KR101976545B1

KR101976545B1 - 플렉서블 전자파 차폐재 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101976545B1
Application number: KR1020170171246A
Authority: KR
Inventors: 서인용; 정의영; 이준우
Original assignee: 주식회사 아모그린텍
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-05-09
Also published as: US20190320562A1; KR20180068307A; KR20180068312A; CN110073733B; US10609848B2; KR101948537B1; CN110073733A

Abstract

플렉서블 전자파 차폐재가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 전자파 차폐재는 나노섬유로 형성되고 다수의 기공을 포함하는 나노섬유웹 및 상기 나노섬유웹의 표면부에 배치된 나노섬유의 일부를 덮는 금속층을 구비하며, 기공의 적어도 일부에 메탈입자를 구비하는 도전성 나노섬유웹; 및 상기 금속층 도전성 나노섬유웹의 일면에 접합된 신축성 부재;를 포함하여 구현된다. 이에 의하면, 신축성이 뛰어나서 형상을 원하는 대로 자유자재로 변형 가능하며, 전자파 차폐재가 배치되는 곳의 표면이 요철이나 단차 등의 굴곡진 형상이어도 완전히 밀착되도록 부착이 가능하여 우수한 전자파 차폐성능을 발현할 수 있다. 또한, 다양한 형상변화에도 전자파 차폐성능의 저하가 방지될 수 있다. 나아가 좁은 면적 내 높은 밀도로 부품이 구비된 경우에도 부품간 조밀한 이격 간격 및 단차를 극복하여 실장된 부품들에 완전히 밀착하여 구비될 수 있어서 경박단소형화되거나 플렉서블한 전자기기에 용이하게 채용될 수 있다.

Description

플렉서블 전자파 차폐재 및 이의 제조방법{Flexible EMI shielding material and manufacturing method thereof}

본 발명은 플렉서블 전자파 차폐재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플렉서블 전자파 차폐재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

전자파란 전계와 자계가 상호 연동하면서 정현파 모양으로 에너지가 이동하는 현상으로서, 무선통신이나 레이더와 같은 전자기기에 유용하게 이용된다. 상기 전계는 전압에 의해 생성되고 거리가 멀어지거나 나무 등의 장애물에 의해 쉽게 차폐되는 반면에, 상기 자계는 전류에 의해 생성되고 거리에 반비례하지만 쉽게 차폐되지 않는 특성이 있다.

한편, 최근의 전자기기는 전자기기 내부 간섭원 또는 외부 간섭원에 의해 발생되는 전자파 장애(electromagnetic interference: EMI)에 민감하여, 전자파에 의해 전자기기의 오동작이 유발될 우려가 있다. 또한, 전자기기를 사용하는 사용자 역시 전자기기에서 발생되는 전자파에 의해 유해한 영향을 받을 수 있다.

이에 따라 최근에는 전자파 발생원 또는 외부에서 방사되는 전자파로부터 전자기기의 부품이나 인체를 보호하기 위한 전자파 차폐재에 대한 관심이 급증하고 있다.

상기 전자파 차폐재는 통상적으로 도전성 재료로 제조되며, 전자파 차폐재를 향해 방사된 전자파는 전자파 차폐재에서 다시 반사되거나 그라운드로 흐르게 됨으로써 전자파를 차폐하게 된다. 한편, 상기 전자파 차폐재의 일예는 금속케이스나 금속플레이트일 수 있는데, 이와 같은 전자파 차폐재는 신축성이 발현되기 어렵고, 한 번 제조된 후에는 다양한 형상으로 변형/복원이 쉽지 않음에 따라서 다양한 적용처에 쉽게 채용되기 어려운 문제가 있다. 특히, 금속플레이트나 금속박막과 같은 전차파 차폐재는 전자파 발생원인 부품 또는 발생원으로부터 보호가 필요한 부품에 이격 없이 밀착되기 어렵고, 단차나 요철이 있는 부분에서 꺾임으로 인하여 크랙이 발생할 수 있어서 전자파 차폐성능을 온전히 발현하기 어려울 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 최근에는 고분자 필름과 같은 경량화된 지지부재 상에 도전성 코팅층을 형성시킨 전자파 차폐재가 소개되고 있으나 지지부재 상에 코팅할 수 있는 면적의 제한에 따라서 전자파 차폐성능에 한계가 있으며, 일정두께 이상의 필름은 유연성이 부족하여 단차, 요철이 있는 부품상에 완전히 밀착하여 구비되기 어렵고, 특정 형상으로 제조된 후에는 형상을 자유자재로 변형하기에 어려울 수 있으며, 형상의 변형이 가능한 경우에도 형상변형 시 피복된 전도성 코팅층에 크랙, 박리 등이 빈번하게 발생하는 문제가 있다.

