KR102478200B1 - 회로 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

층간 접착성 및 땜납 내열성이 우수한 회로 기판과 그 제조 방법을 제공한다. 적어도 1 종의 열가소성 액정 폴리머 필름을 복수 준비하는 공정과, 상기 복수의 필름의 적어도 1 장에 있어서 필름의 편면 또는 양면 상에 도체층을 형성하여 유닛 회로 기판으로 하는 공정과, 상기 유닛 회로 기판을 포함하는 상기 복수의 필름을 적층하여 적층체를 형성하는 공정과, 상기 적층체를 가압하에서, 층간 접착이 발생하는 제 1 온도까지 가열하여 일체화하는 열 압착 공정과, 상기 제 1 온도에서의 가열 후, 상기 적층체를 상기 제 1 온도보다 저온, 또한 상기 복수의 열가소성 액정 폴리머 필름 중, 융점이 최저인 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점보다 저온인 제 2 온도에서 가열하여 소정 시간 구조 제어 열 처리를 실시하는 공정을 포함하는 제조 방법에 의해, 회로 기판의 제조를 실시한다.

Description

회로 기판 및 그 제조 방법{CIRCUIT BOARD AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본원은 2014년 11월 7일에 출원된 일본 특허출원 2014-227321호의 우선권을 주장하는 것으로, 그 전체를 참조에 의해 본 출원의 일부를 이루는 것으로 하여 인용한다.
본 발명은, 층간 접착성 및 땜납 내열성이 우수한 적층 회로 기판과 그 제조 방법에 관한 것이다.
정보 처리 기기, 통신 기기 등의 전자 기기는, 일반적으로 회로 기판을 내장하고 있다. 회로 기판은 통상적으로, 절연성의 재료로 형성된 기판과, 기판 상에 형성된 도전 재료로 이루어지는 층 (이하, 도체층이라고 기재한다) 을 갖고, 이 도체층에 의해 회로가 형성되어 있다. 각종 전자 부품은, 납땜 등의 처리에 의해 회로 기판에 설치된다.
휴대 전화 등의 소형 전자 기기에 사용되는 회로 기판에 있어서는, 소형화, 박형화의 요구로부터, 플렉시블한 수지 재료를 절연성 기판으로 하는 회로 기판의 개발이 진행되고 있으며, 최근에는 복수의 도체층을 갖는 다층 회로 기판도 널리 사용되고 있다.
플렉시블한 절연 재료로서, 최근 열가소성 액정 폴리머 필름이 주목받고 있다. 적층 기판에 있어서, 열가소성 액정 폴리머 필름은, 도체 회로 기판의 절연 기재, 기재 표면에 도체 회로가 형성된 기판 (이하, 유닛 회로 기판이라고 한다) 끼리를 접합하는 본딩 시트, 회로층의 표면에 형성되는 커버레이 필름 등에 사용된다. 이들 열가소성 액정 폴리머 필름은, 가압하에서 가열하는 열 압착에 의해 서로 접합되므로, 접착제를 사용하지 않고, 적층 기판을 구성할 수 있다.
열가소성 액정 폴리머 필름을 절연 기재로 하는 적층 회로 기판의 개량은 여러 가지 진행되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 소정의 분자 배향도를 갖는 열가소성 액정 폴리머 필름과 금속 시트를, 열가소성 액정 폴리머 필름을 긴장 상태하에서 가열 롤 사이에서 압착시키는 제 1 공정과, 제 1 공정에서 얻어진 적층판을, 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점 이상에서 가열 처리하는 제 2 공정을 구비한 회로 기판용 금속 피복 적층판의 제조 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 2 에서는, 열가소성 액정 폴리머 필름의 적어도 일방의 표면에 대해, 물리적 연마 또는 자외선 조사에 의한 연화 처리를 실시하여 접착면을 형성하고, 이 접착면을 도체 회로가 형성된 기판의 회로 형성면에 대향시켜 열 압착을 실시하는, 다층 회로 기판의 제조 방법이 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2000-343610호 일본 공개특허공보 2010-103269호
특허문헌 1 은, 소정의 분자 배향도를 갖는 열가소성 액정 폴리머 필름을 긴장 상태하에서 금속 시트를 압착시킨 후, 필름의 융점 이상의 온도에서 가열함으로써, 등방성 및 치수 안정성이 우수한 금속 피복 적층판이 얻어진다고 하고 있지만, 2 이상의 열가소성 액정 폴리머 필름을 적층하여 열 압착한 경우의 땜납 내열성이나 치수 안정성에 관해서는 아무것도 기재하고 있지 않다.
특허문헌 2 는, 열가소성 액정 폴리머 필름의 표면에 연화 처리를 실시함으로써, 약품이나 플라즈마를 사용한 표면 조화 처리를 실시하지 않고, 접착성을 향상시킬 수 있다고 하고, 내땜납성이나 치수 안정성도 얻어진다고 하고 있지만, 연마나 자외선 조사에 의한 접착면의 형성을 필요로 하는 점에서, 적층 회로 기판의 대량 생산에 적합한 방법이 아니고, 또 적층 구조의 설계상의 제약도 커진다.
본 발명은, 열 처리를 이용한 간편한 방법에 의해, 층간 접착성 및 땜납 내열성이 우수한 회로 기판과 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 층간 접착성 및 땜납 내열성이 우수함과 함께, 제조 공정에 있어서의 치수 변화가 작은 회로 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 구성은, 회로 기판의 제조 방법으로서,
적어도 1 종의 열가소성 액정 폴리머 필름을 복수 준비하는 공정과,
상기 복수의 필름의 적어도 1 장에 있어서 필름의 편면 또는 양면 상에 도체층을 형성하여 유닛 회로 기판으로 하는 공정과,
상기 유닛 회로 기판을 포함하는 상기 복수의 필름을 적층하여 적층체를 형성하는 공정과,
상기 적층체를 가압하에서, 층간 접착이 발생하는 제 1 온도 (접착 온도) 까지 가열하여 일체화하는 열 압착 공정과,
상기 제 1 온도에서의 가열 후, 상기 적층체를 상기 제 1 온도보다 저온, 또한 상기 복수의 필름의 본체를 구성하는 열가소성 액정 폴리머 필름 중, 융점이 최저인 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점보다 저온인 제 2 온도에서 가열하여 소정 시간 구조 제어 열 처리를 실시하는 공정을 포함하는 회로 기판의 제조 방법이다. 여기서, 구조 제어 열 처리는, 필름 중의 열가소성 액정 폴리머의 분자 구조를 제어하기 위해 실시되는 열 처리이다. 또, 제 2 온도는, 필름 중의 열가소성 액정 폴리머의 분자 구조를 열 처리에 의해 제어할 수 있는 온도이다.
상기 방법에 있어서, 복수의 필름은 융점이 동일한, 바람직하게는 동일한 종류의 열가소성 액정 폴리머 필름으로 이루어지는 것이어도 되고, 융점이 상이한 복수 종의 열가소성 액정 폴리머 필름으로 이루어지는 것이어도 된다. 도체층 (도전체층) 은, 금속박으로 이루어지는 것이어도 되고, 예를 들어 동박으로 이루어지는 것이어도 된다. 도체층의 형성은, 예를 들어, 열가소성 액정 폴리머 필름에 금속박 (예를 들어 동박) 을 열 압착함으로써 실시할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 구조 제어 열 처리는, 열 압착 공정에 있어서 제 1 온도에 의한 층간 접착 후 열 공정으로서 실시해도 된다. 즉, 상기 구조 제어 열 처리를 실시하는 공정이, 상기 열 압착 공정에 포함되어 있고, 적층체를 가압하면서 구조 제어 열 처리를 실시하는 공정이어도 된다. 이 경우, 열 압착 공정에 있어서, 적층체를 가압하면서 제 1 온도까지 가열하고, 그 온도에서 소정 시간 유지한 후, 제 2 온도까지 냉각시키고, 소정 시간 구조 제어 열 처리를 실시해도 된다.
