KR101366870B1 - 이종 두께의 양면 ｆｃｃｌ의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베이스 필름의 양면에 접착층이 형성된 중간 제품을 코팅 공정을 통해 먼저 제조하고, 이 중간 제품에 이종 두께를 가진 2개의 동박층을 프레스 가공을 통해 동시에 압착시키는 새로운 제조방법을 제공하는데 그 주된 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은, 베이스 필름층(10)의 양면에 상부접착층(11) 및 하부접착층(12)을 코팅 공정을 통해 도포하여 중간 베이스재를 제조하는 단계; 상기 중간 베이스재의 상부접착층(11) 및 하부접착층(12)에 이형필름층(15,16)을 부착시키는 단계; 상기 이형필름층(15,16)이 부착된 중간 베이스재의 상부접착층(11) 및 하부접착층(12)을 반경화 상태가 되도록 숙성시키는 단계; 및 상기 중간 베이스재의 이형필름층(15,16)을 제거한 후 상기 상부접착층(11)에는 동박층(13)을 위치시키고 상기 하부접착층(12)에는 동후박층(14)을 위치시킨 다음 프레스 가공을 통해 동시에 압착시켜 최종 제조하는 단계;로 이루어진다.

Description

이종 두께의 양면 ＦＣＣＬ의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING DOUBLE SIDED FCCL}
본 발명은 이종 두께의 양면 FCCL의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 베이스 필름의 양면에 서로 다른 두께의 동박층이 적층된 FCCL을 효과적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.
FCCL(Flexible Copper Clad laminate, 연성 동박 적층판)은 연성 회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board), COF(Chip On Film/Chip On Flexible Printed Circuit)과 같은 테이프 배선기판의 기본 소재로 사용된다.
FPCB는 콘덴서, 저항 등의 수동소자 탑재 커넥터용으로서, 핸드폰, 컴퓨터 및 기타 전자부품의 핵심 부품 소재로 이용되고 있다. COF는 드라이브, IC 등 능동소자 탑재 패키지용 기판으로서, LCD 모듈, 디지털 카메라, PDA, 핸드폰의 핵심 부품소재로 사용된다. 여기서, FPCB는 휴대전화를 중심으로 현시장을 주도하고 있고, 향후 차세대 휴대폰용 기판 및 양면 FPCB의 사용 증대에 따른 시장 규모가 증가할 것으로 기대하고 있다.
도 1에는 양면 FCCL의 기본 적층구조가 도시되어 있다. 베이스 필름층(1)은 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에스테르(polyester, PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 등과 같은 절연성을 가진 폴리머 소재의 필름으로 구성되고, 베이스 필름층(1)의 양면에는 에폭시 수지, 아크릴 수지 등으로 된 접착층(2a, 2b)을 매개로 일정한 두께의 동박층(3a, 3b)이 적층된다.
이 양면 FCCL은 베이스 필름층(1)의 양쪽 면에 접착층(2a, 2b)과 동박층(3a,3b)을 2번의 코팅 공정을 통해 연속적으로 압착시킨 후에 일정 온도의 경화실에서 접착층(2a,2b)을 완전 경화시켜 최종 제조한다. 양면 FCCL은 상기한 기본 적층구조가 여러 번 반복되어 2단 이상으로 제조될 수도 있다. 각각의 동박층(2a, 2b)은 필요한 패턴으로 에칭되고, 각 단의 동박층은 비아홀 등을 통해 전기적으로 연결된다.
도 2에는 양면 FCCL 중에서 한쪽 면의 동박층이 다른쪽 면의 동박층보다 더 두꺼운 형태의 적층구조가 도시되어 있다. 한쪽이 Heavy copper의 동후박층(3c)으로 이루어진 이종 두께의 양면 FCCL은 최근에 LCD TV, LED TV, 자동차 전장, 플래너 트랜스포머(Planar Transformer) 등에 사용되는 고전압용 FPCB에 많이 적용되고 있다.
