KR100757736B1 - 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 ｆｃｃｌ 제조장치 - Google Patents

플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 ｆｃｃｌ 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공 챔버 내부에 비활성기체를 투입하면서 전기적인 에너지를 가할 경우, 가속된 전자의 충돌에 의해 투입된 기체가 플라즈마 상태로 활성화되는 바, 플라즈마 이온주입 및 증착 공정(Plasma Immersion Ion Implantation and deposition:PI3D)을 통해 폴리이미드와 같은 고분자 필름 표면에 금속층인 동박을 증착하는 동시에, 펄스 전압을 인가하게 될 경우, 그 인가된 펄스 전압에 의해 가속화되는 플라즈마 속의 비활성기체 이온이 금속층 표면에 충돌하여 금속/고분자의 혼합층 두께를 증가시킴으로써, 상기 금속/고분자의 혼합층 간의 접착력을 증가시킬 수 있어 종래의 라미네이팅법에 비해 접착층이 제거되어 FCCL의 두께가 얇아지며, 크롬이나 니켈 등과 같은 중금속을 사용하지 않고도 상온 처리로 높은 접착력을 얻을 수 있는 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조장치에 관한 것이다.
FCCL, 제조방법, 플라즈마 이온주입, 진공 증착법, 동박, 폴리이미드 필름, 비활성기체

Description

플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 ＦＣＣＬ 제조장치{FCCL fabrication equipment using PI3D}
도 1은 본 발명에 따른 단면 FCCL 제조장치의 롤-투-롤 시스템을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 양면 FCCL 제조장치의 롤-투-롤 시스템을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 단면 FCCL 제조장치의 롤-투-롤 시스템을 나타내는 다른 구현예,
도 4는 본 발명에 따른 고전압펄스 인가 전극 위의 절연필름과 고전압 쉬스에 의한 전압분배효과를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조 공정을 나타내는 공정도,
도 6은 본 발명에 따른 고전압펄스 인가용 전극에 인가되는 바이어스 전원 선택 스위치를 나타내는 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 폴리이미드 필름 20 : 진공 챔버
21 : 롤피더(roll feeder) 22 : 리와인더(rewinder)
23 : RF 전원장치 24 : RF 매칭박스
25 : 제1실린더 26 : 제2실린더
27 : 스퍼터 타겟 28 : 고전압펄스 전원장치
29 : 플라즈마 발생용 안테나 30 : 차폐막
31 : 그리드 32 : 선택 스위치
33 : RF 또는 고전압펄스 전원장치
본 발명은 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휴대폰, 캠코더 등의 회로판이 굴곡을 이루며 이동해야하는 제품에 적용되는 연성인쇄회로기판의 원재료로 사용되는 연성동박적층필름의 제조함에 있어서, 플라즈마 이온주입 및 증착법을 통해 두께가 얇고, 상온 처리로 높은 접착력을 얻을 수 있는 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조장치 에 관한 것이다.
일반적으로, 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)등의 기판을 제조하기 위해서, 에폭시수지가 함침된 프리프레그(PPG)를 사용하여 단면 또는 양면의 연성동박적층필름(Flexible Circuit Clad Laminate; FCCL)을 적층 또는 접합 하는 방법을 채용하고 있으며, 이때 층간의 강한 계면 접착력은 제품에 있어서 가장 중요한 요건으로 간주되고 있다.
현재, 동박과 프리프레그 간의 계면 접착력은 동박면에 브라운 옥사이드 처리를 하는 등 이를 개선하고자 하는 다수의 공정이 행하여지고 있으나, 폴리이미드와 프리프레그 간의 계면 접착력에 관해서는 별도의 공정 없이 적층판을 제조하고 있어 폴리이미드와 프리프레그간의 계면 접착력 증진에 개선 조치가 필요한 실정이다.
폴리이미드는 분자구조상의 특징으로 인하여 고내열성, 기계적 강도, 전기적 특성 등이 우수하지만, 에폭시 수지와의 낮은 계면 접착력으로 인하여 계면에서의 들뜸(delamination)이 크게 문제되고 있으며, 이는 제품의 불량률을 높이고 신뢰성을 떨어뜨리는 원인으로 인식된다.
특히, 솔더링 테스트(soldering test)나 핫 오일 테스트(hot oil test) 등 열충격 테스트 후에 크게 떨어지는 계면 접착력은 제품개발에 있어서 넘어야 할 난제로 생각되어지고 있으며, 현재 다수의 관련 연구가 추진되고 있는 실정이다.
