KR20000017134A

KR20000017134A - 알루미늄 및 동으로 제조되는 복합체 박

Info

Publication number: KR20000017134A
Application number: KR1019990032251A
Authority: KR
Inventors: 요시오카준시; 오바타신이치; 도바시마코토; 가타오카다카시
Original assignee: 미야무라 심뻬이; 미쓰이 긴조꾸 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2000-03-25
Also published as: MY115624A; JP3180101B2; CN1244460A; EP0987931A2; US6183880B1; SG77265A1; JP2000059035A; EP0987931A3; KR100614859B1; CN1179611C

Abstract

본 발명은 알루미늄 지지체층 및 초박형 동박을 포함하고 그들 사이에 다공성 동층 및 상호 침투성 아연층을 포함하는 보호층이 배설된 복합체 박(箔)을 제공한다. 본 발명의 복합체 박 제조방법은 알루미늄 지지체 표면을 제조하는 단계, 알루미늄 지지체층 상에 다공성 동층을 전착시킨 후 아연층을 전착시키는 단계, 뒤이어 초박형 동박을 형성하도록 두개의 동층을 전착시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 복합체 박은 알루미늄 지지체와 보호층 사이에서 취급 및 적층시에 지지체와 초박형 동박의 분리를 방지하기에 적합하면서도 동/기판 접합의 박리강도(剝離强度)보다는 상당히 낮아서 복합체 박을 절연 기판에 적층한 후 지지체가 용이하게 제거될 수 있는 크기의 균일한 접합강도를 제공한다. 본 발명은 또한 그러한 복합체 박으로 제조되는 적층체 및 그 적층체로 만들어지는 인쇄배선기판을 포함한다.

Description

알루미늄 및 동으로 제조되는 복합체 박 {COMPOSITE FOIL OF ALUMINUM AND COPPER}

본 발명은 일반적으로 초박형 동박(untra-thin copper foil)의 제조 및 활용에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인쇄배선기판의 제조에서 초박형 동박의 취급을 활용하는 복합체 박(composite foil)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 알루미늄 지지체(支持體: carrier) 및 초박형 동박 사이에 독특한 금속층이 배설되는 복합체 박, 및 그 복합체 박의 제조방법과 활용방법에 관한 것이다.

전자기기 및 전자기기에 내장되는 회로가 소형화됨에 따라, 인쇄배선기판 상의 회로의 패턴 폭 및 간격이 매우 좁아지고 있다. 그 결과, 회로의 형성에 사용되는 동박은 종래의 35㎛ 및 18㎛ 두께의 동박보다 더 얇은, 예를 들면 12㎛ 두께의 동박이 사용되고 있는 추세이다. 최근에, 얇은 동박에 대한 요구가 증가하고 초박형 동박이 시도되고 있다. 그러나 12㎛ 이하의 동박을 취급하는 것은 용이하지 않다. 예를 들면 그러한 동박은 제조 및/또는 취급 도중에 주름이 잡히거나 찢어질 수 있다. 다층 인쇄배선기판의 외부층으로 초박형 동박이 사용될 경우에도 동일한 문제가 발생한다. 초박형 동박의 취급과 관련한 이러한 문제를 방지하는 방법이 요구된다.

동박이 기판에 적층된 후 분리되는 금속 지지체층 상에 초박형 동박을 지지하는 방법이 이미 제안되어 있다. 일반적으로, 동박과 금속 지지체 사이에 박리층(剝離層: release layer)이 사용된다. 인쇄배선기판은 18㎛∼70㎛의 두께를 가지는 금속 지지체층 상에 1㎛∼12㎛의 두께를 가지는 동층(銅層)을 증착한 후, 동층의 노출된 표면을 유리강화 에폭시 수지 등과 같은 프리프레그(prepreg)에 중첩시키고 고온 압착에 의해 적층함으로써 지지되는 초박형 동박을 사용하여 제조될 수 있다. 마지막 단계로서, 금속 지지체층을 분리하여 동으로 피복된 적층체를 남김으로써 인쇄배선기판이 제조될 수 있다.

여러가지 지지체 금속 및 박리층의 형태가 제안되어 있다. 지지체층으로서 알루미늄이 사용될 경우, 예를 들면 다음과 같은 여러 형태의 박리층이 제안되어 있다:

1. Cr, Pb, Ni 및 Ag의 황화물 또는 산화물로 이루어진 박리층(예를 들면 미국특허 제3,998,601호 및 유럽특허 제208 177 A호);

2. 아연 도금 또는 아연산염(zincate)으로 처리한 후에 니켈 또는 니켈합금을 도금하여 형성된 박리층(예를 들면 미국특허 제3,936,548호 및 3,990,926호);

3. 산화알루미늄으로 이루어진 박리층(예를 들면 일본국특허 공보(심사필) 소60-31915, 미국특허 제4,293,617호 및 영국특허 GB 1,458,260); 또는

4. 실리카로 이루어진 박리층(예를 들면 미국특허 제4,357,395호).

그러나 상기한 종래의 지지체 부착 동박은 문제를 나타내는 것으로 밝혀졌다.

