KR101662706B1 - 완충 이형성 복합필름 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
중층 및 그 일면 또는 양면에 형성된 외층을 포함하는 연성회로기판(flexible printed circuit board, FPCB)용 완충이형성 복합 필름으로서, 폴리프로필렌계 수지과 초고분자량 실록산계(ultra high molecular weight siloxane, UHMWS) 수지를 포함하고, 중층은 폴리프로필렌 수지, 열가소성 엘라스토머 및 UHMWS 수지를 포함하는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합 필름을 제공한다.
Description
본 발명은 완충 이형성 복합필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)은 반도체, 디스플레이 및 2차 전지와 함께 4대 전자부품 가운데 하나로 알려진 핵심부품이며 TV, 핸드폰, 디스플레이, 반도체 모듈 등 다양한 전자부품에 널리 사용되고 있다.
이러한 PCB의 일종으로서 연성회로기판(flexible printed circuit board, FPCB)이 최근 광범위하게 사용되고 있다. FPCB의 외 측면에는 일반적으로 내부 기판을 보호하기 위하여, 일반적으로 폴리이미드계 소재의 필름이 커버레이어(cover layer)로서 적층된다.
상기 커버레이어를 FPCB에 적층시키는 라미네이션 공정은 FPCB 상부에 커버레이어를 올려놓고, 이를 프레스부로 가압하여 커버레이어를 FPCB에 압착시킴으로써 커버레이어를 FPCB로 적층시키는 공정이다. 이때, FPCB 상부의 프레스부와 커버레이어 간의 접착을 방지하고, 프레스로 가압하는 작업이 완료된 후 프레스부와 커버레이어 측이 원활하게 분리될 수 있도록 프레스부와 커버레이어 사이의 이형필름을 개재하고, 커버레이어와 FPCB를 보다 균일하게 밀착시키기 위해 완충재를 이형필름 상에 형성한다. 일반적으로 이형필름으로서 폴리메틸펜텐 필름, 폴리 에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 필름 등에 실리콘을 코팅한 필름 등을 사용하고, 완충재로서는 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC)를 사용하였다.
최근 개발된 인쇄회로 기판용 완충 이형성 복합필름은 외층에 폴리프로필렌과 실리콘을 공중합시키기 위하여 이들 각각에 반응기를 첨가한 후 중합 공정을 수행하는데, 이로 인해 필름 제조에 따른 시간 소요 및 공정비용이 증가된다. 또한 공중합에 사용되는 반응성 화합물은 제품에 적용되기까지 지속적으로 열에 노출되어 관능기와 같은 미반응 저분자 물질이 프레스 시에 커버레이어로 전사되어 도금 공정에서 불량을 초래하는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 구현예들에서는 라미네이션 공정의 편의성을 도모하면서도, 우수한 내열성, 완충성, 기계적 강도 등의 특성을 갖는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 일구현예에서, 본 발명은 중층 및 그 적어도 일면에 형성된 외층을 포함하는 연성회로기판(flexible printed circuit board, FPCB)용 완충이형성 복합 필름으로서, 상기 외층은 폴리프로필렌계 수지 및 초고분자량 실록산계(ultra high molecular weight siloxane, 이하 UHMWS로 표기한다.) 수지를 포함하고, 상기 중층은 혼합된 폴리프로필렌 수지, 열가소성 엘라스토머 및 UHMWS 수지를 포함하는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합 필름을 제공한다.
예시적인 구현예에서, 상기 외층의 폴리프로필렌계 수지는 입체규칙도의 지수가 96% 이상이며, X.S(xylene soluble) 함량은 2.0 미만일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 외층이 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합 필름의 전체 두께의 10 내지 50%의 두께를 가지며 상기 중층이 전체 두께의 50 내지 90%를 가질 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합 필름 은 100㎛ 내지 400㎛ 의 두께를 가질 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합 필름 은 150㎛ 내지 250㎛ 의 두께를 가질 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 외층은 상기 외층 전체 중량에 대하여 폴리프로필렌계 수지 95 내지 99 중량부 및 UHMWS 수지 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합 필름의 전체 중량에 대하여 상기 중층은 폴리프로필렌계 수지 30 내지 50 중량부, 열가소성 엘라스토머 10 내지 50 중량부 및 UHMWS 수지 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 중층은 상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름 전체 중량에 대하여 무기물 1 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 중층의 상기 폴리프로필렌계 수지는 프로필렌계 랜덤공중합체이고, 상기 열가소성 엘라스토머는 올레핀계 블록공중합체일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 중층의 양측면에 상기 외층이 형성되며, 상기 외층 및 중층은 각각 무연신 필름일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 외층의 일면 또는 양면에 요철부(엠보)가 형성되며, 상기 요철부(엠보)는 1㎛ 내지 10㎛의 깊이를 갖는 요철 패턴을 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름은 0.5㎛ 내지 2.0㎛ 범위의 평균표면조도 값(Ra값)을 가지고, 2.0㎛ 내지 3.0㎛ 범위의 표면 중심선 조도 값(Rt값)을 가질 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 구현예에서, 외층 성분으로 폴리프로필렌계 수지 및 초고분자량 실록산계(ultra high molecular weight siloxane: UHMWS) 수지를 혼합하고 제1 압출부에 투입하는 단계; 중층 성분으로 폴리프로필렌계 수지, 열가소성 엘라스토머 및 UHMWS 수지를 혼합하고 제2 압출부에 투입하는 단계; 상기 제1 및 제2 압출부로부터 압출된 상기 중층 및 외층 성분들을 이용하여 중층의 일면 또는 양면에 외층을 형성하는 단계; 및 1㎛ 내지 10㎛의 일정한 깊이를 가진 패턴을 가진 냉각롤을 이용해 상기 외층에 요철부(엠보)를 형성하는 단계를 포함하며 상기 외층 및 중층은 각각 무연신 필름인 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 제조 방법을 제공한다.