대한민국 공개특허공보 제2015-0077238호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 신축성이 뛰어나서 형상을 원하는 대로 자유자재로 변형 가능함에 따라서 전자파 차폐재가 채용되는 적용처 부착면의 요철이나 단차 등의 다양한 형상/구조에도 완전히 밀착될 수 있는 플렉서블 전자파 차폐재를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 다양한 형상변화에도 전자파 차폐성능의 저하가 방지되는 플렉서블 전자파 차폐재를 제공하는데 다른 목적이 있다.

나아가, 본 발명은 좁은 면적내 높은 밀도로 부품이 구비된 경박단소형화된전자기기나 플렉서블한 전자기기에 용이하게 채용될 수 있는 전자파 차폐형 회로모듈 및 이를 구비한 전자기기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 나노섬유로 형성되고 다수의 기공을 포함하는 나노섬유웹 및 상기 나노섬유웹의 표면부에 배치된 나노섬유의 적어도 일부를 덮는 금속층을 구비하며, 기공의 적어도 일부에 메탈입자를 구비하는 도전성 나노섬유웹; 및 상기 금속층 도전성 나노섬유웹의 일면에 접합된 신축성 부재;를 포함하는 플렉서블 전자파 차폐재를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 나노섬유는 PVDF계 수지 및 우레탄계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 섬유형성성분으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 섬유형성성분은 PVDF계 수지 및 우레탄계 수지를 1 : 0.43 ~ 2.35의 중량비로 구비할 수 있다.

또한, 상기 나노섬유는 평균직경이 150㎚ ~ 5㎛일 수 있다.

또한, 상기 나노섬유웹은 두께가 4 ~ 30㎛일 수 있고, 평량이 3.00 ~ 20.00g/㎡일 수 있다.

또한, 상기 도전성 나노섬유웹은 수지, 용매 및 메탈입자를 포함하는 방사용액을 통해 형성될 수 있고, 상기 방사용액은 상기 수지 100 중량부에 대하여 니켈, 구리, 은, 금, 크롬, 백금, 티타늄 합금 및 스테인리스 스틸로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 메탈입자를 30 ~ 70 중량부로 구비할 수 있다

또한, 상기 도전성 나노섬유웹은 기공도가 30 ~ 80%일 수 있다.

또한, 상기 신축성 부재는 우레탄계 수지를 포함하여 형성될 수 있다.

또한, 상기 신축성 부재는 평균두께가 10 ~ 150㎛일 수 있다.

또한, 상기 금속층은 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.

또한, 상기 금속층은 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)이 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 금속층은 평균두께가 1 ~ 5㎛일 수 있다.

한편, 본 발명은 (1) 기공의 적어도 일부에 메탈입자를 구비하는 나노섬유웹을 형성하는 단계; (2) 상기 나노섬유웹의 하부면에 신축성 부재를 형성하는 단계; 및 (3) 상기 나노섬유웹의 표면부에 배치된 나노섬유의 적어도 일부를 덮도록 금속층을 형성하여 도전성 나노섬유웹을 제조하는 단계;를 포함하는 플렉서블 전자파 차폐재 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 (1) 단계는, 섬유형성성분, 용매 및 메탈입자를 포함하는 방사용액을 전기방사시켜서 수행할 수 있다.

한편, 본 발명은 소자가 실장된 회로기판; 및 적어도 상기 소자의 상부와 측부를 덮도록 회로기판 상에 구비되는 상술한 플렉서블 전자파 차폐재;를 포함하는 전자파 차폐형 회로모듈을 제공한다.

한편, 본 발명은 상기 전자파 차폐형 회로모듈을 포함하는 전자기기를 제공한다.

