KR101538479B1 - 롤투롤 인쇄를 이용한 적층형 nfc 안테나 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판, 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 프린팅 방법에 의해 상기 기판상에 형성되며, 단자부로 사용되도록 일단부의 적어도 일부분이 노출되어 기판 일측면에 형성되고 타단부는 기판의 중앙부 방향으로 형성되는 제1 배선층, 상기 제1 배선층을 포함하는 기판 전면을 덮도록 기판상에 형성되되, 상기 제1 배선층의 타단부쪽의 일부분이 노출되는 비아홀을 포함하는 제1 절연층, 상기 제1 절연층 상부에 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 프린팅 방법에 의해 형성되며, 일단부가 상기 비아홀에 연결되고 타단부는 단자부로 사용되도록 기판 일측면에 형성되는 제2 배선층, 상기 비아홀 내부에 전도성 재료가 충진되어 상기 제1 배선층과 제2 배선층을 통전시켜주는 비아, 및 상기 제2 배선층 상부를 포함하는 기판 전면을 덮도록 형성되는 보호층;을 포함하는 안테나 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

롤투롤 인쇄를 이용한 적층형 NFC 안테나 및 이의 제조 방법 {NFC ANTENNA PRINTED BY ROLL TO ROLL PRINTING AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 롤투롤 인쇄를 이용한 적층형 NFC 안테나 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄방식에 의해 형성되는 배선층과 절연층의 인쇄방식을 통하여 기판상에 적어도 두 개의 배선층을 포함하는 NFC 안테나 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근 이동 단말기는 본래의 고유기능인 통신기능 이외의 다양한 기능을 부가하고 있으며, 대표적인 예로서 비접촉식으로 이루어지는 교통카드, 전자결제, 신원확인용 등으로 응용할 수 있는 NFC 기능을 부가하고 있다.

상기 NFC(Near Field Communication)는 약 10 센티미터(cm) 이내의 거리에서 데이터 통신하는 근거리 무선통신 기술이고 전력소모가 작으며 비접촉식 알에프아이디(RFID) 기술과 호환되며, 13.56 MHz 대역의 무선신호를 사용하므로 이동 단말기내에 안테나를 구비하여야 한다.

예컨대, 상기 NFC 통신 방식을 지원하기 위하여 제공되는 NFC 안테나는 단말기 내부에 용이하게 탑재될 수 있도록 NFC 안테나를 구성하는 연성 인쇄 회로기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)과, NFC 통신 대역에 대응하는 안테나 길이를 가진 안테나 패턴으로 구성되며, 상기 안테나 패턴은 상기 FPCB의 테두리를 따라 루프 안테나로 구성된다.

이러한 근거리 무선 통신용 안테나는 크게 연성 인쇄 회로기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)타입과 루프(LOOP) 타입으로 나눌 수 있다.

그 중에서 FPCB 타입의 근거리 무선 통신용 안테나는 이동 통신 단말기의 외부 케이스(배터리 팩 케이스)나 배터리 팩의 표면에 FPCB 형태로 장착하는 타입이다.

이와 관련하여, 종래의 연성 인쇄 회로기판(FPCB)은 절연 기판의 양면에 동박 포일이 부착된 양면 FCCL(Flexible Copper Clad Laminate)을 이용하여 각각 양면의 동박을 패턴으로 형성하여 제조된다.

이러한 양면 FCCL을 이용한 종래의 양면 FPCB는 구리를 패터닝 하는 공정을 이용하여 회로 패턴을 형성하므로 구리 패턴 식각에 따른 공해 유발 물질을 다량 배출하는 문제와 함께 기판의 전체 두께가 두꺼워져 얇은 NFC안테나 만들기 어렵고 제조 공정이 복잡하고 처리 공정 시간이 길어지는 문제가 있어, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 회로 패턴(Circuit Pattern) 소재인 동박(Copper Clad)을 도전성 잉크/페이스트(Conductive Ink/Paste)로 대체하여 저렴한 인쇄회로기판(PCB)을 제작하는 기술이 FCCL의 에칭법을 대체하고 있다.

상기 도전성 잉크는 통상적으로 수나노 ~ 수십 마이크로미터 직경의 금속 입자를 용매에 분산시킨 소재로, 도전성 잉크를 기판에 인쇄하고, 소정의 온도에서 열을 가하면, 분산제 등의 유기 첨가물이 휘발되고, 금속 입자 사이의 공극이 수축 및 소결(Sintering)되어 전기 및 기계적으로 서로 연결된 도체가 형성된다. 또한 상기 도전성 페이스트는 통상적으로 수나노 ~ 수십마이크로미터 직경의 금속 입자를 접착성이 있는 수지(Resin)에 분산시킨 소재로, 도전성 페이스트를 기판에 인쇄하고, 소정의 온도에서 열을 가하면, 수지가 경화(Curing)되고, 금속 입자 사이의 전기 및 기계적 접촉이 고정되어 서로 연결된 도체가 형성될 수 있다.

상기 NFC용 안테나의 제조기술과 관련하여 특허공보 제10-1263323호(2013.05.15)에서는 동박의 에칭 또는 프린팅 등의 방법에 의해 기판의 일면에서 단자부가 모두 형성되는 단면 루프안테나의 제조방법에 관해 기재되어 있고, 또한 상기 인쇄 방식에 의한 안테나 기판의 제조에 관련하여, 공개특허공보 10-2011-0115747호(2011.10.24)에서는 캐리어의 표면상에 은(Ag) 및 바인더를 포함하는 실버페이스트가 전도성 도료로서 패드 프린팅방식으로 형성되는 안테나패턴을 포함하는 인쇄회로형 안테나 및 그 제조방법에 관해 기재되어 있다.

한편, 루프 타입의 근거리 무선 통신용 안테나는 이동통신 단말기의 하부 케이스에 와이어(Wire)가 내장된 케이블을 권선하는 타입이다.

그러나, 상기 FPCB 타입의 근거리 무선 통신용 안테나는 이동 통신 단말기의 외부 케이스에 장착되는 경우, 노이즈 발생을 방지하기 위해 전자파를 차폐하기 위한 페라이트 시트(Ferrite Sheet)를 구비해야 하나, 페라이트 시트가 고가이므로 제작 비용이 높다는 문제점이 있다. 또한, 루프 타입의 근거리 무선 통신용 안테나는 케이블을 권선하는 공정이 수작업으로 이루어지므로 생산성이 저하되어 생산 단가가 상승하고, 케이블이 이탈하여 통신 품질이 저하된다는 문제점이 있다.

따라서, 상기 인쇄방식에 의해 근거리 무선 통신용 안테나를 형성함에 있어 제조 비용을 절감하고 제조 공정을 자동화하고 단순화하여 제품의 생산성을 향상시킬 수 있으며, 균일한 두께의 배선층을 가지며 전체적으로 얇은 두께의 안테나층을 갖는 NFC 안테나에 관한 연구개발의 필요성은 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.

특허공보 제10-1263323호(2013.05.15) 공개특허공보 10-2011-0115747호(2011.10.24)

따라서 상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 직접 인쇄방법에 의한 롤투롤 방식에 의해 기판상에 복수의 배선층이 형성된 안테나 기판 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 배선층상에 무전해 금속 도금층이 형성됨으로써, 배선 저항을 감소시킬 수 있어 전도성이 향상되어 안테나의 전류 손실을 최소화할 수 있는 장점을 가지며, 또한 상기 무전해 도금에 의한 도금층의 균일한 두께 형성을 통해 NFC 안테나의 전체 두께를 얇게 할 수 있는 슬림화된 안테나 기판을 제공하는 것을 또 다른 발명의 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 안테나 기판을 포함하는 휴대용 단말기를 제공하는 것을 또 다른 발명의 목적으로 한다.

