KR101633013B1 - 연성인쇄회로기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연성인쇄회로기판 제조용 은페이스트와 이를 이용하여 제조된 연성인쇄회로기판에 관한 것으로, 은분말 73wt% ~ 88wt%, 폴리머레진 5.9wt% ~ 9.5wt%, 솔벤트 5.7wt% ~ 18.0wt%를 포함하여 기재에 회로패턴을 인쇄하고 저온 소성하여 연성인쇄회로기판을 제조할 수 있도록 하여 기존 고가의 FCCL의 동박을 에칭하는 방법에 비하여 간단하면서도 용이한 공정 진행으로 연성인쇄회로기판의 제조비용을 절감하고, 생산성을 향상시킨다.

Description

연성인쇄회로기판{FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD}
본 발명은 연성인쇄회로기판 제조용 은페이스트를 이용하여 제조된 연성인쇄회로기판에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인쇄 후 저온 소성하여 인쇄회로패턴을 형성할 수 있는 연성인쇄회로기판 제조용 은페이스트와 이를 이용하여 제조된 연성인쇄회로기판에 관한 발명이다.
일반적으로, 연성인쇄회로기판은 얇은 절연 필름에 회로패턴을 형성하여 유연하게 구부러질 수 있는 기판이며, 휴대용 전자기기 및 장착 사용 시 굴곡 및 유연성을 요구하는 자동화 기기 또는 디스플레이 제품 등에 많이 사용되고 있다.
특히, 상기 연성인쇄회로기판은 근래에 들어 수요가 폭발적으로 증가하는 스마트폰 등과 같은 휴대 단말에 만힝 사용되고 있다. 예를 들어 휴대 단말의 근거리 무선통신(NFC;Near Field Communication)안테나나, 디지타이저 등에 연성인쇄회로기판이 많이 사용되고 있다.
상기 디지타이저는 휴대폰, PDA, 노트북 등과 같은 전자기기의 디스플레이 패널에 적용되어 터치가 발생된 지점의 좌표를 인식하여 표시하는 장치로서, 디스플레이 패널에 자연스러운 필기 인식을 가능하게 한다.
이러한, 디지타이저는 최근에 스마트폰의 디스플레이 패널의 크기가 점차 커지고, 테블릿 PC 등의 개발, 실외 광고용 디스플레이 등에 적용되므로 디스플레이 패널의 크기에 맞게 점차 크기가 증가하고 있다.
일반적으로, 연성인쇄회로기판은 연성을 가지는 절연필름에 합지된 동박을 에칭하여 제조되거나, 연성을 가지는 절연 필름에 도전성 페이스트 또는 도전성 잉크로 회로 패턴을 인쇄한 후 회로 패턴을 도금하여 제조된다.
그러나, 상기와 같은 일반적인 연성인쇄회로기판은 에칭과정 또는 도금과정을 거쳐야 하므로, 제조공정이 복잡하고, 제조 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 은페이스트는 세라믹 기판 등의 기재에 500℃ 이상의 고온 소성용으로, 연성인쇄회로기판의 합성수지 기재에 인쇄한 후 소성하여 회로패턴을 형성하기에 불가능하고, 원하는 저항 범위 및 기재와의 부착력을 만족시키기 어려운 문제점이 있었던 것이다.
국내특허공개 제2007-0048257호 '은페이스트 조성물'(2007.05.08 공개)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 기재에 인쇄되어 회로패턴을 형성하는 스크린 프린팅 방식을 채용할 수 있어 제조 공정을 단순하게 하고, 제조 비용을 낮출 수 있는 연성인쇄회로기판용 은페이스트와 이를 이용하여 제조된 연성인쇄회로기판을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 , 스크린 프린팅 방식으로 연성인쇄회로기판을 제조하면서도 도전성 페이스트의 조성 및 소성 온도 등을 제어하여 요구되는 전기적 특성(예컨대 저항)을 만족할 뿐만 아니라 기재에 대한 회로패턴의 부착력이 우수하여 제품의 신뢰성이 우수한 연성인쇄회로기판용 은페이스트와 이를 이용하여 제조된 연성인쇄회로기판을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 연성인쇄회로기판용 은페이스트는, 은분말 73wt% ~ 88wt%, 폴리머레진 5.9wt% ~ 9.5wt%, 솔벤트 5.7wt% ~ 18.0wt%를 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 은페이스트는, 0.35wt% ~ 2.90wt%의 분산제를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 은분말의 입경 범위는 0.1 ~ 4.5㎛일 수 있으며, 바람직하게는 0.2 ~ 3.0㎛일 수 있다.
본 발명에서, 상기 은분말은 평균 입경 범위가 0.5 ~ 2.3㎛일 수 있으며, 바람직하게는 0.5 ~ 1.2㎛일 수 있다.
