KR100514208B1 - 다층금속 적층필름 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

표면에 금속박막을 형성한 고분자 필름과 소정의 두께를 가진 금속박을 접착제를 이용하지 않고 접합시켜, 소정의 두께를 갖는 접착제가 없는 다층금속 적층필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 다층금속 적층필름은 고분자 필름 표면에 금속박막을 형성한 금속박막 적층필름의 금속박막면과 금속박 표면을 활성화시키고, 상기 활성화된 금속박막면과 금속박 표면을 압접시킴으로써 수득된다.

Description

다층금속 적층필름 및 그 제조방법{FILM WITH MULTILAYERED METAL AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 고분자 필름과 금속박을 접착제를 이용하지 않는 방법으로 적층시킨 다층금속 적층필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래, 고분자 필름에 금속박막을 적층시킨 금속박 적층체가 다수 제안되었다.
예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리이미드로 대표되는 내열성 필름위에 금속박막을 형성한 것은 기계적, 전기적, 열적 특성이 우수하여, 플렉서블 회로기판 등에 사용되고 있다.
고분자 필름에 대한 금속박의 적층방법으로는, 금속박과 필름을 접착제를 이용하여 접합시키는 방법이 있다 (일본 공개특허공보 평11-20786 호).
그러나, 유기 접착제는 필름ㆍ금속에 비하여 열적 특성이 떨어지므로, 내열성에 문제가 발생하였다. 그것을 개선하는 방법으로서, 필름 위에 직접 금속박막을 형성하는 방법이 제안되어 있다 (일본 특허공보 제 2859330 호, 일본 공개특허공보 평8-231717 호, 동 평11-207866 호 등).
이것은 필름 위에 진공증착, 스퍼터링 등의 박막형성방법에 의하여 금속박막 (10∼1000㎚) 을 형성한 후에, 추가로 금속박의 두께를 필요로 하는 경우에는 전기 도금 등의 방법을 이용하여 막을 두껍게 하여 1∼100㎛ 정도 두께의 금속 적층체를 취득하였다 (일본 공개특허공보 평8-231717 호 참조).
그러나, 종래의 필름상으로의 금속박의 적층법에서는, 금속박으로서 비교적 두꺼운 것이 요구된 경우, 시간ㆍ비용이 드는 문제가 있었다. 또한, 진공 프로세스와 습식 프로세스를 병용해야 하는 등의 번잡함이 문제였다.
본 발명의 제 1 과제는 사전에 진공증착, 스퍼터링 등의 박막형성방법에 의하여, 표면에 금속박막을 형성한 고분자 필름과 소정의 두께를 가진 금속박을 접착제를 이용하지 않고 접합시켜, 소정의 두께를 갖는 접착제가 없는 다층금속 적층필름을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제 2 과제는 고분자 필름상으로의 박막형성과 금속박을 접합시키는 다층금속 적층필름의 제조를 연속화한 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
발명의 개시
본 발명의 다층금속 적층필름은 고분자 필름 표면에 금속박막을 형성한 금속박막 적층필름의 금속박막면이 금속박과 접하도록 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다층금속 적층필름의 제조방법은, 고분자 필름 표면에 금속박막을 형성한 금속박막 적층필름을 필름 풀기 릴에 설치하는 공정과, 금속박을 금속박 풀기 릴에 설치하는 공정과, 상기 금속박막 적층필름을 필름 풀기 릴로부터 풀고, 금속박막 적층필름의 금속박막면을 활성화시키는 공정과, 상기 금속박을 금속박 풀기 릴로부터 풀어 금속박 표면을 활성화시키는 공정과, 상기 활성화된 금속박막면과 금속박 표면을 압접시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다층금속 적층필름의 제조방법은 고분자 필름을 필름 풀기 릴에 설치하는 공정과, 금속박을 금속박 풀기 릴에 설치하는 공정과, 상기 고분자 필름을 필름 풀기 릴로부터 풀어 필름면을 활성화시켜 필름면에 금속박막을 형성하는 공정과, 상기 금속박을 금속박 풀기 릴로부터 풀어 금속박 표면을 활성화시키는 공정과, 상기 활성화된 금속박막면과 금속박 표면을 압접시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 다층금속 적층필름의 단면도이다.
도 2 는 다층금속 적층필름의 단면도이다.
도 3 은 제조공정을 나타내는 개략도이다.
도 4 는 제조공정을 나타내는 개략도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
도 1 은 본 발명의 다층금속 적층필름의 단면구조를 나타내는 개략도이다.