예시적인 구현예에서, 상기 외층을 형성한 이후, 시트 성형 설비를 이용하여 성형 공정을 수행하되, 복합 필름의 두께가 150-300㎛인 경우 무연신 시트 성형 설비를 이용하고, 복합 필름의 두께가 300-400㎛인 경우 수평식 시트 성형 설비 또는 수직식 시트 성형설비를 이용하여 성형 공정을 더 수행할 수 있다.
본 발명에 따라 제조되는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름은 내열성 및 이형성이 우수한 외층 및 완충성이 우수한 중층을 포함하므로, 우수한 특성을 가지면서도 라미네이션 공정에서 FPCB와 커버레이어의 적층 불량을 피할 수 있다. 뿐만 아니라, 기존의 복합필름을 사용하지 않은 경우에는 완충레이어인 PVC필름 및 이형층을 별개의 공정으로 형성한 반면 본 발명에 따라 제조되는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름은 이형층 및 완충레이어를 별개의 공정을 통해 제조하지 않으므로 하나의 공정이 생략될 수 있으며, 중합반응이 아닌 혼합 방법을 사용하여 원료들을 혼합하여 단 하나의 복합필름만을 형성하므로, 원료 절감효과 및 공정 편의성을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 제조 공정을 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 이형성을 나타내는 현미경사진이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 거리안전성을 나타내는 현미경사진이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 제조 공정을 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 이형성을 나타내는 현미경사진이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 거리안전성을 나타내는 현미경사진이다.
이하, 본 발명의 예시적인 구현예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 구현예들이 첨부된 도면을 참고로 설명되었으나 이는 예시를 위하여 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 적용이 제한되지 않는다.
본 명세서에서 초고분자량 실록산(ultra high molecular weight siloxane, UHMWS) 수지란 중량 평균 분자량이 약 100만 이상인 고밀도 폴리실록산을 의미한다.
본 명세서에서 입체 규칙도란 고분자에서 주사슬을 형성하는 구성 반복단위 중에 입체 이성질성이 가능한 구조가 존재하고, 그것이 서로 특정한 관계를 유지하며 반복되고 있을 때 고분자에 입체 규칙성이 있다고 하고 이와 같은 고분자의 구조적 특성을 입체 규칙성이라고 한다.
본 명세서에서 X.S(xylene soluble) 함량이란 폴리프로필렌계 수지 중 자일렌에 용해될 수 있는 성분의 질량분율(wt%)을 의미한다.
본 명세서에서 FPCB 라미네이션 공정이란 커버레이어를 FPCB에 적층시키는 라미네이션 공정을 의미한다.
본 명세서에서, 무연신 필름 성형 설비란 냉각롤 및 립(lip) 다이(die)를 포함하는 무연신 시트를 제작하는 필름 성형 설비를 의미한다.
본 명세서에서, 수평식 시트 성형 설비란 티다이(T-die)와 서로 반대방향으로 회전하는 2개 이상의 수평으로 연결된 롤이 일직선상에 위치하여 롤 사이에 원료를 압연시켜 시트를 압출하는 시트 성형설비를 의미한다.
본 명세서에서, 수직식 시트 성형 설비란 티다이와 서로 반대방향으로 회전하는 2개 이상의 상하에 연결된 롤이 수직으로 위치하여 롤 사이에 원료를 압연시켜 시트를 압출하는 시트 성형설비를 의미한다.
FPCB
라미네이션
공정용 완충이형성 복합필름
도 1은 본 발명의 예시적인 일 구현예에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름은 외층(10) 및 외층(10)의 일 측면에 형성되는 중층(20)을 포함한다.
예시적인 일 구현예에서, 외층(10)은 혼합된 폴리프로필렌계 수지와 초고분자량 실록산계(ultra high molecular weight siloxane, UHMWS) 수지로 이루어질 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 외층(10)은 외층(10) 전체 중량에 대하여, 폴리프로필렌계 수지 95 내지 99 중량부 및 UHMWS 수지 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 외층(10)의 폴리프로필렌계 수지는 입체규칙도의 지수가 96% 이상이며, X.S(xylene soluble) 함량은 2.0 미만일 수 있다.