박리층이 지지체층 표면에 걸쳐 균일하지 않다면 지지체층과 초박형 동박 사이의 접합강도가 불균일하다. 그 결과, 복합체 박을 적층한 후 지지체층이 박리될 때 지지체층과 초박형 동박 사이의 접합강도(bond strength)가 높을 경우, 초박형 동박의 일부가 지지체층 상에 잔존할 수 있어서 요구되는 회로 패턴이 만들어질 수 없게 된다. 지지체층과 초박형 동박 사이의 접합강도가 약할 경우에는 복합체 박의 제조 및 사용 도중에 초박형 동박이 시기적으로 너무 빨리 지지체층으로부터 분리될 수 있다.

박리층으로서 산화물, 황화물, 크롬 또는 크롬과 같은 무기물질이 사용될 때, 지지체층이 박리된 후 상기 무기물질 중 일부가 초박형 동박의 표면에 잔존한다.

마지막으로, 복합체 박이 고온에서 에폭시 프리프레그와 같은 기판에 적층될 때, 지지체층을 박리하는 것이 어렵게 되어 지지체의 제거를 위해 화학적 에칭을 사용할 필요가 있을 수 있다. 적층공정에 사용되는 높은 온도도 동박 표면의 산화에 의해 동박의 변색(discoloration)을 야기하는 경향이 있다.

이들 문제로 인해, 지지체층 상에 형성된 초박형 동박의 복합체는 이상과 같이 기술된 방법에도 불구하고 현재로서는 일반적으로 사용되지 않는다.

따라서, 본 발명자 등은 상기한 문제점을 극복할 수 있는 복합체 박 및 그러한 복합체 박을 제조하는 방법을 추구하였으며, 종래기술에서 복합체 박용의 박리층으로 제안되었던 금속 및/또는 금속화합물을 연구하였다.

본 발명자 등은 알루미늄 표면 또는 산화알루미늄 표면에 직접 동을 증착시키는 것은 접합강도가 너무 약하므로 만족스럽지 못함을 알았다. 결과적으로 초박형 동박이 취급 도중 또는 절연 기판에 적층하는 동안 알루미늄 지지체로부터 쉽게 분리될 수 있다.

본 발명자 등은 종래기술에 의해 제안된 바와 같이 박리층으로서 아연이 사용되면 접합강도가 과도하게 강해서 알루미늄 지지체를 용이하게 제거할 수 없음을 알았다. 따라서 알루미늄을 에칭에 의해 제거할 필요가 있고 그러한 공정은 소망스럽지 않다. 알루미늄 지지체를 기계적으로 분리함으로써 에칭하지 않는 것이 바람직할 것이다.

"아연산염 프로세스(zincate process)"로 칭해지는 화학적 치환반응에 의해 아연 또는 알루미늄의 증착(deposition)이 흔히 행해져 왔다. 용액 중의 아연 화합물에 의해 제공되는 아연 이온은 알루미늄 지지체와 접촉하게 되고, 알루미늄 표면은 용해되어 아연 금속으로 치환된다. 그러한 반응으로 충분한 양의 아연 금속을 매우 짧은 시간에 증착시킬 수 있다. 따라서 상기 아연산염 프로세스는 제어가 용이하지 않음에도 불구하고 편리하다. 아연의 전착(電着: electrodeposition)은 보다 손쉽게 제어된다. 그러나 전착으로도 알루미늄에 대한 아연의 접착은 너무 강해서 알루미늄 지지체가 용이하게 제거되지 않는다.

또 다른 통상적으로 지정되는 특허 출원에서 초박형 동박과 금속 지지체 사이의 접합강도에 관련된 문제점은 박리층으로서 특정 유기화합물을 사용함으로써 극복된다. 이하에서, 초박형 동박과 알루미늄 지지체 사이에서 아연이 어떻게 성공적으로 사용될 수 있는가를 설명한다.

도 1은 알루미늄 지지체 상에 다양한 양의 동이 증착된 것을 예시하는 일련의 사진이고,

도 2는 표에 보고된 동박의 탈색을 예시하는 일련의 사진이다.

본 발명에서 사용되는 용어로서 "접합강도(bond strength)"라 함은 초박형 동박으로부터 지지체층을 분리하는 데 필요한 힘을 말하고, "박리강도(peel strength)"라 함은 초박형 동박이 적층된 기판으로부터 초박형 동박을 분리하는 데 필요한 힘을 말한다.

본 발명의 복합체 박은 알루미늄 지지체층 및 초박형 동박, 그리고 그들 사이에 배설된 아연 함유 보호층을 포함한다. 상기 보호층은 아연이 상호침투(interpenetrate)하는 상태하에서 다공성(多孔性) 동층으로 구성된다. 접합강도는 복합체 박을 취급할 수 있도록 충분히 강하지만, 또한 초박형 동박이 절연 기판에 적층된 후 초박형 동박으로부터 알루미늄 지지체를 쉽게 분리할 수 있도록 충분히 약하다. 아연은 필요로 하는 접합강도를 제공하는 것으로 믿어지나, 또한 알루미늄 지지체가 제거되어 동(銅)이 노출된 후 초박형 동박을 보호하는 데에 제공된다.