도 1 에 있어서, 고분자 필름 (22) 은 금속박막 (24) 을 개재하여 금속박 (26) 에 적층되어 있다. 고분자 필름 (22) 의 재질로는, 필름 위에 박막형성이 가능한 소재이면 특별히 그 종류는 한정되지 않는다. 본 발명의 다층금속 적층필름의 용도에 따라 적절히 선택하여 사용한다.
예를 들면, 본 발명의 다층금속 적층필름이 플렉서블 프린트 기판 용도이면, 고분자 필름의 소재로는 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르이미드 등이 바람직하게 적용된다.
또한, 본 발명의 다층금속 적층필름이 고온 용도에 적용되는 것이면, 폴리이미드 필름 등의 필름도 적합하게 적용할 수 있다.
고분자 필름 (22) 의 두께는 용도에 따라 달라지는데, 플렉서블 프린트 기판 용도이면 10∼150㎛ 가 바람직하게 적용되며, 25∼75㎛ 의 범위인 것이 더욱 바람직하게 적용된다.
금속박막 (24) 의 재질로는, 베이스가 되는 고분자 필름과의 밀착성이 좋은 재질의 것이면 특별히 그 종류는 한정되지 않는다.
예를 들면, 고분자 필름 (22) 이 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리이미드 필름인 경우이면, 금속박막 (24) 으로는 Ni, Cr, Pd, Zr, Co, Au, Ag, Sn, Cu, Al 등이 바람직하게 적용된다. 또한, 이들 금속을 복층으로 한 금속박막이어도 된다. 또한, 이들 금속의 합금도 박막으로서 적용된다.
두께는 용도에 따라 달라지는데, 플렉서블 프린트 기판 용도이면 0.01∼1㎛ 가 바람직하게 적용되며, 0.1∼0.5㎛ 의 범위인 것이 더욱 바람직하게 적용된다.
금속박 (26) 의 재질로는, 예를 들면 구리박, 니켈박, 알루미늄박, 철박 등의 단층박 및 이들의 적층박 (클래드재), 합금박, 압연박판 등을 적용할 수 있다. 또한, 이들의 표면에 도금을 입힌 도금박 등의 적용도 가능하다. 두께는 용도에 따라 달라지는데, 예를 들면 플렉서블 프린트 기판 용도이면 3∼100㎛ 가 바람직하게 적용되며, 10∼35㎛ 의 범위가 더욱 바람직하게 적용된다.
또한, 본 발명의 다층금속 적층필름을 방열판 용도로 적용하는 경우에는 전열성을 향상시키기 위하여 약간 두꺼운 50∼1000㎛ 의 범위인 것이 더욱 바람직하게 적용된다.
다음으로, 본 발명의 다층금속 적층필름의 제조방법을 설명한다. 먼저, 제 1 제조방법으로는 도 3 에 나타내는 바와 같이, 고분자 필름에 사전에 금속박막을 형성한 금속박막 적층필름을 풀기 릴 (62) 에 설치하고, 그 금속박막 적층필름 (28) 과 금속박 (26) 을 진공용기 (52) 내에서 압접 유니트 (60) 에 의하여 압접시키는 방법이다. 즉, 고분자 필름 (22) 의 표면에 사전에 금속박막이 10∼1000㎚ 정도 적층된 금속박막 적층필름 (28) 을 다층금속 적층필름 제조장치 (50) 안에 설치한 활성화 처리장치 (70) 를 이용하여 활성화된다.
여기서 말하는 활성화란, 고분자 필름 위의 금속박막 표면에 부착되어 있는 금속 산화물이나 먼지 흡착물, 오일 등의 이물을 제거하여, 후공정에서의 금속박과의 밀착성을 향상시키기 위한 표면처리를 말한다. 동일하게 금속박 (26) 도 활성화 처리장치 (80) 를 이용하여 활성화된다.
활성화 처리장치 (70, 80) 는 표면청정이 가능한 기구의 것이면 적합하게 채용할 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 압접하고자 하는 재료의 각각의 접합면을 스퍼터 에칭 처리하는 장치를 적용한다.
즉, 스퍼터 에칭 처리하여 활성화 처리하는 방법은 본 출원인이 앞서 일본 공개특허공보 평1-224184 호에서 개시한 바와 같이, (1) 1×101∼1×10-2 Pa 의 극저압 불활성 가스 분위기중에서, (2) 금속박막 적층필름 (28) 과 금속박 (26) 을 각각 어스 접지시킨 한쪽의 전극 A 로 하고, 절연지지된 다른 전극 B 와의 사이에 1∼50㎒ 의 교류를 인가하여 글로(glow)방전을 실행시키고, (3) 또한, 상기 글로방전에 의해 발생한 플라즈마 중에 노출되는 전극롤 (72, 82) 의 면적 A 가 전극 (74, 84) 의 면적 B 의 각각 1/3 이하에서, (4) 스퍼터 에칭 처리함으로써 실시하는 것이 고속으로 표면 활성화시킬 수 있으므로 바람직하다.
