상기 목적은, 본 발명에 따라, 금속층을 글로우방전 플라즈마로 표면처리하는 표면처리공정과; 상기 글로우방전 플라즈마로 표면처리된 상기 금속층에 수지용액을 도포하는 도포공정과; 상기 금속층에 도포된 상기 수지용액을 경화시켜 상기 금속층에 수지층을 형성하는 수지층형성공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속적층판의 제조방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 표면처리공정에서는 접지롤러에 의해 상기 표면처리공정으로 진입하여 상기 접지롤러와 플라즈마헤드 사이에 위치한 상기 금속층을 상기 접지롤러와 상기 플라즈마헤드 사이에서 발생하는 상기 글로우방전 플라즈마로 표면처리하며, 상기 글로우방전 플라즈마는 대기압에서 발생된 것이 바람직하다.
그리고, 상기 접지롤러의 온도는 20℃ 내지 200℃로 유지되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플라즈마헤드와 상기 접지롤러의 간격은 1 내지 15㎜인 것이 바람직하다.
한편, 상기 플라즈마헤드는 반응가스가 유입되는 가스유입구가 형성된 가스공급부와; 상기 가스공급부 하측에 배치된 한 쌍의 외측전극과; 상기 한 쌍의 외측전극 하측에 배치되는 한 쌍의 외측유전체와; 상기 한 쌍의 외측전극 사이에 배치 된 내측전극과; 상기 내측전극을 감싸는 내측유전체를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 각 외측전극은 상기 내측전극을 향해 돌출된 돌출부를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 도포공정에서는 상기 표면처리공정으로부터 가이드롤러를 따라 이송되어 코팅헤드와 코팅롤러 사이에 위치한 상기 금속층을 상기 수지용액으로 도포하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속층은 동, 알루미늄, 철 및 니켈 중 어느 하나로 마련되며, 상기 수지층은 폴리이미드계 수지로 마련되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 글로우방전 플라즈마로 표면처리된 금속층과; 표면처리된 상기 금속층에 수지용액을 도포하여 형성된 수지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속적층판에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 금속층은 상기 금속층을 이송시키는 접지롤러와 플라즈마헤드 사이에서 발생되는 상기 글로우방전 플라즈마에 의해 표면처리되며, 상기 글로우방전 플라즈마는 대기압에서 발생된 것이 바람직하다.
그리고, 상기 접지롤러의 온도는 20℃ 내지 200℃로 유지되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플라즈마헤드와 상기 접지롤러의 간격은 1 내지 15㎜인 것이 바람직하다.
한편, 상기 플라즈마헤드는 반응가스가 유입되는 가스유입구가 형성된 가스공급부와; 상기 가스공급부 하측에 배치된 한 쌍의 외측전극과; 상기 한 쌍의 외측 전극 하측에 배치되는 한 쌍의 외측유전체와; 상기 한 쌍의 외측전극 사이에 배치된 내측전극과; 상기 내측전극을 감싸는 내측유전체를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 각 외측전극은 상기 내측전극을 향해 돌출된 돌출부를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 표면처리된 상기 금속층을 가이드롤러를 따라 이송시켜 코팅헤드와 코팅롤러 사이에 위치시키고, 상기 코팅헤드와 상기 코팅롤러 사이에서 상기 표면처리된 상기 금속층에 상기 수지용액을 도포하여 상기 수지층을 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 금속층은 동, 알루미늄, 철 및 니켈 중 어느 하나로 마련되며, 상기 수지층은 폴리이미드계 수지로 마련되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 금속적층판용 금속층의 일측면에 밀착되는 접지롤러와; 상기 금속층이 밀착된 상기 접지롤러와 이격간격을 두고 배치되는 플라즈마헤드를 포함하며, 상기 접지롤러와 상기 플라즈마헤드 사이에 위치한 상기 금속층을 상기 접지롤러와 상기 플라즈마헤드 사이에서 발생하는 글로우방전 플라즈마로 표면처리하는 것을 특징으로 하는 표면처리장치에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 접지롤러의 온도는 20℃ 내지 200℃로 유지되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 플라즈마헤드와 상기 접지롤러의 간격은 1 내지 15㎜인 것이 바람직하다.