일 실시예에서 상기 보호층은 상기 알루미늄 지지체의 평방미터(㎡)당 약 500∼4000mg, 바람직하게는 500∼3000mg의 전착된 다공성 동층을 포함한다. 상기 다공성 동층에는 상호 침투성 아연이 전착된다. 증착되는 아연의 양은 알루미늄 지지체 평방미터당 약 15∼150mg이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50∼100mg이다.

다른 실시예에서, 본 발명은 알루미늄 지지체 상에 초박형 동박으로 구성되는 복합체 박을 제조하는 방법에 있어서,

(a) 상기 알루미늄 지지체의 표면에서 산화알루미늄을 세정(洗淨)하고 제거하는 단계;

(b) 단계 (a)를 실시한 후 상기 알루미늄 지지체 상에 다공성 동층을 전착시키는 단계;

(c) 상기 단계 (b)의 다공성 동층 상에 아연을 전착하여 아연이 상호 침투한 다공성 동층을 형성하는 단계;

(d) 상기 단계 (c)에서 되적된 아연을 제거하지 않는 전착조(電着槽)로부터 제 1 동층을 전착시키는 단계; 및

(e) 소망의 두께를 가지는 초박형 동박을 제공하도록 충분한 제 2 동층을 전착시키는 단계

를 포함하는 복합체 박의 제조방법을 제공한다.

다음 단계에서, 복합체 박의 노출된 동 표면에는 적층단계에 앞서 초박형 동박의 접착성을 개선하고 산화를 방지하기 위해 추가의 구상화(球狀化: nodularization) 및 부동태화(不動態化: passivation) 처리가 행해질 수 있다.

일 양태에서 본 발명은 바로 앞에서 기술한 상호 침투성 아연―여기서 아연은 알루미늄 지지체층(지지체 박일 수도 있음)과 초박형 동박 사이에 배설됨―을 구비하는 다공성 동층을 가지는 복합체 박이다.

본 발명의 동 피복 적층체(copper-clad laminate)는 절연 기판에 적층된 본 발명에 따른 복합체 박을 포함한다. 대안으로서, 본 발명의 동 피복 적층체는 아연으로 보호되는 노출표면을 가지며 절연 기판에 적층되고 알루미늄 지지체층을 제거한 후에도 잔존하는 초박형 동박을 포함한다.

본 발명에 따른 인쇄배선기판은 바로 앞에서 기술한 동 피복 적층체에서 알루미늄 지지체층을 분리하여 노출된 초박형 동박을 사용하여 배선 패턴을 형성함으로써 제조될 수 있다.

일반적으로, 본 발명의 복합체 박은 다공성 동으로 이루어진 보호층 및 알루미늄 지지체층과 초박형 동박 사이에 배설되는 상호 침투성 아연을 가지는 것을 특징으로 한다. 하나의 기능에 있어서, 상기 보호층은 박리층으로서의 역할을 하며 용이한 취급과 절연 기판에 대한 적층이 가능해지도록 알루미늄 지지체와 초박형 동박 사이에 충분한 한편 적층 후에 알루미늄 지지체를 분리할 수 있을 만큼 약한 접합강도를 제공한다. 상기 보호층은 또한 동박 표면의 산화를 방지함으로써 적층과정 중에 동박 표면이 고온에 노출되어도 변색되지 않도록 한다.

알루미늄 지지체층의 두께는 중요하게 생각되지는 않으며, 약 18∼70㎛의 두께를 가지는 박이면 된다. 일반적인 지지체층이 비교적 얇으므로 지지체층도 박으로 칭해질 것이지만, 지지체층은 통상의 박보다 두꺼울 수 있다. 예를 들면, 최대 약 5mm까지의 두께를 가지는 무거운 지지체 시트가 사용될 수 있다.

상기 보호층 상에 형성될 초박형 동박층의 두께는 일반적으로 12㎛ 이하이고 예를 들면 5∼7㎛ 이하로 더 얇을 수 있다. 본 명세서에서 기술되는 방법은 원할 경우 12㎛보다 두꺼운 동박을 증착하는 데에도 사용될 수 있지만, 12㎛ 이상의 두께를 가지는 동박은 종래의 방법으로 제조될 수 있고, 지지체층 없이 취급이 가능하다. 초박형 동박층은 자신이 회로 패턴의 제조에 적합하고 허용가능한 접합강도 및 박리강도를 가진다면 증착(vapor deposition) 또는 무전해도금이 사용될 수 있으나, 전착(electrodeposition)에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

앞에서 논의된 바와 같이, 본 발명자 등은 알루미늄 지지체 상에 직접 아연을 전착(또는 아연산염 프로세스를 사용)하고 나서 초박형 동박을 전착시키는 것은 접합강도가 지나치게 강해서 초박형 동박이 절연 기판에 적층된 후 알루미늄 지지체가 쉽게 분리될 수 없는 복합체를 형성한다는 것을 알았다. 따라서, 알루미늄 지지체는 일반적으로 화학적 에칭에 의해 제거되는데, 이는 소망스럽지 않은 방법이며, 비용이 많이 들고 부식성 용액의 처분 문제를 내포한다. 그러나 동을 알루미늄 지지체 상에 직접 전착시킬 경우에는, 접합강도가 너무 약하다. 본 발명은 적절한 접합강도를 얻는 동시에 초박형 동박을 알루미늄 지지체로부터 분리한 후 초박형 동박을 보호하는 방법을 제공한다.

