KR101256662B1

KR101256662B1 - 이형 필름 및 이를 이용한 플렉서블 인쇄 회로 기판의 제조방법

Info

Publication number: KR101256662B1
Application number: KR1020057025198A
Authority: KR
Inventors: 야스노리 다카하시; 마사타카 마에다
Original assignee: 스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2013-04-19
Also published as: TWI476103B; JP2010149520A; JP2009073195A; JP5424159B2; JP2014210434A; CN101961937B; KR20060029155A; TW200503892A; JPWO2005002850A1; WO2005002850A1; MY158267A; CN101961937A

Abstract

플렉서블(또는 강성 플렉서블) 인쇄 회로 기판의 제조시 플렉서블 회로 기판에 커버층을 부착하는 단계에서, 본 발명은 우수한 형상-추종 특성, 균일한 성형성, 도금성 및 최종 FPC에서의 외관 주름의 특성이 유지되어, 프레스 공정에서, 종래의 이형 필름으로는 얻을 수 없는 향상된 이형성 및 성형성을 제공한다.

본 발명은 180 ℃ 에서 그 점탄성계수가 50 내지 250 ㎫ 범위인 열가소성 수지를 포함하는 이형층을 포함하는 이형 필름을 제공한다. 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 수지가 열가소성 수지로서 바람직하다. 이형 필름은 바람직하게 이형층의 한쪽에 제공되고, 이형층과는 다른 열가소성 수지를 포함하는 완충층을 갖는다. 바람직하게는, 이형층은 특정 거칠기를 갖도록 엠보싱 처리된다.

본 발명은 또한 상술한 이형 필름을 활용하는 플렉서블 또는 강성 플렉서블 인쇄 회로 기판의 제조방법을 제공한다.

인쇄 회로 기판, 이형 필름, 이형성

Description

이형 필름 및 이를 이용한 플렉서블 인쇄 회로 기판의 제조방법{MOLD RELEASE FILM AND PROCESS FOR PRODUCING FLEXIBLE PRINTED WIRING BOARD THEREWITH}

본 발명은 플렉서블(flexible) 인쇄 회로 기판 또는 강성 플렉서블(rigid flexible) 인쇄 회로 기판을 제조하는 공정에서 사용되는 이형 필름(release film)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그 이형 필름을 사용하여 플렉서블 또는 강성 플렉서블 인쇄 회로 기판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

플렉서블 인쇄 회로 기판(이하 "FPC"라고도 한다)은 폴리이미드 필름과 같은 절연 기판의 표면에 배치되는 소정의 회로가 있는 플렉서블 회로 부재를 포함한다. 일반적으로, 그와 같은 FPC 는 절연과 회로의 보호를 위하여 접착제가 있는 내열성 수지 필름인 커버층으로 플렉서블 회로 부재를 덮고, 프레스 기계를 사용하여 중간물인 이형 필름을 통해 프레스 적층을 수행함에 의해 제조된다.

그와 같은 제조 공정에 있어 요구되는 사항은 무엇보다 FPC 와 프레스 기계의 코울 플레이트(caul plate) 사이의 우수한 이형성(release characteristic), 플렉서블 회로 부재의 울퉁불퉁함을 충분하게 따르는 커버층의 우수한 접착성 및 전체 FPC 에 대한 균일한 압력 적용이다. 즉, 이형성, 형상추종(shape- following) 특성 및 전체 FPC 에 균일한 압력의 적용하에 공동(void)의 제거를 포함하는 FPC 제조에 있어 우수한 "성형성(molding characteristic)"이 요구된다.

이형 필름에 요구되는 여러 특성은, 다른 무엇보다도 최종 FPC 가 그 외관에서 주름을 거의 가지지 않을 것, 커버층 접착제의 흐름이 작을 것, 프레스 단계에서 커버층 가장자리 밖으로의 접착제 누설이 작을 것, 전도부의 녹이 없어서 다음 단계에서 회로의 도금성이 좋을 것, 그리고 사용 후의 이형 필름에 깨짐이 없을 것이다. 이러한 특성들을 평가하기 위한 기준으로, 일본에서는 JPCA(Japan Printed Circuit Association) 표준이 있다.