지금까지 FCCL은 신호 전송을 위한 저전압용 FPCB에 주로 사용되어 왔으나, 전자제품의 경박단소화 및 고전력 전송의 필요성의 대두로 고전압용 FPCB로 용도가 확대되고 있으며, 이러한 고전압용의 용도 확대를 위해서는 단면적이 넓은 동후박층(3c)의 적용이 불가피한 실정이다.
그러나, 고전압, 고전류용으로 2 온스(동박의 두께로는 통상 70㎛에 해당) 이상의 Heavy copper를 적층한 이종 두께의 양면 FCCL을 제조할 때, 기존의 코팅 공정으로는 베이스 필름층(1)의 양쪽에 롤 텐션(Roll tension)이 불균일하게 되어 제조 자체가 불가능하였다.
따라서, 종래에는 도 3에 도시된 바와 같이 각각이 코팅 공정으로 제조된 단면 FCCL을 프레스 가공을 통해 압착시켜 제조하였다. 다시 말해, 베이스 필름층(1a), 접착층(2a) 및 얇은 두께의 동박층(3a)으로 된 단면 FCCL을 (a) 단계의 코팅 공정을 통해 제조하고, 베이스 필름층(1c), 접착층(2c) 및 동후박층(3c)으로 단면 FCCL을 (b) 단계의 또 다른 코팅 공정을 통해 제조하며, 이 2가지 단면 FCCL을 (c) 단계의 프레스 가공을 통해 본딩 시트(4)로 압착시켜 이종 두께를 가진 양면 FCCL을 제조하였다.
그러나, 이러한 종래의 제조방법에 따르면 단면 FCCL를 제조하기 위해 여러 번의 코팅 공정을 거쳐야 했을 뿐만 아니라, 2개의 베이스 필름층(1a,1c)이 중복 사용되고 이를 접착시키기 위해 본딩 시트(4)까지 추가로 사용되어야 했으므로, 제조 원가 상승하고 최종 제품의 두께가 필요 이상으로 두꺼워지는 문제점이 있었다.
또한, 각 층의 두께가 다른 다층 FCCL을 제조하고자 하는 때에는 동박 두께의 종류만큼 단면 CCL을 마련해야 하는 번거로움이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 베이스 필름의 양면에 접착층이 형성된 중간 제품을 코팅 공정을 통해 먼저 제조하고, 이 중간 제품에 적어도 한쪽 면에 2 온스(70㎛) 이상의 동후박층을 갖는 이종 두께의 2개 동박층을 프레스 가공을 통해 동시에 압착시키는 새로운 제조방법을 제공하는데 그 주된 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은, 베이스 필름층의 양면에 상부접착층 및 하부접착층을 코팅 공정을 통해 압착시켜 중간 베이스재를 제조하는 단계; 및 상기 중간 베이스재의 상부접착층에는 동박층을 위치시키고 하부접착층에는 동후박층을 위치시킨 다음 프레스 가공을 통해 동시에 압착시켜 최종 제조하는 단계로 이루어진다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 제조방법은, 베이스 필름층의 양면에 상부접착층 및 하부접착층을 코팅 공정을 통해 압착시켜 중간 베이스재를 제조하는 단계; 상기 중간 베이스재의 상부접착층 및 하부접착층에 이형필름층을 부착시키는 단계; 상기 이형필름층이 부착된 중간 베이스재의 상부접착층 및 하부접착층을 반경화 상태가 되도록 숙성시키는 단계; 및 상기 중간 베이스재의 이형필름층을 제거한 후 상기 상부접착층에는 동박층을 위치시키고 상기 하부접착층에는 동후박층을 위치시킨 다음 프레스 가공을 통해 동시에 압착시켜 최종 제조하는 단계로 이루어진다.
