KR101211559B1 - 전자파 차폐 필름의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자파 차폐 필름의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 전자파 차폐 필름의 제조 방법은, (S1) 기재 필름을 표면처리하는 단계; (S2) 상기 표면 처리된 기재 필름상에 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막을 진공 스퍼터링 증착하는 단계; (S3) 상기 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막 표면에 은 박막을 진공 스퍼터링 증착하는 단계; 및 (S4) 상기 은 박막 표면에 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막을 진공 스퍼터링 증착하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의해 제조된 전자파 차폐 필름은 전자파 차폐 성능이 우수할 뿐만 아니라 내굴곡성 및 접착력이 우수하다.
전자파 차폐, 증착
Description
본 발명은 전자파 차폐(Electromagnetic Interference: EMI) 필름의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 전자파 차폐 성능이 우수하며, 내열접착력 및 내굴곡성이 향상된 전자파 차폐 필름의 제조방법에 관한 것이다.
최근 전자산업이 발전하면서 정보 전송 용량이 증가하고, 전자제품의 외부환경에 노출이 많아지게 되었다. 이에 따라 각종 전자파의 간섭에 의해 잡음(noise)의 발생도 증가하여 문제가 되고 있으며, 따라서 이러한 잡음을 차단하는 전자파 차폐 필름의 수요가 증가하고 있다.
전자파 차폐 필름은 휴대폰, 노트북, PDA(Personal Digital[data] Assistant), LED(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel)등에 사용되는 각종 FPC (Flexible Printed Circuit)의 전도성 회로의 정전기 및 전자파를 차폐하여 잡음(noise)을 방지하는 목적으로 사용된다.
전자파 차폐 필름은 통상적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 에폭시 수지가 습식 코팅된 절연층면 위에 전자파 차폐를 위한 금속 층을 형성하고, 다시 그 위에 인쇄회로기판 접합을 위한 도전성 접착제를 습식 방법으로 코팅하여 제조된다. 여기에서 상기 금속 층이 전자파 차폐 기능을 수행하게 되는데, 일반적으로 은이 사용되며 그 이유는 은이 금속 중 전기전도도가 가장 높아 전자파 차폐 기능이 우수하기 때문이다. 이러한 금속 층 형성 방법에는 은 페이스트를 습식 인쇄하는 방법 혹은 은을 진공 열증착 방법 등이 있다.
은 페이스트를 습식 인쇄하는 방법은 대략 직경이 50㎛ ~ 100㎛의 은 분말에 용매로 물이나 알코올류 혹은 메틸에틸케톤MEK(Methyl ethyl ketone) 등이 사용되며 바인더로는 에폭시 수지나 아크릴 수지 등을 혼합하여 만든 은 페이스트를 절연층면 위에 습식 인쇄하고 열 건조하여 용매를 증발시키는 공정이기 때문에 증발 부분의 결함이 발생할 수 있고, 분말 상태의 결합 및 바인더의 존재로 인해 상대적으로 은의 함량이 낮다. 따라서 진공공정에 비해 제조비용이 저렴하고 용이하나 전도도가 낮아 전자파 차폐기능이 떨어지며 결함이 많아 내굴곡성이 낮은 단점이 있다.
은을 진공 열증착하는 방법은 진공상태의 챔버 내에서 저항체의 도가니에 고 전류를 가하여 고체 상태의 은 입자를 녹여 열에너지를 이용하여 증발시켜 순수 은 박막을 형성하는 방법이다. 순수 은 박막으로 인해 전자파 차폐기능은 우수하지만 절연층간의 접착력이 낮아 공정상에 불량율이 높아지게 되어 제조비용이 많이 드는 단점이 있다.
또한, 최근 전자 부품의 소형화, 경량화에 의해 고굴곡성을 요구하는 배선재료의 FPC기술에 적용 가능한 전자파 차폐 필름이 요구되고 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전자파 차폐필름을 제조하는데 있어서 진공 스퍼터링법을 도입하여 박막 두께 조절 및 다층 구조 형성이 가능하며, 순수 금속 박막을 형성하여 전자파 차폐 성능이 우수하고, 접착력 및 내굴곡성이 향상된 전자파 차폐 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 전자파 차폐 필름의 제조방법은, (S1) 기재 필름을 표면처리하는 단계; (S2) 상기 표면 처리된 기재 필름상에 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막을 진공 스퍼터링 증착하는 단계; (S3) 상기 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막 표면에 은 박막을 진공 스퍼터링 증착하는 단계; 및 (S4) 상기 은 박막 표면에 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막을 진공 스퍼터링 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 기재필름은 에폭시 수지 코팅층 또는 폴리이미드 수지코팅층을 일면 또는 양면에 구비한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름인 것이 바람직하다.