본 발명의 목적은 이제껏 만족스럽지 않았던 이형성 및 형상추종 특성에 있어 향상된, 그리고 FPC 제조에 있어 사용되던 일반적인 이형 필름에 대한 다른 특성에 있어 동등한 이형 필름을 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은 그러한 이형 필름을 사용하여 FPC 를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 이형 필름은 찢김강도, 연신율, 인장강도 및 비용에 있어 통상의 이형 필름 보다 우수하다.

본 발명은 180 ℃ 에서 그 점탄성계수가 50 내지 250 ㎫ 범위인 열가소성 수지을 함유하는 이형층을 포함하는 이형 필름을 제공한다. 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 수지가 열가소성 수지로서 바람직하다. 바람직하게는, 이러한 이형 필름은 이형층 및 그 이형층의 한쪽에 배치되고 그 이형층과는 상이한 열가소성 수지을 포함하는 완충층을 포함한다. 제 2 이형층은 완충층의 면으로 이형층과는 반대쪽인 면에 배치될 수 있다.

다른 관점에서, 본 발명은 플렉서블 인쇄 회로 기판과 강성 플렉서블 인쇄 회로 기판의 제조방법으로서, 플렉서블 회로 부재, 커버층(커버층과 유사한 접착필름) 및 상술한 이형 필름을 순서대로 쌓은 후 프레스 적층 처리를 하는 것을 포함하는 제조방법을 제공한다.

이제, 본 발명을 더 자세히 설명해 본다. 인쇄 회로 기판은 FPC(flexible printed circuit board) 뿐만 아니라 소위 강성 플렉서블 인쇄 회로 기판을 포함한다. 그와 같은 강성 플렉서블 인쇄 회로 기판을 제조하는 공정에 있어서, 커버층 같은 접착 필름으로 강성 플렉서블 인쇄 회로 부재를 덮고 그와 같이 덮인 부재를 본 발명에 따른 이형 필름을 사용하여 프레스 적층을 수행함에 의해 인쇄 회로 기판이 제조될 수 있다. 따라서, 다음의 설명은 FPC 에만 해당한다.

FPC 의 제조에 있어서, 이형 필름에는 양호한 이형성을 가질 것이 요구된다. 만일, 이형성이 나쁘다면, 예를 들어 프레스 적층 후 박리 단계에서 문제가 발생할 수 있고, 필름이 FPC 에 부분적으로 부착되어 파열되거나, 반대로 FPC 에서의 회로가 부분적으로 박리될 수 있다.

(이형층)

필름의 이형층에 사용되는 수지는 180 ℃에서 점탄성계수 (Pa) 가 50 내지 250 ㎫ 인, 바람직하게는 60 내지 200 ㎫ 인, 더욱 바람직하게는 70 내지 150 ㎫ 인 열가소성 수지이다. 만일 점탄성계수가 그와 같은 수준보다 낮다면, 이형층 수지의 표면은 요구되는 프레스 온도에서 연화되어, 증가된 유동성을 얻고 FPC 의 구리 호일 부분에 융합되어, 이형성이 악화될 것이다. 점탄성계수가 상술한 범위보다 높은 경우에는, 이형성은 좋겠지만, 커버층에 부착되는 접착제의 흐름이 증가하여, 형상추종 특성이 악화된다.

구체적으로, 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 수지가 열가소성 수지로서 바람직하다. 그와 같은 수지는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(이후 "PBT"라 한다) 및 그 공중합체를 포함한다. 그와 같은 공중합체로서 바람직한 것은, 폴리부틸렌 테레프탈레이트-폴리테트라메틸렌 글리콜 공중합체이다. 공중합체의 공중합비율은 특별히 한정되지 않는다.

이형층의 한쪽면에는 완충층이 배치될 수 있다. 또한, 제 2 이형층이 바람직하게는 이형층의 반대쪽인 완충층의 면에 배치된다. 그와 같은 두 개의 이형층은 동일한 하나의 또는 상이한 수지로 만들어질 수 있다.

이형층은 10 내지 100 ㎛, 바람직하게는 15 내지 50 ㎛ 의 두께를 갖는다. 만일 이형층이 얇다면, 이형층은 프레스 적층 단계에서 깨지게 될 것이고, 이형층 수지는 FPC 로부터 이형 필름의 분리 단계에서 FPC 측에 부분적으로 남을 수 있다. 반대로, 만일 층이 상기의 범위보다 두껍다면, 형상추종 특성은 악화될 것이고 커버층에 붙는 접착제의 흐름은 증가할 것이다.

