KR101577652B1 - 열-프레스 성형용 폴리올레핀 시트 및 이를 포함하는 이형 완충필름 - Google Patents

열-프레스 성형용 폴리올레핀 시트 및 이를 포함하는 이형 완충필름 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 폴리올레핀 시트는 고압 조건 하에서 제조되는 폴리올레핀 수지를 포함함으로써, 종래 환경적 부담을 발생시키는 폴리비닐클로라이드(PVC) 등의 불소계 수지를 사용하지 않아 친환경적일 뿐만 아니라, 170℃ 이상의 고온에서도 상당히 우수한 탄성력 및 내열성을 갖는다. 따라서, 이를 포함하는 이형 완충필름은 인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD) 또는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board)의 열-프레스 성형에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

열-프레스 성형용 폴리올레핀 시트 및 이를 포함하는 이형 완충필름{Polyolefin sheet for hot-press forming and release buffer film containing the same}
본 발명은 내열성 및 탄력성이 우수한 폴리올레핀 시트, 이를 포함하여 이형 완충필름 및 상기 이형 완충필름을 이용하는 연성회로기판의 제조방법에 관한 것이다.
인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD) 및 연성회로기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)은 텔레비젼, 핸드폰을 포함하는 모든 전자 제품의 전자회로를 구현하는 핵심 장치로서, 기판에 부착된 금속회로 패턴과, 전자회로를 다양한 환경에서 보호하기 위해 구비된 내후성 내열성 내약품성의 폴리이미드 절연 필름층으로 되어있다. 인쇄회로기판(PCB) 및 연성회로기판(FPCB)의 전기도체 또는 금속회로 패턴은 플라스틱 평면 기판 위에 돌출되어 있고, 폴리이미드 절연 필름층은 접착제로 플라스틱 평면 기판과 회로 패턴 위에 부착되어 돌출된 금속회로의 패턴을 따라 요철 상태로 굴곡이 되어있다.
이러한 인쇄회로기판 및 연성회로기판을 제조하기 위해서는 폴리이미드계 소재의 절연 필름층과 베이스 필름층 사이에 전기도체 또는 금속회로 패턴, 예를 들면, 구리배선 등을 배열하여 120℃ 이상의 고온 및 10 kg 이상의 압력 하에서 압착시킴으로써 일체형의 연성회로기판을 제조할 수 있다. 상기 방법을 열-프레스 성형법이라 하는데, 이때, 프레스부와 절연 필름층인 절연 필름층 간의 접착을 방지하고, 프레스로 가압하는 작업이 종료된 이후, 프레스부와 절연 필름층이 원활하게 분리되도록 프레스부와 절연 필름층 사이에 이형성 필름층을 도입한다.
일반적으로 이형성 필름층은 열-프레스 성형의 고온에 대한 내열성 및 절연 필름층이나 열 프레스 판에 대한 이형성이 요구된다. 이와 함께, 열-프레스 성형 시, 이형성 필름층에서 쿠션층 역할을 수행하는 완충 시트 수지가 장시간 동안 새어 나오지 않는 적절한 탄성력을 가져야 하며, 절연 필름층의 요철 부위에 수지가 잘 침투되어야 한다. 나아가, 종래, 열-프레스 성형 시, 쿠션재로 폴리비닐클로라이드(PVC)가 사용되고 있는데, 상기 폴리비닐클로라이드는 고온 고압 조건에서의 염소기(Cl-) 생성하여 환경문제를 발생시킬 수 있다. 따라서, 이러한 문제가 발생되지 않는 친환경적인 소재의 개발이 요구되고 있다.
이러한 요구를 만족시키기 위하여, 현재까지, 인쇄회로기판(PCB) 및 연성회로기판(FPCB)의 열-프레스 성형을 위한 이형성 필름층 및 완충 시트에 대한 연구가 활발히 진행되었으며, 그 결과 다음과 같은 기술들이 개발되었다.
먼저, 불소 고무층으로 이루어지는 쿠션재 및 이의 표면에 접착되어 일체화된 이형성을 가지는 표면층을 포함하는 성형 프레스용 쿠션재가 개시된 바 있다(특허문헌 1).
다음으로, 폴리메틸펜텐을 함유하는 이형층과 쿠션층을 포함하는 다층리형 필름이 개시되고 있다. 이러한 다층리형 필름은 이형성, 절연 필름층에 형성된 요철 부위의 침투성이 좋고, 사용 후의 폐기 소각 처리가 용이하다는 이점이 있다(특허문헌 2).
그러나, 상기 다층리형 필름은 이형층에 포함되는 저분자량의 폴리메틸펜텐으로 인한 기판의 오염이나, 절연 필름층의 접착제 수지가 필름 단면으로 배어 나와 기판을 오염시키는 등의 문제가 발생된다. 또한, 쿠션층을 형성하는 수지의 높은 용융지수(melt flow rate)로 인하여, 열-프레스 성형 시, 필름 단면으로 수지가 배어 나오는 문제도 있었다.
이에 따라, 열-프레스 성형 시, 고온에 대한 내열성, 프레스부와 절연 필름층에 대한 이형성 및 절연 필름층에 형성된 요철 부위에 대한 침투성이 우수하면서, 장시간 동안 고온에서도 적절한 탄성력을 유지할 수 있는 완충 필름을 포함하는 이형성 필름이 개발이 절실히 요구되고 있다.
일본공개특허 특개평6-278153호; 일본공개특허 제2003-246019호.
