KR20180035673A

KR20180035673A - 프린트 배선판 및 전자 기기

Info

Publication number: KR20180035673A
Application number: KR1020170118471A
Authority: KR
Inventors: 사토시 니시노하라; 히데노부 코바야시; 츠토무 하야사카
Original assignee: 토요잉크Sc홀딩스주식회사; 토요켐주식회사
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2018-04-06
Also published as: JP2018056373A; CN107889339B; CN107889339A; KR102409916B1; JP6135815B1

Abstract

리플로 공정을 거친 후에도 발포가 생기기 어렵고, 도전성 접착제층과 금속 보강판이 양호한 접착력을 가지고, 그랜드 회로와 금속판과의 도전성이 양호한 프린트 배선판의 제공을 목적으로 한다.
본 발명에 관련한 프린트 배선판(1)은, 배선 회로 기판(6), 도전성 접착제 층(3) 및 금속 보강판(2)을 구비하고, 도전성 접착제층(3)은, 배선 회로 기판(6) 및 금속 보강판(2)에 대해서 각각 접착하고, 금속 보강판(2)은, 금속판(2a)의 표면에 보호층(2b)을 가지고, 금속판(2a)은 스테인리스 판이며, 보호층(2b)은 귀금속, 또는 귀금속을 주성분으로 하는 크롬 원자를 포함하고 있어도 좋은 합금으로 형성되어 이루어지고, 금속판(2a)의 표면에 보호층(2b)이 형성되어 있는 개소의 금속 보강판(2) 표면의 크롬 원자 농도가 1~20%이며, 금속판(2a)의 표면에 보호층(2b)이 형성되어 있는 개소의 금속 보강판(2)의 표면 거칠기 Ra가 0.1㎛ 이상이다.

Description

프린트 배선판 및 전자 기기{PRINTED WIRING BOARD AND ELECTRONIC APPARATUS}

본 발명은, 금속 보강판을 구비한 프린트 배선판 및 그 프린트 배선판을 구비한 전자 기기에 관한 것이다.

휴대 전화, 및 스마트폰과 같은 전자 기기는, 내부에 장착된 전자 부품이 발생시키는 전자파 노이즈 또는 외부로부터 침입하는 전자파 노이즈를 원인으로 한 오작동을 방지하기 위해서 전자파 차폐층을 설치하는 것이 일반적이다. 또한, 전자 기기의 내부에 탑재되는 프린트 배선판, 특히 플렉시블 프린트 배선판은 유연해서 그 표면에 전자 부품을 구현할 경우, 플렉시블 프린트 배선판의 전자 부품 실장(實裝) 면에 마주 놓인 다른 면에 도전성 접착제로 금속판을 붙여서 보강하는 것이 행해지고 있다. 특허 문헌 1에는, 도전성 접착제와 니켈 도금 스테인리스 판으로 보강한 프린트 배선판이 개시되어 있다.

또한, 특허 문헌 2에서는, 전자 부품에 대한 전자파의 효율적인 제거로 인해 금속판의 표면에 금도금을 실시하고, 도전성을 개선한 프린트 배선판이 개시되어있다.

일본 특허공개공보 제2013-41869호 국제공개공보 2014/132951호

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 프린트 배선판은, 니켈 도금의 산화에 의한 저항 값 부족으로 인해 도전성 접착제와의 접속 저항값이 악화하는 문제가 있다.

또한, 특허 문헌 2에 기재된 프린트 배선판은, 금속판 전체 면에 금도금이 시행되어 있고 금속판 표면의 극성이 현저하게 낮기 때문에 도전성 접착제 층과의 접착력이 낮아 리플로(reflow) 공정에서 발포(發泡)하는 문제가 있다.

본 발명은, 도전성 접착제층과 금속 보강판이 양호한 접착력을 가지고, 리플로 공정을 거친 후에도 발포가 생기기 어려우며, 습열(濕熱) 시간 경과(經時) 후에도 그랜드 회로와 금속판과의 도전성이 양호한 프린트 배선판의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 프린트 배선판은, 배선 회로 기판, 도전성 접착제층, 및 금속 보강판을 구비하고, 상기 도전성 접착제층은, 상기 배선 회로 기판 및 상기 금속 보강판에 대해서 각각 접착하고, 상기 금속 보강판은 금속판의 표면에 보호층을 가지고, 상기 금속판은 스테인리스 판이며,

상기 보호층은, 귀금속, 또는 귀금속을 주성분으로 하는 크롬 원자를 포함할 수 있는 합금으로 형성되어 이루어지며, 상기 금속판의 표면에 상기 보호층이 형성되어 있는 개소의 상기 금속 보강판 표면의 크롬 원자 농도가 1~20%이며,

상기 금속판의 표면에 보호층이 형성되어 있는 개소의 상기 금속 보강판의 표면 거칠기 Ra가 0.1㎛ 이상임을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 금속판의 표면에 보호층이 형성되어 있는 개소의 금속 보강판의 크롬 원자 농도를 특정 범위로 함으로써 접착성이 뛰어나고 충분한 밀착력으로 금속 보강판과 배선 회로 기판을 일체화할 수 있다. 또한, 리플로 공정시의 발포가 억제되고, 보호층과 도전성 접착제층의 접속 저항값도 좋아진다. 게다가, 장기에 걸쳐서 안정된 도전성을 유지할 수 있으며, 기계적 강도 및 도전성이 뛰어난 프린트 배선판을 얻을 수 있다.