이형층은 바람직하게 10 내지 45 ㎛ 의 10점 평균 표면조도 (Rz) 를 갖는다. 그와 같은 이형층의 표면조도는 엠보싱(embossing)과 같은 통상의 표면처리에 의해 얻을 수 있다. 엠보싱의 경우, 필름을 고온 및 고압하에서 매트 롤 시스템(matte roll system)에 통과시키는 것을 포함하는 방법 또는 다이(die)로부터 나오는 필름을 터치 롤을 이용한 엠보싱/냉각 롤에 가압하는 것을 포함하는 방법이 적용될 수 있다. 그와 같은 엠보싱 처리에 있어, 온도는 120 내지 220 ℃, 바람직하게 이형층 수지의 연화 온도에 해당하는 140 내지 190 ℃ 이다. 엠보싱의 단계에서 압력은 50 내지 200 kgf/㎟ (게이지 압력), 바람직하게는 60 내지 120 kgf/㎟ 이다. 엠보싱용 매트 롤의 조도는 10점 평균 조도 (Rz) 로 표현하여 0.05 ㎛ 내지 1 mm 이다. 이형층의 표면조도 (Rz) 는 10 내지 45 ㎛, 바람직하게는 15 내지 43 ㎛ 이다. 만일, 표면조도가 상기 범위보다 낮으면, 이형층은 파괴될 수 있다. 반대로, 상기 범위를 초과하는 수준에서는, 엠보싱된 패턴이 FPC 로 전사된다.

(완충층)

이형 필름의 완충층은 바람직하게 이형층과는 상이한 열가소성 수지로 만들어진다. 바람직하게, 그 수지는 50 내지 160 ℃ 의 연화 온도(비켓(vicat) 연화 온도)를 갖는다. 수지의 연화 온도가 50 ℃ 보다 작을 때, 수지는 이형 필름의 가장자리에서 누설되고, 프레스 단계에서 가열 플레이트 등에 부착되어, 연이은 단계에서 부차적인 오염을 일으킬 수 있다. 다른 한 편, 160 ℃ 를 초과할 때는, 성형성이 감소하고, 공동이 FPC 의 미세한 부분에서 형성될 수 있다. 완충층의 두께는 특별히 제한되지 않는다.

그와 같은 수지의 특별한 예로는, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지 및 에틸렌-메틸 아크릴레이트(이후 EMMA 라 한다)계 수지를 들 수 있다. 비록, 접착제 수지는 이형층과 완충층 사이에 배치될 수 있지만, 그와 같은 수지가 없는 것이 바람직한데, 필름 가장자리 밖으로의 누설이 적게 되기 때문이다.

(이형 필름의 제조방법)

본 발명의 다층 필름 형태의 이형 필름을 만들기 위해, 예를 들면 공압출 적층, 압출 적층 및 건식 적층과 같은 공지의 적층 방법 중 어느 것이나 적용될 수 있다.

본 발명의 필름은 통상적인 이형 필름과 같이 FPC 제조공정에서 커버층의 프레스 적층에 이형 필름으로 사용된다. 프레스 적층에 있어서, SUS 판, 종이 시트, 이형 필름, 커버층(접착 필름), 플렉서블 회로 부재(한 쪽) 및 SUS 판이 순서대로 쌓여 구성된 조합체가 두 개의 가열 플레이트 사이에 위치되어 소정 조건의 압력하에서 가열된 후 후경화(post-curing)가 행하여진다. 일반적으로, 이형 필름, 커버층 및 플렉서블 회로 부재가 반복하여 쌓여올려질 수 있다. 본 발명의 이형 필름은 단시간의 성형(일반적으로 핫-핫(hot-hot) 프레싱이라 불리우는 프레스 방법)에서 및 콜드-핫(cold-hot) 프레스라 불리우는 프레스 방법 모두에서 사용될 수 있다.

