KR101766686B1 - 전자선 조사를 통해 내열성과 기계적 물성을 향상시킨 연성인쇄회로기판(fpcb)용 이형필름 - Google Patents

전자선 조사를 통해 내열성과 기계적 물성을 향상시킨 연성인쇄회로기판(fpcb)용 이형필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원단표면에 이형성을 코팅해서 제품을 보호하고 차후에 제품으로부터 쉽게 박리가 되도록 사용하는 이형필름에 전자선을 조사하여, 이형필름의 내열성과 기계적 물성을 향상시킨 연성인쇄회로기판용 이형 필름에 관한 것이다.

Description

전자선 조사를 통해 내열성과 기계적 물성을 향상시킨 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름{RELEASE FILM FOR FPCB HAVING ENHANCED MECHANICAL PROPERTIES BY ELECTRON BEAM IRRADIATION}
본 발명은 원단표면에 이형성을 코팅해서 제품을 보호하고 차후에 제품으로부터 쉽게 박리가 되도록 사용하는 이형필름에 전자선을 조사하여, 이형필름의 내열성과 기계적 물성을 향상시킨 연성인쇄회로기판용 이형 필름에 관한 것이다.
인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)은 TV, 휴대폰 등의 전자 제품(부품) 등에 다양하게 사용되고 있다.
이러한 PCB의 종류로 최근 PCB 중에서 플렉시블(Flexible)한 특성을 갖는 연성회로기판(FPCB)이 개발되어, 광범위하게 사용되고 있다.
연성회로기판을 제작하기 위해서는 도전층이 형성된 베이스 필름에 절연재인 커버레이를 적층하고 이를 프레스로 가열·가압하여 상호 접착하는 핫프레스 공정을 거치게 된다.
이와 같은 프레스를 이용하여 베이스 필름과 커버레이를 접착할 때, 커버레이의 상·하측에 핫프레스용 이형 필름을 적층하여, 핫프레스 공정 중에 커버레이가 프레스에 접착되는 것을 방지함으로써, 베이스필름과 커버레이가 적층된 연성인쇄회로기판을 프레스에서 쉽게 빼낼 수 있도록 하고 있다.
그런데 이와 같이 핫프레스를 할 때 적용할 수 있는 온도 및 시간 등은 핫프레스용 이형 필름의 물성에 제약을 많이 받게 된다.
결과적으로 FPCB의 생산성이 낮아지며, 작업 시간이 길어지게 되고 핫 프레스에 적용할 수 있는 소재에 제약을 받게 된다.
또한 기존에는 PVC 필름 등을 이용하여 많이 적용되고 있는 상황이다. 그래서 본 발명과 같이 내열성 및 기계적 물성을 향상시킨 이형필름을 개발하려고 한다.
대한민국 등록특허 10-1079744(등록일자 2011.10.28)
본 발명은 기존 이형필름이 가지고 있는 내열성, 기계적 물성의 한계를 높여, 기존 이형필름으로는 적용하기 어려웠던 온도 조건에서의 사용과, 생산부문에서 적용할 수 있는 전자선 조사를 통해 내열성과 기계적 물성이 향상시킨 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 합지하지 않은 이형필름 또는 다층 합지된 이형필름에 3.1~24.3mA의 전류, 5~10m/min의 속도 조건의 전자선을 조사하여 이형필름의 내열성과 기계적 물성을 향상시킨 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름을 제공한다.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름은 기존 이형필름으로는 적용하기 어려운 온도조건에서 사용이 가능하고, 또한 이와 같은 특징으로 인해 다양한 생산부문에 적용할 수 있어 매우 경제적이며 효율적이라는 장점을 갖는다.