일본공업표준 JIS-C-6481에 따라 접착력을 측정하면, 초박형 동박과 알루미늄 지지체 사이의 접합강도의 범위는 약 1∼50 gf/cm(gm force/cm 폭), 바람직하게는 1∼2 gf/cm로서, 이것은 복합체 박을 절연 기판 상에 적층한 후 지지체층이 틀림없이 초박형 동박으로부터 분리될 수 있음을 나타낸다. 상기 접합강도는 비교적 낮으나 취급할 수 있기에는 충분하다. 상기 접합강도는 균일하며 초박형 동박이 기판에 적층된 후 지지체가 용이하게 제거될 수 있다. 접합강도가 1 gf/cm 이하이면 너무 약해서 기판과의 적층시, 또는 적층체나 회로기판의 천공(穿孔) 또는 드릴가공시 또는 기판으로 적층하는 동안에 초박형 동박이 부풀거나 분리되는 일이 일어난다. 접합강도가 50gf/cm 이상이면 너무 강해서 지지체를 분리할 수 없거나, 예를 들면 미국특허 제3,886,022호에 개시된 수성(水性)매체의 사용과 같은 특별한 처리를 필요로 한다.

본 발명의 복합체 박은 알루미늄 지지체와 초박형 동박 사이의 접합강도에 변화도가 거의 없거나 전혀 없다. 상기 접합강도는 개별적인 복합체 박과 복합체 박의 다중 제품예에 있어서 모두 차이가 없다.

본 발명의 복합체 박의 제조에서, 보호층은 알루미늄 지지체층에 형성되며, 따라서 초박형 동층은 상기 보호층 상에 증착된다. 알루미늄 지지체층을 세정하고 산화 알루미늄을 제거하여 보호층의 증착을 위한 깨끗한 표면을 제공하기 위해 알루미늄 지지체층의 전처리(pretreatment)가 소망된다. 지지체가 초박형 동박에서 쉽게 분리되려면 접합강도가 균일해야 하므로, 상기 전처리가 일관된 결과를 보장하는 데 도움을 준다. 일반적으로, 알칼리액조(caustic bath)가 알루미늄 지지체의 전처리용으로 사용된다. 이하의 실시예에서, 수산화나트륨, 포타슘 소듐 타트레이트 4수화물, 및 탄산나트륨을 함유하는 수용액조가 사용된다. 알루미늄은 상기 수용액조에 침지된 후 이온교환수 중에서 세정되고 나서 다공성 동 및 상호 침투성 아연으로 이루어지는 보호층이 전착된다.

알루미늄 지지체의 표면을 형성한 후, 다공성 동층이 전착된다. 상기 다공성 동층은 황산동 또는 동의 전착에 적합한 다른 조(槽)가 사용될 수 있으나 본 발명의 실시예에서와 같이 피로인산동(copper pyrophosphate) 조에서 증착될 수 있다. 실시에에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 동층은 너무 두껍거나 또는 너무 얇은 것중 어느 하나일 수 있다. 상기 동층은 충분히 다공질이므로 아연이 침투할 수 있다. 얻어진 아연 함유층은 요구되는 접합강도를 가진다. 이하의 표에서 알 수 있는 바와 같이, 알루미늄 평방미터당 약 500∼4000mg, 바람직하게는 약 500∼3000mg의 동으로 이루어지는 층이 적합한 것으로 밝혀졌다. 증착된 동의 양이 상기 범위보다 적으면 접합강도가 너무 강해진다. 동의 양이 상기 범위보다 많으면, 접합강도는 너무 약해진다. 아연은 알루미늄 평방미터당 약 15∼150mg, 바람직하게는 약 50∼100mg의 양으로 전착되는 것이 적합한 접합강도를 제공하는 것으로 밝혀졌다.

보호층은 동의 양에 비하여 적은 양의 아연으로 구성된다. 그렇더라도, 알루미늄 지지체 표면은 도 1에 나타낸 바와 같이 부분적으로만 동(銅) 증착물로 피복된다. 이것은 아연이 알루미늄 지지체 표면에 접근하는 것을 허용할 것이고 따라서 불균일한 접합강도를 형성할 것으로 예상될 수 있다. 실시예에 나타난 결과는 아연이 알루미늄 표면에 직접 증착되지 않고, 바람직하게는 동 표면에 증착하고 동 표면을 통해 알루미늄까지 침투하는 것을 암시한다. 이것이 옳은 결론인지 아닌지를 불문하고, 실시예에 나타난 바와 같이 알루미늄 지지체와 초박형 동박 사이의 접합강도에 대한 효과는 명백하다. 접합강도는 증착되는 동의 양에 따라 크게 변하지 않음을 알 수 있다. 동의 양이 1000mg/㎡이면, 알루미늄 표면의 많은 부분이 여전히 노출된다(도 1). 이보다 적은 양일 경우, 실험결과는 접합강도가 지나치게 강하다는 것을 나타낸다. 동 증착물이 커짐에 따라(도 1) 접근가능한 알루미늄이 점점 적어져서, 마침내 약 4000mg/㎡에서는 아연이 더 이상 동 층을 침투하여 알루미늄 표면에 도달할 수 없는 것으로 믿어진다. 알루미늄 표면에 오직 동만이 접촉하면 접합강도가 너무 낮다. 그러나 증착된 동에 비하여 상대적으로 많은 양의 아연이 증착되면 과도한 접합강도를 생성할 수 있다. 그러한 결과에 대한 이유는 완전히 밝혀지지 않았으나, 아연이 알루미늄과 지나치게 큰 접합강도를 형성하므로 과다한 아연이 알루미늄 지지체의 표면에 도달하는 것이 그 이유일 수 있다.

