KR20080074154A

KR20080074154A - 불소수지 적층기판

Info

Publication number: KR20080074154A
Application number: KR1020087013471A
Authority: KR
Inventors: 아키라 토미이; 다카요시 오노; 에츠야 타키
Original assignee: 가부시키가이샤 쥰코샤; 듀폰-미쯔이 플루오로케미칼 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2008-08-12
Also published as: US20080311358A1; JP4545682B2; WO2007066788A1; TW200740308A; JP2007157965A; DE112006003305T5; CN101322449A

Abstract

본 발명에 따른 불소수지 적층기판은, 회로기판이 형성되는 복수의 기판과, 상기 복수의 기판을 접착하는 접착층을 구비한 불소수지 적층기판으로서, 상기 기판은 제1 불소수지 혼합체를 보강섬유시트에 함침시켜 형성한 프리프레그로 이루어지고, 상기 접착층은 제2 불소수지 혼합체의 필름으로 이루어지며, 상기 제2 불소수지 혼합체는 상기 제1 불소수지 혼합체보다 융점이 낮은 열용융성을 가지는 불소수지 혼합체인 것을 특징으로 한다.

불소수지, 적층기판, 열용융성

Description

불소수지 적층기판{FLUORORESIN LAMINATE SUBSTRATE}

본 발명은 불소수지로 이루어지는 회로기판을 다층화한 불소수지 적층기판에 관한 것이다.

회로기판의 하나인 다층배선구조를 가지는 전자회로용 기판, 소위 다층기판(적층기판)에는, 기판에 폴리테트라플루오로에틸렌(이하, PTFE라고 함)을 재료로서 사용하고 있는 것이 있다(일본특허공개 2000-286560호 공보 참조). 이는 글라스 크로스 혹은 아라미드 섬유의 부직포에 PTFE 재료를 함침시킨 프리프레그(prepreg)를 시트화하고, 이 시트와 PTFE 필름을 적층하여 기판을 형성하며, 그 위에 도전패턴을 형성한다. 그리고, 이 기판 여러 장을, 각 기판 사이에 테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체(이하, E/TFE라고 함)로 이루어지는 접착필름을 삽입한 상태로 겹치고, 열프레스함으로써, 다층기판으로 하고 있다. 이 다층기판은 불소수지의 유전율 및 유전정접이 낮다는 특성을 이용하고 있으며, 이에 의해 양호한 전기특성을 얻는 동시에 고주파의 손실을 줄일 수 있다.

상술한 다층기판에서는, 기판에 PTFE를 재료로서 사용하고, 기판끼리를 접착하는 접착필름으로서 열용융하는 E/TFE를 사용하고 있다. 그리하여, 열프레스에 의해 E/TFE가 용융하고 기판끼리를 접착하여 기판을 다층화하고 있다.

하지만, 이 다층기판에서는, 기판재료인 PTFE가 내열성을 가지지만, 접착성을 가지고 있지 않기 때문에, 열프레스에 의해 다층화하였을 경우, E/TFE의 접착력만으로 기판끼리를 접착하게 된다. 이 때문에, 기판끼리의 접착력이 약하여, 외부로부터의 응력 등에 의해 벗겨져 버릴 우려가 있다.

한편, 상기 문제를 해소하는 다층기판으로서, 기판 재료에 PTFE 대신, 열용융성이 있는 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(이하, PFA라고 함)를 사용하고, 기판끼리를 접착하는 접착성 필름에도 PFA를 사용하는 다층기판을 생각할 수 있다. 이에 의해, 기판과 접착성 필름이 열용융성이 같은 불소수지로 이루어지기 때문에, 열프레스에 의해 접착하였을 경우, 다층기판은 강고한 접착력을 얻을 수 있게 된다. 또한, PFA는 열용융성을 가지기 때문에, PTFE를 사용하였을 경우에 비하여 기판으로서 형성하는 것이 비교적 용이한 경우가 있다.

하지만, 기판과 접착필름에 PFA를 사용하였을 경우, 강고한 접착력을 얻을 수는 있지만, PFA의 융점이 같기 때문에 열프레스에 의해 접착할 때 기판 내부의 PFA도 용융하여 버려, 기판의 변형이나 어긋남을 일으키지 않고 다층화하기가 어렵다.