예

다음의 실시예 및 비교예에서 본 발명에 대하여 자세히 설명한다. 하지만, 이러한 예들은 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 실시예 및 비교예에서 사용되는 재료는 다음과 같다:

이형층 수지

- 폴리부틸렌 테레프탈레이트-폴리테트라메틸렌 글리콜 공중합체 (PBT계 수지) : 제품번호 5505S(Mitsubishi Engineering Plastics사 제품), 점탄성계수 : 100 ㎫

- 폴리부틸렌 테레프탈레이트-폴리테트라메틸렌 글리콜 공중합체 (PBT계 수지) : 제품번호 5510S (Mitsubishi Engineering Plastics사 제품), 점탄성계수 : 70 ㎫

- 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT계 수지) : 제품번호 5020F (Mitsubishi Engineering Plastics사 제품), 점탄성계수 : 110 ㎫

- 폴리부틸렌 테레프탈레이트-도데케인디오익 산 공중합체 (PBT계 수지) : 제품번호 1200D (Toray사 제품), 점탄성계수 : 30 ㎫

- 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT) : 제품번호 1200S (Toray사 제품), 점탄성계수 : 110 ㎫

- 충전제(실리카) 첨가된 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT계 수지) : 제품번호 5020SCAMD24 (Mitsubishi Engineering Plastics사 제품), 점탄성계수 : 300 ㎫

완충층 수지

- 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체 (EMMA) : 제품번호 Acryft WH102 (Sumitomo Chemical 사 제품), 연화 온도 : 73 ℃

- 폴리에틸렌 (LDPE) : 제품번호 Sumikathene L211 (Sumitomo Chemical 사 제품), 연화 온도 : 100 ℃

- 폴리프로필렌 : 제품번호 Noblen FS2011DG2 (Sumitomo Chemical 사 제품), 연화 온도 : 154 ℃

- 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 (EVA) : 제품번호 Evatate K5010 (Sumitomo Chemical 사 제품), 연화 온도 : 41 ℃

여기서 연화 온도는 비켓 연화 온도(JIS K 6730-1981)이다.

<실시예 1 내지 6>

표 1 에 기재된 이형층 수지 및 완충층 수지가 두 개의 압출기에 각각 공급되고, 두 층의 다이를 통하여 공압출되어 다층 이형 필름이 만들어졌다(실시예 1 내지 4).

또한, 표 1 에 기재된 이형층 수지, 완충층 수지 및 제 2 이형층 수지가 세 개의 압출기에 각각 공급되고, 세 층의 다이를 통하여 공압출되어 다층 이형 필름이 만들어졌다(실시예 5 및 6).

이렇게 얻어진 다층 이형 필름 각각 및 플렉서블 인쇄 회로 기판이 단일 스테이지형 프레스를 사용하여 185 ℃로 가열되어 2 분 동안 5 ㎫의 압력으로 같이 프레스되었다. 그 후, 복합재를 꺼내어 후술하는 특성에 대하여 평가하였다. 얻어지는 그 결과는 표 1 에 나타내었다.

<비교예 1 및 2>

표 1 에서 기재된 수지가 하나의 압출기에 공급되어 단일 층 다이를 통하여 압출되어 단일 층 이형 필름이 만들어졌다. 이렇게 얻어진 단일 층 이형 필름과 플렉서블 인쇄 회로 기판(FPC)은 멀티스테이지형 프레스를 사용하여 175 ℃로 가열되어 60 분 동안 4 ㎫의 압력으로 같이 프레스되었다. 그 결과 적층재를 꺼내어 상술한 바와 동일하게 평가하였다. 그에 따라 얻어진 결과는 표 2 에 나타내었다.

<실시예 7 내지 11>

이형 필름이 실시예 1 에서와 같은 방법으로 두 층의 다이를 통하여 표 3 에서 기재된 수지를 공압출함에 의해 만들어졌다. 오프라인 엠보싱 처리(온도:170℃ ; 압력:100 kgf/㎟ (게이지 압력))되었다.

이렇게 얻어진 각 이형 필름과 FPC 가 멀티스테이지형 프레스를 사용하여 175 ℃로 가열되어 진공하에서 60 분 동안 5 ㎫ 로 같이 프레스되었다. 결과 적층체는 상술한 바와 같이 평가되었다. 그에 따라 얻어진 결과는 표 3 에서 나타내었다.

<비교예 3 내지 5>

표 3 에서 기재된 수지를 이용하여, 이형 필름이 실시예 1 과 동일한 방법으로 만들어졌다. 비교예 4 의 경우를 제외하고는 그 필름은 엠보싱 처리되었다. 모든 필름은 상술한 바와 같이 평가되었다. 그 결과는 표 3 에서 나타내었다.

