KR100855783B1

KR100855783B1 - 금속층과의 접착력 향상을 위한 폴리이미드 필름의 건조처리 방법

Info

Publication number: KR100855783B1
Application number: KR1020070024511A
Authority: KR
Inventors: 김경각; 안중규; 정우성
Original assignee: 엘에스엠트론 주식회사
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2008-09-01

Abstract

본 발명은, 금속층과의 접착력 향상을 위한 폴리이미드 필름의 건조 처리 방법에 관한 것으로, 그 폴리이미드 필름의 건조 처리 방법은, 상기 폴리이미드 필름을 10^-4내지 10^-1Torr 범위의 감압 상태에서 60 내지 120℃에서 가열 처리하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따라 건조 처리된 폴리이미드 필름은 수분이 제거됨으로써 금속층과의 결함 사이트(site)가 증가하고 상온 및 내열 접착력을 향상시킨다.

연성 동박 적층판, 폴리이미드 필름, 건조, 감압, 가열

Description

금속층과의 접착력 향상을 위한 폴리이미드 필름의 건조 처리 방법{METHOD FOR DYING POLYIMIDE FILM TO INCREASING THE ADHESION BETWEEN METAL AND THE POLYIMIDE FILM}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 필름의 건초 처리를 위한 건조 장치의 구성도이다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 폴리이미드 필름의 감압에 따른 무게 감소율을 나타낸 그래프이다.

도 2b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 폴리이미드 필름의 가열에 따른 무게 감소율을 나타낸 그래프이다.

도 3은 폴리이미드 필름을 건조 처리하지 않은 경우와 본 발명에 따라 건조 처리한 경우의 물성 비교 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 : 진공 챔버 103 : 진공 펌프

105 : 펌프 라인 107 : 롤 고정부

109 : 히터 111 : 회전 모터

본 발명은 폴리이미드 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리이미드 필름의 건조 처리 방법에 관한 것이다.

인쇄 회로 기판(PCB; Printed Circuit Board)은 각종 부품을 접속할 전기 배선을 회로 설계에 따라 배선 도형으로 표현한 것으로 각종 부품을 연결하거나 지지해 주는 역할을 한다. 특히, 노트북 컴퓨터, 휴대폰, PDA, 소형 비디오 카메라 및 전자수첩 등의 전자기기의 발달에 따라 인쇄 회로 기판의 수요가 증대되었다. 나아가 상기의 전자기기들은 휴대성이 강조되면서 점점 소형화 및 경량화되어 가는 추세이다. 따라서 인쇄 회로 기판은 더욱 집적화, 소형화, 경량화되고 있다.

상기 인쇄 회로 기판은 그 물리적 특성에 따라 리지드(rigid) 인쇄 회로 기판, 연성(flexible) 인쇄 회로 기판, 이 두 가지가 결합된 리지드-플렉서블 인쇄 회로 기판 및 리지드-플렉서블 인쇄 회로 기판과 유사한 멀티-플렉서블 인쇄 회로 기판으로 나뉜다. 특히, 연성 인쇄 회로 기판의 원자재인 연성 동박 적층판은 휴대폰ㆍ디지털캠코더ㆍ노트북ㆍLCD모니터 등 디지털 가전제품에 사용되는 것으로 굴곡성이 크고 경박단소화에 유리한 특성 때문에 최근 수요가 급속히 증가하고 있다.

연성 동박 적층판은 폴리머 필름층과 금속 전도층을 적층한 것으로 가요성을 갖는 것이 특징이다. 특히, 유연성이나 굴곡성이 요구되는 전자기기 또는 전자기기의 소재 부분에 이용되며, 전자기기의 소형화, 경량화에 공헌하고 있다.

이와 같은 기술과 관련된 종래의 연성 기판용 동박 적층판은 크게 동박에 폴리이미드계 수지를 도포하는 방식과 폴리이미드계 필름 위에 구리를 증착하는 방식 으로 나뉜다. 특히 구리 증착 방식은 매우 얇은 두께의 구리막 형성이 가능하다.

증착 방식의 연성 기판은 폴리이미드 필름 위에 니켈과 같은 금속을 스퍼터링 방식으로 증착하여 1차 계면을 형성한 뒤 그 위에 시드 금속층을 스퍼터링하고, 시드 금속층이 형성된 필름을 구리 전해 도금조를 통해 연속적으로 통과시키면서 구리를 전해 도금하여 제조한다.