본 발명에 따른 전자파 차폐재는 신축성이 뛰어나서 형상을 원하는 대로 자유자재로 변형 가능하며, 전자파 차폐재가 배치되는 적용처 부착면의 요철이나 단차 등의 굴곡진 형상에도 완전히 밀착되도록 부착이 가능하다. 또한, 다양한 형상변화에도 전자파 차폐성능의 저하가 방지될 수 있다. 나아가 좁은 면적내 높은 밀도로 부품이 구비된 경우에도 부품간 조밀한 이격 간격 및 단차를 극복하여 실장된 부품들에 완전히 밀착하여 구비될 수 있어서 우수한 전자파 차폐성능을 발현할 수 있음에 따라서 경박단소형화되거나 플렉서블한 전자기기에 용이하게 채용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 전자파 차폐재의 단면도, 그리고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐형 회로모듈의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 플렉서블 전자차 차폐재(1000)는 나노섬유로 형성되고 다수의 기공(H)을 포함하는 나노섬유웹(110) 및 상기 나노섬유웹(110)의 표면부에 배치된 나노섬유의 적어도 일부를 덮는 금속층(130)을 구비하며, 기공의 적어도 일부에 메탈입자(120)를 구비하는 도전성 나노섬유웹(100); 및 상기 도전성 나노섬유웹(100)의 일면에 접합된 신축성 부재(200);를 포함한다.

상기 도전성 나노섬유웹(100)에 구비되는 나노섬유웹(110)은 3차원 네트워크 구조로써, 다수의 기공(H)을 포함하고, 상기 다수의 기공(H)는 상기 나노섬유웹(110)을 형성하는 나노섬유들에 의해 둘러싸여 형성될 수 있다.

상기 나노섬유는 나노섬유웹을 형성할 수 있는 것으로, 나노섬유웹의 신축성을 발현하기 위하여 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 수지라면 제한 없이 사용하여 형성할 수 있으며, 바람직하게는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리스티렌(polystylene), 폴리비닐알코올(polyvinylalchol), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리락트산(polylactic acid), 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리염화비닐(polyvinylchloride), 폴리카보네이트, PC(polycarbonate), 폴리이더이미드(polyetherimide), 폴리이더술폰(polyesthersulphone), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazol), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 불소계화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 수지로 형성할 수 있다. 또한, 상기 불소계화합물은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)계, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(EPE)계, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)계, 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)계, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE)계 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)계로 이루어진 군에서 선택된 1 종이상일 수 있다. 바람직하게는 상기 나노섬유로 형성되는 나노섬유웹(110) 및 이를 구비하는 도전성 나노섬유웹(100)이 보다 향상된 신축성, 내열성, 내화학성 및 기계적 강도를 발현하도록, 상기 나노섬유는 불소계 화합물인 PVDF계 수지 및 우레탄계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 섬유형성성분이 방사용액 상에서 블렌드 되어 방사된 것일 수 있다. 일예로, 상기 섬유형성성분은 PVDF계 수지 및 우레탄계 수지를 1: 0.43 ~ 2.35의 중량비로, 바람직하게는 1 : 0.5 ~ 2의 중량비로, 가장 가람직하게는 1 : 1의 중량비로 포함할 수 있다. 만일 상기 PVDF계 수지 및 우레탄계 수지의 중량비가 1 : 0.43 미만이면 플렉서블 전자파 차폐제의 신축성이 저하될 수 있고, 중량비가 1 : 2.35를 초과하면 기계적 물성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 나노섬유는 당업계에서 통상적으로 웹을 형성할 수 있는 평균직경을 갖는 나노섬유라면 제한되지 않으며, 바람직하게는 평균직경이 150㎚ ~ 5㎛, 보다 바람직하게는 평균직경이 150 ~ 700㎚일 수 있고, 더욱 바람직하게는 평균직경이 200 ~ 600㎚ 일 수 있다. 만일 상기 나노섬유의 평균직경이 150㎚ 미만이면 제조되는 플렉서블 전자파 차폐재의 기계적 강도가 저하될 수 있고, 평균직경이 5㎛를 초과하면 신축성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 나노섬유웹(110)은 두께가 4 ~ 30㎛, 보다 바람직하게는 4 ~ 13㎛일 수 있고, 더욱 바람직하게는 두께가 5 ~ 12㎛ 일 수 있다. 만일 상기 나노섬유웹(110)의 두께가 4㎛ 미만이면 기계적 강도가 저하될 수 있거나 핸들링이 용이하지 않을 수 있고, 층간 박리현상이 발생할 수 있으며, 두께가 30㎛를 초과하면 신축성이 저하될 수 있다.

그리고, 상기 나노섬유웹(110)은 평량이 3 ~ 20g/㎡일 수 있고, 바람직하게는 평량이 5 ~ 15 g/㎡일 수 있다. 만일 상기 나노섬유웹(110)의 평량이 3 g/㎡ 미만이면 기계적 강도가 저하될 수 있거나 핸들링이 용이하지 않을 수 있고, 층간 박리현상이 발생할 수 있으며, 평량이 20 g/㎡를 초과하면 신축성이 저하될 수 있다.