초박형 동박은 알루미늄 지지체 상에 놓여진 보호층의 상단부에 전착되는 것이 바람직하다. 바람직하게, 동의 전착에는 두가지 방법이 사용된다. 피로인산동 도금조가 보다 균일한 동의 전착을 제공한다. 더욱 중요한 것은, 산성인 황산동 도금조가 사용될 경우에 발생할 수 있는 아연의 용해를 초래하지 않는다는 것이다. 피로인산동 도금은 환경 및 작업안전면에서 유리하므로 바람직하나 시안화동 전착조가 사용될 수도 있다. 생산성 및 비용을 고려한다면 황산동 도금조가 유리하다. 따라서, 일반적으로 적어도 3000mg/㎡로서 아연을 덮기에 충분한 두께를 형성하는 제 1 동도금 단계는 피로인산동 도금조에서 행해지고, 뒤이어 황산동 도금조를 사용하는 제 2 도금 단계에서 원하는 두께의 초박형 동박을 형성한다. 이 방법은 이하의 실시예에서 사용된다.

피로인산동 도금의 조건은 중요한 것으로 생각되지 않는다. 그러나 피로인산동 도금조에서의 동의 농도가 약 10∼50g/L이고 피로인산칼륨의 농도가 약 100∼700g/L인 것이 바람직하다. 전해질 용액의 pH는 약 7∼12가 바람직하다. 도금조의 온도는 약 30∼60℃, 전류밀도는 약 1∼10 A/dm²라야 한다.

산성인 황산동 도금의 조건도 또한 중요하다고 생각되지 않는다. 그러나 황산동 도금조에서의 동 농도가 약 30∼100g/L, 황산의 농도가 약 50∼200g/L인 것이 바람직하다. 전해질 용액의 온도는 약 30∼80℃, 전류밀도는 약 10∼100A/dm²인 것이 바람직하다.

아연 도금의 조건은 중요하다고 생각되지 않는다. 그러나 아연 농도가 피로인산아연으로서 약 1∼10g/L이고 피로인산칼륨이 약 50∼500g/L의 농도로 존재하는 것이 바람직하다. 도금조의 온도는 약 20∼60℃, 전류밀도는 약 0.1∼5 A/dm²인 것이 바람직하다.

절연 기판에 대한 초박형 동박의 노출표면의 접착력을 높이기 위해 도금 조건을 조절함으로써 동박 표면에 구상(球狀: nodular) 동증착물을 형성하는 것과 같은 종래의 방법에 의해 초박형 동박 상에 박리강도를 높이는 처리를 행할 수 있다. 구상화(nodularization) 방법의 예를 미국특허 제3,674,656호에서 찾을 수 있다. 상기 박리강도를 높이는 처리가 완료된 후, 아연, 크롬산아연, 니켈, 주석, 코발트, 및 크롬 등을 구상화된 초박형 동층 표면에 증착시키는 것과 같은 종래의 부동태화(passivation) 처리를 추가할 수 있다. 그러한 방법의 예를 미국특허 제3,625,844호에서 찾을 수 있다.

상기한 방법에 의해 제조되는 피처리 초박형 동박의 표면은 동 피복 적층제를 얻기 위해 열과 압력을 사용하여 절연 기판에 적층된다. 절연 기판으로서는 전자기기용 회로기판의 제조에 사용되는 수지 기판이면 어느 것이나 사용될 수 있다. 그러한 수지 기판의 예에는 FR-4(유리-섬유-에폭시), 종이-페놀, 종이-에폭시, 폴리이미드 등이 포함될 수 있다. 다음에, 알루미늄층이 분리되어, 보호층이 노출된 상태의 초박형 동박 및 절연 기판으로 구성되는 동 피복 적층체가 남겨진다. 상기 노출된 초박형 동층을 사용하여 배선 패턴을 형성함으로써 인쇄배선기판이 제조된다.

본 발명을 이하의 실시예를 참고하여 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

알루미늄 지지체로서 두께가 40㎛인 알루미늄 박을 선택하였다. 상기 박을 전처리하고, 다공성 동층을 전착시킨 후, 아연으로 전기도금하였다. 다음에, 동 및 아연으로 이루어진 보호층으로 피복된 알루미늄을 다음과 같은 절차를 사용하여 1차 동 도금 단계 및 2차 동 도금 단계의 처리를 행하였다.

