KR100899107B1 - 연성 플랫 케이블 - Google Patents

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윤세원
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(주)에이치제이
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Abstract

본 발명은 연성 플랫 케이블에 관한 것으로서 인접하는 것과 서로 접촉되지 않도록 일정 간격으로 평행하게 배열되는 도전성 금속으로 형성된 다수 개의 도체와, 상기 다수 개의 도체를 개재시켜 라미네이트 가공에 의해 서로 합착되도록 열접착성 합성수지로 형성되되 어느 하나는 상기 다수 개의 도체의 길이와 동일하고 나머지 하나는 상기 다수 개의 도체의 길이보다 짧게 형성되어 상기 다수 개의 도체가 길이 방향으로 양측 끝단을 노출시키는 제 1 및 제 2 절연필름과, 상기 제 1 및 제 2 절연필름 중 어느 하나의 표면에 접착되어 상기 다수 개의 도체의 임피던스를 조절하는 제 3 절연필름과, 상기 제 3 절연필름의 표면에 접착된 제 4 절연필름과, 상기 제 4 절연필름 표면에 도전성 금속으로 형성되어 전자파를 차폐하는 도전성 금속층과, 상기 도전성 금속층 상에 형성되어 전기적으로 연결되면서 산화를 방지하는 도전성 산화방지층과, 상기 제 1 절연필름의 길이보다 짧게 형성되어 상기 도전성 산화방지층을 길이 방향으로 양측 끝단이 노출되도록 피복하는 제 5 절연필름을 포함한다. 따라서, 도체의 임피던스를 매칭시켜 전송되는 신호 손실을 감소시켜 신호의 전송 속도를 향상시킬 수 있다.
FFC, 임피던스, 도전층, 증착, 신호 전송

Description

연성 플랫 케이블{Flexible Flat Cable}
본 발명은 연성 플랫 케이블에 관한 것으로서, 특히, 전자 기기 제품에 배치되어 부품들의 중계 케이블로서 사용되는 연성 플랫 케이블에 관한 것이다.
일반적으로 프린터 또는 스캐너와 같은 각종 전자 기기 제품에서는 각각의 부품 사이를 전기적으로 연결하는 중계 케이블로 연성 플랫 케이블(Flexible Flat Cable; 이하, FFC라고 함)이 사용되고 있다. FFC는 가요성(可撓性, flexibility)이 우수하므로 휨과 같이 가동(可動)되는 것에도 사용할 수 있으며 연성인쇄회로(Flexible Printed Circuit; FPC)에 비해 제조 비용이 저렴하므로 폭넓은 분야에 이용되고 있다.
그런데 FFC는 종래에는 특성 임피던스 등의 전기적 특성이 요구되는 경우는 없었다. 그 때문에 FFC는 도전성 금속이 도선 형태로 형성되어 인접하는 것과 서로 접촉되지 않도록 일정 간격으로 평행하게 배열된 다수 개의 도체를 개재시켜 양측에 합성수지로 이루어진 절연필름을 압착하는 것만으로 필요한 사양을 만족시키는 것이 가능했었다.
이에 대하여 최근에는 노트북형의 개인용 컴퓨터 또는 디지털 스캐너와 같은 화질의 고정밀화를 실현한 각종 전자 기기 제품이 개발됨에 따라, 신호 전송의 고속화가 요구되고 있다. 또한, 다른 전자 기기 제품에서도 디지털화가 진행됨에 따라, 신호 전송의 고속화가 필요 불가결한 기술적 과제가 되었다.
일반적으로 신호 전송용 케이블은 신호 전송 속도가 고속이 되면 노이즈에 대한 내성의 저하 등이 생기기 때문에, 고속 전송에 대응된 것이 요구되게 된다. 그러나 이러한 케이블에서는 신호 전송 속도의 고속화와 동시에 불필요한 전자파 장애(Electromagnetic Interference; EMI)가 문제가 된다. 즉, 신호 전송에서는 신호가 높은 주파수가 됨에 따라 불필요한 전자파가 쉽게 누설되기 인접하는 케이블 등에 주입되어 오동작 또는 전송 손실과 같은 악영향을 초래하는 경우가 알려져 있다.
