KR100752354B1 - 인쇄회로 기판용 이형 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로 기판용 이형 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 쇼아 A경도가 90 이하인 알파 폴리올레핀계 공중합체로 이루어지고 두께가 150 ~ 210 ㎛ 인 코어층의 양면에, 용융온도가 160 ~ 165 ℃인 호모 폴리프로필렌으로 이루어지고 두께가 20 ~ 50 ㎛인 스킨층이 공압출된 것을 특징으로 한다.

인쇄회로 기판(PCB), 이형 필름, 폴리올레핀계 공중합체

Description

인쇄회로 기판용 이형 필름{Release film for PCB}

본 발명은 인쇄회로 기판용 이형 필름에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로 설명하면 전기회로가 형성된 인쇄회로 기판상의 동박(銅箔)을 보호하기 위하여 그 위에 접착제로 코팅된 폴리이미드(Polyimide ) 필름을 덮고 가열 압착하여 보호피막을 형성할 때, 상기 전기회로의 굴곡 부위까지 가압열이 골고루 퍼지도록 쿠숀 기능을 부여하는 연질 특성과, 상기 보호 피막이 가압 열판에 눌러 붙지 않도록 하는 우수한 박리특성을 동시에 구비한 인쇄회로 기판용 이형 필름에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰이나 컴퓨터, PDP 등과 같은 각종 전자기기에 널리 사용되는 인쇄회로 기판(PCB)은 전기회로를 형성하는 동박(銅箔)이 산화되지 않도록 동박을 보호해 주는 보호 피막을 코팅해 준다. 즉, 회로가 인쇄되는 면에 열경화성 접착제가 코팅된 폴리이미드 필름을 도포하고, 이를 스테인리스 열판으로 가열, 압착하여 보호 피막을 형성한다. 이때, 폴리이미드 보호 피막이 열판에 눌러 붙지 않게 하기 위하여 상기 보호 피막과 열판 사이에는 이형 필름을 적층한다. 이러한 용도 로 사용되는 이형 필름에는 예로 들면, 폴리테트라 플루오로 에틸렌, 테트라 플루오로 에틸렌/헥사 플루오로 프로필렌 공중합체 및 폴리비닐 플루오라이드와 같은 불소 함유 중합체로 된 필름과 폴리에스테르 필름 등이 있다.

그런데, 인쇄회로 기판상에 동박으로 전기회로를 형성하면, 동박이 인쇄된 부위와 인쇄되지 않은 부위는 높이가 서로 다르고, 기판 표면에 굴곡이 생긴다. 따라서 그 표면을 상기 이형 필름으로 덮으면, 인쇄되지 않은 부위에서 간극이 생겨 회로 표면과 보호 피막 사이의 공간에 공기가 포획되고, 이 상태에서 시간이 경과하면 동(copper) 회로가 산화하게 되어 결국 인쇄회로 기판의 수명을 현저히 단축시키는 원인이 된다.

또한, 인쇄회로 기판에서는 단자 부분을 다른 구성 부품과 전기적으로 결선하기 위해 결선 부분 내의 동 회로는 보호 피막을 피복하지 않고 노출시켜 둔다. 따라서, 종래에는 인쇄회로 기판에 보호 피막을 가압할 때, 보호 피막에 코팅된 접착제가 가열 프레스에 의해 용융되어 종종 동 회로의 노출 단자 부분으로 밀려나오게 된다. 이렇게 되면, 상기 노출 단자의 표면이 접착제로 피복되어 전기적 결선에 에러를 발생시키는 원인이 된다. 이처럼 종래에 사용되고 있는 이형 필름은 열판에 보호 피막이 눌러 붙지 않도록 하는 목적을 달성할 수는 있지만, 이를 성형하는 과정에서 전기회로가 인쇄되지 않은 부위에서 기공이 잔류하는 것을 피할 수 없고, 또한 용융 접착제가 동 회로의 노출단자 부분을 오염시키는 것을 방지할 수가 없었다.