본 발명에서, 상기 폴리머레진은 폴리에스테르계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 연성인쇄회로기판은, 연성인쇄회로기판 제조용 은페이스트를 기재의 일면에 회로패턴을 인쇄하고, 상기 회로패턴을 소성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 기재는 폴리이미드 필름일 수 있다.
본 발명에서, 상기 회로패턴은 290℃ ~ 420℃로 소성될 수 있다.
본 발명에서, 상기 회로패턴은 4.0μΩ·cm 이상 6.5μΩ·cm이하의 비저항값을 가질 수 있다.
본 발명은, 기재에 회로패턴을 인쇄하고 저온 소성하여 연성인쇄회로기판을 제조할 수 있도록 하여 기존 고가의 FCCL의 동박을 에칭하는 방법에 비하여 간단하면서도 용이한 공정 진행으로 연성인쇄회로기판의 제조비용을 절감하고, 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명은 도금 공정없이 연성인쇄회로기판을 제조할 수 있게 하여 도금 공정에서 발생되는 회로패턴의 박리문제를 해결하고, 연성인쇄회로기판의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명은 저온 소성에도 충분히 낮은 저항 기준을 만족시켜 발열과 전력 소모 문제를 해결하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명인 은페이스트을 이용하여 제조된 디지타이저를 예시한 도면.
도 2는 본 발명인 은페이스트를 사용하여 연성인쇄회로기판을 제조하는 방법을 도시한 공정도.
본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 은페이스트는, 은분말 73wt% ~ 88wt%, 폴리머레진 5.9wt% ~ 9.5wt%, 솔벤트 5.7wt% ~ 18.0wt%를 포함한한다.
상기 은페이스트는 0.35wt% ~ 2.90wt%의 분산제를 더 포함할 수도 있다.
상기 폴리머레진은 폴리에스테르계를 포함하며, 분자량이 25,000인 것을 일 예로 한다.
하기 표 1은 은분말과, 폴리머레진, 솔벤트의 중량비가 다른 은페이스트로 폴리이미드 필름에 회로패턴을 형성하고, 상기 회로패턴을 소성한 후 소성된 회로패턴의 비저항값을 표시하고, 폴리이미드 필름에 대한 소성된 회로패턴의 부착강도 및 도금후 박리강도를 양호 또는 불량으로 표시한 시험 데이터이다.
하기의 표 1에서 실시예1 내지 실시예12, 비교예1 내지 비교예12은, 은분말 73wt% ~ 90wt%, 폴리머레진 2.5wt% ~ 12.5wt%, 솔벤트 5.7wt% ~ 18.5wt%를 포함한 은페이스트로 폴리이미드 필름 상에 동일한 회로패턴을 형성하고, 350℃로 소성한 연성인쇄회로기판의 예이다.
구분 은분말(wt%) 폴리머레진(wt%) 솔벤트(wt%) 소성온도(℃) 소성시간(min) 비저항(μΩ·cm) 부착강도 도금후박리강도
비교예1 87.0 2.5 10.5 350 25 3.57 불량 불량
비교예2 87.0 2.8 10.2 350 25 3.71 불량 불량
비교예3 87.0 3.0 10.0 350 25 3.78 불량 불량
비교예4 85.0 3.0 12.0 350 25 3.80 불량 불량
비교예5 87.0 3.3 9.7 350 25 3.77 불량 불량
비교예6 87.0 3.5 9.5 350 25 3.92 불량 불량
비교예7 90.0 3.7 6.3 350 25 3.88 불량 불량
비교예8 87.0 5.3 7.7 350 25 4.80 불량 불량
비교예9 88.0 5.7 6.3 350 25 4.53 불량 불량
실시예1 88.0 5.9 6.1 350 25 4.46 양호 불량
실시예2 83.0 6.0 11.0 350 25 4.51 양호 양호
실시예3 85.0 6.0 9.0 350 25 4.45 양호 양호
실시예4 87.0 6.0 7.0 350 25 4.39 양호 양호
실시예5 74.0 6.3 19.7 350 25 4.92 양호 양호
실시예6 83.0 6.3 10.7 350 25 3.89 양호 양호
실시예7 80.0 7.5 12.5 350 25 5.68 양호 양호
실시예8 78.0 9.5 12.5 350 25 5.72 양호 양호
실시예9 77.0 9.5 13.5 350 25 5.79 양호 양호
실시예10 760. 9.5 14.5 350 25 5.84 양호 양호
실시예11 75.0 9.5 15.5 350 25 5.98 양호 양호
실시예12 73.0 9.5 17.5 350 25 6.48 양호 양호
비교예10 70.0 9.5 18.5 350 25 7.01 양호 양호
비교예11 75.0 10.2 14.8 350 25 12.07 양호 양호
비교예12 80.0 12.5 7.5 350 25 13.53 양호 양호
상기 은페이스트는 은분말 73wt% ~ 88wt%, 폴리머레진 5.9wt% ~ 9.5wt%, 솔벤트 5.7wt% ~ 18.0wt%를 포함하는 경우 비저항값 4.0μΩ·cm 이상 6.5μΩ·cm이하, 폴리이미드 필름과의 부착강도 및 도금후 박리강도가 양호함을 동시에 만족할 수 있는 범위이다.