A. 알루미늄 지지체의 전처리

두께가 40㎛인 알루미늄 박을 농도 30g/L의 NaOH, 46g/L의 포타슘 소듐 타트레이트 4수화물, 및 46g/L의 탄산나트륨을 함유하는 수용액 중에 40℃에서 27초간 침지한 후, 꺼내어 이온교환수로 10초간 세정하여 보호층을 전착시키기 위한 알루미늄 표면을 제조하였다.

B. 다공성 동층의 증착

전처리된 알루미늄 지지체 박을 pH 8.5이고 농도 55.89g/L의 피로인산동 및 290g/L의 피로인산칼륨을 함유하는 50℃의 수성 피로인산동 도금조에 넣었다. 사용된 전류밀도는 2.7 A/dm²이었다. 이하의 표에 나타낸 바와 같이, 소정량의 동이 증착되기에 충분한 시간 동안 알루미늄 표면을 동으로 도금하였다.

C. 다공성 동층 표면에 아연의 증착

소정량의 아연을 증착시키기 위해 상기 소정량의 동을 함유하는 알루미늄 박을 pH 10.5인 40℃의 피로인산아연 도금조 중에 넣었다. 상기 도금조는 농도 14g/L의 피로인산아연 및 농도 100g/L의 피로인산칼륨을 함유하였다.

D. 1차 동 도금 단계

온도 50℃이고 pH 8.5인 피로인산동 도금조를 사용하여 전류밀도 2.7 A/dm²에서 음극방식(cathodic) 전기도금 처리를 행하였다. 상기 도금조는 농도 55.89g/L의 피로인산동 및 농도 290g/L의 피로인산칼륨을 함유하였다. 0.3㎛의 두께를 가지는 약 3000 mg/㎡의 동 증착물이 보호성 박리층(release layer) 표면에 증착되었다.

E. 2차 동 도금 단계

초기 동 증착물 표면을 이온교환수로 세정하고, 농도 216g/L의 황산동 5수화물 및 농도 150g/L의 황산을 함유하는 40℃의 황산동 도금조를 사용하여 전류밀도 10A/dm²에서 전기도금을 행하여 두께가 약 5㎛인 동을 증착시켰다.

상기 복합체 박을 4매의 FR-4 상에 적층한 후 175℃에서 25kg/㎠의 압력하에 60분간 고온 프레스하여 동 피복 적층체를 얻었다. 초박형 동박과 두께 45㎛인 알루미늄 지지체 사이의 접합강도를 JIS-C-6481에 따라 적층 전후에 대하여 측정하였다. 또한, 분리된 후의 노출된 동 표면의 변색을 측정하고 이하의 표에 나타낸 바와 같이 등급을 매겼다. 상기 등급은 도 2의 사진으로 예시된다.

실시예 1의 결과로부터 다음과 같은 일반적 결론이 도출될 수 있다. 첫째, 초박형 동박을 구성하는 2개의 동층이 각 경우에 동일하므로 다공성 동 및 아연 증착물(보호층)의 상대적 크기가 측정된 접합강도 및 표면 변색의 주된 이유였다. 아연의 존재량이 증가하면 변색이 최소화하는 것으로 생각된다. 이것은 아연이 동 증착물을 침투하여 알루미늄-동 계면에 도달함을 나타낸다. 단위 평방미터(㎡)의 알루미늄에 대하여 적어도 50mg의 아연이 사용되는 것이 바람직하다. 동과 아연의 비율은, 예상외의 관찰결과이지만, 적층후의 접합강도에 별다른 영향을 주지 않는 것으로 생각된다. 그러나, 동(銅) 증착물이 상대적으로 많을 경우에도 증착될 수 있는 아연의 양에는 최대치가 있는 것으로 보인다. 다공성 동이 3700 mg/㎡이고 아연이 145 mg/㎡일 때 비교적 높은 접합강도에 주목해야 한다. 그러한 결과는 비교예 4에 제시된 것과 일치한다. 적당한 접합강도는 단위 평방미터의 알루미늄 표면적당 약 500∼4000mg 범위의 동에서 얻어진다고 결론지울 수 있다. 아연의 양은 알루미늄 평방미터당 약 15∼150mg일 수 있으나 평방미터당 약 50∼100mg인 것이 바람직하다.

비교예 1

다공성 동만을 증착시키고 아연 및 제1 동박층의 증착을 생략한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 복합체 박을 제조하였다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다. 접합강도는 적층 전에 너무 낮고, 적층 후에는 무시할 정도였다. 표면 변색 등급은 불량하였다.

따라서 요구되는 접합강도를 제공하는 동시에 동 표면을 보호하기 위해서는 아연 증착물이 필요하다고 결론지을 수 있다.

비교예 2

다공성 동층을 생략하고 아연은 아연산염의 치환반응에 의해 증착된 것을 제외하고는 실시에 1과 동일한 방식으로 복합체 박을 제조하였다. 그 결과를 이하의 표에 나타낸다. 알루미늄 박 지지체는 적층 전후를 불문하고 분리될 수 없었다.

아연산염 처리를 아연의 전착공정으로 대체하였을 때, 적층 전의 접합강도는 지나치게 높았고 적층 후에 알루미늄 박을 분리할 수 없었다.

따라서, 다공성 동이 존재하지 않으면, 접합강도가 너무 높아서 초박형 동박으로부터 알루미늄 지지체 박을 분리할 수 없다는 결론을 내릴 수 있다.