본 발명의 목적은 내열성 및 탄성력이 우수한 폴리올레핀 시트를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 폴리올레핀 시트를 포함하는 이형 완충필름을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 이형 완충필름을 이용한 열-프레스 성형법에 의해 수행되는 연성회로기판의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 하나의 실시예에서 용융장력(M.T, Melt Tension) 평가 시,
170℃에서, 10 m/min의 피스톤 속도 및 20 m/min의 용융장력 드로잉 속도 조건에서, 하기 수학식 1을 만족하는 폴리올레핀 시트를 제공한다:
[수학식 1]
M.T ≥ 2.5 g.
또한, 본 발명은 하나의 실시예에서 상기 폴리올레핀 시트를 포함하는 이형 완충필름을 제공한다.
나아가, 본 발명은 하나의 실시예에서 상기 이형 완충필름을 이용한 열-프레스 성형법에 의해 수행되는 연성회로기판의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 폴리올레핀 시트는 고압 조건 하에서 제조되는 폴리올레핀 수지를 포함함으로써, 종래 환경적 부담을 발생시키는 폴리비닐클로라이드(PVC) 등의 불소계 수지를 사용하지 않아 친환경적일 뿐만 아니라, 170℃ 이상의 고온에서도 상당히 우수한 탄성력 및 내열성을 갖는다. 따라서, 이를 포함하는 이형 완충필름은 인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD) 또는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board)의 열-프레스 성형에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이형 완충필름의 구조를 예시한 이미지이다;
도 2는 하나의 실시예에서, 연성회로기판의 제조를 위하여 적층되는 이형 완충필름 및 연성회로기판을 도시한 이미지이다;
도 3은 하나의 실시예에서, 이형 완충필름이 적층된 연성회로기판을 열-프레스 성형한 직후의 구조를 도시한 이미지이다;
도 4는 하나의 실시예에서, 열-프레스 성형에 의해 제조되는 연성회로기판으로부터 이형 완충필름의 탈착을 도시한 이미지이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에서, "PET 필름"이란 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 의미한다.
본 발명은 내열성 및 탄력성이 우수한 폴리올레핀 시트, 이를 포함하는 이형 완충필름 및 상기 이형 완충필름을 이용한 열-프레스 성형법에 의해 수행되는 연성회로기판의 제조방법을 제공한다.
인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD) 및 연성회로기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)은 텔리비젼, 핸드폰을 포함하는 모든 전자 제품의 전자회로를 구현하는 핵심 장치이다. 상기 인쇄회로기판(PCB) 및 연성회로기판(FPCB)은 120℃ 이상의 고온 및 10 kg 이상의 압력 하에서 압착시키는 열-프레스 성형법에 의해 일반적으로 제조된다. 열-프레스 성형법은 프레스부와 절연 필름층인 절연 필름층 간의 접착을 방지하고, 프레스로 가압하는 작업이 종료된 이후, 프레스부와 절연 필름층이 원활하게 분리되도록 프레스부와 절연 필름층 사이에 이형성 필름층을 도입한다.
이때, 상기 이형성 필름층은 열-프레스 성형의 가혹조건에 사용되므로, 열-프레스 성형의 고온에 대한 내열성 및 절연 필름층이나 열 프레스 판에 대한 이형성이 요구된다. 이와 함께, 열-프레스 성형 시, 이형성 필름층에서 쿠션층 역할을 수행하는 완충 필름 수지가 장시간 동안 새어 나오지 않는 적절한 탄성력을 가져야 하며, 절연 필름층의 요철 부위에 수지가 잘 침투되어야 한다. 나아가, 친환경적이면서, 제조가 용이하여야 한다.
이러한 문제점들을 극복하기 위해서, 본 발명은 내열성 및 탄력성이 우수한 폴리올레핀 시트, 이를 포함하는 이형 완충필름 및 상기 이형 완충필름을 이용하여 제조되는 연성회로기판을 제안한다.
본 발명에 따른 폴리올레핀 시트는 고압 조건 하에서 제조되는 폴리올레핀 수지를 포함함으로써, 종래 환경적 부담을 발생시키는 폴리비닐클로라이드(PVC) 등의 불소계 수지를 사용하지 않아 친환경적일 뿐만 아니라, 170℃ 이상의 고온에서도 우수한 탄성력 및 내열성을 갖는다. 또한, 폴리올레핀 수지와 함께, 산화방지제를 더 포함함으로써 보다 향상된 내열성을 가질 수 있다. 따라서, 이를 포함하는 이형 완충필름은 인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD) 또는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board)의 열-프레스 성형에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 하나의 실시예에서, 용융장력(M.T, Melt Tension) 평가 시,
170℃에서, 10 m/min의 피스톤 속도 및 20 m/min의 용융장력 드로잉 속도 조건에서, 하기 수학식 1을 만족하는 폴리올레핀 시트를 제공한다:
[수학식 1]
M.T ≥ 2.5 g.