특히, 기존 이형필름이 갖고 있던 적용온도 한계 이상으로 사용할 수 있어, 연성인쇄회로기판(FPCB)의 생산성 및 적용범위를 넓혀 연성인쇄회로기판(FPCB)의 원가절감에 기여할 수 있다는 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름 제조를 위해 전자선 조사과정을 도시한 개략도.
이하, 상기의 기술 구성에 대한 구체적인 내용을 살펴보도록 한다.
상기한 바와 같이,
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름은 합지하지 않은 이형필름 또는 다층 합지된 이형필름에 3.1~24.3mA의 전류, 5~10m/min의 속도 조건에서 전자선을 조사함으로써 이루어진다.
이와 같은 전자선 조사를 통해, 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름은 기존 이형필름과 달리 높은 내열성 및 기계적 물성을 갖는다.
상기 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름은 먼저 전자선 조사 전 과정인 필름 압출 과정에서, 복합 무기물을 첨가하여 가교도 및 물성을 향상시켜 이형 필름을 제조한다.
즉, 상기 전자선 조사 대상인 이형필름은 제1필름원료 50~65wt%, 복합무기물 34~60wt%, 가소제 0.5~1.5wt%를 컴파운딩 한 후, 펠렛타이져를 통해 펠렛을 제조하고,
제2필름원료 90~98wt%, 상기 펠렛 1.5~8wt%, EVA 0.5~2wt%를 필름 성형 압출기에 투입하여 제조한 필름에 이형제를 코팅처리하여 제조한다.
상기 제1필름원료 및 제2필름원료는 폴리올레핀계 수지로서, 구체적으로는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 사용한다.
상기 제1필름원료의 사용량이 50wt% 미만인 경우에는 복합무기물의 함량이 높아 필름 성형에 어려움이 발생하고, 65wt%를 초과하게 되는 경우에는 상대적으로 복합무기물의 사용량이 줄어들어 기계적 물성 저하우려가 있으므로, 상기 제1필름원료의 사용량은 50~65wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 복합무기물은 플라이애쉬, 탄산칼슘의 혼합으로 조성되는 것으로서, 더욱 구체적으로는 플라이애쉬(Fly ash) 35~55wt%와, 탄산칼슘 45~65wt%의 혼합으로 조성된 것을 사용한다.
상기 복합무기물은 상기 범위 내에서 플라이애쉬, 탄산칼슘을 혼합하여 조성함으로써, 복합무기물의 컴파운딩 성능이 가장 용이하게 발현될 수 있다.
더욱 상세하게는, 상기 복합무기물의 사용량이 34wt% 미만인 경우에는 필름의 기계적 물성 향상을 기대하기 어렵고, 60wt%를 초과하게 되는 경우에는 필름의 기계적 물성이 현저하게 감소하는 문제가 있으므로, 상기 복합무기물의 사용량은 34~60wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 제시된 범위 내에서 복합무기물을 사용함으로써, 필름의 최적의 기계적 물성을 발현시킬 수 있다.
상기 복합무기물을 구성하는 플라이애쉬의 사용량이 35wt% 미만인 경우에는 탄산칼슘과의 혼합성이 감소하는 문제가 있고, 55wt%를 초과하게 되는 경우에도 혼합성에 문제가 있으므로, 상기 플라이애쉬의 사용량은 복합 무기물의 전체 양에 대해 35~55wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 탄산칼슘의 사용량이 45wt% 미만인 경우에는 플라이애쉬와의 혼합성에 문제가 있고, 65wt%를 초과하게 되는 경우에도 혼합성에 문제가 있으므로, 상기 탄산칼슘의 사용량은 복합 무기물의 전체 양에 대해 45~65wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 가소제는 다가 카르복실산 에스테르계 가소제, 프탈산 에스테르계 가소제, 인산 에스테르계 가소제, 다가 알코올 에스테르계 가소제 중 선택되는 에스테르계를 사용하며, 이때 사용량이 0.5wt% 미만인 경우에는 압출 작업성 및 혼합성에 문제가 있고, 1.5wt%를 초과하게 되는 경우에는 필름 물성에 영향을 미치므로, 상기 가소제의 사용량은 0.1~1.5wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 제1필름원료, 복합무기물, 가소제를 컴파운딩 한 후, 펠렛타이져를 통해 펠렛을 제조한 다음,