이러한 문제들을 해결하기 위하여 불소함유 중합체로 된 필름이나 폴리에스 테르 필름 등을 이형 필름으로 사용하고, 그 위에 연질 PVC 필름을 적층하여 가압열이 기판 표면에 골고루 퍼지도록 하는 방법이 사용하기도 하였다. 그러나, 이러한 경우에는 상기 PVC 필름이 스테인레스 열판에 눌러 붙을 우려가 있기 때문에 이를 방지하기 위하여 크라프트지를 얹어서 가압해야 하는 번거러움이 있었다.

예컨대, 국내 공개특허 제2002-0031414호에서는 테트라플루오로 에틸렌-에틸렌 공중합체 등 불소수지로 이루어지는 필름에다 아크릴 변성계,이소시아네이트계, 폴리에틸렌이민계, 폴리우레탄계, 실란 커플링제계 등의 다양한 접착제를 이용한 드라이 라미네이트법에 의해서 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름 또는 폴리에스테르 필름을 적층하는 방법도 소개되고 있다.

그러나 상기와 같은 방법은 PET, PVC, 크라프트지 등을 사용하므로 전반적인 공정이 번거롭고 비용 측면에서도 부담이 된다. 특히 PET 필름은 열적, 기계적 특성 측면에서는 이형 필름으로 사용하기에 적합하지만, 재질이 너무 딱딱해서 가압시 전기회로의 굴곡 부위로 원활하게 충진되지 않을뿐더러 폴리이미드필름과 들러 붙는 성질이 있어 기판에 잔류 기공이 발행할 가능성이 많고, 주름이 생기는 등 취급성이 불량한 단점도 있었다.

이에 본 발명의 목적은 인쇄회로 기판의 성형시에 전기회로를 보호하는 보호 피막이 열판에 용융 접착되지 않으며, 상기 보호피막에 도포된 접착제가 흘러나와 노출단자 부위 등을 오염시킬 염려가 없고, 특히 전기회로가 인쇄되지 않은 부위에 간극이 형성되지 않아서 기판 표면에 잔류 기공이 발생하지 않도록 하는 인쇄회로 기판용 이형필름을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 쇼아 A 경도가 90 이하인 알파 폴리올레핀계 공중합체로 이루어지고 두께가 150 ~ 210 ㎛ 인 코어층의 양면에, 용융온도가 160 ~ 165 ℃인 호모 폴리프로필렌으로 이루어지고 두께가 20 ~ 50 ㎛인 스킨층이 공압출된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 연성 인쇄회로 기판용 이형 필름은 전체적으로 3층 구조로서, 필름 중심부에 위치하는 코어(core)층과, 이 코어층의 양면에 각각 위치하는 스킨(skin)층으로 이루어진다. 상기 코어층은 쇼아 A 경도가 90 이하인 알파 폴리올레핀계 공중합체로서 두께가 150 ~ 210 ㎛ 이고, 스킨층은 용융온도가 160 ~ 165 ℃인 호모 폴리프로필렌으로 이루어지고 두께가 20 ~ 50 ㎛이다.

본 발명에서 코어층은 높은 유연성과 우수한 쿠션 기능을 제공한다. 만일 코어층의 두께가 150 ㎛ 미만이면, 두께가 너무 얇아서 충분한 쿠션 기능을 발휘할 수 없다. 반대로 코어층의 두께가 210 ㎛ 이상이면 오히려 이형성이 떨어지고, 가압시 코어층이 싸이드 부분으로 밀려나와 서로 달라붙는 문제가 생기며, 이형 재료비만 상승할 뿐 두께 증가에 따른 쿠션 상승 효과가 미미하다. 상기 코어층은 탄소수가 2 ~ 30인 알파 폴리올레핀계 공중합체로 이루어지고, 예를 들면 에틸렌, 프 로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센 및 4-메틸-1-펜텐으로 구성된 구룹 중에서 선택된 알파 올레핀계 공중합체를 사용할 수 있다.