본 발명의 제조방법에 있어서, (S1) 단계의 표면 처리는 산소 혹은 질소 혹은 그 혼합 가스의 이온빔을 상기 기재 필름에 조사하여 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 (S2) 및 (S4) 단계의 니켈-크롬 합금은 니켈 함량이 80%~93%이고, 크롬 함량이 7%~20%인 것이 바람직하며, 상기 (S2) 및 (S4) 단계의 니켈-크롬 합금은 서로 동일할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 (S2) 및 (S4) 단계의 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막은 두께가 100 내지 300Å인 것이 바람직하며, 상기 (S2) 및 (S4) 단계의 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막은 두께가 서로 동일할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 은 박막은 두께가 100 내지 3000Å인 것이 바람직하다.
본 발명의 전자파 차폐 필름 제조방법은 진공 스퍼터링(sputtering)법을 사용하여 순수 금속 박막을 균일하게 형성하여 결함이 없는 박막을 얻을 수 있으며, 박막의 접착력이 매우 우수하다. 또한, 금속 박막의 두께도 조절이 가능하여 전자파 차폐 필름의 구체적인 용도에 따라 다양한 필름 제조가 가능하다.
이하, 본 발명의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
먼저, 기재 필름을 표면처리한다(S1).
상기 기재 필름으로는 전자파 차폐 필름의 기재로서 절연성을 부여한다. 본 발명에서 사용가능한 기재 필름은 당분야에서 통상적으로 사용되는 고분자 필름이 제한 없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 에폭시 수지 코팅층 또는 폴리이미드 수지코팅층을 일면 또는 양면에 구비한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 사용될 수 있다.
상기 기재 필름의 표면처리는 절연재와 금속 박막 간의 접착력 또는 내열성을 향상시키기 위한 것으로서 진공 스퍼터링 공정에 사용되는 통상의 표면처리 방법에 의하여 수행될 수 있으며, 예를 들면 플라즈마 또는 이온빔 조사(radiation) 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 이온빔 조사 방식을 채택할 수 있으며, 이 때 사용되는 이온빔 가스로는 산소, 질소, 또는 산소와 질소의 혼합 가스를 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 표면 처리된 기재 필름상에 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막을 진공 스퍼터링 증착한다(S2).
본 발명은 전자파 차폐 필름의 금속 층 형성에 있어서 진공 스퍼터링(sputtering)법을 도입한 것을 특징으로 한다. 진공 스퍼터링법을 사용하여 순수 금속 박막을 균일하게 형성할 수 있으며, 금속 박막의 두께도 조절이 가능하여 전자파 차폐 필름의 구체적인 용도에 따라 다양한 필름 제조가 가능하다. 본 발명에서 사용되는 진공 스퍼터링법은 통상적으로 사용되는 진공 스퍼터링법이 채택될 수 있다.
상기 니켈-크롬 합금은 니켈 함량이 80%~93%이고, 크롬 함량이 7%~20%인 것이 바람직하다. 니켈 함량이 상기 범위 미만이면(크롬 함량이 상기 범위 초과이면) 순수 크롬과 비교할 때 내굴곡성에는 큰 차이가 없지만 접착력이 낮아질 수 있고, 니켈 함량이 상기 범위 초과이면(크롬 함량이 상기 범위 미만이면) 역시 접착력이 낮아질 수 있다.
상기 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막의 두께는 필름의 구체적인 용도에 따라 다양하게 제어할 수 있다. 예를 들어 100 내지 300Å일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속박막 두께가 100Å 미만이면 두께가 얇아 내굴곡성은 향상되지만 다량의 핀홀로 인하여 도전성 접착제 코팅시 금속층과 접착제 사이의 접착력의 낮아질 수 있고, 300Å 초과이면 두께가 두꺼워 금속층의 내굴곡성이 저하되어 크랙을 발생시킬 수 있고, 증착시간이 오래 소요되어 생산력이 저하될 수 있다.