한편, 동박과 폴리이미드 필름을 접착제를 사용하여 열이나 압력을 가하여 접착시키는 기존의 라미네이팅 방식은 원자재로 사용되는 얇은 두께의 초극박 동박, 은박, 또는 알루미늄박 등을 롤 형태로 제작하는 자체도 고도의 기술을 요하여 제작할 수 있는 금속박 두께 자체를 얇게 성형하는데에도 한계가 있다.
또한, 제작 완료된 초극박의 금속박과 폴리이미드박을 접착하는데 필요한 접착층의 두께를 10㎛ 정도로 설정하여야 하므로 연성 기판의 초박형화에 한계가 있 다.
이와 같이, 금속 박막층을 폴리이미드 필름 위에 형성하는 또 다른 방법으로는 전해도금방식이 있으나, 유독성인 전해액을 사용해야 하며, 박막이 주상구조로 성장하여 굴곡시 박막의 강도나 접착력과 같은 기계적 특성이 좋지 않은 문제점이 있다.
한편, 스퍼터링 방식만으로 동박을 입히는 방법은 폴리이미드 필름과 동박 간의 접착력을 향상시키기 위하여 크롬이나 니켈을 사용하게 되는데 이들은 인체에 유해한 중금속으로 분류되어 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 비활성기체에 의해 진공 챔버 내에서 활성화되는 플라즈마 내의 폴리이미드 필름 위에 물리기상증착(physical vapor deposition, PVD)이나 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD)법 등의 진공 증착법에 의해 금속층을 제조하되, 증착과 동시에 폴리이미드 필름면에 위치한 시편에 고전압 펄스 바이어스를 인가함으로써, 플라즈마 내에 존재하는 상기 비활성기체 이온이 가속화되어 폴리이미드 표면에 코팅된 금속층에 충돌하면서 동박과 폴리이미드의 혼합층을 형성할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 상기 동박과 폴리이미드의 혼합층에 의해 별도의 접착층을 만들 필요없이 높은 접착력을 가진 동박적층필름의 형성이 가능하고, 접착층의 사용이 필요없게 되어 금속박의 두께를 얇게 입히는데 제한이 없으므로 FCCL의 두께를 더욱 얇게 할 수 있으며, 전해도금법과 비교하여 유독성의 전해액의 사용이 필요없고 동박의 구조가 치밀하여 기계적 특성이 뛰어나며, 빔라인 이온주입법을 사용하여 금속/폴리이미드의 혼합층을 만들어주는 방식에 비하여 장치가 간단하고 설비가 저렴하며 금속층 표면에 이온 충돌에 의한 전하적하(charge accumulation) 현상이 없는 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조장치는, 폴리이미드 필름이 진행되는 일정한 공간을 이루는 진공 챔버와;
상기 진공 챔버 내에 롤투롤 방식을 통한 연속적인 처리를 위해 각각 구비되는 롤피더 및 리와인더와;
상기 폴리이미드 필름에 동박을 증착하기 전, 플라즈마를 이용하여 세정 단계를 거칠 수 있도록 전원을 인가하는 RF 전원장치 및 RF 매칭박스와;
플라즈마 이온주입 및 증착법에 의해 상기 폴리이미드 필름 위에 금속층을 코팅하면서 수 kV의 음의 펄스 전압을 인가시켜 플라즈마 속의 비활성기체가 상기 금속층에 충돌할 수 있도록 하는 고전압펄스 전원장치를 포함하여 구성된 것을 특 징으로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조방법은, 롤-투-롤 방식으로 진행하는 폴리이미드 필름을 플라즈마를 이용하여 세정하는 제1단계와;
플라즈마 이온주입 및 증착법에 의해 폴리이미드 필름 위에 금속층을 코팅하면서 음의 펄스 전압을 인가시켜 플라즈마 속의 비활성기체가 상기 금속층에 충돌하면서 금속과 폴리이미드의 혼합층을 형성하는 제2단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 롤-투-롤 방식으로 진행하는 폴리이미드 필름을 플라즈마를 이용하여 세정하는 제1단계와;
10kV 이하의 펄스 전압을 인가해주는 PI3D 법 및 RF 바이어스를 통한 진공 증착법을 통해 상기 폴리이미드 필름에 금속층을 진공 증착시켜 혼합층을 형성하는 제2단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
