KR101672474B1 - 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물, 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 레이저 직접 구조화 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물, 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 레이저 직접 구조화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내열성을 향상시킬 수 있는 첨가제를 도입하여 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물 또는 열가소성 수지 조성물을 제조하여 이로부터 레이저 직접 구조화를 수행함으로써, 성형구조물과 회로를 일체형으로 구성할 수 있어 공정이 단순화되고 부품 수가 줄어들어 경량화 및 경제성을 높일 수 있는 레이저 직접 구조화용 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물, 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 레이저 직접 구조화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내열성을 향상시킬 수 있는 첨가제를 도입하여 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물 또는 열가소성 수지 조성물을 제조하여 이로부터 레이저 직접 구조화를 수행함으로써, 성형구조물과 회로를 일체형으로 구성할 수 있어 공정이 단순화되고 부품 수가 줄어들어 경량화 및 경제성을 높일 수 있는 레이저 직접 구조화용 조성물에 관한 것이다.
사출 성형 소자(MID, Molded interconnection device)는 도전성 회로와 함께 성형한 플라스틱 성형부품을 의미하며, 기계적 및 전기적 기능을 동시에 지닌 것으로 2차원, 3차원 정상의 부품을 만드는 것이 가능하다. 종래의 유리섬유 강화 플라스틱 등으로 제조된 배선반과는 달리, MID 부품은 입체 성형 부품으로서, 집적된 인쇄 도체 레이아웃(layout) 및 임의로 추가의 전자 또는 전자기계 부품을 가진다.
상기 도전성 회로는 촉매를 넣은 수지의 이중 사출(Double Injection), 무전해 도금, 도전성 수지의 사용, 급속 회로의 매립 등에 의하여 형성될 수 있으며, 이는 통상의 인쇄배선판을 대체하는 것이 아니고, 평판 인쇄배선판으로는 불가능한 입체구조를 요하는 도체회로를 구성하는 경우에 많이 쓰인다.
이러한 유형의 MID 부품을 사용하면 심지어 당해 부품이 인쇄된 도체만을 갖고 전기 또는 전자 소자 내부의 종래의 배선을 대체하기 위해 사용되는 경우에도 공간을 절약하여 관련 소자를 소형화할 수 있으며, 조립 및 접촉 단계의 수를 감소시킴으로써 제조 비용을 낮출 수 있다. 이러한 MID는 휴대폰, PDA 및 노트북 용도에 매우 유용하다.
상기 MID의 제조 방법으로는 금속 스탬핑(stamp metal), 가요성 인쇄 배선반(FPCB) 장착 및 2액(2-shot) 사출 성형 방법 등이 있다. 이중, 스탬핑 및 FPCB 장착 방법은 패턴의 기하학적 형태에 제한이 있으며, 공구가 값비싸고, RF 패턴을 변화시킬 경우 공구 세공에 비용과 시간 소모가 많은 개조 작업을 유발하는 문제점이 있다. 또한, 상기 2액 사출 성형(2형 사출 성형) 방법은 실제 입체 구조를 갖는 3D-MID를 생산하는데 사용되는 것으로, 후속하는 화학 부식, 화학 표면활성화 및 선택적인 금속 코팅을 이용하여 안테나를 제조할 수 있다. 그러나 이러한 방법은 많은 초기 비용을 유발하며, 생산 회수가 클 때에만 경제적으로 가치가 있고, 친환경적이지 않은 문제점이 있다.
상기 세 가지 방법은 모두 공구 기반의 기법으로서, 융통성이 제한되고, 개발 사이클이 길며, 시험 작업이 어렵고, 설계변경에 비용이 많이 들며, 소형화도 제한되는 문제점이 있다.
이에, 최근에는 레이저 처리와 도금으로 정확한 패턴과 회로를 형성하는 레이저 직접 구조화(Laser Direct Structuring, LDS)가 제안되었다. LDS는 사출물에 레이저 활성화(Laser Activation) 및 무전해 도금 처리를 하는 공정을 포함하는 간단한 공정으로 패턴과 회로를 형성할 수 있다. 구체적으로, 컴퓨터로 제어된 레이저빔이 MID 상에서 이동하여 전도성 경로를 배치하고자 하는 위치에서 플라스틱 표면을 활성화한 후. 레이저 직접 구조화용 조성물을 사용하면 작은 전도성 경로 폭(예: 150 마이크로미터 이하)을 얻을 수 있다. 또한, 전도성 경로 간의 간격도 150 마이크로미터 이하가 될 수 있다. 또한, LDS는 패턴이 레이저에 의해서 형성되기 때문에 세밀한 패턴을 표현하는 것이 가능하다는 장점이 있고, 패턴을 형성하기 위해서 사출 금형물에 별도의 패턴 금형이나 마스크를 제작하여 열 압착해야 하는 것이 아니라, 레이저 조사기의 이동 경로와 관련된 프로그램 데이터를 간단히 변경함으로써 다양한 패턴 작업이 가능하다는 장점이 있다.
일반적인 LDS 공정을 살펴보면, 칩 안테나를 구성하는 베이스 프레임에 레이저를 조사하여 패턴을 형성하고, 도금 처리를 포함하는 금속화 처리를 통해 패턴이 형성될 수 있다. 그러나, 상기와 같은 종래의 LDS 공정에서는 베이스 프레임에 레이저를 바로 조사함으로써 패턴이 번지거나 도금 처리가 수행된 후에 패턴이 박리되는 현상이 발생한다는 문제점이 있었다.
이에, 상기와 같은 베이스 프레임을 코팅하여 패턴이 번지거나 도금이 박리되는 문제들을 극복하기 위한 조성물들에 대한 연구들이 수행되고 있다.
또한, LDS 공정을 통해 특정 용도의 전자기기를 제조하기 위해서는, 도전성 패턴이 형성된 기판상에 전자부품을 실장하여야 하는데, 이때 상기 기판은 고온의 열처리 과정을 견딜 수 있어야 하는 문제점이 있다. 예를 들면 노트북 안테나를 디자인하는 경우, 난연성 및 내열성 등이 요구된다. 현재 사용되는 일부 난연성 첨가제는 폴리카보네이트 재료의 기계적 특성, 예를 들면 열 변형 온도(HDT) 및/또는 충격 강도에 나쁜 영향을 미칠 수 있으므로, 레이저 직접 구조화용 조성물에 사용될 수 있음과 동시에 충분한 기계적 특성을 갖는 난연성 및 내열성 조성물을 제공하는 것은 어려운 문제이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 다양한 소재 구조물 및 지지체 표면에 전도성 회로의 직접 패터닝 및 전자부품 실장을 수행하여 MID 소자를 제조하기 위한, 첨가제가 도입되어 난연성 및 내열성이 향상된 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물 및 열가소성 수지 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물을 포함하고, 레이저로 직접 구조화되어 제조된 미세 회로 기판을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 미세 회로 기판을 포함하여 제조됨으로써 소형화, 경량화 및 다기능화되고 디자인이 자유로우며 고집적화된 전자기기를 제공하는 데 있다.
이를 위하여, 본 발명은 열가소성 수지 60 - 90 중량%; 레이저 직접 구조화용 첨가제 0.1 - 20 중량%; 시드 형성제 0.1 - 10 중량%; 및 금속 분말 0.001 - 15중량%;를 포함하는 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 코팅제 조성물은 분산제 0.1 -10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스테르(polyester), 폴리페닐렌 옥사이드(polyphenylene oxide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아미드(polyamide), 폴리(아릴렌 에테르)(poly (arylene ether)), ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리우레탄(poly urethane), 폴리아크릴(poly acryl) 수지, PVC(poly vinyl chloride), PPA(polyphthalamide), PPS(polyphenylene sulfide), LCP(liquid crystal polymer), 폴리아미드이미드(polyamideimide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 레이저 직접 구조화용 첨가제는 중금속 복합 산화물 스피넬, 구리 염 및 이들의 혼합물로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 시드 형성제는 구리염 및 구리염 착화제(complexing agent)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 코팅제 조성물은 유리섬유, 세라믹 필러, 산화방지제, 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트 및 인산 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 금속 분말은 철, 망간, 코발트, 크롬, 구리, 바나듐, 니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 금속분말은 상기 니켈 및 철을 1: 0.85 ~ 1.75 의 중량비로 포함하거나 또는 상기 니켈, 철 및 코발트를 1: 0.85 ~ 1.75 : 0.75 ~ 2.25의 중량비로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 금속분말은 상기 니켈 및 크롬을 1: 1.85 ~ 3.35의 중량비로 포함하거나 또는, 상기 니켈, 크롬 및 망간을 1: 1.85 ~ 3.25: 0.35 ~ 0.85의 중량비로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 금속 분말은 평균 입도가 0.1 내지 10 ㎛ 인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 금속분말의 비표면적은 0.1 내지 1 m2/g인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 레이저 직접 구조화용 조성물은 질소-함유 화합물, 인-함유 화합물, P-N 축합물, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 난연제를 더 포함하고, 상기 난연제는 열경화성 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 40 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 레이저 직접 구조화용 조성물은 비스페놀 A 디포스페이트를 더 포함하고, 상기 비스페놀 A 디포스페이트 성분은 상기 열경화성 수지 100 중량부에 대하여 6 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 열가소성 수지 80 ~ 95 중량%; 레이저 직접 구조화용 첨가제 0.1 ~ 10 중량%; 시드 형성제 0.1 ~ 5 중량%; 및 금속 분말 0.001 ~ 10 중량%;을 포함하는 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌, 나일론, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등을 포함하는 폴리에스테르, 액정 폴리머, 폴리카보네이트(PC), 폴리프탈레이트아미드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 금속 분말은 철, 망간, 코발트, 크롬, 구리, 바나듐, 니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 금속분말은 니켈 및 철을 포함하고, 상기 니켈 및 철은 1: 0.85 ~ 1.75 의 중량비로 포함하며, 상기 금속분말이 코발트를 더 포함하는 경우 니켈, 철 및 코발트가 1: 0.85 ~ 1.75 : 0.75 ~ 2.25의 중량비로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 금속분말은 니켈 및 크롬을 포함하고, 상기 니켈 및 크롬은 1: 1.85 ~ 3.35의 중량비로 포함되며, 상기 금속분말에 망간이 더 포함되는 경우, 니켈, 크롬 및 망간은 1: 1.85 ~ 3.25: 0.35 ~ 0.85의 중량비로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 금속 분말은 평균 입도가 0.1 내지 10 ㎛ 인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 금속분말의 비표면적은 0.1 내지 1 m2/g인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 첨가제는 질소-함유 화합물, 인-함유 화합물, P-N 축합물, 수산화마그네슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 난연제를 더 포함하고, 상기 난연제는 레이저 직접 구조화용 첨가제 100 중량부에 대하여 1 내지 40 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 코팅제 조성물은 비스페놀 A 디포스페이트를 더 포함하고, 상기 비스페놀 A 디포스페이트는 상기 레이저 직접 구조화용 첨가제 100 중량부에 대하여 6 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 열가소성 수지 80 ~ 95 중량%; 레이저 직접 구조화용 첨가제 0.1 ~ 10 중량%; 시드 형성제 0.1 ~ 5 중량%; 및 금속 분말 0.001 ~ 10 중량%;을 포함하는 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌, 나일론, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 액정 폴리머, 폴리카보네이트(PC), 폴리프탈레이트아미드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 금속 분말은 철, 망간, 코발트, 크롬, 구리, 바나듐, 니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 금속분말은 상기 니켈 및 철을 1: 0.85 ~ 1.75 의 중량비로 포함하거나 또는 상기 니켈, 철 및 코발트를 1: 0.85 ~ 1.75 : 0.75 ~ 2.25의 중량비로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 금속분말은 상기 니켈 및 크롬을 1: 1.85 ~ 3.35의 중량비로 포함하거나 또는 상기 니켈, 크롬 및 망간을 1: 1.85 ~ 3.25: 0.35 ~ 0.85의 중량비로 포함하는 것이 바람직하다.