또한, 동일하게 고속으로 표면 활성화가 수득되는 이온건(ion gun) 등을 이용하여 실시할 수도 있다.
다음으로, 상기 금속박막 적층필름 (28) 과 금속박 (26) 을 압접시키는 방법을 설명한다. 다층금속 적층필름 제조장치 (50) 내에서, 고분자 필름 위에 형성한 금속박막 (24) 의 면과 금속박 (26) 의 접합면을 각각 활성화 처리한 후, 활성화된 청정한 접합면끼리를 서로 겹치고, 동일하게 다층금속 적층필름 제조장치 (50) 내에 형성한 압접 유니트 (60) 에 의하여 압접 적층시킨다. 이 압접 작업에 의하여 금속박이 찢어지거나 변형되는 것은 바람직하지 못하므로, 압접 유니트 (60) 내에서의 압접시의 압하율은 0.1∼3% 정도로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 다층금속 적층필름의 제 2 제조방법을 설명한다.
먼저, 제 2 제조방법으로는 고분자 필름 (22) 에 금속박막 (24) 을 형성하는 박막형성 유니트 (90) 를 진공용기 (52) 속, 활성화 처리장치 (70) 의 후공정에 설치한다.
즉, 도 4 에 나타내는 바와 같이 활성화 처리장치 (70) 를 이용하여 고분자 필름 (22) 의 접합 표면을 사전에 활성화 처리하고, 계속해서 동일 다층금속 적층필름 제조장치 (50) 내에서 즉시 금속박막 (24) 을 고분자 필름 (22) 표면 위에 형성하여, 도 2 에 나타낸 금속박막 적층필름 (28) 으로 한다.
또한, 가로로 적층시키는 금속박 (26) 에 대해서도, 활성화 처리장치 (80 ; 도 3) 를 이용하여 활성화 처리하고, 상기 금속박막 적층필름 (28) 의 금속박막 (24) 형성면과 금속박 (26) 의 활성화 처리면을 서로 겹치고, 압접 유니트 (60) 에 의하여 압접시킴으로써 접합시켜, 다층금속 적층필름 (20) 을 하나의 공정에서 제조한다.
또한, 상기 박막형성 유니트 (90) 를 활성화 처리장치 (80) 의 후공정에 설치하고, 금속박 (26) 의 표면에 금속박막을 형성해도 된다. 이 경우에는 고분자 필름, 금속박막, 금속박막, 금속박의 구성이 된다. 또한, 박막형성 유니트를 복수 나열함으로써 금속박막을 다층화시킬 수도 있다.
금속박막의 형성방법으로는 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공증착법 등의 공지된 방법 (일본 공개특허공보 평8-231717 호 참조) 을 이용할 수 있다.
또한, 고분자 필름 (22) 표면을 조면화(粗面化)시켜 두면 금속박막과의 밀착강도가 향상되어 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 박막형성 유니트 (90) 의 일례로서 사용하는 스퍼터 유니트를 도 4 를 이용하여 설명한다.
스퍼터 유니트 (90) 는 전기적으로 플로우팅된 타겟전극 (94) 과, 어스 접지된 수냉 전극롤 (72) 의 조합으로 구성된다. 타겟전극 (94) 에는 금속박막 (24) 을 형성하는 타겟 (92) 이 설치되며, 또한 마그넷 (98) 을 설치하여 자기장에 의하여 스퍼터링의 효율을 향상시키고 있다.
또한, 타겟 (92) 의 이상가열을 방지하기 위하여, 타겟전극 (94) 을 수냉시킬 수 있도록 되어 있다.
스퍼터 처리하는 경우에는, 1×10-2 Pa 이하로 유지한 후, 진공용기 (52) 내에 아르곤, 네온, 크세논, 크립톤 등의 불활성 가스 외에, 산소 등의 가스를 도입하여 1×101∼1×10-2 Pa 정도의 가스 분위기로 한다.
그 후, 타겟전극 (94) 에 고주파 전원 (96) 을 부하시킴으로써, 타겟전극 (94) 과 전극롤 (72) 사이에 플라즈마를 발생시키고, 타겟 (92) 에 이온 충격을 준다. 그로 인해 방출된 타겟원자를 고분자 필름 (22) 위에 금속박막 (24) 을 형성한다.