X.S 함량의 측정은 예를 들어, 자일렌과 폴리프로필렌계 수지의 혼합 용액을 약 135℃ 내지 150℃ 이상의 열을 가하여 투명한 용액을 제조한 후, 약 15℃ 내지 25℃의 온도에서 냉각시켜 자일렌이 용해된 폴리프로필렌계 수지 결정을 수득한 후에 폴리프로필렌계 수지의 혼합 용액 형성 전후의 중량 변화를 이용하여 측정할 수 있다. X.S(xylene soluble) 지수가 작을수록 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합 필름의 내열성이 향상될 수 있다. 입체 규칙도 96% 미만이고 X.S 지수가 2를 초과하는 경우에는 내열성이 떨어져 외층(10)이 FPCB에 부착되어 이형성에 문제를 일으킬 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 외층(10)의 폴리프로필렌계 수지는 폴리프로필렌 단독중합체 혹은 프로필렌계 공중합체일 수 있다. 공중합체일 경우, 폴리프로필렌계 수지는 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 그래프트 공중합체의 형태 일 수 있다. 이때, 폴리프로필렌 단독중합체와 프로필렌계 공중합체를 형성하는 모노머는 각각 예를 들어, 에틸렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐 등일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, UHMWS 수지를 형성하는 모노머는 예를 들어, 디메틸 실록산 등 일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서 중충(20)은 혼합된 폴리프로필렌계 수지, 열가소성 엘라스토머 및 UHMWS 수지로 이루어질 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 중층(20)의 폴리프로필렌계 수지는 프로필렌계 랜덤공중합체이고, 열가소성 엘라스토머는 올레핀계 블록공중합체를 포함할 수 있다. 프로필렌계 랜덤공중합체를 형성하는 모노머는 예를 들어, 에틸렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥센 등에서 선택된 적어도 2 이상일 수 있다. 열가소성 엘라스토머는 예를 들어, 에틸렌-α올레핀계 엘라스토머, 프로필렌-α올레핀계 엘라스토머, 스틸렌계 엘라스토머로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상 일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 완충이형성 복합필름 전체 중량에 대하여, 중층(20)은 폴리프로필렌계 수지 30 내지 50 중량부, 열가소성 엘라스토머 10 내지 50 중량부 및 UHMWS 수지 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다. 예시적인 일 구현예에서, 완충이형성 복합필름 전체 중량에 대하여, 중층(20)은 추가적으로 무기물을 더 포함할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 중층(20)은 완충이형성 복합필름 전체 중량에 대하여 무기물 1 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있다.
무기물은 중층(2)의 내열성을 향상 시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있으며, 중층(2)이 무기물을 포함하는 경우 중층(2)의 결정구조, 비결정구조, 분자 배향, 상구조 등이 제어되어 중층(2)의 내열성을 향상시키는 것이 용이할 수 있다. 무기물은 예를 들어, 실리카(SiO2), 탄산칼륨 등일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 중층(20)의 다른 일 측면에 외층(10)이 추가적으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 중층(20)의 양면에 외층(10)이 형성될 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름은 100㎛ 내지 400 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 바람직하게는 150㎛ 내지 250㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 두께가 150㎛ 미만일 경우에는 상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 프레스성이 저하될 수 있으며 이에 따라, FPCB의 성형성이 감소될 수 있다. 상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 두께가 250㎛ 이상일 경우에는 불필요하게 두께가 두꺼워져서 경제성이 떨어질 수 있으며, 프레스 작업 후 냉각 시에 FPCB과의 열팽창율 차이에 의해 커버레이어에 손상이 발생될 수 있거나, FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름에 곡면이 형성되어 들뜸 현상(delamination)을 초래할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 외층(10)이 전체 두께의 10% 내지 50%의 두께를 가지며, 중층(20)이 전체 두께의 50 내지 90%의 두께를 가질 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 외층(10) 및 중층(20)은 각각 무연신필름일 수 있다. 외층(10) 및 중층(20)이 각각 무연신필름인 경우 완충이형성 복합필름의 완충성이 보다 증대될 수 있다. 무연신 필름은 예를 들어, 무연신 필름 성형 설비, 수평식 시트 성형 설비 또는 수직식 시트 성형 설비 등으로 성형될 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 외층(10)의 적어도 일 측면에 요철부(엠보)가 더 형성될 수 있다. 상기 요철부(엠보)는 외층(10)에 형성되며 약 1㎛내지 10㎛의 깊이를 갖는 요철 패턴을 포함할 수 있다. 이 경우, FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름은 약 0.5㎛ 내지 2.0㎛ 의 평균표면조도 값(Ra값)을 가지고, 약 2.0㎛ 내지 3.0㎛의 표면 중심선 조도 값(Rt값)을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 요철부(엠보)가 형성된 경우 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 이형성 및 내열성이 보다 증대될 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 외층(10)에 요철부(엠보)가 형성되지 않은 경우 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름은 약 145 내지 150℃에서 우수한 내열성을 보이며, 외층(10)에 요철부(엠보)가 형성된 경우 내열성이 증대되어 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름은 약 145 내지 155℃에서 우수한 내열성을 보일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름은 폴리프로필렌계 수지에 UHMWS를 혼합하여 외층(10)을 형성하고, 폴리프로필렌계 수지, 열가소성 엘라스토머 및 UHMWS를 혼합하여 중층(20)을 형성한다. 외층(10)의 폴리프로필렌계 수지는 내열성이 우수하여 FPCB 라미네이션 공정의 성형성을 증가시킬 수 있으며, 중층(20)의 열가소성 엘라스토머는 성형성 및 완충성이 우수할 뿐만 아니라, 라미네이션 공정 시에 접착제 등에서 빠져나오는 오염도 줄일 수 있다. 이에 따라, 단 한번의 혼합 공정만으로 완충성 및 이형성이 우수한 완충이형성 복합필름을 형성할 수 있다.