상기 열 압착시의 제 1 온도는, 적층체 중, 융점이 최저인 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점을 TmL 로 한 경우, 예를 들어 (TmL － 35) ∼ (TmL ＋ 20) ℃ 여도 되고, 및/또는, 구조 제어 열 처리시의 제 2 온도가 (제 1 온도 － 10) ℃ 이하여도 된다. 또, 제 1 온도에서 제 2 온도까지는, 1 ∼ 8 ℃/분의 냉각 속도로 냉각을 실시해도 되고, 바람직하게는 2 ∼ 8 ℃/분의 냉각 속도로 냉각을 실시해도 된다.
예를 들어, 제 2 온도에서의 구조 제어 열 처리 시간이 15 분 ∼ 90 분이어도 된다. 또한, 제 1 온도에서의 열 압착 처리 시간은 15 분 ∼ 60 분이어도 된다.
상기 방법에 있어서, 열 압착시의 접착 온도 (제 1 온도) 는 270 ∼ 320 ℃ 여도 되고, 및/또는, 구조 제어 열 처리의 온도 (제 2 온도) 가 260 ∼ 290 ℃ 여도 된다. 열 압착시의 프레스압은 5 ㎫ 이하여도 된다.
상기 방법에 있어서, 상기 적층체는, 열가소성 액정 폴리머 필름과 그 적어도 일면에 형성된 도체층을 갖는 유닛 회로 기판을 복수 적층한 것이어도 된다. 혹은, 하나 또는 복수의 유닛 회로 기판과, 하나 또는 복수의 열가소성 액정 폴리머 필름 단체 (도체층이 표면에 형성되어 있지 않은 열가소성 액정 폴리머 필름) 를 포함하는 것이어도 된다.
예를 들어, 상기 방법으로 형성되는 상기 적층체의 일부에 있어서, 열가소성 액정 폴리머 필름과 그 편면 또는 양면 상에 형성된 도체층으로 이루어지는 유닛 회로 기판 (제 1 유닛 회로 기판) 상에, 열가소성 액정 폴리머 필름과 그 편면에 형성된 도체층으로 이루어지는 유닛 회로 기판 (제 2 유닛 회로 기판) 이 직접 적층되어 있어도 된다.
상기 방법으로 형성되는 상기 적층체의 일부에 있어서, 각각이 열가소성 액정 폴리머 필름과 그 편면 또는 양면 상에 형성된 도체층으로 이루어지는 2 장의 유닛 회로 기판이, 열가소성 액정 폴리머 필름으로 이루어지는 본딩 시트를 개재하여 적층되어 있어도 된다.
상기 방법에 있어서, 열가소성 액정 폴리머 필름을 준비한 후, 도체층을 형성하기 전의 단계, 열가소성 액정 폴리머 필름과 그 편면 또는 양면에 도체층을 형성한 후이고 적층체 형성 전의 단계, 및 상기 적층체 형성 후 가압 전의 단계에서 선택되는 적어도 하나의 단계에 있어서, 대기 중 또는 불활성 분위기 중 100 ∼ 200 ℃ 의 온도에서 소정 시간 유지, 및/또는 기압 1500 ㎩ 이하의 진공도로 소정 시간 유지함으로써 탈기 처리를 실시해도 된다.
본 발명의 제 2 구성은, 상기 본 발명에 관련된 방법으로 제조된 회로 기판으로서, 복수의 열가소성 액정 폴리머 필름과, 적어도 1 층의 도체층을 갖는 적층 구조를 갖고, 상기 적층 구조의 적어도 일부는 회로가 가공된 도체층이 2 장의 열가소성 액정 폴리머 필름의 층간에 끼이는 구조를 포함하는 회로 기판이다. 이 회로 기판은, 2 층 이상의 도체층을 포함하는 다층 회로 기판이어도 된다.
또한, 청구의 범위 및/또는 명세서 및/또는 도면에 개시된 적어도 2 개의 구성 요소의 어떠한 조합도 본 발명에 포함된다. 특히, 청구의 범위에 기재된 청구항의 2 개 이상의 어떠한 조합도 본 발명에 포함된다.
본 발명에 관련된 회로 기판의 제조 방법에 의하면, 땜납 내열성 및 내박리성 모두 우수한 회로 기판을 제공할 수 있고, 또한 열 처리시의 치수 안정성도 우수한 회로 기판을 제공할 수 있다.
본 발명은, 첨부된 도면을 참고로 한 이하의 바람직한 실시형태의 설명으로부터 보다 명료하게 이해될 것이다. 그러나, 실시형태 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것으로, 본 발명의 범위를 정하기 위해 이용되어야 하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해 정해진다. 첨부 도면에 있어서, 복수의 도면에 있어서의 동일한 참조 번호는, 동일 부분을 나타낸다.
도 1 은 종래 기술에 있어서의 열 압착 공정의 열 이력을 나타내는 개념도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된, 구조 제어 열 처리를 수반하는 열 압착 공정의 열 이력을 나타내는 개념도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 다층 회로 기판의 모식 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 다층 회로 기판의 모식 단면도이다.
본 발명의 회로 기판의 제조 방법은,
적어도 1 종의 열가소성 액정 폴리머 필름을 복수 준비하는 공정과,
상기 복수의 필름의 적어도 1 장에 있어서 필름의 편면 또는 양면 상에 도체층을 형성하여 유닛 회로 기판으로 하는 공정과,
상기 유닛 회로 기판을 포함하는 상기 복수의 필름을 적층하여 적층체를 형성하는 공정과,
상기 적층체를 가압하에서, 층간 접착이 발생하는 제 1 온도까지 가열하여 일체화하는 열 압착 공정과,
상기 제 1 온도에서의 가열 후, 상기 적층체를 상기 제 1 온도보다 저온, 또한 상기 복수의 필름의 본체를 구성하는 열가소성 액정 폴리머 필름 중, 융점이 최저인 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점보다 저온인 제 2 온도에서 소정 시간 구조 제어 열 처리를 실시하는 공정을 포함하는 회로 기판의 제조 방법이다.
본 발명에 관련된 회로 기판은, 상기 본 발명에 관련된 방법으로 제조된 회로 기판이다.
본 발명자들은, 높은 층간 접착성 및 땜납 내열성을 갖는 적층 회로 기판을 개발하기 위해 예의 연구를 실시한 결과, 적층 회로 기판을 제조할 때의 열 압착 공정에 있어서, 높은 처리 온도를 사용하면 비교적 높은 층간 접착성, 즉 높은 층간 필 강도는 얻어지지만, 열 압착시의 최고 도달 온도를 높게 하면, 치수 안정성 및 땜납 내열성이 저하되는 것을 알 수 있었다. 발명자들은 이 문제를 해결하기 위해 더욱 연구를 실시하여, 종래의 열 압착 공정에 있어서 적층된 재료를 최고 도달 온도로부터 단조롭게 냉각시키고 있었던 방법과는 달리, 층간 접착을 실시하기 위한 제 1 온도에서 소정 시간 유지한 후, 추가로 소정 온도에서 구조 제어 열 처리를 실시하면, 높은 땜납 내열성을 유지한 채로 층간 필 강도도 우수한 적층 회로 기판이 얻어지는 것, 또한 회로 기판의 치수 안정성도 개선되는 것을 지견하여, 본 발명에 도달하였다.
이하, 상기 본 발명에 관련된 방법에 관하여 보다 구체적으로 설명한다.