실시예
이하에, 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.
(실시예 1)
고분자 필름으로서 50㎛ 두께의 폴리이미드 필름을 사용하였다. 또한, 금속박으로서 35㎛ 두께의 구리박을 사용하였다.
① 고분자 필름상으로의 박막형성
고분자 필름 (22) 의 한쪽면에 스퍼터링법에 의하여 두께 300㎚ 의 금속박막 (24) 으로서의 니켈 박막을 형성하였다. 이 면을 금속박과의 접합면으로 하였다.
② 금속박의 적층
폴리이미드 필름 (22) 의 표면에 니켈 박막을 형성한 금속박막 적층필름 (28) 과 구리박 (26) 을 각각의 풀기 릴 (62, 64) 에 설치하였다. 필름 풀기 릴 (62) 로부터 풀린 금속박막 적층필름 (28) 과 구리박 (26) 은 그 일부가 진공용기 (52) 내에 설치된 수냉 전극롤 (72, 82) 에 각각 감기고, 제 1 및 제 2 에칭 유니트 (70, 80) 내에서 스퍼터 에칭 처리하고 활성화 처리하였다.
그 후, 금속박막 적층필름 (28) 과 구리박 (26) 은 압접 유니트 (60) 로 보내지고, 접합면끼리를 겹쳐, 저압하율로 냉간압접되고, 다층금속 적층필름 (20) 이 권취롤 (66) 에 권취되었다.
(실시예 2)
고분자 필름으로서 50㎛ 두께의 폴리이미드 필름을 사용하였다. 또한, 금속박으로서 50㎛ 두께의 구리박을 사용하였다.
① 활성화 처리
폴리이미드 필름 (22) 과 구리박 (26) 을 다층금속 적층필름 제조장치 (50) 에 세팅하였다. 필름 풀기 릴 (62) 로부터 풀린 폴리이미드 필름 (22) 및 금속박 풀기 릴 (64) 로부터 풀린 구리박 (26) 은 진공용기 (52) 내의 수냉 전극롤 (72, 82) 에 각각 감기고, 활성화 처리 유니트 (70) 내에서 스퍼터 에칭법에 의하여 활성화 처리하였다.
② 금속박막 형성
폴리이미드 필름 (22) 을 활성화 처리한 후에, 수냉 전극롤 (72) 에 감은 상태에서 스퍼터 유니트 (90) 로 보내고, 금속박막 (24) 으로서 200㎚ 두께의 니켈박막을 형성하였다.
③ 압접
표면에 금속박막 (24) 이 형성된 고분자 필름 (22) 과 구리박 (26) 의 접합면끼리를 겹치고, 0.5% 정도의 저압하율로 냉간압접하여, 다층금속 적층필름 (20) 을 제조하였다.
산업상이용가능성
본 발명의 다층금속 적층필름은 접착제를 이용하지 않고 진공용기내에서 압접시킨 것이므로, 금속박과 고분자 필름을 균일한 두께로 제조할 수 있다.
또한, 하나의 공정에서 표면 활성화 처리, 금속박막 형성, 압접을 실시하므로, 다층금속 적층필름을 용이하게 수득할 수 있다. 또한, 표면 활성화 처리와 금속박막 형성을 동일한 전극롤에 대하여 실시하므로 장치를 컴팩트하게 할 수 있다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 고분자 필름 표면에 금속박막을 형성한 금속박막 적층필름을 필름 풀기 릴에 설치하는 공정과;
    금속박을 금속박 풀기 릴에 설치하는 공정과;
    상기 금속박막 적층필름을 필름 풀기 릴로부터 풀고, 금속박막 적층필름의 금속박막면을 활성화시키는 공정과;
    상기 금속박을 금속박 풀기 릴로부터 풀어 금속박 표면을 활성화시키는 공정과;
    상기 활성화된 금속박막면과 금속박 표면을 압접시키는 공정을 갖는 다층금속 적층필름의 제조방법.
  3. 고분자 필름을 필름 풀기 릴에 설치하는 공정과, 금속박을 금속박 풀기 릴에 설치하는 공정과,
    상기 고분자 필름을 필름 풀기 릴로부터 풀어 필름면을 활성화시켜 필름면에 금속박막을 형성하는 공정과,
    상기 금속박을 금속박 풀기 릴로부터 풀어 금속박 표면을 활성화시키는 공정과,
    상기 금속박막면과 상기 활성화된 금속박 표면을 압접시키는 공정을 갖는 다층금속 적층필름의 제조방법.
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