보다 구체적으로 상기 수학식 1은 폴리올레핀 시트의 용융장력을 나타낼 수 있다. 상기 폴리올레핀 시트의 용융장력은 2.5 g 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 용융장력은 2.5 g 이상, 5.0 g 이상, 7.5 g 이상 또는 10 g 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 하나의 실시예에서, 이형 완충필름의 쿠션층으로 포함되는 폴리올레핀 시트의 수지 흐름(resin flow) 및 탄성력(M.T.)을 측정한 결과, 상기 회로기판의 수지 흐름은 30 μm 내지 60 μm이고, 용융장력은 각각 12.3 g, 15.32 g으로, 2.5 g 이상의 용융장력을 갖는 것으로 나타났다. 이때, 상기 수지 흐름은 회로기판에 사용된 접착제가 회로 단면으로 흘러나오는 길이를 나타낸다. 이로부터, 본 발명에 따른 폴리올레핀 시트는 우수한 용융장력을 갖는 폴리올레핀을 사용함으로써, 열-프레스 공정 시, 이형 완충필름의 탄성력이 우수하여 고온에서도 접착제의 수지 흐름(resin flow)을 방지하는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 폴리올레핀 시트는,
용융지수(M.I, Melt Index) 측정 시,
ASTM D1238 측정 조건에서, 하기 수학식 2를 만족할 수 있다:
[수학식 2]
0.2 ≤ M.I ≤ 4.0
여기서, 상기 M.I의 단위는 g/10min이다.
보다 구체적으로, 상기 수학식 2는 본 발명에 따른 폴리올레핀 시트의 용융지수를 나타낼 수 있다. 상기 폴리올레핀 시트의 용융지수는 0.2 내지 4.0일 수 있다. 예를 들어, 상기 용융지수는 0.2 내지 1.0, 0.2 내지 2.0, 0.2 내지 3.0, 0.3 내지 1.0, 0.3 내지 2.0, 0.3 내지 3.0, 0.5 내지 2.5, 0.5 내지 3.0 또는 0.5 내지 4.0일 수 있다.
본 발명에 따른 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 폴리올레핀 시트를 쿠션층으로 사용하는 연성회로기판에 대하여, 폴리올레핀 시트의 용융지수 및 열-프레스 성형 시, 처리온도에 따른 회로기판의 제조상태를 육안으로 평가하였다. 그 결과, 본 발명에 따른 폴리올레핀 시트의 용융지수는 0.3 내지 3.0이었으며, 연성회로기판은 140℃ 내지 180℃의 고온에서도, 이형 완충필름의 수지가 흘러내리지 않는 것으로 확인되었다. 이로부터, 본 발명에 따른 폴리올레핀 시트는 내열성이 우수한 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 폴리올레핀 시트에 적용 가능한 폴리올레핀 수지의 종류는 1100 kg 내지 4000 kg의 고압 조건 하에서 제조되고, 폴리에틸렌(-(CH2CH2)n-) 구조를 포함하는 폴리올레핀계 수지이라면 특별히 제한하지 않는다. 보다 구체적으로 예를 들면, 고압 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고압 폴리에틸렌 비닐(EVA) 또는 이들의 혼합수지를 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 하나의 실시예에서, 폴리올레핀 시트에 사용된 폴리올레핀 수지 종류에 따른 이형 완충필름의 탄성력을 평가하였다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 고압 저밀도 폴리에틸렌 또는 고압 에틸렌비닐알코올 수지를 폴리올레핀 시트로 사용한 연성회로기판과 선형저밀도 폴리에틸렌 수지; 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌; 고밀도 폴리에틸렌; 또는 폴리프로필렌을 폴리올레핀 시트에 사용한 연성회로기판의 수지 흐름(resin flow) 및 용융장력을 측정하였다. 그 결과, 고압의 조건에서 제조된 수지를 사용한 본 발명의 경우, 수지 흐름은 30 μm 내지 60 μm이고, 용융장력은 각각 12.3 g, 15.32 g으로, 2.5 g 이상의 용융장력을 갖는 것으로 나타났다. 반면, 고압에서 제조하지 않은 수지를 포함하는 폴리올레핀 시트는 70 μm 내지 400 μm이고, 용융장력은 0.08 g 내지 0.92 g으로 확인되었다.
이로부터, 본 발명에 따른 폴리올레핀 시트는 고압의 조건에서 제조되고, 폴리에틸렌(-(CH2CH2)n-) 구조를 포함하는 폴리올레핀계 수지를 포함함으로써, 우수한 탄성력을 갖는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 폴리올레핀 시트는 산화방지제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 산화방지제는 열-프레스 성형 시, 고온으로 인한 폴리올레핀 시트에 포함되는 수지의 용융 및 가교화를 방지하는 역할을 수행한다.
본 발명에 따른 상기 산화방지제는 고온에서 폴리올레핀 수지의 가교를 방지하는 용도로서 당업계에서 일반적으로 사용되는 산화방지제라면, 특별히 제한하지는 않고 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 테트라키스[에틸렌-3-(3,5-다이-t-부틸-하이드록시 페닐)프로피오네이트], 또는 옥타데실 3-(3,5-다이-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트인 페놀계 산화방지제; 트리스(2,4-다이-t-부틸 페닐)포스파이트, 또는 1,1-바이페닐 및 2,4-비스(1,1-다이메틸에틸)페놀과 반응한 포스포러스 트라이클로라이드인 인계 산화방지제; 및 다이라우릴-3,3-티오-다이-프로피오네이트인 티오계 산화방지제;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 하나의 실시예에서, 상기 폴리올레핀 시트를 포함하는 이형 완충필름을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 이형 완충필름의 구조를 예시한 이미지이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 이형 완충필름(109)은 금속 기판인 알루미늄 기판 또는 스틸 기판(101); 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(PET 필름) 또는 종이 그라프트지(102); 폴리올레핀 시트(103); 및 이형필름(104)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 이형 완충필름(109)은 도 1에 나타낸 구조와 함께,
이형필름(104); 폴리올레핀 시트(103); N 개의 종이 그라프트지(102); 및 금속기판인 알루미늄 기판 또는 스틸 기판(101)을 순차적으로 포함하되,
종이 그라프트지(102)와 폴리올레핀 시트(103) 사이 및 폴리올레핀 시트(103)와 이형필름(104) 사이 중 어느 하나 이상의 위치에 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(PET 필름)(102)을 더 포함하고,
N은 0 내지 2의 정수인 구조를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 이형 완충필름(109)은 다음과 같은 구조를 포함할 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.