상기 은페이스트는, 상기 은분말이 73wt% 미만인 경우 290℃ ~ 420℃의 온도로 소성 시 도전성이 낮아지고, 비저항값이 커져 기설정된 범위보다 큰 비저항값을 가지는 문제점이 있다.
또한, 상기 은분말이 88wt%를 초과하는 경우 상대적으로 폴리머 레진과 솔벤트의 중량비가 적어져 폴리이미드 필름과의 부착강도 및 도금후 박리강도가 불량한 문제점이 있다.
상기 은페이스트는 폴리머레진을 5.9wt% 미만으로 포함한 경우 스크린 인쇄로 인쇄한 후 소성된 회로패턴이 폴리이미드 필름과의 부착력이 불량하여 바람직하지 않다. 그리고, 상기 은페이스트는 폴리머레진을 9.5wt% 초과로 포함한 경우 비저항값이 높아 바람직하다.
또한, 상기 은페이스트는 상기 은분말과 상기 폴리머레진을 혼합하고 점도를 조절하기 위해 솔벤트가 5.7wt% ~ 18.0wt%를 포함하는 것이 바람직하며, 이는 인쇄 시 회로패턴을 정확한 형상으로 형성할 수 있도록 하고, 290℃ ~ 420℃ 사이의 온도에서 소성 시 증발되어 비저항값에 최소한의 영향을 주는 중량비이다.
하기의 표 2는 은분말과, 폴리머레진의 중량비를 고정하고, 분산제와 솔벤트의 중량비가 다른 은페이스트로 폴리이미드 필름에 회로패턴을 형성하고, 상기 회로패턴을 소성한 후 소성된 회로패턴의 비저항값을 표시하고, 폴리이미드 필름에 대한 소성된 회로패턴의 부착강도 및 도금후 박리강도를 양호 또는 불량으로 표시한 시험 데이터이다.
하기의 표 2에서, 실시예13 내지 실시예25, 비교예13 및 비교예14는, 은분말 87wt%, 폴리머레진 6wt%를 포함하고, 분산제와 솔벤트의 중량비가 다른 은페이스트로 폴리이미드 필름 상에 동일한 회로패턴을 형성한 후 350℃로 소성한 연성인쇄회로기판의 예이다.
구분 은분말(wt%) 분산제(wt%) 폴리머레진(wt%) 솔벤트(wt%) 소성온도(℃) 소성시간(min) 비저항(μΩ·cm) 부착강도 도금후박리강도
비교예13 85.0 0.35 5.0 9.65 350 15 4.53 양호 불량
실시예13 85.0 0.50 5.0 9.50 350 15 4.52 양호 양호
실시예14 85.0 0.70 5.0 9.30 350 15 4.52 양호 양호
실시예15 85.0 0.80 5.0 9.20 350 15 4.57 양호 양호
실시예16 85.0 0.90 5.0 9.10 350 15 4.59 양호 양호
실시예17 85.0 1.00 5.0 9.00 350 15 4.58 양호 양호
실시예18 85.0 1.10 5.0 8.90 350 15 4.60 양호 양호
실시예19 85.0 1.20 5.0 8.80 350 15 4.71 양호 양호
실시예20 85.0 1.30 5.0 8.70 350 15 4.43 양호 양호
실시예21 85.0 1.40 5.0 8.60 350 15 4.52 양호 양호
실시예22 85.0 1.50 5.0 8.50 350 15 4.66 양호 양호
실시예23 85.0 2.00 5.0 8.00 350 15 4.89 양호 양호
실시예24 85.0 2.10 5.0 7.90 350 15 4.87 양호 양호
실시예25 85.0 2.90 5.0 7.10 350 15 4.89 양호 불량
비교예14 85.0 3.00 5.0 7.00 350 15 5.02 불량 불량
상기 표 2를 참고하면, 상기 분산제는, 비저항값에는 영향을 크게 주지 않음이 확인된다. 상기 분산제는 은페이스트의 리올로지(rheology)와, 점도에 영향을 주며, 특히 회로패턴의 폴리이미드 필름과의 부착강도 및 도금후박리강도에 영향을 주는 것을 확인할 수 있다.