상기 펠렛을 다시 제2필름원료 및 EVA와 함께 필름 성형 압출기에 투입함으로써 필름으로 성형된다.
이때 제2필름원료 90~98wt%, 상기 펠렛 1.5~8wt%, EVA 0.5~2wt%를 각각 필름성형기에 일정한 속도로 투입하여 필름을 제조하게 된다.
상기 제2필름원료의 사용량이 90wt% 미만인 경우에는, EVA 함량을 고정할 경우 상대적으로 복합물 펠렛의 첨가량이 증가하게 되어, 필름의 물성 및 성형과정에서 펑크나 압출 작업에 어려운 문제가 발생하게 되고, 98wt%를 초과하게 되는 경우에는, EVA 함량을 고정할 경우 상대적으로 제2필름원료의 사용량이 증가하여 필름 성형에는 문제가 없으나, 복합물 펠렛의 함량 감소에 따른 최종 필름의 요구 물성에 미치지 못하는 문제가 발생하게 되므로, 상기 제2필름원료의 사용량은 90~98wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 펠렛의 사용량이 1.5wt% 미만인 경우에는 필름 물성 발현에 문제가 있고, 8wt%를 초과하게 되는 경우에는 필름 성형 및 물성 발현에 문제가 있으므로, 상기 펠렛의 사용량은 1.5~8wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer)의 사용량이 0.5wt% 미만인 경우에는 복합무기물의 필름 혼용성이 미흡하여 필름에서 박리되는 현상이 발생할 수 있고, 2wt%를 초과하게 되는 경우에는 시간 경과에 따라 필름에서 tack 현상이 발생할 수 있으므로, 상기 EVA의 사용량은 0.5~2wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 전자선 조사 대상인 이형필름의 구체적인 제조예를 살펴보면 다음의 실시예 1~10과 같다.
[실시예 1 ~ 10]
폴리프로필렌(PP) 60.5wt%;
플라이애쉬(Fly ash) 50wt%와, 탄산칼슘 50wt%의 혼합으로 조성된 복합무기물 100wt% 중 38wt%;
다가 알코올 에스테르계 가소제 1.5wt%;를 컴파운딩한 후, 펠린타이져를 통해 펠렛을 제조한다.
그리고 앞서 제조된 펠렛 4.5wt%;
폴리프로필렌(PP) 94wt%;
EVA 1.5wt%;를 필름성형 압출기에 투입한 후, 일정한 속도로 15분간 블랜딩 후, 필름을 성형한다.
이때 상·하향식 필름성형 압출기를 통한 작업 온도는 압출기 실린더 호퍼 부분부터 160℃, 190℃, 210℃, 200℃, 다이스 190~220℃로 한다.
그리고 압출시 출구압력은 45~50kg/㎡이며, 원동기 속도는 865~900rpm, 펠렛타이져는 165rpm 이다.
본 발명에서는 이와 같은 과정을 거쳐 제조된 필름에 이형제를 코팅처리하여 이형층을 포함하는 단층 이형필름을 그대로 사용하거나, 또는 PP/PET/PP로 다층 합지한 복합필름을 제조한 후 이형제를 코팅처리하여 이형층을 포함하는 복합 이형필름을 사용한다.
본 발명에서는 이와 같이 제조된 단층 이형필름 또는 복합 이형필름에 전자선 조사를 함으로써, 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름이 완성된다.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름은 기존 이형필름과 달리, 전자선 조사를 통해 기계적 물성과 내열성을 향상시킨 것으로서, 연성인쇄회로 기판 제조 공정 중 핫프레스 공정에 적용하기에 많은 제약을 받던 기존 이형필름을 대체가능하여, 연성인쇄회로 기판 제조 공정의 수를 줄여 생산성을 향상시킬 수 있다는 장점을 갖는다.