나아가, 본 발명은 상기 코팅제 조성물을 레이저 직접 구조화용 기판에 코팅시켜 코팅층을 형성시킨 후, 상기 코팅층에 레이저로 조사하여 코팅층 및 기판에 미세회로를 형성하는 1단계; 및 상기 미세회로가 형성된 기판을 무전해 도금하는 2단계;를 포함하는 레이저 직접 구조화 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 1단계에서 상기 코팅층 조성물은 용매에 레이저 직접 구조화용 첨가제를 넣어 혼합용액A를 제조하는 1-1단계; 용매에 시드형성제를 넣어 혼합용액B를 제조하는 1-2단계; 열가소성 수지와 상기 혼합용액A, 상기 혼합용액B 및 금속분말을 혼합하는 1-3단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 1단계의 코팅은 50 ~ 500 ㎛의 두께로 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 1단계의 미세회로는 1 내지 100 ㎛의 폭을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 레이저 조사시, 레이저 전자기파 방사선의 평균 출력치는 2 W 내지 30 W인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 열가소성 수지 조성물을 혼합한 후 압출하여 기판을 제조한 후, 기판 상에 레이저를 조사하여 미세회로를 형성하는 1단계; 상기 1단계에서 미세회로가 형성된 기판을 무전해 도금하는 2단계;를 포함하는 레이저 직접 구조화 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물로 형성된 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층에 레이저로 직접 구조화시킨 미세회로를 포함하는 미세 회로 기판을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하는 기판의 표면에 레이저로 직접 구조화시킨 미세회로를 포함하는 미세 회로 기판을 제공한다.
나아가, 본 발명은 상기의 미세회로기판을 포함하는 전자기기를 제공한다.
본 발명에 따르면 내열성을 향상시킬 수 있는 첨가제를 도입하여 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물 또는 열가소성 수지 조성물을 제조함으로써 레이저 직접 구조화물을 제조할 수 있다. 이를 통해 다양한 형태의 성형 구조물 표면에 미세 회로를 일체형으로 구성할 수 있어 공정이 단순화되고 디자인 자유도가 높은 제품을 제조할 수 있고, 내열성이 향상된 기판을 사용함으로써 부품을 실장 할 수 있고, 또한 레이저 직접 조사를 통한 고집적도의 미세회로를 형성함으로써 사용 부품 수가 줄어들 수 있으므로 경량화 및 경제성을 높일 수 있다. 따라서 디자인적 측면, 경제적 측면 및 환경적 측면에서 우수한 효과를 가진다.
본 발명은 열가소성 수지; 레이저 직접 구조화용 첨가제; 시드형성제; 및 금속 분말을 포함하는 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물에 관한 것으로서, 상기 코팅제 조성물을 이용하여 기판 상에 코팅층을 형성한 후 레이저 직접 구조화물을 제조하여 내열성이 우수한 미세회로 기판을 제조할 수 있다. 이를 통해, 다양한 형태의 성형 구조물 표면에 미세 회로를 일체형으로 구성할 수 있어 공정이 단순화되며 디자인 자유도가 높은 미세회로기판 및 이를 포함하는 전자기기를 제조할 수 있다.
이에, 본 발명은 상기 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물을 레이저 직접 구조화용 기판에 코팅한 후, 레이저로 조사하여 미세회로를 형성하는 1단계; 및 상기 1단계에서 미세회로가 형성된 기판을 무전해 도금하는 2단계;를 포함하는 레이저 직접 구조화 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 단계별로 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화 방법에 있어서, 상기 1단계의 코팅제 조성물은 상기 언급된 열가소성 수지, 레이저 직접 구조화용 첨가제 및 시드 형성제를 용매에 혼합함으로써 제조될 수 있다.
구체적으로, 상기 코팅제 조성물은 용매 레이저 직접 구조화용 첨가제를 넣어 혼합용액A를 제조하는 1-1단계; 용매에 시드형성제를 넣어 혼합용액B를 제조하는 1-2단계; 및 열가소성 수지와 상기 혼합용액A 및 혼합용액B를 혼합하는 1-3단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 1-1단계에서 분산제를 더 포함하는 것이 좋다. 이때, 각 성분의 혼합 순서는 특별히 제한되지 않으나, 용매에 분산제를 넣은 다음, 레이저 직접 구조화용 첨가제를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 코팅제 조성물은 레이저 직접 구조화용 기판에 포함되는 열가소성 수지와 금속화 단계에서 사용되는 도금액을 결합시키는 중간 역할을 수행한다. 상기 코팅제 조성물은 레이저 직접 구조화용 기판의 상부에 코팅되어 코팅층을 형성함으로써 후속 공정인 레이저 조사 또는 도금 처리 후에 패턴이 번지거나 또는 박리되는 현상을 방지하고 내구성을 높일 수 있다. 이때, 상기 코팅제 조성물의 코팅 방법은 특별히 제한되지 않으나, 페이스트 스크린 코팅, 롤코팅, 스퍼터링법, 증발법 등을 포함하는 방법으로 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 코팅은 50 - 500 ㎛의 두께로 수행되는 것이 바람직하나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 1단계의 상기 레이저 직접 구조화용 기판은 레이저 활성화에 의해 패턴이 형성되고, 도금 처리에 의해 금속화되는 프레임을 의미하며, 상기 레이저 직접 구조화용 기판은 플라스틱 사출 성형이 가능한 폴리머라면 어느 것이든지 사용 가능하고, 열가소성 수지로 제조될 수 있으며 바람직하게는 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에스테르, 액정 폴리머, 폴리카보네이트, 폴리프탈레이트아미드, 폴리페닐렌 옥사이드 또는 이들의 복합 수지가 사용될 수 있다. 상기 레이저 직접 구조화용 기판은 당업계에 통상적으로 알려진 방법을 사용하여 제조될 수 있으며, 예를 들면, 상기 기판을 형성하는 혼합물을 사출하여 제조할 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화 방법에 있어서, 상기 1단계에서는 상기코팅제 조성물을 레이저 직접 구조화용 기판에 코팅시켜 코팅층을 형성한 후, 상기 코팅층에 레이저로 조사하여 코팅층 및 기판에 미세회로를 형성한다.
이때, 레이저는 미리 프로그램된 원하는 패턴 경로를 따라 움직이며, 패턴의 형상 및 굵기에 따라 일정 구간을 반복하여 이동하거나 일정 경로를 따라 조사될 수 있다. 레이저로는 Fiber 레이저, UV 레이저, 엑시머 레이저 등 또는 UV 방사체로부터의 전자기방사가 사용될 수 있다.
상기 레이저 전자기파 방사선의 매질은 예를 들어 YAG(yttrium aluminum garnet), YVO4(yttrium orthovanadate), YB(ytterbium), CO2 등이 사용될 수 있다. 레이저 전자기파 방사선의 파장은 500 nm ~ 1500 nm 또는 5 ㎛ ~ 15 ㎛인 것이 바람직하고 예를 들어, 532 nm, 1064 nm, 1090 nm, 9.3 ㎛, 10.6 ㎛, 등이 사용될 수 있다. 레이저 전자기파 방사선으로 가공시 3차원 형상을 인식하여 가공하는 알고리즘(예를 들어, 3차원 형상의 부품을 3D 인식 프로그램으로 인식하여 높이별 10 단계로 분리하여 레이저의 가공 높이를 제어하는 방식)이 사용될 수 있다. 레이저 전자기파 방사선으로 가공면(도금면)과 비가공 면의 도금 균일성을 위한 외곽 라인 가공을 추가적으로 실시할 수 있다. 레이저 전자기파 방사선의 출력치는, 예를 들면, 2 W 내지 30 W일 수 있고, 바람직하게는 15 W 내지 30 W일 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화 방법에 있어서, 상기 2단계는 상기 1단계에서 미세회로가 형성된 코팅층 및 기판을 무전해 도금하는 단계이다. 이때, 상기 1단계에서 코팅된 코팅제 조성물에 포함되는 열가소성 수지의 종류에 따라 도금 조건이 변화하지 않는 것이 특징이다.
보다 구체적으로 설명하자면, 상기 1단계에서 레이저 조사를 통해 미세회로가 형성된 기판에 촉매 입자를 부여하여, 미세 회로 내로 도금을 위한 금속층이 형성/부착되는 것을 촉진한 후, 무전해 도금을 수행할 수 있다.
상기 촉매 입자는 팔라듐, 은, 백금, 로듐, 인듐 및 루테늄 등이 사용될 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니고, 제조비용 및 소결온도 등을 고려하여 팔라듐 또는 로듐을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 팔라듐 공급원으로서 염화팔라듐 또는 황산팔라듐이 사용될 수 있으나 이에 특별히 한정되는 것이 아니다.
상기 촉매 입자는 미세 회로가 형성된 기판을 약 30 ℃ 내지 약 40 ℃의 온도에서 약 1 분 내지 약 5 분 동안 촉매 부여용 처리액에 담근 후, 약 30 ℃ 내지 약 60 ℃의 온도에서 약 1 분 내지 약 3 분 동안 촉매 활성화 용액에 담금으로써 수행될 수 있다. 이때, 촉매 부여용 처리액은 염화 팔라듐과 염산을 함유하는 수용액일 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다. 이 수용액 중의 염화 팔라듐 사용량은, 탈이온수 사용량 1 리터를 기준으로, 예를 들면, 약 10 ml 내지 약 450 ml일 수 있다. 상기 수용액 중의 무수 염산의 사용량은 탈이온수 사용량 1리터를 기준으로, 약 150 ml 내지 약 300 ml 일 수 있다. 상기 촉매 활성화 용액은 산성 불화 암모늄을 함유하는 수용액일 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 수용액 중의 산성 불화 암모늄의 함량은 약 70 g/L 내지 약 150 g/L 일 수 있다.
이후, 상기 촉매가 부여된 미세회로의 표면에 금속층을 무전해 방식으로 도금한다. 상기 금속층은 구리, 니켈, 금, 은, 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종일 수 있고, 상기 금속층은 단층 또는 적층 구조일 수 있다. 적층 구조에 있어서, 각 층은 서로 다른 금속이거나 서로 같은 금속일 수도 있다.