특히, 폴리이미드 필름이 순방향, 역방향, 순방향으로 이동하는 세 번의 사이클을 거치는 방식으로 이루어진 바, 제1사이클(순방향)은 롤-투-롤 방식으로 진행하는 폴리이미드 필름을 플라즈마를 이용하여 세정하는 단계와; 진공 증착법을 이용하여 폴리이미드 필름 위에 10nm 정도의 얇은 금속층을 코팅하는 단계로 구성되고, 제2사이클(역방향)은 PI3 법을 통해 비활성기체 이온이 제1사이클에서 형성된 금속층에 충돌하면서 폴리이미드 필름과 함께 혼합층을 이루게 되는 단계로 구성되 고, 제3사이클(순방향)은 상기 제2사이클까지 거치면서 형성된 동박/폴리이미드 혼합층 위에 원하는 일정한 두께의 금속 박막을 형성하는 단계와; 상기 금속 박막의 특성에 따라 10kV 이하의 펄스 전압을 인가해주는 PI3D 법을 거치는 단계로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 폴리이미드 필름이 순방향, 역방향, 순방향으로 이동하는 세 번의 사이클을 거치는 방식으로 이루어진 바, 제1사이클(순방향)은 롤-투-롤 방식으로 진행하는 폴리이미드 필름을 플라즈마를 이용하여 세정하는 단계와; 진공 증착법을 이용하여 폴리이미드 필름 위에 금속층을 코팅하는 단계로 구성되고, 제2사이클(역방향)은 PI3 법을 통해 비활성기체 이온이 제1사이클에서 형성된 금속층에 충돌하면서 폴리이미드 필름과 함께 혼합층을 이루게 되는 단계로 구성되고, 제3사이클(순방향)은 상기 제2사이클까지 거치면서 형성된 동박/폴리이미드 혼합층 위에 원하는 일정한 두께의 금속 박막을 형성하는 단계와; 상기 금속 박막의 특성에 따라 RF 바이어스를 통한 진공 증착법을 거치는 단계로 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 폴리이미드 필름이 순방향, 역방향으로 이동하는 두 번의 사이클을 거치는 방식으로 이루어진 바, 제1사이클(순방향)은 롤-투-롤 방식으로 진행하는 폴리이미드 필름을 플라즈마를 이용하여 세정하는 단계와; RF 바이어스를 통한 진공 증착법을 이용하여 폴리이미드 필름 위에 -10nm 두께의 금속층을 코팅하는 단계로 구성되고, 제2사이클(역방향)은 10kV 이하의 펄스 전압을 인가해주는 PI3D법을 통해 제1사이클에서 형성된 금속층에 금속 박막층을 형성하는 단계로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 단면 FCCL 제조장치의 롤-투-롤 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 양면 FCCL 제조장치의 롤-투-롤 시스템을 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 단면 FCCL 제조장치의 롤-투-롤 시스템을 나타내는 다른 구현예이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 단면 FCCL의 제작을 위한 제조장치는 고분자 필름인 전체적인 폴리이미드 필름(10)이 진행되는 일정한 공간을 이루는 진공 챔버(chamber)(20)내에 세정 공정 및 동박 코팅공정을 수행하는 각각의 구성이 구비되어 있는 바, 이때 상기 진공 챔버(20)는 진공상태로 유지하게 된다.
상기 진공상태로 이루어진 진공 챔버(20)는 별도의 진공배기 펌프(미도시)를 설치하여 구동 압력이 다르게 설정될 수 있으며, 각 공간들 간의 개구면은 가능한 좁게 형성되어 있어 폴리이미드 필름(10)이 진행할 정도의 크기이면 무방하다.
상기 FCCL 제조장치는 롤-투-롤(roll-to-roll)방식을 통한 폴리이미드 필름(10)의 연속적인 진행 처리를 위해 그 일측, 즉 입구측에는 상기 폴리이미드 필름(10)의 롤피더(roll feeder)(21)가 구비되어 있으며, 타측, 즉 출구측에는 폴리이미드 필름(10)의 리와인더(rewinder)(22)가 구비되어 있다.
한편, 상기 폴리이미드 필름(10)에 동박을 증착하기 전에 아르곤 또는 헬륨 등과 같은 비활성기체가 공급되어 형성된 플라즈마를 이용하여 세정 단계를 거칠 수 있도록 전원을 인가하는 RF 전원장치(23) 및 안정적인 파워 전달을 위한 RF 매칭박스(maching box)(24)가 설치되어 있다.
이때, 상기 RF 전원장치(23)에서의 세정용 전극이 폴리이미드 필름(10)을 감고 있는 제1실린더(25)에 인가되어 상기 폴리이미드 필름(10)이 세정될 수 있도록 되어 있다.