도 1은, 본 발명의 프린트 배선판의 구성의 일 예를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 프린트 배선판에 관해서, 첨부 도면에 나타내는 적합한 실시 형태를 토대로 해서 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명의 프린트 배선판의 구성을 나타내는 단면도이다. 또한, 아래에서는, 설명의 편의상, 도 1의 상측을 「위」, 하측을 「아래」로 한다.

《프린트 배선판》

본 실시 형태의 프린트 배선판(1)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 배선 기판(6)과, 금속 보강판(2)과, 이들을 접착하는 도전성 접착제층(3)을 구비한다. 금속 보강판(2)은, 금속판인 스테인리스 판(2a)의 표면에 보호층(2b)을 가지고 있다.

그리고, 보호층(2b)은, 보호층 표면의 크롬 원자 농도가 1~20%인 점을 특징으로 한다. 다시 말하면, 스테인리스 판(2a)의 표면에 보호층(2b)이 형성되어 있는 금속 보강판(2) 표면의 크롬 원자 농도가 1~20%인 점을 특징으로 한다. 단, 상기 크롬 원자 농도를, 설명의 편의상, 보호층의 크롬 원자 농도라고 하는 경우가 있다.

보호층(2b)이 핀 홀 또는/및 크랙 등의 빈 구멍(空孔)을 가지는 다공질 막인 경우, 금속판인 스테인리스 판(2a)이 일부 표면에 노출한다. 이 일부 노출된 스테인리스에 유래해서 크롬의 표면 원자 농도를 상기 범위로 제어하는 것이 가능해진다. 스테인리스에 함유되어 있는 크롬은 금 등에 비해 극성이 높기 때문에 보호층(2b)에 형성된 빈 구멍을 통해서 일부 노출된 스테인리스 판이 도전성 접착제와 접착한다. 그 결과, 금도금 등의 귀금속 또는 귀금속을 주성분으로 하는 합금으로 구성되고 크롬 원자를 포함할 수 있는 합금으로 형성한 보호층을 가지는 금속 보강판(2)과 배선 기판(6)과의 접착력이 대폭 향상된다. 즉, 상기 특정 범위의 크롬의 표면 원자 농도를 가지지 않는 귀금속층을 마련한 금속판보다 접착성이 더 뛰어나고, 충분한 밀착력으로 금속 보강판(2)과 배선 기판(6)을 일체화할 수 있다.

또한, 크롬의 표면 원자 농도를 상기 범위로 제어함으로써, 리플로 공정시의 발포가 억제되고, 보호층(2b)과 도전성 접착제층(3)의 접속 저항값도 좋아진다. 더불어 장기에 걸쳐서 안정된 도전성을 유지할 수 있으며, 기계적 강도 및 도전성이 뛰어난 프린트 배선판을 얻을 수 있다.

보호층(2b) 중에 빈 구멍을 설치한 경우를 대신하거나 또는 병용해서 보호층 (2b)의 합금 성분으로서 크롬 원자를 함유시켜도 좋다. 이 경우에도 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.

프린트 배선판(1)의 실시 형태에 관하여 한층 더 설명한다. 금속 보강판(2)과 배선 기판(6)을 통해서 서로 마주하는 면에 전자 부품(10)을 구현함으로써 프린트 배선판(1)에 필요한 강도를 얻을 수 있다. 금속 보강판(2)을 구비함으로써, 프린트 배선판(1)에 굽힘 등의 힘이 가해질 때의 땜납 접착부위 내지 전자 부품(10)에 대한 타격을 방지할 수 있다. 또한, 도전성 접착제층(3)은, 프린트 배선판의 상방향에서 하방향에 대한 전자파를 차폐할 수 있다.

<금속 보강판>

본 발명의 금속 보강판(2)은, 스테인리스 판(2a)의 표면에 표면 보호층으로서의 보호층(2b)을 가지고 있다.

[스테인리스 판]

스테인리스 판(2a)은, 부식성이 높고 도전성이 뛰어난 금속판이며, 일정한 두께 이상으로 금속 보강판으로서의 강도를 구비한 것이다. 스테인리스 판은, 오스테나이트계 스테인리스 판, 페라이트계 스테인리스 판, 2상(2相)계 스테인리스 판, 마르텐사이트계 스테인리스 판, 석출 경화계 스테인리스 판을 사용할 수 있다. 오스테나이트계 스테인리스 판으로서는, 예를 들면, SUS301, SUS301L, SUS301J1, SUS302B, SUS303, SUS304, SUS304Cu, SUS304L, SUS304N1, SUS304N2, SUS304LN, SUS304J1, SUS304J2, SUS305, SUS309S, SUS310S, SUS312L, SUS315J1, SUS315J2, SUS316, SUS316L, SUS316LN, SUS316Ti, SUS316J1, SUS316J1L, SUS317, SUS317L, SUS317LN, SUS317J1, SUS317J2, SUS836L, SUS890L, SUS321, SUS347, SUSXM7, SUSXM15J1이 꼽힌다. 페라이트계 스테인리스 판으로서는, 예를 들면 SUS405, SUS410L, SUS429, SUS430, SUS430LX, SUS430J1L, SUS434, SUS436L, SUS436J1L, SUS445J1, SUS445J2, SUS444, SUS447J1, SUSXM27가 꼽힌다. 2상계 스테인리스 판으로서는, 예를 들면, SUS329J1, SUS329J3L, SUS329J4L이 꼽힌다. 마텐사이트계 스테인리스 판으로서는, 예를 들면 SUS403, SUS410, SUS410S, SUS420J1, SUS420J2, SUS440A이 꼽힌다. 석출 경화계 스테인리스 판으로서는, 예를 들면 SUS630, SUS631이 꼽힌다.