상기의 실시예13 내지 실시예25, 비교예13 및 비교예14는 폴리머레진을 5wt%를 포함하고 있으나, 분산제의 영향으로 회로패턴의 폴리이미드 필름과의 부착강도 및 도금후박리강도가 양호한 것임을 알 수 있다.
상기 은페이스트는, 분산제를 0.35wt% ~ 2.90wt%를 더 포함하는 것이 바람직하며, 이는 폴리이미드 필름에 대한 소성된 회로패턴의 부착강도 및 도금후 박리강도를 증가시키는 범위이다.
하기 표 3은 동일한 조성비를 가지되, 은분말의 입경범위가 각각 다른 은페이트로 폴리이미드 필름에 회로패턴을 형성하고, 상기 회로패턴을 동일한 소성온도로 소성한 후 소성된 회로패턴의 비저항값을 표시하고, 폴리이미드 필름에 대한 소성된 회로패턴의 부착강도 및 도금후 박리강도를 양호 또는 불량으로 표시한 시험 데이터이다.
하기 표 3에서, 실시예26는 은분말의 입경범위가 0.1 ~ 3.0㎛이고, 평균입경이 1.0 ~ 1.2㎛인 것이고, 실시예27은 은분말의 입경범위가 0.1 ~ 3.0㎛이고, 평균입경이 0.5 ~ 0.6㎛인 것이고, 실시예28은 은분말의 입경범위가 0.2 ~ 4.0㎛이고, 평균입경이 1.0 ~ 1.2㎛인 것이고, 실시예29는 은분말의 입경범위가 0.2 ~ 4.0㎛이고, 평균입경이 0.5 ~ 0.6㎛인 것이고, 실시예30은 은분말의 입경범위가 0.3 ~ 4.5㎛이고, 평균입경이 1.0 ~ 1.2㎛인 것이고, 실시예31은 은분말의 입경범위가 0.3 ~ 4.5㎛이고, 평균입경이 0.5 ~ 0.6㎛인 것인 예이다. 또, 비교예15는 은분말의 입경범위가 0.5 ~ 5.0㎛이고, 평균입경이 1.5 ~ 2.0㎛인 것인 예이다.
구분 은분말(wt%) 은분말입경(㎛) 은분말평균입경(㎛) 폴리머레진(wt%) 솔벤트(wt%) 소성온도(℃) 비저항(μΩ·cm) 부착강도 도금후박리강도
실시예26 87.0 0.1~3.0 1.0~1.2 6.3 6.7 350 5.71 양호 양호
실시예27 87.0 0.1~3.0 0.5~0.6 6.3 6.7 350 5.69 양호 양호
실시예28 87.0 0.2~4.0 1.0~1.2 6.3 6.7 350 5.66 양호 양호
실시예29 87.0 0.2~4.0 0.5~0.6 6.3 6.7 350 5.66 양호 양호
실시예30 87.0 0.3~4.5 1.0~1.2 6.3 6.7 350 5.79 양호 양호
실시예31 87.0 0.3~4.5 0.5~0.6 6.3 6.7 350 5.72 양호 양호
비교예15 87.0 0.5~5.0 0.5~5.0 6.3 6.7 350 6.78 양호 양호
상기 표 3을 참고하면, 상기 은페이스트는 은분말의 입경 범위가 0.1 ~ 4.5㎛인 것이 바람직하다. 이는 비저항값 4.0μΩ·cm 이상 6.5μΩ·cm이하, 폴리이미드 필름과의 부착강도 및 도금후 박리강도가 양호함을 동시에 만족할 수 있는 범위이다.
은 분말은 입자크기가 작아야 이동이 잘되고 소결시 은분말끼리 잘 붙어 저항이 낮아지나, 0.1㎛ 미만에서는 저항을 낮추는 효과가 포화되고, 효과 대비 비용이 상승되는 문제가 있고, 5㎛ 초과 범위에서는 은 분말끼리 잘 붙지 않아 저항을 설정치 이하로 낮추기 어렵다.
상기 은분말은 입경 범위가 0.2 ~ 3.0㎛인 것이 더 바람직하며, 이는 저비용으로 비저항값을 효율적으로 낮추기 위한 것으로 적은 제조비용으로 적합한 비저항값을 가지도록 하기 위함이다.
또한, 은 분말은 구형의 형태를 가지는 것이 바람직하다. 상기 좌표입력 패턴은 선폭이 좁고 선의 사이의 거리도 좁으므로 정밀한 좌표입력 패턴을 인쇄하기 위해서는 은 분말이 구형인 것이 좋다.