본 발명은 연성 기판; 상기 연성기판과 하기 제1 배선층 사이에 형성되는 두께 0.02 내지 10 um의 실란계열 프라이머에 의해 형성되는 프라이머층; 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 프린팅 방법에 의해 상기 연성 기판상에 형성되며, 단자부로 사용되도록 일단부의 적어도 일부분이 노출되어 연성 기판 일측면에 형성되고 타단부는 연성 기판의 안쪽 내부에 형성되는 제1 배선층; 상기 제1 배선층을 덮으며, 또한 상기 제1 배선층을 포함하는 연성 기판 전면의 일부 영역만을 덮도록 기판상에 형성되되, 상기 제1 배선층의 타단부쪽의 일부분이 노출되는 비아홀을 포함하는 제1 절연층; 상기 제1 절연층 상부와 상기 연성기판 상부에 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 프린팅 방법에 의해 형성되며, 일단부가 상기 비아홀에 연결되며, 제1 배선층의 상부를 교차하여 제1 절연층에 배선이 형성되고, 타단부는 단자부로 사용되도록 연성 기판 일측면에 형성되는 제2 배선층; 상기 제2 배선층 상부와 하기 무전해 금속도금층의 사이에 하기 무전해 금속도금층을 형성하기 위한 시드금속층으로서, 상기 시드금속층을 형성하기 위한 금속은 Au, Ag, Pt, Cu, Ni, Fe, Pd, Co 또는 이들의 합금에서 선택되는 시드금속성분과, 상기 시드금속성분 이외의 다른 전이금속성분의 할라이드, 설페이트, 또는 아세테이트로부터 선택되는 전이금속 염을 이용한 추가적인 전이금속성분을 함유하는 시드금속층; 상기 제2 배선층 상에 추가적으로 형성된 두께 2 내지 8 um의 무전해 금속도금층; 상기 비아홀 내부에 전도성 재료가 충진되어 상기 제1 배선층과 제2 배선층을 통전시켜주는 비아; 및 상기 무전해 금속도금층 상부를 포함하는 연성 기판 전면을 덮도록 형성되는 보호층;을 포함하는, 기판 일면에 안테나를 구성하는 제1 배선층과 제2 배선층이 함께 형성되는 안테나 기판을 제공한다.

일 실시예로서, 상기 제1 배선층상에는 선택적으로 추가적인 무전해 금속 도금층이 형성될 수 있다.

본 발명에서 상기 안테나 기판은 NFC용 루프 안테나로서 사용될 수 있다.

또한 본 발명은 상기 안테나 기판을 포함하는 휴대용 단말기를 제공할 수 있다.

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본 발명의 NFC 안테나는 도전성 페이스트 또는 도전성 잉크를 사용하며, 롤투롤 공정에 의해 생산이 가능하여 작업 편의성을 향상시키고 NFC 단가를 낮출 수 있어 경제적으로 유리한 장점이 있다.

또한 본 발명의 NFC 안테나는 기판 일면에 안테나를 구성하는 제1 배선층과 제2 배선층이 함께 형성됨으로써, 기판의 타면으로부터의 전기적 간섭을 받지 않도록 제조할 수 있다.

또한 본 발명은 전도성 잉크 또는 전도성 페이스트층을 직접 인쇄방식에 의해 배선층을 형성하고 이에 무전해 도층금을 형성함으로써, 배선 저항을 감소시킬 수 있어 전도성이 향상되어 안테나의 전류 손실을 최소화할 수 있는 장점을 가지며, 또한 상기 무전해 도금에 의한 도금층의 균일한 두께 형성을 통해 NFC 안테나의 전체 두께를 얇게 할 수 있어 슬림화가 가능한 장점이 있다.

본 발명에 의한 안테나 기판은 향상된 전파 흡수율과 경량화 및 기판의 슬림화 특성을 가질 수 있어, 이동 단말기용 플렉시블 모듈로 응용가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 기판의 제조공정에 따라 형성되는 기판의 평면도이다.
도 2는 도 1에서의 A-A' 라인을 따른 기판의 단면도이다.
도 3은 도 1에서의 B-B' 라인을 따른 기판의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 기판의 제조방법을 나타낸 순서도를 나타낸 그림이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 기판의 단면도를 나타낸 사진이다

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

본 발명에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 기판의 제조공정에 따라 형성되는 기판의 평면도를 각각 도시하였고, 도 2 및 도 3은 각각 상기 도 1에서의 라인 A-A'와 라인 B-B'의 공정별 기판의 단면도를 도시하였다.

상기 도 1에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 안테나 기판은 기판(10), 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 프린팅 방법에 의해 상기 기판상에 형성되며, 단자부로 사용되도록 일단부의 적어도 일부분이 노출되어 기판 일측면에 형성되고 타단부는 기판의 안쪽 내부에 형성되는 제1 배선층(20), 상기 제1 배선층을 포함하는 기판 전면을 덮도록 기판상에 형성되되, 상기 제1 배선층의 타단부쪽의 일부분이 노출되는 비아홀(35)을 포함하는 제1 절연층(30), 상기 제1 절연층 상부에 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 프린팅 방법에 의해 형성되며, 일단부가 상기 비아홀(35)에 연결되고 타단부는 단자부로 사용되도록 기판 일측면에 형성되는 제2 배선층(40), 상기 비아홀 내부에 전도성 재료가 충진되어 상기 제1 배선층과 제2 배선층을 통전시켜주는 비아, 및 상기 제2 배선층 상부를 포함하는 기판 전면을 덮도록 형성되는 보호층(60)을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 있어서, 상기 기판은 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리에테르, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 아크릴 수지, 내열성 에폭시(Epoxy), 초산비닐수지(EVA), 부틸 고무수지, 폴리아릴레이트 및 폴리이미드 중에서 선택되는 어느 하나가 사용될 수 있고, 바람직하게는 폴리이미드 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트가 사용가능하다.

이 경우에, 상기 기판은 경성기판 또는 연성기판을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이동 단말기용으로 응용가능하기 위해 연성(flexible) 기판을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 기판상에 형성되는 제1 배선층 및 제2 배선층은 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 프린팅 방법에 의해 형성될 수 있다.

상기 도전성 페이스트는 전기 전도성이 있는 물질의 입자를 포함하며, 이는 도전성이 있는 금속, 비금속 또는 이들의 산화물, 탄화물, 붕화물, 질화물, 탄질화물의 분말과 카본블랙과 흑연 등 탄소계 분말을 포함한다. 상기 도전성 페이스트 입자는 예를 들어 금, 알루미늄, 구리, 인듐, 안티몬, 마그네슘, 크롬, 주석, 니켈, 은, 철, 티탄 및 이들의 합금과 이들의 산화물, 탄화물, 붕화물, 질화물, 탄질화물의 입자를 포함할 수 있다. 상기 입자의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 판형, 파이버 형과 나노 크기의 나노입자 나노튜브 등이 사용될 수 있다. 이러한 도전성 입자는 단독 또는 조합하여 사용될 수 있다.

또한 상기 도전성 페이스트는 기판과의 접착성을 향상시키기 위해 바인더를 추가적으로 포함할 수 있으며, 일반적으로 에폭시 수지, 페놀수지(페놀+포롬알데하이드) 폴리우레탄수지, 폴리아미드수지, 아크릴수지, 우레아/멜라민수지, 실리콘 수지 등의 유기계 바인더를 사용할 수 있으나, 상기 도전성 페이스트의 배선층 형성후에 화학 도금을 형성하는 경우 도금액이 침투하여 회로층이 박리되는 현상이 발생할 수 있고, 화학도금에 들어 있는 강염기성은 아크릴계 바인더를 녹여 많은 문제점을 야기 할 수 있어, 에폭시계 바인더를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 바인더의 함량은 일반적으로 총 페이스트 조성물의 함량대비 10 내지 80 wt%의 범위를 가질 수 있고 바람직하게는 20 내지 70 wt%의 범위를 가질 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다. 상기 바인더는 앞서 살펴본 바와 같이 도전성 페이스트를 포함하는 배선층의 전기전도성을 감소시키는 원인으로 작용하고 있다.