또한, 상기 플라즈마헤드는 반응가스가 유입되는 가스유입구가 형성된 가스 공급부와; 상기 가스공급부 하측에 배치된 한 쌍의 외측전극과; 상기 한 쌍의 외측전극 하측에 배치되는 한 쌍의 외측유전체와; 상기 한 쌍의 외측전극 사이에 배치된 내측전극과; 상기 내측전극을 감싸는 내측유전체를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 각 외측전극은 상기 내측전극을 향해 돌출된 돌출부를 갖는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 글로우방전 플라즈마는 대기압에서 발생시킨 것이 바람직하다.
이하에서는 금속층의 한 예인 동박층(11)과 수지층의 한 예인 폴리이미드층(12)을 갖는 본 발명에 따른 동장적층판(10)의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 동장적층판(10)은 5-50㎛의 두께를 갖는 동박층(11)을 마련하는 준비공정과, 동박층(11)의 표면을 대기압에서 글로우방전 플라즈마로 처리하는 표면처리공정과, 대기압에서 발생시킨 글로우방전 플라즈마로 표면처리된 동박층(11)에 폴리이미드층(12)을 형성하기 위한 수지용액을 도포하는 도포공정과, 동박층(11)에 도포된 수지용액을 경화시켜 동박층(11)에 폴리이미드층(12)을 마련하는 수지층형성공정을 거쳐 제조된다.
준비공정의 동박층(11)은 두께가 5㎛ 미만인 경우 연속공정상에서 이송이 용이하지 않고 제품에 컬이 발생하기 용이하며, 두께가 50㎛를 초과하게 되면 내굴곡성이 저하되므로, 준비공정의 동박층(11)은 5-50㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
본 실시예에서 금속층의 한 예로 동(Cu)을 재료로 하는 동박층(11)을 설명하였으나, 금속층의 재료는 동(Cu)에 한정되는 것이 아니라 알루미늄(Al), 철(Fe), 니켈(Ni) 등 다양하게 마련될 수 있다.
표면처리공정에서는 동박층(11)과 폴리이미드층(12)의 접착강도를 향상시키기 위해 도포공정 전에 동박층(11)의 표면을 대기압에서 발생시킨 글로우방전 플라즈마로 처리하게 된다. 대기압에서 발생시킨 글로우방전 플라즈마는 저온 플라즈마의 대표적인 예로서 대기압에서 발생시킨 글로우방전 플라즈마를 이용하면 표면처리대상물을 균일하게 처리할 수 있다.
수지층형성공정에서 형성된 폴리이미드층(12)은 폴리이미드계 수지이며, 여기서 폴리이미드계 수지란 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드 등 그 구조에 이미드 결합을 갖는 수지이다.
수지층형성공정에서 형성된 폴리이미드층(12)은 수지층의 한 예일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 수지층은 내열성 수지로서 전술한 폴리이미드계 수지, 액정수지 등 다양하게 적용될 수 있다.
이와 같은 제조공정을 수행하여 본 발명에 따른 동장적층판(10)을 제조하는 제조장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 동박층(11)이 권취되어 있는 동박층권취롤러(20)와; 동박층(11)을 표면처리공정으로 진입시키는 접지롤러(21)와, 접지롤러(21) 상측에 배치되는 플라즈마헤드(30)를 갖는 표면처리장치(21,30)와; 접지롤러(21)와 플라즈마헤드(30) 사이에서 발생된 글로우방전 플라즈마에 의해 표면처리된 동박층(11)을 도포공정으로 안내하는 가이드롤러(23)와; 가이드롤러(23)에 의해 안내되는 동박층(11)을 도포공정으로 진입시키는 코팅롤러(24)와; 코팅롤러(24) 상측에 배치되어 수지용액을 대기압에서 발생시킨 글로우방전 플라즈마에 의 해 표면처리된 동박층(11)에 도포시키는 코팅헤드(40)와; 동박층(11) 위에 폴리이미드층(12)이 형성되도록 동박층(11) 위에 도포된 수지용액을 경화시키는 가열장치(50)와; 이에 의해 제조된 동박층(11)과 폴리이미드층(12)을 갖는 동장적층판(10)을 권취하는 동장적층판권취롤러(25)를 포함한다.
접지롤러(21)는 접지롤러(21)와 플라즈마헤드(30) 사이에서 글로우방전 플라즈마가 발생될 수 있도록 카본 브러쉬를 이용하여 접지된 상태로서, 접지롤러(21)는 하부전극의 역할을 한다.
접지롤러(21)는 내부에서 물, 기름 등을 순환시켜 일정 온도가 유지되도록 하며, 그 온도는 20℃ 내지 200℃가 바람직하다.