이들 중에서도 금속 보강판으로서의 강도, 비용 및 화학적 안정성의 면에서 SUS301, SUS303, SUS304, SUS305, SUS316, SUS316L이 바람직하다.

금속 보강판(2)의 두께는 0.04~1mm가 바람직하다.

[보호층]

표면 보호층으로서의 보호층(2b)은 금속 보강판(2)의 가장 표면에 형성된 귀금속층이다. 보호층 표면(보호층이 형성된 개소의 금속 보강판 표면)의 크롬 원자 농도는 1~20%이며, 3~17%가 바람직하고, 5~15%가 더 바람직하다.

여기에서 보호층(2b)인 귀금속층이란, 귀금속, 및 귀금속을 주성분으로 하는 합금 중 적어도 어느 것에 의해 형성되어 이루는 층을 말한다.

보호층(2b)으로서, 핀 홀 등의 빈 구멍이 형성된 다공질 막을 이용하며, 빈 구멍의 사이즈 등을 조정함으로써 보호층(2b) 표면(2b)의 크롬 원자 농도를 1~20%로 할 수 있다. 즉, 보호층(2b)의 빈 구멍에 의해 스테인리스 판이 일부 표면에 노출되어 있는 상태로 할 수 있다. 스테인리스 판의 부분적인 노출부의 크롬 성분과 도전성 접착제층(3)이 견고하게 접착하기 때문에 금속 보강판(2)에 대한 도전성 접착제층(3)의 접착력을 향상시켜, 리플로시의 발포를 억제할 수 있다. 또한, 장기에 걸쳐서 안정된 도전성을 유지하는 것이 가능해지고, 기계적 강도 및 도전성이 뛰어난 프린트 배선판을 얻을 수 있다. 보호층 중에 빈 구멍을 설치하는 경우를 대신하거나 또는 병용해서 보호층의 합금 성분으로서 크롬 원자를 함유시킬 수 있다. 이 경우에도 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 보호층(2b)은, 용도에 따라 적절하게 설계 가능하지만, 도전성 접착제 층(3)과 접하는 계면 전체면에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 「계면 전체면」이란, 도전성 접착제층(3)이 보호층(2b)과 접하는 면 전체에 걸쳐서라는 의미이며, 보호층(2b)에 핀 홀 등의 빈 구멍이 형성되어 있는 양태도 포함하는 것은 말할 필요도 없다.

도전성 접착제층(3)과 접하는 계면 전체면에 보호층(2b)을 형성하고, 보호층 전체면에 미크론 또는 나노 사이즈의 핀 홀을 형성시킨 경우, 스테인리스 판(2a)의 일부에 점 또는 선 등, 국소적인 보호층을 시행하는 형태보다도 상기의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 보호층(2b) 중에 합금 성분으로서 크롬 원자를 함유시켜서 스테인리스 판(2a)의 표면에 보호층(2b)이 형성되어 있는 개소의 금속 보강판(2) 표면의 크롬 원자 농도를 1~20%로 하는 형태도 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.

맞붙인 도전성 접착제 층의 면적 100에 대해서 보호층(2b)의 면적 비율은, 80이상이 바람직하고 90이상이 더 바람직하다. 상기의 범위로 함으로써 땜납 플로트 시험에 의한 발포를 더 억제하고, 고온 고습 시험 후의 접속 신뢰성을 향상할 수 있다.

스테인리스 판(2a)의 표면에 보호층(2b)이 형성되어 있는 개소의 금속 보강판(2) 표면의 크롬 원자 농도를 1% 이상으로 함으로써, 박리 강도 및 리플로시의 발포를 억제할 수 있다. 또한, 스테인리스 판(2a)의 표면에 보호층(2b)이 형성되어 있는 개소의 금속 보강판(2) 표면에 대한 크롬의 표면 원자 농도를 20% 이하로 함으로써, 85℃ 상대 습도(RH) 85%의 고온 고습의 시간 경과 후에도 접속 저항값이 양호하고 접속 신뢰성을 높일 수 있다.

보호층(2b) 형성에 사용 가능한 귀금속으로서는, 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 오스뮴(0s) 등이 있고, 금, 은, 백금, 및 팔라듐 중 어느 일종인 것이 바람직하다. 또는, 이들 귀금속을 주성분으로 하는 합금으로 형성하는 것이 바람직하다.

이들 귀금속 또는 그 합금이면, 보호층의 산화에 의한 저항값 상승이 일어나기 어렵기 때문에 85℃ 상대 습도(RH) 85% 시간 경과 후의 접속 저항값의 안정성 향상의 면에서 바람직하다.

특히, 금을 이용하여 형성할 경우, 연질 금도금, 경질 금도금, 및 무전해 도금으로 형성하는 것이 바람직하다. 이 중에서도 연질 금도금이 금속 보강판(2)에 대한 밀착력 및 고도의 도전성을 유지한다는 점에서 바람직하다.

보호층(2b)의 두께는 0.005㎛~1㎛이 바람직하고, 0.01㎛~0.05㎛이 더 바람직하다. 보호층의 두께를 0.005㎛~1㎛로 함으로써 비용을 억제하면서 도전성을 좋게 할 수 있다.