(1) 이형필름/폴리올레핀 시트/PET 필름/종이 그래프트지/금속 기판;
(2) 이형필름/PET 필름/폴리올레핀 시트/종이 그래프트지/금속 기판;
(3) 이형필름/폴리올레핀 시트/PET 필름/금속 기판; 및
(4) 이형필름/PET 필름/폴리올레핀 시트/PET 필름/종이 그래프트지/금속 기판.
본 발명에 따른 이형 완충필름(109)의 구성요소를 보다 구체적으로 설명한다.
이때, 알루미늄 기판 및 스틸 기판을 포함하는 상기 금속 기판(101)은 프레스부와 접하여, 프레스부로부터 가해지는 열과 압력을 하부로 직접 전달하면서, 적층을 위한 열전도 기능을 수행하는 한편, 이형 완충필름(109)과 프레스부의 비접착을 유지시키는 역할을 수행한다.
또한, 상기 PET 필름 또는 종이 그라프트지(102)는 금속 기판인 알루미늄 기판 또는 스틸 기판(101)으로부터 전달된 압력을 폴리올레핀 시트(103) 표면에 균일하게 분산시키는 역할을 수행한다.
나아가, 상기 폴리올레핀 시트(103)는 금속회로 패턴(107)으로 인한 양각 요철의 손상을 방지하고, 연성회로기판(108) 표면에 압력을 균일하게 분산시키는 쿠션층 역할을 수행한다. 이때, 상기 폴리올레핀 시트(103)는 이형 완충필름(109) 전체 함량에 대하여 5 중량부 이상 포함할 수 있다.
아울러, 상기 이형필름(104)은 연성회로기판(108)에 부착되는 폴리이미드 절연 필름(105) 위에 프레스 압력을 직접 전달하여 폴리이미드 절연 필름(105)이 베이스 필름(106)과 접합되도록 함과 동시에, 성형 이후, 폴리이미드 절연 필름(105)으로부터 탈착되도록 하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 이형필름(104)은 폴리프로필렌(PP)계, 폴리메틸펜텐(TPX)계 수지를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이형 완충필름은 쿠션층의 역할을 수행하는 폴리올레핀 시트를 포함함으로써, 170℃ 이상의 고온에서도 내열성 및 탄성력이 상당히 뛰어나므로 인쇄회로기판(PCB) 또는 연성회로기판(FPCB)의 열-프레스 성형에 사용하기 적합하다.
상기 이형 완충필름은 연성회로기판의 열-프레스 성형 이후, 연성회로기판에서 분리되어 폐기될 수 있다. 또한, 폴리이미드 절연필름이 요철이 있는 연성회로기판의 표면에 완전히 밀착이 되었다면, 탈착 상태에서 연성회로기판의 회로패턴이 전사되어 정교하고 선명한 음각 무늬를 남길 수 있다. 이 전사된 음각 무늬는 연성회로기판의 열-프레스공정의 적격 판정 기준으로 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 이형 완충필름은 30 μm 내지 600 μm의 두께를 가질 수 있다. 보다 구체적으로 상기 이형 완충필름의 두께는 예를 들면, 30 μm 내지 100 μm, 30 μm 내지 200 μm, 30 μm 내지 300 μm, 50 μm 내지 200 μm, 50 μm 내지 300 μm, 100 μm 내지 250 μm, 100 μm 내지 400 μm 또는 300 μm 내지 600 μm일 수 있다.
상기 이형 완충필름은 인쇄회로기판(PCB) 또는 연성회로기판(FPCB)의 열-프레스 성형 시 쿠션층 역할을 수행할 수 있다. 베이스 필름층과 절연 필름 층 사이에 배열되는 금속회로 패턴에 의해 형성되는 양각 요철이 이형 완충필름이 완전히 밀착되어 양각 요철의 손상 없이 열-프레스의 열과 압력을 분산시키기 위해서는 이형 완충필름의 쿠션성이 요구된다. 이러한 쿠션성은 이형 완충필름이 30 μm 내지 600 μm의 두께를 가질 경우, 구현될 수 있다.
나아가, 본 발명은 하나의 실시예에서 상기 이형 완충필름을 이용한 열-프레스 성형법에 의해 수행되는 연성회로기판의 제조방법을 제공한다.