본 발명은 이와 같은 여러가지 과제에 감안하여 이루어진 것으로, 기판의 변형이나 어긋남을 가능한 한 억제하면서, 접착강도를 향상시킨 불소수지 적층기판을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 불소수지 적층기판에서는, 회로패턴이 형성되는 복수개의 기판과, 상기 복수개의 기판을 접착하는 접착층을 구비한 불소수지 적층기판으로서, 상기 기판은 제1 불소수지 혼합체를 보강섬유시트에 함침시켜 형성한 프리프레그로 이루어지고, 상기 접착층은 제2 불소수지 혼합체의 필름으로 이루어지며, 상기 제2 불소수지 혼합체는 상기 제1 불소수지 혼합체보다 융점이 낮은 열용융성을 가지는 불소수지 혼합체인 것을 특징으로 하고 있다. 이에 의해, 기판과 접착층이 각각 열용융성 불소수지를 포함하게 되고, 또한 기판에 포함되는 불소수지보다 접착층에 포함되는 불소수지 쪽이 낮은 온도에서 열용융하게 된다. 그 때문에, 열프레스에 의해 기판을 접착하였을 경우, 접착층이 용융을 시작하여도 기판은 용융하지 않고 그 형상을 유지할 수 있게 된다. 그리하여, 기판의 변형이나 어긋남을 가능한 한 억제하고, 강고한 접착력을 가지는 불소수지 적층기판을 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 불소수지 적층기판에서 상기 제1 불소수지 혼합체는, 관능기를 가지는 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA)와, 액정폴리머 수지(LCP)와, 관능기를 가지지 않는 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA)를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 이에 의해, 기판에는 열용융성 PFA가 함침되게 된다. 이 때문에, 기판과 접착층 사이에서 강고한 접착성을 가질 수 있게 되고, 또한 가요성을 가지는 기판으로 할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 불소수지 적층기판에서 상기 제2 불소수지 혼합체는, 관능기를 가지는 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA)와, 액정폴리머 수지(LCP)와, 관능기를 가지지 않는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 이에 의해, 접착층에는 PFA보다 융점이 낮은 FEP가 포함되게 된다. 이 때문에, 기판을 적층할 때, 접착층이 용융을 시작하여도 기판에 용융, 함침된 PFA는 용융하지 않아, 기판의 변형이나 어긋남을 억제한 상태에서 기판을 접착시킬 수 있게 된다. 그리고, 기판의 변형이나 어긋남을 가능한 한 억제하여, 강고한 접착력을 가지는 불소수지 적층기판을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 불소수지 적층기판(1)의 개략단면도이다.

도 2는 불소수지 적층기판(1)을 형성하는 공정을 나타낸 도면이다.

도 3은 불소수지 적층기판(1)의 변형이나 어긋남을 조사하기 위한 시험조각의 개요도이다.

도 4는 불소수지 적층기판(1)를 위한 시험 결과를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 한편, 아래에 설명하는 실시예는 청구의 범위에 따른 발명을 한정하는 것이 아니며, 또한 실시예 중에 설명되어 있는 특징의 조합 모두가 본 발명의 성립에 필수적이라고는 할 수 없다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 특징적인 불소수지 적층기판(1)의 단면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 불소수지 적층기판(1)은, 2장의 CCL(Copper Clad Laminate; 10)(기판)과, 불소수지 접착성 필름(11)(접착층)을 구비하고 있으며, CCL(10)에는 동박의 회로패턴(12)이 형성되어 있다. 그리고, 이 CCL(10)을 불소수지 접착성 필름(11)을 사이에 두고 예를 들어, 2장의 CCL(10)(본 실시예에서는 2장)을 접착함으로써, 본 실시예의 불소수지 적층기판(1)이 형성되어 있다.

CCL(10)은, 기판용 불소수지 혼합체(제1 불소수지 혼합체)를 시트화하여 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)를 작성하고, 이 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)와, 글라스 크로스 혹은 아라미드 섬유의 부직포 등의 보강섬유시트(15)와, 동박을 적층하고 가열처리를 하여 기판으로서 형성한 것이다. 본 실시예에서는, 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)와, 보강재가 되는 글라스 크로스에 의해 작성된 보강섬유시트(15)를 겹치고, 또한 동박(12a)을 겹쳐서 가열처리하고, 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)를 보강섬유시트(15)에 용융, 함침시켜 겹쳐진 동박(12a)을 접착하여 형성한 것이다. 이 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)는 열용융성과 접착성을 가지는 불소수지인 PFA를 포함하는 불소수지 혼합체이며, 관능기를 가지는 PFA 1~20mass%, 액정 폴리머(이하, LCP라고 함) 1~15mass%, 관능기를 가지지 않는 PFA 65~98mass%의 비율로 혼합한 것이다. 그리고, 이 기판용 불소수지 혼합체를 두께 10~50㎛의 시트로서 압출성형한 시트를, 본 실시예의 CCL(10)에서는 상술한 바와 같이, 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)로서 사용하고 있다.