본 발명에서 스킨층은 무연신 필름으로서, 내열성 및 유연성이 매우 우수하여 기판 표면의 굴곡부 사이로 용이하게 침투하며, 동시에 박리 기능을 제공한다. 만일 상기 스킨층의 용융온도가 160 ℃ 미만이면, 열 압착 후 이형필름의 스킨층이 용해되어 이형 필름끼리 달라붙어 떼내기 곤란한 문제가 생긴다. 또한, 스킨층의 두께가 20 ~ 50 ㎛ 의 범위를 벗어나면 유연성 및 성형성이 떨어지고, 가압시 스킨층이 충분히 용해되지 않아서 기판 및 회로의 표면에 형성된 간극 사이로 이형 필름이 충분히 침투하지 못할 우려가 있으며, 결국 이형 필름의 밀착성이 떨어져서 기판 표면에 기포가 생성될 가능성이 있다.

한편, 상기 스킨층에는 필요에 따라 실리카 등과 같은 유기 블로킹 방지제 2 ~ 3 중량%를 포함할 수 있다. 상기 블로킹방지제는 이형 필름이 서로 달라붙는 것을 방지한다. 따라서 블로킹 방지제를 첨가하면, 인쇄회로 기판 양면에 이형 필름을 넣고 가열 프레싱한 후 최종 완제품을 분리하기가 더욱 용이하다.

본 발명에 따른 이형 필름은 코어층이 쿠션 기능을 제공하며, 동시에 양쪽 스킨층이 높은 유연성 및 이형성을 가지고 있어서, 기판과 회로 사이에 공기가 잔류하지 않도록 모든 간극을 완전히 차단한다. 또한, 폴리이미드 보호 피막을 열 압착하는 단계에서, 보호 피막에 도포된 접착제가 피막 밖으로 흘러나오지 않도록 차단해 주므로서, 노출 단자들의 경계를 깨끗한 상태로 유지시켜 준다. 즉, 본 발명의 이형 필름은 가열압착 단계에서 폴리이미드 보호 피막에 코팅된 열경화성 접착 제가 압착열로 인해 흘러 내리기 전에 이형 필름이 먼저 노출단자를 차단해 준다.

본 발명에 따른 이형 필름은 상기 코어층과 스킨층이 공압출되어 형성되기 때문에 층간 접착력 및 상용성이 매우 우수하다.

이하, 본 발명에 따른 이형 필름의 사용방법을 설명한다.

동(copper) 회로가 인쇄된 인쇄회로 기판의 양면에 접착제가 코팅된 폴리이미드 필름과 본 발명의 이형 필름, 그리고 스테인리스 판 및 수압장치의 상하부 열판을 순서대로 적층하고, 160 ℃의 온도 및 25-30kg/㎠의 압력으로 90분간 가열 압착하여 회로 표면에 보호 피막을 형성한 다음, 인쇄회로 기판을 분리한다. 이때, 상기 기판은 이형 필름에 의해서 쉽게 분리된다. 그런데, 만일 상기 이형 필름의 쿠션성 및 유연성이 불충분하면, 상기 이형 필름이 전기회로 인쇄가 되지 않은 부위의 간극으로 완전히 밀려들어가지 못한다. 따라서 동 회로의 하단부에 잔류 공기가 발생하여 회로를 부식시키고, 결국 기판의 수명을 단축하는 원인이 된다.

이하, 본 발명에 대한 실시예를 들어보면 다음과 같다.

[ 실시예 1 ]

알파 폴리올레핀계 공중합체인 다우 케미칼 컴파니의 "ELITE" 5400[ 밀도 0.916 g/㎤, MFR 1.0 g/10min(190 ℃, 2.16Kg), 녹는점 약 125 ℃ ]로 구성된 두께 200 ㎛ 의 코어층과, 호모 폴리프로필렌인 삼성종합화학의 "HF 420"[ 밀도 0.900 g/㎤, MFR 8.0 g/10min(230 ℃, 2.16 Kg), 녹는점 약 161 ℃ ]로 구성된 두께 25 ㎛ 의 스킨층을 압출기 온도 170 ~ 230 ℃의 조건에서 공압출하고, 원형 다이를 통해 수냉식으로 두께 250 ㎛의 3층 구조로 된 이형 필름을 제조하였다.