<실시예 12 내지 14 및 비교예 6 내지 8>

이형 필름은 실시예 1 에서와 동일한 방법으로 두 층의 다이를 통하여 표 4 에 기재된 수지를 공압출함에 의해 만들어졌다. 얻어진 이형 필름은 상술한 바와 동일하게 처리되고 평가되었다. 그 결과는 표 4 에서 나타내었다. 각 이형 필름의 점탄성계수는 Seiko Denshi model DMS-210 점탄성 측정 장치를 사용하여 측정되었다.

다음의 평가는 JPCA 표준(Design Guide Mannual:Single-sided and double-sided flexible printed circuit;JPCA-DG02)에 따라 아래에서 주어진 기준에 의해 이루어졌다.

각 이형 필름의 이형층의 표면 조도는 Handysurf Graph E-30A(Tokyo Seimitsu 사 제품)를 이용하여 결정되었다.

(평가항목)

- 성형성 (7.5.3.3 항 : 공기방울)

○ : 공동 발생율 2.0 % 미만

× : 공동 발생율 2.0 % 이상

- CL(cover lay) 접착제 흐름 (7.5.3.6 항 : 커버층 접착제 흐름 및 커버코팅 누설)

○ : 150 ㎛ 미만의 흐름

× : 150 ㎛ 이상의 흐름

- 이형 필름 가장자리 밖으로의 누설 길이(측정된 네 개의 필름 가장자리 밖으로의 수지 누설 길이)

○ : 1.2 mm 미만

× : 1.2 mm 이상

- 마무리 외관 주름 (7.5.7.2 항 : 주름)

○ : 주름발생율 2.0 % 미만

× : 주름발생율 2.0 % 이상

- 이형성(이형 필름의 파괴) (7.5.7.1 항 : 표면이물질)

○ : 파괴비율 2.0 % 미만

× : 파괴비율 2.0 % 이상

- 도금성 (양품 : 도금되어야 하는 영역의 90 % 이상에 도금될 것 ; 7.5.4 항 : 도금된 금속 외관)

○ : 양품이 98 % 이상

× : 양품이 98 % 미만

표에서의 각 숫자는 두께(㎛)를 나타낸다.

표에서의 각 숫자는 두께(㎛)를 나타낸다.

표에서의 각 숫자는 ㎛로 표현된다.

FPC를 제조에 있어 사용되는 본 발명의 이형 필름(단일층 또는 다층)은 우수한 이형성, 형상-추종 특성, 균일한 성형성, 도금성 및 최종 FPC에서의 외관 주름의 특성을 유지하여, 프레스 적층 단계에서 종래의 단일층 이형 필름으로는 얻을 수 없는 양호한 이형성 및 성형성을 제공한다. 또한, 이형층 표면이 엠보싱처리 되었을 때, 프레스 후 이형성은 향상된다. 본 발명의 이형 필름은 찢김 강도, 연신율 및 인장강도에 있어 그리고 또한 비용면에서 종래의 이형 필름보다 우수하다. 강성 플렉서블 인쇄 회로 기판을 제조함에 있어서도 이형 필름으로써 사용될 수 있다.

Claims

180 ℃ 에서의 점탄성계수가 50 내지 250 ㎫ 인 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 수지로 된 이형층을 포함하여 이루어지는 플렉서블 또는 강성 플렉서블 인쇄 회로 기판의 제조시의 프레스 적층 공정용 이형 필름으로서,

상기 이형층은 10 내지 45 ㎛ 의 10점 평균 표면조도 (Rz) 를 갖고,

그 이형층의 한쪽면에 제공되는 완충층을 포함하고, 그 완충층은 이형층과는 상이한 열가소성 수지를 포함하고,

완충층은 50 내지 160 ℃ 의 비켓 연화 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 이형 필름.

삭제

제 1 항에 있어서, 완충층의 면으로 이형층과는 반대쪽인 면에 배치된 제 2 이형층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이형 필름.

제 1 항에 있어서, 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 수지는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트-폴리테트라메틸렌 글리콜 공중합체인 것을 특징으로 하는 이형 필름.

삭제

플렉서블 회로 부재, 커버층 및 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 이형 필름을 순서대로 쌓아 프레스 적층 처리함을 포함하는 플렉서블 인쇄 회로 기판의 제조방법.

강성 플렉서블 회로 부재, 접착 필름, 및 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 이형 필름을 순서대로 쌓아 프레스 적층 처리함을 포함하는 강성 플렉서블 인쇄 회로 기판의 제조방법.