한편, 본 발명의 관능기를 가지는 PFA는 측쇄관능기 또는 측쇄에 결합한 관능기를 가지는 PFA를 의미하고, 관능기에는 에스테르, 알코올, 산(탄산, 황산, 인산을 포함), 염 및 이들의 할로겐 화합물이 포함된다. 그 밖의 관능기에는 시아네이트, 카바메이트, 니트릴 등이 포함된다. 사용할 수 있는 특정 관능기로는, '- SO₂F', '-CN', '-COOH' 및 '-CH₂-Z'(Z는 '-OH', '-OCN', '-O-(CO)-NH₂' 또는 '-OP(O)(OH₂)'이다)가 포함된다. 바람직한 관능기로는 '-SO₂F' 및 '-CH₂-Z'(Z는 '-OH', '-O-(CO)-NH₂' 또는 '-OP(O)(OH₂)'이다)가 포함된다. '- Z'를 '-OH', '-O-(CO)-NH₂' 또는 '-OP(O)(OH₂)'로 하는 관능기 '-CH₂-Z'가 특히 바람직하다.

불소수지 접착필름(11)은 접착용 불소수지 혼합체(제2 불소수지 혼합체)를 필름화한 것이다. 이 접착용 불소수지 혼합체는 열용융성과 접착성을 가지는 불소수지인 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA)를 포함하는 불소수지 혼합체이며, 관능기를 가지는 PFA 0.1~10mass%, LCP 0.5~20mass%, 관능기를 가지지 않는 FEP 70~99.4%의 비율로 혼합한 것을 10~50㎛의 필름으로서 압출성형한 것이다. 이어서, 불소수지 적층기판(1)을 형성하는 방법에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 실시예의 불소수지 적층기판(1)을 형성하는 공정을 나타낸 도면이다. 불소수지 적층기판(1)의 CCL(10)은, 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)와 섬유보강시트(15)와 동박(12a)을 적층하고 가열처리함으로써 형성된다. 한편, 이 CCL(10)은, 섬유보강시트(15)의 양면에 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)를 접착하여 가열처리함으로써, 이 보강섬유시트(15)에 기판용 불소수지 혼합체를 용융, 함침시켜 프리프레그를 작성하고, 그 위에서부터 동박(12a)을 접착함으로써 형성하여도 상관없다. 이와 같이 하여 형성된 CCL(10)은, 이어서 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 동박(12a)에 에칭처리가 실시되어 회로 패턴(12)이 형성되고, 또한 필요에 따라 쓰루홀(through hole)이 형성된다. 그리고, CCL(10)은 전기적인 다층간 접속을 할 수 있게 된다. 그리고, 이 패턴닝된 CCL(10)을 도 2의 (c)에 나타내는 바와 같이, 적어도 2장 사이에 불소수지 접착성 필름(11)을 통하여 적층하고, 열프레스에 의해 접착함으로써, 도 2의 (d)에 나타내는 다층화된 불소수지 적층기판(1)을 형성한다. 한편, 필요에 따라 각 층간 회로패턴(12)을 전기적으로 접속하기 위하여, 쓰루홀을 형성하는 것도 가능하다.

이에 의해, 본 실시예의 불소수지 적층기판(1)은, 회로패턴(12)을 불소수지 접착필름(11)을 통하여 적층한 전불소(全弗素)의 가요성을 가지는 다층기판이 되고, 그 결과 유전율 및 유전정접이 낮다는 불소수지의 특성을 갖춘 다층기판이 된다. 그리고, 접착성을 가지는 불소수지만으로 기판을 형성하여 다층화하고 있기 때문에, 동박의 접착성 등이 좋고, 본 실시예의 불소수지 적층기판(1)의 접착력도 강고하게 되어 있다.