하기 표 4는 동일한 조성비와 동일한 은분말의 입경범위를 가지되, 은분말평균입경이 각각 다른 은페이트로 폴리이미드 필름에 회로패턴을 형성하고, 상기 회로패턴을 동일한 소성온도로 소성한 후 소성된 회로패턴의 비저항값을 표시하고, 폴리이미드 필름에 대한 소성된 회로패턴의 부착강도 및 도금후 박리강도를 양호 또는 불량으로 표시한 시험 데이터이다.
하기 표 4에서, 실시예32는 은분말의 평균입경범위가 0.5 ~ 0.6㎛이고, 실시예33은 은분말의 평균입경이 1.0 ~ 1.2㎛인 것이고, 실시예34는 은분말의 평균입경이 1.8 ~ 2.0㎛인 것이고, 실시예35는 은분말의 평균입경이 2.1 ~ 2.3㎛인 것이고, 비교예16은 평균입경이 2.5 ~ 2.7㎛인 예이다.
구분 은분말(wt%) 은분말입경(㎛) 은분말평균입경(㎛) 폴리머레진(wt%) 솔벤트(wt%) 소성온도(℃) 비저항(μΩ·cm) 부착강도 도금후박리강도
실시예32 87.0 0.2~4.0 0.5~0.6 6.3 6.7 350 4.93 양호 양호
실시예33 87.0 0.2~4.0 1.0~1.2 6.3 6.7 350 5.54 양호 양호
실시예34 87.0 0.2~4.0 1.8~2.0 6.3 6.7 350 5.96 양호 양호
실시예35 87.0 0.2~4.0 2.1~2.3 6.3 6.7 350 6.14 양호 양호
비교예16 87.0 0.2~4.0 2.5~2.7 6.3 6.7 350 6.54 양호 양호
상기 표 4를 참고하면, 상기 은페이스트는 은분말의 평균 입경 범위가 0.5 ~ 2.3㎛인 것이 바람직하다. 이는 비저항값 4.0μΩ·cm 이상 6.5μΩ·cm이하, 폴리이미드 필름과의 부착강도 및 도금후 박리강도가 양호함을 동시에 만족할 수 있는 범위이다. 또한, 상기 은분말은 평균 입경 범위가 0.5 ~ 1.2㎛인 것이 더 바람직하다. 이는 저비용으로 비저항값을 효율적으로 낮추기 위한 것으로 적은 제조비용으로 적합한 비저항값을 가지도록 하기 위함이다.
본 발명에 따른 은페이스트를 이용하여 제조되는 연성인쇄회로기판은 기재; 및 기재의 일면에 상기 은페이스로 인쇄된 회로패턴을 포함한다.
상기 회로패턴은 은페이스트를290℃ ~ 420℃로 소성시켜 형성된 것이다.
상기 기재는 폴리이미드(PI) 필름인 것이 바람직하다. 폴리이미드 필름은 가격이 저렴하고, 내열성이 우수하여 상기 회로패턴을 300~400℃의 온도에서 소성 가능하게 하며, 얇고 굴곡성이 뛰어나다.
290℃ ~ 420℃의 소성온도는 연성인쇄회로기판의 기재인 합성수지필름 즉, 상기 폴리이미드 필름의 변형이나 손상없이 안정적으로 회로패턴을 소성할 수 있는 온도범위이며, 은페이스트로 인쇄되어 소성된 회로패턴이 기설정된 범위의 비저항값을 가지도록 하고, 상기 회로패턴의 부착력이 기준이상이 되도록 하는 온도범위이다. 상기 소성온도에 대한 범위는 하기의 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판 제조 방법에서 시험데이터를 통해 더 상세하게 설명한다.
상기 회로패턴은 좌표입력패턴이고, 상기 좌표입력패턴은 서로 교차되는 복수의 X축과 Y축을 포함하여 격자 형상을 가지도록 형성되는 것을 일 예로 한다.
상기 연성인쇄회로기판은, 서로 교차되는 복수의 X축과 Y축을 포함한 좌표입력패턴(21)인 디지타이저(Digitizer)인 것을 일 예로 한다. 즉, 상기 회로패턴(20)은 상기 좌표입력패턴(21)인 것을 일 예로 한다.
상기 디지타이저는 디스플레이패널에 장착되어 터치가 발생된 지점의 좌표를 정확하게 찾기 위해 디스플레이패널의 크기에 대응되는 크기를 가지는 기재를 포함하며, 상기 기재의 전면(全面)에 고르게 좌표입력패턴이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 회로패턴은 비저항값이 높은 경우 발열과 전력소모가 크므로, 6.5Ω·cm이하의 비저항값을 가지는 것이 바람직하며, 비저항값이 낮을수록 더 바람직하다. 특히, 디지타이저는 기재(10)의 전면(全面)에 고르게 좌표입력패턴(21)이 형성되므로, 기설정된 비저항 이하의 값 즉, 6.5Ω·cm이하의 비저항값을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 은페이스트로 제조된 상기 연성인쇄회로기판에서, 상기 회로패턴의 비저항값은 4.0Ω·cm 이상 6.5Ω·cm이하인 것이 바람직하다. 상기 비저항값의 범위는 상기 소성온도 범위 내에서 상기 기재에 대한 상기 회로패턴의 부착강도 및 도금 후 박리강도를 만족하는 범위이며, 하기의 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판 제조 방법에서 시험데이터를 통해 더 상세하게 설명한다.