예를 들어, 구리층으로 무전해도금하는 경우, 무전해 구리 도금액에, 촉매가 부여된 미세회로 기판을 담근다. 이때, 무전해 구리 도금액은 탈이온수 1 리터에 대하여, 구리 건욕/보충제 약 55 ml 내지 약 65 ml, 알칼리 보충제 약 55 ml 내지 약 65 ml, 구리염 착화제 약 15 ml 내지 약 20 ml, 안정제 약 0.1 ml 내지 약 0.2 ml, 및 포름알데히드 약 8 ml 내지 약 10 ml를 함유할 수 있다. 그리고, 상기 구리 건욕/보충제는 황산구리 약 6 중량부 내지 약 12 중량부, 폴리에틸렌글리콜 약 1 중량부 내지 약 1.5 중량부, 안정제 약 0.01 중량부 내지 약 0.02 중량부, 및 물 약 78 중량부 내지 약 80 중량부를 함유할 수 있다. 또한, 상기 알칼리 보충제는 수산화나트륨 약 40 중량부 내지 약 50 중량부, 안정제 약 0.01 중량부 내지 약 0.02 중량부, 및 물 약 50 중량부 내지 약 60 중량부를 함유할 수 있다. 그리고, 상기 구리염 착화제는 수산화나트륨 약 49 내지 약 50 중량부, 안정제 약 0.01 중량부 내지 약 0.02 중량부, 및 물 약 50 내지 약 51 중량부를 함유할 수 있다. 또한, 상기 안정제는 포타슘셀레노시아네이트 약 0.2 중량부 내지 약 0.3 중량부, 시안화칼륨 약 5 중량부 내지 약 6 중량부, 수산화나트륨 약 0.3 중량부 내지 약 0.4 중량부, 및 물 약 92 중량부 내지 약 93 중량부를 함유할 수 있다.
그리고, 구리층을 무전해도금하기 위하여, 촉매가 부여된 미세회로 기판을 무전해 구리 도금액에 약 41 ℃ 내지 약 55 ℃에서, 약 0.5 내지 약 0.7 ㎛/10min 의 석출 속도로 침지한 후, 수세하여 수행할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 니켈층으로 무전해하는 경우, 무전해 니켈 도금액에 촉매가 부여된 미세회로 기판을 담근다. 상기 무전해 니켈 도금액은 인(P)을 함유할 수 있다. 상기 무전해 니켈 도금은 2차 이상의 회수로 수행될 수 있으며, 제1 니켈 도금액은 황산니켈 약 15 중량부 내지 약 30 중량부, 안정제 약 1 중량부 내지 약 10 중량부, 물 약 70 중량부 내지 약 80 중량부를 함유할 수 있다. 제2 니켈 도금액은 암모니아 약 1 중량부 내지 약 10 중량부, 차아인산염 약 10 중량부 내지 약 20 중량부, 안정제 약 10 내지 약 20 중량부, 물 약 70 중량부 내지 약 80 중량부를 함유할 수 있다.
안정제는 포타슘셀레노시아네이트 약 0.2 중량부 내지 약 0.3 중량부, 시안화칼륨 약 5 중량부 내지 약 6 중량부, 수산화나트륨 약 0.3 중량부 내지 약 0.4 중량부, 및 물 약 92 중량부 내지 약 93 중량부를 함유할 수 있다.
무전해 니켈 도금액의 온도는 약 55 ℃ 내지 약 70 ℃일 수 있으며 pH는 약 5.5 내지 약 6.0 일 수 있다.
그리고, 무전해 니켈 도금액 중의 니켈 금속 농도는 약 5.0 내지 약 6.0 g/L 일 수 있다. 무전해 니켈 도금액 중의 인 농도는 약 3 내지 약 6 중량%일 수 있다. 예를 들어, 니켈층을 무전해도금하기 위하여 촉매가 부여된 미세회로 기판을 무전해 니켈 도금액에 약 5 내지 약 6 ㎛/hr의 석출 속도로 침지한 후 수세하여 수행할 수 있다.
이때, 상기 도금은 미세회로가 형성된 기판에 촉매를 부여한 후 무전해 방식으로 금속을 도금하는 것을 반복함으로써, 적층형 금속층을 형성할 수 있고, 상기 적층형 금속층은 서로 다른 금속들로 구성되는 것이 가능하다.
본 발명은 상기 레이저 직접 구조화 방법에 있어서, 상기 1단계의 미세회로는 1 내지 100 ㎛의 폭을 가지는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 내지 50㎛의 폭을 가지는 것이 좋고, 특히 1 내지 30 ㎛인 것이 좋다. 상기 미세회로는 레이저 직접 구조화 방법에 의해 코팅제 조성물로 코팅된 기판상에 직접 형성되는 것으로서, 상기 미세회로의 폭이 얇게 형성될수록 기판의 집적도를 향상시킬 수 있다. 이때, 미세회로의 폭은 1 ㎛ 미만의 폭으로는 형성되기 어려운 문제점이 있고, 100 ㎛를 초과하는 경우 회로의 집적도가 낮아지는 문제점이 있다.
이때, 상기 레이저 직접 구조화용 기판이 전도성 패턴을 적절히 구현하기 위해서는 상기 코팅제 조성물의 열 가소성 수지, 레이저 직접 구조화용 첨가제, 및 시드 형성제의 배합 비율을 찾는 것이 중요하다.
이에, 본 발명에서는 열가소성 수지; 레이저 직접 구조화용 첨가제; 시드 형성제; 및 금속 분말을 포함하는 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물을 제공하며, 이하, 본 발명을 구성요소별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물 중, 상기 열가소성 수지는 코팅제 조성물의 고형분 기준으로 60 ~ 90 중량%를 포함할 수 있고, 바람직하게는 80 ~ 90 중량%를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 85 ~ 90 중량%로 포함되는 것이 좋다.
상기 열가소성 수지가 조성물의 고형분 기준으로 60 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 코팅제가 레이저 직접 구조화용 기판에 잘 부착되기 어려운 문제점이 있고, 90 중량%를 초과하는 경우에는 코팅제에 포함되는 기타 첨가 물질들의 함량이 적어 도금처리 이후에 패턴의 번짐 또는 박리 현상이 나타날 수 있는 문제점이 있다.
그리고, 상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스테르(polyester), 폴리페닐렌 옥사이드(polyphenylene oxide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아미드(polyamide), 폴리(아릴렌 에테르)(poly (arylene ether)), ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리우레탄(poly urethane), 폴리아크릴(poly acryl) 수지, PVC(poly vinyl chloride), PPA(polyphthalamide), PPS(polyphenylene sulfide), LCP(liquid crystal polymer), 폴리아미드이미드(polyamideimide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수지를 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 폴리아미드(polyamide), 폴리우레탄(poly urethane), 폴리아크릴(poly acryl) 수지, 폴리에스테르(polyester), 폴리페닐렌 옥사이드(polyphenylene oxide), ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리아미드이미드(polyamideimide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 좋다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물은 레이저 구조화(LDS)용 첨가제를 포함하는데, 상기 레이저 구조화용 첨가제는 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 레이저 구조화용 기판의 표면에 위치하여 레이저 빔에 노출됨으로써, 레이저 조사시 기판의 표면에 포함된 금속 원자를 활성화시킨다. 즉, 상기 레이저 구조화용 첨가제는 레이저 빔에 노출되어 금속 원자를 활성화시키고, 레이저 빔에 의해 노출되지 않은 영역에서는 금속 원자를 활성화시키지 않는다. 보다 상세하게는, 레이저가 부품상에 회로 패턴을 그리면서, 열가소성 수지 조성물 내에 포함된 금속 원소가 방출되어 금속 입자가 매립된 거친 표면을 만드는데, 이러한 금속 입자들은 후속하는 도금 공정, 예를 들어 구리 도금 공정에서 결정 성장을 위한 핵으로서 작용한다. 이를 통해, 레이저 구조화용 첨가제는 레이저 빔에 노출된 후에 레이저로 식각된 부분이 전도성 구조를 형성하도록 도금될 수 있게 한다. 이때, 상기 "도금될 수 있다"라는 표현은 거의 균일한 금속 도금층의 재료가 레이저로 식각된 영역 상에 도금될 수 있음을 의미한다.
상기 구리 도금 이외에 사용 가능한 다른 무전해 도금 공정으로는 금 도금, 니켈 도금, 은 도금, 아연 도금, 주석 도금 등을 들 수 있으나, 도금공정이 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 레이저 직접 구조화용 첨가제는 중금속 복합 산화물 스피넬, 구리 염 및 이들의 혼합물로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하나 이에 특별히 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 중금속 복합 산화물 스피넬은 구리 크롬 옥사이드 스피넬이고, 상기 구리염은 구리 히드록사이드 포스페이트, 인산구리, 황산구리 및 티오시안산제1구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 구리 크롬 옥사이드 스피넬을 사용하는 것이 좋다. 상기 중금속 복합 산화물 스피넬을 사용하면, 조성물을 레이저 직접 구조화 방법에 사용할 수 있는 한편 조성물의 난연성을 증강시켜서, 조성물의 열 변형 온도(HDT) 및/또는 기계적 특성(예: 충격 강도) 등을 개선할 수 있는 장점이 있다
또한, 상기 레이저 직접 구조화용 첨가제는 조성물의 고형분 기준으로 0.1 - 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 0.1 - 15 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 레이저 직접 구조화용 첨가제가 0.1 중량% 미만으로 포함되는 경우 이후의 공정에서 수행되는 도금이 형성되기 어려운 문제점이 있고, 20 중량%를 초과하여 포함되는 경우 첨가제가 과량으로 포함되어 열 변형 온도(HDT) 및/또는 기계적 특성의 물성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물은 시드 형성제를 포함하는데, 상기 시드 형성제는 코팅제 조성물의 레이저를 통한 활성화 및 도금 처리에 있어서 도금을 위한 시드 형성을 용이하게 하는 역할을 하는 것이라면 사용 가능하며, 바람직하게는 구리 염 및 구리염 착화제(complexing agent)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 구리 아세트산염, 구리 아세트산염의 일수화물 및 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 등을 사용할 수 있다.
상기 시드 형성제는 조성물의 고형분 기준으로 0.1 ~ 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 5 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 범위를 벗어나는 경우 도금을 위한 시드 형성이 용이하지 않은 문제점이 있다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물은 금속 분말을 포함하는데, 상기 금속 분말은 미세 입자 상태로 코팅제 조성물에 균질하게 도입되어, 코팅제 조성물의 내열성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. 상기 금속분말은 0.001 ~ 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.001 ~ 10 중량%로 포함되는 것이, 더욱 바람직하게는 0.001 ~ 5 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 금속분말이 0.001 중량% 미만으로 포함되는 경우 금속 분말의 함량이 적어 내열성이 충분히 향상되기 어려운 문제점이 있고, 15 중량%를 초과하는 경우 금속분말이 과량 포함되어 상기 코팅제 조성물을 포함하여 제조되는 기판의 기계적 물성 등이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물에 있어서, 상기 금속 분말은 철, 망간, 코발트, 크롬, 구리, 바나듐, 니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 철, 망간, 코발트, 크롬, 구리, 바나듐, 니켈 등은 내열성이 우수한 금속군으로써, 상기 금속들은 단일 형태 또는 합금 형태로 사용하는 것이 모두 가능하다.