(열가소성 액정 폴리머 필름)
필름 본체를 구성하는 열가소성 액정 폴리머 필름은, 용융 성형할 수 있는 액정성 폴리머로 형성된다. 이 열가소성 액정 폴리머는, 광학적으로 이방성의 용융상을 형성할 수 있는 폴리머로서, 용융 성형할 수 있는 액정성 폴리머이면 특별히 그 화학적 구성에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 열가소성 액정 폴리에스테르, 또는 이것에 아미드 결합이 도입된 열가소성 액정 폴리에스테르아미드 등을 들 수 있다.
또 열가소성 액정 폴리머는, 방향족 폴리에스테르 또는 방향족 폴리에스테르아미드에, 추가로 이미드 결합, 카보네이트 결합, 카르보디이미드 결합이나 이소시아누레이트 결합 등의 이소시아네이트 유래의 결합 등이 도입된 폴리머여도 된다.
본 발명에 사용되는 열가소성 액정 폴리머의 구체예로는, 이하에 예시하는 (1) 내지 (4) 로 분류되는 화합물 및 그 유도체로부터 유도되는 공지된 열가소성 액정 폴리에스테르 및 열가소성 액정 폴리에스테르아미드를 들 수 있다. 단, 광학적으로 이방성의 용융상을 형성할 수 있는 폴리머를 형성하기 위해서는, 여러 가지 원료 화합물의 조합에는 적당한 범위가 있는 것은 말할 것도 없다.
(1) 방향족 또는 지방족 디하이드록시 화합물 (대표예는 표 1 참조)
Figure 112017040786726-pct00001
(2) 방향족 또는 지방족 디카르복실산 (대표예는 표 2 참조)
Figure 112017040786726-pct00002
(3) 방향족 하이드록시카르복실산 (대표예는 표 3 참조)
Figure 112017040786726-pct00003
(4) 방향족 디아민, 방향족 하이드록시아민 또는 방향족 아미노카르복실산 (대표예는 표 4 참조)
Figure 112017040786726-pct00004
이들 원료 화합물로부터 얻어지는 액정 폴리머의 대표예로서 표 5 및 6 에 나타내는 구조 단위를 갖는 공중합체를 들 수 있다.
Figure 112017040786726-pct00005
Figure 112017040786726-pct00006
이들 공중합체 중, p-하이드록시벤조산 및/또는 6-하이드록시-2-나프토산을 적어도 반복 단위로서 함유하는 중합체가 바람직하고, 특히 (ⅰ) p-하이드록시벤조산과 6-하이드록시-2-나프토산의 반복 단위를 함유하는 중합체, (ⅱ) p-하이드록시벤조산 및 6-하이드록시-2-나프토산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 방향족 하이드록시카르복실산과, 4,4'-디하이드록시비페닐 및 하이드로퀴논으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 방향족 디올과, 테레프탈산, 이소프탈산 및 2,6-나프탈렌디카르복실산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 방향족 디카르복실산의 반복 단위를 함유하는 중합체가 바람직하다.
예를 들어, (ⅰ) 의 중합체에서는, 열가소성 액정 폴리머가, 적어도 p-하이드록시벤조산과 6-하이드록시-2-나프토산의 반복 단위를 함유하는 경우, 반복 단위 (A) 의 p-하이드록시벤조산과, 반복 단위 (B) 의 6-하이드록시-2-나프토산의 몰비 (A)/(B) 는, 액정 폴리머 중, (A)/(B) ＝ 10/90 ∼ 90/10 정도인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 (A)/(B) ＝ 50/50 ∼ 85/15 정도여도 되고, 더욱 바람직하게는 (A)/(B) ＝ 60/40 ∼ 80/20 정도여도 된다.
또, (ⅱ) 의 중합체의 경우, p-하이드록시벤조산 및 6-하이드록시-2-나프토산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 방향족 하이드록시카르복실산 (C) 와, 4,4'-디하이드록시비페닐 및 하이드로퀴논으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 방향족 디올 (D) 와, 테레프탈산, 이소프탈산 및 2,6-나프탈렌디카르복실산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 방향족 디카르복실산 (E) 의, 액정 폴리머에 있어서의 각 반복 단위의 몰비는, 방향족 하이드록시카르복실산 (C) : 상기 방향족 디올 (D) : 상기 방향족 디카르복실산 (E) ＝ 30 ∼ 80 : 35 ∼ 10 : 35 ∼ 10 정도여도 되고, 보다 바람직하게는 (C) : (D) : (E) ＝ 35 ∼ 75 : 32.5 ∼ 12.5 : 32.5 ∼ 12.5 정도여도 되고, 더욱 바람직하게는 (C) : (D) : (E) ＝ 40 ∼ 70 : 30 ∼ 15 : 30 ∼ 15 정도여도 된다.
또, 방향족 디올에서 유래하는 반복 구조 단위와 방향족 디카르복실산에서 유래하는 반복 구조 단위와의 몰비는, (D)/(E) ＝ 95/100 ∼ 100/95 인 것이 바람직하다. 이 범위를 벗어나면, 중합도가 오르지 않고, 기계 강도가 저하되는 경향이 있다.
또한, 본 발명에서 말하는 용융시에 있어서의 광학적 이방성이란, 예를 들어 시료를 핫 스테이지에 올리고, 질소 분위기하에서 승온 가열하고, 시료의 투과광을 관찰함으로써 인정할 수 있다.
열가소성 액정 폴리머로서 바람직한 것은, 융점 (이하, Tm0 이라고 칭한다) 이 260 ∼ 360 ℃ 의 범위인 것이고, 더욱 바람직하게는 Tm0 가 270 ∼ 350 ℃ 인 것이다.
상기 열가소성 액정 폴리머에는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리아미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르에테르케톤, 불소 수지 등의 열가소성 폴리머, 각종 첨가제를 첨가해도 된다. 또, 필요에 따라 충전제를 첨가해도 된다.
본 발명에 사용되는 열가소성 액정 폴리머 필름은, 열가소성 액정 폴리머를 압출 성형하여 얻어진다. 열가소성 액정 폴리머의 강직한 봉상 분자의 방향을 제어할 수 있는 한, 임의의 압출 성형법을 적용할 수 있지만, 주지의 T 다이법, 라미네이트체 연신법, 인플레이션법 등이 공업적으로 유리하다. 특히 인플레이션법이나 라미네이트체 연신법에서는, 필름의 기계 축 방향 (또는 기계 가공 방향 : 이하, MD 방향이라고 약칭한다) 뿐만 아니라, 이것과 직교하는 방향 (이하, TD 방향이라고 약칭한다) 으로도 응력이 가해지고, MD 방향과 TD 방향에 있어서의 분자 배향성, 유전 특성 등을 제어한 필름을 얻을 수 있다.
압출 성형에서는, 배향을 제어하기 위해 연신 처리를 수반하는 것이 바람직하고, 예를 들어, T 다이법에 의한 압출 성형에서는, T 다이로부터 압출한 용융체 시트를, 필름의 MD 방향 뿐만 아니라, 이것과 TD 방향의 쌍방에 대해 동시에 연신해도 되고, 또는 T 다이로부터 압출한 용융체 시트를 일단 MD 방향으로 연신하고, 이어서 TD 방향으로 연신해도 된다.
또, 인플레이션법에 의한 압출 성형에서는, 링 다이로부터 용융 압출된 원통상 시트에 대해, 소정의 드로비 (MD 방향의 연신 배율에 상당한다 : 드로 다운비라고도 한다) 및 블로비 (TD 방향의 연신 배율에 상당한다 : 블로 업비라고도 한다) 로 연신해도 된다.