상기 연성인쇄회로기판은 상기 회로패턴의 단자부 표면에 형성되는 도금층을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 회로패턴의 단자부는, 다른 연성인쇄회로기판 또는 다른 전자부품 등에 전기적으로 연결되는 부분이며, 상기 도금층은 상기 회로패턴의 연결부분에서의 강성을 증가시켜 연결부분의 신뢰성을 향상시킨다.
도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 은페이스를 이용한 연성인쇄회로기판 제조 방법은, 기재의 일면에 은페이스트로 회로패턴을 형성하는 단계(200); 및 상기 회로패턴을 300℃ ~ 400℃로 소성하는 단계(300)를 포함한다.
또, 상기 연성인쇄회로기판 제조 방법은, 상기 기재로 폴리이미드 필름을 준비하는 단계(100)를 더 포함한다.
상기 회로패턴을 형성하는 단계(200)는, 스크린 인쇄로 상기 회로패턴을 형성하는 것이 바람직하다. 상기 스크린 인쇄는 은페이스트를 사용하여 상기 회로패턴을 저렴한 비용으로 형성하고, 생산속도를 향상시키는 방법이다.
또한, 상기 회로패턴을 형성하는 단계(200)는, 상기 회로패턴으로, 서로 교차되는 복수의 X축과 Y축을 포함한 좌표입력패턴을 형성하는 것을 일 예로 한다.
상기 폴리이미드 필름은 300℃ ~ 400℃의 온도로 가열 시 변형 및 손상이 발생되지 않으며, 상기 은페이스트를 인쇄하여 소성하여도 형상이 그대로 유지되어 소성된 회로패턴과의 안정적으로 부착상태가 유지된다.
상기 기재는, 소성온도 400℃ 이상의 고온에서 변형이 발생하지 않는 연성을 가지는 합성수지재의 필름이면 다양한 종류가 채용 가능함을 밝혀둔다.
폴리이미드 필름은 고온용으로 개발된 필름이나, 설정온도 이상의 고온에서 소성하면 수축이 발생하고 찌그러짐, 탄화 등의 불량이 발생한다. 그리고, 은 분말을 포함하는 도전성 페이스트는 소성온도를 높이면 높일수록 소성 후 은분말끼리 서로 붙고, 폴리머레진, 솔벤트 등의 전기전도도를 높이는 물질을 제거하여 저항이 낮아진다.
따라서, 폴리이미드 필름과 도전성 페이스트의 특성을 고려하여 소성온도를 설정한다.
290℃~420℃의 온도에서 소성은 폴리이미드 필름에 스크린 인쇄하여 형성한 좌표입력 패턴의 저항을 낮추기 위한 것이다.
상기 소성하는 단계(300)는, BTU Tunnel 또는 Lindberg Box를 이용하여 기재와, 상기 기재의 일면에 스크린 인쇄되어 형성된 회로패턴을 290℃~420℃의 온도에서 소성하는 것을 일 예로 한다.
상기 연성인쇄회로기판 제조 방법은, 상기 소성하는 단계(300) 이후에 상기 회로패턴의 단자부를 도금하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 단자부를 도금하는 단계는 구리, 은, 금 등의 도전성이 우수한 금속을 상기 단자부에 도금한다. 이 상기 회로패턴의 단자부는, 다른 연성인쇄회로기판 또는 다른 전자부품 등에 전기적으로 연결되는 부분이며, 상기 도금층은 상기 회로패턴의 연결부분에서의 강성을 증가시켜 연결부분의 신뢰성을 향상시킨다.
하기 표 5는 동일한 은페이트로 폴리이미드 필름에 회로패턴을 형성하고, 상기 회로패턴을 다른 소성온도로 한 후 소성된 회로패턴의 비저항값을 표시하고, 폴리이미드 필름에 대한 소성된 회로패턴의 부착강도 및 도금후 박리강도를 양호 또는 불량으로 표시한 시험 데이터이다.
하기의 표 5에서 실시예36 내지 실시예 48, 비교예17 및 비교예18은, 은분말 87wt%, 폴리머레진 6wt%, 솔벤트 7wt%를 포함하고, 은분말의 입경범위, 분말평균입경, 평균밀도가 동일한 은페이스트로 폴리이미드 필름 상에 동일한 회로패턴을 형성하고, 각 소성온도에서 소성된 연성인쇄회로 기판에 대한 예이다.