비교예 3

다공성 동 증착물이 너무 많다는 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 복합체 박을 제조하였다. 이하의 표에 나타낸 바와 같이, 접합강도는 적층 전후에 모두 너무 낮았다.

따라서, 증착된 동의 양이 아연의 침투에 방해가 될 경우, 아연의 양이 요구되는 접합강도를 형성하기에 불충분하다는 결론을 내릴 수 있다.

비교예 4

아연산염 처리에 의해 아연을 공급한 점을 제외하고는 실시예 1에 따라 복합체 박을 제조하였다. 이 경우에, 적층 후에 알루미늄 박을 초박형 동박으로부터 분리할 수 없었다.

비교예 5

초박형 동의 제 1층을 생략한 점을 제외하고는 실시에 1에 따라 두가지 복합체 박을 제조하였다. 초박형 동박을 증착하기 위해서 황산동 도금조만을 사용하였다. 표에 나타낸 결과와 같이, 접합강도가 지나치게 낮았다.

산성 도금조에 의해 아연은 제거되었으며 알루미늄에 대해 약하게 접합된 다공성 동층이 주로 남겨졌다는 결론을 내릴 수 있다.

공정단계의 변화에 따른 고온 프레스 접합 후의 평가

	알루미늄 박의 전처리 후 전착된 금속의 양
	다공성 동(mg/㎡)	아연(mg/㎡)	제 1층 동(mg/㎡)	제 2층 동
실시예 1	500	15	3000	5㎛
	1000	15	3000	5㎛
	1700	50	3000	5㎛
	2400	126	3000	5㎛
	3000	126	3000	5㎛
	3700	80	3000	5㎛
	3700	145	3000	5㎛
비교예 1	3000	없음	없음	5㎛
비교예 2	---	아연산염	3000	5㎛
비교예 2	---	120	3000	5㎛
비교예 3	4400	145	3000	5㎛
비교예 4	3000	아연산염	3000	5㎛
비교예 5	3000	120	없음	5㎛
비교예 5	3000	180	없음	5㎛

	UTC 포일 성능
	실온에서	고온 프레스 접합 후
	접합 강도(gf/cm)	접합 강도(gf/cm)	표면 변색 (1)
실시예 1	N/A	4.8	2
	N/A	5.5	2
	3.8	4.3	3
	N/A	5.0	3
	3.0	5.0	3
	N/A	5.5	3
	N/A	16.1	3
비교예 1	0.5	0.0	1
비교예 2	박리불가	박리불가	*
비교예 2	9.4	박리불가	*
비교예 3	0.5	0.0	1
비교예 4	N/A	박리불가	*
비교예 5	0.5	0.0	1
비교예 5	0.5	0.0	1

(1) 1 = 50∼100% 변색됨

2 = 2∼49% 변색됨

3 = 〈1% 변색됨

도 2 참조

본 발명에 따른 복합체 박은 알루미늄 지지체와 보호층 사이에서 취급 및 적층시에 지지체와 초박형 동박의 분리를 방지하기에 적합하면서도 동/기판 접합의 박리강도(剝離强度)보다는 상당히 낮아서 적층 후 지지체가 용이하게 제거될 수 있는 크기의 균일한 접합강도를 제공하며, 또한 그러한 복합체 박으로 적층체 및 그 적층체로 만들어지는 인쇄배선기판을 제조할 수 있다.

Claims

알루미늄 지지체층(carrier layer)과 초박형 동박(untra-thin copper foil) 사이에 배설(配設)되는 보호층을 포함하고,

상기 보호층이 상기 알루미늄 지지체층과 상기 초박형 동박 사이에 적합한 접합강도(bond strength)를 충분히 제공하는 동시에 상기 알루미늄 지지체층이 분리된 후 상기 초박형 동박을 보호하기에 충분한 상호 침투하는 아연(亞鉛)을 구비하는 다공성 동층(銅層)을 포함하는

복합체 박(composite foil).
제 1항에 있어서,

상기 보호층이 상기 알루미늄 지지체층의 단위 평방미터(㎡)당 약 500mg∼4000mg의 전착(電着)된 동 및 상기 알루미늄 지지체층의 단위 평방미터당 약 15mg∼150mg의 전착된 아연으로 이루어진 다공층(porous layer)을 포함하는

복합체 박.
제 2항에 있어서,

상기 전착된 동으로 이루어진 다공층이 상기 알루미늄 지지체층의 단위 평방미터당 약 500mg∼3000mg의 전착된 동 및 상기 알루미늄 지지체층의 단위 평방미터당 약 50mg∼100mg의 전착된 아연으로 이루어진 다공층을 포함하는

복합체 박.
제 1항에 있어서,

상기 초박형 동박과 상기 알루미늄 지지체층 사이의 접합강도가 약 1∼50 gf/cm인 복합체 박.
제 1항에 있어서,

상기 초박형 동박의 두께가 12㎛ 이하인 복합체 박.
제 1항에 있어서,

상기 알루미늄 지지체층이 약 5mm 이하의 두께를 가지는 복합체 박.
제 6항에 있어서,

상기 알루미늄 지지체층이 약 18㎛∼70㎛의 두께를 가지는 복합체 박.
제 1항에 있어서,

상기 초박형 동박이 자신의 노출표면과 기판과의 사이에 박리강도(peel strength)를 높이도록 노출된 동 표면 상에 구상화(球狀化: (nodularization) 처리를 추가로 포함하는 복합체 박.
제 8항에 있어서,