상기 메탈입자(120)는 도전성 나노섬유웹(100)의 기공의 적어도 일부에 구비되어, 플렉서블 전자파 차폐재(1000)의 차폐력을 유지시키는 기능을 한다. 상기 메탈입자(120)는 니켈, 구리, 은, 금, 크롬, 백금, 티타늄 합금 및 스테인리스 스틸로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 니켈 또는 은일 수 있으며, 보다 바람직하게는 니켈 나노로드 또는 은 나노로드를 사용하는 것이 차폐력 유지에 더욱 유리할 수 있다.

또한, 상기 메탈입자(120)는 상기 섬유형성성분 100 중량부에 대하여 30 ~ 70 중량부로, 바람직하게는 35 ~ 65 중량부로 구비될 수 있다. 일예로, 상기 메탈입자는 상기 섬유형성성분 100 중량부에 대하여 50 중량부로 구비될 수 있다. 만일 상기 메탈입자(120)가 상기 나노섬유웹(110) 100 중량부에 대하여 30 중량부 미만이면 차폐효율의 유지력이 저하될 수 있고, 70 중량부를 초과하면 신축성이 저하될 수 있다.

그리고, 상기 메탈입자(120)는 도전성 나노섬유웹(100)의 기공의 적어도 일부에 구비되며 도전성 나노섬유웹(100)의 신축성을 향상시킬 수 있는 크기라면 제한되지 않으며, 일예로 상기 메탈입자(120)가 나노로드 형상인 경우 직경이 0.7 ~ 1.1㎛ 및 길이가 1.5 ~ 3.5㎛, 바람직하게는 직경이 0.8 ~ 1.1㎛ 및 길이가 2 ~ 3㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 도전성 나노섬유웹(100)은 상기 나노섬유웹(110)의 표면부에 배치된 나노섬유의 적어도 일부를 덮는 금속층(130)을 구비한다.

한편, 본 발명에서 사용하는 용어인 상기 '표면부'는 깊이에 관계 없이 상부에서 나노섬유웹(110)을 보았을 때 표면에 노출되는 나노섬유를 나타낸다. 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이 A-B 영역에서 금속층(130)이 형성된 부분을 나노섬유웹(110)의 표면부에 배치된 나노섬유의 일부라고 할 수 있으며, 도 1에 도시되지 않았지만, 나노섬유웹(110) 상부 방향에서 노출된 부분이 기공을 포함할 경우에는 나노섬유웹(110)에서 노출된 기공까지 표면부에 포함되는 범위이다.

상기 금속층(130)은 도 1에 도시된 바와 같이, A-B 영역에 걸쳐 구비될 수 있는데, A는 표면부에 형성된 금속층(130)의 최상부 지점을 나타내며, B는 표면부에 형성된 금속층(130)의 최하부 지점을 나타낸다. 또한, 일예로 노출된 부분이 기공을 포함하여 금속층(130)의 최하부 지점이 기공 상에 위치할 경우, 상기 B 지점은 노출된 기공에 형성된 금속층(130)의 최하부를 나타낸다.

또한, 상기 금속층(130)은 평균두께가 1 ~ 5㎛일 수 있고, 바람직하게는 평균두께가 2 ~ 4㎛ 일 수 있다. 만일 상기 금속층(130)의 평균두께가 1㎛ 미만이면 차폐력이 저하될 수 있고, 평균두께가 5㎛를 초과하면 신축성이 저하될 수 있다.

한편, 상기 금속층(130)은 당업계에서 통상적으로 차폐력을 향상시킬 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용하여 형성할 수 있으며, 바람직하게는 니켈 및 구리로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하여 형성할 수 있고, 보다 바람직하게는 니켈, 구리 및 니켈이 순차적으로 적층되도록 형성하는 것이 차폐력, 신축성 향상에 유리할 수 있다.

상기와 같이 니켈, 구리 및 니켈이 순차적으로 적층되도록 금속층(130)을 형성하는 경우, 첫번째 니켈층은 구리층의 형성을 용이하도록 하는 기능을 하고, 두번때 구리층은 제조되는 전자파 차폐재의 전기전도도를 조절하는 기능을 하며, 세번째 니켈층은 구리층의 산화를 방지하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 도전성 나노섬유웹(100)의 기공도는 신축성을 향상시킬 수 있는 기공도라면 제한되지 않으며, 바람직하게는 30 ~ 80% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 40 ~ 70% 일 수 있다. 만일 상기 도전성 나노섬유웹(100)의 기공도가 30% 미만이면 신축성이 저하될 수 있고, 기공도가 80%를 초과하면 기계적 물성이 저하되고, 층간 박리가 발생할 수 있다.