접지롤러(21)의 온도가 20℃ 이하인 경우 낮은 접지롤러(21) 표면온도에 의해 물방울이 맺힐 수 있으며, 접지롤러(21)의 온도가 200℃이상인 경우 급격한 온도 상승에 의해 동박층(11)에 주름이 발생될 수 있다.
플라즈마헤드(30)는 접지롤러(21)를 하부전극으로 하고 이로부터 대기압에서 저온 플라즈마 즉 글로우방전 플라즈마를 발생시킨다. 본 실시예에서는 일정의 전극폭를 갖는 하나의 플라즈마헤드(30)가 마련되어 있으나, 처리속도가 향상되도록 복수의 플라즈마헤드(30)를 연결하여 전체적인 전극폭을 확장시켜 사용할 수도 있다.
이러한 플라즈마헤드(30)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 반응가스가 유입되는 가스유입구(32)가 형성된 가스공급부(31)와, 가스공급부(31) 하측에 배치되며 상호 이격된 한 쌍의 외측전극(33)과, 한 쌍의 외측전극(33) 사이에 배치되는 관형상의 내측전극(37)을 포함한다.
가스공급부(31)에는 가스유입구(32)가 상부에 관통형성되어 있으며, 이 가스유입구(32)를 통해 반응가스가 상측에서 유입된다.
가스공급부(31)의 가스유입구(32)로 유입되는 반응가스는 공기, 수증기(H2O), 산소(O2), 질소(N2), 수소(H2), 아르곤(Ar), 헬륨(He), 메탄(CH4), 암모니아(NH3), 사불화탄소(CF4), 아세틸렌(C2H2), 프로판(C3H8) 등을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 반응가스가 가스공급부(31) 상측에 형성된 가스유입구(32)를 통해 유입되나, 플라즈마헤드(30)의 전방 또는 후방에서 플라즈마헤드(30)와 접지롤러(21) 사이의 이격공간으로 유입시킬 수도 있고, 플라즈마헤드(30)의 측방향에서 유입되도록 할 수도 있다.
한 쌍의 외측전극(33) 하측에는 한 쌍의 외측유전체(35)가 배치되어 있고, 내측전극(37)의 둘레에는 내측유전체(36)가 마련되어 있다.
여기서, 한 쌍의 외측전극(33) 중 어느 하나는 접지되고, 한 쌍의 외측전극(33) 중 다른 하나는 전원공급부(38)와 연결되어 있으며, 전원공급부(38)를 통해 직류 또는 교류전원이 공급된다. 본 실시예에서 외측전극(33)이 한 쌍으로 마련되어 있으나, 이에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 마련될 수 있다.
각 외측전극(33)에는 캐필러리방전을 위해 내측전극(37)을 향해 돌출된 복수의 돌출부(34)가 형성되어 있다.
이에 전원공급부(38)를 통해 전원을 인가함과 동시에 가스유입구(32)를 통해 반응가스를 공급하면 한 쌍의 외측전극(33) 중 어느 하나와 내측전극(37) 사이의 이격공간과 한 쌍의 외측전측 중 다른 하나와 내측전극(37) 사이의 이격공간에 캐필러리방전이 발생되고 캐필러리방전은 접지롤러(21)와 반응함에 따라 플라즈마헤드(30)와 접지롤러(21) 사이에는 대기압에서 글로우방전 플라즈마가 발생된다.
글로우방전 플라즈마가 발생되는 플라즈마헤드(30)와 접지롤러(21) 사이의 이격간격은 1-15㎜인 것이 바람직하다.
플라즈마헤드(30)와 접지롤러(21) 사이의 이격간격이 1㎜미만인 경우 동박층(11)의 온도가 상승하여 동박층(11)이 산화되거나 주름이 생성될 수 있으며, 15㎜를 초과하는 경우 접지롤러(21)와 플라즈마헤드(30) 사이의 간격이 너무 멀어져 글로우방전이 발생되지 않거나 방전밀도가 저하되어 글로우방전 플라즈마의 효과가 저하될 수 있다.
코팅헤드(40)는 슬롯다이로서 표면처리공정에서 글로우방전 플라즈마에 의해 표면처리된 동박층(11)의 표면에 수지용액을 도포한다.
동박층(11) 표면에 도포되는 수지용액은 동박층(11)에 폴리이미드층(12)을 형성하기 위한 폴리이미드 전구체 용액일 수 있다. 즉, 폴리이미드층(12)의 전구체인 폴리아믹산(polyamic acid; PAA)용액을 표면처리된 동박층(11)에 도포하게 된다.