예를 들어, 철 분말은 펜타카르보닐철의 열 분해를 통해 얻을 수 있는 철 분말, 인산철 및 아인산철 등을 사용할 수 있다. 이때, 상기 카르보닐철은 철(Fe)에 일산화탄소(CO) 열 압력 등을 가해 펜타카르보닐 철(C5FeO5)을 만들고 여기에 다시 열을 가함으로써 얻어진 활성화된 순수철로서, 카르보닐철은 입자가 균일하고 미세한 구형입자로서 표면적이 넓고, 본 발명에 따른 코팅제 조성물에 포함되어 우수한 내열성을 나타낼 수 있다.
이때, 상기 금속분말은 니켈 및 철을 포함하고, 상기 니켈 및 철은 1: 0.85 ~ 1.75의 중량비로 포함할 수 있으며, 상기 금속분말이 코발트를 더 포함하는 경우 니켈, 철 및 코발트가 1: 0.85 ~ 1.75 : 0.75 ~ 2.25의 중량비로 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속분말은 니켈 및 크롬을 포함하는 경우, 상기 니켈 및 크롬은 1: 1.85 ~ 3.35의 중량비로 포함하며, 상기 금속분말에 망간이 더 포함되는 경우, 니켈, 크롬 및 망간은 1: 1.85 ~ 3.25: 0.35 ~ 0.85의 중량비로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 금속 분말은 평균 입도가 0.1 내지 10 ㎛ 인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2 내지 8 ㎛인 것이 좋다.
그리고 본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물에 있어서, 상기 금속분말의 비표면적은 0.1 내지 1 m2/g을 포함하고, 바람직하게는 0.2 내지 1 m2/g인 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 1 m2/g인 것이 좋다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물에 있어서, 상기 코팅제 조성물은 분산제를 더 포함할 수 있다.
상기 분산제는 레이저 직접 구조화용 첨가제의 분산 효율을 높일 수 있는 것이라면 특별히 한정되지는 않지만, 계면활성제; 1차아민, 2차아민 또는 3차아민에서 선택되는 아민화합물; 암모늄 카보네이트계 화합물; 인 화합물; 황 화합물 및 지방산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다. 상기 분산제는 상기 레이저 직접 구조화용 코팅제의 고형분을 기준으로 0.1 ~ 10 중량부로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 분산제가 상기 범위를 벗어나는 경우 분산 효율이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
이때, 상기 계면활성제는 코팅 조성물의 젖음성을 향상시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 소듐 라우릴 설페이트(SLS), 소듐 라우릴 에테르 설페이트(SLES), 직쇄알킬벤젠설폰산염(LAS), 모노알킬 포스페이트(MAP), 아실 이세티오네이트(acyl isethionate, SCI), 알킬 글리세릴 에테르 설포네이트(AGES), 아실 글루타메이트(acyl glutamate), 아실 타우레이트(acyl taurate), 지방산 금속염(fatty acid metal salt), 에톡시레이트 패티 알코올(ethoxylated fatty alcohol), 에톡시레이트 패티 에시드(ethoxylated fatty acid), 에톡시레이트 알킬 페놀(ethoxylated alkyl phenik), 알카놀아미드(패티 에시드 알카놀아미드)(alkanolamide(fatty acid alkanolamide), 에톡시레이트 패티 에시드 알카놀아미드(ethoxylated fatty acid alkanolamide), 패티 아민 옥사이드(fatty amine oxide), 패티 아미도 아민 옥사이드(fatty amido amine oxide), 글리세릴 패티 에시드 에스테르(glyceryl fatty acid ester), 솔비탄(sorbitan), 에톡시레이트 솔비탄 에스테르(ethoxylated sorbitan ester), 알킬 폴리 글리코사이드(alkyl poly glycoside), 에틸렌/프로필렌 옥사이드 블록 코폴리머(ethylene/propylene oxide copolymer), 에톡시레이트-프록폭실레이트 패티 알코올(ethoxylated-propoxylated fatty alcohol)등을 사용할 수 있다.
이때, 상기 코팅제 조성물은 코팅제 조성물의 농도 조절을 위해 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 상기 언급된 열가소성 수지, 시드 형성제, 레이저 직접 구조화용 첨가제, 분산제에 대해 가용성인 용매라면 어떤 것이든 사용 가능하며, 증류수, 유기 용매 등을 사용할 수 있으나 이에 특별히 한정되는 것은 아니다. 더욱 바람직하게는 증류수를 사용할 수 있으며, 증류수는 코팅 조성물의 잔량으로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물에 있어서, 상기 레이저 직접 구조화용 조성물은 질소-함유 화합물, 인-함유 화합물, P-N 축합물, 수산화마그네슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 난연제를 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 난연제가 수산화 마그네슘인 것이 좋다. 상기 난연제는 열경화성 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부로 포함되는 것이 좋다.
상기 수산화 마그네슘은 약 340 ℃의 고온에서 탈수가 시작되기 때문에, 거의 모든 종류의 수지에 사용할 수 있다는 장점이 있다. 수산화 마그네슘은 입자의 형태로 도입되는 것이 바람직하며, 레이저 회절 산란법으로 측정한 평균 입자 직경이 2 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.4 내지 1.0 ㎛ 인 것이 바람직하다. 상기 수산화 마그네슘 입자는, BET 법으로 측정한 비표면적이 20 ㎡/g 이하, 바람직하게는 1 내지 10 ㎡/g 이다. 또한, 본 발명의 수산화 마그네슘은 불순물로서 철 화합물 및 망간화합물 전체를, 금속으로 환산하여 0.02 중량% 이하, 바람직하게는 0.01 중량% 이하로 함유할 수 있다.
상기 수산화 마그네슘은 표면 처리제로 개질된 것을 사용할 수 있으며, 상기 표면 처리제는 고급 지방산, 음이온성 계면활성제, 인산 에스테르, 실란 커플링제, 티탄산염 커플링제, 알루미늄 커플링제, 및 다가 알코올 및 지방산의 에스테르로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물에 있어서, 상기 코팅제 조성물은 유리섬유, 세라믹 필러, 산화방지제, 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트 및 인산 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제들은 도금에 의하여 금속 도금층이 미세회로의 표면에 형성되는 것을 더욱 효과적으로 촉진하고, 미세회로가 형성된 기판의 기계적 강도를 보강하거나 구조적인 결함을 보완하는 역할을 할 수 있다.
이때, 상기 유리섬유는 레이저 직접 구조화용 첨가제 100 중량부에 대하여 5 내지 45 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 세라믹 필러는 티타늄디옥사이드, 칼슘카보네이트, 탈크, 클레이, 마이카, 알루미늄 실리케이트, 실리카, 칼슘메타실리케이트, 알루미나 트리하이드레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 포함하는 것이 바람직하나 이에 특별히 한정되는 것은 아니며, 레이저 직접 구조화용 첨가제 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1 중량부 내지 3 중량부로 포함되는 것이 좋다.
상기 산화 방지제는 레이저 직접 구조화용 첨가제 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1 중량부 내지 1 중량부로 포함되는 것이 좋다.
상기 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트는 레이저 직접 구조화용 첨가제 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 것이 좋다.
상기 인산에스테르는 레이저 직접 구조화용 첨가제 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 15 중량부로 포함되는 것이 바람직하고 더욱 바람직하게는 5 중량부 내지 15 중량부로 포함되는 것이 좋다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물에 있어서, 상기 레이저 직접 구조화용 조성물은 비스페놀 A 디포스페이트를 더 포함하고, 상기 비스페놀 A 디포스페이트는 도금에 의하여 금속층이 미세회로의 표면에 부착하는 것을 더욱 효과적으로 촉진할 수 있다. 이때, 상기 레이저 직접 구조화용 첨가제 100 중량부에 대하여 6 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 것이 좋다.
한편, 본 발명은 열가소성 수지; 레이저 직접 구조화용 첨가제; 시드형성제; 및 금속 분말을 포함하는 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물을 제공하며, 상기 열가소성 수지 조성물을 이용하여 레이저 직접 구조화용 기판을 제조한 후 레이저 직접 구조화물을 형성함으로써 내열성이 우수한 미세회로 기판을 제조할 수 있다. 이를 통해, 다양한 형태의 성형 구조물 표면에 미세 회로를 일체형으로 구성할 수 있어 공정이 단순화되며 디자인 자유도가 높은 미세회로기판 및 이를 포함하는 전자기기를 제조할 수 있다.
이에, 본 발명은 상기 열가소성 수지 조성물을 혼합한 후 압출하여 기판을 제조한 후, 기판 상에 레이저를 조사하여 미세회로를 형성하는 1단계; 상기 1단계에서 미세회로가 형성된 기판을 무전해 도금하는 2단계;를 포함하는 레이저 직접 구조화 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화 방법에 있어서, 상기 1단계에서는 상기 열가소성 수지 조성물을 혼합한 후 압출기에서 사출성형하여 레이저 직접 조사용 기판을 제조할 수 있다. 상기 기판은 이후의 단계에서 레이저 활성화에 의해 패턴이 형성되고, 도금 처리에 의해 금속화될 수 있는 프레임을 의미하며, 상기 기판의 제조방법은 열가소성 수지 조성물을 압출하여 형성된 펠렛에 공지의 방법을 적용하여 제조할 수 있다.
이때, 레이저는 미리 프로그램된 원하는 패턴 경로를 따라 움직이며, 패턴의 형상 및 굵기에 따라 일정 구간을 반복하여 이동하거나 일정 경로를 따라 조사될 수 있다. 레이저로는 Fiber 레이저, UV 레이저, 엑시머 레이저 등 또는 UV 방사체로부터의 전자기방사가 사용될 수 있다.
상기 레이저 전자기파 방사선의 매질은 예를 들어 YAG(yttrium aluminum garnet), YVO4(yttrium orthovanadate), YB(ytterbium), CO2 등이 사용될 수 있다. 레이저 전자기파 방사선의 파장은 500 nm ~ 1500 nm 또는 5 ㎛ ~ 15 ㎛인 것이 바람직하고 예를 들어, 532 nm, 1064 nm, 1090 nm, 9.3 ㎛, 10.6 ㎛, 등이 사용될 수 있다. 레이저 전자기파 방사선으로 가공시 3차원 형상을 인식하여 가공하는 알고리즘(예를 들어, 3차원 형상의 부품을 3D 인식 프로그램으로 인식하여 높이별 10 단계로 분리하여 레이저의 가공 높이를 제어하는 방식)이 사용될 수 있다. 레이저 전자기파 방사선으로 가공면(도금면)과 비가공 면의 도금 균일성을 위한 외곽 라인 가공을 추가적으로 실시할 수 있다. 레이저 전자기파 방사선의 출력치는, 예를 들면, 2 W 내지 30 W일 수 있고, 바람직하게는 15 W 내지 30 W일 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화 방법에 있어서, 상기 2단계는 상기 1단계에서 미세회로가 형성된 기판을 무전해 도금하는 단계이다. 보다 구체적으로 설명하자면, 상기 1단계에서 레이저 조사를 통해 미세회로가 형성된 기판에 촉매 입자를 부여하여, 미세 회로 내로 도금을 위한 금속층이 형성/부착되는 것을 촉진한 후, 무전해 도금을 수행할 수 있다.