다음으로, 상기 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막 표면에 은 박막을 진공 스퍼터링 증착한다(S3).
은 박막은 전자파 차폐에 가장 큰 영향을 미친다. 증착되는 은 박막의 두께는 필름의 구체적인 용도에 따라 조절이 가능하다. 예를 들면 100 내지 3000Å인 것이 바람직하며, 500 내지 2000Å인 것이 더욱 바람직하다. 증착되는 은 금속박막의 두께가 100Å 미만이면 은의 두께가 얇아 내굴곡성은 향상되지만 전도성이 낮아지고, 따라서 전자파 차폐 기능이 저하되어 전자파 차폐 필름으로서 기능을 하지 못하며, 박막 두께가 3000Å 초과이면 전도성은 높아 전자파 차폐기능은 우수해 지지만, 내굴곡성이 저하되는 현상이 발생하고, 증착시간이 오래 소요되어 생산력이 저하될 수 있다.
다음으로, 상기 은 박막 표면에 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막을 진공 스퍼터링 증착한다(S4).
본 단계는 상기 (S2)단계와 동일한 조건으로 수행될 수 있다. 사용되는 니켈-크롬 합금은 상기 (S2)단계의 니켈-크롬 합금과 동일하거나 다른 합금의 사용이 가능하며, 니켈-크롬 합금은 니켈 함량이 80%~93%이고, 크롬 함량이 7%~20%인 것이 바람직하다. 또한, 증착되는 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막도 상기 (S2)단계와 동일하거나 다른 두께를 가질 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 1~15
<표면처리>
두께 50㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(SKC사의 SD15)에 에폭시 수지(두께: 5㎛~10㎛)가 습식 코팅된 폭 50㎝의 롤 상태의 전자파 차폐 기재 필름 100m를 챔버 내에 장착하고 연속적으로 속도 1.5m/min로 이송시키면서 다음과 같은 조건으로 필름을 산소와 질소 혼합 가스의 이온빔으로 표면처리하였다.
가스혼합비; N2:O2 = 40sccm:30sccm
이온빔(ion beam) 에너지: 1200eV
전류 밀도: 13.5mA/cm2
이온조사량: 1.35x1016 ion/cm2
<니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막(제1 박막) 증착>
상기 표면 처리된 전자파 차폐 기재 필름 100m를 5m 간격으로 니켈(93%)-크롬(7%) 합금, 니켈(80%)-크롬(20%) 합금 그리고 순수 크롬 등 세가지 종류의 금속을 각기 다른 두께 별로 직류 마그네트론 스퍼터링 방법을 이용하여 금속(순도 99.99%) 박막을 증착하였다.
스퍼터링 증착은 비활성 기체로 아르곤 가스를 주입하여 1x10-3torr 정도의 진공도를 유지하고, 두께 별로 각기 다른 직류전력을 인가하여 수행되었으며, 상기 표면 처리된 전자파 차폐 기재 필름과 금속박막 사이의 내굴곡성 및 접착력 변화를 확인하기 위해 이동 속도를 1.5m/min로 하여 3가지 종류의 금속을 5종류의 두께 별로 연속 증착하였다. 증착된 3가지 종류의 금속박막의 두께는 100Å. 200Å, 300Å, 400Å, 500Å로 하고, 금속박막의 두께는 증착 환경에 따라 차이가 있을 수 있다.
3종류의 금속 타겟에 각기 다른 직류전력을 인가하여 원하는 두께의 박막을 형성하였으며, 하기 표 1에 직류전력 값을 나타내었다.
| 박막두께(Å) | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | |
| 직류 전력 (W/㎠) |
Ni:Cr(93%:7%) | 2.6 | 5.2 | 7.8 | 10.4 | 13 |
| Ni:Cr(80%:20%) | 2.52 | 5.04 | 7.56 | 10.08 | 12.6 | |
| Cr | 2.34 | 4.68 | 7.02 | 9.36 | 11.7 | |
<은 박막(제2 박막) 증착>
상기 5m 간격으로 니켈(93%)-크롬(7%) 합금, 니켈(80%)-크롬(20%) 합금 그리고 순수 크롬 등 세가지 종류의 금속이 각기 다른 두께 별로 증착된 금속박막 위에 은(순도 99.95%)박막을 증착하였다.