도 2 내지 도 4는 하나의 실시예에서, 연성회로기판(108) 상에 이형 완충필름(109)을 적층한 이후, 열-프레스 성형을 수행하고, 이형 완충필름(109)을 탈착하여 연성회로기판(108)을 제조하는 과정을 나타낸 이미지이다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 베이스 필름(106) 상에 금속회로 패턴(107)을 부착한 다음, 폴리이미드 절연 필름(105)을 적층한다. 이때, 상기 베이스 필름(106)은 폴리이미드 등의 절연필름을 사용할 수 있으나, 이에 제한하지는 않는다. 또한, 금속회로 패턴(107) 또는 폴리이미드 절연 필름(105)의 표면에는 접착제가 도포될 수 있으며, 상기 접착제로는 당업계에서 일반적으로 사용하는 접착제를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 에폭시 계열 접착제, 아크릴 계열 접착제 등을 사용할 수 있다. 이렇게 준비된 연성회로기판(108) 상에 이형필름(104), 폴리올레핀 시트(103), PET 필름 또는 종이 그라프트지(102) 및 알루미늄 기판 또는 스틸 기판(101)이 순차적으로 적층된 본 발명의 이형 완충필름(109)을 도입한다(도 2 참조).
그런 다음, 이형 완충필름(109)을 포함하는 연성회로기판(108)을 열-프레스기에 장착하고, 가열, 가압하여 베이스 필름(106)과 폴리이미드 절연 필름(105)을 압착한다(도 3 참조). 이때, 상기 열-프레스 성형은 200℃ 이하의 온도, 250 kg/cm2 이하의 압력에서 200분 이하의 시간 동안 수행될 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 상기 열-프레스 성형은 195℃ 이하, 또는 190℃ 이하의 온도, 200 kg/cm2 이하, 또는 150 kg/cm2 이하의 압력에서, 180분 이하, 120분 이하 또는 100분 이하의 시간 동안 수행될 수 있다. 일반적으로 열-프레스 성형은 120℃ 이상의 고온 및 10 kg 이상의 압력 하에서 수행되나, 본 발명은 보다 높은 온도와 압력으로 열-프레스 성형을 수행함으로써, 짧은 시간 내에 인쇄회로기판(PCB) 또는 연성회로기판(FPCB)을 성형할 수 있으므로, 생산성이 향상되는 효과가 있다.
상기 열-프레스 성형이 완료되면, 연성회로기판(108)으로부터 이형 완충필름(109)을 탈착하여, 연성회로기판(108)을 얻을 수 있다(도 4 참조). 이때, 탈착된 이형 완충필름(109)은 상술한 바와 같이, 폐기하거나, 연성회로기판(108)의 열-프레스공정의 적격 판정 기준으로 이용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
5.4 cm × 4.2 cm의 절연 필름용 폴리이미드 필름 상에 아크릴계 접착제를 이용하여 구리 도전층을 도입하고, 상기 폴리이미드 필름과 동일한 크기의 폴리이미드 필름을 적층하였다. 그 후, 폴리프로필렌(PP) 이형필름을 적층하고, 쿠션층인 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF115, 현대석유화학) 시트, PET 필름, 알루미늄 기판을 순차적으로 쌓았다. 상기 적층물을 열-프레스기에 고정시키고, 170℃, 50 kg/cm2의 압력으로 30분 동안 처리하여 이형 완충필름을 포함하는 5.4 cm × 4.2 cm의 연성회로기판을 제조하였다. 이때, 상기 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF115, 현대석유화학)의 수지 생산 반응기 압력은 1100-4000 kg/cm2이고, 제조된 이형 완충필름의 두께는 200 μm이다.
실시예 2
상기 실시예 1에서, 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF115, 현대석유화학) 시트를 사용하는 대신에 고압 에틸렌 비닐알코올(EF320, 현대석유화학) 시트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 연성회로기판을 제조하였다. 이때, 상기 고압 에틸렌 비닐알코올(EF320, 현대석유화학)의 수지 생산 반응기 압력은 1100-4000 kg/cm2이고, 제조된 이형 완충필름의 두께는 200 μm이다.
실시예 3
5.4 cm × 4.2 cm의 절연 필름용 폴리이미드 필름 상에 아크릴계 접착제를 이용하여 구리 도전층을 도입하고, 상기 폴리이미드 필름과 동일한 크기의 폴리이미드 필름을 적층하였다. 그 후, 폴리프로필렌(PP) 이형필름을 적층하고, 쿠션층인 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF500, 현대석유화학) 시트, PET 필름, 알루미늄 기판을 순차적으로 쌓았다. 상기 적층물을 열-프레스기에 고정시키고, 140℃-180℃, 40 kg/cm2의 압력으로 30분 동안 처리하여 이형 완충필름을 포함하는 5.4 cm × 4.2 cm의 연성회로기판을 제조하였다. 이때, 상기 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF115, 현대석유화학)의 수지 생산 반응기 압력은 1100-4000 kg/cm2이고, 고압 저밀도 폴리에틸렌의 용융온도는 110℃이다. 또한, 제조된 이형 완충필름의 두께는 200 μm이다.
실시예 4
상기 실시예 3에서, 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF500, 현대석유화학) 시트를 사용하는 대신에 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF315, 현대석유화학) 시트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 수행하여 연성회로기판을 제조하였다. 이때, 상기 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF315, 현대석유화학)의 수지 생산 반응기 압력은 1100-4000 kg/cm2이고, 고압 저밀도 폴리에틸렌의 용융온도는 111℃이다. 또한, 제조된 이형 완충필름의 두께는 200 μm이다.
실시예 5
상기 실시예 3에서, 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF500, 현대석유화학) 시트를 사용하는 대신에 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF105, 현대석유화학) 시트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 수행하여 연성회로기판을 제조하였다. 이때, 상기 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF105, 현대석유화학)의 수지 생산 반응기 압력은 1100-4000 kg/cm2이고, 고압 저밀도 폴리에틸렌의 용융온도는 111℃이다. 또한, 제조된 이형 완충필름의 두께는 200 μm이다.