상기 숙성 단계는 40 ~ 50℃에서 12 ~ 48시간 동안 가열하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 상술한 제조방법에 사용되는 것으로서, 베이스 필름층의 양면에 상부접착층 및 하부접착층이 형성된 이종 두께의 양면 FCCL 제조용 중간 베이스재를 포함한다.
상기 이종 두께의 양면 FCCL 제조용 중간 베이스재는 상기 상부접착층 및 하부접착층에 각각 이형필름층이 부착될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 양면에 접착층이 형성된 중간 베이스재를 이용하여 이종 두께, 특히 적어도 한쪽 면에 2 온스(70㎛) 이상의 동후박층을 갖는 양면 FCCL을 더욱 간소화된 제조공정을 통해 제조할 수 있어 생산성을 향상시키고 제조원가를 절감할 수 있다.
또한, 여러 층으로 된 이종 두께의 양면 FCCL를 제조하는 때에도 동박 두께의 종류만큼 단면 FCCL를 준비할 필요가 없기 때문에 제조 공정을 더욱 간소화할 수 있다.
또한, 2개의 베이스 필름층을 본딩 시트에 의해 부착시키는 종래의 제조공정과 달리 하나의 베이스 필름층만을 사용하므로 최종 제품의 두께를 감소시켜 경박단소의 전자제품 제조에 기여할 수 있다.
도 1은 동일 두께의 양면 FCCL의 적층구조를 나타낸 도면.
도 2는 이종 두께의 양면 FCCL의 적층구조를 나타낸 도면.
도 3은 종래에 이종 두께의 양면 FCCL을 제조하는 방법을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따라 이종 두께의 양면 FCCL을 제조하는 방법을 나타낸 도면.
도 5는 접착층의 경화 단계를 나타낸 도면.
도 6은 도 3의 제조공정을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 제조공정을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 또 다른 제조공정을 나타낸 도면.
이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 4에는 본 발명에 따른 이종 두께의 양면 FCCL의 적층구조가 제조 단계 별로 도시되어 있다.
먼저, (a) 단계에 도시된 바와 같이 코팅 공정을 통해 베이스 필름층(10)의 양면에 상부접착층(11) 및 하부접착층(12)을 압착시켜 중간 베이스재를 제조한다. 상기 베이스 필름층(1)은 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에스테르(polyester, PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 등과 같은 절연성을 가진 폴리머 소재의 필름으로 구성되고, 상부접착층(11) 및 하부접착층(12)은 에폭시 수지, 아크릴 수지 등으로 구성됨은 상기한 바와 같다.
이와 같이 구성된 중간 베이스재는 본 발명의 가장 중요한 기술적 특징으로서 도 3에 도시된 종래의 제조방법을 따를 때 2개의 단면 FCCL을 별도로 마련해야 하는 번거로움을 해결해 준다.
중간 베이스재가 제조되면, (b) 단계에 도시된 바와 같이 상기 중간 베이스재의 상부접착층(11)에는 동박층(13)을 위치시키고 하부접착층(12)에는 동후박층(14)을 위치시킨 다음 프레스 공정을 통해 동시에 압착시켜 (c)에 도시된 이종 두께의 양면 FCCL를 최종적으로 제조한다.
여기서, 동후박층(14)은 동박층(13)에 비해 상대적 두껍게 적층된 것으로서 heavy copper라고도 한다. 통상 heavy copper라 하면 2온스(두께 70㎛) 이상의 동박층을 의미한다.
상기 중간 베이스재의 상부접착층(11)과 동박층(13), 하부접착층(12)과 동후박층(14)의 위치 관계는 하나의 실시예에 불과하므로, 이와 반대로 상부접착층(11)과 동후박층(14), 하부접착층(12)과 동박층(13)의 순서로 적층될 수도 있다.