상기 촉매 입자는 팔라듐, 은, 백금, 로듐, 인듐 및 루테늄 등이 사용될 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니고, 제조비용 및 소결온도 등을 고려하여 팔라듐 또는 로듐을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 팔라듐 공급원으로서 염화팔라듐 또는 황산팔라듐이 사용될 수 있으나 이에 특별히 한정되는 것이 아니다.
상기 촉매 입자는 미세 회로가 형성된 기판을 약 30 ℃ 내지 약 40 ℃의 온도에서 약 1 분 내지 약 5 분 동안 촉매 부여용 처리액에 담근 후, 약 30 ℃ 내지 약 60 ℃의 온도에서 약 1 분 내지 약 3 분 동안 촉매 활성화 용액에 담금으로써 수행될 수 있다. 이때, 촉매 부여용 처리액은 염화 팔라듐과 염산을 함유하는 수용액일 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다. 이 수용액 중의 염화 팔라듐 사용량은, 탈이온수 사용량 1 리터를 기준으로, 예를 들면, 약 10 ml 내지 약 450 ml일 수 있다. 상기 수용액 중의 무수 염산의 사용량은 탈이온수 사용량 1리터를 기준으로, 약 150 ml 내지 약 300 ml 일 수 있다. 상기 촉매 활성화 용액은 산성 불화 암모늄을 함유하는 수용액일 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 수용액 중의 산성 불화 암모늄의 함량은 약 70 g/L 내지 약 150 g/L 일 수 있다.
이후, 상기 촉매가 부여된 미세회로의 표면에 금속층을 무전해 방식으로 도금한다. 상기 금속층은 구리, 니켈, 금, 은, 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종일 수 있고, 상기 금속층은 단층 또는 적층 구조일 수 있다. 적층 구조에 있어서, 각 층은 서로 다른 금속이거나 서로 같은 금속일 수도 있다.
예를 들어, 구리층으로 무전해도금하는 경우, 무전해 구리 도금액에, 촉매가 부여된 미세회로 기판을 담근다. 이때, 무전해 구리 도금액은 탈이온수 1 리터에 대하여, 구리 건욕/보충제 약 55 ml 내지 약 65 ml, 알칼리 보충제 약 55 ml 내지 약 65 ml, 구리염 착화제 약 15 ml 내지 약 20 ml, 안정제 약 0.1 ml 내지 약 0.2 ml, 및 포름알데히드 약 8 ml 내지 약 10 ml를 함유할 수 있다. 그리고, 상기 구리 건욕/보충제는 황산구리 약 6 중량부 내지 약 12 중량부, 폴리에틸렌글리콜 약 1 중량부 내지 약 1.5 중량부, 안정제 약 0.01 중량부 내지 약 0.02 중량부, 및 물 약 78 중량부 내지 약 80 중량부를 함유할 수 있다. 또한, 상기 알칼리 보충제는 수산화나트륨 약 40 중량부 내지 약 50 중량부, 안정제 약 0.01 중량부 내지 약 0.02 중량부, 및 물 약 50 중량부 내지 약 60 중량부를 함유할 수 있다. 그리고, 상기 구리염 착화제는 수산화나트륨 약 49 내지 약 50 중량부, 안정제 약 0.01 중량부 내지 약 0.02 중량부, 및 물 약 50 내지 약 51 중량부를 함유할 수 있다. 또한, 상기 안정제는 포타슘셀레노시아네이트 약 0.2 중량부 내지 약 0.3 중량부, 시안화칼륨 약 5 중량부 내지 약 6 중량부, 수산화나트륨 약 0.3 중량부 내지 약 0.4 중량부, 및 물 약 92 중량부 내지 약 93 중량부를 함유할 수 있다.
그리고, 구리층을 무전해도금하기 위하여, 촉매가 부여된 미세회로 기판을 무전해 구리 도금액에 약 41 ℃ 내지 약 55 ℃에서, 약 0.5 내지 약 0.7 ㎛/10min 의 석출 속도로 침지한 후, 수세하여 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화 방법에 있어서, 상기 레이저 직접 구조화용 기판이 전도성 패턴을 적절히 구현하기 위해서는 레이저 직접 구조화용 기판의 주 골격을 형성하는 열 가소성 수지, 레이저 직접 구조화용 첨가제 및 시드 형성제의 배합 비율을 찾는 것이 중요하다.
이에, 본 발명에서는 열가소성 수지; 레이저 직접 구조화용 첨가제; 시드 형성제; 및 금속 분말을 포함하는 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물을 제공하며, 이하, 본 발명을 구성요소별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물은 열가소성 수지를 포함한다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물은 열가소성 수지 80 ~ 95 중량%를 포함하고, 바람직하게는 85 ~ 95 중량%인 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 90 ~ 95 중량%인 것이 좋다. 상기 열가소성 수지가 조성물에 80 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 레이저 직접 구조화용 기판의 내구성이 저하될 수 있는 문제점이 있고, 95 중량%를 초과하는 경우에는 열가소성 수지 조성물에 포함되는 기타 첨가 물질들의 함량이 적어 도금처리 이후에 패턴의 번짐 또는 박리 현상이 나타날 수 있는 문제점이 있다.
상기 열가소성 수지는 레이저 직접 구조화가 실시되는 기판의 주성분으로서 상기 레이저 직접 구조화용 기판의 주 골격을 형성할 수 있고, 플라스틱 사출 성형이 가능한 폴리머라면 어느 것이든지 사용 가능하며, 바람직하게는 폴리프로필렌, 나일론, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등을 포함하는 폴리에스테르, 가교 구조의 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 액정 폴리머, 폴리카보네이트, 폴리프탈레이트아미드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 이들의 복합 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리프탈레이트아미드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 이들의 복합 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 좋다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물은 레이저 직접 구조화용 첨가제를 포함하는데, 상기 레이저 구조화용 첨가제는 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 레이저 직접 구조화용 기판의 표면에 위치하여 레이저 빔에 노출됨으로써, 코팅층에 포함된 금속 원자를 활성화시킨다. 즉, 상기 레이저 구조화용 첨가제는 레이저 빔에 노출되어 금속 원자를 활성화시키고, 레이저 빔에 의해 노출되지 않은 영역에서는 금속 원자를 활성화시키지 않는다. 보다 상세하게는, 레이저가 부품상에 회로 패턴을 그리면서, 코팅제 조성물 내에 포함된 금속 원소가 방출되어 금속 입자가 매립된 거친 표면을 만드는데, 이러한 금속 입자들은 후속하는 도금 공정, 예를 들어 구리 도금 공정에서 결정 성장을 위한 핵으로서 작용한다. 이를 통해, 레이저 구조화용 첨가제는 레이저 빔에 노출된 후에 레이저로 식각된 부분이 전도성 구조를 형성하도록 도금될 수 있게 한다. 이때, 상기 "도금될 수 있다"라는 표현은 거의 균일한 금속 도금층의 재료가 레이저로 식각된 영역 상에 도금될 수 있음을 의미한다. 상기 구리 도금 이외에 사용 가능한 다른 무전해 도금 공정으로는 금 도금, 니켈 도금, 은 도금, 아연 도금, 주석 도금 등을 들 수 있으나, 도금공정이 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 레이저 직접 구조화용 첨가제는 중금속 복합 산화물 스피넬, 구리 염 및 이들의 혼합물로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하나 이에 특별히 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 중금속 복합 산화물 스피넬은 구리 크롬 옥사이드 스피넬이고, 상기 구리염은 구리 히드록사이드 포스페이트, 인산구리, 황산구리 및 티오시안산제1구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 구리 크롬 옥사이드 스피넬을 사용하는 것이 좋다. 상기 중금속 복합 산화물 스피넬을 사용하면, 조성물을 레이저 직접 구조화 방법에 사용할 수 있는 한편 조성물의 난연성을 증강시켜서, 조성물의 열 변형 온도(HDT) 및/또는 기계적 특성(예: 충격 강도) 등을 개선할 수 있는 장점이 있다.
상기 레이저 직접 구조화용 첨가제는 조성물의 고형분 기준으로 0.1 ~ 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 0.1 ~ 5 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 레이저 직접 구조화용 첨가제가 0.1 중량% 미만으로 포함되는 경우 이후의 공정에서 수행되는 도금이 형성되기 어려운 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하여 포함되는 경우 첨가제가 과량으로 포함되어 열 변형 온도(HDT) 및/또는 기계적 특성의 물성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물은 시드 형성제를 포함한다. 상기 시드 형성제는 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 레이저 직접 구조화용 기판의 레이저를 통한 활성화 및 도금 처리에 있어서 도금을 위한 시드 형성을 용이하게 하는 역할을 하는 것이라면 어떤 것이든지 사용 가능하며, 바람직하게는 구리 염 및 구리염 착화제(complexing agent)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 구리 아세트산염, 구리 아세트산염의 일수화물 및 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 등을 사용할 수 있다.
상기 시드 형성제는 조성물의 고형분 기준으로 0.1 ~ 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3 ~ 5 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 범위를 벗어나는 경우 도금을 위한 시드 형성이 용이하지 않은 문제점이 있다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물은 금속 분말을 포함한다. 상기 금속 분말은 미세 입자 상태로 코팅제 조성물에 균질하게 도입되어, 코팅제 조성물의 내열성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. 상기 금속분말은 0.001 ~ 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.001 ~ 3 중량%로 포함되는 것이, 더욱 바람직하게는 0.001 ~ 2.5 중량%로 포함되는 것이 좋다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물에 있어서, 상기 금속 분말은 철, 망간, 코발트, 크롬, 구리, 바나듐, 니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물에 있어서, 상기 금속분말은 니켈 및 철을 포함하고, 상기 니켈 및 철은 1: 0.85 ~ 1.75 의 중량비로 포함하며, 상기 금속분말이 코발트를 더 포함하는 경우 니켈, 철 및 코발트가 1: 0.85 ~ 1.75 : 0.75 ~ 2.25의 중량비로 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속분말은 니켈 및 크롬을 포함하고, 상기 니켈 및 크롬은 1: 1.85 ~ 3.35의 중량비로 포함되며, 상기 금속분말에 망간이 더 포함되는 경우, 니켈, 크롬 및 망간은 1: 1.85 ~ 3.25: 0.35 ~ 0.85의 중량비로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 금속 분말은 평균 입도가 0.1 내지 10 ㎛ 인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2 내지 8 ㎛인 것이 좋다. 상기 철, 망간, 코발트, 크롬, 구리, 바나듐, 니켈 등은 내열성이 우수한 금속군으로써, 상기 금속들은 단일 형태 또는 합금 형태로 사용하는 것이 모두 가능하다.