한편, 본 실시예의 불소수지 적층기판(1)에서는, CCL(10)을, 보강섬유시트(15)인 글라스 크로스에 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)와 동박(12a)을 겹치고 가열처리함으로써 CCL(10)로서 형성하였는데, 본 실시예의 CCL(10)은 그 형태로 한정되지 않는다. 예를 들어, 프리프레그를 복수 장 겹쳐 다층화한 것을 사용하여도 되고, 또한 보강섬유시트(15)도 글라스 크로스가 아니고, 예를 들어 아라미드 섬유 부직포이어도 상관없다.

또한, 본 실시예의 불소수지 적층기판(1)에서는, 접착용 불소수지 혼합체로 이루어지는 불소수지 접착성 필름(11)의 용융온도가 CCL(10)에 사용되는 기판용 불 소수지 혼합체 시트(16)의 용융온도보다 낮기 때문에, CCL(10)을 불소수지 접착성 필름(11)을 통하여 다층화할 때, CCL(10)의 변형이나 어긋남을 억제할 수 있게 되어 있다. 이어서, 이러한 변형이나 어긋남을 억제하는 효과에 대하여 실시한 시험과 그 결과에 대하여, 도 3 및 도 4를 이용하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 실시예의 불소수지 적층기판(1)의 변형이나 어긋남을 조사하기 위하여 실시한 시험 형태도이고, 도 4는 그 시험의 결과를 나타내는 표이다. 도 3에는 이 시험에서 사용하는 시험조각(2)을 겹치는 방법이 나타나 있고, 도 4에는 이 시험의 프레스 온도, 프레스 압력, 프레스 시간 등의 조건과, 그 조건에서 시험조각(2)을 접착하였을 때의 시험조각(2)의 두께 변화가 나타나 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 이 시험에서 사용하는 시험조각(2)은 시험용 CCL(20)을 기재로 하여, 이것에 시험용 접착필름(21)을 상하로부터 겹치고, 또한 이 시험용 접착필름(21) 위에 시험용 동박(22)을 겹친 것이다. 한편, 이 시험용 CCL(20)과 시험용 접착필름(21)은, 본 실시예에서의 CCL(10), 불소수지 접착필름(11)과 같은 재질의 것을 사용한다. 또한, 시험조각(2)에 사용되는 시험용 CCL(20)은 두께 40㎛, 시험용 접착필름(21)은 두께 30㎛, 시험용 동박(22)은 두께 18㎛인 것을 각각 사용하고 있다.

그리고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 조건을 바꾸어 이 시험조각(2)을 열프레스에 의해 불소수지 적층기판으로서 형성하고, 그 때의 두께 변화를 조사한다. 한편, 이 시험에서는 비교를 위하여, 시험용 접착필름(21)으로서 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)를 사용한 시험조각(2)에 대한 시험결과도 기재하였다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 시험용 접착필름(21)으로서 접착용 불소수지 혼합체를 사용한 시험조각(2)에서는, 시험용 접착필름(21)으로서 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)를 사용한 시험조각(2)에 비하여, 시험용 CCL(20)의 두께 변화가 작고, 표준편차 값도 작다. 이는, 시험용 접착필름(21)으로 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)를 사용하였을 경우에는, 시험조각(2)을 접착시킬 때, 시험용 CCL(20) 내부의 기판용 불소수지 혼합체가 용융하는 온도까지 프레스 온도를 올리지 않으면 접착이 불가능하기 때문이며, 이에 의해 시험용 CCL(20) 내부의 기판용 불소수지 혼합체가 용융해 버리기 때문이다. 따라서, 불소수지 접착필름(11)으로 접착용 불소수지 혼합체를 사용하고 있는 본 실시예의 불소수지 적층기판(1)에서는, CCL(10)의 변형이나 어긋남을 억제할 수 있게 된다.

또한, 시험용 접착필름(21)으로서 접착용 불소수지 혼합체를 사용하였을 경우, 프레스 온도 260℃, 프레스 압력 3MPa에서 10분 프레스하였을 경우보다, 프레스 온도 280℃, 프레스 압력 1MPa에서 예열시간 18분 및 프레스 시간 2분의 프레스를 하였을 경우에 표준편차값이 작았다. 이것으로부터, 본 실시예의 불소수지 적층기판(1)에서는 CCL(10)의 변형이나 어긋남을 억제하기 위하여, 프레스 압력을 변경하는 것보다 프레스 온도와 프레스 시간을 변경하는 편이 효과적이라고 추측된다.