상술한 본 발명의 제조공정에 따르면, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 하나의 베이스 필름층(10)의 양면에 상부접착층(11)과 동박층(13), 하부접착층(12)과 동후박층(14)이 차례로 형성된 구조를 가진다. 이러한 이종 두께의 양면 FCCL의 적층구조를 도 3의 (c)에 도시된 종래의 것과 비교해 보면, 베이스 필름층(1) 및 본딩 시트(4)를 생략할 수 있어 생산성 및 제조원가를 크게 절감할 수 있다.
하나의 공장설비 내에서 코팅 공정(a)과 프레스 공정(b)이 연속적으로 이루어질 수 있는 경우에는 코팅 공정을 통해 베이스 필름층(10), 상부접착층(11) 및 하부접착층(12)으로 된 중간 베이스재를 제조한 후 곧바로 동박층(13) 및 동후박층(14)을 프레스 공정으로 압착시켜 최종 제품을 제조할 수 있다.
그러나, 코팅 공정(a)과 프레스 공정(b)이 하나의 공장설비 내에서 이루어지지 않는 경우도 있다. 이 경우에는 코팅 공장에서 제조된 중간 베이스재를 프레스 공장으로 운송하기 위하여 도 4의 하단부에 도시된 바와 같이 상부접착층(11) 및 하부접착층(11,12) 위에 중간 베이스재를 보호하기 위한 이형필름층(15,16)을 부착시킨다. 그 후, 상부접착층(11) 및 하부접착층(12)은 일정한 온도로 가열하여 반경화시킴으로써 운송 과정에서 접착층이 손상되는 것을 방지해 준다. 접착층을 반경화시키는 구체적인 공정에 대해서는 도 5 및 도 8을 참조로 후술하기로 한다.
이와 같이, 이형필름층(15,16)이 부착된 중간 베이스재가 프레스 공장으로 입고되면, 상기 이형필름층(15,16)을 제거한 후 상부접착층(11)에는 동박층(13)을 위치시키고 하부접착층(12)에는 동후박층(14)을 위치시킨 다음 프레스 가공을 통해 동시에 압착시켜 이종 두께의 양면 FCCL을 최종 제조한다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 이종 두께의 양면 FCCL의 제조방법의 공정 상의 특징을 도 5 내지 도 8을 참조로 보다 상세히 설명한다.
먼저, FCCL의 접착층의 경화 공정을 도 5를 참조로 간단히 설명한다. 폴리머 소재로 된 베이스 필름층 위에 접착층을 코팅 공정을 통해 압착시킨다. 이때, 접착층은 점도가 높은 액상으로 존재하게 된다(Ⅰ 시점). 이를 일정한 온도 및 시간으로 가열하게 되면 접착층이 반경화 상태로 숙성되어 일정한 경도를 유지하면서도 동박층과의 접착이 가능한 상태가 된다(Ⅱ 시점). 본 발명의 중간 베이스재는 이 반경화된 상태에서 이형필름층을 부착하여 유통된다.
한편, 상기 반경화 공정보다 더 높은 온도로 일정 시간 가열하게 되면 접착층이 완전경화되어 딱딱하게 굳어진 상태가 된다(Ⅲ 시점). 이 완전경화 공정은 동박층과 접착된 상태로 최종 제품을 제조할 때 사용된다. 이와 같이, 동박층이 적층된 상태에서는 동박층과의 결합성을 유지하고 제품의 뒤틀림을 방지하기 위해서 반드시 완전경화시켜야 한다.
도 6에는 도 3에 도시된 종래 제조방법의 공정도가 도시되어 있다. 먼저, 베이스 필름 언와인더(Unwinder, 21)로부터 공급된 베이스 필름 위에 접착제 호퍼(20)로부터 공급된 접착제를 코팅기(22)를 통해 코팅함으로써 베이스 필름층 위에 접착층을 형성한다. 이 접착층이 형성된 베이스 필름층을 드라이 오븐(23)에 통과시켜 접착층의 흐름성을 떨어뜨린 다음(도 5의 Ⅰ 시점), 동박 언와인더(24)로부터 권출된 동박층을 롤링기(25)를 통해 부착시킴으로써 베이스 필름층, 접착층, 동박층으로 된 단면 FCCL를 제조하고 이를 와인더(Winder, 26)를 통해 권취한다. 동일한 공정을 반복하여 베이스 필름층, 접착층, 동후박층으로 된 단면 FCCL도 다시 제조한다.