이와 같은 압출 성형의 연신 배율은, MD 방향의 연신 배율 (또는 드로비) 로서, 예를 들어, 1.0 ∼ 10 정도여도 되고, 바람직하게는 1.2 ∼ 7 정도, 더욱 바람직하게는 1.3 ∼ 7 정도여도 된다. 또, TD 방향의 연신 배율 (또는 블로비) 로서, 예를 들어, 1.5 ∼ 20 정도여도 되고, 바람직하게는 2 ∼ 15 정도, 더욱 바람직하게는 2.5 ∼ 14 정도여도 된다.
MD 방향과 TD 방향의 각각의 연신 배율의 비 (TD 방향/MD 방향) 는, 예를 들어, 2.6 이하, 바람직하게는 0.4 ∼ 2.5 정도여도 된다.
또, 열가소성 액정 폴리머 필름에는, 압출 성형한 후에 필요에 따라 연신을 실시해도 된다. 연신 방법 자체는 공지이며, 2 축 연신, 1 축 연신 중 어느 것을 채용해도 되지만, 분자 배향도를 제어하는 것이 보다 용이한 점에서 2 축 연신이 바람직하다. 또, 연신은 공지된 1 축 연신기, 동시 2 축 연신기, 축차 2 축 연신기 등을 사용할 수 있다.
또, 필요에 따라 공지 또는 관용의 열 처리를 실시하여, 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점 및/또는 열팽창 계수를 조정해도 된다. 열 처리 조건은 목적에 따라 적절히 설정할 수 있으며, 예를 들어, 액정 폴리머의 융점 (Tm0) － 10 ℃ 이상 (예를 들어, Tm0 － 10 ∼ Tm0 ＋ 30 ℃ 정도, 바람직하게는 Tm0 ∼ Tm0 ＋ 20 ℃ 정도) 에서 수시간 가열함으로써, 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점 (Tm) 을 상승시켜도 된다.
이와 같이 하여 얻어진 열가소성 액정 폴리머 필름은, 우수한 유전 특성, 가스 배리어성, 저흡습성 등을 갖고 있기 때문에, 회로 기판 재료로서 바람직하게 사용할 수 있다.
열가소성 액정 폴리머 필름의 융점 (Tm) 은, 필름의 원하는 내열성 및 가공성을 얻는 목적에 있어서, 200 ∼ 400 ℃ 정도의 범위 내에서 선택할 수 있고, 바람직하게는 250 ∼ 360 ℃ 정도, 보다 바람직하게는 260 ∼ 350 ℃ 정도 (예를 들어, 260 ∼ 340 ℃) 여도 된다.
본 발명에서 사용되는 열가소성 액정 폴리머 필름은, 임의의 두께여도 된다. 단, 고주파 전송 선로에 사용하는 경우에는, 필름의 두께가 두꺼울수록 전송 손실이 작아지므로, 가능한 한 두께를 두껍게 하는 것이 바람직하다. 전기 절연층으로서 열가소성 액정 폴리머 필름을 사용하는 경우, 그 필름의 막 두께는 10 ∼ 500 ㎛ 의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 ∼ 300 ㎛ 의 범위 내, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 200 ㎛ (예를 들어, 15 ∼ 200 ㎛) 의 범위 내가 보다 바람직하다. 필름의 두께가 지나치게 얇은 경우에는, 필름의 강성이나 강도가 작아지는 점에서, 필름막 두께 10 ∼ 200 ㎛ 의 범위의 필름을 적층시켜 임의의 두께를 얻는 방법을 사용해도 된다.
(도체층의 형성)
도체층은, 열가소성 액정 폴리머 필름의 편면, 또는 양면에 형성된다.
도체층은, 적어도 도전성을 갖는 금속으로 형성되고, 이 도체층에 공지된 회로 가공 방법을 사용하여 회로가 형성된다. 열가소성 액정 폴리머 필름으로 이루어지는 절연성 기재 상에 도체층을 형성하는 방법으로는, 공지된 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들어 금속층을 증착해도 되고, 무전해 도금, 전해 도금에 의해 금속층을 형성해도 된다. 또, 금속박 (예를 들어 동박) 을 열 압착에 의해, 열가소성 액정 폴리머 필름의 표면에 압착해도 된다.
도체층을 구성하는 금속은, 전기적 접속에 사용되는 금속이 바람직하고, 구리, 금, 은, 니켈, 알루미늄 등의 각종 금속, 바람직하게는 구리를 들 수 있으며, 또 실질적으로 (예를 들어, 98 질량％ 이상) 이들 금속으로 구성되는 합금을 함유하고 있어도 된다.
이들 금속 중, 금속박이 바람직하고, 동박이 보다 바람직하게 사용된다. 동박은, 회로 기판에 있어서 사용할 수 있는 동박이면 특별히 한정되지 않고, 압연 동박, 전해 동박 중 어느 것이어도 된다.
금속박의 열 압착은, 예를 들어 270 ∼ 320 ℃ 정도의 온도에서, 3 ∼ 5 ㎫ 정도의 압력을 가함으로써 실시할 수 있다. 이 때, 분위기는 불활성 가스 분위기 또는 기압 1500 ㎩ 이하의 진공 조건으로 하는 것이 바람직하다. 열 압착에는, 예를 들어, 진공 열프레스 장치나 가열 롤 설비 등을 사용할 수 있다.
도체층의 두께는, 예를 들어, 1 ∼ 50 ㎛ 의 범위 내가 바람직하고, 10 ∼ 35 ㎛ 의 범위 내가 보다 바람직하다.
적어도 1 층의 도체층에 대해서는 회로 가공이 실시된다. 도체층 (금속층) 을 사용하여 회로를 형성하는 방법으로는, 공지된 방법 (예를 들어 포토퍼블리케이션법에 의해 에칭법) 을 사용할 수 있다. 예를 들어, 서브트랙티브법에 의해, 열가소성 액정 폴리머 필름 상의 금속층 (금속박) 을 에칭 가공하여 회로를 형성해도 된다. 혹은, 열가소성 액정 폴리머 필름 상에 형성된 시드층 상에 세미 애디티브법에 의한 도금 가공으로 회로를 형성해도 된다 (이 경우, 시드층의 두께는 1 ㎛ 미만이어도 된다). 도체 회로는, 열가소성 액정 폴리머 필름의 편면에만 형성되어도 되고, 양면에 형성되어도 된다.
도체층의 표면에 내산화성의 피막을 형성하고 있어도 된다. 또 도체층과 열가소성 액정 폴리머 필름의 접착성을 향상시키기 위해, 도체층 또는 도체층 상의 내산화성 피막의 표면에 실란 커플링제를 부착시켜도 된다.
(탈기 처리)
필요에 따라 적층체를 구성하는 열가소성 액정 폴리머 필름에 대해, 탈기 처리를 실시해도 된다. 탈기 처리는, ⅰ) 온도 100 ∼ 200 ℃ 에서의 가열, 및/또는 ⅱ) 1500 ㎩ 이하의 진공 조건에서의 유지에 의해 실시할 수 있다.
예를 들어, 100 ∼ 200 ℃ 에서의 가열에 의한 탈기 처리를 실시한 후, 1500 ㎩ 이하의 진공도에서 상온 ∼ 200 ℃ 정도의 온도로 유지하여 탈기해도 된다.
탈기 처리는, 열가소성 액정 폴리머 필름 표면 상에 도체층을 형성하기 전, 도체층을 형성한 후, 필름 적층 후의 열 압착 전의 각 단계 중 적어도 하나 또는 모든 단계에서 실시해도 된다.