또한 본 발명에서 사용되는 도전성 페이스트 조성물의 점도는 23℃, 50 rpm HAKKE RHeoscope 측정기준 10,000 cps ~ 100,000 cps 범위의 것을 사용할 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.

또한 추가적으로 그 밖의 첨가제로서 Ag 파우더(안료), 천연 및 합성수지(바인더), 솔벤트, 분산제, 커플링제, 점도조절제 등을 포함할 수 있다.

본 발명에서의 상기 도전성 페이스트 조성물은 바람직하게는 전도성 Ag 페이스트, 전도성 Cu 페이스트, 전도성 폴리머, 그라비아용 페이스트 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 여기서, 상기 그라비아용 페이스트는 전도성 실버(Ag) 페이스트의 일종으로서 입자크기는 2~3 ㎛이며, 일 예로서 Ag 파우더 75%, 수지 10%, 솔벤트 13% 첨가제 2%의 구성으로 이루어 질 수 있다.

또한 상기 도전성 잉크는 극성 또는 비극성 용매에 캡핑 분자 및 첨가제와 함께 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈의 금속입자를 재분산시켜 잉크화함으로써 제조될 수 있다. 이때 상기 금속 나노 입자를 세라믹 입자 또는 유기 분자로서 캡핑(capping)하게 되면 소성시 또는 공기와의 접촉시에도 금속 나노 입자의 산화를 방지하며 입자간의 응집을 방지하고 비저항을 일정하게 유지할 수 있다. 상기 금속 나노 입자로는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 백금(Pt) 및 이들의 합금, 전도성 폴리머, 탄소, 탄소나노튜브, 그래핀, Ag 나노와이어등 다양한 전도성 물질들이 단일 구성 또는 이들의 혼합물 형태로 사용될 수 있으며, 이때 상기 도전성 잉크내 포함되는 용매로서는 DMF, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 글리세롤 또는 폴리에틸렌 글리콜 등이 사용가능하나 이에 제한되지는 않는다.

또한 상기 도전성 잉크는 필요에 따라, 추가적인 유기 용매, 바인더, 분산제, 증점제, 계면활성제 등의 기타 첨가제를 더 포함할 수 있고, 이는 통상의 기술자에게 공지되어 있다.

한편, 본 발명에서의 상기 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트에 포함되는 도전성 재료의 입자크기는 3 내지 100 nm의 나노 사이즈 또는 0.1 내지 20 ㎛의 마이크로 사이즈의 크기를 가질 수 있고, 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm 범위의 나노 사이즈 또는 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛의 마이크로 사이즈의 크기를 가질 수 있다.

한편, 상기 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트에 포함되는 입자는 상기 나노 사이즈와 마이크로 사이즈의 혼합입자를 사용할 수 있다. 이 경우에 사용되는 혼합입자는 3 nm ~ 20 ㎛, 바람직하게는 10 nm ~ 10 ㎛의 크기를 가질 수 있다.

본 발명에서의 상기 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트는 상기 기판상에 직접 인쇄방식에 의해 사용자가 원하는 형상의 패턴으로 패턴화된 배선층을 형성할 수 있다. 상기 직접 인쇄방식은 롤투롤 공정에 의해 연속적으로 이루어질 수 있고, 스크린 인쇄, 로타리 인쇄, 프렉소인쇄, 그라비아인쇄, 그라비아 옵셋인쇄, 리버스 옵셋, 패드 프린팅 또는 디스펜서 등의 인쇄 방법을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 스크린 인쇄, 로타리 인쇄, 그라비아 인쇄 또는 그라비아 옵셋 인쇄방법을 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 제1 배선층 및 제2 배선층의 두께는 각각 0.1 내지 30 ㎛ 이며, 상기 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트 조성물은 전도성 Ag, Cu, Al, Ni, Sn 등의 금속 또는 이를 포함한 금속 화합물 잉크(페이스트), 전도성 폴리머, CNT, 실버 나노와이어 그라비아용 잉크 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 제1 배선층은 도 1a)에서 도시된 바와 같이, 단자부로 사용되도록 일단부의 적어도 일부분이 노출되어 기판 일측면에 형성되고 타단부는 기판의 안쪽 내부에 형성될 수 있다.

상기 단자부는 안테나 배선의 시작단과 끝단에 형성되는 접점에 해당하는 것으로서 상기 단자부를 통해 휴대폰 단말기 또는 기타 제품내부의 전자부품과 본 발명의 안테나 배선이 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 각각의 단자부는 배선층이 형성된 이후에 Ni, Ag, Sn, Ag 등에 의해 도금 처리될 수 있다.

또한 상기 제1 배선층은 도 1a)에서와 같이 단자부로 사용되는 배선의 시작단과 배선의 끝단에 해당하는 부분이 직선형으로 구비될 수 도 있고, 선택적으로 'ㄱ'자형, 'ㄴ'자형 또는 루프(loop)형으로 구비될 수도 있다. 상기 제1 배선층이 루프형으로 구비되게 되면 제1 배선층도 안테나 기능을 일정부분 담당하게 할 수 있다. 따라서 이 경우에 상기 제1 배선층에도 이하에서 상세히 설명되는 무전해 금속 도금층이 추가적으로 구비될 수 있다.

본 발명에서 상기 제1 배선층의 길이와 제2 배선층의 길이는 1:500 내지 10:1의 범위일 수 있고, 바람직하게는 1:100 내지 2 : 1일 수 있다.

한편, 본 발명에서의 상기 제1 배선층은 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트 층만으로 형성되는 경우에 배선의 전기전도성이 떨어질 수 있어 배선의 길이를 가급적 짧게 형성하고 배선폭을 넓게 형성하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 기판과 제1 배선층 사이에 두께 0.02 내지 10 ㎛의 프라이머층이 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 프라이머층은 기판 소재와 도전성 재료, 또는 기판소재와 제1 절연층간의 부착력(밀착력)을 향상시켜 주며, 주로 실란 계열 프라이머(silane primer)가 사용될 수 있다. 이러한 실란계열 프라이머로는, 예를 들면 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 또한 에폭시, 아크릴, 실리콘 계열의 프라이머를 사용할 수 있다.

또한 본 발명에서 상기 프라이머 층이 기판상에 코팅되기 전에 상기 기판은 프라이머층과 접착력이 개선시키기 위해 플라즈마 처리가 이루어질 수 있다. 또한 상기 플라즈마 처리는 배선층의 형성이후에 각각 선택적으로 처리될 수 있다.

또한 본 발명에서는 상기 제1 배선층을 포함하는 기판 전면을 덮도록 기판상에 제1 절연층을 형성시킬 수 있다.

상기 제1 절연층은 0.1 ㎛ 내지 30 ㎛ 이며, 상기 절연층 조성물은 에폭시, 아크릴, 폴리이미드 또는 이를 포함한 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 제1 절연층 또한 절연성을 가진 재료의 인쇄방식으로 형성가능하며, 롤투롤 공정으로 적용이 가능하다. 즉, 상기 제1 절연층도 상기 배선층과 마찬가지로 직접 인쇄방식에 의해 형성할 수 있어, 스크린 인쇄, 로타리 인쇄, 프렉소인쇄, 그라비아인쇄, 그라비아 옵셋인쇄, 리버스 옵셋, 패드 프린팅 또는 디스펜서 등의 인쇄 방법을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 스크린 인쇄, 로타리 인쇄, 그라비아 인쇄 또는 그라비아 옵셋 인쇄방법을 사용할 수 있다.

한편, 상기 제1 절연층은 도 1b)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 배선층의 타단부쪽의 일부분이 노출되도록 절연층내 비아홀(35)을 포함한다.

상기 비아홀은 인쇄회로기판에서 층과 층사이의 전기적인 통전을 위해 가공한 구멍을 의미하며, 통상적으로 양면이 뚫려있는 것을 의미한다.