2개의 이종 두께를 가진 단면 FCCL은 최종 제품에 해당하므로, 이를 경화실(27)로 이송시켜 150 ~ 160℃의 고온에서 12 ~ 48시간(통상 24시간) 동안 가열함으로써 완전 경화시킨다(도 5의 Ⅲ 시점).
이와 같이 제조된 이종 두께의 단면 FCCL은 최종 제품으로 판매되어 프레스 공장으로 입고된다. 프레스 공장에서는 프레스기(28) 내에서 도 3에 도시된 바와 같이 2개의 이종 두께를 가진 단면 FCCL을 본딩 시트를 매개로 프레스 가공하여 양면 FCCL를 최종 제조한다.
도 7에는 본 발명에 따른 제조방법의 공정도가 도시되어 있다. 이 공정은 코팅 공정과 프레스 공정이 별도의 공장설비에서 이루어지는 경우이다. 먼저, 베이스 필름 언와인더(21)로부터 공급된 베이스 필름 위에 접착제 호퍼(20)로부터 공급된 접착제를 코팅기(22)를 통해 코팅함으로써 베이스 필름층 위에 접착층을 형성한다. 이 접착층이 형성된 베이스 필름층을 드라이 오븐(23)에 통과시켜 접착층의 흐름성을 떨어뜨린 다음(도 5의 Ⅰ 시점), 이형필름 언와인더(24')로부터 권출된 이형필름을 롤링기(25)를 통해 합지시켜 중간 베이스재를 제조한 다음 이를 와인더(26)로 권취한다. 이 때, 상기 중간 베이스재는 코팅 및 이형지 합지 공정을 연속적으로 2번 실시하여 베이스 필름층 양면에 상부접착층과 하부접착층을 순차적으로 형성할 수도 있고, 접착제 호퍼(20)를 상,하로 2개 설치하여 베이스 필름층 양면에 상부접착층과 하부접착층을 동시에 형성할 수도 있다.
상기 중간 베이스재는 아직 동박층과 압착된 상태가 아니므로 접착성을 유지해야 하고, 프레스 공장으로 운송되는 과정에서 손상되지 않기 위해서는 접착층이 어느 정도 경도를 가져야 한다. 이를 위해 권취된 중간 베이스재를 숙성실(29)로 이송시켜 40 ~ 50℃의 온도에서 12 ~ 48시간(통상 24시간) 동안 가열함으로써 반경화시킨다(도 5의 Ⅱ 시점). 따라서, 본 발명에서 접착층이 반경화 상태에 있다는 것은 접착성과 경도를 동시에 가지도록 되어 있다는 것을 의미한다. 상기 반경화 공정의 온도 및 시간은 운송 중에 손상을 방지할 수 있을 정도의 경도와 동박층과의 접착성을 동시에 얻을 수 있도록 해주는 최적화된 공정 조건이다.
반경화된 중간 베이스재는 접착층의 외면에 이형필름층이 부착된 상태로 프레스 공장으로 이송되고, 프레스 공장에서는 상기 이형필름층을 제거한 후에 프레스기(30) 내에서 상부접착층 및 하부접착층에 동박층과 동후박층을 위치시킨 다음 동시에 프레스 가공함으로써 이종 두께를 가진 양면 FCCL를 최종 제조한다. 고온의 프레스 공정 중에 접착층이 자연히 완전경화된다(도 5의 Ⅲ 시점).