열가소성 액정 폴리머 필름의 가열에 의한 탈기는, 상압하에서 실시해도 된다. 100 ℃ 이상, 200 ℃ 이하의 범위의 온도에서의 유지 시간은, 예를 들어 30 분 ∼ 4 시간, 보다 바람직하게는 1 시간 ∼ 3 시간 정도여도 된다. 도체층을 형성한 열가소성 액정 폴리머 필름의 탈기를 실시하는 경우에는, 불활성 가스 분위기를 사용하는 것이 바람직하다.
진공 조건하에서의 탈기는, 기압 1500 ㎩ 이하의 진공도를 사용하면 되고, 바람직하게는 1300 ㎩ 이하, 보다 바람직하게는 1100 ㎩ 이하를 사용하면 된다. 진공 조건하에서 탈기를 실시하는 경우, 상온 (20 ℃ 전후, 예를 들어 10 ∼ 30 ℃) 에서 탈기해도 되지만, 200 ℃ 정도까지 가열하면서 실시해도 된다. 예를 들어, 100 ∼ 200 ℃ 정도로 가열해도 된다. 진공 조건하의 탈기는 30 분 ∼ 3 시간 정도 실시하면 된다.
또한, 진공 조건하의 탈기는, 적층체를 형성 후 가압 전에 실시해도 된다.
(적층 공정)
적층 공정에서는, 적어도 일면 상에 도체 회로가 형성된 열가소성 액정 폴리머 필름을 적어도 1 장 포함하는, 복수의 열가소성 액정 폴리머 필름을 원하는 다층 회로 기판의 설계에 따라 적층하여 적층체로 한다. 적층은 열 압착 장치의 장치 (예를 들어, 진공 열프레스 장치) 밖에서 실시해도 되고, 상기 장치 내에서 실시해도 된다.
적층에 있어서는, 도체층을 갖는 유닛 회로 기판을 2 이상 적층해도 된다. 또 2 장의 유닛 회로 기판 사이에, 본딩 시트가 되는 열가소성 액정 폴리머 필름을 배치하여 적층해도 된다. 또 적층체의 최상층 및/또는 최하층에는, 커버레이가 되는 열가소성 액정 폴리머 필름을 배치해도 된다.
적층되는 열가소성 액정 폴리머 필름은, 융점이 동일한 것이어도 되고, 융점이 상이한 것을 사용해도 된다. 예를 들어, 고융점의 열가소성 액정 폴리머 필름의 일면 또는 양면 상에 도체층을 형성한 유닛 회로 기판과, 본딩 시트 또는 커버레이로서 사용되는 저융점 열가소성 액정 폴리머 필름을 적층해도 된다.
적층체에 있어서, 융점이 최고인 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점 (TmH) 과, 융점이 최저인 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점 (TmL) 의 차는 70 ℃ 이하 (0 ∼ 70 ℃) 인 것이 바람직하다. TmH ≠ TmL 인 경우, 예를 들어, 융점의 차 (TmH － TmL) 가 20 ∼ 60 ℃ 정도인 2 종류의 열가소성 액정 폴리머 필름을 사용해도 된다.
(열 압착 공정)
이어서, 적층체를 가압하면서 가열하여 일체화하는 열 압착 공정을 실시한다. 열 압착은, 예를 들어, 진공 열프레스 장치, 가열 롤 적층, 더블 벨트 프레스 등의 설비 등을 사용하여 실시할 수 있다.
열 압착에서는, 적층체를 가압하에서, 층간 접착이 발생하는 제 1 온도까지 가열하여 일체화시킨다. 바람직하게는, 열 압착은, 소정 온도에서 예열을 실시한 후, 층간의 접합이 발생하는 제 1 온도까지 추가로 가열하고, 소정 시간 유지하여 적층체를 일체화시켜도 된다.
열 압착 공정에서 적층체에 가하는 압력은 5 ㎫ 이하, 예를 들어 0.5 ∼ 2.5 ㎫, 바람직하게는 0.7 ∼ 2 ㎫ 의 압력이어도 된다.
제 1 온도는 필름의 융점에 따라 적절히 설정할 수 있다. 가열시의 제 1 온도 (접착 온도) 는, (TmL － 35) ∼ (TmL ＋ 20) ℃ 여도 되고, 바람직하게는 (TmL － 20) ∼ (TmL ＋ 20) ℃ 여도 되고, 보다 바람직하게는 (TmL － 10) ∼ (TmL ＋ 20) ℃ 여도 되고, 더욱 바람직하게는 (TmL － 5) ∼ (TmL ＋ 20) ℃ 여도 되고, 더욱 바람직하게는 TmL ∼ (TmL ＋ 15) ℃ 여도 된다. 예를 들어, 열 압착시의 제 1 온도 (접착 온도) 에서는 270 ∼ 320 ℃ 의 온도를 사용해도 된다. 바람직하게는 280 ∼ 310 ℃ 의 온도여도 되고, 보다 바람직하게는 290 ∼ 300 ℃ 의 온도여도 된다.
또, 제 1 온도는, 층간 접착이 발생하는 한, 상기 온도 범위에서 적절히 선택하는 것이 가능하지만, 열 압착 공정의 열 이력에 있어서의 최고 온도인 것이 바람직하다.
접착 온도에서의 유지 시간은 15 분 ∼ 60 분 정도, 바람직하게는 20 ∼ 50 분간 정도, 더욱 바람직하게는 20 ∼ 40 분간 정도 실시되어도 된다.
열 압착 공정에 있어서, 적층체를 가압하면서 가열할 때, 층간 접착이 발생하는 제 1 온도에 도달하기 전에, 예를 들어, 100 ∼ 180 ℃ 정도의 온도에서 소정 시간, 예를 들어, 5 ∼ 30 분 정도, 바람직하게는 10 ∼ 20 분 정도 예열해도 된다. 예열을 실시함으로써, 회로의 충전성을 향상시키는 것이 가능해진다.
상기 열 압착은, 진공 조건하 (예를 들어 기압 1500 ㎩ 이하) 에서 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 적층체를 가압하기 전에, 탈기 공정에서 기재한 바와 같이, 진공 조건하에서의 탈기를 실시해도 된다. 예를 들어, 진공 조건하에서의 탈기에서는, 상온 ∼ 200 ℃ 정도의 범위 내의 온도에서 소정 시간 유지해도 된다.
(구조 제어 열 처리)
이어서, 제 1 온도보다 저온, 또한 융점이 최저인 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점보다 낮은 제 2 온도 (구조 제어 열 처리 온도) 에서 가열하여 구조 제어 열 처리를 실시한다. 구조 제어 열 처리는, 열 압착 공정 후에 열 압착 공정과는 다른 공정으로서 실시해도 된다. 또는, 열 압착 공정의 열 이력에 있어서 제 1 온도에서 소정 시간 유지한 후에, 계속해서 제 2 온도에서 소정 시간 유지하도록 조정해도 된다. 그 경우, 구조 제어 열 처리에 있어서, 적층체에 가하는 압력은 5 ㎫ 이하, 예를 들어 0.5 ∼ 2.5 ㎫ 의 압력이어도 된다.
제 2 온도는, 제 1 온도보다 낮은 온도이고, 또한 융점이 최저인 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점보다 낮은 온도이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, (제 1 온도 － 10) ℃ 이하, 바람직하게는 (제 1 온도 － 20) ℃ 이하여도 된다. 또한, 제 2 온도는, 필름의 융점 (TmL) 과의 관계에 있어서, (TmL － 30) ∼ (TmL － 10) ℃ 여도 되고, 바람직하게는 (TmL － 30) ∼ (TmL － 15) ℃ 여도 된다. 예를 들어, 제 2 온도는 250 ∼ 300 ℃ 여도 되고, 바람직하게는 260 ∼ 290 ℃ 여도 된다.