상기 비아홀의 지름은 제1 배선층의 배선폭과 동일한 사이즈로 형성할 수 있고 또한 상기 비아홀의 내부에는 제1 배선층과 상기 제1 절연층상에 형성되는 제2 배선층을 전기적으로 통전시키는 비아를 형성시킴으로써 본 발명에서의 안테나 배선이 각각 서로 연결될 수 있다.

한편, 본 발명에서 상기 제1 절연층은 제1 배선층을 포함하는 기판의 일부 영역만을 덮도록 기판상에 형성되며, 상기 제1 배선층의 타단부쪽 일부분이 노출되는 비아홀을 포함할 수 있다.

즉, 상기 제1 절연층은 선택적으로 기판 전면에서 상기 단자부를 제외한 나머지 부분상에 형성될 수 있거나, 또는 상기 제1 배선층만을 포함하는 일부 영역상에만 형성되고 나머지부분은 제2 배선층이 형성되고, 선택적으로 상기 제2 배선층상에 무전해 금속 도금층이 형성된 이후에 보호층이 형성되는 공정에서 채워질 수 있다.

또한 본 발명에서의 제2 배선층은 도 1c)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 절연층 상부에 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 프린팅 방법에 의해 형성되며, 시작점으로서 일단부가 상기 비아홀에 연결되어 제2 배선층이 시작되고 끝점으로서 타단부는 전극으로 사용되도록 기판 일측면에 형성되도록 구성될 수 있다.

상기 제2 배선층의 종류와 형성 방법은 제1 배선층의 형성에서 전술한 바와 동일하다.

한편, 본 발명에서의 상기 제1 배선층과 제2 배선층은 각각의 배선층을 형성함에 있어, 중첩 인쇄에 의해 각 배선층의 두께의 조절이 가능하다. 예컨대, 제1 배선층을 1회 인쇄공정을 진행한 후에 상기 제1 배선층상에 다시 제1 배선층의 패턴을 중첩하여 형성시킬 수 있다. 이는 제2 배선층에서도 마찬가지로 적용될 수 있다.

또한 본 발명에서 각각의 배선층 및/또는 절연층의 인쇄 방법은 동일하거나 상이할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 배선층과 제2 배선층은 그라비아 옵셋 인쇄방식에 의해 형성될 수 있으나, 상기 제1 절연층의 인쇄는 스크린 또는 로타리 방식에 의해 인쇄가 가능하다. 또한 상기 각각의 배선층 및 절연층과 보호층이 모두 동일한 인쇄방식에 의해 형성될 수도 있다.

또한 본 발명은 상기 제1 절연층에 형성된 비아홀 내부에 전도성 재료가 충진되어 상기 제1 배선층과 제2 배선층을 통전시켜주는 비아를 구비할 수 있다.

상기 비아는 제2 배선층의 형성이전, 또는 제2 배선층의 형성 이후에 형성시킬 수 있으며, 상기 비아는 제2 배선층에서 사용되는 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트와 동일한 재료가 사용될 수 있고, 잉크젯방식, 디스펜싱, 슬롯다이, 스크린, 로타리, 그라비아, 그라비아 옵셋, 폴리머 그라비아, Aerosol, 마이크로 플라즈마 프린팅, 임프린팅 중에서 선택되는 어느 하나의 방법을 이용하여 도전성 잉크를 충진하거나 또는 도전성 페이스트를 충진함으로써 이루어질 수 있다.

예시적으로, 은 또는 구리분말, 및 이들을 결속시켜주는 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지로 구성된 도전성 페이스트 또는 금속, 도전성 잉크를 충진한 후 열 또는 자외선 등의 단 파장대의 빛을 가하여 경화시키면 형성된다. 상기 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지는 상온에서 액체 상태를 유지하고 있다가 열 또는 자외선 등의 단 파장대의 빛이 가해지면 경화되는 수지로서, 에폭시 수지, 폴리에스터 수지, 아크릴 수지, 크실렌 수지, 폴리우레탄 수지, 우레아 수지, 아미노 수지, 알키드 수지 등이 사용될 수 있다.

또한 상기 비아는 도금에 의해 형성될 수 있다. 이는 상기 비아홀(15')을 포함하는 회로기판을 전해도금 또는 무전해도금에 의해 상기 비아홀에 전도성을 부여하는 것이다. 상기 도금으로 전도성을 부여하는 경우 보텀-업 필링(bottom-up filling) 방법을 적용할 수 있다.

또한 상기 비아는 도금에 의한 방법과 도전성 재료에 의해 비아홀의 내부가 충진되는 방법을 병행함에 의해 형성될 수 있다. 예시적으로, 상기 도금방법에 의해 상기 비아홀의 표면에 금속 도금막을 형성한 후에 나머지 빈 공간에 도전성 재료를 충진함으로써 비아홀에 전도성을 부여할 수 있다.

한편, 본 발명에서 상기 제2 배선층의 상부에는 제2 배선층 상부를 포함하는 기판 전면을 덮도록 형성되는 보호층이 구비될 수 있다.

상기 보호층은 제1 절연층과 동일한 재료를 사용할 수 있으며, 0.1 내지 30 ㎛의 두께가 사용가능하며, 바람직하게는 1 내지 15 ㎛의 범위로 형성할 수 있다. 상기 보호층도 앞서 기재된 제1 절연층과 마찬가지의 동일한 인쇄방법에 의해 형성될 수 있다.

한편, 일반적으로 기판상에 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트를 인쇄 방식으로 구현된 회로배선은 저항이 높아 전도도가 양호하지 않아 회로 배선으로 사용하기에는 어려움이 있다. 이런 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 상기 도 1d)에 도시된 바와 같이, 상기 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 제2 배선층상에 무전해 금속 도금층이 추가적으로 형성될 수 있다. 이 경우에 상기 패턴화된 배선층상에 형성된 무전해 금속 도금층의 두께는 0.3 ㎛ 내지 30 ㎛ 이며, 바람직하게는 1 내지 10 ㎛, 더욱 바람직하게는 2 내지 8 ㎛ 로 형성할 수 있다.

상기 무전해 금속 도금에 사용되는 금속은 Cu, Sn, Ag, Au, Ni 또는 이들의 합금에서 선택되는 어느 하나로 구성될 수 있다.

또한 본 발명에서 상기 무전해 금속 도금층은 제1 배선층상에도 선택적으로 형성될 수 있다.

본 발명에서 상기 제2 배선층 상에 무전해 금속 도금층이 추가적으로 형성되는 경우에, 상기 보호층(60)은 도 1(e)에서 나타낸 바와 같이, 기판 일측면상에 형성된 전극 부분을 제외하고는 무전해 금속 도금층 상부를 포함하는 기판 전면을 덮도록 형성된다.

본 발명에서의 상기 무전해 금속 도금층(50)이 배선층 상에 형성되는 경우에는 금속 도금층이 전해도금에 의해 형성되는 것보다 배선의 균일성이 양호해질 수 있다. 이와 관련되어 이하에서 보다 상세히 설명한다.

일반적으로 전해도금의 경우에는 전해 도금의 진행시 도전성 페이스트의 저항이 큼으로 인해 도금이 제대로 되지 않거나 저항의 편차에 의해 도금두께도 크게 편차가 발생되어 진다. 예컨대, 전해 도금시 배선의 시작점은 전극에 가깝게 위치하고 있으며, 금속의 환원반응이 잘 일어나게 되어 상기 도전성 페이스트층 상에 도금층이 원활하게 형성될 수 있으나, 페이스트층을 포함하는 배선층이 시작점에서부터 멀어질수록 페이스트의 전기전도도가 금속에 비해 좋지 않으며, 도전성 페이스트의 길이에 따른 저항의 존재로 인해 금속이온의 환원반응의 효율이 떨어지게 된다. 따라서 배선이 전극의 시작점에서 멀어질수록 형성되는 도금층의 두께는 얇아질 수 있고, 심지어는 배선이 불연속적으로 도금이 형성될 수도 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 도금층의 두께를 두껍게 하게 되면, 최종적으로 제조되는 회로기판의 두께가 두꺼워지는 단점을 가지며 또한 높은 두께로 인한 인쇄시 불량발생 원인을 제공하기도 한다.