이와 같이 구성된 본 발명의 제조공정에 따르면, 코팅 공정에서는 동박층의 압착과정 없이 중간 베이스재만 제조하면 되고, 프레스 공정에서 베이스 필름층의 양면에 동박층, 동후박층이 동시에 압착시키기 때문에 2개의 단면 FCCL를 별도로 제조하는 종래보다 제조 공정이 훨씬 간소화된다. 또한, 상대적으로 저온에서 이루어지는 반경화 공정만 실시되고 완전경화는 고온의 프레스 가공 중에 동시에 이루어지기 때문에, 도 6과 같은 별도의 완전경화 공정을 생략할 수 있어 에너지 비용을 절감할 수 있다.
마지막으로, 도 8에는 본 발명에 따른 또 다른 제조방법의 공정도가 도시되어 있다. 이 공정은 코팅 공정과 프레스 공정이 하나의 공장설비에서 이루어지는 경우이다. 먼저, 베이스 필름 언와인더(21)로부터 공급된 베이스 필름 위에 접착제 호퍼(20)로부터 공급된 접착제를 코팅기(22)를 통해 코팅함으로써 베이스 필름층 위에 접착층이 형성된 중간 베이스재를 제조한다. 이때 상부접착층과 하부접착층은 순차적으로 또는 동시에 베이스 필름층에 형성될 수 있음은 도 7을 통해 상술한 바와 같다.
접착층이 도포된 중간 베이스재를 드라이 오븐(23)에 통과시켜 접착층의 흐름성을 떨어뜨린 다음(도 5의 Ⅰ 시점), 중간 베이스재를 와인더(26)로 권취한다. 권취된 중간 베이스재는 곧바로 프레스기(30)로 이송시켜 상부접착층 및 하부접착층에 동박층과 동후박층을 위치시킨 다음 동시에 프레스 가공함으로써 이종 두께를 가진 양면 FCCL를 최종 제조한다. 프레스 공정은 고온에서 이루어지기 때문에 접착층이 완전경화된다(도 5의 Ⅲ 시점). 이러한 제조 공정에 따르면, 접착층의 반경화 및 완전경화 공정을 모두 생략할 수 있어 매우 경제적이다.
상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10: 베이스 필름층 11: 상부접착층
12: 하부접착층 13: 동박층
14: 동후박층 15,16: 이형 필름층
20: 접착제 호퍼 21: 베이스 필름 언와인더
22: 코팅기 23: 드라이 오븐
24: 동박 언와인더 24': 이형필름 언와인더
25: 롤링기 26: 와인더(winder)
27: 경화실 28: 프레스기
29: 숙성실
30: 프레스기

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 베이스 필름층(10)의 양면에 상부접착층(11) 및 하부접착층(12)을 코팅 공정을 통해 도포하여 중간 베이스재를 제조하는 단계;
    상기 중간 베이스재의 상부접착층(11) 및 하부접착층(12)에 이형필름층(15,16)을 부착시키는 단계;
    상기 이형필름층(15,16)이 부착된 중간 베이스재의 상부접착층(11) 및 하부접착층(12)을 반경화 상태가 되도록 숙성시키는 단계; 및
    상기 중간 베이스재의 이형필름층(15,16)을 제거한 후 상기 상부접착층(11)에는 동박층(13)을 위치시키고 상기 하부접착층(12)에는 동후박층(14)을 위치시킨 다음 프레스 가공을 통해 동시에 압착시켜 최종 제조하는 단계로 이루어진 이종 두께의 양면 FCCL의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 2의 제조방법에 사용되는 것으로서, 베이스 필름층(10)의 양면에 상부접착층(11) 및 하부접착층(12)이 형성된 것을 특징으로 하는 이종 두께의 양면 FCCL 제조용 중간 베이스재.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 상부접착층(11) 및 하부접착층(12)에는 각각 이형필름층(15,16)이 부착된 것을 특징으로 하는 이종 두께의 양면 FCCL 제조용 중간 베이스재.
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