더욱이, 상기 외층(10)의 성분 및 중층(20)은 구성 성분 사이의 중합 공정을 거치지 않고도 혼합만으로 형성될 수 있으므로, 공정 단순화에 따른 라미네이션 공정에서의 뛰어난 원가 절감 효과를 가져올 뿐만 아니라, 제조 공정에서 레이어 적층 공정을 1회 생략할 수 있으므로 공정의 경제성을 도모할 수 있다.
FPCB
라미네이션
공정용 완충이형성 복합필름의 제조 방법
본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 제조 방법은 제1 압출부에 외층 성분으로 폴리프로필렌계 수지과 UHMWS 수지를 혼합하고 투입하는 단계; 제2 압출부에 중층 성분으로 폴리프로필렌계 수지, 열가소성 엘라스토머 및 UHMWS 수지를 혼합하고 투입하는 단계; 및 상기 외층 및 중층 성분들을 압출하여 중층의 일면 또는 양면에 외층을 형성하는 단계를 포함한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 중층 및 외층은 드라이 라미네이션(dry lamination) 또는 압출 라미네이션(extrusion lamination)과 같은 통상의 공지된 방법에 의해 하나의 필름으로 적층 형성될 수 있다.
이와는 달리, 중층 및 외층 성분은 공압출하여 중층의 일면 또는 양면에 외층을 형성할 수 있다. 공압출은 통상적으로 사용되는 방법을 수행할 수 있으며, 예를 들어, 블로잉압출과 티다이(T-die)압출법 등에 의해 제조될 수 있다. 공압출법에 의해 상기 완충이형성 복합필름이 제조되는 경우 제조 공정이 편리해질 뿐만 아니라, 블로잉 압출은 두께 균일도가 부족하여 FPCB 성형 시에 들뜸 현상을 발생시킬 수 있다.
예시적인 구현예에서, 중층 및 외층 성분을 공압출 하여 적어도 2층으로 형성된 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름을 형성한 후 필름 성형 설비를 이용하여 필름 성형 공정을 수행할 수 있다. 이때 성형 설비로는 무연신 필름 성형 설비, 수평식 시트 성형 설비 또는 수직식 시트 성형 설비가 사용될 수 있다.
무연신 필름 성형 설비는 립(lip) 다이(die) 및 냉각롤을 포함하며, 무연신 필름 성형 설비의 냉각롤을 이용하는 경우 필름의 표면에 요철부(엠보)를 형성할 수 있다. 무연신 필름 성형 설비는 압출기의 앞부분에 직선상태의 립을 갖는 금형이 설치되므로 다이 립의 간격 조정을 통해 약 150 μm 이상의 얇은 필름을 균일한 두께를 갖도록 생산하기에 적합하며, 예를 들어 포장용 필름을 생산하는 데 사용될 수 있다. 하지만, 무연신 필름 성형 설비는 다이의 립(lip) 간격에 의해 두께가 조절되므로, 이를 이용하여 두께가 두꺼운 필름을 생산하는 경우 필름의 표면에 굴곡이 형성될 수 있다.
수평식 시트 성형 설비는 티다이와 서로 반대방향으로 회전하는 2개 이상의 수평방향으로 연결된 롤을 포함할 수 있다. 이때, 티다이와 롤이 일직선상에 위치하여 티다이에서 압출된 원료가 2개 이상의 연결된 롤 사이에 압연되어 시트가 형성되는데, 롤의 전동을 제어하여 두께를 조절하게 되므로 300μm 내지 400μm의 두꺼운 두께를 갖는 시트를 생산하기에 적합할 수 있다. 하지만, 300μm 이하의 시트 제조시 표면에 굴곡이 생기는 문제점이 존재할 수 있으며, 이때 성형대상이 되는 시트가 엘라스토머를 포함한 물질을 형성하는 경우 상기 엘라스토머 물질이 성형 설비에 부착되어 작업의 효율성을 감소시킬 수 있다.