구분 은분말(wt%) 폴리머레진(wt%) 솔벤트(wt%) 소성온도(℃) 소성시간(min) 비저항(μΩ·cm) 부착강도 도금후박리강도
비교예17 87.0 6.0 7.0 280 30 6.83 양호 양호
실시예36 87.0 6.0 7.0 290 30 6.34 양호 양호
실시예37 87.0 6.0 7.0 300 30 6.24 양호 양호
실시예38 87.0 6.0 7.0 310 30 5.66 양호 양호
실시예39 87.0 6.0 7.0 320 30 5.42 양호 양호
실시예40 87.0 6.0 7.0 330 30 5.33 양호 양호
실시예41 87.0 6.0 7.0 350 30 4.77 양호 양호
실시예42 87.0 6.0 7.0 360 30 4.51 양호 양호
실시예43 87.0 6.0 7.0 370 30 4.43 양호 양호
실시예44 87.0 6.0 7.0 380 30 4.27 양호 양호
실시예45 87.0 6.0 7.0 390 30 4.15 양호 양호
실시예46 87.0 6.0 7.0 400 30 4.09 양호 양호
실시예47 87.0 6.0 7.0 410 30 3.79 양호 양호
실시예48 87.0 6.0 7.0 420 30 3.54 양호 불량
비교예18 87.0 6.0 7.0 430 30 3.50 불량 불량
상기 표5에 의하면, 290℃ 미만으로 상기 회로패턴을 소성하는 경우 비저항값이 기준값인 6.5μΩ·cm보다 높아 적합하지 않으며, 420℃로 상기 회로패턴을 소성하는 경우 비저항값은 낮아지나 폴리이미드 필름과의 부착강도는 양호하나 도금후 박리강도가 불량함을 확인할 수 있다. 또한, 420℃ 초과로 상기 회로패턴을 소성하는 경우 비저항값은 낮아지나 폴리이미드 필름과의 부착강도 및 도금후 박리강도가 불량하여 바람직하지 않음을 확인할 수 있다.
표5를 참고하면, 상기 소성하는 단계(300)는 290℃ ~ 420℃의 온도에서 소성하여 회로패턴을 형성할 수 있고, 바람직하게는 310℃ ~ 410℃의 온도에서 소성하는 것이 바람직하다. 이는 소성 후 회로패턴의 비저항값을 기설정된 범위 내로 만족시킴과 동시에 폴리이미드 필름과의 부착강도 및 도금후 박리강도를 만족시키기 위함이다.
상기 부착강도는 상기 소성하는 단계(300) 후 상기 폴리이드필름에 대한 상기 회로패턴의 부착강도이며, 점착력 750f/cm ~ 1250f/cm를 가지는 테이프를 이용하여 양호 또는 불량을 판단하였다.
상기 도금 후 박리강도는, 상기 단자부를 도금하는 단계 후 상기 회로패턴의 단자부와 상기 폴리이미드 필름과의 박리강도를 말하며, 점착력 750f/cm ~ 1250f/cm를 가지는 테이프를 이용하여 양호 또는 불량을 판단하였다.
상기 부착 강도의 양호, 불량의 판단은 점착력 750f/cm ~ 1250f/cm를 가지는 테이프를 폴리드이미드 필름에 인쇄되어 소성된 회로패턴에 부착한 후 상기 테이프를 떼어내었을 때 회로패턴이 테이프에 의해 부착되지 않는 경우 양호, 회로패턴이 테이프에 일부 부착되어 상기 폴리이미드 필름에서 이탈된 경우 불량으로 판단하였다.
또한, 상기 도금 후 박리강도의 양호, 불량의 판단은 점착력 750f/cm ~ 1250f/cm를 가지는 테이프를 폴리드이미드 필름에 인쇄되어 소성된 회로패턴에서 도금된 부분에 부착한 후 상기 테이프를 떼어내었을 때 도금된 부분이 테이프에 부착되지 않는 경우 양호, 도금된 부분이 테이프에 일부 부착되어 상기 폴리이미드 필름에서 이탈된 경우 불량으로 판단하였다.
따라서, 상기 소성하는 단계(300)은 상기 회로패턴을 290℃ ~ 420℃의 온도에서 소성하는 것이 바람직하며, 310℃ ~ 410℃의 온도에서 소성하는 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 소성하는 단계(300)는, 상기 회로패턴을 290℃ ~ 420℃ 사이의 온도로 10분 ~ 35분 사이에서 가열하는 것이 바람직하다.