또한, 보호층(2b)의 표면 거칠기 Ra가 0.2㎛ 이상인 것이 바람직하고, 0.3㎛ 이상이 더 바람직하고, 0.4㎛ 이상이 한층 더 바람직하다. 다시 말하면, 스테인리스 판(2a)의 표면에 보호층(2b)이 형성되어 있는 금속 보강판(2) 표면 거칠기 Ra가 전술한 범위인 것이 바람직하다. 즉, 표면 거칠기 Ra는, 보호층(2b) 자신의 표면 거칠기가 아니라 보호층(2b)이 형성되어 있는 개소의 금속 보강판(2)의 표면 거칠기를 나타낸다. 단, 설명의 편의상, 보호층의 표면 거칠기라고 하는 경우가 있다. 표면 거칠기 Ra의 수치가 크면, 보호층(2b)의 표면이 거친 면(粗面)이 되기 때문에 금속 보강판(2)과 도전성 접착제층(3)을 열 압착할 때, 도전성 접착제층(3)이 보호층(2b) 표면의 우묵한 곳(핀 홀)에 침입해서 양자의 접착력을 공고히 할 수 있다.

본 실시형태에서는, 스테인리스 판(2a)에 니켈층 등을 개입시키지 않고 직접 보호층(2b)을 형성하는 양태가 바람직하다. 니켈층 등의 중산층을 만들지 않을 경우, 공정의 간소화에 따라 원가 절감이 도모되는 것 외에 보호층(2b)을 직접 스테인리스 판(2a)에 형성할 수 있으므로, 스테인리스 판 외벽 표면의 요철 형상을 보호층 표면에 확실하게 전사할 수 있다. 즉 Ra의 조절이 쉬워져 금속 보강판(2)과 도전성 접착제(3)의 접착력을 향상할 수 있다.

또한, 상기 표면 거칠기 Ra는, 접촉식 표면 조도계를 사용해서 보호층(2b)의 표면을 JIS B 0601-2001에 준거해서 측정한 수치이다.

상기 표면 거칠기 Ra에 대한 보호층(2b)의 두께의 비율은, Ra를 1로 했을 때의 상기 보호층의 두께 비율이 0.001~0.5인 것이 바람직하며, 0.01~0.3가 더 바람직하다. Ra에 대한 보호층(2b)의 두께의 비율을 0.001~0.5로 함으로써 박리 강도와 접속 저항값을 좋아지게 할 수 있다.

<도전성 접착제층>

도전성 접착제 층(3)은, 배선 회로 기판(6) 및 금속 보강판(2)에 대해서 각각 접착되어 있다. 또한, 열 경화성 수지 및 도전성 성분을 포함하는 등방 도전성 접착제 또는 이방 도전성 접착제를 사용해서 형성한다. 여기서 등방(等方) 도전성이란, X축(도 1에서의 좌우 방향), Y축(도 1에서의 전후방향), 및 Z축(도 1에서의 상하 방향)의 3차원 방향으로 도전하는 성질이다. 또한, 이방(異方) 도전성이란 Z축으로만 도전하는 성질이다. 이들 도전성은 프린트 배선판의 사용 양태에 따라서 적절히 선택할 수 있다.

열 경화성 수지는, 수산기 및 카르복실기 중 적어도 어느 한쪽을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 우레탄우레아 수지, 실리콘 수지, 아미드 수지, 이미드 수지, 아미드이미드 수지, 엘라스토머 수지 및 고무 수지 등을 꼽을 수 있다. 상기 수지는 단독 또는 2종류 이상을 병용할 수 있다.

열 경화성 수지는 경화제를 사용해서 경화하는 것이 비람직하다. 상기 경화제는 열 경화성 수지의 가교성 관능기와 반응할 수 있는 관능기를 1개 이상 가진 화합물이면 되고, 한정되지 않는다. 가교성 관능기가 카르복실기인 경우, 경화제는 에폭시 화합물, 아지리딘 화합물, 이소시아네이트 화합물, 폴리올 화합물, 아민 화합물, 멜라민 화합물, 실란계, 카르보디이미드계 화합물, 금속 킬레이트 화합물 보나 등이 좋다.

또, 가교성 관능기가 수산기인 경우, 경화제는, 이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 아지리딘 화합물, 카르보디이미드 화합물, 금속 킬레이트 화합물이 바람직하다. 또한, 가교성 관능기가 아미노기인 경우, 경화제는 이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 아지리딘 화합물, 카르보디이미드 화합물, 금속 킬레이트 화합물이 바람직하다. 이들의 경화제는 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다.

도전성 성분은, 도전성 미립자, 도전성 섬유, 및 카본 나노 튜브 등에서 적정 선택해서 사용할 수 있다. 도전성 미립자는, 금, 은, 동, 철, 니켈, 및 알루미늄 등의 금속 내지 그 합금, 내지 카본 블랙, 풀러렌, 및 흑연 등의 무기 재료 등을 꼽을 수 있다. 또한, 구리 입자의 표면을 은으로 피복한 은 피복 구리 미립자도 꼽을 수 있다.

도전성 접착제층(3)은, 점착 부여 수지, 이온 포집제, 무기 필러, 금속 불활성화제, 난연제, 광중합 개시제, 대전 방지제, 및 산화 방지제 등을 적절히 선택해서 더 포함할 수 있다. 도전성 접착제층(3)의 두께는 통상 10~80㎛ 정도이다.

<배선 회로 기판>

배선 회로 기판(6)은, 절연층(4a 및 4b), 접착제층(5a 및 5b), 및 그랜드 배선 회로(7), 및 배선 회로(8), 그리고 절연 기판(9)을 구비하고 있다. 또한, 배선 회로 기판(6)은 그랜드 배선 회로(7) 위에 비아(11)(Via)라는 원기둥형상 내지 절구 형상의 구멍을 구비하고 있다.