수직식 시트 성형 설비는 티다이와 서로 반대방향으로 회전하는 2개 이상의 상하(上下)에 연결된 롤을 포함하며, 티다이와 롤이 수직으로 위치하여 티다이에서 압출된 원료가 2개 이상의 연결된 롤 사이에 압연되어 시트가 형성되는데, 이때 롤의 전동을 제어하여 두께를 조절하게 되므로 300μm 내지 400μm의 두꺼운 두께를 갖는 시트를 생산하기에 적합할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 중층의 일면 또는 양면에 형성된 외층에 요철부(엠보)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 중층 및 외층 성분을 공압출하여 적어도 2층으로 형성된 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름을 제조한 후, 무연신 필름 성형설비의 냉각롤을 이용하여 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름에 일정한 간격을 갖는 요철부(엠보)를 형성할 수 있다. 이때, 냉각롤에는 1㎛ 내지 10㎛의 깊이를 갖는 요철 패턴이 형성되어 있을 수 있고, 무연신 필름 성형 설비를 이용한 성형과정에서 냉각롤에 형성된 요철 패턴이 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름 전사됨에 따라, 1㎛내지 10㎛의 깊이를 갖는 요철 패턴을 포함하는 요철부(엠보)가 외층 상에 형성될 수 있다. 냉각롤에 형성된 패턴의 깊이가 1㎛ 내지 10㎛의 범위를 초과하는 경우에는 냉각효과의 저하로 인해 외층에 요철부(엠보)가 용이하게 형성되지 않을 수 있다. 요철부(엠보)는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 이형성 및 내열성을 향상 시킬 수 있으며, 요철부(엠보)가 외층에 형성된 경우 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름 약 150 내지 155℃에서도 우수한 내열성을 가질 수 있다.
FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 제조방법은 도 1을 참조로 설명한 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름을 제조하는 방법에 대한 것이므로, FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름에 대한 설명과 중복되는 설명은 설명의 편의상 생략한다.
FPCB
라미네이션
공정용 완충이형성 복합필름을 포함하는
FPCB
도 3은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 완충이형성 복합필름이 사용될 수 있는 FPCB 라미네이션 공정의 일예를 도시한 모식도이다.
FPCB 라미네이션 공정을 통하여, FPCB(100)의 양 측면에는 예를 들어, 폴리이미드 필름과 같은 커버레이어(120)를 적층시킬 수 있다. 이후, 커버레이어(120)가 FPCB(100)에 밀착될 수 있도록 예를 들어, 에폭시 수지 및 또는 아크릴계 수지 등을 포함하는 접착제(110)를 FPCB(100) 및 커버레이어(120) 사이에 개재한 상태에서 프레스 작업을 수행할 수 있다. 상기 프레스 작업은 FPCB(100)의 양 측면으로 접착제(110) 및 커버레이어(120)를 위치시켜 수행할 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 라미네이션 공정 중에 FPCB(100) 및?그 상하측의 프레스부는 전체적으로 다음과 같은 층 구조를 갖는다.
상하측 프레스부의 중앙에 FPCB(100)가 위치하며 그 상하 양측면에 열가소성 접착제(110)를 개재하여 커버레이어(120)가 접착된 상태를 형성할 수 있다.
FPCB(100)의 상부 및 하부 상에 프레스부가 구비 되고, 도 3에 도시된 바와 같이 프레스부는 스틸 플레이트(300) 및 스틸 플레이트(300) 내측에 구비된 종이(310)를 포함할 수 있다.
각 프레스부와 FPCB(100)에 접착된 커버레이어(120) 사이에는 완충이형성 복합필름(200)이 위치할 수 있다.
스틸 플레이트(300)는 프레스압을 전달하면서 적층을 위한 열전도 기능을 하게 되며, 종이(310)는 스틸 플레이트(300)와 완충이형성 복합필름(200)의 접착을 방지할 뿐만 아니라, 완충이형성 복합필름(200)에 압력이 전체적으로 균일하게 작용하도록 하기 위해 사용될 수 있다.
완충이형성 복합필름(200)은 중층(도시되지 않음) 및 중층의 일면 또는 양면에 형성된 외층을 포함할 수 있다. 완충이형성 복합필름(200)은 완충성이 우수한 폴리올레핀계 물질을 포함하므로 완충이형성 복합필름(200)의 완충성을 향상시키기 위한 완충재가 추가적으로 형성되지 않을 수 있다. 또한, 완충이형성 복합필름(200)의 외층 및 중층은 구성 성분 사이의 중합 공정을 거치지 않고도 혼합만으로 형성될 수 있으므로, 공정 단순화에 따른 라미네이션 공정에서의 뛰어난 원가 절감 효과를 가져올 뿐만 아니라, 필름 제조 공정을 1회 생략할 수 있으므로 공정의 경제성을 도모할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예들에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예
1
폴리프로필렌계 수지(삼성토탈사의 HF429 제품) 및 UHMWS 수지(Dow-Corning사의 MB50-001 제품)를 혼합하여 제1 압출부에 투입하고, 프로필렌계 랜덤공중합체(삼성토탈사의 CF309 제품), 올레핀블록공중합체(Dow Chemical사의 Infuse9530 제품) 및 UHMWS 수지(Dow-Corning사의 MB50-001 제품)를 혼합하여 제2 압출부에 투입한 후 공압출하여 중층 및 외층이 순차적으로 적층된 필름을 형성하고 성형한 후 라미네이션하였다.