여기서, 전원장치를 RF정합회로를 구비한 RF 전원장치(23)로서, 상기 폴리이미드 필름(10)의 표면에 충돌하는 플라즈마의 에너지가 지나치게 크면 고분자 필름 표면의 분자 구조에 변화를 주어 표면 특성이 변화되고, 결합력이 저하되므로 DC 바이어스 전압보다는 RF 전원장치(23)의 RF 바이어스 전압을 인가하여 에너지와 밀도가 낮은 축전결합 플라즈마를 이용하는 것이 효과적이다.
한편, 상기 FCCL 제조장치의 진공 챔버(20) 중간 위치에는 세정 단계를 거친 폴리이미드 필름(10) 위에 물리기상증착(physical vapor deposition:PVD)법이나 화학기상증착(chemical vapor deposition:CVD)법 등의 진공 증착법에 의해 금속층을 증착 가능하도록 플라즈마 생성수단을 장착하며, 이를 이용하여 플라즈마 이온주입 및 동박의 증착(Plasma Immersion Ion Implantation and deposition:PI3D)을 실시 가능토록 하되, 스퍼터링(sputtering) 방식을 사용하게 된다.
상기 스퍼터링 방식은 스퍼터(미도시)에 의해 방출되는 구리(동박) 입자가 상기 폴리이미드 필름(10) 표면에 증착되도록 하고, 폴리이미드 필름(10)의 배면에 위치한 제2실린더(26)에 -5 kV 정도의 고전압 펄스 전압을 인가시켜 플라즈마 내에 존재하는 이온이 상기 스퍼터 타겟(27)인 구리 입자에 충돌하면서 상기 구리 입자를 폴리이미드 필름(10) 속으로 두들겨 넣는 망치 효과에 의해 증착되도록 함으로써, 동박/폴리이미드 혼합층을 형성하게 된다.
이때, 상기 폴리이미드 필름(10)에 증착되는 구리 입자에 상기 플라즈마 이온을 충돌시키는 방식이므로 사용되는 플라즈마 이온은 질량이 큰 비활성기체를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 폴리이미드 필름(10)은 절연체이므로 펄스 전압을 인가하기가 어려운 바, 폴리이미드 필름(10) 자체에 음(-)의 펄스 전압을 인가할 수 있도록 상기 폴리이미드 필름(10)의 배면에는 금속성으로 이루어진 시료대나 본 발명의 구현예에 구성된 제2실린더(26) 등이 장착되어 있다.
또한, 상기 제2실린더(26)에 고전압펄스 인가 전극을 인가하는 고전압펄스 전원장치(28)의 고전압이 인가되는 폴리이미드 필름(10) 주변에 밀도 및 온도 등의 플라즈마 변수들을 조절하기 위한 별도의 플라즈마 발생원으로서, 플라즈마 발생용 안테나(29)가 설치되어 있다.
이때, 상기 플라즈마는 스퍼터에 의해서도 발생이 되지만, 특히 구리 이온의 비율을 증가시키고 플라즈마 변수를 조절하여 양질의 폴리이미드 필름(10)을 얻기 위해서는 유도결합 플라즈마 발생원인 플라즈마 발생용 안테나(29)를 포함하여 사용할 수 있으며, 상기 유도결합 플라즈마를 사용하는 경우에는 상기 플라즈마 발생용 안테나(29)로부터의 스퍼터링 오염을 줄이기 위하여 안테나의 커패시턴스값이 낮은 절연 안테나를 사용하거나 FCCL의 경우에는 구리 물질과 같은 재질의 안테나 를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 폴리이미드 필름(10)이 비교적 열에 강한 재질이기는 하지만 상온에서 처리하고 싶은 경우, 또는 폴리에스터나 폴리프로필렌 같은 열에 약한 고분자 필름의 처리를 목적으로 하는 경우에는 제2실린더(26)의 냉각이 필수적이므로 그 제2실린더(26)에는 공정온도 조절을 위해 냉각 라인을 설치하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 폴리이미드 필름(10)이 제2실린더(26)에 접촉하지 않아서 냉각되지 못하는 부분이 플라즈마와 접촉할 경우, 그 폴리이미드 필름(10)의 특성이 나빠질 수 있으므로 폴리이미드 필름(10)과 제2실린더(26)가 접촉하지 못한 부분으로 상기 플라즈마가 침투하지 못하도록 플라즈마가 발생되는 공간을 제한하기 위한 차폐막(30)이 플라즈마가 발생하는 경계부에 설치되어 있다.
한편, 사용되는 펄스 전압은 고분자 필름(폴리이미드 필름)의 재질이나 금속의 재질 등에 따라 차이가 있겠으나, 폴리이미드 필름(10) 위에 동박을 코팅하는 경우, 상기와 같이 -5kV가 가장 적당하다.