따라서, 절연필름의 표면에 도전성을 갖는 금속층으로 이루어진 실드층(shilding layer)을 증착하거나 또는 실드 테이프를 접착하여 전자파를 차폐할 수 있는 FFC가 개발되었다.
상기에서 전자파를 차단할 수 있는 FFC는 도체를 개재시킨 절연필름 양측 표면의 각각에 도전성을 갖는 금속을 증착한 실드층(shielding layer)이 형성되거나, 또는, 도전성 금속 호일의 실드 테이프가 접착되어 형성된다.
FFC에 있어서 절연필름 양측 표면의 각각에 형성된 실드층 또는 실드 테이프는 전기적 특성을 제어하는 것이 아니라 신호 전송용의 케이블에서 외부로 방사되거나 외부로부터 입사되는 전자파를 차폐하는 것이다.
또한, PDP TV, LCD TV 및 HD TV 등은 고화질 및 고음질을 재현하기 위하여 내부 부품들을 연결하는 케이블은 저항을 균일하도록 하여 고화질 및 고음질을 재현할 수 있다.
그러나, 절연필름 양측 표면의 각각에 형성된 실드층 또는 실드 테이프는 임피던스 매칭이 이루어져 있지 않아 신호을 전송하기 위한 도체의 정전 용량을 증대시켜 전송 손실이 발생된다.
이에 의해, 종래 기술에 따른 FFC는 전송 손실이 발생되어 신호의 전송 속도가 저하되는 문제점이 발생되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 도체의 임피던스를 매칭시켜 신호 전송시 손실을 감소시켜 신호의 전송 속도를 향상시킬 수 있는 FFC를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 FFC는 인접하는 것과 서로 접촉되지 않도록 일정 간격으로 평행하게 배열되는 도전성 금속으로 형성된 다수 개의 도체와, 상기 다수 개의 도체를 개재시켜 라미네이트 가공에 의해 서로 합착되도록 열접착성 합성수지로 형성되되 어느 하나는 상기 다수 개의 도체의 길이와 동일하고 나머지 하나는 상기 다수 개의 도체의 길이보다 짧게 형성되어 상기 다수 개의 도체가 길이 방향으로 양측 끝단을 노출시키는 제 1 및 제 2 절연필름과, 상기 제 1 및 제 2 절연필름 중 어느 하나의 표면에 접착되어 상기 다수 개의 도체의 임피던스를 조절하는 제 3 절연필름과, 상기 제 3 절연필름의 표면에 접착된 제 4 절연필름과, 상기 제 4 절연필름 표면에 도전성 금속으로 형성되어 전자파를 차폐하는 도전성 금속층과, 상기 도전성 금속층 상에 도전성 금속 또는 도전성 금속들의 합금으로 이루어진 금속 파우더를 포함하는 합성 수지로 코팅되어 형성되어 상기 도전성 금속층과 전기적으로 연결되면서 산화를 방지하는 도전성 산화방지층과, 상기 제 1 절연필름의 길이보다 짧게 형성되어 상기 도전성 산화방지층을 길이 방향으로 양측 끝단이 노출하도록 피복하여 접지부를 한정하는 제 5 절연필름을 포함한다.
상기에서 다수 개의 도체의 길이 방향으로 양측 끝단의 노출된 부분이 Ni/Au으로 도금된다.
상기에서 제 1 내지 제 5 절연필름이 나일론(nylon), 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 폴리프로필렌(polypropylene)의 합성수지로 형성된다.
상기에서 제 3 절연필름이 150 ∼ 200㎛의 두께로 형성되고, 제 4 절연필름이 10 ∼ 15㎛의 두께로 형성된다.
상기에서 도전성 금속층은 도전성 금속이 증착되어 형성되며, 이러한 경우 제 4 절연필름과 도전성 금속층 사이에 프라이머층을 더 포함한다.
상기에서 도전성 금속층은 호일 상태의 도전성 금속으로 형성된다.
상기에서 도전성 산화방지층은 도전성 금속 또는 도전성 금속들의 합금으로 이루어진 금속 파우더를 포함하는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 아크릴(acryl) 또는 폴리 비닐(vinyl)의 합성 수지를 코팅하여 형성된다.