실시예 6
5.4 cm × 4.2 cm의 절연 필름용 폴리이미드 필름 상에 아크릴계 접착제를 이용하여 구리 도전층을 도입하고, 상기 폴리이미드 필름과 동일한 크기의 폴리이미드 필름을 적층하였다. 그 후, 폴리프로필렌(PP) 이형필름을 적층하고, 쿠션층으로써 페놀계 산화방지제(IR-1076, 옥타데실 3-(3,5-다이-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 1000 ppm)이 혼합된 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF315, 현대석유화학) 시트, PET 필름, 알루미늄 기판을 순차적으로 쌓았다. 상기 적층물을 열-프레스기에 고정시키고, 180℃, 50 kg/cm2의 압력으로 30분-80분 동안 처리하여 이형 완충필름을 포함하는 5.4 cm × 4.2 cm의 연성회로기판을 제조하였다. 이때, 상기에서 제조된 이형 완충필름의 두께는 200 μm이다.
실시예 7
상기 실시예 6에서, 페놀계 산화방지제(IR-1076, 1000 ppm)가 혼합된 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF315, 현대석유화학) 시트를 사용하는 대신에 페놀계 산화방지제(IR-1010, 테트라키스 [에틸렌-3-(3,5-다이-t-부틸-4-하이드록시 페닐)프로피오네이트], 1000 ppm)가 혼합된 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF315, 현대석유화학) 시트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 수행하여 연성회로기판을 제조하였다. 이때, 상기에서 제조된 이형 완충필름의 두께는 200 μm이다.
실시예 8
상기 실시예 6에서, 페놀계 산화방지제(IR-1076, 1000 ppm)가 혼합된 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF315, 현대석유화학) 시트를 사용하는 대신에 인계 산화방지제(IR-168, 트리스(2,4-다이-t-부틸 페닐)포스핀, 1000 ppm)가 혼합된 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF315, 현대석유화학) 시트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 수행하여 연성회로기판을 제조하였다. 이때, 상기에서 제조된 이형 완충필름의 두께는 200 μm이다.
실시예 9
상기 실시예 6에서, 페놀계 산화방지제(IR-1076, 1000 ppm)가 혼합된 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF315, 현대석유화학) 시트를 사용하는 대신에 인계 산화방지제(PEPQ, 1,1-바이페닐 및 2,4-비스(1,1-다이메틸에틸)페놀과 반응한 포스포러스 트라이클로라이드, 1000 ppm)가 혼합된 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF315, 현대석유화학) 시트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 수행하여 연성회로기판을 제조하였다. 이때, 상기에서 제조된 이형 완충필름의 두께는 200 μm이다.
비교예 1 - 비교예 5
상기 실시예 1에서, 고압 저밀도 폴리에틸렌(BF115, 현대석유화학) 시트를 사용하는 대신에 하기 표 1에 나타낸 시트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 연성회로기판을 제조하였다. 이때, 상기 시트의 수지 생산 반응기 압력은 모두 100 kg/cm2이하이고, 제조된 이형 완충필름의 두께는 200 μm이다.
실시예 1 선형 저밀도 폴리에틸렌(ST408, 현대석유화학)
실시예 2 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌(1018 CA, 엑슨모빌)
실시예 3 고밀도 폴리에틸렌(7000F, 호남석유화학)
실시예 4 폴리프로필렌(Y130, 호남석유화학)
실시예 5 폴리비닐클로라이드(PVC)
비교예 6
5.4 cm × 4.2 cm의 절연 필름용 폴리이미드 필름 상에 아크릴계 접착제를 이용하여 구리 도전층을 도입하고, 상기 폴리이미드 필름과 동일한 크기의 폴리이미드 필름을 적층하였다. 그 후, 폴리프로필렌(PP) 이형필름을 적층하고, 쿠션층인 고압 저밀도 폴리에틸렌(LD963, 한화석유화학) 시트, PET 필름, 알루미늄 기판을 순차적으로 쌓았다. 상기 적층물을 열-프레스기에 고정시키고, 140℃-180℃, 40 kg/cm2의 압력으로 30분 동안 처리하여 이형 완충필름을 포함하는 5.4 cm × 4.2 cm의 연성회로기판을 제조하였다. 이때, 상기에서 제조된 이형 완충필름의 두께는 200 μm이다.
실험예 1. 폴리올레핀 종류에 따른 탄성력 평가
본 발명에 따른 폴리올레핀 시트에 사용된 수지 종류에 따른 탄력성을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 5에서 170℃, 50 kg/cm2의 압력으로 30분 동안 처리하여 동일한 크기로 제조하는 연성회로기판의 열-프레스 이후 제조상태를 육안으로 평가하였다. 또한, 각 연성회로기판의 구리 도전층 도입 시 사용된 접착제의 수지 흐름(resin flow) 및 쿠션층으로 사용된 시트의 용융장력(M.T., Melt Tension) 및 용융지수(M.I., Melt Index)를 측정하였다. 이때, 상기 수지 흐름은 회로기판에 사용된 접착제가 회로 단면으로 흘러나오는 길이를 측정하였다. 또한, 쿠션층으로 사용된 시트의 용융장력은 2.09 mm × 8.0 mm의 모세관이 장착된 모세관류 측정기(capillary flow test기, RMD-C TOYOSEIKI(Japan))를 사용하여 175℃, 10 m/min의 피스톤 속도 및 20 m/min 용융장력 드로잉 속도 조건에서 측정하였다. 나아가, 상기 용융지수는 ASTM D1238 측정 조건 하에서 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
수지 흐름
(resin flow)
용융지수(M.I.) 용융장력(M.T.)