또한, 상기 도금층의 두께를 두껍게 하기 위해 전해도금시 도금량을 증가시키게 되는 경우에, 배선층의 상단부분뿐만 아니라 배선층의 측면부에도 도금이 될 수 있어, 배선 라인간의 폭(피치폭)을 좁게 형성할 수 없는 단점이 있다.

그러나 상기 도전성 페이스트의 패턴화된 배선층상에 무전해 도금을 하는 경우에는 상기 전해도금에 의해 발생될 수 있는 문제점인 배선의 길이에 따른 전해도금층의 두께가 불균일한 것을 해소할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 무전해도금에 의해 도금층을 형성하는 경우에는 전해 도금을 하는 경우에 있어 배선의 전도도를 향상시키기 위해 도금층을 두껍게 함으로써 발생되는 문제점인 회로기판의 두께가 두꺼워지는 단점을 개선할 수 있고, 전해도금에 의해 금속도금층을 형성하는 것보다 배선라인간의 폭(피치폭)을 좁게 형성할 수 있다. 왜냐하면 전해도금시 배선의 길이에 따른 전해도금층의 두께가 불균일하게 되는 단점을 극복하기 위해서는 앞서 기재한 바와 같이 도금층의 두께를 두껍게 하여야 하며 이를 위해 전해도금시 도금량을 증가시켜야 하나, 이러한 경우에, 배선층의 상단부분뿐만 아니라 배선층의 측면부에도 도금이 될 수 있게 된다. 따라서 전해도금에 의해 도전성 페이스트층 상에 금속도금층을 형성하는 경우 전도성이 양호한 배선을 형성하기 위해서는 도금층의 두께를 두껍게 함으로써 배선층의 측면부에도 도금층이 형성되어, 배선 라인간의 폭(피치폭)을 좁게 형성할 수 없는 단점이 있게 되나, 본 발명에서와 같이 무전해 도금에 의해 금속도금층을 도전성 페이스트층에 형성하는 경우에는 앞서 살펴본 바와 같이 배선의 길이에 따른 전해도금층의 두께가 불균일하게 되는 문제점이 해결됨으로써, 전해도금에 의한 도금층을 형성하는 경우보다 배선 라인간의 폭(피치폭)을 좁게 형성할 수 있다.

한편, 본 발명에서 상기 무전해 금속 도금층을 형성하는 경우에, 상기 제2 배선층 상부와 무전해 금속도금층의 사이에는 무전해 금속도금층의 형성하기 위한 시드 금속층이 추가로 형성될 수 있다. 상기 시드 금속층은 상기 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트층상에 시드금속이 흡착되고 이에 상기 무전해 화학도금층을 형성하는 금속이온이 환원되게 함으로써 무전해 도금의 반응속도와 선택성을 개선시킬 수 있다.

상기 시드 금속층을 형성하기 위한 금속은 Au, Ag, Pt, Cu, Ni, Fe, Pd, Co 또는 이들의 합금에서 선택될 수 있고, 시드금속 성분의 할라이드, 설페이트, 아세테이트, 착염 등의 시드금속성분의 전이금속염이면 어느 성분이나 가능하다.

또한 본 발명은 상기 시드 금속층을 형성함에 있어서, 상기 시드 금속층에 시드 금속 성분 이외의 다른 추가적인 전이금속 성분을 함유할 수 있다.

상기 시드금속 이외의 추가의 전이금속 성분은 금속 할라이드, 금속 설페이트, 금속 아세테이트 등의 전이금속 염을 이용하여 함유시킬 수 있으며, 이를 위해 도전성 페이스트층상에 형성되는 상기 무전해 도금층의 성분과 동일한 금속성분의 염을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 시드금속층을 사용하는 경우에, 무전해 도금층이 보다 신속히 형성될 수 있고, 또한 상기 무전해 도금층이 도전성 페이스트상의 배선층에만 무전해 도금층이 형성될 수 있도록 도와주는 역할을 한다.

본 발명의 무전해 도금에 의해 형성되는 배선층은 종래의 전해도금에 의한 배선층보다 더 얇게 층을 형성할 수 있고, 이를 통해 배선의 전기전도성을 향상시킬 수 있어, 본 발명에서의 안테나 기판은 NFC용 루프 안테나에 적용할 수 있다.

또한 상기 NFC용 루프 안테나는 휴대용 단말기의 부품으로서 사용될 수 있다.

한편, 본 발명에서의 안테나 기판은 추가적으로 자성시트를 포함하는 전자파 흡수층을 기판 하부에 포함할 수 있다.

이 경우에 상기 전자파 흡수층은 불필요한 전자파를 흡수하고 자계 노이즈를 제거, 반사파를 억제할 뿐 아니라, 전파를 흡수 또는 반사하여 전자파가 안테나의 뒷면의 물체에 영향을 받지 않고 근거리 무선통신(NFC) 안테나에 전자파를 잘 전달될 수 있도록 한다.

여기서, 상기 자성시트는 평탄화된 판상입자를 갖는 전자파 흡수용 자성분말과 바인더를 혼합하여 압연롤러에 의한 압출방법으로 제조할 수 있다.

상기 자성시트를 포함하는 전자파 흡수층의 두께는 0.02 내지 1 mm의 범위를 가질 수 있으며, 더욱 바람직하게는 80 ㎛ - 100 ㎛ 의 범위를 가질 수 있다.

상기 자성시트는 평탄화된 판상입자를 갖는 전파 흡수용 자성분말 50 내지 95 중량부와 바인더로서 합성고무, 천연고무 또는 이들의 혼합물 5 내지 50 중량부가 포함된 배합원료를 한 쌍의 압연롤러 사이에 압출시킴으로서 제조될 수 있다.

이때, 전파 흡수용 자성분말은 판상입자의 것을 사용함이 바람직하나, 필요에 따라 구형, 침상형, 사각형, 육각형 등의 다양한 형상입자의 것을 사용할 수도 있다.상기 전파 흡수용 자성분말은 금속계 강자성분말, 산화물계 강자성분말, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 전자파 흡수층은 자성시트를 포함하며, 상기 자성시트와 기판과의 접착력을 강화하기 위한 접착제 또는 점착제 성분을 추가적으로 구비할 수 있다.

상기 접착제 또는 점착제 성분은 비전도성의 필름이나 시트 또는 패드 타입일 수 있으며, 아크릴계 양면 접착필름, 핫멜트 타입 EVA(초산비닐수지) 접착필름, 부틸 고무계 스프레이타입 접착필름이 사용가능하며, 또한 코팅제 성분으로서는 아크릴계 접착제, 핫멜트 타입 EVA(초산비닐수지) 접착제, 부틸 고무계 접착제, 실리콘계 코팅제, 아크릴계 코팅제, 에폭시계 코팅제 등의 코팅제 성분이 사용가능하다.

또한, 본 발명에서는 상기 기판상에 복수의 배선층이 형성된 안테나 기판의 제조방법을 제공할 수 있는데, 이를 도 4를 통해 보다 자세히 살펴본다.

도 4는 본 발명에서의 일 실시예에 따른, 기판상에 제1 배선층, 비아홀을 포함하는 제1 절연층, 제2 배선층 및 보호층의 순서로 각각의 배선층 또는 절연층이 형성된 안테나 기판의 제조방법을 도시한 순서도를 나타낸 그림이다.