다음, 상기 신축성 부재(200)는 플렉서블 전자파 차폐재의 신축성을 향상시키는 기능을 하는 것으로, 통상적으로 신축성을 향상 시킬 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 우레탄계 필름을 사용하는 것이 플렉서블 전자파 차폐재(1000)의 신축성 향상에 더욱 유리할 수 있다.

또한. 상기 신축성 부재(200)는 플렉서블 전자파 차폐재(1000)의 신축성을 향상시킬 수 있는 두께라면 제한 되지 않으며, 바람직하게는 평균두께가 10 ~ 150㎛, 보다 바람직하게는 평균두께가 25 ~ 110㎛ 일 수 있고, 더욱 바람직하게는 평균두께가 30 ~ 100㎛ 일 수 있다. 만일 상기 신축성 부재(200)의 평균두께가 10㎛ 미만이면 신축성이 저하될 수 있고, 평균두께가 150㎛를 초과하면 층간 박리현상이 발생할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐재는, (1) 기공의 적어도 일부에 메탈입자를 구비하는 나노섬유웹을 형성하는 단계; (2) 상기 나노섬유웹의 하부면에 신축성 부재를 형성하는 단계; 및 (3) 상기 나노섬유웹의 표면부에 배치된 나노섬유의 적어도 일부를 덮도록 금속층을 형성하여 도전성 나노섬유웹을 제조하는 단계;를 포함하여 제조된다.

먼저, 본 발명에 따른 (1) 단계로써, 기공의 적어도 일부에 메탈입자(120)를 구비하는 나노섬유웹(110)을 형성하는 단계를 수행한다.

상기 나노섬유웹(110) 기공의 적어도 일부에 메탈입자(120)를 구비시키는 방법은, 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 섬유형성성분, 용매 및 메탈입자를 포함하는 방사용액을 전기방사시켜서 기공의 적어도 일부에 메탈입자(120)를 구비하는 나노섬유웹(110)을 형성할 수 있다.

한편, 상기 전기방사는 방사용액에 포함되는 섬유형성성분의 종류, 용매의 종류 등을 고려하여 건식 전기방사 또는 습식 전기방사를 적절히 선택할 수 있음에 따라, 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 또한, 방사된 나노섬유를 통해 나노섬유웹을 제조하는 방법은 공지된 섬유웹을 제조하는 방법을 통해 제조할 수 있다. 일예로, 콜렉터에서 수집, 축적시킨 섬유매트에 대해 캘린더링 공정을 거쳐 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

다음, 본 발명에 따른 (2) 단계로써, 상기 나노섬유웹(110)의 하부면에 신축성 부재(200)를 형성하는 단계를 수행한다.

상기 나노섬유웹(110)의 하부면에 신축성 부재(200)를 형성하는 방법은, 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 방법으로 형성할 수 있으며, 바람직하게는 열융착을 통해 신축성 부재(200)와 접하는 나노섬유웹(110)의 하부면과 신축성 부재(200)의 상부면을 합지할 수 있다. 한편, 상기 열융착의 조건은 나노섬유를 형성하는 수지의 종류에 의해 변경될 수 있음에 따라, 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.

다음, 본 발명에 따른 (3) 단계로써, 상기 나노섬유웹(110)의 표면부에 배치된 나노섬유의 적어도 일부를 덮도록 금속층(130)을 형성하여 도전성 나노섬유웹(100)을 제조하는 단계를 수행한다.

상기 금속층(130)은 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 금속층의 형성방법이라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 무전해 도금, 스퍼터링, 스크린 프린팅 및 캐스팅 등의 방법을 통해 형성할 수 있고, 보다 바람직하게는 무전해 도금, 스크린 프린팅 또는 캐스팅을 통해 형성할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 무전해 도금 또는 스크린 프린팅을 통해 형성할 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다.

상술한 플렉서블 전자파 차폐재(1100)는 도 2와 같이 전자파 차폐형 회로모듈(2000)로 구현되며, 구체적으로 소자(1310, 1320)가 실장된 회로기판(1200) 상부에 적어도 상기 소자(1310, 1320)의 상부 및 측부를 덮도록 전자파 차폐재(1100)가 회로기판(1200) 상에 구비될 수 있다.

상기 회로기판(1200)은 전자기기에 구비되는 공지된 회로기판일 수 있으며, 일예로 PCB, FPCB일 수 있다. 상기 회로기판(1200)의 크기, 두께는 구현하고자 하는 전자기기의 내부설계에 따라 변경이 가능함에 따라서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.