절연층(4a 및 4b)는, 커버 레이 필름이라고도 하며 적어도 수지를 포함한다. 수지는, 예를 들면 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 우레탄우레아 수지, 실리콘 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 아미드이미드 수지 및 페놀 수지 등을 꼽을 수 있다. 또한, 수지는 열 가소성 수지, 열 경화성 수지, 및 자외선 경화성 수지에서 적정 선택해서 사용할 수 있지만, 내열성 면에서 열 경화성 수지가 바람직하다. 이들 수지는, 단독으로 또는 2종류 이상을 병용해서 이용된다. 절연층(4a 및 4b)의 두께는 보통 5~50㎛ 정도이다.

접착제층(5a 및 5b)는, 예를 들면 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 및 아미드 수지 등의 열 경화성 수지가 꼽힌다. 열 경화 수지에 사용되는 경화제는, 에폭시 경화제, 이소시아네이트 경화제, 및 아지리딘 경화제 등이 꼽힌다. 접착제층(5a 및 5b)은, 절연층(4a 및 4b)과, 그랜드 배선 회로(7) 및 배선 회로(8)을 구비한 절연 기판(9)을 접착하기 위해 사용되어 절연성을 갖는다. 접착제층(5a 및 5b)의 두께는 통상 1~20㎛ 정도이다.

그랜드 배선 회로(7) 및 배선 회로(8)는, 구리 등의 도전성 금속층을 에칭해서 형성하는 방법, 내지 도전성 페이스트를 인쇄하여 형성하는 방법이 일반적이다. 도시하지는 않지만, 배선 회로 기판(6)은, 그랜드 배선 회로(7) 및 배선 회로(8)를 복수 가질 수 있다. 그랜드 배선 회로(7)는, 그랜드 전위를 유지하는 회로이며, 배선 회로(8)는 전자 부품 등에 전기 신호를 송신하는 회로이다. 그랜드 배선 회로(7) 및 배선 회로(8)의 두께는 각각 통상 5~50㎛ 정도이다.

절연 기판(9)은, 예를 들면, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 및 폴리에틸렌 나프탈레이트 등의 절연성을 가지는 필름이며, 배선 회로 기판(6)의 베이스재이다. 절연 기판(9)은, 리플로 공정을 수행할 경우, 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리이미드가 바람직하고, 리플로 공정을 수행하지 않을 경우, 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 바람직하다. 절연 기판(9)의 두께는 보통 5~100㎛ 정도이다.

비아(11)는, 그랜드 배선 회로(7) 및 배선 회로(8)에서 적정 선택한 회로 패턴의 일부를 노출하기 위해서 에칭이나 레이저 등으로 형성된다. 도 1에 따르면 비아(11)에 의해 그랜드 배선 회로(7)의 일부가 노출되어 있으며 도전 접착제층(3)을 통해서 그랜드 배선 회로(7)와 금속 보강판(2)이 전기적으로 접속되어 있다. 비아(11)의 직경은 통상 0.5~2㎛ 정도이다.

프린트 배선판(1)은, 통상, 전자파 차폐 시트를 구비한다. 전자파 차폐 시트는, 절연층(101), 금속막(102), 및 도전성 접착제 층(103)을 구비하는 것이 일반적이며, 배선 회로(8)를 흐르는 전기 신호가 고주파인 경우는 특히 바람직하다. 한편, 도시하지 않지만, 배선 회로(8)를 흐르는 전기 신호가 비교적 저주파인 경우, 전자파 차폐 시트는 적어도 절연층(101) 및 도전성 접착제층(103)을 구비하고 있으면 좋다.

절연층(101)은, 절연 기판(9)으로 설명한 절연성을 가진 필름을 사용하는 외에 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 및 아미드 수지 등의 열 경화성 수지를 적절히 선택해서 형성할 수도 있다. 절연층 (101)의 두께는, 통상 2~20㎛ 정도가 바람직하다.

금속막(102)은, 금, 은, 구리, 알루미늄, 및 철 등의 도전성 금속, 그리고 이들 합금으로 형성한 피막이 바람직하고, 비용 면에서 구리가 더 바람직하다. 또 금속막(102)은, 압연 금속박, 전해 금속박, 스패터 막 및 증착막에서 적정 선택할 수 있지만, 비용면에서 압연 금속박이 바람직하고, 압연 동박이 더 바람직하다. 금속 막(102)의 두께는 금속박의 경우 0.1~20㎛ 정도가 바람직하고, 스패터막의 경우 0.05~5.0㎛ 정도가 바람직하고, 증착막의 경우, 10~500nm정도가 바람직하다. 또한, 스패터막을 형성하는 경우는, ITO(산화 인듐 주석) 또는 ATO(삼산화 안티몬)을 사용하는 것이 바람직하고, 증착막을 형성하는 경우는, 금, 은, 구리, 알루미늄 또는 니켈을 사용하는 것이 바람직하다.

도전성 접착제층(103)은, 도전성 접착제층(3)에서 설명한 원료를 포함하는 것이 바람직하다. 도전성 접착제층(103)의 두께는 2~20㎛ 정도가 바람직하다.

<프린트 배선판의 제조 방법>

본 발명의 프린트 배선판의 제조 방법은, 적어도 배선 회로 기판(6), 도전성 접착제층(3), 및 금속 보강판(2)을 압착하는 공정을 구비하고 있을 필요가 있다. 압착은, 예를 들면 배선 회로 기판(6)과 전자파 차폐 시트와 압착한 후, 도전성 접착제층(3) 및 금속 보강판(2)을 겹쳐 압착을 행하고, 이어서 전자 부품을 구현하는 방법이 있는데, 압착의 순서는 한정되지 않는다. 본 발명에서는 배선 회로 기판(6), 도전성 접착제 층(3), 및 금속 보강판(2)을 압착하는 공정을 구비하고 있으면 되고, 다른 공정은 프리트 배선판의 구성 내지 사용 양태에 따라서 적절히 변경할 수 있다.