구조 제어 열 처리 시간은 15 분 ∼ 90 분 정도여도 되고, 30 ∼ 60 분 정도인 것이 바람직하다. 처리 시간이 지나치게 짧은 경우, 구조 제어 열 처리의 효과는 얻어지지 않고, 처리 시간이 지나치게 길면, 회로 기판의 생산 효율이 저하된다. 분자 구조를 제어하기 쉽게 하는 관점에서, 구조 제어 열 처리 중에는, 예를 들어, 8 ℃ 이내, 바람직하게는 5 ℃ 이내, 특히 바람직하게는 3 ℃ 이내로 온도 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
도 1 은 종래의 열 압착 공정에 있어서의 열 이력을 나타내는 개념도이다. 종래법에서는, 적층체에 소정의 압력을 가하면서 가열하고, 예열 온도에 도달한 단계에서 일정 시간, 소정의 온도 범위에서 유지한다. 이어서 층간의 접합이 발생하는 제 1 온도 (접착 온도) 까지 가열하고, 소정 시간, 소정의 온도 범위에서 유지하여 접착 처리를 실시한 후, 냉각시키고, 압력을 개방하여 적층 회로 기판을 얻고 있다.
이에 반해, 도 2 는 본 발명의 일 실시형태로서, 열 압착 공정에서 구조 제어 열 처리를 실시하는 경우의 열 이력을 나타내는 개념도이다. 이 경우, 적층체에 소정의 압력을 가하면서 가열하고, 예열 온도에 도달한 단계에서 일정 시간, 소정의 온도 범위에서 유지한다. 이어서 소정의 압력을 가하면서, 층간의 접합이 발생하는 제 1 온도까지 가열하고, 소정 시간, 소정의 온도 범위에서 유지한 후, 제 2 온도까지 냉각시키고, 이 온도에서 소정 시간 유지하여 구조 제어 열 처리를 실시한 후, 냉각시키고, 압력을 개방하여 적층 회로 기판을 얻는다.
또한, 예열 온도에서 제 1 온도까지의 가열, 및/또는 제 1 온도에서 제 2 온도까지의 냉각은, 예를 들어 1 ∼ 8 ℃/분, 바람직하게는 2 ∼ 8 ℃/분 정도의 속도 조건에서 실시해도 된다.
구조 제어 열 처리를 실시함으로써, 계면의 변형이 완화되고, 그 결과, 종래 층간 접착성의 향상이 곤란하였던 액정 폴리머 필름끼리여도, 층간 접착 강도를 개선하는 것이 가능해진다. 또, 열 접착 공정에 있어서 제 1 온도가, 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점보다 고온인 경우, 상기 제 1 온도보다 낮은 융점을 갖는 필름에서는, 그 결정성이 저하된다. 그러나, 소정 온도에서 구조 제어 열 처리를 실시함으로써, 접착 온도에서 아모르퍼스화된 부분이 재차 결정화되기 때문인지, 내열성을 향상시키는 것이 가능해진다.
상기에 설명한 방법에 의해, 땜납 내열성 및 층간 접착성이 우수한 회로 기판을 제조할 수 있다. 또, 상기 본 발명의 방법으로 얻어지는 회로 기판은, 원료 필름에 대한 치수 변화율을 작게 하는 것이 가능하다. 이와 같이 하여 형성된 회로 기판은, 일반적 수법에 의해 도통로를 형성한 후, 전자 부품을 실장하여 사용된다.
(회로 기판)
본 발명에 관련된 회로 기판은, 상기에 설명한 방법에 의해 형성된다.
도 3 은 본 발명에 관련된 회로 기판의 일 실시형태의 기본 구조를 나타내는 모식 단면도이다. 다층 회로 기판 (10) 은, 본딩 시트를 갖지 않는 본딩리스 구조를 갖고 있고, 제 1 열가소성 액정 폴리머 필름 (1), 제 2 열가소성 액정 폴리머 필름 (2), 및 도체층 (예를 들어 동박) (4) 으로 이루어지고, 제 1 열가소성 액정 폴리머 필름 (1) 의 상면의 도체층에는, 회로 패턴이 형성되어 있다. 필요에 따라, 제 1 열가소성 액정 폴리머 필름 (1) 의 하면, 제 2 열가소성 액정 폴리머 필름 (2) 의 상면의 도체층 (4) 에도 회로가 형성되어 있어도 된다. 제 1 열가소성 액정 폴리머 필름 (1) 과 제 2 열가소성 액정 폴리머 필름 (2) 은, 동일한 융점을 갖는, 동일한 열가소성 액정 폴리머 필름으로 구성되어도 되지만, 융점이 상이한 열가소성 액정 폴리머 필름으로 구성되어 있어도 된다. 도면에서는, 2 장의 열가소성 액정 폴리머 필름을 갖는 구성을 나타내고 있지만, 추가로 열가소성 액정 폴리머 필름과, 그 편면에 형성된 도체층으로 이루어지는 유닛 회로 기판이 하나 이상 적층되고 있어도 되고, 또한 커버레이 (도시 생략) 가 적층되어 있어도 된다.
도 4 는 본 발명에 관련된 회로 기판의 다른 실시형태의 기본 구조를 나타내는 모식 단면도이다. 다층 회로 기판 (20) 은, 본딩 시트를 갖는 본딩 구조를 갖고 있고, 제 1 열가소성 액정 폴리머 필름 (1), 제 2 열가소성 액정 폴리머 필름 (2), 제 3 열가소성 액정 폴리머 필름 (3), 및 도체층 (예를 들어 동박) (4) 으로 이루어지고, 적어도 제 1 열가소성 액정 폴리머 필름 (1) 의 상면의 도체층에는, 회로 패턴이 형성되어 있다. 필요에 따라, 제 1 열가소성 액정 폴리머 필름 (1) 의 하면, 제 3 열가소성 액정 폴리머 필름 (3) 의 상면의 도체층 (4) 에도 회로가 형성되어 있어도 된다. 제 2 열가소성 액정 폴리머 필름 (2) 은, 제 1 열가소성 액정 폴리머 필름 (1), 제 3 열가소성 액정 폴리머 필름 (3) 과는 상이한 융점을 갖고, 본딩 시트로서 사용된다. 제 1 열가소성 액정 폴리머 필름과 제 3 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점은 동일해도 되고, 상이해도 된다. 도면에서는, 3 장의 열가소성 액정 폴리머 필름을 갖는 구성을 나타내고 있지만, 추가로 열가소성 액정 폴리머 필름과, 그 편면에 형성된 도체층으로 이루어지는 유닛 회로 기판이, 열가소성 액정 폴리머 필름으로 이루어지는 본딩 시트를 개재하거나 또는 개재하지 않고 하나 이상 적층되어 있어도 되고, 또한 커버레이 (도시 생략) 가 적층되어 있어도 된다.
도시되지 않지만, 또 다른 실시형태로서, 도 3 에 나타내는 본딩리스 구조와, 도 4 에 나타내는 본딩 구조를 조합하여 다층 회로 기판을 형성해도 된다.
본 발명의 회로 기판은, 상기 서술한 구조 제어 열 처리 공정을 포함하는 본 발명에 관련된 방법에 의해 제조되기 때문에, 땜납 내열성 및 층간 접착성이 우수함과 함께, 치수 안정성도 우수한 것이 된다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 본 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예에 있어서는, 하기 방법에 의해 각종 물성을 측정하였다.