또한, 상기 소자(1310, 1320)는 구동칩과 같은 전자기기내 회로기판에 실장되는 공지된 소자일 수 있으며, 전자파 및/또는 열을 발생하거나 전자파에 민감하여 쉽게 오작동 되는 소자일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 전자파차폐재(1100)는 도 2와 같이 인접한 소자(1310, 1320) 간의 이격거리가 좁거나 소자(1310, 1320)의 두께로 인한 단차가 발생한 경우에도 소자의 측부에 밀착되도록 부착될 수 있음에 따라서 보다 향상된 전자파 차폐성능을 발현하기에 유리하다.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.

<실시예 1>

먼저, 방사용액을 제조하기 위하여 섬유형성성분으로 폴리비닐리덴플루오라이드 및 폴리우레탄을 1 : 1의 중량비로 혼합하고, 상기 섬유형성성분 15g을 디메틸아세트아마이드와 아세톤의 중량비를 70:30으로 하여 85g에 80℃의 온도로 6시간 마그네틱바를 사용하여 용해시켜 혼합용액을 제조했다. 상기 혼압용액에 평균직경이 1㎛ 이며 평균길이가 2.5㎛ 인 니켈 로드(rod)를 섬유형성성분 100 중량부에 대하여 50 중량부를 혼합믹서를 사용하여 혼합했다. 상기 방사용액을 전기방사장치의 용액탱크에 투입하고, 15㎕/min/hole의 속도로 토출하였다. 이때 방사 구간의 온도는 30, 습도는 50%를 유지하고, 콜렉터와 방사노즐팁 간 거리를 20㎝하고 고전압 발생기를 사용하여 방사 노즐 팩(Spin Nozzle Pack)에 40kV 이상의 전압을 부여함과 동시에 방사 팩 노즐 당 0.03MPa의 에어압력을 부여하여 PVDF/PU 복합 나노섬유로 형성된 나노섬유웹을 제조하였다. 다음으로 상기 나노섬유웹에 잔존하는 용매, 수분을 건조시키기 위해 140℃ 이상의 온도 및 1kgf/㎠로 열과 압력을 가해 캘린더링 공정을 실시하였다. 이때, 제조된 나노섬유웹의 두께는 10㎛, 평량은 9.2g/㎡였다.

이후, 상기 나노섬유웹의 하부면에 신축성 부재로 평균두께 100㎛의 폴리우레탄필름을 온도 140℃로 열융착하여 나노섬유웹의 하부면에 신축성 부재를 합지하였다. 그 후 합지한 나노섬유웹의 상부 표면부에 배치된 나노섬유의 적어도 일부를 덮도록 니켈, 구리 및 니켈을 순차적으로 무전해도금하여 평균두께 3㎛의 금속층을 형성시켜서 플렉서블 전자파 차폐재를 제조하였다. 제조된 플렉서블 전자파 차폐제에 구비되는 도전성 나노섬유웹은 기공도는 40%였다.

<실시예 2 ~ 22 및 비교예 1 ~ 3>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1 내지 표 4와 같이 나노섬유웹의 두께와 평량, 메탈입자 함량, 도전성 나노섬유웹의 기공도, 금속층의 두께 및 신축성 부재의 두께 등을 변경하여 표 1 내지 표 4와 같은 플렉서블 전자파 차폐재를 제조하였다.

<실험예 1>

실시예 및 비교예에서 제조된 플렉서블 전자파 차폐재에 대하여 하기의 물성을 평가하여 표 1 내지 표 4에 나타내었다.

1. 신축성(탄성회복률) 평가

실시예 및 비교예에 따라 제조된 플렉서블 전자파 차폐재에 대하여 UTM (Universal Testing Machine, Instron사, 3343)를 통해 50% 신장시킨 후 외력을 제거하여 하기 수학식 1에 따른 신축성을 평가하였다.

[수학식 1]

신축성(탄성회복률)(%) = [(외력으로 늘어난 길이) - (외력 제거 길이)] / [(외력으로 늘어난 길이)- (초기 길이)] ×100(%)

2. 초기 전자파차폐성능

실시예 및 비교예에 따라 제조된 플렉서블 전자파 차폐재에 대하여 저항측정기(HIOKI 3540 mΩ HITESTER, HIOKI)를 통해 전도성 섬유웹 표면의 저항을 측정하였다. 측정된 비교예1의 측정값을 100으로 기준하여 실시예에 따른 측정 저항값을 상대적인 백분율로 나타내었다.