스퍼터링 증착은 비활성 기체로 아르곤 가스를 주입하여 1x10-3torr 정도의 진공도를 유지하고, 외부로부터 발생하는 전자파를 차폐하여 도선 내에 발생하는 잡음을 방지하기에 충분한 두께 1200Å의 은 박막을 증착하였다. 이때의 은 박막 형성 조건은 다음과 같다.
기재 필름의 이동 속도: 1.5m/min
타겟에 인가된 직류전력: 12W/㎠
이때의 은 박막의 표면저항은 180mΩ 이며, 은 박막의 중요한 역할은 전자파 차폐를 목적으로 한다.
<니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막(제3 박막) 증착>
상기 5m 간격으로 진공 스퍼터링법에 의해 증착된 은 박막 위에 니켈(93%)-크롬(7%) 합금, 니켈(80%)-크롬(20%) 합금 그리고 순수 크롬 등 세가지 종류의 금속을 각기 다른 두께 별로 직류 마그네트론 스퍼터링 방법을 이용하여 금속(순도 99.99%) 박막을 상기 제1 박막 증착공정과 동일한 순서로 증착하였다.
스퍼터링 증착은 비활성 기체로 아르곤 가스를 주입하여 1x10-3torr 정도의 진공도를 유지하고, 두께 별로 각기 다른 직류전력을 인가하여 수행되었으며, 이동 속도를 1.5m/min로 하여 상기 3가지 종류의 금속을 상기 5종류의 두께 별로 연속 증착하였다. 증착된 3가지 종류의 금속박막의 두께는 각각 100Å. 200Å, 300Å, 400Å, 500Å로 하고, 금속박막의 두께는 증착 환경에 따라 차이가 있을 수 있다. 증착 조건은 위의 표 1과 동일하다.
실험예 1 : 내굴곡성 테스트
상기와 같이 하여 제조된 전자파 차폐 필름의 내굴곡성을 내굴곡테스트기를 이용하여 측정하였다. 보다 구체적으로는, 동박 패턴(폭 100㎛)과 동박이 에칭된 폴리이미드 패턴(폭 100㎛)을 갖는 연성 회로 기판 위에 전자파 차폐 필름을 접합시켜 폭 1.5㎝ 길이 5㎝의 시편을 제조하였다. 상기 시편의 상단을 상단 지그에 물린 후 0.5㎏의 하단 지그를 시편 하단부에 물리고 좌우 135°를 왕복운동하며 175회/min으로 왕복 운동시켰다. 도선을 전자파 차폐 필름의 금속면 부분에 연결하여 저항의 변화가 일어나는 횟수를 크랙(Crack)의 시작시점으로 보고 측정하였다.
그 측정 결과를 표 2 내지 표 4에 나타내었으며, 하기 측정 결과에서 시편에 형성된 크랙(crack)이 4000회 이상에서 발생하는 것은 매우 우수함을 의미한다.
실험예 2 : 박리 테스트
상기와 같이 하여 제조된 전자파 차폐 필름의 접착력 측정은 시편의 크기를 가로 10㎝ 세로10㎝를 준비하여 290℃에서 10초간 노출 시켰을 때 박리되는 정도를 관찰하였다.
접착력은 전자파 차폐 필름을 형성하는 부위 중 절연층(기재필름)과 니켈-크롬 혹은 크롬 층 간의 완전 박리를 100%로 설정하며 0%를 매우 우수함으로 보며, 회로 기판과 니켈-크롬 혹은 크롬 층 간의 완전 박리를 100%로 설정하여 0%를 매우 우수함으로 보았다.
층간 박리의 경우는 전체면적을 100으로 하였을 때에 대하여 상대적인 박리 면적을 백분율(%)로 나타내었다. 따라서 표 2 내지 표 4에서 접착력(%) 항목의 수치가 낮을수록 접착력이 우수함을 의미한다. 그 측정 결과를 표 2 내지 표 4에 나타내었다.