이는 너무 높은 펄스 전압이 인가되는 경우, 충돌하는 이온의 에너지가 너무 높아서 폴리이미드 필름(10) 표면의 결합력을 깨뜨리게 되므로 결합 구조를 변화시켜 오히려 금속층과의 접착력을 약화시키기 때문이다.
한편, 도 2는 폴리이미드 필름의 양면에 동박을 코팅하기 위한 본 발명에 따른 바람직한 구현예로서, 세정 단계와 동박 코팅단계에서 폴리이미드 필름(10)의 양면을 세정하고, 상기 폴리이미드 필름(10)의 양면에 동박을 코팅하기 위해 각 단 계에서의 제1 및 제2실린더(25,26)에 대칭되면서 함께 연동하는 또 다른 실린더(25-1,26-1)가 구비된다.
이때, 세정 단계에 위치한 한 쌍의 제1실린더(25,25-1)에는 하나의 RF 전원장치(23)가 사용될 수 있으며, 별도로 RF 전원장치를 추가 사용할 수도 있다.
고전압펄스 전원장치도 마찬가지이다.
도 3은 본 발명에 따른 단면 FCCL 제조장치의 롤-투-롤 시스템을 나타내는 다른 구현예로서, 후술하는 C공정 및 D공정과 같은 사이클 진행 방식을 통해 세정, 혼합층 형성, 금속층 증착 공정을 동시에 할 수 있게 되는 바, 진공 챔버(20)의 폭을 크게 하고, 여기에 상기 제2실린더(26)와 동일 선상에 RF 또는 고전압펄스 전원장치(33)의 전원이 인가되는 또 다른 제2실린더(26-1)를 구비하고, 플라즈마 이온주입 및 동박의 증착을 실시할 수 있도록 스퍼터링 방식이 적용되는 구조가 도 1과 동일하게 형성된다.
여기서, 상기 전방에 위치한 제2실린더의 폴리이미드 필름에는 플라즈마 이온주입에 의한 혼합층이 형성되고, 후방에 위치한 제2실린더의 폴리이미드 필름에는 10kV 이하의 펄스 전압을 인가해주는 PI3D 법을 거치거나, RF 바이어스를 통한 진공 증착법을 사용하여 동박의 증착이 가능하게 된다.
첨부한 도 4는 본 발명에 따른 고전압펄스 인가 전극 위의 절연필름과 고전압 쉬스에 의한 전압분배효과를 나타내는 도면으로서, 첨부한 도면에 도시된 바와 같이, 상기 폴리이미드 필름(10)의 배면에 위치한 제2실린더(26)에 고전압 펄스 전 압을 인가하게 될 경우, 상기 제2실린더(26) 표면의 폴리이미드의 유전율 때문에 폴리이미드 필름(10)에 의한 커패시턴스(CPI)와 고전압 플라즈마 쉬스의 커패시턴스(Csh)가 직렬로 이루어진 등가 회로가 형성된다.
이에 상기 폴리이미드 필름(10)에 인가된 펄스 고전압 (VHV)이 첨부도면과 같이, VPI와 Vsh로 전압 분배가 일어나게 되므로 실제로 이온이 가속되는 전압은 인가된 펄스 전압(VHV) 보다 낮은 쉬스 전압(Vsh)에 의한 것임을 알 수 있다.
또한, 폴리이미드 필름(10)이 절연체이므로 그 표면에 충돌된 비활성기체 이온의 전하가 고전압이 인가되는 고전압펄스 인가 전극을 통해 흘러가지 못하므로 표면에 양(+) 전하가 쌓이게 되고, 상기 폴리이미드 필름(10) 표면에서 방출되는 이차전자는 고전압 플라즈마 쉬스에서의 전압 강하 효과를 저감시키게 된다.
이러한 영향을 줄이기 위해 폴리이미드 필름(10)과 이와 접촉하는 플라즈마 사이에 그리드(31)가 위치되고, 상기 그리드(31)와 제2실린더(26)에 동시에 고전압 펄스가 인가됨이 바람직하다.
상기 그리드(31)와 제2실린더(26) 사이에는 전기장이 존재하지 않는 정전위 영역으로 고전압 플라즈마 쉬스 영역에서 가속화된 비활성기체 이온이 감속되지 않고, 그대로 온전한 에너지를 가지고 폴리이미드 필름(10)의 표면에 충돌된다.