이상, 본 실시예의 불소수지 적층기판(1)에서는, 회로패턴(12)이 형성되는 복수의 CCL(10)과, 상기 복수의 CCL(10)을 접착하는 불소수지 접착성 필름(11)을 구비한 불소수지 적층기판(1)으로서, 상기 CCL(10)은 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)를 보강섬유시트(15)에 함침시켜 형성한 프리프레그로 이루어지고, 상기 불 소수지 접착성 필름(11)은 접착용 불소수지 혼합체의 필름으로 이루어지며, 접착용 불소수지 혼합체는 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)의 기판용 불소수지 혼합체보다 융점이 낮은 열용융성을 가지는 불소수지 혼합체인 것을 특징으로 하고 있다. 이에 의해, CCL(10)과 불소수지 접착필름(11)이 각각 열용융성 불소수지를 포함하게 되고, 또한 CCL(10)에 포함되는 기판용 불소수지 시트(16)의 기판용 불소수지 혼합체보다 불소수지 접착필름(11)에 포함되는 접착용 불소수지 혼합체 쪽이 낮은 온도에서 열용융하게 된다. 이 때문에, 열프레스에 의해 CCL(10)을 접착하였을 경우, 불소수지 접착필름(11)이 용융을 시작하여도, CCL(10)의 기판용 불소수지 혼합체는 용융하지 않고 그 형상을 유지할 수 있게 된다. 그리고, CCL(10)의 변형이나 어긋남을 가능한 한 억제하여, 강고한 접착력을 가지는 불소수지 적층기판(1)을 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예의 불소수지 적층기판(1)에서 상기 기판용 불소수지 혼합체 시트(16)는, 관능기를 가지는 PFA와, LCP와, 관능기를 가지지 않는 PFA를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, CCL(10)에는, 열용융성의 PFA를 포함한 기판용 불소수지 혼합체가 함침되게 된다. 이 때문에, CCL(10)과 불소수지 접착필름(11) 사이에서 강고한 접착성을 가질 수 있게 되어, 가요성을 가지는 기판으로 할 수가 있다.

또한, 본 실시예의 불소수지 적층기판에서는, 상기 접착용 불소수지 혼합체가, 관능기를 가지는 PFA와, LCP와, 관능기를 가지지 않는 FEP를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 불소수지 접착필름(11)에는 기판용 불소수지 혼합체 시 트(16)의 기판용 불소수지 혼합체에 포함되는 PFA보다 융점이 낮은 FEP를 포함한 접착용 불소수지 혼합체가 포함되게 된다. 이 때문에, 불소수지 접착필름(11)이 용융을 시작하여도, CCL(10)에 함침된 기판용 불소수지 혼합체는 용융하지 않고, 기판의 변형이나 어긋남을 억제한 상태에서 CCL(10) 끼리를 접착시킬 수 있게 된다. 그리고, CCL(10)의 변형이나 어긋남을 가능한 한 억제하여, 강고한 접착력을 가지는 불소수지 적층기판(1)을 제공할 수 있게 된다.

회로기판을 구비한 기기이면 어떠한 기기에도 적용할 수 있다. 예를 들어, 계산기, 컴퓨터 등의 전자기기에도 적용할 수 있고, 또한 자동차, 비행기 등의 제어기기를 협소부에 탑재할 필요가 있는 기계의 제어회로에도 적용할 수 있다.

Claims

회로패턴이 형성되는 복수개의 기판과,

상기 복수개의 기판을 접착하는 접착층을 구비한 불소수지 적층기판으로서,

상기 기판은 제1 불소수지 혼합체를 보강섬유시트에 함침시켜 형성한 프리프레그로 이루어지고,

상기 접착층은 제2 불소수지 혼합체의 필름으로 이루어지며,

상기 제2 불소수지 혼합체는 상기 제1 불소수지 혼합체보다 융점이 낮은 열용융성을 가지는 불소수지 혼합체인 것을 특징으로 하는 불소수지 적층기판.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 불소수지 혼합체는, 관능기를 가지는 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA)와, 액정폴리머 수지(LCP)와, 관능기를 가지지 않는 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소수지 적층기판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제2 불소수지 혼합체는, 관능기를 가지는 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA)와, 액정폴리머 수지(LCP)와, 관능기를 가지지 않는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소수지 적층기판.