미세회로용 스퍼터링FCCL의 신뢰성 연구

Abstract

첨단 모바일 기기의 출현에 가장 혁신적인 공헌을 한 부품을 꼽는 다면 단연 터치스크린패널(TSP; Touch Screen Panel)과 연성인쇄회로 기판 (FPCB, Flexible Printed Circuit Board)일 것이다. 연성인쇄회로 기판은 터치스크린의 신호를 회로기판까지 전달해 주는 역할과 배터리 단자 연결 등의 단순한 기능뿐만 아니라 최근에는 본 회로기판(Main Board) 으로써의 활용 또한 늘어나고 있다. FPCB 의 주요 재료는 FCCL(Flexible Copper Clad Lami nate)이다. FCCL은 절연 층인 폴리이미드(Polyimide) 필름 의 양쪽 면에 구리 박 (Copper Foil)이 입혀져 있는 구조이다. 폴리이미드 필름과 구리 박 사이 에 접착 층이 있는 3층 라미네이팅 FCCL, 구리 박에 폴리이미드 레진 (Resin)을 녹여 붙이는 2층 캐스팅FCCL 그리고 폴리이미드 필름에 스퍼터링 (Sputtering)으로 구리를 증착 하는 2층 스퍼터링 FCCL 이 있다. 이 중에서 3층FCCL과 2층 캐스팅 FCCL은 전주도금 또는 압연방식으로 제조된 구리 박 (12~18um)을 사용한다. 그러나 2층 스퍼터링FCCL은 구리를 플라즈마로 증착 한 후 전해 동도금으로 두께를 올리므로 PI필름 위에 구리 층을1~12um두께로 자유롭게 성장시켜 얇은 동박을 만들 수 있다. 얇은 동박은 SAP(Semi Additive Process) 공법 적용이 가능하여 회로 폭/스페이스 30um/30um 이하의 미세회로 제조가 가능하다. 그러나 플라즈마 증착 방법의 FCCL은 구리 층과 폴리이미드 필름과의 부착력이 2층 캐스팅 FCCL 보다 약하다. 본 연구에서는 폴리이미드 필름의 전처리 조건과 시드층(Seed Layer)의 증착 메탈인 니켈크롬(NiCr)합금의 두께, 비율 등에 따른 부착력의 변화를 살펴 보았다. 이온빔을 이용하여 폴리이미드 필름의 표면적을 넓혀 증착 된 니켈크롬 원자와 필름을 구성하는 탄소원자와의 접촉 량을 늘려 반데르발스 힘을 극대화 시켜 부착력을 올리는 방법을 제안하였다. 또한 이온빔 전처리 가스를 산소와 아르곤의 혼합가스를 사용하여 활성 가스인 산소가 플라즈마 상태로 필름 표면에 입사되어 라디칼을 형성하여 화학적 연결 고리를 만들어 부착력을 올리는 방법을 실험 하였다. 두 방법 모두 부착력 향상에 도움이 되었다. 따라서 두 방법을 동시에 적용하여 실험 하였다. 위의 방법으로 제작된 2층 스퍼터링 FCCL의 부착신뢰성, 회로형성 신뢰성 그리고 전기 화학적 이온마이그레이션 등을 실험을 통하여 검증 하였다.