상기 전자선 조사는 규격화된 전자선량 및 속도 범위 내에서 이루어지며, 이와 같은 전자선에 이형필름을 노출함으로써, 이형필름의 기계적 물성과 내열성을 높이게된다. 더욱 상세하게는 전류조건 3.1~24.3mA, 속도조건 5~10m/min의 범위 내에서 전자선 조사가 이루어진다.
상기 전류조건과 속도조건 미만인 경우 전자선의 선량이 약하여 요구 물성 미만의 필름이 제조되는 문제가 있고,
상기 전류조건과 속도조건을 초과하게 되는 경우에는 오히려 물성 감소현상이 발생하게 되므로, 상기 제시된 조건 범위 내에서 전자선 조사가 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름은 도 1에 도시된 바와 같이, 이형필름 공급롤(10)로부터 공급되는 이형필름(100)은 전자선 조사라인을 통과하여 이형필름 권취롤(20)로 권취된다.
전자선 조사는 상기 전자선 조사라인을 통과하면서 이루어지며, 전자선 가속기(200)로부터 발생하는 전자선이 이형필름(100)에 조사된다.
상기 전자선의 전류 및 속도에 대한 구체적인 예는 다음의 표 1 및 표 2에 제시한 바와 같다. 즉 상기 표 1 및 표 2의 조건으로 이형필름에 전자선을 조사하여 가교작업을 실시하였다. 표 1은 단층 이형필름에 전자선 조사 조건을 제시한 것이며, 표 2는 복합 이형필름의 전자선 조사 조건을 제시한 것이다.
전자선 조사 조건 Ⅰ
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
전류 조건(mA) 3.1 7.2 14.2 18.1 24.3
속도 조건(m/min) 5 5 5 5 5
전자선 조사 조건 Ⅱ
실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10
전류 조건(mA) 3.1 7.2 14.2 18.1 24.3
속도 조건(m/min) 10 10 10 10 10
다음으로, 이와 같은 전자선 조사를 마친 이형필름의 기계적 물성과 DSC를 측정하였다.
이형필름 실험 규격은 두께 50㎛, 폭 500mm, 길이 100m로 한다. 그리고 단층 이형필름의 구체적인 예로는 폴리프로필렌(PP) 재질의 이형필름을 사용하고, 복합필름의 구체적인 예로는 PP/PET/PP 재질의 이형필름을 사용한다.
상기 단층 이형필름과 복합 이형필름에 전자선을 조사한 후 기계적 물성과 DSC를 측정하였다. 이때 1차 테스트는 실시예 1 내지 5에 따른 단층 이형필름으로 하고(시험예 1~5; 시험예 11~15), 2차 테스트는 실시예 6 내지 10에 따른 복합 이형필름을 하였다(시험예 6~10; 시험예 16~20).
상기 테스트는 만능재료시험기를 사용하여 시험하였으며, 테스트 조건은 KS M ISO527-1의 조건으로 시험하였다. 기계적 물성 측정 시험 결과는 표 3 및 표 4에 제시한 바와 같다.
기계적 물성 측정 시험결과 Ⅰ
시험예 1 시험예 2 시험예 3 시험예 4 시험예 5
인장강도(gf/㎟) 1,427 1,440 1,750 1,860 1,930
신율(%) 320 310 200 180 120
기계적 물성 측정 시험결과 Ⅱ
시험예 6 시험예 7 시험예 8 시험예 9 시험예 10
인장강도(gf/㎟) 1,398 1,415 1,624 1,742 1,781
신율(%) 305 315 278 241 208
전자선 조사에 따른 열분석 특성을 측정하여 표 5 및 표 6에 제시한 바와 같은 DSC 측정결과를 얻었다. 이때 1차 테스트는 단층 필름으로 하고(시험예 11~15), 2차 테스트는 복합 필름을 하였다(시험예 16~20).
DSC 측정 시험결과 Ⅰ
시험예 11 시험예 12 시험예 13 시험예 14 시험예 15