3. 전자파차폐성능 변동율

실시예 및 비교예에 따라 제조된 플렉서블 전자파 차폐재를 지그를 사용하여 시편을 가로방향으로 1.2배 신장시킨 뒤, 다시 세로방향으로 1.2배 신장시키는 것을 1세트로 하여 3세트를 반복하였다.

이후, 초기 전자파차폐성능 측정방법을 이용하여 신장 후 각 시편의 저항값(B)을 구한 뒤, 각 시편의 초기 저항값(A)에 대비한 신장에 따른 시편 별 변동율을 하기의 수학식 2에 따라 계산하였다.

이때, 변동율이 클수록 전자파차폐성능이 저하됨을 의미한다.

[수학식 2]

변동율(%) = (B - A) ×100 ÷ A

4. 층간 박리 평가

실시예 및 비교예에 따라 제조된 플렉서블 전자파 차폐재에 대하여 신축성 평가를 각각 수행한 후 층간 박리가 발생하지 않는 경우 - ○, 층간 박리가 발생하는 경우 - ×로 하여 층간 박리를 평가하여 하기 표 1 내지 표 4에 나타내었다.

구분		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7
나노섬유웹	두께(㎛)	10	1	4	13	35	10	10
나노섬유웹	평량(g/㎡)	9.2	9.2	9.2	9.2	9.2	1	5
메탈입자	함량(중량부)	50	50	50	50	50	50	50
금속층	두께(㎛)	3	3	3	3	3	3	3
도전성 나노섬유웹	기공도(%)	40	40	40	40	40	82	68
신축성 부재	두께(㎛)	100	100	100	100	100	100	100
신축성(%)		96	87	94	89	72	88	91
초기 전자파차폐성능(%)		87.3	87.1	87.3	87.2	87.4	85.2	86.4
전자파차폐성능 변동율(%)		3.9	11.3	4.6	3.9	4.2	15.1	4.2
층간박리 방지 평가		○	×	○	○	○	×	○

구분		실시예 8	실시예 9	실시예 10	실시예 11	실시예 12	실시예 13
나노섬유웹	두께(㎛)	10	10	10	10	10	10
나노섬유웹	평량(g/㎡)	15	25	9.2	9.2	9.2	9.2
메탈입자	함량(중량부)	50	50	20	35	65	80
금속층	두께(㎛)	3	3	3	3	3	3
도전성 나노섬유웹	기공도(%)	37	26	84	70	36	24
신축성 부재	두께(㎛)	100	100	100	100	100	100
신축성(%)		92	76	94	96	90	70
초기 전자파차폐성능(%)		87.0	87.1	84.3	87.1	87.3	87.4
전자파차폐성능 변동율(%)		4.5	4.4	23.9	4.9	3.5	2.9
층간박리 방지 평가		○	○	×	○	○	○

구분		실시예 14	실시예 15	실시예 16	실시예 17	실시예 18	실시예 19
나노섬유웹	두께(㎛)	10	10	10	10	10	10
나노섬유웹	평량(g/㎡)	9.2	9.2	9.2	9.2	9.2	9.2
메탈입자	함량(중량부)	50	50	50	50	50	50
금속층	두께(㎛)	0.3	2	4	7	3	3
도전성 나노섬유웹	기공도(%)	40	40	40	40	40	40
신축성 부재	두께(㎛)	100	100	100	100	5	25
신축성(%)		90	92	91	71	68	87
초기 전자파차폐성능(%)		98.1	88.1	86.1	85.3	86.9	87.0
전자파차폐성능 변동율(%)		6.7	4.8	4	3.8	8.1	4.4
층간박리 방지 평가		○	○	○	○	○	○

구분		실시예 20	실시예 21	비교예 1	비교예 2	비교예 3
나노섬유웹	두께(㎛)	10	10	10	10	10
나노섬유웹	평량(g/㎡)	9.2	9.2	9.2	9.2	9.2
메탈입자	함량(중량부)	50	50	50	-	50
금속층	두께(㎛)	3	3	-	3	3
도전성 나노섬유웹	기공도(%)	40	40	40	90	40
신축성 부재	두께(㎛)	110	180	100	100	-
신축성(%)		96	97	95	69	47
초기 전자파차폐성능(%)		87.1	87.3	100	82.6	87.2
전자파차폐성능 변동율(%)		3.8	5.2	5.2	28.3	5.6
층간박리 방지 평가		○	×	○	×	○

상기 표 1 내지 표 4에서 알 수 있듯이,

본 발명에 따른 나노섬유웹의 두께와 평량, 메탈입자 함량, 도전성 나노섬유웹의 기공도, 금속층의 두께 및 신축성 부재의 두께 등을 모두 만족하는 실시예 1, 3, 4, 7, 8, 11, 12, 15, 16, 19 및 20이, 이 중에서 하나라도 누락된 실시예 2, 5, 6, 9, 10, 13, 14, 17, 18, 21 및 비교예 1 ~ 3에 비하여 신축성 및 초기 전자파차폐성능이 우수하고, 전자파차폐성능 변동율 작으며, 층간 박리가 발생하지 않는 효과를 모두 동시에 달성할 수 있었다.