예를 들어, 철 분말은 펜타카르보닐철의 열 분해를 통해 얻을 수 있는 철 분말, 인산철 및 아인산철 등을 사용할 수 있다. 이때, 상기 카르보닐철은 철(Fe)에 일산화탄소(CO) 열 압력 등을 가해 펜타카르보닐 철(C5FeO5)을 만들고 여기에 다시 열을 가함으로써 얻어진 활성화된 순수철로서, 카르보닐철은 입자가 균일하고 미세한 구형입자로서 표면적이 넓고, 본 발명에 따른 코팅제 조성물에 포함되어 우수한 내연성을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물에 있어서, 상기 금속분말의 비표면적은 0.1 내지 1 m2/g을 포함하고, 바람직하게는 0.2 내지 1 m2/g인 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 1 m2/g인 것이 좋다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물에 있어서, 상기 레이저 직접 구조화용 조성물은 질소-함유 화합물, 인-함유 화합물, P-N 축합물, 수산화마그네슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 난연제를 더 포함하고, 바람직하게는 상기 난연제가 수산화 마그네슘인 것이 좋다. 상기 난연제는 레이저 직접 구조화물 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부로 포함되는 것이 좋다.
상기 수산화 마그네슘은 약 340 ℃의 고온에서 탈수가 시작되기 때문에, 거의 모든 종류의 수지에 사용할 수 있다는 장점이 있다. 수산화 마그네슘은 입자의 형태로 도입되는 것이 바람직하며, 레이저 회절 산란법으로 측정한 평균 입자 직경이 2 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.4 내지 1.0 ㎛ 인 것이 바람직하다. 상기 수산화 마그네슘 입자는, BET 법으로 측정한 비표면적이 20 ㎡/g 이하, 바람직하게는 1 내지 10 ㎡/g 이다. 또한, 본 발명의 수산화 마그네슘은 불순물로서 철 화합물 및 망간화합물 전체를, 금속으로 환산하여 0.02 중량% 이하, 바람직하게는 0.01 중량% 이하로 함유할 수 있다.
상기 수산화 마그네슘은 표면 처리제로 개질된 것을 사용할 수 있으며, 상기 표면 처리제는 고급 지방산, 음이온성 계면활성제, 인산 에스테르, 실란 커플링제, 티탄산염 커플링제, 알루미늄 커플링제, 및 다가 알코올 및 지방산의 에스테르로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물에 있어서, 상기 열가소성 수지 조성물은 유리섬유; 세라믹 필러; 산화방지제; 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트; 및 인산 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 첨가제들은 도금에 의하여 금속층이 미세회로의 표면에 부착하는 것을 더욱 효과적으로 촉진하고, 미세회로가 형성된 기판의 기계적 강도를 보강하거나 구조적인 결함을 보완하기 위해 첨가되는 것으로서, 상기 첨가제들의 종류, 함량 및 효과 등은 상기 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물의 기재를 원용할 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물에 있어서, 상기 레이저 직접 구조화용 조성물은 비스페놀 A 디포스페이트를 더 포함하고, 상기 비스페놀 A 디포스페이트는 도금에 의하여 금속층이 미세회로의 표면에 부착하는 것을 더욱 효과적으로 촉진할 수 있다. 이때, 상기 열경화성 수지 100 중량부에 대하여 6 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 것이 좋다.
본 발명은 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물로 형성된 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층에 레이저로 직접 구조화시킨 미세회로를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하는 기판의 표면에 레이저로 직접 구조화시킨 미세회로를 포함하는 미세 회로 기판을 제공한다.
상기 미세회로 기판은 다양한 성형 구조체 표면상에 전도성 미세회로를 형성하여 제조될 수 있어 디자인 상 자유도가 높은 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따르면 내열성 및 난연성이 우수한 코팅제 조성물로 코팅된 기판을 사용하거나, 또는 내열성 및 난연성이 우수한 열가소성 수지 조성물로부터 제조된 기판을 사용하므로 고온 공정을 거쳐 전자 부품 등을 상기 기판에 실장할 수 있다. 이를 통해, 하나의 시스템 모듈화가 가능하므로, 본 발명에 따른 미세 회로 기판을 포함하는 전자기기의 소형화 및 경량화가 가능하고, 이로 인하여 공정상 경제성이 향상될 수 있으며, 미세한 배선 폭을 가지는 회로를 직접 구조화함으로써 고집적도를 달성할 수 있다.
본 발명은 상기 미세회로기판을 포함하는 전자기기를 제공한다. 본 발명에 따른 미세회로기판을 포함하는 전자기기는 디자인 상 자유도가 높고, 소형화 및 경량화되어 공정상 경제성이 향상되며, 고집적도를 가지는 휴대용 전자기기용 안테나, RFID용 안테나, 자동차용 전장품류, 백색 가전 제품류, NFC 안테나, 케이블 대체 부품, 반도체 IC 복합 부품, 등으로 제조될 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
[
실시예
]
준비예
1. 레이저 직접
구조화용
코팅제 조성물의 제조
분산제(Tego Dispers 655, Evonik Korea) 6g 및 계면활성제(EFKA-3570, 성원소재) 3 g을 증류수 91 g에 넣고 실온에서 30분 이상 동안 교반시켜 완전히 녹였다. 구리 크롬계 안료(P-70, 신세라믹) 100 g을 뭉치지 않도록 천천히 넣고 실온에서 5분 동안 교반하여 혼합물 A 200g을 제조하였다.
증류수 150 g에 시드 형성제인 구리 아세트산염(세진시아이) 50 g을 넣고 실온에서 10분 이상 교반시켜 완전히 녹여 혼합물 B 200 g을 제조하였다.
열가소성 수지인 폴리아미드 계열 수지(풍림산업) 60 g에 혼합물 B 7.5 g을 넣고, 실온에서 교반하여 완전히 녹였다. 그런 다음, 상기 혼합물 A 5 g과 철 분말(CAS 번호 7439-89-6, 베크만 LS13320을 이용한 레이저 산란으로 측정한 평균 입도 약 4.1 ㎛, BET 표면적 0.44 ㎡/g) 2.5 g 및 비스페놀에이 디포스페이트 0.25 g을 넣고 실온에서 교반시켜 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물을 제조하였다.
준비예
2. 레이저 직접
구조화용
코팅제 조성물의 제조
상기 준비예 1에서 상기 철 분말 대신에 하기 표 1로 혼합된 금속분말을 5 g 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물을 제조하였다.
| 단위(g) | 니켈 | 철 | 코발트 | 크롬 | 망간 |
| 준비예 2 | 10 | 5 | - | - | - |
| 준비예 3 | 10 | 8 | - | - | - |
| 준비예 4 | 10 | 10 | - | - | - |
| 준비예 5 | 10 | 15 | - | - | - |
| 준비예 6 | 10 | 20 | - | - | - |
| 준비예 7 | 10 | 10 | 5 | - | - |
| 준비예 8 | 10 | 10 | 10 | - | - |
| 준비예 9 | 10 | 10 | 15 | - | - |
| 준비예 10 | 10 | 10 | 20 | - | - |
| 준비예 11 | 10 | 15 | 5 | - | - |
| 준비예 12 | 10 | 15 | 15 | - | - |
| 준비예 13 | 10 | 15 | 20 | - | - |
| 준비예 14 | 10 | - | - | 20 | - |
| 준비예 15 | 10 | - | - | 20 | 5 |
준비예
16.
레이저 직접
구조화용
코팅제 조성물의 제조
상기 준비예 1에서 수산화마그네슘 분말 1 g을 더 첨가한 것을 제외하고는 상기 준비예 1과 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화용 코팅제를 제조하였다.
준비예
17.
레이저 직접
구조화용
코팅제 조성물의 제조
상기 준비예 4에서 수산화마그네슘 분말 1 g을 더 첨가한 것을 제외하고는 상기 준비예 6과 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화용 코팅제를 제조하였다.
실시예
1. 레이저 직접 구조화물의 제조
(1) 1단계: 폴리카보네이트 수지(LUPOY SC1004A, LG화학)를 사용하여 사출성형하여 제조된 기판에 상기 준비예 1에서 제조된 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물을 스핀코팅으로 300 ㎛ 두께로 코팅하였고, 상기 코팅제 조성물이 코팅된 기판의 표면을 레이저 조사하여 미세회로를 형성하였다. 이때, 레이저 공정 조건은 하기 표 2와 같다.
| 항목 | 조건 |
| 레이저 매질 | YAG |
| 레이저 파장 | 1064 nm |
| 레이저 출력 | 25 W |
| 레이저 이동 속도 | 890 mm/min |
| 미세 회로의 배선 폭 | 30 ㎛ |
(2) 2단계: 상기 1단계에서 미세회로가 형성된 기판을 구리로 도금하였다. 먼저, 상기 1단계에서 미세회로가 형성된 기판을 초음파로 전처리하여, 표면의 먼지 및 기포를 제거하였다. 이때, 초음파 처리 공정 조건은 하기 표 3과 같다.
| 항목 | 조건 |
| 초음파 매질 | 탈이온수 92 중량부 + 트리에탄올아민 8 중량부 |
| 초음파 매질 온도 | 60℃ |
| 초음파 처리 시간 | 1분 |
초음파처리 후, 상기 기판을 촉매 부여용 처리액에 담그어 촉매 부여 공정을 수행하였고, 이때 촉매 부여 공정 조건은 하기 표 4와 같다.
| 항목 | 조건 | |
| 촉매 활성화 용액 제조 조성 |
탈이온수 | 1리터 |
| 염화 팔라듐 | 350 mg | |
| 무수 염산 | 200 ml | |
| 촉매 부여용 처리액 온도 | 35℃ | |
| 담근 시간 | 4 분 | |
촉매 부여 후, 상기 기판을 촉매 활성화 용액에 담그어 촉매를 활성화하였고, 이때, 촉매 활성화 공정의 조건은 하기 표 5와 같다.
| 항목 | 조건 | |
| 촉매 활성화 용액 제조 조성 |
탈이온수 | 1리터 |
| 산성불화암모늄(NH4HF2) | 110 g | |
| 촉매 활성화 용액 온도 | 60℃ | |
| 담근 시간 | 1분 | |
이후, 상기 기판을 무전해 구리 도금액에 담그어 구리층을 형성하였고, 이때 구리층 형성 공정의 조건은 하기 표 6과 같다.
| 항목 | 조건 | |
| 무전해 구리 도금액 제조 조성 |
탈이온수 | 1600 ml |
| 구리 건욕/보충제 | 100 ml | |
| 알칼리 보충제 | 78 ml | |
| 착화제 | 50 ml | |
| 안정제 | 2 ml | |
| 포름알데히드 | 6.5 g | |
| 구리 건욕/보충제 제조 조성 |
황산구리 | 8 중량부 |
| 폴리에틸렌글리콜(PEG 20000) | 1 중량부 | |
| 안정제 | 0.04 중량부 | |
| 탈이온수 | 85 중량부 | |
| 알칼리 보충제 제조 조성 |
수산화나트륨 | 40 중량부 |
| 안정제 | 0.04 중량부 | |
| 탈이온수 | 65 중량부 | |
| 착화제 |
수산화나트륨 | 50 중량부 |
| 안정제 | 0.05 중량부 | |
| 탈이온수 | 50 중량부 | |
| 안정제 |
포타슘셀레노시아네이트 | 0.5 중량부 |
| 시안화칼륨 | 7 중량부 | |
| 수산화나트륨 | 0.5 중량부 | |
| 탈이온수 | 92 중량부 | |
| 도금액 온도 | 53℃ | |
| 도금 속도 및 시간 | 0.5 ㎛/10min, 250 분 | |
실시예
2. 레이저 직접 구조화물의 제조
상기 실시예 1에서 준비예 1의 코팅제 대신에 하기 표 7의 코팅제를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화물을 제조하였다.
| 실시예 | 사용 코팅제 |
| 실시예 2 | 준비예 2 |
| 실시예 3 | 준비예 3 |
| 실시예 4 | 준비예 4 |
| 실시예 5 | 준비예 5 |
| 실시예 6 | 준비예 6 |
| 실시예 7 | 준비예 7 |
| 실시예 8 | 준비예 8 |
| 실시예 9 | 준비예 9 |
| 실시예 10 | 준비예 10 |
| 실시예 11 | 준비예 11 |
| 실시예 12 | 준비예 12 |
| 실시예 13 | 준비예 13 |
| 실시예 14 | 준비예 14 |
| 실시예 15 | 준비예 15 |
| 실시예 16 | 준비예 16 |
| 실시예 17 | 준비예 17 |
비교예
1. 레이저 직접 구조화
상기 실시예 1에서 코팅제 조성물을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화를 실시하였다.