이때, 상기 그리드(31)가 비활성기체 이온에 의해 스퍼터링되어 상기 폴리이미드 필름(10)의 표면에 증착되면서 오염을 일으킬 수 있으므로 필름의 두께가 매 우 얇거나 유전율이 커서 전압분배 효과가 미약할 경우에는 그리드(31)를 사용하지 않는 것이 상기 FCCL 제조장치를 간소화하면서 오염도 줄일 수 있게 된다.
이때, 상기 그리드(31)는 이차전자방출 계수가 작고, 스퍼터링이 잘 되지 않는 물질이거나 고분자 표면에 증착되는 물질을 사용함이 바람직하다.
상기 FCCL 제조장치를 통해 폴리이미드 필름(10)에 동박 코팅이 완료된 후, 원하는 두께의 동박이 코팅되었는지 확인하기 위하여 동박 두께를 측정하기 위한 센서가 설치됨이 바람직하다.
이는 동박 코팅층 전체에 고전압이 분포하므로 동박과 접촉하는 두께 측정센서를 사용할 경우 고전압 절연을 해준다.
첨부한 도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조 공정을 나타내는 공정도이며, 도 6은 본 발명에 따른 고전압펄스 인가 전극에 인가되는 바이어스 전원 선택 스위치를 나타내는 회로도이다.
특히, 도 5는 도 1 내지 도 3의 FCCL 제조장치를 이용하여 FCCL을 제조하는 여러 단계로 이루어진 각각의 공정을 나타낸 것으로서, 그 공정은 다음과 같은 4가지 공정을 통해 이루어지게 된다.
먼저, A공정은 상기 FCCL 제조장치에서 일측(좌)에서 타측(우)로 롤의 필름이 한번만 진행하면서 공정이 완료되는 방식인 바, 플라즈마에 의해 폴리이미드 필름(10)의 표면 세정을 거친 후, 고전압 펄스(10kV 이하)를 인가하여 PI3D 법을 통해 상기 폴리이미드 필름(10)에 구리를 비롯한 은 또는 알루미늄 등과 같은 전기 전도 성이 우수한 특성을 갖는 금속층을 진공 증착시켜 혼합층을 형성하는 단계로 이루어져 있는 바, 이는 지금까지 위에서 언급한 내용으로 실시 가능하다.
B공정은 플라즈마에 의해 폴리이미드 필름(10)의 표면 세정을 거친 후, 10kV 이하의 펄스 전압을 인가해주는 PI3D 법 및 RF 바이어스를 통한 진공 증착법을 통해 상기 폴리이미드 필름(10)에 상기 금속층을 진공 증착시켜 혼합층을 형성하게 된다.
C공정은 폴리이미드 필름(10)이 순방향, 역방향, 다시 순방향으로 이동하는 세 번의 사이클을 거치는 방식으로서, 제1사이클(순방향)에서 세정 단계를 거친 후 RF 바이어스를 통한 PVD 법으로 약 10nm 정도의 매우 얇은 금속층을 증착하게 된다.
제2사이클(역방향)에서 공정 목표에 따라 5 ~ 50 kV 정도의 펄스 전압을 인가하는 PI3 법을 통해 비활성기체 이온(크롬, 니켈 등)이 제1사이클에서 형성된 금속층에 충돌하면서 폴리이미드 필름(10)과 함께 혼합층을 이루게 된다.
또한, 제3 사이클(순방향)에서는 상기 제2사이클까지 거치면서 형성된 동박/폴리이미드 혼합층 위에 원하는 두께의 금속 박막을 형성시켜주는 공정으로 원하는 금속 박막의 특성에 따라 10kV 이하의 펄스 전압을 인가해주는 PI3D 법을 거치거나, RF 바이어스를 통한 진공 증착법을 사용하게 된다.
특히, 상기 C공정에서는 제2사이클에서 수십 kV의 고전압 펄스를 사용하므로 X선 차폐에 유의해야 하며, 제3사이클에서는 금속 박막 증착을 위해 고전압펄스 인 가 전극에 RF 바이어스를 사용할 경우, 고전압펄스 전원장치(28)와 RF 전원장치(23)를 선택적으로 인가해주는 선택 스위치(32)가 사용된다(도 6참조).
상기 RF 전원장치(23)는 제1사이클에서 세정용으로 사용되는 RF 전원용으로 사용할 수 있으며 별도로 장착하여 사용할 수도 있다.
한편, 크롬이나 니켈 등과 같은 중금속을 사용하지 않으면서 금속층과 폴리이미드 필름(10) 간의 접착력을 좋게하기 위한 금속층(동박)/폴리이미드의 혼합층을 만들려면 높은 전압을 사용하여 비활성기체 이온의 에너지를 높여주는 것이 효과적이다.