따라서, 본 발명은 도체의 임피던스를 매칭시켜 전송되는 신호 손실을 감소시켜 신호의 전송 속도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FFC의 부분 절개 평면도이고, 도 2는 도 1을 A-A 선으로 절단한 단면도이다.
본 발명에 따른 FFC는 도체(11), 제 1 및 제 2 절연필름(13)(15), 제 3 절연필름(17), 제 4 절연필름(19), 도전성 금속층(21), 도전성 산화방지층(23) 및 제 5 절연필름(25)을 포함한다.
도체(11)는 구리 또는 주석 등의 도전성 금속이 도선 형태로 형성되어 인접하는 것과 서로 접촉되지 않도록 일정 간격으로 평행하게 배열된다. 상기에서 도체(11)는 길이 방향의 양측 끝단이 Ni/Au 등으로 도금되어 도전성을 향상시키면서 산화되어 저항이 증가되는 것을 방지할 수 있다.
제 1 및 제 2 절연필름(13)(15)은 다수 개의 도체(11)를 개재시켜 라미네이트 가공에 의해 서로 합착되어 도체(11)를 보호한다. 상기에서 제 1 및 제 2 절연필름(13)(15) 중 어느 하나, 예를 들면, 제 2 절연필름(15)은 도체(11)의 길이와 동일하고 나머지 하나, 예를 들면, 제 1 절연필름(13)은 도체(11)의 길이보다 짧게 형성되어 도체(11)를 길이 방향으로 양측 끝단을 노출시킨다.
제 1 및 제 2 절연필름(13)(15)은 인장 강도 등의 기계적 강도를 가지면서 절연성, 내열성, 유연성 및 복원성을 갖는 열접착성 합성 수지로 10 ∼ 250㎛ 정도의 두께로 형성된다. 그러므로, 제 1 및 제 2 절연필름(13)(15)은 나일론(nylon), 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 폴리프로필렌(polypropylene) 등의 합성수지로 형성될 수 있다.
제 3 절연필름(17)은 제 1 및 제 2 절연필름(13)(15) 중 어느 하나의 표면상에 부착되며, 제 4 절연필름(19)는 제 3 절연필름(17) 상에 부착되어 형성된다.
그리고, 제 4 절연필름(19) 상에 프라이머층(20)을 개재시켜 알루미늄, 은, 금, 구리, 니켈, 몰리브덴, 니켈 또는 주석 등의 도전성 금속으로 이루어져 신호 전송시 도체(11)에서 발생되어 외부로 방사되거나 외부에서 도체(11)로 인가되는 전자파를 차폐하는 도전성 금속층(21)이 형성된다.
상기에서 프라이머층(20)은 제 4 절연필름(19)과 접착 특성이 양호한 폴리우레탄(polyurethane)계 수지, 폴리에스테르(polyester)계 수지, 아크릴(acryl)계 수지 및 비닐(vinyl)계 수지를 포함하는 합성 수지 중에서 선택되는 어느 하나를 그라비아 코팅 또는 마이크로 그라비아 코팅 등의 방법에 의해 0.05 ∼ 5㎛ 정도의 두께로 형성된다.
그리고 도전성 금속층(21)은 알루미늄, 은, 금, 구리, 니켈, 몰리브덴, 니켈 또는 주석 등의 도전성 금속이 진공증착(evaporation), CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 PVD(Physical Vapor Deposition) 등의 증착 방법으로 50 ∼ 1000Å 정도의 두께로 증착되어 형성되어 형성될 수 있다. 상기에서 프라이머층(20)은 도전성 금속층(21)을 형성하기 위한 도전성 금속의 증착을 용이하게 한다.
상기에서 도전성 금속층(21)이 증착 방법에 의한 박막으로 형성되므로 공정이 용이하며 제조 단가가 감소될 뿐만 아니라 제 1 및 제 2 절연필름(13)(15)의 유연성과 복원력을 저하시키지 않으므로 장시간 사용할 수 있다.
상기에서 제 3 절연필름(17) 및 제 4 절연필름(19)은 제 1 및 제 2 절연필름(13)(15)과 같이 나일론(nylon), 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 폴리프로필렌(polypropylene)으로 형성된다.