비교예
2. 레이저 직접 구조화
상기 실시예 1에서 금속 분말을 도입하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화를 실시하였다.
비교예
3. 레이저 직접 구조화
상기 실시예 1에서 열가소성 수지인 폴리아미드 계열 수지(풍림산업) 150 g을 도입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화를 실시하였다.
비교예
4. 레이저 직접 구조화
상기 실시예 1에서 열가소성 수지인 폴리아미드 계열 수지(풍림산업) 20 g을 도입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화를 실시하였다.
비교예
5. 레이저 직접 구조화
상기 실시예 1에서 철 분말을 15 g 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화를 실시하였다.
비교예
6. 레이저 직접 구조화
상기 실시예 4에서 금속 분말을 15 g 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화를 실시하였다.
실험예
1. 레이저 직접 구조화를 통한 미세회로 형성의 확인
본 발명에 따른 코팅제를 이용하여 기판을 코팅한 후 레이저 직접 구조화를 수행하는 경우 미세회로 패턴이 형성되는 것을 확인하기 위하여 실시예 1 내지 실시예 17을 수행하였다. 또한, 코팅제로 코팅을 하지 않은 레이저 직접 구조화물을 레이저 직접 구조화하는 경우의 미세회로 패턴에 대하여 확인하기 위하여 비교예 1을 수행하였다.
이를 통해, 실시예 1 내지 실시예 17의 경우 미세회로 패턴이 형성된 것을 확인할 수 있었고, 비교예 1의 경우 미세회로 패턴이 형성되지 않은 것을 확인할 수 있었다.
실험예
2. 레이저 직접 구조화를 통한 미세회로 형성의 확인 2
상기 실시예 1 내지 실시예 17, 비교예 3 및 비교예 4에서 제조된 레이저 직접 구조화물을 탈이온수로 수세한 후, 도금 층에 2 mm 간격의 격자형 배열의 선들을 따라 커팅선을 긋고 그 위에 접착 테이프를 붙인 다음, 접착 테이프를 수직 방향으로 들어내었다. 그 결과, 실시예 1 내지 실시예 17에서 제조된 레이저 직접 구조화물에서 접착 테이프에 달라붙어서 도금층 조각이 전혀 벗겨져 나오지 않았다. 또한, 도금 대상 영역 중 도금이 되지 않은 부분을 발견할 수 없었다. 한편, 비교예 3 및 비교예 4에서 제조된 레이저 직접 구조화물의 경우 접착 테이프에 도금측 조각이 일부 묻어나오는 박리현상이 나타나는 것을 확인할 수 있었다
이를 통해, 본 발명에 따라 제조된 레이저 직접 구조화물은 본 발명에 따른 조성 범위 내에서 제조되는 경우에만 기판 표면의 레이저 직접 구조화 부분에 구리층이 견고하게 도금되어 미세회로가 형성되는 것을 확인할 수 있었다.
실험예
3. 유리전이온도 및 열변형온도 측정을 통한 내열성
확인1
본 발명에 따른 코팅제 조성물을 이용하여 제조된 미세회로 기판의 내열성을 확인하기 위하여, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 17 및 비교예 2 내지 비교예 4의 유리전이 온도 및 열변형온도를 측정하였다.
이때, 상기 유리전이 온도는 DSC(Differential Scanning Calorimetry)를 수행하여 측정되었고, 열변형온도는 ASTM D648(18.56 kgf)에 따라 측정되었다. 상기 유리전이 온도는 유리 질 재료가 고체 상태에서 액체 상태로 옮기는 유리전이에 관계하는 온도를 의미하고, 상기 열변형온도(HDT, Heat Distortion Temperature)는 최고 한계온도를 보여주는 척도로써 일정 부하에서 임의의 양만큼의 변형이 발생하는 온도를 의미한다. 코팅제 조성물을 이용한 미세회로 기판의 내열성 실험 결과는 하기 표 8과 같다.
| 실시예 | 유리전이 온도 (Tg,℃ ) |
열변형온도 (℃) |
| 실시예 1 | 248 | 180 |
| 실시예 2 | 251 | 182 |
| 실시예 3 | 251 | 181 |
| 실시예 4 | 255 | 185 |
| 실시예 5 | 253 | 183 |
| 실시예 6 | 252 | 183 |
| 실시예 7 | 253 | 182 |
| 실시예 8 | 253 | 182 |
| 실시예 9 | 253 | 181 |
| 실시예 10 | 255 | 185 |
| 실시예 11 | 252 | 182 |
| 실시예 12 | 253 | 182 |
| 실시예 13 | 253 | 182 |
| 실시예 14 | 253 | 182 |
| 실시예 15 | 253 | 182 |
| 실시예 16 | 253 | 182 |
| 실시예 17 | 253 | 182 |
| 비교예 1 | 180 | 153 |
| 비교예 2 | 194 | 154 |
| 비교예 5 | 225 | 166 |
| 비교예 6 | 232 | 167 |
상기 표 8에 따르면, 본 발명의 실시예 1 내지 17에서 제조된 코팅제를 포함하는 미세회로 기판의 경우 유리전이 온도 및 열변형 온도가 코팅제를 도입하지 않은 비교예 1 및 금속분말을 도입하지 않은 비교예 2에 비해 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한, 금속분말을 과량 도입하여 제조된 코팅제를 사용한 비교예 5 및 비교예 6에 비해서도 우수한 유리전이 온도 및 열변형 온도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 금속분말을 과량 도입하여 제조된 코팅제의 경우 금속분말을 적정량 도입한 것보다 유리전이 온도 및 열변형 온도가 오히려 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 17에서 제조된 코팅제를 사용한 경우에 있어서는 대부분 유사한 유리전이 온도 및 열변형 온도를 나타내는 것을 확인할 수 있었고, 금속 분말을 니켈:철이 1:1의 중량비로 혼합되어 도입된 실시예 4의 경우, 가장 우수한 물성을 가지는 것을 확인할 수 있었고 니켈:철:코발트가 1:1:2의 중량비로 혼합되어 도입된 실시예 10의 경우에도 우수한 유리전이 온도 및 열변형 온도를 가지는 것을 확인할 수 있었다.
이를 통해, 본 발명에 따른 코팅제를 사용한 레이저 직접 구조화물은 금속분말이 도입되어 제조된 코팅제를 사용함으로써 내열성이 향상되는 것을 확인할 수 있고, 또한 각종 첨가제가 도입됨으로써 유리전이 온도 및 열변형 온도가 변화하는 것을 확인할 수 있다.
준비예
18. 레이저 직접
구조화용
열가소성 수지 조성물의 제조
폴리프로필렌(호남석유화학) 95 g, 구리 크롬계 안료(신세라믹) 5g, 구리 아세트산염(세진시아이) 2.5 g, 철 분말 2.5 g 및 비스페놀 A 디포스페이트 0.5 g을 혼합하여 압출용 열가소성 수지 조성물을 제조하였다.
준비예
19. 레이저 직접
구조화용
열가소성 수지 조성물의 제조
상기 준비예 18에서 상기 철 분말 대신에 하기 표 9의 비율로 혼합된 금속분말을 2.5 g 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 18과 동일한 방법으로 압출용 열가소성 수지 조성물을 제조하였다.
| 단위(g) | 니켈 | 철 | 코발트 | 크롬 | 망간 |
| 준비예 19 | 10 | 5 | - | - | - |
| 준비예 20 | 10 | 8 | - | - | - |
| 준비예 21 | 10 | 10 | - | - | - |
| 준비예 22 | 10 | 15 | - | - | - |
| 준비예 23 | 10 | 20 | - | - | - |
| 준비예 24 | 10 | 10 | 5 | - | - |
| 준비예 25 | 10 | 10 | 10 | - | - |
| 준비예 26 | 10 | 10 | 15 | - | - |
| 준비예 27 | 10 | 10 | 20 | - | - |
| 준비예 28 | 10 | 15 | 5 | - | - |
| 준비예 29 | 10 | 15 | 15 | - | - |
| 준비예 30 | 10 | 15 | 20 | - | - |
| 준비예 31 | 10 | - | - | 20 | - |
| 준비예 32 | 10 | - | - | 20 | 5 |
실시예
18. 레이저 직접 구조화물의 제조
상기 준비예 18 내지 준비예 32에서 제조된 압출용 열가소성 수지 조성물을 압출기를 이용하여 사출성형하여 레이저 직접 구조화용 기판을 제조하였고(하기 표 10 참조), 상기 베이스 프레임의 표면을 레이저 조사하여 미세회로를 형성하였다. 또한, 상기 미세회로가 형성된 레이저 직접 구조화용 기판을 무전해 도금하여 레이저 직접 구조화물을 제조하였다. 이때, 상기 레이저 조사 및 무전해 도금의 조건은 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
| 실시예 | |
| 실시예 18 | 준비예 18 |
| 실시예 19 | 준비예 19 |
| 실시예 20 | 준비예 20 |
| 실시예 21 | 준비예 21 |
| 실시예 22 | 준비예 22 |
| 실시예 23 | 준비예 23 |
| 실시예 24 | 준비예 24 |
| 실시예 25 | 준비예 25 |
| 실시예 26 | 준비예 26 |
| 실시예 27 | 준비예 27 |
| 실시예 28 | 준비예 28 |
| 실시예 29 | 준비예 29 |
| 실시예 30 | 준비예 30 |
| 실시예 31 | 준비예 31 |
| 실시예 32 | 준비예 32 |
비교예
7. 레이저 직접 구조화
상기 실시예 18에서 금속 분말을 도입하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 18과 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화를 실시하였다.