[내열성 시험 (땜납 내열성)]
IPC-TM-650 2.4.13 의 땜납 플로트 시험에 준하여 288 ℃ 의 땜납욕을 사용하였다. 실시예에서 제조한 회로 기판으로부터 3 ㎝ × 3 ㎝ 의 샘플을 채취하여 60 초 땜납욕에 둔 후, 취출하여 제 2 유닛 회로 기판의 필름면과 제 1 유닛 회로 기판에 적층된 회로면 사이를 박리시켜, 층간의 동박에 있어서의 요철의 유무를 육안으로 확인하였다. 육안으로 명료하게 요철이 관찰되는 경우에는 불합격, 육안으로 확인한 한에서는 요철이 관찰되지 않는 경우에는 추가로 접착한 필름 층간 (즉, 제 1 유닛 회로 기판과 제 2 유닛 회로 기판의 열가소성 액정 폴리머 필름이 직접 접촉하고 있는 지점) 을 박리시켜, 박리된 필름 표면에 볼록함이나 오목함 등의 외관 이상이 없는 경우를 합격으로 하였다.
[인접하는 회로 기판 재료 사이의 접착 강도의 측정 방법]
JIS C 5016-1994 에 준거하여, 매분 50 ㎜ 의 속도로, 인접하는 회로 기판 재료 사이에 있어서, 일방을 타방에 대해 90 °의 방향으로 박리시키면서, 인장 시험기 [니혼 전산 심포 (주) 제조, 디지털 포스 게이지 FGP-2] 에 의해 박리 강도를 측정하고, 얻어진 값을 접착 강도 (필 강도) 로 하였다.
[실시예 1]
융점 335 ℃ 의 열가소성 액정 폴리머 필름 ((주) 쿠라레 제조, CT-Z, 두께 50 ㎛) 의 양면에 대해, 압연 동박 (JX 닛코 닛세키 금속 (주) 제조, BHYX-T-12, 두께 12 ㎛) 을 중첩하고, 진공 열프레스 장치를 사용하여 가열반을 300 ℃ 로 설정하고, 4 ㎫ 의 압력하, 10 분간 압착하여, 동박/열가소성 액정 폴리머 필름/동박 구성의 제 1 유닛 회로 기판을 제조하였다.
별도로 융점 285 ℃ 의 열가소성 액정 폴리머 필름 ((주) 쿠라레 제조, CT-F, 두께 50 ㎛) 의 편면에 대해, 압연 동박 (JX 닛코 닛세키 금속 (주) 제조, BHYX-T-12, 두께 12 ㎛) 을 중첩하고, 진공 열프레스 장치를 사용하여 가열반을 275 ℃ 로 설정하고, 4 ㎫ 의 압력하, 10 분간 압착하여, 동박/열가소성 액정 폴리머 필름 구성의 제 2 유닛 회로 기판을 제조하였다.
이어서, 제 1 유닛 회로 기판의 편면의 동박에 화학 에칭법에 의해 회로 가공을 실시하였다.
이어서, 제 1 유닛 회로 기판의 회로 가공면 상에 제 2 유닛 회로 기판의 필름면을 적층하여 적층체로 하였다.
또한, 적층체의 상기 제조 공정에서 재료로 한 열가소성 액정 폴리머 필름 (CT-Z, CT-F) 은, 필름 제조시의 MD 방향과 TD 방향에 평행한 변을 갖는 한 변이 30 ㎝ 인 정방형의 것을 사용하였다. 또한 MD 방향 (machine direction) 은, 필름 가공시의 필름의 주행 방향 (권취 방향), TD 방향 (transverse direction) 은, 이것에 수직인 방향 (필름의 폭 방향) 이다. 제 1 유닛 회로 기판과, 제 2 유닛 회로 기판의 적층은, 상하의 열가소성 액정 폴리머 필름의 MD 방향, TD 방향이 각각 일치하도록 실시하였다.
진공 열프레스 장치를 사용하여 열 압착 및 구조 제어 열 처리를 실시하였다. 이 때, 진공도 1300 ㎩, 1.5 ㎫ 의 압력하, 150 ℃ 에서 10 분간의 예열 처리를 실시한 후, 가열 속도 5 ℃/분으로 온도를 290 ℃ (제 1 온도) 로 승온시키고, 이 접착 온도에서 30 분간 유지하고, 그 후, 냉각 속도 5 ℃/분으로 265 ℃ (제 2 온도) 까지 온도를 내려 60 분간 구조 제어 열 처리를 실시하였다. 구조 제어 열 처리 후, 상온까지 냉각시킨 후, 압력을 개방하고, 진공을 벤트하여 실시예 1 의 회로 기판을 얻었다.
[실시예 2]
적층체를 열 압착할 때의 접착 온도를 295 ℃ 로 하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 재료, 제조 조건을 사용하여 실시예 2 의 회로 기판을 얻었다. 또한, 치수 변화율의 확인에 사용하기 위해, 제 2 유닛 회로 기판에서는, 적층 전에 25 ㎝ × 25 ㎝ 의 영역을 선택하여, MD 방향으로 5 열, TD 방향으로 5 열, 합계 25 개의 마킹을 실시하였다. 대향하는 열의 간격은 5 ㎝ 로 하고, 각 열의 펀치공은 MD 방향, TD 방향에 대향하도록 하였다.
[실시예 3]
적층체를 열 압착할 때의 접착 온도를 300 ℃ 로 하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 재료, 제조 조건을 사용하여 실시예 3 의 회로 기판을 얻었다.
[실시예 4]
적층체를 열 압착하기 전에, 대기압하, 0 ㎫ 의 프레스압, 100 ℃, 1 시간의 조건에서 가열 처리를 실시하고 (제 1 탈기 공정 : 가열하에서의 탈기 공정), 이어서, 진공도를 1000 ㎩, 0 ㎫ 의 압력하 100 ℃ 에서 1 시간 가열하는 (제 2 탈기 공정 : 진공하에서의 탈기 공정) 탈기 처리를 실시하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 재료, 제조 조건을 사용하여 실시예 4 의 회로 기판을 얻는 경우, 탈기 공정에 의해 층간 접착성이 향상됨과 함께, 구조 제어 열 처리에 의해 땜납 내열성이 향상되는 것으로 추측된다.
[비교예 1]
접착 온도 290 ℃ 에서 30 분 유지한 후, 구조 제어 열 처리를 실시하지 않고 상온까지 냉각시키는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 재료, 제조 조건을 사용하여 비교예 1 의 회로 기판을 얻었다.
[비교예 2]
접착 온도 295 ℃ 에서 30 분 유지한 후, 구조 제어 열 처리를 실시하지 않고 상온까지 냉각시키는 것 이외에는, 실시예 2 와 동일한 재료, 제조 조건을 사용하여 비교예 2 의 회로 기판을 얻었다. 제 2 유닛 회로 기판에서는, 적층 전에 실시예 2 와 동일하게 마킹을 실시하였다.
[비교예 3]
접착 온도 300 ℃ 에서 30 분 유지한 후, 구조 제어 열 처리를 실시하지 않고 상온까지 냉각시키는 것 이외에는, 실시예 3 과 동일한 재료, 제조 조건을 사용하여 비교예 3 의 회로 기판을 얻었다.
[비교예 4]
접착 온도 290 ℃ 에서 30 분 유지한 후, 구조 제어 열 처리를 310 ℃ 에서 실시하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 재료, 제조 조건을 사용하여 비교예 4 의 회로 기판을 얻었다.
열 프레스 장치에 있어서의 실시예 1 ∼ 3, 비교예 1 ∼ 4 의 열 처리 조건을 정리한 것을 표 7 에 나타낸다.