상기 압착은, 도전성 접착제 층(3)이 열 경화성 수지를 포함할 경우, 경화 촉진의 관점에서 동시에 가열하는 것이 특히 좋다. 한편, 도전성 접착제층(3)이 열 가소성 수지를 포함하는 경우라 해도 밀착이 공고하게 이루어지기 쉬워서 가열하는 것이 좋다. 가열은 150~180℃ 정도가 바람직하고, 압착은 3~30kg/㎠ 정도가 바람직하다. 압착 장치는, 평판 압착기 또는 롤 압착기를 사용할 수 있는데, 평판 압착기를 사용할 경우, 일정한 압력을 일정 시간 걸리게 할 수 있어서 좋다. 압착 시간은, 배선 회로 기판(6), 도전성 접착제층(3), 및 금속 보강판(2)이 충분히 밀착하면 되기 때문에 특별히 한정되지 않지만, 통상 1분~2시간 정도이다.

본 발명의 프린트 배선판은, 예를 들면, 휴대 전화, 스마트 폰, 노트 PC, 디지털 카메라, 액정 디스플레이 등 전자 기기에 탑재하는 것은 물론, 자동차, 전철, 선박, 항공기 등의 수송기기에도 적합하게 탑재할 수 있다.

[실시 예]

이하, 실시 예를 제시하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하겠는데, 본 발명은 이들에 의해서 한정되는 것은 아니다. 「부(部)」는 「질량부」를 의미한다.

평가에 사용된 부재는 다음과 같다.

<도전성 접착 시트 A>

열 경화성 폴리아미드 수지(산가=10mgKOH/g, 토요켐주식회사 제품)를 100부, 도전성 미립자(핵체에 구리, 피복층에 은을 사용한 수지(樹枝)상 입자 D50 평균 입자 지름=12㎛, 후쿠다긴조쿠하구분코교사 제품)을 400부 용기에 넣고, 불휘발분 농도가 40질량%가 되도록 톨루엔:이소프로필 알코올(질량비=2:1)의 혼합 용제를 더해서 혼합하였다. 이어서 비스페놀 A형 에폭시 수지(「JER828」(에폭시 당량=189g/eq) 미츠비시카가쿠사 제품)를 40부, 및 아민계 에폭시 경화제(「YN100」미츠비시카가쿠사 제품) 15부를 더해서 디스퍼로 10분 교반해서 도전성 수지 조성물을 제작했다. 얻어진 도전성 수지 조성물을 닥터 블레이드를 사용해서 건조 후의 두께가 60㎛가 되도록 박리성 필름의 이형 처리가 된 면 위에 도공하고, 100℃의 전기 오븐에서 2분 동안 건조함으로써 도전성 접착 시트(A)를 얻었다.

<배선 회로 기판>

동장(銅張)적층판(積層板); 에스퍼플렉스(두께 8㎛ 동박/두께 38㎛ 폴리이미드, 스미토모긴조쿠고잔사 제품)을 이용하였다.

<금속 보강판>

시판 스테인리스 판에 대해서, 각종 도금에 의해 보호층 표면의 크롬 원자 농도가 1~20%인 보호층을 형성했다. 연질 금도금, 경질 금도금, 은도금, 팔라듐 도금 및 백금 도금의 조건을 공지의 방법으로 조정해서 샘플링을 행하고, 보호층의 두께와 표면 거칠기(Ra)가 각각 다른 보호층을 가지는 스테인리스 판(이하, 단순히 SUS판이라 함) 1~16(SUS1~16)을 얻었다. 스테인리스 판 표면에 연질 금도금을 하지 않고 스테인리스 판 표면에 전해 니켈 도금만을 시행함으로써, 니켈층만 가지는 스테인리스 판(17)(SUS17)을 얻었다. 별도, 스테인리스 판(17)(SUS17)에 연질 금도금을 형성해서 스테인리스 판(18)(SUS18)을 얻었다. 그리고, 각 SUS판을 두께 0.2mm·폭 30mm·길이 150mm의 시험판(A), 및 두께 0.2mm·폭 30mm·길이 50mm 크기의 시험판(B)으로 준비했다. 또 분석용 시험판은 별도 준비했다.

얻어진 SUS판(SUS1~18)에 대해서 각각 다음에 나타내는 방법에 의해 분석을 행하였다. 결과는 표 1에 기술했다.

[크롬 표면 원자 농도(Cr농도)]

전용 대좌(臺座)에 양면 접착 테이프를 붙이고, SUS판을 고정한 것을 측정 시료로 하였다. 측정 시료를 아래 조건으로 3군데 장소를 바꿔서 측정했다.

장치: AXIS-HS(시마즈세이사쿠쇼사 제품/Kratos)

시료 챔버 내 진공도: 1×10^- ⁸Torr 이하

X선원: Dual(Al)15kV, 5mA Pass energy 80eV

Step: 0.1eV/Step

Speed: 120초/원소

Dell:300, 적산 횟수: 5

광전자 취출각: 시료 표면에 대해서 90도

결합 에너지: C1s 메인 피크를 284.6eV로서 시프트 보정

Au(4f) 피크 영역: 80~92eV

Ag(3d) 피크 영역: 376~362eV

Pd(3d) 피크 영역: 332~348eV

Pt(4f) 피크 영역: 69~82eV

Ni(2p) 피크 영역: 848~890eV

Cr(2p) 피크 영역: 572~583eV

상기 피크 영역에 출현한 피크를 스무징(smoothing) 처리하고, 직선법으로 베이스 라인을 긋고 귀금속 등 및 크롬의 표면 원자 농도 「Atomic Conc」을 구했다.