비교예
8. 레이저 직접 구조화
상기 실시예 18에서 열가소성 수지인 폴리프로필렌 30 g을 도입한 것을 제외하고는 상기 실시예 18과 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화를 실시하였다.
비교예
9. 레이저 직접 구조화
상기 실시예 18에서 열가소성 수지인 폴리프로필렌 200 g을 도입한 것을 제외하고는 상기 실시예 18과 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화를 실시하였다.
비교예
10. 레이저 직접 구조화
상기 실시예 18에서 철 분말을 15 g 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 18과 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화를 실시하였다.
비교예
11. 레이저 직접 구조화
상기 실시예 21에서 금속 분말을 15 g 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 21과 동일한 방법으로 레이저 직접 구조화를 실시하였다.
[
실험예
]
실험예
4. 레이저 직접 구조화를 통한 미세회로 형성의 확인 2
상기 실시예 18 내지 실시예 32, 비교예 8 및 비교예 9에서 제조된 레이저 직접 구조화물을 탈이온수로 수세한 후, 도금 층에 2 mm 간격의 격자형 배열의 선들을 따라 커팅선을 긋고 그 위에 접착 테이프를 붙인 다음, 접착 테이프를 수직 방향으로 들어내었다. 그 결과, 실시예 18 내지 실시예 32에서 제조된 레이저 직접 구조화물에서 접착 테이프에 달라붙어서 도금층 조각이 전혀 벗겨져 나오지 않았다. 또한, 도금 대상 영역 중 도금이 되지 않은 부분을 발견할 수 없었다. 한편, 비교예 8 및 비교예 9에서 제조된 레이저 직접 구조화물의 경우 접착 테이프에 도금측 조각이 일부 묻어나오는 박리현상이 나타나는 것을 확인할 수 있었다
이를 통해, 본 발명에 따라 제조된 레이저 직접 구조화물은 본 발명에 따른 조성 범위 내에서 제조되는 경우에만 기판 표면의 레이저 직접 구조화 부분에 구리층이 견고하게 도금되어 미세회로가 형성되는 것을 확인할 수 있었다.
실험예
5. 유리전이온도 및 열변형온도 측정을 통한 내열성 확인 2
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물을 이용하여 제조된 미세회로 기판의 내열성을 확인하기 위하여, 본 발명에 따른 실시예 18 내지 실시예 32, 비교예 7, 비교예 10 및 비교예 11의 유리전이 온도 및 열변형온도를 측정하였다.
이때, 상기 유리전이 온도는 DSC(Differential Scanning Calorimetry)를 수행하여 측정되었고, 열변형온도는 ASTM D648(18.56 kgf)에 따라 측정되었다. 상기 유리전이 온도는 유리 질 재료가 고체 상태에서 액체 상태로 옮기는 유리전이에 관계하는 온도를 의미하고, 상기 열변형온도(HDT, Heat Distortion Temperature)는 최고 한계온도를 보여주는 척도로써 일정 부하에서 임의의 양만큼의 변형이 발생하는 온도를 의미한다. 열가소성 수지 조성물을 이용한 미세회로 기판의 내열성 실험 결과는 하기 표 11과 같다.
| 실시예 | 유리전이 온도 (Tg,℃ ) |
열변형온도 (℃) |
| 실시예 18 | 200 | 149 |
| 실시예 19 | 196 | 147 |
| 실시예 20 | 198 | 146 |
| 실시예 21 | 200 | 151 |
| 실시예 22 | 199 | 149 |
| 실시예 23 | 197 | 149 |
| 실시예 24 | 198 | 146 |
| 실시예 25 | 197 | 147 |
| 실시예 26 | 198 | 148 |
| 실시예 27 | 200 | 148 |
| 실시예 28 | 199 | 148 |
| 실시예 29 | 198 | 148 |
| 실시예 30 | 198 | 148 |
| 실시예 31 | 199 | 148 |
| 실시예 32 | 198 | 148 |
| 비교예 7 | 158 | 121 |
| 비교예 10 | 181 | 128 |
| 비교예 11 | 183 | 129 |
상기 표 11에 따르면, 본 발명의 실시예 18 내지 32에서 제조된 열가소성 수지 조성물을 포함하는 미세회로 기판의 경우 유리전이 온도 및 열변형 온도가 금속분말을 도입하지 않은 비교예 7에 비해 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한, 금속분말을 과량 도입하여 제조된 코팅제를 사용한 비교예 10 및 비교예 11에 비해서도 우수한 유리전이 온도 및 열변형 온도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 금속분말을 과량 도입하여 제조된 코팅제의 경우 금속분말을 적정량 도입한 것보다 유리전이 온도 및 열변형 온도가 오히려 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명의 실시예 18 내지 실시예 32에서 제조된 열가소성 수지 조성물을 사용한 경우에 있어서는 대부분 유사한 유리전이 온도 및 열변형 온도를 나타내는 것을 확인할 수 있었고, 금속 분말을 니켈:철이 1:1의 비율로 혼합되어 도입된 실시예 21의 경우, 가장 우수한 물성을 가지는 것을 확인할 수 있었고 니켈:철:코발트가 1:1:2의 비율로 혼합되어 도입된 실시예 27의 경우에도 우수한 유리전이 온도 및 열변형 온도를 가지는 것을 확인할 수 있었다.
이를 통해, 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물을 포함하는 레이저 직접 구조화물은 금속분말이 도입되어 제조된 레이저 직접 구조화용 기판을 사용함으로써 내열성이 향상되는 것을 유리전이 온도 및 열변형 온도를 통해 확인할 수 있고, 또한 각종 첨가제가 도입됨으로써 유리전이 온도 및 열변형 온도가 변화하는 것을 확인할 수 있다.
Claims (28)
- 열가소성 수지 60 ~ 90 중량%;
레이저 직접 구조화용 첨가제 0.1 ~ 20 중량%;
시드 형성제 0.1 ~ 10 중량%; 및
금속 분말 0.001 ~ 15 중량%;를 포함하고,
상기 금속 분말은 철, 망간, 코발트, 크롬, 구리, 바나듐, 니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하며,
상기 금속분말은 상기 니켈 및 철을 1: 0.85 ~ 1.75 의 중량비로 포함하거나, 또는 상기 니켈, 철 및 코발트를 1: 0.85 ~ 1.75: 0.75 ~ 2.25의 중량비로 포함하거나 또는, 상기 니켈 및 크롬을 1: 1.85 ~ 3.35의 중량비로 포함하거나 또는, 상기 니켈, 크롬 및 망간을 1: 1.85 ~ 3.25: 0.35 ~ 0.85의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물은 분산제 0.1 ~ 10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스테르(polyester), 폴리페닐렌 옥사이드(polyphenylene oxide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아미드(polyamide), 폴리(아릴렌 에테르)(poly (arylene ether)), ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리우레탄(poly urethane), 폴리아크릴(poly acryl) 수지, PVC(poly vinyl chloride), PPA(polyphthalamide), PPS(polyphenylene sulfide), LCP(liquid crystal polymer), 폴리아미드이미드(polyamideimide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 레이저 직접 구조화용 첨가제는 중금속 복합 산화물 스피넬, 구리 염 및 이들의 혼합물로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 시드 형성제는 구리염 및 구리염 착화제(complexing agent)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 코팅제 조성물은 유리섬유, 세라믹 필러, 산화방지제, 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트 및 인산 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 금속 분말은 평균 입도가 0.1 내지 10 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 금속분말의 비표면적은 0.1 내지 1 m2/g인 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 첨가제는 질소-함유 화합물, 인-함유 화합물, P-N 축합물, 수산화마그네슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 난연제를 더 포함하고,
상기 난연제는 레이저 직접 구조화용 첨가제 100 중량부에 대하여 1 내지 40 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 코팅제 조성물은 비스페놀 A 디포스페이트를 더 포함하고,
상기 비스페놀 A 디포스페이트는 상기 레이저 직접 구조화용 첨가제 100 중량부에 대하여 6 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물.
- 열가소성 수지 80 ~ 95 중량%;
레이저 직접 구조화용 첨가제 0.1 ~ 10 중량%;
시드 형성제 0.1 ~ 5 중량%; 및
금속 분말 0.001 ~ 10 중량%;을 포함하고,
상기 금속 분말은 철, 망간, 코발트, 크롬, 구리, 바나듐, 니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하며,
상기 금속분말은 상기 니켈 및 철을 1: 0.85 ~ 1.75 의 중량비로 포함하거나, 또는 상기 니켈, 철 및 코발트를 1: 0.85 ~ 1.75: 0.75 ~ 2.25의 중량비로 포함하거나 또는, 상기 니켈 및 크롬을 1: 1.85 ~ 3.35의 중량비로 포함하거나 또는, 상기 니켈, 크롬 및 망간을 1: 1.85 ~ 3.25: 0.35 ~ 0.85의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물.
- 제 14 항에 있어서,
상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌, 나일론, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 액정 폴리머, 폴리카보네이트(PC), 폴리프탈레이트아미드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화용 열가소성 수지 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항 내지 제6항 및 제10항 내지 제13항 중에서 선택된 어느 한 항의 코팅제 조성물을 레이저 직접 구조화용 기판에 코팅시켜 코팅층을 형성시킨 후, 상기 코팅층에 레이저로 조사하여 코팅층 및 기판에 미세회로를 형성하는 1단계; 및
상기 미세회로가 형성된 기판을 무전해 도금하는 2단계;
를 포함하는 레이저 직접 구조화 방법.
- 제 19 항에 있어서,
상기 1단계에서 상기 코팅층 조성물은 용매에 레이저 직접 구조화용 첨가제를 넣어 혼합용액A를 제조하는 1-1단계;
용매에 시드형성제를 넣어 혼합용액B를 제조하는 1-2단계;
열가소성 수지와 상기 혼합용액A, 상기 혼합용액B 및 금속분말을 혼합하는 1-3단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조되는 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화 방법.
- 제 19 항에 있어서,
상기 1단계의 코팅은 50 ~ 500 ㎛의 두께로 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화 방법.
- 제 19 항에 있어서,
상기 1단계의 미세회로는 1 내지 100 ㎛의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화 방법.
- 제 19 항에 있어서,
상기 레이저 조사시, 레이저 전자기파 방사선의 평균 출력치는 2 W 내지 30 W인 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화 방법.
- 제 14 항 또는 제 15 항의 조성물을 혼합한 후 압출하여 기판을 제조한 후, 기판 상에 레이저를 조사하여 미세회로를 형성하는 1단계;
상기 1단계에서 미세회로가 형성된 기판을 무전해 도금하는 2단계;를 포함하는 레이저 직접 구조화 방법.
- 제1항 내지 제6항 및 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항의 레이저 직접 구조화용 코팅제 조성물로 형성된 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층에 레이저로 직접 구조화시킨 미세회로를 포함하는 미세 회로 기판.
- 제 14 항 또는 제 15 항의 열가소성 수지 조성물을 포함하는 기판의 표면에 레이저로 직접 구조화시킨 미세회로를 포함하는 미세 회로 기판.
- 제 25 항의 미세 회로 기판을 포함하는 전자기기.
- 제 26 항의 미세 회로 기판을 포함하는 전자기기.
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