실시예 1 30 μm - 50 μm 0.5 12.3 g
실시예 2 40 μm - 60 μm 0.8 15.32 g
비교예 1 70 μm - 200 μm 2.4 0.79 g
비교예 2 50 μm - 170 μm 1.0 0.92 g
비교예 3 100 μm - 300 μm 0.07 0.2 g
비교예 4 200 μm - 400 μm 4.0 0.08 g
비교예 5 70 μm - 90 μm - -
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 이형 완충필름은 탄성력이 우수한 것을 알 수 있다.
보다 구체적으로, 먼저 열-프레스 공정 후 제조된 연성회로기판의 제조상태를 육안으로 관찰한 결과, 본 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 2의 회로기판은 고온, 고압 조건 하에서도 이형 완충필름으로부터 접착제나 폴리올레핀 시트의 수지가 흘러나오지 않는 것이 육안으로 확인되었다. 또한, 측정된 수지 흐름 역시, 최소 30 μm에서 최대 60 μm로, 회로기판에 사용된 접착제의 수지 흐름이 방지되는 것으로 나타났다. 반면, 비교예 1 내지 비교예 5의 회로기판의 경우, 고온을 견디지 못하고, 회로기판의 이형 완충필름으로부터 수지가 용융해 흘러내리는 것이 육안으로 확인되었다. 아울러, 수지 흐름은 70 μm - 400 μm로 접착제의 흐름도 상당히 큰 것으로 나타났다.
다음으로, 실시예 회로기판과 비교예 회로기판의 용융장력을 비교하여 보면, 본 발명에 따른 실시예 회로기판의 용융장력은 각각 12.3 g, 15.32 g으로 2.5 g 이상의 값을 갖는 것으로 나타난 반면, 비교예 회로기판의 용융장력은 0.08 g 내지 0.92 g으로 1 g 이하의 낮은 용융장력 값을 갖는 것으로 확인되었다.
이러한 결과로부터, 본 발명에 따른 이형 완충필름은 고압에서 제조되어 용융장력이 우수한 폴리올레핀 시트로 포함함으로써, 열-프레스 공정 시, 이형 완충필름의 탄성력을 개선하여 고온에서도 접착제의 수지 흐름(resin flow)을 방지하는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리올레핀 시트는 고압에서 제조되는 폴리올레핀 수지를 포함함으로써, 우수한 탄성력을 나타내므로, 이를 포함하는 이형 완충필름은 인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD) 또는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board)의 열-프레스 성형에 유용하게 사용될 수 있다.
실험예 2. 폴리올레핀의 용융지수에 따른 내열성 평가
본 발명에 따른 폴리올레핀 시트에 사용된 수지의 용융지수에 따른 내열성을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
이형 완충필름의 쿠션층으로서 포함되는 폴리올레핀 시트의 수지 종류가 고압 저밀도 폴리에틸렌인 상기 실시예 3 내지 실시예 5 및 비교예 5의 연성회로기판에 대하여, 열-프레스 처리 온도가 각각 140℃, 160℃ 및 180℃일 경우, 열-프레스 이후 회로기판의 제조상태를 육안으로 평가하였다. 또한, 각 연성회로기판의 쿠션층으로 사용된 시트의 용융장력(M.T., Melt Tension) 및 용융지수(M.I., Melt Index)를 측정하였다. 이때, 상기 용융장력 및 용융지수는 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 수행하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
용융지수(M.I.) 용융장력(M.T.) 열-프레스 처리온도
140℃ 160℃ 180℃
실시예 3 3.0 2.5 g ×
실시예 4 1.0 7.5 g
실시예 5 0.3 18 g
비교예 6 10. 0.8 g × × ×
여기서, ○은 열-프레스 처리 양호, △은 이형 완충필름의 수지가 약간 흘러내림, ×는 이형 완충필름의 수지가 흘러내림을 나타낸다.
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 이형 완충필름은 내열성이 우수한 것을 알 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 고압에서 제조되는 고압 저밀도 폴리에틸렌 시트를 쿠션층으로 사용하는 실시예 3 내지 실시예 5의 연성회로기판은 140℃ 내지 180℃의 고온에서도, 이형 완충필름의 수지가 흘러내리지 않는 것으로 확인되었다. 반면, 비교예 6의 연성회로기판은 140℃에서 이미 이형 완충필름의 수지가 흘러내려 회로기판을 오염시키는 것으로 확인되었다. 또한, 폴리올레핀 시트의 용융지수가 3.0 이하로 낮을수록 열-프레스 처리 온도의 상승에도 수지의 흘러내림 없이 양호하게 처리되는 것으로 나타났다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리올레핀 시트는 고온에서의 탄성력이 우수할 뿐만 아니라, 내열성이 우수하므로, 이를 포함하는 이형 완충필름은 인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD) 또는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board)의 열-프레스 성형에 유용하게 사용될 수 있다.