이는 보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 안테나 기판의 제조방법은 기판상에 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 프린팅 방법에 의해 기판 일측면에 배선층 일단부가 형성되고 배선층의 타단부는 기판의 안쪽 내부에 형성되도록 제1 배선층을 형성하는 단계, 상기 제1 배선층의 타단부쪽의 일부분이 노출되는 비아홀을 포함하며 상기 제1 배선층을 포함하는 기판 전면을 덮도록 제1 절연층을 기판상에 형성하는 단계, 상기 비아홀 내부에 전도성 재료를 충진하여 상기 제1 배선층과 하기 제2 배선층을 통전시켜주는 비아를 형성하는 단계, 상기 제1 절연층 상부에 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 프린팅 방법에 의해 배선층의 일단부가 상기 비아홀에 연결되고 타단부는 단자부로 사용되도록 기판 일측면에 형성되는 제2 배선층을 형성하는 단계, 및 상기 제2 배선층 상부를 포함하는 기판 전면을 덮도록 보호층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이를 각 단계별 공정에 따라 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

첫 번째 단계로서, 기판상에 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 프린팅 방법에 의해 기판 일측면에 배선층 일단부가 형성되고 배선층의 타단부는 기판의 안쪽 내부에 형성되도록 제1 배선층을 형성하는 단계는 앞서 기재된 바와 같이, 상기 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트를 이용하여 기판상에 제1 배선층을 형성함으로써 이루어질 수 있고, 상기 기판 및 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 종류는 앞서 상술한 바와 같다.

상기 프린팅 단계는 앞서 살펴본 바와 같이 스크린 인쇄, 로타리 인쇄, 프렉소인쇄, 그라비아인쇄, 그라비아 옵셋인쇄, 리버스 옵셋, 패드 프린팅 또는 디스펜서 등의 인쇄 방법을 통하여 제1 배선층을 형성할 수 있고, 바람직하게는 스크린 인쇄, 로타리 인쇄, 그라비아 인쇄 또는 그라비아 옵셋 인쇄방법을 사용할 수 있다.

이후에, 공정조건에 따라 상기 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 건조단계를 추가로 구비할 수 있다. 이 경우에 상기 건조방법은 사용되는 공정조건에 따라 당업자가 적절히 선택하여 적용할 정도에 해당하여 그 종류에 구애받지 않으나, 80도 내지 200도, 바람직하게는 100도 내지 160도에서 10분 내지 3시간 동안 열풍건조를 이용할 수 있다.

또한 상기 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트는 사용조건에 따라 경화단계를 거칠 수 있다.

또한 상기 제1 배선층의 일 단부는 도 1a)에서 도시한 바와 같이 기판의 일측면에 단자부로 사용되도록 일단부의 적어도 일부분이 노출되어 기판 일측면에 형성되고 타단부는 기판의 안쪽 내부의 중앙부 방향으로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에서 상기 배선층 또는 절연층 재료의 밀착력을 높이기 위해 플라즈마 처리를 선택적으로 할 수 있다.

상기 제1 배선층의 단자부로 사용되는 부분은 배선층이 형성된 이후에 Ni, Ag, Sn, Ag 등에 의해 도금 처리될 수 있다.

또한, 본 발명의 안테나 기판을 제조하기 위한 두 번째 단계인, 제1 배선층의 타단부쪽의 일부분이 노출되는 비아홀을 포함하며 상기 제1 배선층을 포함하는 기판 전면을 덮도록 제1 절연층을 기판상에 형성하는 단계는 기판상의 제1 배선층에서 상기 비아홀에 해당하는 부분만을 제외하고 기판상의 나머지 부분을 인쇄방식에 의해 절연층을 프린팅함으로써 이루어질 수 있다.

예컨대, 에폭시, 아크릴, 폴리이미드 또는 이를 포함한 혼합물을 앞서 기재된 인쇄방식에 의해 비아홀을 제외한 상기 제1배선층을 포함하는 기판상부에 0.1 ㎛ 내지 30 ㎛의 두께로 형성할 수 있고, 바람직하게는 1 ㎛ 내지 15 ㎛의 두께로 형성할 수 있다.

한편, 본 발명의 안테나 기판을 제조하기 위한 세 번째 단계인, 상기 비아를 형성하는 단계는 앞서 기재한 바와 같이, 비아홀 내부에 금속 나노입자를 포함하는 도전성 잉크를 충진하거나 또는 도전성 페이스트를 충진함으로써 이루어질 수 있다.

상기 비아홀 내부 충진을 위한 도전성 페이스트 또는 도전성 잉크의 충진 방법은 앞서 제1 배선층의 형성방법 또는 이후 공정의 제2 배선층의 형성방법에 사용되는 프린팅 방법과 동일한 방식에 의해 구현될 수 있다.

보다 구체적으로는 상기 비아홀의 충전은 잉크젯방식, 디스펜싱, 슬롯다이, 스크린, 로타리, 그라비아, 그라비아 옵셋, 폴리머 그라비아, Aerosol, 마이크로 플라즈마 프린팅, 임프린팅, 마이크로컨택법 등의 방법을 적용하여 형성할 수 있다.

이 경우, 도전성 잉크에 사용되는 소재로는 구리, 은, 금과 같은 금속류와 PEDOT 등과 같은 전도성 고분자, 그리고 CNT(탄소나노튜브), 그래핀과 같은 유기재료로 이루어진다.

예켠대 잉크젯 방식에 의해 사용될 충진용 잉크의 적용은 홀 사이즈에 따라 노즐 구경이 결정되며 잉크의 도전성을 나타내는 물질은 10 nm ~ 10 ㎛ 사이즈를 갖는 입자로 1차 입경이 200 nm이하의 것이 필요하며, 1차 입경이 200 nm를 초과하는 경우, 분산성이 낮아서 응집, 크고 불균일한 입자가 발생하기 쉽다. 또한, 응집이 잘 안되어서 잉크의 유동성을 저하시키게 된다. 전체 함량 대비 고형분은 10 ~ 80 wt% 이내로 한정한다. 고형분이 10 % 이내일 경우, 형성 점도가 너무 낮아서, 어느 하나의 인쇄방법, 도포방법에 의해서도, 충분한 흐름성과 도전성을 지니는 홀 충진층을 형성하기 어렵다, 반대로 80 %를 초과할 경우는, 유동성이 저하되어서 각종의 인쇄방법이나 도포방법으로 적합한 충진이 이루어지지 않는다.

충진된 잉크의 건조는 주로 열경화 방식을 주로 채택하게 되며, 경우에 따라서 IR, UV 경화방식 내지는 Dual 경화방식을 취할 수 있다. 대표적으로 열경화 방식이 많이 적용이 되고 있으며, 구체적으로 1단계 잉크 충진 후 가 건조를 진행, 용제 휘발 후(dry step), 2단계로 완전 경화(curing step)를 진행한다. dry step은 50 ~ 70℃ ± 5℃에서 dry 후 curing step은 160 ~ 180 ℃조건에서 완전 경화를 진행한다.

상기 비아홀 내부 충진을 위한 도전성 페이스트를 사용되는 금속으로서 은 또는 구리가 사용되는 경우로서 은 또는 구리 분말 및 은 분말을 결속시켜주는 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지로 구성된 도전성 페이스트 또는 도전성 나노 잉크를 충진한 후 열 또는 자외선 등의 단 파장대의 빛을 가하여 경화시키면 형성된다.

또한 상기 전도성 잉크를 사용하는 경우로서, 은 또는 구리 나노 입자로 이루어진 전도성 잉크가 잉크젯 헤드의 노즐에서 배출되어 비아홀을 충진하고 이를 열 또는 자외선 등의 단 파장대의 빛을 가하여 경화시키면 형성된다.

상기와 같은 공정을 통해 상기 비아홀 내부에 전기 전도도가 높은 금속 나노 입자가 충진될 수 있고, 이는 전기적 도금을 수행하지 않기 때문에 복잡한 공정이 단순화되어 제조 비용을 줄일 수 있다.