실시예
2
실시예 1에서 공압출된 필름에 1㎛ 내지 10㎛의 일정한 깊이를 가지는 패턴을 갖는 냉각롤을 포함하는 무연신 필름 성형설비를 이용하여 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름에 일정한 간격을 갖는 요철부(엠보)를 형성하였다.
비교예
1
폴리프로필렌계 수지(삼성토탈의 HF429 제품) 및 UHMWS 수지(Dow-Corning사의 MB50-001 제품)를 제1 압출부에 투입하고, 프로필렌계 랜덤공중합체(CF309 제품) 및 올레핀블록공중합체(Dow사의 Infuse9530 제품)를 혼합하여 제2 압출부에 투입한 후 공압출하여 중층 및 외층이 순차적으로 적층된 필름을 형성하고 성형한 후 라미네이션하였다.
비교예
2
폴리프로필렌계 수지(삼성토탈의 HF429 제품)를 제1 압출부에 투입하고, 프로필렌계 랜덤공중합체(CF309 제품) 및 올레핀블록공중합체(Dow사의 Infuse9530 제품)를 혼합하여 제2 압출부에 투입한 후 공압출하여 중층 및 외층이 순차적으로 적층된 필름을 형성하고 성형한 후 라미네이션하였다.
실험예
(1) 완충이형성 복합필름의 구성 성분에 따른 특성 변화
상기 실시예 1과 비교예 1 및 2에 따라 제조된 필름을 사용하여 여러 온도에서의 라미네이션 공정 후 해체 작업에서의 이형특성, 성형특성, 거리(pitch)안정성 및 오염도를 관찰하였다. 해체 작업이란 라미네이션, 가압 및/또는 가온 공정 후 충분한 냉각을 거친 다음 각각의 적층된 기판들을 수작업으로 분해하는 과정을 말하며, 커버레이어와 필름간의 박리강도가 작을수록 이형성이 우수한 것으로 볼 수 있다.
이형성은 150℃ 및 153℃에서 각각 90분 동안 실험되었다.
통상적으로, FPCB 보다 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 표면적이 더 넓게 형성되므로, 라미네이션 공정시 FPCB와 접촉하지 않는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 가장자리 부분들은 서로 달라붙게 된다. 이형성은 FPCB와 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름 간의 이형성 및 FPCB와 접촉하지 않는 복합 필름의 가장 자리 부분에서 서로 부착된 복합필름 간의 이형성을 각각 관찰하여 측정하였다. 이때, FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름과 FPCB가 이형되지 않을 뿐만 아니라 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름들 서로가 이형되지 않는 경우 미흡함으로 표시하였다. FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름과 FPCB가 이형되지만, FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름들 서로가 이형 되지 않는 경우 보통으로 표시하였다. 또한, FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름과 FPCB가 이형될 뿐만 아니라, FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름들이 서로 이형 가능한 경우 우수함으로 표시하였다.
성형성은 완충이형성 복합필름 내에 들뜸 현상(delamination)이 발생하는지 여부를 현미경으로 관찰하여 판단하였으며 들뜸 현상이 발생하지 않는 경우 우수한 것으로 하였다.
FPCB 제조시, 하나의 필름에 다수의 FPCB를 형성하고 이후에 낱개의 FPCB로 분리되도록 시트를 절단하는 작업을 하게 되는데, 이때 시트를 절단할 절단 설비가 절단할 부위의 시작점과 끝점을 인식할 수 있도록 FPCB 필름 상에 일정한 간격으로 개구들을 형성할 수 있다. 이때, 거리(pitch) 안정성은 프레스 공정 전 후에 FPCB 필름 상에 형성된 인접한 개구들 간의 거리를 측정하여 실험하였으며, 프레스 공정 전후로 인접한 개구들 서로간의 거리의 차이의 변화가 X축 Y축에 있어서 ±0.5㎛ 미만인 경우 우수함으로 판단하며, 거리 차이의 변화가 ±0.5㎛ 이상인 경우 보통으로 표시하였다.
오염도는 FPCB 표면에 이물질이 형성되었는지 여부로 판단하였다.
실험예를 통해 관찰한 결과를 표 1 및 표 2에 기재하였으며, 도 4 및 도 5에 나타내었다. 구체적으로, 표 1은 실시예 1 및 2 와 비교에 1 및 2에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름들 각각의 두께, 이형성, 성형성, 거리안정성 및 오염도를 검토한 것이며, 표 2는 실시예 1 에 따른 거리안정성을 구체적으로 검토한 것이다. 도 4는 실시예 1에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 150℃에서의 이형성을 검토한 현미경사진이며, 도 5는 실시예 1에 따른 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 성형성을 검토한 현미경사진이다.