본 실시예에서는 슬롯다이에 의한 립코팅방식으로 수지용액을 동박층(11)에 도포하게 되나, 이에 한정되는 것이 아니라, 당 기술분야에 알려져 있는 다른 코팅방식으로 수지용액을 동박층(11)에 도포할 수도 있다. 즉, 블레이드 코터방식, 나 이프 코터방식, 리버스 코터방식 등 다양할 수 있다.
가열장치(50)는 표면처리공정에서 동박층(11)에 수지용액을 도포한 후 경화공정으로 진입되면, 열을 가해 건조시킨 후, 경화온도로서 300-400℃까지 승온시켜 10-60분간 열을 가한다. 이에 폴리아믹산의 경화(이미드화)가 진행된다.
본 실시예에서 가열장치(50)는 연속적인 롤공정 상에 마련되어 경화공정으로 진입되는 동박층(11)에 형성된 수지용액에 열을 가하는 오븐이나, 이에 한정되는 것이 아니라, 도포공정이 완료된 후 롤러에 감아 별도의 오븐에 넣어 경화공정을 수행할 수도 있다.
동장적층판권취롤러(25)는 이와 같이 경화공정이 종료되어 동박층(11)과 폴리이미드층(12)을 갖는 동장적층판(10)을 경화공정에서 이송시켜 권취하는 역할을 한다.
이하에서는 이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 동장적층판(10)의 제조장치에 의해 본 발명에 따른 동장적층판(10)을 제조하는 제조방법을 도 1을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
준비공정에서 동박층권취롤러(20)에 감겨있던 동박층(11)은 공정이 시작되면 접지롤러(21)의 회전에 의해 표면처리공정으로 이송된다. 즉, 플라즈마헤드(30)와 접지롤러(21) 사이인 글로우방전 플라즈마 발생영역으로 이송된다.
이때, 전원공급부(38)를 통해 전원을 인가함과 동시에 가스유입구(32)를 통해 반응가스를 공급하면 한 쌍의 외측전극(33) 중 어느 하나와 내측전극(37) 사이의 이격공간과 한 쌍의 외측전측 중 다른 하나와 내측전극(37) 사이의 이격공간에 캐필러리방전이 발생되고 캐필러리방전은 접지롤러(21)와 반응함에 따라 플라즈마헤드(30)와 접지롤러(21) 사이에는 대기압에서 글로우방전 플라즈마가 발생된다.
이에 표면처리공정에서 플라즈마헤드(30)와 접지롤러(21) 사이에 위치한 동박층(11)의 표면은 플라즈마헤드(30)와 접지롤러(21) 사이에서 발생된 글로우방전 플라즈마에 의해 표면처리된다.
글로우방전 플라즈마에 의해 표면처리된 동박층(11)은 가이드롤러(23)에 의해 도포공정으로 이송된다.
글로우방전 플라즈마에 의해 표면처리된 동박층(11)의 표면이 도포공정에서 코팅롤러(24)와 코팅헤드(40) 사이에 위치하게 되면 수지용액에 의해 도포된다.
도포공정에서 수지용액이 동박층(11)에 도포되면 코팅롤러(24)의 회전에 의해 수지층형성공정으로 이송된다.
수지형성공정에서는 동박층(11)에 도포된 수지용액이 가열장치(50) 내에서 건조 및 경화됨에 따라, 동박층(11)의 상측에는 폴리이미드층(12)이 형성된다.
동박층(11)의 상측에 폴리이미드층(12)이 형성되어 제조가 완료된 동장적층판(10)은 이송되어 동장적층판권취롤러(25)에 권취된다.
이와 같이, 동박층(11)에 수지층을 형성하기 위한 수지용액을 도포하기 전에 동박층(11)을 대기압에서 발생시킨 글로우방전 플라즈마로 표면처리하면, 동박층(11)과 폴리이미드층(12)의 접착강도가 향상되므로 이에 따른 제품신뢰도 또한 향상된다.
또한, 글로우방전 플라즈마로 동박층(11)을 표면처리하는 표면처리공정과 도 포공정이 연속적인 롤 제조공정 상에서 이루어지므로, 생산성을 향상시킬 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 대기압에서 발생시킨 글로우방전 플라즈마로 금속층을 표면처리하였으나, 진공유지를 위한 장치를 마련하여 낮은 압력에서의 글로우방전 플라즈마로 금속층을 표면처리할 수도 있다.