그런데, 폴리이미드 필름은 자체적으로 수분을 흡수하는 수분 친화성이 있어 보통 수 %의 수분을 함습하고 있는데 이러한 수분에 의해 폴리이미드 필름과 금속층과의 결합력이 감소하고 수분 투과를 유도하여 폴리이미드 필름과 금속층간의 계면 산화 증가로 고온 밀착력이 감소하는 문제점이 있다. 더욱이 폴리이미드 필름의 표면에 흡착된 다량의 수분은 스퍼터링 공정 중에 아웃게이징(outgasing) 되어 공정성을 저하하며 또한 결합 사이트(site)의 감소를 유발하여 물성 저하를 유발하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 금속층과의 접착력 향상을 위한 폴리이미드 필름의 건조 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 금속층과의 결합력 향상을 위한 폴리이미드 필름의 건조 처리 방법으로서, 상기 폴리이미드 필름을 10^-4내지 10^-1Torr 범위의 감압 상태에서 60 내지 120℃에서 가열 처리하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 폴리이미드 필름은 롤(ROLL) 상태로 권취되어 있다.

또한, 바람직하게, 상기 감압 및 가열 처리를 120 분 이상 행한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 필름의 건초 처리를 위한 건조 장치의 개략적인 구성도로, 도 1의 (a)는 건조 처리 장치의 측면도이고 도 1의 (b)는 도 1의 A-A' 라인의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 폴리이미드 필름의 건조 처리를 위한 건조 장치는, 진공 챔버(101), 상기 진공 챔버(101)와 펌핑 라인(105)을 통해 연결되어 상기 진공 챔버(101)를 감압하여 감압 상태를 유지시키는 진공 펌프(103), 다양한 크기 및 폭으로 권취되어 있는 롤 상태의 폴리이미드 필름을 고정하기 위한 롤 고정부(107), 상기 진공 챔버(101) 내부를 적정 온도로 가열하여 가열 상태를 유지시키는 히터(109), 동력 전달 장치(113)를 통해 상기 롤 고정부(107)에 고정되는 폴리이미드 필름의 권취 압력을 일정하게 유지하는 회전 모터(111)를 포함하여 구성된다. 도시하지 않았지만, 상기 히터(109)는 외부의 가열 시스템에 연결되어 적정한 온도로 가열되어 상기 진공 챔버(101) 내부의 온도를 적정한 온도로 유지시킨다.

연성 인쇄 회로 기판, TAP 테이프 및 COF 테이프와 같은 전자 부품의 재료로 사용되는 폴리이미드 필름은 수분과 친화성이 있어 보통 수 %의 수분을 함습하고 있는데 본 발명에 따라 적정 온도에서 감압을 통해 수분을 제거하여 금속층과의 결합 사이트(SITE) 증가 및 수분의 내부 확산을 감소시켜 상온 및 내열 접착력을 향상시킨다.

<건조 처리 방법>

보다 구체적으로 폴리이미드 필름의 건조 처리 방법을 설명하면 다음과 같다.

롤(ROLL) 상태로 권취되어 있는 폴리이미드 필름을 진공 챔버(101)의 롤 고정부(107)에 삽입하여 고정한다. 그리고 진공 펌프(103)로 상기 진공 챔버(101)의 압력을 10^-4~10^-1Torr로 감압하고, 히터(109)로 상기 진공 챔버(101)의 온도를 60~160℃로 유지되도록 가열한다. 이러한 감압 및 가열 조건을 120 분 이상 유지하 여 진공 챔버(101) 내부의 폴리이미드 필름을 건조 처리한다.

실시예1

도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 폴리이미드 필름의 감압에 따른 무게 감소율을 나타낸 그래프로, 롤(roll) 상태로 권취되어 있는 폴리이미드 필름이 놓여진 진공 챔버(101)를 진공 펌프(103)를 통해 서로 다른 압력으로 감압하였다. 감압에 따른 폴리이미드 필름의 건조 여부는 감압 처리 전의 무게를 100%로 하여 감소한 무게를 상대적 %로 표시하였다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 압력이 감소함에 따라 폴리이미드 필름의 무게는 감소하였으며 감소 정도는 진공이 낮을수록, 즉 압력이 감소할수록 증가하였다. 그러나, 10^-5(Torr)에서는 폴리이미드 필름의 권취 상태 불량이 발생하고 필름 사이에 포집되어 있던 수분 및 공기의 팽창으로 필름에 돌출 및 주름이 발생하며 롤 빠짐 현상이 발생한다. 또한, 10^-1(Torr) 이상에서는 무게 감소가 미비하고 그 무게 감소 효과를 거두기 위한 건조 처리 시간이 오래 소요된다. 따라서, 10^-4(Torr)~10^-1(Torr) 범위에서 감압하는 것이 바람직하고, 특히 10^-3(Torr)이 가장 바람직하다.