이에 폴리이미드 필름(10)의 표면에 금속층이 코팅되어 있지 않은 경우, 높은 전압을 사용하면 그 표면의 고분자층이 손상을 입게 되지만, 얇은 동박층이 코팅되어 있는 경우, 높은 에너지의 비활성기체 이온이 충돌하여도 폴리이미드 필름(10)의 고분자층에 직접 충돌하지 않으므로 고분자의 손상보다는 폴리이미드 필름(10)의 표면에 동박 입자가 침투해 들어가 혼합층을 이루는데 기여하게 된다.
한편, 플라즈마 이온주입 및 증착법(PI3D)을 사용하는 경우에는 크롬이나 니켈 등과 같은 비활성기체 이온을 포함한 혼합층을 형성하지 않아도 접착력이 강한 금속 박막층(동박층)을 형성할 수 있는 바, D공정은 그 제1사이클이 C공정의 제1사이클과 동일하나, 제2사이클(역방향)에서는 10kV 이하의 펄스 전압을 인가해주는 PI3D법에 의해 금속 박막층을 형성해 주게 된다.
한편, A 및 B공정과 C공정은 FCCL 제조장치의 롤의 입/출구측이 서로 상이한 바, 상기 입/출구측을 동일하게 하고 싶은 경우, 금속박을 코팅하는 단계의 속도를 조절하여 되감는 과정에서 금속 코팅을 수행하게 된다.
마찬가지로, 상기 FCCL 제조장치의 롤의 입/출구측이 동일한 D공정의 경우에도 입/출구측을 달리하고 싶은 경우, 롤을 한 번 더 감으면서 처리할 수 있다.
상기 A, B, C, D공정 이외에도 상기 혼합층 형성 후, 전도성 금속층 코팅시 증착 속도를 높이기 위해, 플라즈마 이온주입 및 증착법으로 접착을 위한 혼합층을 형성시켜 준 후, 전도층을 형성할 때에는 증착 속도가 빠른 전자빔 증발 증착법이나 진공 아크 증착법 등의 다른 기상증착 방법을 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 따른 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조장치 및 방법은 상기 동박과 폴리이미드의 혼합층에 의해 별도의 접착층을 만들 필요없이 높은 접착력을 가진 동박적층필름의 형성이 가능하고, 접착층의 사용이 필요없게 되어 금속박의 두께를 얇게 입히는데 제한이 없으므로 FCCL의 두께를 더욱 얇게 할 수 있으며, 전해도금법과 비교하여 유독성의 전해액의 사용이 필요 없고, 빔라인 이온주입법을 사용하여 금속/폴리이미드의 혼합층을 만들어주는 방식에 비하여 장치가 간단하고 설비가 저렴하며 금속층 표면에 이온 충돌에 의한 전하적하(charge accumulation) 현상이 없게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조장치에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
1. 폴리이미드 필름 위에 진공 증착법을 이용하여 동박을 코팅하게 될 경우, 별도의 접착층을 사용하지 않고도 접착력을 높일 수 있다.
2. 폴리이미드 필름의 롤을 진공 중에서 롤-투-롤로 감으면서 폴리이미드 필름의 세정부터 동박의 코팅에 이르기까지 전과정이 진공중에서 건식공정으로 연속적인 처리가 가능하다.
3. FCCL 제조장치의 구조가 단순한 반면, 뛰어난 품질의 FCCL을 얻을 수 있다.
4. 단면 FCCL, 양면 FCCL의 제작이 모두 가능하다.