한편, 본 발명의 안테나 기판을 제조하기 위한 네 번째 단계인, 상기 제2 배선층을 형성하는 단계는 앞서 기재한 제1 배선층의 형성단계에서와 공정조건이 동일한 상태로 형성될 수 있다.

다만 상기 제2 배선층의 경우에 도 1c)에 도시된 바와 같이 배선의 시작점은 상기 비아홀이고 끝점은 제1 배선층의 단자부와 근접한 거리에 위치하도록 상기 기판의 일측면에 형성될 수 있다.

본 발명에서의 상기 제2 배선층 형성 이후에는 선택적으로, 전도성 잉크의 소결을 위해 열선(Heat beam)을 조사하여 소결함으로써 배선 저항을 감소시키는 단계를 거칠 수 있다

또한 상기 제2 배선층의 단자부 부분은 제1 배선층에서와 같이 배선층이 형성된 이후에 Ni, Ag, Sn, Ag 등에 의해 도금 처리되거나, 또는 이후 공정에서 추가적으로 형성되는 무전해 금속 도금 단계에 의해 무전해 금속 도금층이 형성될 수 있다.

본 발명의 안테나 기판을 제조하기 위한 마지막 단계인, 상기 제2 배선층 상에 보호층을 형성하는 단계로서, 상기 보호층의 종류와 두께는 앞서 기재한 바와 동일하게 형성될 수 있다.

상기 보호층의 형성도 인쇄방식에 의해 형성가능하며 롤투롤 공정에 의해 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명은 안테나 배선의 전기전도도를 향상시키기 위해서, 상기 제2 배선층 상에 무전해 금속 도금층을 형성하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 이 경우에 상기 보호층을 형성하는 단계는 상기 무전해 금속 도금층을 형성하는 단계 이후에 이루어질 수 있다.

상기 제2 배선층 상부에 전이금속을 무전해 도금하여 무전해 도금층을 형성하는 단계는 전이금속염, 환원제, 착제 등을 이용하여 상기 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트상에 무전해 도금층을 형성할 수 있다.

상기 무전해 도금은 금속이온이 포함된 화합물과 환원제가 혼합된 도금액을 사용하여 기판 등에 금속을 환원 석출시키는 것으로 금속이온을 환원제에 의해 환원시킴으로써 진행될 수 있다.

상기 무전해 도금의 주반응으로서 하기에 기재된 반응식에 의해 금속이온이 환원될 수 있다.

Metal ion + 2HCHO + 4OH- => Metal(0) + 2HCOO- + H2 + 2H₂O

이때, 무전해 도금에 사용되는 상기 금속의 비제한적인 예는 Ag, Cu, Au, Cr, Al, W, Zn, Ni, Fe, Pt, Pb, Sn, Au 등이 될 수 있고, 이들 원소는 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.

상기 무전해 도금에 사용되는 도금액은 도금하고자 하는 금속의 염 및 환원제 등을 포함하는 것일 수 있으며, 이때 환원제의 비제한적인 예는 포름알데히드, 히드라진 또는 그 염, 황산코발트(Ⅱ), 포르말린, 글루코오즈, 글리옥실산, 히드록시 알킬술폰산 또는 그 염, 하이포 포스포러스산 또는 그 염, 수소화붕소 화합물, 디알킬아민보란 등이 있으며, 이 이외에도 금속의 종류에 따라 다양한 환원제가 사용될 수 있다.

나아가, 상기의 무전해 도금액은 금속이온을 생성하는 금속 염, 금속이온과 리간드를 형성함으로써 금속이 액상에서 환원되어 용액이 불안정하게 되는 것을 방지하기 위한 착화제 및 상기 환원제가 산화되도록 무전해 도금액을 적당한 pH로 유지시키는 pH 조절제를 포함할 수 있다.

상기 무전해 금속 도금층의 두께는 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 이며, 무전해 금속 도금에 사용되는 금속은 Ag, Cu, Au, Cr, Al, W, Zn, Ni, Fe, Pt, Pb, Sn, Au 또는 이들의 합금에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

예를 들어, 동(구리) 도금층을 형성하고자 하는 경우에는, 황산구리, 포르마린, 수산화나트륨, EDTA(Ethylene Diamin Tera Acetic Acid) 및 촉진제로서 2.2-비피래딜을 첨가한 수용액을 이용하여 1 ∼ 10 ㎛의 두께로 무전해 도금층을 형성할 수 있다.

상기 무전해 동도금 단계는 바렐도금장치를 이용할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 제2 배선층을 형성하는 단계와 상기 무전해 금속 도금층을 형성하는 단계 사이에, 상기 제2 배선층의 상부에 무전해 금속 도금층을 형성하기 위한 시드 금속층을 형성시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 시드 금속층에는 Au, Ag, Pt, Cu, Ni, Fe, Pd, Co 또는 이들의 합금에서 선택될 수 있으며, 바람직하게는 팔라듐 염을 사용할 수 있다. 또한 본 발명은 상기 시드 금속 성분이외의 다른 전이금속성분을 추가로 함유할 수 있다.

예컨대, 상기 시드층 형성을 위하여 팔라듐성분이 500 ppm, 황산구리 0.1%, 안정제 1%의 성분으로 된 수용액을 사용하여 상기 수용액내에 도전성 페이스트로서 은 페이스트가 보호층 표면에 패턴화된 기판을 3분 내지 5분 담그어 꺼낸 후 건조과정을 거쳐 상기 무전해 화학동 도금을 진행할 수 있다.

본 발명에서는 상기 무전해 도금층의 저항값이 낮으면 전기전도성이 높아지며, 더 낮은 저항을 필요로 한다면 무전해 동도금의 시간을 늘려 도금되는 금속의 함량을 높여 주면 낮은 저항을 가질 수 있다.

본 발명의 상기 제조방법에 의해 얻어지는 안테나 기판은 상기 제2 배선층 상에 형성되는 무전해 도금층이 배선 전역에 걸쳐 균일하게 형성될 수 있고, 또한 향상된 전기전도도를 가질 수 있다.

또한 본 발명에서 상기 각각의 배선층 또는 절연층을 형성하는 단계중 적어도 하나 이상은 롤투롤 공정에 의해 형성될 수 있다.

이 경우에 상기 롤투롤 공정은 스크린 인쇄, 로타리 인쇄, 그라비아 인쇄, 그라비아 옵셋, 리버스 옵셋, 폴리머 그라비아, 플렉소, 패드 프린팅을 포함하여 이루어질 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명 과정의 세부사항을 설명하고자 한다. 이는 본 발명에 관련한 대표적 예시로서, 이것만으로 본 발명의 적용 범위를 결코 제한할 수 없음을 밝히는 바이다.

실시예)

두께 25 ㎛의 폴리이미드 기판 위에 평균 입자 직경이 0.1-3.0 ㎛ 인 은(Ag) 잉크(82 wt%의 솔벤트 및 경화제를 포함하는 조성물)을 이용하여 그라비아 옵셋 인쇄방법으로 프린팅하여 선폭 1 mm, 길이 750 mm의 안테나 배선 패턴을 제조하였으며, 상기 패턴 형성된 기판을 150 도에서 1분가량 열풍 건조하였다.

상기 인쇄는 3도 연속 인쇄가 되는 그라비아 옵셋 인쇄기를 사용하였으며, 1도 인쇄에서는 제1 배선층을 형성한 다음, 2도 인쇄에서는 제1 배선층과 제2 배선층 사이의 전기적 절연을 위한 제1 절연층을 상기 제1 배선층을 포함하는 기판의 전면 상부에 형성 후, 마지막 3도 인쇄에서는 제2 배선층을 형성하였다.

이하 1도 인쇄를 위한 그라비아 옵셋 방식의 배선층 제조공정을 상세히 설명한다.