실시예2

도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리이미드 필름의 가열에 따른 무게 감소율을 나타낸 그래프로, 롤(roll) 상태로 권취되어 있는 폴리이미드 필름이 놓여진 진공 챔버(101)를 10^-3(Torr)의 감압 상태에서 히터(109)를 통해 서로 다 른 온도로 가열하였다. 가열 온도에 따른 필름의 건조 여부는 가열 처리 전의 무게를 100%로 하여 감소한 무게를 상대적 %로 표시하였다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 온도가 높을수록 폴리이미드 필름의 무게는 감소하였다. 그러나, 120℃ 이상의 온도에서는 그 무게 감소율이 큰 차이가 없으며 너무 고온을 가할 경우 폴리이미드 필름에 열주름이 발생한다. 또한, 40℃ 이하의 온도에서는 무게 감소가 미비하고 그 무게 감소 효과를 거두기 위한 건조 처리 시간이 오래 소요된다. 따라서 60~120℃에서 가열 처리하는 것이 바람직하고, 특히 120℃로 가열 처리하는 것이 가장 바람직하다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 10^-3(Torr)의 감압 상태에서 120℃로 120분 이상 건조 처리를 한 경우 폴리이미드 필름의 질량 감소는 약 12% 정도이다.

비교 실시예

본 발명에 따른 폴리이미드 필름의 건초 처리에 따른 물성의 변화를 확인하였다. 동일한 폴리이미드 필름을 가지고 건조 처리를 하지 않은 것과 본 발명에 따라 건조 처리를 한 것을 이용하여 각각 동 층의 두께가 8마이크론인 연성 동박 적층판(FCCL)을 만든 후 상온 및 고온 밀착 강도(Peel Strength)과 치수 안정성(Dimensional stability)을 비교하였다. 본 발명에 따른 건조 처리의 경우 10^-3(Torr)의 감압 상태에서 120℃로 120분 이상 건조 처리하였다.

도 3은 폴리이미드 필름을 건조 처리하지 않은 경우와 본 발명에 따라 건조 처리한 경우의 물성 비교 그래프로, 도 3의 (a)는 상온에서의 밀착 강도(kgf/cm)를 나타내고, 도 3의 (b)는 고온에서의 밀착 강도(kgf/cm)를 나타내며, 도 3의 (c)는 치수 안정성(치수 변화율 : %)을 나타낸다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 건조 처리를 하지 않은 경우에 비하여 본 발명에 따라 건조 처리를 한 경우 상온 밀착 강도는 약 5% 정도 증가하였으며, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 고온 밀착 강도는 약 33.4% 증가하였다. 또한, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 건조 처리를 하지 않은 경우에 비하여 본 발명에 따라 건조 처리를 한 경우 치수 안정성 역시 좋아진다. 즉 본 발명에 따라 건조 처리를 한 경우 폴리이미드 표면 및 내부의 수분이 제거되어 종래와 같은 문제점을 해결할 수 있다.

이러한 본 발명에 따라 건초 처리된 폴리이미드 필름은 연성 동박 적층판의 제조, 그리고 전자파 차폐 필름 및 ITO 코팅 필름 등의 고분자 필름을 이용한 다양한 제품에 적용이 가능하다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 폴리이미드 필름의 가장 중요한 물성인 상온 및 고온 밀착력을 증가시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 특히, 폴리이미드 필름에 포집된 수분을 제거하여 금속층과의 결합력을 증대시켜 보다 신뢰성있는 연성 동박 적층판을 제조할 수 있도록 한다.

Claims

금속층과의 결합력 향상을 위한 폴리이미드 필름의 건조 처리 방법으로서,

상기 폴리이미드 필름을 10^-4내지 10^-1Torr 범위의 감압 상태에서 60 내지 120℃에서 가열 처리하는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 필름의 건조 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 폴리이미드 필름은 롤(ROLL) 상태로 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 필름의 건조 처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 감압 및 가열 처리를 120 분 이상 행하는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 필름의 건조 처리 방법.