상기에서 제 3 절연필름(17)은 FFC 동작시 다수 개의 도체(11)의 임피던스을 조절하는 것으로 150 ∼ 200㎛ 정도의 두께로 형성되며, 또한, 제 4 절연필름(19)은 롤러(roller)에 감긴 상태에서 풀려지면서 도전성 금속층(21)이 형성되는 것으로 10 ∼ 15㎛ 정도의 얇은 두께로 형성된다. 상기에서 제 3 절연필름(17)은 두께가 두껍기 때문에 롤러(roller)에 감긴 상태에서 도전성 금속층(21)의 형성이 어렵다. 따라서, 얇은 두께의 제 4 절연필름(19)에 도전성 금속층(21)이 형성된다. 상기에서 제 3 절연필름(17) 및 제 4 절연필름(19)은 2액 반응형 폴리우레탄 접착제를 사용하여 층간 접착을 견고하게 한다.
도전성 산화방지층(23)은 도전성 금속층(21) 상에 형성된다. 상기에서 도전성 산화방지층(23)은 도전성 금속층(21)을 피복하여 산화되는 것을 방지하는 것으로 알루미늄, 구리, 니켈 등의 도전성 금속, 또는, 이들 금속들의 합금으로 이루어진 금속 파우더를 포함하는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 아크릴(acryl) 또는 폴리 비닐(vinyl) 등의 합성 수지가 그라비아 코팅 또는 마이크로 그라비아 코팅 등의 방법에 의해 50 ∼ 1000Å 정도의 두께로 형성된다. 그러므로, 도전성 산화방지층(23)은 도전성을 가져 도전성 금속층(21)과 전기적으로 연결하면서 이 도전성 금속층(21)이 산화되는 것을 방지한다. 이에 의해, 도전성 금속층(21)은 산화로 인한 비저항의 증가를 방지하면서 노출된 양측 끝단이 접지부(27)로 사용된다.
제 5 절연필름(25)은 제 1 및 제 2 절연필름(13)(15)과 같이 나일론(nylon), 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 폴리프로필렌(polypropylene) 등의 합성수지로 도전성 산화방지층(23) 상에 접착되어 형성된다. 상기에서 제 5 절연필름(25)은 제 1 절연필름(13)의 길이보다 짧게 형성되어 도전성 산화방지층(23)이 길이 방향으로 양측 끝단이 노출되도록 한다. 상기에서 도전성 산화방지층(23) 양측 끝단의 제 5 절연필름(25)에 의해 피복되지 않고 노출된 부분은 접지부(27)가 된다.
상기에서 도전성 금속층(21), 도전성 산화방지층(23) 및 제 5 절연필름(25)은 제 4 절연필름(19) 상에 순차적으로 적층되며, 이 적층된 제 4 절연필름(19)은 하부에 2액 반응형 폴리우레탄 접착제를 개재시켜 제 3 절연필름(17)과 부착된다.
상술한 구성의 FFC에 있어서 다수 개의 도체(11)를 사이에 두고 라미네이트(laminate) 가공에 의해 합착된 제 1 및 제 2 절연필름(13)(15) 중 어느 하나는 다수 개의 도체(11)보다 짧게 형성된다. 이에, 다수 개의 도체(11)는 양측 끝단의 타측면이 제 1 및 제 2 절연필름(13)(15) 중 어느 하나와 접촉되고 일측면이 노출된다. 상기에서 다수 개의 도체(11)의 양측 끝단의 노출된 부분은 Ni/Au 등으로 도금되어 도전성을 향상시킨다.
그리고, 제 3 절연필름(17)은 다수 개의 도체(11)와 도전성 금속층(21) 사이의 간격을 유지하는 것에 의해 전계가 발생되는 것을 감소시킨다. 이에 의해, 다수 개의 도체(11)와 도전성 금속층(21) 사이에 임피던스가 매칭되어 신호를 전송하기 위한 도체(11)의 정전 용량을 감소시켜 전송 손실을 방지하여 신호의 전송 속도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 신호 전송시 도체(11)에서 발생되어 외부로 방사되거나 외부에서 도체(11)로 인가되는 전자파를 차폐하는 도전성 금속층(21)을 피복하는 도전성 산화방지층(23)은 금속 파우더를 포함하는 것에 의해 산화를 방지하면서 제 5 절연필름(25)에 의해 노출되는 양측 끝단이 접지부(27)가 된다.