| 구분 | 조성물 | 필름 두께 (㎛) | 이형성 | 성형성 | 거리(pitch) 안정성 |
오염도 | ||
| 외층 | 중층 | |||||||
| 150℃ | 153℃ | |||||||
| 실시예1 | UHMWS투입 | UHMWS투입 | 150~400 | 우수 | 보통 | 우수 | 우수 | 없음 |
| 실시예2 | UHMWS투입 | UHMWS투입 | 150~400 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 없음 |
| 비교예1 | UHMWS투입 | UHMWS미투입 | 150~400 | 미흡 | 미흡 | 우수 | 보통 | 없음 |
| 비교예2 | UHMWS미투입 | UHMWS미투입 | 150~400 | 미흡 | 미흡 | 우수 | 보통 | 없음 |
| 구 분 | 프레스 공정 전 거리 (㎛) |
프레스 공정 후 거리 (㎛) |
평균(㎛) | |||
| 1회 | 2 회 | 3 회 | 4 회 | |||
| X 축 | 211.857 ±0.2 | 211.9272 | 211.918 | 211.8939 | 211.9271 | 211.91655 |
| Y 축 | 180.376 ±0.2 | 180.4071 | 180.4109 | 180.4508 | 180.3999 | 180.41718 |
상기 표 1 및 도 4를 통해 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2에 따라 제조된 완충이형성 복합필름은 비교예 1 및 2에 따른 필름보다 약 150℃에서 우수한 이형성을 가지며, 특히, 실시예 2에 따른 완충이형성 복합필름은 약 153℃에서도 우수한 이형성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
뿐만 아니라, 실시예 1에 따라 제조된 완충이형성 복합필름은 들뜸 현상이 발생하지 않아 성형성이 우수한 것을 알 수 있었으며(도 5 참조), 표 1에 기재된 바와 같이 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 완충이형성 복합필름은 오염도가 없는 것으로 관측되었다.
상기 표 2를 참조하면, 프레스 공정 전 후를 비교하여 보았을 때, 실시예 1에 따른 FPCB 필름 상에 형성된 인접한 개구들 간의 거리 차이의 변화가 X축 및 Y축으로 관측하였을 때 모두 발생하지 않은 것으로 관측되어 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 완충이형성 복합필름은 거리(pitch) 안정성이 우수한 것을 관찰할 수 있었다. 뿐만 아니라, 표 1을 다시 살펴보면 외층과 중층 모두에 UHMWS를 투입한 실시예 1 및 2에 따른 FPCB 필름은 거리 안정성이 우수한 것으로 관측된 반면 비교예 1 및 2에 따른 FPCB 필름의 거리 안정성은 보통 수준에 머무르는 것을 관찰할 수 있었다. 이에 따라, 실시예 1 및 2에 따른 FPCB 필름은 내열성이 우수하여 우수한 거리 안정성을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같이 본 발명의 완충이형성 복합필름은 기존의 중합공정을 거치지 않고도 우수한 이형성, 우수한 성형성, 우수한 거리안정성 및 낮은 오염도를 가질 수 있으므로 본 발명의 완충이형성 복합필름은 공정의 단순화 및 제조 절감을 도모할 수 있음을 알 수 있다.
(2) 제조 설비에 따른 완충이형성 복합필름의 두께 형성 범위 및 특성 변화
상기 실시예 1 에 따라 공압출된 필름을 사용하여 무연신 필름 성형 설비, 수평식 시트 성형 설비 및 수직식 시트 성형 설비 에서 필름을 성형하고 라미네이션 공정을 수행한 후, 해체 작업에서의 이형특성, 성형특성, 거리 안정성 및 오염도를 관찰하고 이를 표 3에 기재하였다. 각각에서 모두 양호한 경우를 동그라미 표시하였다.
| 생산방식 | 두께(μ) | 이형성 | 성형성 | 거리 안정성 |
오염도 | ||
| 무연신필름 성형 설비 |
150 | O | O | O | O | ||
| 200 | O | O | O | O | |||
| 250 | 0 | 0 | 0 | 0 | |||
| 300 | 0 | 0 | 0 | 0 | |||
| 400 | 굴곡이 심한 필름 형성 | ||||||
| 수평식 시트 성형 설비 |
150 | 생산 불가 | |||||
| 200 | 생산 불가 | ||||||
| 300 | O | O | O | O | |||
| 350 | O | O | O | O | |||
| 400 | O | O | O | O | |||
| 수직식 시트 성형 설비 |
150 | 생산 불가 | |||||
| 200 | 생산 불가 | ||||||
| 300 | O | O | O | O | |||
| 350 | O | O | O | O | |||
| 400 | O | O | O | O | |||
상기 표 3을 통해 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름은 무연신필름 성형 설비를 이용하였을 때 약 150 ㎛ 및 약 300 ㎛ 두께를 갖도록 제조되었다. 또한, 무연신필름 성형 설비를 이용한 경우, 완충이형성 복합필름의 두께 균일도가 우수한 것으로 관측되었다. 다만, 약 400 ㎛ 두께를 갖도록 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름이 성형된 경우에는 표면에 굴곡이 형성됨을 관찰할 수 있었다.
이에 반해, 수평식 시트 성형 설비 또는 수직식 시트 성형 설비를 이용하였을 때 상기 완충이형성 복합필름은 약 300 ㎛, 약 350 ㎛ 및 약 400 ㎛ 의 두께를 갖도록 제조 될 수 있었다.