Melting Temperature(℃)
122
124
135
138
138
DSC 측정 시험결과 Ⅱ
시험예 16 시험예 17 시험예 18 시험예 19 시험예 20

Melting Temperature(℃)
122
123
128
130
132
상기 시험예 3에 제시된, 복합 무기물 첨가 이형필름에 전자선 조사 후 기계적 물성과, 복합 무기물 무첨가 필름의 전자선 조사 후 기계적 물성(비교예 1)을 비교하여 표 7에 나타내었다.
복합 무기물 첨가 이형 필름과 복합 무기물 무첨가 이형 필름의 전자선 조사 후 기계적 물성 측정결과( 시험예 3: 비교예 1)
인장강도(gf/㎟) 신율(%) 전자선 조사 조건
시험예 3 1,750 200 14.2mA, 5m/min
비교예 1 1,520 285 14.2mA, 5m/min
상기 표 7을 통해 확인되는 바와 같이, 복합 무기물을 첨가함으로써, 첨가하지 않은 필름과 비교하여 기계적 물성 중 인장강도가 증가한다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름은 기존 이형필름으로는 적용하기 어려운 온도조건에서의 사용이 가능하고, 또한 다양한 생산부문에 적용할 수 있어 매우 경제적, 효율적이며, 기존 이형필름이 갖고 있던 적용온도 한계 이상으로 사용이 가능하여, 연성인쇄회로기판(FPCB)의 생산성 및 적용범위를 넓혀 연성인쇄회로기판(FPCB)의 원가절감에 기여할 수 있어 산업상 이용가능성이 매우 크다.
10: 이형필름 공급롤
20: 이형필름 권취롤
100: 이형필름
200: 전자선 가속기

Claims (5)

  1. 탄산칼슘을 포함하는 복합무기물을 첨가하여 제조된 이형필름에 전자선을 조사하되, 합지하지 않은 이형필름 또는 다층 합지된 이형필름에 전자선을 조사하여 이루어지는 것에 있어서,

    상기 전자선 조사는 3.1~24.3mA의 전류, 5~10m/min의 속도 조건에서 이루어져 이형필름의 내열성과 기계적 물성을 향상시키는 것임을 특징으로 하는, 전자선 조사를 통해 내열성과 기계적 물성을 향상시킨 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    복합 무기물은 플라이애쉬(Fly ash) 35~55wt%와, 탄산칼슘 45~65wt%의 혼합으로 조성된 것임을 특징으로 하는 전자선 조사를 통해 내열성과 기계적 물성을 향상시킨 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름.
  4. 청구항 1에 있어서,
    전자선 조사의 대상인 이형필름은, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 폴리올레핀계 수지인 제1필름원료 50~65wt%; 플라이애쉬(Fly ash) 35~55wt%와, 탄산칼슘 45~65wt%의 혼합으로 조성된 100wt%의 복합무기물 34~60wt%; 다가 카르복실산 에스테르계 가소제, 프탈산 에스테르계 가소제, 인산 에스테르계 가소제, 다가 알코올 에스테르계 가소제 중 선택되는 에스테르계 가소제 0.5~1.5wt%;를 컴파운딩 한 후, 펠렛타이져를 통해 펠렛을 제조하고,
    폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 폴리올레핀계 수지인 제2필름원료 90~98wt%; 상기 펠렛 1.5~8wt%; EVA 0.5~2wt%;를 필름 성형 압출기에 투입하여 제조한 필름에 이형제를 코팅처리하여 제조된 것임을 특징으로 하는 전자선 조사를 통해 내열성과 기계적 물성을 향상시킨 연성인쇄회로기판(FPCB)용 이형필름.






  5. 삭제
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