또한, 다수 개의 도체(11)의 노출된 길이 방향의 양측 끝단이 Ni/Au 등으로 도금되어 도전성이 향상되면서 산화되는 것을 방지하여 저항이 증가되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 FFC의 단면도이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 FFC는 도전성 금속층(21)이 알루미늄, 금, 은, 구리 또는 니켈 등의 도전성 금속의 호일로 형성된다. 상기에서 도전성 금속층(21)이 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착 방법이 아닌 5 ∼ 50㎛ 정도의 두께를 갖는 호일 상태의 도전성 금속이 접착되어 형성된다.
그러므로, 도전성 금속층(21)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프라이머층(20)을 개재시키지 않고 제 4 절연필름(19) 상에 알루미늄, 금, 은, 구리 또는 니켈 등의 도전성 금속의 호일을 접촉되게 접착되어 형성된다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 실시 예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FFC의 부분 절개 평면도.
도 2는 도 1을 A-A 선으로 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 FFC의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 도체 13, 15 : 제 1 및 제 2 절연필름
17 : 제 3 절연필름 19 : 제 4 절연필름
20 : 프라이머층 21 : 도전성 금속층
23 : 도전성 산화방지층 25 : 제 5 절연필름
27 : 접지부

Claims (9)

  1. 인접하는 것과 서로 접촉되지 않도록 일정 간격으로 평행하게 배열되는 도전성 금속으로 형성된 다수 개의 도체와,
    상기 다수 개의 도체를 개재시켜 라미네이트 가공에 의해 서로 합착되도록 열접착성 합성수지로 형성되되 어느 하나는 상기 다수 개의 도체의 길이와 동일하고 나머지 하나는 상기 다수 개의 도체의 길이보다 짧게 형성되어 상기 다수 개의 도체가 길이 방향으로 양측 끝단을 노출시키는 제 1 및 제 2 절연필름과,
    상기 제 1 및 제 2 절연필름 중 어느 하나의 표면에 접착되어 상기 다수 개의 도체의 임피던스를 조절하는 제 3 절연필름과,
    상기 제 3 절연필름의 표면에 접착된 제 4 절연필름과,
    상기 제 4 절연필름 표면에 도전성 금속으로 형성되어 전자파를 차폐하는 도전성 금속층과,
    상기 도전성 금속층 상에 도전성 금속 또는 도전성 금속들의 합금으로 이루어진 금속 파우더를 포함하는 합성 수지로 코팅되어 형성되어 상기 도전성 금속층과 전기적으로 연결되면서 산화를 방지하는 도전성 산화방지층과,
    상기 제 1 절연필름의 길이보다 짧게 형성되어 상기 도전성 산화방지층을 길이 방향으로 양측 끝단이 노출하도록 피복하여 접지부를 한정하는 제 5 절연필름을 포함하는 연성 플랫 케이블.
  2. 청구항 1에 있어서 상기 다수 개의 도체의 길이 방향으로 양측 끝단의 노출 된 부분이 Ni/Au으로 도금된 연성 플랫 케이블.
  3. 청구항 1에 있어서 상기 제 1 내지 제 5 절연필름이 나일론(nylon), 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 폴리프로필렌(polypropylene)의 합성수지로 형성된 연성 플랫 케이블.
  4. 청구항 1에 있어서 상기 제 3 절연필름이 150 ∼ 200㎛의 두께로 형성된 연성 플랫 케이블.
  5. 청구항 1에 있어서 상기 제 4 절연필름이 10 ∼ 15㎛의 두께로 형성된 연성 플랫 케이블.
  6. 청구항 1에 있어서 상기 도전성 금속층은 도전성 금속이 증착되어 형성된 연성 플랫 케이블.
  7. 청구항 6에 있어서 상기 제 4 절연필름과 상기 도전성 금속층 사이에 프라이머층을 더 포함하는 연성 플랫 케이블.
  8. 청구항 1에 있어서 상기 도전성 금속층은 호일 상태의 도전성 금속으로 형성 된 연성 플랫 케이블.
  9. 삭제
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