통상적인 인쇄회로기판의 양면에 두께 12 ㎛의 폴리이미드 필름과 상기 이형 필름을 적층하고, 90분 동안 25kg/㎠의 압력을 가하면서 160 ℃의 온도로 열압착하였다. 상기 실시예 1에 따라 제조된 인쇄회로 기판은 폴리이미드 보호 피막이 기판상에 완전히 접착되어 있고, 기판 및 회로 표면에 잔류된 공기는 없는 것으로 확인되었다.

[ 실시예 2 ]

알파 폴리올레핀계 공중합체인 다우 케미칼 컴파니의 "DOWLEX" 2027A[ 밀도 0.941 g/㎤, MFR 4.0 g/10min(190 ℃, 2.16 Kg), 녹는점 약 127 ℃ ]로 구성된 두께 200 ㎛의 코어층과, 호모 폴리프로필렌인 삼성종합화학의 "HF 420"[ 밀도 0.900 g/㎤, MFR 8.0 g/10min(230 ℃, 2.16 Kg), 녹는점 약 161℃ ] 100중량부와 블로킹 방지제로서 실리카 3.0 중량부(10% 마스터 뱃치)로 이루어진 두께 25 ㎛의 스킨층을 압출기 온도 170 ～ 230 ℃의 조건으로 공압출하고, 원형 다이를 통해 수냉식으로 두께 250 ㎛의 3층 구조로 된 이형 필름을 제조하였다.

상기 이형 필름을 사용하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 인쇄회로 기판에 폴리이미드 필름을 열압착하였다. 상기 실시예 2에 따라 제조된 인쇄회로 기판 역시 폴리이미드 보호 피막이 기판상에 완전히 접착되어 있고, 기판 및 회로 표면에 잔류된 공기는 없는 것으로 확인되었다.

[ 비교예 ]

두께가 50 ㎛인 폴리에스터 필름을 이형 필름으로 사용하고, 그 위에 두께 250 ㎛의 연질 PVC 필름을 쿠숀층으로 적층하며, 상기 연질 PVC와 SUS 판 사이에는 용융되어 달라붙는 것을 막기 위하여 크라프트지를 얹고, 90분 동안 25kg/㎠의 압력을 가하면서 160 ℃의 온도로 폴리이미드 필름을 인쇄회로 기판에 열압착하였다.

상기 비교예에 따라 제조된 인쇄회로 기판에서는 폴리이미드 필름이 동 회로의 하단부의 부품에 긴밀하게 접착되지 않았고, 특히 폴리이미드 보호 피막이 피복 지되 않은 동박의 표면상으로도 상기 피막으로부터 0.5 mm 정도 접착제가 밀려나온 것이 확인되었다.

이상 설명 드린 바와 같이, 본 발명의 본 발명에 따른 이형 필름은 코어층의 쿠션 기능과 스킨층의 유연성 및 이형성으로 인해 인쇄회로 기판의 성형시에 전기회로를 보호하는 보호 피막이 열판에 용융 접착되지 않도록 하며, 상기 보호 피막에 도포된 접착제가 흘러나와 노출단자 부위 등을 오염시키는 것을 방지하고, 특히 기판 표면에 잔류 기공이 발생하지 않도록 하므로서 인쇄회로 기판의 수명을 크게 연장시켜 주는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 쇼아 A 경도가 90 이하인 알파 폴리올레핀계 공중합체로 이루어지고 두께가 150 ~ 210 ㎛ 인 코어층의 양면에, 용융온도가 160 ~ 165 ℃인 호모 폴리프로필렌으로 이루어지고 두께가 20 ~ 50 ㎛인 스킨층이 공압출된 것을 특징으로 하는 인쇄회로 기판용 이형 필름.
2. 제1항에 있어서, 알파 올레핀계 공중합체는 탄소수가 2 ~ 30개인 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센 및 4-메틸-1-펜텐으로 구성된 구룹 중에서 선택된 공중합체인 것을 특징으로 하는 인쇄회로 기판용 이형 필름.
3. 제1항에 있어서, 스킨층에는 블로킹 방지제로서 실리카 2 ~ 3 중량%가 포함된 것을 특징으로 하는 인쇄회로 기판용 이형 필름