Figure 112017040786726-pct00007
실시예 1 ∼ 3, 비교예 1 ∼ 4 에서의 회로 기판으로부터 0.5 ㎝ × 10 ㎝ 의 샘플을 채취하고, 상기 서술한 조건에서, 제 1 유닛 회로 기판과, 제 2 유닛 회로 기판의 층간의 필 강도의 측정을 실시하였다. 또 별도로 3 ㎝ × 3 ㎝ 의 샘플을 채취하고, 상기 서술한 방법으로 땜납 내열성 시험을 실시하였다. 그것들의 결과를 표 8 에 나타낸다.
별도로 실시예 2, 비교예 2 의 회로 기판에 대해, 가압 전의 적층체의 상태에 대한 압착 후 (실시예 2 에서는 구조 제어 열 처리 후) 의 회로 기판의 치수 변화율을 측정하였다. 측정에는 3 차원 측정기를 사용하여 MD 방향, TD 방향에서 각각 25 개 지점, 마킹의 간격을 측장하여 치수 변화율을 계산하고, 각 방향에서의 평균값을 구하였다.
이어서, 각 시료의 외층 (회로 기판의 최상층과 최하층) 의 동박을 (염화제2철 용액) 을 사용한 화학 에칭에 의해 제거하고, 수세, 건조 후, MD 방향, TD 방향에서의 구멍 간격을 측장하여 가압 전의 적층체에 대한 치수 변화율을 측정하고, 각 방향에서의 평균값을 구하였다.
이어서, IPC-TM-650 규격 2.24 메소드 A 에 준하여, 각 회로 기판 샘플을 오븐 (ADVANTEC 사 제조의 FJ-630) 에서 150 ℃, 30 분 가열하고, 가열 후에 MD 방향, TD 방향에서의 구멍 간격을 측장하여 가열 전후의 치수 변화율을 측정하였다.
상기 결과를 표 9 에 나타낸다.
Figure 112017040786726-pct00008
Figure 112017040786726-pct00009
압착 공정에 있어서의 접합 처리의 온도가 290 ℃ 인 비교예 1 에서는, 필 강도는 0.67 kN/m 이라는 비교적 낮은 수치를 나타낸 반면, 290 ℃ 에서 접합 처리한 후에, 구조 제어 열 처리를 실시한 실시예 1 에서는, 0.8 kN/m 을 초과하는 높은 필 강도가 얻어져, 구조 제어 열 처리에 의해 층간의 접착성이 향상되어 있는 것이 확인되었다. 실시예 2 와 비교예 2, 실시예 3 과 비교예 3 의 대비에 있어서도, 구조 제어 열 처리에 의한 접착 강도의 개선을 확인할 수 있었다.
압착 공정에 있어서의 접합 처리의 온도가 300 ℃ 인 비교예 3 에서는, 필 강도는 비교적 높은 값을 나타내지만, 땜납 내열성 시험의 결과는 불합격이었다. 이에 반해, 300 ℃ 에서 접합 처리한 후에, 구조 제어 열 처리를 실시한 실시예 3 에서는, 높은 필 강도를 나타내는 것에 더하여, 내열성도 만족스러운 것이었다.
295 ℃ 에서 접합 처리를 실시한 후, 구조 제어 열 처리를 실시한 실시예 2 는, 우수한 치수 안정성을 나타내었다. 표층의 동박을 제거한 후, 열 수축에 의한 치수 변화율을 확인하기 위해 실시한 베이크 처리 (150 ℃ 에서 30 분의 열 처리) 전후에도, MD 방향, TD 방향 모두 치수 변화율이 작았다. 이에 반해, 대비를 위해 치수 변화율을 조사한 비교예 2 에서는, 표층 동박을 제거한 전후, 및 베이크 처리 전후에 있어서, TD 방향, MD 방향 모두 비교적 큰 치수 변화가 확인되었다. 실시예에 있어서의 치수 안정성의 향상에는, 구조 제어 열 처리에 의한 접합 계면에서의 변형의 완화가 기여하고 있는 것으로 해석할 수 있다.
구조 제어 열 처리에 있어서, 사용한 열가소성 액정 폴리머 필름 중, 융점이 최저인 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점인 285 ℃ 보다 높은 온도인 310 ℃ 에서 실시한 비교예 4 는, 수지 플로가 발생하고, 또한 땜납 플로트 시험에 있어서 볼록함이 발생하여, 땜납 내열성은 충분하지 않았다. 실시예 1 과의 비교에 의해, 땜납 내열성에는, 구조 제어 열 처리 공정에 있어서의 온도가 기여하고 있는 것으로 생각되고, 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점보다 고온이었던 것에 의해, 그 결정성이 저하되었기 때문에, 땜납 내열성이 떨어진다고 해석할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명하였지만, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지 추가, 변경 또는 삭제가 가능하며, 그러한 것도 본 발명의 범위 내에 포함된다.
10, 20 : 다층 회로 기판
1, 2, 3 : 열가소성 액정 폴리머 필름
4 : 도체층

Claims (11)

  1. 회로 기판의 제조 방법으로서,
    적어도 1 종의 열가소성 액정 폴리머 필름을 복수 준비하는 공정과,
    상기 복수의 필름의 적어도 1 장에 있어서 필름의 편면 또는 양면 상에 도체층을 형성하여 유닛 회로 기판으로 하는 공정과,
    상기 유닛 회로 기판을 포함하는 상기 복수의 필름을 적층하여 적층체를 형성하는 공정과,
    상기 적층체를 가압하에서, 층간 접착이 발생하는 제 1 온도까지 가열하여 일체화하는 열 압착 공정과,
    상기 제 1 온도에서의 가열 후, 상기 적층체를 가압하면서, 상기 적층체를 상기 제 1 온도보다 저온, 또한 상기 복수의 열가소성 액정 폴리머 필름 중, 융점이 최저인 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점보다 저온인 제 2 온도까지 냉각하고, 상기 적층체를 가압하면서, 제 2 온도에서 소정 시간 구조 제어 열 처리를 실시하는 공정을 포함하는, 회로 기판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 온도에서의 구조 제어 열 처리 시간이 15 분 ∼ 90 분인, 회로 기판의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 1 온도에서 제 2 온도까지 1 ∼ 8 ℃/분으로 냉각시키는, 회로 기판의 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    열 압착시의 제 1 온도가 270 ∼ 320 ℃ 이고, 구조 제어 열 처리시의 제 2 온도가 260 ∼ 290 ℃ 인, 회로 기판의 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적층체의 일부에 있어서, 열가소성 액정 폴리머 필름과 그 편면 또는 양면 상에 형성된 도체층으로 이루어지는 유닛 회로 기판 상에, 열가소성 액정 폴리머 필름과 그 편면에 형성된 도체층으로 이루어지는 유닛 회로 기판을 직접 적층하는, 회로 기판의 제조 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적층체의 일부에 있어서, 열가소성 액정 폴리머 필름과 그 편면 또는 양면 상에 형성된 도체층으로 이루어지는 유닛 회로 기판 2 장을, 열가소성 액정 폴리머 필름으로 이루어지는 본딩 시트를 개재하여 적층하는, 회로 기판의 제조 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도체층을 형성하는 공정에 있어서, 금속박을 열가소성 액정 폴리머 필름에 열 압착하는, 회로 기판의 제조 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    열가소성 액정 폴리머 필름을 준비한 후, 도체층을 형성하기 전의 단계, 열가소성 액정 폴리머 필름과 그 편면 또는 양면에 도체층을 형성한 후이고 적층체 형성 전의 단계, 및 상기 적층체 형성 후 가압 전의 단계에서 선택되는 적어도 하나의 단계에 있어서, 대기 중 또는 불활성 분위기 중 100 ∼ 200 ℃ 의 온도에서 소정 시간 유지, 및/또는 기압 1500 ㎩ 이하의 진공도로 소정 시간 유지하는 것에 의한 탈기 처리를 실시하는, 회로 기판의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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