먼저 그라비아 패턴롤에 잉크를 뭍힌 후, 닥터 브레이드로 패턴롤을 긁어내어 오목한 패턴으로 잉크를 충진한다 이때의 그라비아 패턴롤 속도는 30~300 deg/s이며, 바람직하게는 100~150 deg/s(1초에 패턴롤의 각이(150도)만큼 변함)이다. 그라비아 패턴롤에서 Blanket Sheet에 잉크를 전사하고 적당한 잉크의 Off를 하기 위해 인압을 최소 10 kgf ~ 최대 50 kgf로 설정하며, 잉크의 조건에 따라 다를 수 있다. 이때의 속도는 30~300 deg/s이며, 바람직하게는 100~150 deg/s이다. Blanket Sheet에서 기판으로 잉크를 전사시키기 위한 Set 조건은 잉크의 조건에 따라 다를 수 있다. 이때의 속도는 30~300 deg/s이며, 바람직하게는 100~150 deg/s이다. 인쇄된 잉크는 70~150 ℃에서 1~90분 가량 건조를 하며, 바람직하게는 120~150℃에서 1~20분 건조한다. 제1 절연층, 제2 배선층의 인쇄도 동일한 조건으로 진행하였다.

한편, 상기의 제1 배선층, 제1 절연층, 제2 배선층 등이 형성된 기판을 배선 저항을 감소시켜 전기 전도도를 향상시키기 위한 목적으로 제2 배선층 위에 무전해 동도금을 실시했다.

상기 무전해 동도금은 환원제, 첨가제, 안정화물을 포함하는 도금액이 들어 있는 도금조에 담가 필요한 두께의 무전해 도금층이 상기 배선층상에 도금되도록 10분 내지 60분 동안 도금을 행하였다.

이때 사용된 무전해 도금액의 성분 및 도금조건은 D/I Water 85 %, 보충제 10~15 %, 25%-NaOH 2~5 %, 안정제 0.1~1 %, 37% 포르말린 0.5~2 %의 성분으로 10~15분간 Air 교반한 후 온도 40~50 ℃, pH 13 이상에서 20~60분간 도금하였다.

이때, 상기 은 배선층상에 시드층을 형성하기 위해 팔라듐 염을 사용하여 시드층을 형성하였다.

이 경우 시드층을 위하여 팔라듐성분이 500 ppm, 황산구리 0.1 %, 안정제 1 %의 성분으로 된 수용액을 사용하여 상기 수용액내에 은 잉크가 형성된 기판을 3분 내지 5분 담그어 꺼낸 후 다음 공정을 진행한다. 이후 건조과정을 거쳐 상기 공정에 의해 무전해 동도금을 진행하였다.

도 5에서는 상기 제조된 안테나 기판의 단면도를 나타내었다. 상기 도 5에서 볼 수 있듯이 제1 배선층과 제2 배선층 사이에 전기적인 절연을 위한 절연층(30) 위에 제2 배선층(40)이 형성되고 이후, 상기 제2 배선층의 전기 전도도를 향상시키기 위한 무전해 금속 도금층이 5~6 ㎛ 형성된 것을 나타내고 있다.

한편, 상기 도 1에 도시된 안테나 기판의 제2 배선층 위에 무전해 동도금의 처리시간에 따는 두께 변화와 저항 변화를 측정하면, 도금시간이 각각 20분, 40분, 60분 도금을 한 경우에, 도금 두께는 각각 평균 2.5 ㎛, 4.7 ㎛, 5,3 ㎛이며 이때 선 저항은 각각 8.7 Ω, 5.9 Ω, 3.1 Ω의 값으로 측정되었다,

도금시간이 증가함에 따라 도금 두께도 증가하는 경향을 가지며, 도금 두께가 증가할수록 배선의 저항이 감소하는 것으로 측정되었다.

한편 도 1d)에서 화학도금(무전해 동도금)층이 배선 전역에 걸쳐 균일하게 형성된 으로 나타났으며, Ag(은) 잉크의 인쇄방식에 의해 제2 배선층만을 형성한 경우의 저항을 측정하면 165 Ω정도의 비교적 높은 저항을 보여주었으나, 본 발명의 화학도금(무전해 동도금)층 형성 이후 3.1~8.7 Ω으로 낮은 저항을 나타내어 전도성이 크게 향상된 것을 확인 할 수 있다.

상기 결과를 토대로 살펴보면, 도 1에서와 같이 길이가 길고 복잡한 패턴에서 본 발명의 전도성 잉크 배선층상에 무전해 동도금층을 형성하는 방법을 활용하게 되는 경우 배선의 전도성을 크게 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

이상 본 발명의 구성을 세부적으로 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 기판 20 : 제1 배선층
30 : 제1 절연층 35 : 비아홀
40 : 제2 배선층 50 : 무전해도금층
60 : 보호층

Claims (13)

1. 연성 기판;
   상기 연성기판과 하기 제1 배선층 사이에 형성되는 두께 0.02 내지 10 um의 실란계열 프라이머에 의해 형성되는 프라이머층;
   도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 프린팅 방법에 의해 상기 연성 기판상에 형성되며, 단자부로 사용되도록 일단부의 적어도 일부분이 노출되어 연성 기판 일측면에 형성되고 타단부는 연성 기판의 안쪽 내부에 형성되는 제1 배선층;
   상기 제1 배선층을 덮으며, 또한 상기 제1 배선층을 포함하는 연성 기판 전면의 일부 영역만을 덮도록 기판상에 형성되되, 상기 제1 배선층의 타단부쪽의 일부분이 노출되는 비아홀을 포함하는 제1 절연층;
   상기 제1 절연층 상부와 상기 연성기판 상부에 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 프린팅 방법에 의해 형성되며, 일단부가 상기 비아홀에 연결되며, 제1 배선층의 상부를 교차하여 제1 절연층에 배선이 형성되고, 타단부는 단자부로 사용되도록 연성 기판 일측면에 형성되는 제2 배선층;
   상기 제2 배선층 상부와 하기 무전해 금속도금층의 사이에 하기 무전해 금속도금층을 형성하기 위한 시드금속층으로서, 상기 시드금속층을 형성하기 위한 금속은 Au, Ag, Pt, Cu, Ni, Fe, Pd, Co 또는 이들의 합금에서 선택되는 시드금속성분과, 상기 시드금속성분 이외의 다른 전이금속성분의 할라이드, 설페이트, 또는 아세테이트로부터 선택되는 전이금속 염을 이용한 추가적인 전이금속성분을 함유하는 시드금속층;
   상기 제2 배선층 상에 추가적으로 형성된 두께 2 내지 8 um의 무전해 금속도금층;
   상기 비아홀 내부에 전도성 재료가 충진되어 상기 제1 배선층과 제2 배선층을 통전시켜주는 비아; 및
   상기 무전해 금속도금층 상부를 포함하는 연성 기판 전면을 덮도록 형성되는 보호층;을 포함하는, 기판 일면에 안테나를 구성하는 제1 배선층과 제2 배선층이 함께 형성되는 안테나 기판.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 배선층상에는 선택적으로 추가적인 무전해 금속 도금층이 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 안테나 기판
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 도전성 잉크 또는 도전성 페이스트의 입자크기는 각각 3 nm 내지 20 ㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 안테나 기판
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 무전해 금속 도금에 사용되는 금속은 Cu, Sn, Ag, Au, Ni 또는 이들의 합금에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 안테나 기판
5. 삭제
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 배선층의 길이와 제2 배선층의 길이는 1:500 내지 10:1의 범위인 것을 특징으로 하는 안테나 기판
7. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 연성 기판은 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리에테르, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 아크릴 수지, 내열성 에폭시(Epoxy), 초산비닐수지(EVA), 부틸 고무수지, 폴리아릴레이트 및 폴리이미드 중에서 선택되는 어느 하나의 재료로서 구성되는 것을 특징으로 하는 안테나 기판.
8. 삭제
9. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 안테나 기판은 NFC용 루프 안테나용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 안테나 기판.
10. 제9항에 기재된 안테나 기판을 포함하는 휴대용 단말기
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제

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