무연신필름 성형 설비, 수평식 시트 성형 설비 및 수직식 시트 성형 설비를 이용하였을 때 모두 실시예 1에 따라 제조된 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 이형성, 성형성 및 피치 안정성은 우수하였으며, PVC 사용시와 같은 유해가스 발생이 되지 않아 필름의 오염도도 낮은 것을 관찰할 수 있었다.
10: 외층
20: 중층
100: FPCB
120: 커버레이어
200: 완충이형성 복합필름
300: 스틸플레이트
310: 종이
20: 중층
100: FPCB
120: 커버레이어
200: 완충이형성 복합필름
300: 스틸플레이트
310: 종이
Claims (14)
- 중층 및 그 일면 또는 양면에 형성된 외층을 포함하는 연성회로기판(flexible printed circuit board, FPCB)용 완충 이형성 복합 필름으로서,
상기 외층은 폴리프로필렌계 수지 및 초고분자량 실록산계(ultra high molecular weight siloxane, UHMWS) 수지의 혼합물을 포함하고,
상기 중층은 폴리프로필렌계 수지, 열가소성 엘라스토머 및 UHMWS 수지의 혼합물을 포함하며,
상기 UHMWS 수지는 100만 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 것인 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름. - 제1항에 있어서,
상기 외층의 폴리프로필렌계 수지는 입체규칙도의 지수가 96% 이상이며, X.S(xylene soluble) 함량은 2.0 wt% 미만인 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름. - 제1항에 있어서,
상기 외층이 상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합 필름의 전체 두께의 10 내지 50%의 두께를 가지며 상기 중층이 상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합 필름의 전체 두께의 50 내지 90%를 갖는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름. - 제1항에 있어서,
상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름은 100㎛ 내지 400㎛의 두께를 갖는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름. - 제4항에 있어서,
상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름은 150㎛ 내지 250㎛의 두께를 갖는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름. - 제1항에 있어서,
상기 외층은 상기 외층 전체 중량에 대하여 폴리프로필렌계 수지 95 내지 99 중량부 및 UHMWS 수지 1 내지 5 중량부를 포함하는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름. - 제1항에 있어서,
상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름 전체 중량에 대하여 상기 중층은 폴리프로필렌계 수지 30 내지 50 중량부, 열가소성 엘라스토머 10 내지 50 중량부 및 UHMWS 수지 1 내지 5 중량부를 포함하는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름. - 제7항에 있어서,
상기 중층은 상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름 전체 중량에 대하여 무기물 1 내지 10 중량부를 더 포함하는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름. - 제1항에 있어서,
상기 중층의 상기 폴리프로필렌계 수지는 프로필렌계 랜덤공중합체이고, 상기 열가소성 엘라스토머는 올레핀계 블록공중합체를 포함하는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름. - 제1항에 있어서,
상기 중층의 양측면에 상기 외층이 형성되며, 상기 외층 및 중층은 무연신 필름인 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름. - 제1항에 있어서,
상기 외층의 일면 또는 양면에 요철부(엠보)가 형성되며, 상기 요철부(엠보)는 1㎛ 내지 10㎛의 깊이를 갖는 요철 패턴을 포함하는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름. - 제11항에 있어서,
상기 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름은 0.5㎛ 내지 2.0㎛ 범위의 평균표면조도 값(Ra값)을 가지고, 2.0㎛ 내지 3.0㎛ 범위의 표면 중심선 조도 값(Rt값)을 갖는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름. - 외층 성분으로 폴리프로필렌계 수지과 초고분자량 실록산계(ultra high molecular weight siloxane: UHMWS) 수지를 혼합하고 제1 압출부에 투입하는 단계;
중층 성분으로 폴리프로필렌계 수지, 열가소성 엘라스토머 및 UHMWS 수지를 혼합하고 제2 압출부에 투입하는 단계;
상기 제1 및 제2 압출부들로부터 공압출을 통해 상기 외층 성분 및 중층 성분을 압출하여 중층의 일면 또는 양면에 외층을 형성하는 단계; 및
1㎛ 내지 10㎛의 일정한 깊이를 가진 패턴을 가진 냉각롤을 이용해 상기 외층에 요철부(엠보)를 형성하는 단계를 포함하며,
상기 외층 및 중층은 각각 무연신 필름이고,
상기 UHMWS 수지는 100만 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 것인 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 제조 방법. - 제13항에 있어서,
상기 중층의 일면 또는 양면에 상기 외층을 형성한 이후, 시트 성형 설비를 이용하여 성형 공정을 수행하되, 복합 필름의 두께가 150-300㎛인 경우 무연신 시트 성형 설비를 이용하고, 복합 필름의 두께가 300-400㎛인 경우 수평식 시트 성형 설비 또는 수직식 시트 성형설비를 이용하여 성형 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 FPCB 라미네이션 공정용 완충이형성 복합필름의 제조 방법.
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| KR100893373B1 (ko) * | 2008-08-21 | 2009-04-17 | 주식회사 폴리사이언텍 | 연성인쇄회로기판용 고내열성 이형필름 |
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