상기 초박형 동박이 자신의 노출된 표면의 산화를 방지하도록 자신의 노출된 표면 상에 부동태화(passivation) 처리를 추가로 포함하는 복합체 박.
제 9항에 있어서,

상기 부동태화 처리가 아연, 크롬산아연, 니켈, 주석, 코발트, 및 크롬으로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 1종을 상기 구상화된(nodularized) 초박형 동박에 증착시키는 단계를 포함하는 복합체 박.
기판에 적층된 제 1항의 복합체 박을 포함하는 동 피복 적층체(copper-clad laminate).
제 11항에 있어서,

상기 알루미늄 지지체층이 상기 초박형 동박을 노출하도록 제거된 동 피복 적층체.
제 12항의 동 피복 적층체를 포함하는 인쇄배선기판.
배선 패턴이 미리 형성된 내층 기판의 적어도 한 측면에 제 1항에 따른 복합체 박을 적층하여 동 피복 적층체를 얻는 단계;

상기 동 피복 적층체로부터 알루미늄 지지체층을 분리하여 초박형 동박을 노출시키는 단계; 및

상기 초박형 동박에 배선 패턴을 형성하는 단계

에 의해 형성되는 다층 인쇄배선기판.
제 14항에 따른 복수의 인쇄배선기판을 적층하여 제조되는 다층 인쇄배선기판.
알루미늄 지지체층 상의 초박형 동박을 포함하는 복합체 박을 제조하는 방법에 있어서,

(a) 상기 알루미늄 지지체의 표면에서 산화알루미늄을 세정하고 제거하는 단계;

(b) 상기 알루미늄 지지체층 상에 보호층―여기서 보호층은 상기 알루미늄 지지체층 상의 다공성 동층 및 상기 다공성 동층 상의 상호 침투성 아연층을 포함함―을 전착시키는 단계;

(c) 상기 단계 (b)의 아연층을 제거하지 않는 전착조(電着槽)로부터 제 1 동층을 전착시키는 단계; 및

(d) 소망의 초박형 동박을 제공하도록 상기 단계 (c)의 제 1 동층 상에 충분한 동을 전착시키는 단계

를 포함하는 복합체 박의 제조방법.
제 16항에 있어서,

상기 단계 (b)의 다공성 동층은 상기 알루미늄 지지체층의 단위 평방미터당 약 500mg∼4000mg의 동이고,

상기 단계 (b)의 아연층은 상기 알루미늄 지지체층의 단위 평방미터당 약 15mg∼150mg의 아연인

복합체 박의 제조방법.
제 17항에 있어서,

상기 단계 (b)의 다공성 동층은 상기 알루미늄 지지체층의 단위 평방미터당 약 500mg∼3000mg의 동이고,

상기 단계 (b)의 아연층은 상기 알루미늄 지지체층의 단위 평방미터당 약 50mg∼100mg의 아연인

복합체 박의 제조방법.
제 16항에 있어서,

상기 단계 (c)의 전착(電着)은 실질적으로 산(酸)이 없는 전해조(電解槽)를 사용하는 복합체 박의 제조방법.
제 19항에 있어서,

상기 전해조가 시안화동 또는 피로인산동(copper pyrophosphate)의 조(槽: bath)인 복합체 박의 제조방법.
제 19항에 있어서,

상기 단계 (c)의 전착이 상기 단계 (b)의 아연 표면에 적어도 3000 mg/㎡의 동을 전착하도록 사용되는 복합체 박의 제조방법.
제 16항에 있어서,

상기 단계 (c)의 전착은 제 1 동층을 증착하기 위해 피로인산동을 함유하는 제 1 전해조를 사용하고,

뒤이어 상기 단계 (d)의 전착은 상기 제 1층 상에 제 2 동층을 증착하기 위해 황산동 및 황산을 함유하는 제 2 전해조를 사용하는

복합체 박의 제조방법.
제 22항에 있어서,

상기 제 1층의 두께는 적어도 0.3㎛이고, 상기 제 1층 및 제 2층의 두께는 약 12㎛ 이하인 복합체 박의 제조방법.
제 16항에 있어서,

기판에 대한 상기 초박형 동층의 노출 표면의 접착을 향상시키도록 상기 초박형 동층에 구상화(nodularing) 처리를 적용하는 단계를 추가로 포함하는 복합체 박의 제조방법.
제 24항에 있어서,

상기 초박형 동층의 산화를 방지하기 위해 상기 구상화된 초박형 동층에 부동태화(passivation) 처리를 적용하는 단계를 추가로 포함하는 복합체 박의 제조방법.
제 25항에 있어서,

상기 부동태화 처리는 아연, 크롬산아연, 니켈, 주석, 코발트 및 크롬으로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 1종을 상기 구상화된 초박형 동층에 증착시키는 단계를 포함하는 복합체 박의 제조방법.