하기 표6은 동일한 은페이트로 폴리이미드 필름에 회로패턴을 소성하고, 상기 회로패턴을 동일한 소성온도에서 소성하되, 소성 시간을 다르게 하여 한 후 소성된 회로패턴의 비저항값을 표시하고, 폴리이미드 필름에 대한 소성된 회로패턴의 부착강도 및 도금후 박리강도를 양호 또는 불량으로 표시한 시험 데이터이다.
하기의 표6에서 실시예14 내지 실시예19, 비교예3 및 비교예4는, 은분말 87wt%, 폴리머레진 6wt%, 솔벤트 7wt%를 포함하고, 은분말의 입경범위, 분말평균입경, 평균밀도가 동일한 은페이스트로 폴리이미드 필름 상에 동일한 회로패턴을 형성하고, 소성시간에 변화에 따라 구분되어 제조된 연성인쇄회로 기판에 대한 예이다.
구분 은분말(wt%) 폴리머레진(wt%) 솔벤트(wt%) 소성온도(℃) 소성시간(min) 비저항(μΩ·cm) 부착강도 도금후박리강도
비교예19 87.0 6.0 7.0 350 5 6.83 양호 양호
실시예49 87.0 6.0 7.0 350 10 6.64 양호 양호
실시예50 87.0 6.0 7.0 350 15 6.48 양호 양호
실시예51 87.0 6.0 7.0 350 20 5.66 양호 양호
실시예52 87.0 6.0 7.0 350 25 5.42 양호 양호
실시예53 87.0 6.0 7.0 350 30 4.77 양호 양호
실시예54 87.0 6.0 7.0 350 35 4.25 양호 불량
비교예20 87.0 6.0 7.0 350 40 4.08 불량 불량
상기 표 6에 의하면, 소성시간이 10분 미만인 경우 회로패턴의 비저항값이 기준값인 6.5μΩ·cm보다 높아 적합하지 않으며, 소성시간이 35분인 경우 회로패턴의 비저항값은 낮아 비저항값 기준 범위에 만족하나 도금후 박리 강도가 불량한 점이 있다. 또한, 소성시간이 40분인 경우 회로패턴의 비저항값은 낮아 비저항값 기준 범위에 만족하나 회로패턴과 폴리이미드 필름과의 부착강도 및 도금후 박리강도가 부적합하여 바람직하지 않음을 확인할 수 있다.
즉, 상기 소성하는 단계(300)는, 상기 회로패턴을 290℃ ~ 420℃ 사이의 온도로 10분 ~ 35분 사이에서 소성하는 것이 바람하며, 20분 ~ 30분 사이로 소성하는 것이 더 바람직하다.
본 발명은, 기재에 회로패턴을 인쇄하고 저온 소성하여 연성인쇄회로기판을 제조할 수 있도록 하여 기존 고가의 FCCL의 동박을 에칭하는 방법에 비하여 간단하면서도 용이한 공정 진행으로 연성인쇄회로기판의 제조비용을 절감하고, 생산성을 향상시킨다.
본 발명은 도금 공정없이 연성인쇄회로기판을 제조할 수 있게 하여 도금 공정에서 발생되는 회로패턴의 박리문제를 해결하고, 연성인쇄회로기판의 신뢰성을 향상시킨다.
본 발명은 저온 소성에도 충분히 낮은 저항 기준을 만족시켜 발열과 전력 소모 문제를 해결한다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
10 : 기재 20 : 회로패턴

Claims (11)

  1. 기재; 및
    상기 기재의 일면에 연성인쇄회로기판 제조용 은페이스트로 인쇄한 후 소성하여 형성되는 회로패턴을 포함하며,
    상기 연성인쇄회로기판 제조용 은페이스트는,
    은분말 73wt% ~ 88wt%;
    폴리머레진 5.9wt% ~ 9.5wt%; 및
    솔벤트 5.7wt% ~ 18.0wt%를 포함하며,
    상기 회로패턴은 4.0μΩ·cm 이상 6.5μΩ·cm이하의 비저항값을 가지는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연성인쇄회로기판 제조용 은페이스트는,
    0.35wt% ~ 2.90wt%의 분산제를 더 포함한 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 은분말의 입경 범위는 0.1 ~ 4.5㎛인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 은분말의 입경 범위는 0.2 ~ 3.0㎛인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 은분말은 평균 입경 범위가 0.5 ~ 2.3㎛인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 은분말은 평균 입경 범위가 0.5 ~ 1.2㎛인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머레진은 폴리에스테르계를 포함한 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기재는 폴리이미드 필름인 것을 특징으로 한 연성인쇄회로기판.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 회로패턴은 290℃ ~ 420℃로 소성된 것을 특징으로 한 연성인쇄회로기판.
  11. 삭제
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