이상에서 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100: 도전성 나노섬유웹 110: 나노섬유웹
120: 메탈입자 130: 금속층
200: 신축성 부재 1000, 1100: 플렉서블 전자파 차폐재
1200: 회로기판 1310. 1320: 소자
2000: 전자파 차폐형 회로모듈

Claims

나노섬유로 형성되고 다수의 기공을 포함하는 나노섬유웹 및, 상기 나노섬유웹의 표면부에 배치된 나노섬유의 적어도 일부를 덮는 금속층을 구비하며, 기공의 적어도 일부에 메탈입자를 구비하는 도전성 나노섬유웹; 및
상기 도전성 나노섬유웹의 일면에 접합된 신축성 부재;를 포함하고,
상기 나노섬유를 형성하는 섬유형성성분 100 중량부에 대하여 니켈, 구리, 은, 금, 크롬, 백금, 티타늄 합금 및 스테인리스 스틸로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 메탈입자를 30 ~ 70 중량부 구비하는 플렉서블 전자파 차폐재.
제1항에 있어서,
상기 나노섬유는 PVDF계 수지 및 우레탄계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 섬유형성성분으로 형성된 플렉서블 전자파 차폐재.
제2항에 있어서,
상기 섬유형성성분은 PVDF계 수지 및 우레탄계 수지를 1 : 0.43 ~ 2.35의 중량비로 구비하는 플렉서블 전자파 차폐재.
제1항에 있어서,
상기 나노섬유는 평균직경이 150㎚ ~ 5㎛인 플렉서블 전자파 차폐재.
제1항에 있어서,
상기 나노섬유웹은 두께가 4 ~ 30㎛이고, 평량이 3.00 ~ 20.00g/㎡ 인 플렉서블 전자파 차폐재.
삭제
제1항에 있어서,
상기 도전성 나노섬유웹은 기공도가 30 ~ 80%인 플렉서블 전자파 차폐재.
제1항에 있어서,
상기 신축성 부재는 우레탄계 수지를 포함하여 형성되는 플렉서블 전자파 차폐재.
제1항에 있어서,
상기 신축성 부재는 평균두께가 10 ~ 150㎛인 플렉서블 전자파 차폐재.
제1항에 있어서,
상기 금속층은 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 플렉서블 전자파 차폐재.
제1항에 있어서,
상기 금속층은 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)이 순차적으로 적층되어 형성된 플렉서블 전자파 차폐재.
제1항에 있어서,
상기 금속층은 평균두께가 1 ~ 5㎛인 플렉서블 전자파 차폐재.
(1) 나노섬유를 형성하는 섬유형성성분 100 중량부에 대하여 니켈, 구리, 은, 금, 크롬, 백금, 티타늄 합금 및 스테인리스 스틸로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 메탈입자를 30 ~ 70 중량부 포함하도록, 기공의 적어도 일부에 메탈입자를 구비하는 나노섬유웹을 형성하는 단계;
(2) 상기 나노섬유웹의 하부면에 신축성 부재를 형성하는 단계; 및
(3) 상기 나노섬유웹의 표면부에 배치된 나노섬유의 적어도 일부를 덮도록 금속층을 형성하여 도전성 나노섬유웹을 제조하는 단계;를 포함하는 플렉서블 전자파 차폐재 제조방법.
제13항에 있어서, 상기 (1) 단계는,
섬유형성성분, 용매 및 메탈입자를 포함하는 방사용액을 전기방사시켜서 수행하는 플렉서블 전자파 차폐재 제조방법.
소자가 실장된 회로기판; 및
적어도 상기 소자의 상부와 측부를 덮도록 회로기판 상에 구비되는 제1항 내지 제5항, 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 플렉서블 전자파 차폐재;를 포함하는 전자파 차폐형 회로모듈.
제15항에 따른 전자파 차폐형 회로모듈을 포함하는 전자기기.