얻은 귀금속의 표면 원자 농도 및 크롬의 표면 원자 농도의 합계 100% 중 크롬의 표면 원자 농도에 대해서 3개소의 값의 평균치를 구해서 보호층 표면의 크롬 원자 농도를 구했다.

[표면 거칠기 Ra]

표면 거칠기 Ra는 JISB0601:2001에 준하여 다음 조건에서 측정했다.

Ra은 산술 평균 거칠기(Ra)를 가리키고 규정된 중심선 평균 거칠기이며, 그 기준 거칠기를 1mm로 했을 경우의 중심선 평균 거칠기를 말한다. 상기의 SUS판을 접촉식 표면 조도계(「SURFCOM480A」도쿄세이미츠사 제품)를 사용하여, 측정 속도 0.03mm/s, 측정 길이 2mm, 컷오프 값 0.8mm의 조건으로 표면 거칠기 Ra를 측정했다. 측정 장소를 바꿔서 얻어진 5개소의 Ra의 평균값을 Ra로 했다.

[막 두께]

보호층의 막 두께는 형광 X선 분석 장치(「SII SEA5120」세이코인스투르먼트사 제품)를 이용하여 박막 FP법에 의해 10개소 측정하여 그 평균 값으로 했다.

「실시 예 1~14 및 비교 예 1~4」

<시험용 적층체의 제작>

도전성 접착 시트(A)를 폭 25mm·길이 100mm의 크기로 준비했다. 이어서 박리성 시트 위의 노출된 도전성 접착제층을 표 1에 나타내는 금속 보강판(SUS1~18)에서 얻은 시험판(A) 위에 올리고, 롤 라미네이터(SA-1010 소형 탁상 테스트 라미네이터, 테스타산교가부시키가이샤) 90℃, 3kgf/㎠, 1m/분으로 가고정하였다. 그리고, 박리성 시트를 벗기고 노출된 도전성 접착제층에 동장적층판의 에스퍼플렉스의 폴리이미드 면이 도전성 접착제층과 접하도록 올리고, 상기 같은 롤 라미네이트 조건으로 가고정하였다. 그리고 이들을 170℃, 2MPa, 5분의 조건으로 압착을 한 뒤, 160℃의 전기 오븐으로 60분간 가열을 행함으로써 적층체를 얻었다.

얻은 적층체를 이용하여 프린트 배선 기판의 평가를 다음 방법으로 수행하였다.

<박리 강도>

얻은 적층체에 대해서, 도전성 접착제층과 시험판과의 박리 강도를 측정하기 위해서 23℃ 상대 습도 50%의 분위기 속에서 인장 속도 50mm/분으로 T박리 시험을 행하고, 상온(23℃)의 박리 강도(N/cm)를 측정했다. 시험기는 소형 탁상 시험기(EZ-TEST시마즈세이사쿠쇼사 제품)를 이용하였다. 또한, 박리 강도는 접착력이라고도 한다.

리플로 후의 박리 강도를 측정하기 위해 얻어진 적층체를, 소형 리플로기(SOLSYS-62501RTP 아톰사 제품)을 사용해서 피크 온도를 260℃로 하고 리플로 처리를 수행하였다. 상기 적층체를 23℃ 상대 습도 50%의 분위기하에서 1시간 방치한 뒤, 이 분위기 아래에서 상기와 같은 방법으로 리플로 후의 박리 강도(N/cm)를 측정했다. 또한, 박리 강도는 아래의 기준으로 평가했다.

○: 박리 강도가 6N/cm 이상

△: 박리 강도가 3N/cm 이상, 6N/cm 미만

×: 박리 강도가 3N/cm 미만

<땜납 플로트 시험>

얻어진 적층체에 대해서 금속 보강판을 밑으로 하고 260℃의 용융 땜납에 1분간 띄었다. 이어서 용융 땜납에서 꺼낸 직후의 적층체에 대해서, 적층체의 측면에서 도전성 접착제 층의 외관을 눈으로 확인하여 다음의 기준으로 평가했다. 또, 평가에는 각형(角型) 땜납 조(槽)(POT100C 태양전기산업사 제품)를 사용했다. 평가는 1샘플당 5차 평가했다.

땜납 플로트 시험이 양호하면, 리플로 공정시의 발포가 억제되어 있음을 나타낸다.

○: 5평가 중, 모든 샘플에 이상이 보이지 않았다. 우수하다.

△: 5평가 중, 1 또는 2평가에 기포가 발생했다. 실용 가능.

×: 5평가 중, 3 평가 이상에 기포가 발생했다. 실용 불가.

<접속 저항값>

상기 <시험용 적층체의 제작>에서 사용한 도전성 접착 시트(A)의 크기를 폭 10mm·길이 50mm의 크기로 바꿔서 시험판 A와 마찬가지로 제작한 시험판 B로 변경한 것 외에는 <시험용 적층체의 제작>과 동일하게 수행하여 적층체를 얻었다. 얻은 적층체에 대해서 저항률계(로레스타 GP MCP-T600 미츠비시카가쿠사 제품)를 사용하여 2단자법으로 접속 저항값을 측정했다. 그 뒤, 85℃ 상대 습도 85%의 오븐에 상기 샘플을 투입하고 500시간 후의 저항값을 측정했다. 또한, 접속 저항값은 다음의 기준으로 평가했다.