| Ni:Cr(93%:7%) (제1 막) 두께 (Å) |
Ag (제2 막) 두께 (Å) |
Ni:Cr(93%:7%) (제3 막) 두께 (Å) |
내굴곡성 횟수 |
접착력 박리비율(%) |
|
| 실시예 1 | 100 | 1200 | 100 | 6410 | 46 |
| 실시예 2 | 200 | 1200 | 200 | 4970 | 34 |
| 실시예 3 | 300 | 1200 | 300 | 4130 | 22 |
| 실시예 4 | 400 | 1200 | 400 | 3080 | 16 |
| 실시예 5 | 500 | 1200 | 500 | 2020 | 14 |
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 93%의 니켈과 7%의 크롬합금[Ni:Cr(93%:7%)]박막을 사용한 경우 합금의 두께가 두꺼울수록 접착력은 향상되고, 내굴곡성은 저하되는 현상을 확인할 수 있다. 전체적으로 내굴곡성이 [NiCr(80%:20%)] 박막이나 순수 크롬 박막보다는 우수하지만 접착력은 다소 저하되는 것을 확인하였다.
| Ni:Cr(80%:20%) (제1 막) 두께 (Å) |
Ag (제2 막) 두께(Å) |
Ni:Cr(80%:20%) (제3 막) 두께 (Å) |
내굴곡성 횟수 |
접착력 박리비율(%) |
|
| 실시예 6 | 100 | 1200 | 100 | 5680 | 32 |
| 실시예 7 | 200 | 1200 | 200 | 4620 | 21 |
| 실시예 8 | 300 | 1200 | 300 | 3890 | 14 |
| 실시예 9 | 400 | 1200 | 400 | 2640 | 8 |
| 실시예 10 | 500 | 1200 | 500 | 1800 | 4 |
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 80%의 니켈과 20%의 크롬합금[NiCr(80%:20%)] 박막을 사용한 경우 표 2와 유사하게 합금의 두께가 두꺼울수록 접착력은 향상되고, 내굴곡성은 저하되는 현상을 확인할 수 있다. 표 2와 비교할 때 내굴곡성은 전반적으로 다소 저하되는 반면 접착력이 상대적으로 향상되었음을 알 수 있다.
| Cr(제1 막) 두께 (Å) |
Ag(제2 막) 두께 (Å) |
Cr(제3 막) 두께 (Å) |
내굴곡성 횟수 |
접착력 박리비율(%) |
|
| 실시예 11 | 100 | 1200 | 100 | 5240 | 0 |
| 실시예 12 | 200 | 1200 | 200 | 4120 | 0 |
| 실시예 13 | 300 | 1200 | 300 | 3160 | 0 |
| 실시예 14 | 400 | 1200 | 400 | 1200 | 0 |
| 실시예 15 | 500 | 1200 | 500 | 1100 | 0 |
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 순수 크롬(Cr)박막을 사용할 경우 표 2 및 표3과 유사하게 크롬박막의 두께가 두꺼울수록 내굴곡성이 저하됨을 확인할 수 있다. 반면 접착력은 크롬(Cr) 가장 우수함을 볼 수 있다.
Claims (8)
- (S1) 기재 필름을 표면처리하는 단계;(S2) 상기 표면 처리된 기재 필름상에 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막을 진공 스퍼터링 증착하는 단계;(S3) 상기 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막 표면에 은 박막을 진공 스퍼터링 증착하는 단계; 및(S4) 상기 은 박막 표면에 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막을 진공 스퍼터링 증착하는 단계를 포함하고,상기 (S2) 및 (S4) 단계의 니켈-크롬 합금은 니켈 함량이 80%~93%이고, 크롬 함량이 7%~20%인 전자파 차폐 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 기재필름은 에폭시 수지 코팅층 또는 폴리이미드 수지코팅층을 일면 또는 양면에 구비한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 (S1) 단계의 표면 처리는 산소 혹은 질소 혹은 그 혼합 가스의 이온빔을 상기 기재 필름에 조사하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 (S2) 및 (S4) 단계의 니켈-크롬 합금은 서로 동일한 니켈 및 크롬 함량을 가진 합금인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 (S2) 및 (S4) 단계의 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막은 두께가 100 내지 300Å인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 (S2) 및 (S4) 단계의 니켈-크롬 합금 박막 또는 크롬 박막은 두께가 서로 동일한 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 은 박막은 두께가 100 내지 3000Å인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름의 제조방법.
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| KR100296376B1 (ko) * | 1996-09-26 | 2001-08-07 | 안토안 고쉬 | 절연재 기판의 표면 코팅과 그것을 얻는 방법 및 차폐된 절연재 케이스에의 그것의 용도 |
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