5. FCCL 외에도 임의의 고분자 표면에 금속층을 입히는데 사용될 수 있다.
6. 응용 가능한 분야로는, 폴리머 표면에 은이나 알루미늄과 같은 전기 전도성이 우수한 금속을 코팅하는데 사용될 수 있고, 고분자 필름 표면의 박막 코팅에 이용될 수 있으며, 접착력을 향상시키면서 막질이 뛰어난 박막 코팅을 실시할 수 있도록 플렉시블 디스플레이(flexible display)에 사용되는 고분자 패널의 기체 투과방지막 코팅 등에도 사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 폴리이미드 필름이 진행되는 일정한 공간을 이루는 진공 챔버와;
    상기 진공 챔버 내에 롤투롤 방식을 통한 연속적인 처리를 위해 각각 구비되는 롤피더 및 리와인더와;
    상기 폴리이미드 필름에 동박을 증착하기 전, 플라즈마를 이용하여 세정 단계를 거칠 수 있도록 전원을 인가하는 RF 전원장치 및 RF 매칭박스와;
    플라즈마 이온주입 및 증착법에 의해 상기 폴리이미드 필름 위에 금속층을 코팅하면서 수 kV의 음의 펄스 전압을 인가시켜 플라즈마 속의 비활성기체가 상기 금속층에 충돌할 수 있도록 하는 고전압펄스 전원장치를 포함하되, 상기 세정 단계 및 금속층 코팅 단계에서의 폴리이미드 필름에는 각각 세정용 전극 및 고전압펄스 인가 전극이 인가될 수 있도록 금속성으로 이루어진 각각의 제1 및 제2실린더가 구비되어 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리이미드 필름을 공정온도 조절을 통해 보호하고자 제2실린더에는 냉각 라인이 설치되어지되, 상기 폴리이미드 필름과 제2실린더가 접촉하지 못한 부분으로 상기 플라즈마가 침투하여 폴리이미드 필름의 특성을 저하시키지 못하도록 플라즈마가 발생하는 경계부에 차폐막이 설치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고전압펄스 전원장치의 고전압이 인가되는 폴리이미드 필름 주변에는 밀도 및 온도 등의 플라즈마 변수들을 조절하기 위해 별도의 플라즈마 발생원인 플라즈마 발생용 안테나가 설치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조장치.
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  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2실린더에 대칭되면서 함께 연동하는 또 다른 실린더를 구비하여 폴리이미드 필름의 양면 세정 및 양면 동박 코팅공정을 구현할 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2실린더의 동일 선상에 RF 또는 고전압펄스 전원장치의 전원이 인가되는 또 다른 제2실린더를 구비하여 상기 전방의 제2실린더의 폴리이미드 필름에는 플라즈마 이온주입에 의한 혼합층이 형성되고, 후방에 위치한 제2실린더의 폴리이미드 필름에는 10kV 이하의 펄스 전압을 인가해주는 PI3D 법을 거치거나, RF 바이어스를 통한 진공 증착법을 사용하여 동박의 증착이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 플라즈마 이온주입 및 증착법을 이용한 FCCL 제조장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010044545A2 (ko) * 2008-10-13 2010-04-22 지.텍(주) 일체형 롤-투-롤 스퍼터 챔버

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100951621B1 (ko) * 2007-12-24 2010-04-09 주식회사 디알테크넷 필름상 박막형성장치 및 방법
KR20110011288A (ko) * 2009-07-28 2011-02-08 지 . 텍 (주) 복수의 챔버를 구비한 롤-투-롤 스퍼터 시스템 및 그 사용방법
KR100971928B1 (ko) * 2009-09-29 2010-07-22 주식회사 디알테크넷 필름상 박막형성장치
CN107620051B (zh) * 2017-09-04 2021-06-22 武汉光谷创元电子有限公司 覆铜板及其制造方法
CN111263529A (zh) * 2020-01-20 2020-06-09 安捷利（番禺）电子实业有限公司 高频柔性电路板的制备方法、高频柔性电路板及电子设备
KR102288594B1 (ko) * 2021-02-26 2021-08-11 주식회사 이송이엠씨 박막 fmcl 제조 장치 및 박막 fmcl 제조 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1192916A (ja) 1997-09-19 1999-04-06 Nitto Denko Corp 有機基材のプラズマ処理方法及び有機基材への金属層形成方法
JP2005057183A (ja) 2003-08-07 2005-03-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd フレキシブルプリント基板及びその製造方法
KR20050029054A (ko) * 2003-09-20 2005-03-24 (주) 유니플라텍 플라즈마 이온 주입에 의한 폴리머 제품의 처리 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1192916A (ja) 1997-09-19 1999-04-06 Nitto Denko Corp 有機基材のプラズマ処理方法及び有機基材への金属層形成方法
JP2005057183A (ja) 2003-08-07 2005-03-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd フレキシブルプリント基板及びその製造方法
KR20050029054A (ko) * 2003-09-20 2005-03-24 (주) 유니플라텍 플라즈마 이온 주입에 의한 폴리머 제품의 처리 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010044545A2 (ko) * 2008-10-13 2010-04-22 지.텍(주) 일체형 롤-투-롤 스퍼터 챔버
WO2010044545A3 (ko) * 2008-10-13 2010-06-24 지.텍(주) 일체형 롤-투-롤 스퍼터 챔버
KR100998057B1 (ko) 2008-10-13 2010-12-03 지 . 텍 (주) 일체형 롤-투-롤 스퍼터 챔버

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