500시간 후의 접속 저항값이 양호하면, 장기에 걸쳐서 도전성을 유지하고 있음을 나타낸다.

○: 접속 저항값이 20mΩ/□ 미만.

△: 접속 저항값이 20mΩ/□ 이상, 40mΩ/□ 미만.

×: 접속 저항값이 40mΩ/□.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

표 1~3의 결과로부터 금속판의 표면에 보호층이 형성되어 있는 개소의 금속 보강판 표면의 크롬 원자 농도를 1~20%의 범위로 한 본 실시 예의 프린트 배선 기판은 리플로 공정을 거친 후에도 기포가 발생되기 어려우며 도전성 접착제층과 금속판이 양호한 접착력을 가지고, 그랜드 회로와 금속판의 도전성이 양호하였다. 도전성 접착제층과 시험판의 박리 강도는 금속판의 표면에 보호층이 형성되어 있는 개소의 금속 보강판 표면의 크롬 원자 농도를 1~20%의 범위로 하고, 금속판 표면에 보호층이 형성되어 있는 개소의 금속 보강판 표면의 표면 거칠기 Ra를 0.1 이상으로 함으로써 양호한 결과가 얻어졌다(실시 예 7 참조).

이에 반해, 비교 예의 프린트 배선판은, 그랜드 회로와 금속 보강판의 도전성, 박리 강도, 및 땜납 플로트성 모두를 겸비하지는 못하였다.

그래서, 본 발명의 기계적 강도 및 도전성이 뛰어난 프린트 배선판을 구비하는 전자 기기는, 내부에 구현된 전자 부품이 발하는 전자파 노이즈 또는 외부로부터 침입하는 전자파 노이즈를 원인으로 한 오작동을, 장기적이고 안정적으로 방지하는 것이 가능하다.

또, 상기 프린트 배선판은 도전성 접착제층과 금속판이 양호한 접착력을 가지고 있기 때문에 이를 사용한 전자 기기는 진동이나 낙하에 강하고, 장기에 걸쳐 안정된 동작을 유지할 수 있다.

<부기>

본 명세서는 상기 실시 형태에서 파악되는 아래에 나타내는 기술 사상의 발명도 개시한다.

[부기 1]

배선 회로 기판, 도전성 접착제층, 및 금속 보강판을 구비하고, 상기 도전성 접착제층은 상기 배선 회로 기판 및 상기 금속 보강판에 대해서 각각 접착하고,

상기 금속 보강판은 금속판의 표면에 보호층을 가지며,

상기 금속판은 스테인리스 판이며,

상기 보호층은 귀금속, 또는 그 합금으로 형성되어 이루어지며, 상기 보호층 표면의 크롬 원자 농도가 1~20%인 점을 특징으로 하는 프린트 배선판.

[부기 2]

상기 보호층은 표면 거칠기 Ra가 0.2㎛ 이상임을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 프린트 배선판.

[부기 3]

상기 보호층은 금, 은, 백금, 및 팔라듐 중 어느 1종으로 이루어지는 단일 또는 이들 합금으로 형성되어 이루는 것을 특징으로 하는 부기 1 또는 2에 기재된 프린트 배선판.

[부기 4]

상기 보호층은 연질 금도금임을 특징으로 하는 부기 1~3 중 어느 것에 기재된 프린트 배선판.

[부기 5]

부기 1~4 중 어느 것에 기재된 프린트 배선판을 갖춘 전자 기기.

1; 프린트 배선판
2; 금속 보강판
2a; 금속판
2b; 보호층
3; 도전성 접착제층
4a; 절연층
4b; 절연층
5a; 접착제층
5b; 접착제층
6; 배선 회로 기판
7; 그랜드 배선 회로
8; 배선 회로
9; 절연기재
10; 전자 부품
11; 비아
101; 절연층
102; 금속막
103; 도전성 접착제층

Claims

배선 회로 기판, 도전성 접착제층, 및 금속 보강판을 구비하고, 상기 도전성 접착제층은 상기 배선 회로 기판 및 상기 금속 보강판에 대해서 각각 접착하고,
상기 금속 보강판은 금속판의 표면에 보호층을 가지며,
상기 금속판은 스테인리스 판이며,
상기 보호층은, 귀금속, 또는 귀금속을 주성분으로 하는 크롬 원자를 포함하고 있어도 좋은 합금으로 형성되어 이루어지고,
상기 금속판의 표면에 상기 보호층이 형성되어 있는 개소의 상기 금속 보강판 표면의 크롬 원자 농도가 1~20%이며,
상기 금속판의 표면에 상기 보호층이 형성되어 있는 개소의 상기 금속 보강판의 표면 거칠기 Ra가 0.1㎛ 이상임을 특징으로 하는 프린트 배선판.
제1항에 있어서,
상기 보호층이, 상기 도전성 접착제층과 접하는 계면(界面) 전체면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프린트 배선판.
제1항에 있어서,
상기 귀금속은, 금, 은, 백금, 팔라듐, 이리듐, 루테늄 및 오스뮴에서 선택되는 것을 특징으로 하는 프린트 배선판.
제1항에 있어서,
상기 보호층은, 연질 금도금 또는 경질 금도금임을 특징으로 하는 프린트 배선판.
제1항에 있어서,
상기 표면 거칠기 Ra를 1로 했을 때의 상기 보호층의 두께의 비율이, 0.001~0.5임을 특징으로 하는 프린트 배선판.
제1항에 있어서,
상기 보호층 표면의 우묵한 곳에, 상기 도전성 접착제층이 침입해 있는 것을 특징으로 하는 프린트 배선판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 프린트 배선판을 갖춘 전자 기기.