실험예 3. 산화방지제 첨가여부에 따른 내열성 평가
본 발명에 따른 폴리올레핀 시트에 산화방지제 첨가여부에 따른 내열성을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
산화방지제가 첨가되지 않은 실시예 4의 연성회로기판과 페놀계 또는 인계 산화방지제가 각각 1000 ppm씩 첨가된 실시예 6 내지 실시예 9의 연성회로기판에 대하여, 180℃, 50 kg/cm2의 압력에서, 30분, 40분, 50분, 60분, 70분 및 80분으로 각각 열-프레스 처리할 경우, 열-프레스 처리 이후 회로기판의 제조상태를 육안으로 평가하였다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
실시예 4 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9
산화방지제 - 페놀계
(IR-1076)
페놀계
(IR-1010)
인계
(IR0168)
인계
(PEPQ)
30분
40분 ×
50분 ×
60분 ×
70분 × × × ×
80분
여기서, ○은 열-프레스 처리 양호, △은 이형 완충필름의 수지가 약간 흘러내림, ×는 이형 완충필름의 수지가 흘러내림을 나타낸다.
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리올레핀 시트는 산화방지제를 첨가한 경우, 내열성이 향상되는 것을 알 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 고압 저밀도 폴리에틸렌 시트를 포함하고, 페놀계 또는 인계 산화방지제를 1000 ppm씩 포함하는 실시예 6 내지 실시예 9의 회로기판은 모두 180℃에서 50분 이상 용융으로 인한 수지의 가교 및 흐름 없이 처리되는 것으로 확인되었다. 이들 중 특히, 인계 산화방지제(PEPQ, 1,1-바이페닐 및 2,4-비스(1,1-다이메틸에틸)페놀과 반응한 포스포러스 트라이클로라이드)를 포함하는 실시예 9의 회로기판은 경과시간이 80분을 초과하여야 수지가 용융하여 가교가 진행되는 것으로 확인되었다. 반면, 산화방지제가 첨가되지 않은 실시예 4의 회로기판의 경우, 180℃에서 30분까지는 수지의 용융으로 인한 가교 및 흐름이 일어나지 않으나, 40분이 경과됨에 따라, 수지의 가교가 진행되는 것으로 나타났다. 이로부터, 본 발명에 따른 산화방지제는 고온에서 폴리올레핀 시트의 가교를 방지하는 역할을 수행하는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리올레핀 시트는 고압에서 제조되는 폴리올레핀 수지를 포함함으로써, 고온에서 내열성 및 탄성력이 우수하다. 또한, 산화방지제를 포함함으로써, 내열성을 현저히 향상하는 효과 있으므로, 이를 포함하는 이형 완충필름은 인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD) 또는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board)의 열-프레스 성형에 유용하게 사용될 수 있다.
101: 알루미늄 기판 또는 스틸 기판
102: PET 필름 또는 종이 그라프트지
103: 폴리올레핀 시트
104: 이형필름
105: 폴리이미드 절연 필름
106: 베이스 필름
107: 금속회로 패턴
108: 연성회로기판
109: 이형 완충필름

Claims (11)

  1. 이형필름, 폴리올레핀 시트, N 개의 종이 그라프트지 및 금속기판을 순차적으로 포함하되,
    종이 그라프트지와 폴리올레핀 시트 사이; 및 폴리올레핀 시트와 이형필름 사이 중 어느 하나 이상의 위치에 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(PET 필름)을 더 포함하고,
    N은 0 내지 2의 정수인 구조를 포함하며,
    상기 폴리올레핀 시트는, 용융장력(M.T, Melt Tension) 평가 시,
    170℃, 10 m/min의 피스톤 속도 및 20 m/min의 용융장력 드로잉 속도 조건에서 하기 수학식 1을 만족하는 이형 완충필름:
    [수학식 1]
    M.T ≥ 2.5 g.
  2. 제 1 항에 있어서,
    폴리올레핀 시트는, 용융지수(M.I, Melt Index) 측정 시,
    ASTM D1238 측정 조건에서 하기 수학식 2를 만족하는 이형 완충필름:
    [수학식 2]
    0.2 ≤ M.I ≤ 4.0
    여기서, 상기 M.I의 단위는 g/10min이다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    폴리올레핀 시트는, 고압 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 고압 폴리에틸렌 비닐(EVA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 이형 완충필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    폴리올레핀 시트는, 산화방지제를 더 포함하는 이형 완충필름.
  5. 제 4 항에 있어서,
    산화방지제는, 테트라키스[에틸렌-3-(3,5-다이-t-부틸-하이드록시 페닐)프로피오네이트](IR-1010), 또는 옥타데실 3-(3,5-다이-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트(IR-1076)인 페놀계 산화방지제; 트리스(2,4-다이-t-부틸 페닐)포스파이트(IR-168), 또는 1,1-바이페닐 및 2,4-비스(1,1-다이메틸에틸)페놀과 반응한 포스포러스 트라이클로라이드(PEPQ)인 인계 산화방지제; 및 다이라우릴-3,3-티오-다이-프로피오네이트(DLTDP)인 티오계 산화방지제;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 이형 완충필름.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    이형 완충필름의 두께는, 30 μm 내지 600 μm인 이형 완충필름.
  9. 제 1 항에 있어서,
    이형 완충필름은, 폴리올레핀 시트를 이형 완충필름 전체 질량에 대하여 5 중량부 이상 포함하는 이형 완충필름.
  10. 제 1 항에 따른 이형 완충필름을 이용하고, 열-프레스 성형법에 의해 수행되는 연성회로기판의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    열-프레스 성형법은 성형온도가 200℃ 이하이고; 압력이 250 kg/cm2 이하이며; 및 성형시간이 200분 이하인 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 연성회로기판의 제조방법.
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