KR102210681B1 - 접착성과 차폐기능을 가지는 전도성 접착 페이스트와 이를 이용한 fpcb의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접착성과 차폐기능을 가지는 전도성 접착 페이스트와 이를 이용한 FPCB의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법에 관한 것으로, 구체적으로는 연성인쇄회로기판(FPCB:Flexible Printed Circuit Board)에 적용되는 전도성 접착페이스트를 인쇄방식을 이용하여 FPCB 표면의 차폐층 영역과 보강판 적층영역에 동시에 도포함으로써 차폐층 형성과 보강판 적층을 동시에 완료할 수 있도록 FPCB의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법에 관한 것이다.
본 발명은 전도성 접착 페이스트를 이용하여 인쇄방식으로 EMI 차폐층 형성과 보강판 적층을 한 번의 공정으로 완료하는 방법을 제공함으로써, 기존의 각각의 자재로 별도 공정으로 진행하는 방식에 비하여 공정비용을 줄이고, 고가의 수입 자재를 대체하여 단가절감 및 공급의 불안정성을 해소하기 위함이다.

Description

접착성과 차폐기능을 가지는 전도성 접착 페이스트와 이를 이용한 FPCB의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법{Method of forming electromagnetic shielding layer and reinforcement layer of FPCB using conductive paste with adhesive and shielding functions}

본 발명은 접착성과 차폐기능을 가지는 전도성 접착 페이스트와 이를 이용한 FPCB의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법에 관한 것으로, 구체적으로는 연성인쇄회로기판(FPCB:Flexible Printed Circuit Board)에 적용되는 전도성 접착페이스트를 인쇄방식을 이용하여 FPCB 표면의 차폐층 영역과 보강판 적층영역에 동시에 도포함으로써 차폐층 형성과 보강판 적층을 동시에 완료할 수 있도록 FPCB의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법에 관한 것이다.

최근 모바일 기기의 경박 단소화가 진전되면서, 회로기판은 고밀도 미세화가 진행되고 있다. 그 결과, 인접 회로 간의 신호간섭 현상(EMI, Electromagnetic Interference)이 증가하고 있다. 특히 FPCB가 많이 사용되는 전자 기기에서 전자파 차폐는 필수적 요구로 여겨지고 있다.

FPCB의 전자파 차폐막은 주로 최외각 면에 형성되어 있으며, 보통 전자파 차폐 역할의 전도성 막과 이를 보호하는 절연막으로 구성된다. 전자파 차폐막은 일반적으로 전자파 차폐 필름을 가열 가압하여 FPCB 표면에 부착시키는데, 이 필름의 구조는 금속 박막 하층에 도전성 접착제를 시트화한 도막과 상층부에 절연 페이스트를 도포하여 시트화한 다층 도막 구조로 이루어져 있으며, 가열 가압 시 도전성 접착제가 FPCB 표면에 부착되어 차폐막을 형성하게 된다. 전자파 차폐 필름은 대부분 수입에 의존하며 가격이 높고, 전자파 차폐 필름의 본딩 공정은 재단, 가접, 적층의 기본 공정단계와 각 단계별 보호지 제거 등 세부 공정단계가 많고 대부분 수작업으로 이루어지며, 공정시간이 대체적으로 길다.

보강판은 유연한 FPCB에 부품 소자를 실장하기 위해 그 배면에 부착하는 것으로서, 주로 얇은 스테인레스 스틸(SUS)과 같은 금속 재질의 판으로 되어있으며, 부품 실장 시 견고한 받침 역할을 함과 아울러 FPCB 회로의 접지 단자와 연결되어 접지 소자 역할도 한다. 따라서, 보강판을 적층할 때에는 전기전도성이 있는 접착성 자재를 사용해야 하며, 전도성 접착 자재는 통상적으로 필름 형태의 전도성 접착 필름을 사용하는데, 그 구조가 전도성 접착제 도막 단일층으로 되어 있어 상하층 자재를 접착할 수 있도록 되어 있다. 이 전도성 접착 필름도 가열 가압하는 공정 방식으로 보강판과 FPCB 표면을 서로 부착한다. 이 필름 또한 대부분 수입제품을 사용하며 대부분 고가이다.

상기 전자파 차폐층 형성과 보강판 적층은 동일한 가열 가압의 핫프레스 공정을 통해 진행되나, 자재의 구조가 상이하고, 특성이 달라 동일한 자재를 사용할 수 없으므로 별개의 공정으로 진행하고 있다. 각각의 공정시간이 길고 비용 또한 높으며, 두 자재 모두 고가의 수입 자재이므로 원자재 비용 부담과 수급에 불안정성이 높다.

한국특허공개 10-2013-0083144에서는 금속층의 파괴율을 감소시키거나 내마모, 내블록킹성, 높은 단차 대응성 등을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름의 제조 방법을 제안하고 있으며, 구조가 절연막을 포함하는 구조이므로 상하 통전이 필요한 보강판 적층 공정에는 사용하기가 어렵다.

한국공개특허 10-2015-0032527에서는 내습성, 내수성, 접착성 등이 우수한 보강판 본딩용 접착 필름의 제조 방법을 제안하고 있으며, 이 본딩 필름 또한 동일한 핫프레스 공정으로 진행하나 전자파 차폐 기능을 병행하기는 어려워 전자파 차폐층 형성에 사용되기는 어렵다.

한국등록특허 10-1403370에서는 은전구체를 이용하여 금속분말에 은을 도핑한 은 코팅 금속 분말을 사용함으로써 차폐율이 높은 전도성 페이스트의 제조 방법을 제안하고 있으며, 통상적인 전도성 페이스트의 전자파 차폐 기능의 범주 내에서 별도의 부가적인 높은 접착성 등의 특성을 제안하고 있지는 않다.

현재 전자파 차폐층 형성과 보강판 적층에 필요한 특성을 모두 보유한 자재가 제안된 바가 거의 없으므로 두 공정을 동시에 진행하는 경우도 거의 없는 실정이다.

특허등록공보 제10-2055031호 (2019.12.05.) 특허등록공보 제10-1403370호 (2014.05.28.) 특허등록공보 제10-1361529호 (2014.02.05.)

본 발명은 전도성 접착 페이스트를 이용하여 인쇄방식으로 EMI 차폐층 형성과 보강판 적층을 한 번의 공정으로 완료하는 방법을 제공함으로써, 기존의 각각의 자재로 별도 공정으로 진행하는 방식에 비하여 공정비용을 줄이고, 고가의 수입 자재를 대체하여 단가절감 및 공급의 불안정성을 해소하기 위함이다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명은 열가소성 수지와 열경화성 수지를 유기용제에 넣고 용해하여 수지용액을 제조하는 단계(i); 상기 (i)단계 이후, 완전 용해된 수지용액에 금속분말을 투입하여 교반기로 교반하는 단계(ii); 상기 (ii)단계 이후 교반된 금속분말-수지용액 혼합물을 삼본밀(3-roll mill) 장비를 이용하여 균일하게 분산혼합하는 단계(iii); 상기 (iii)단계 이후 소포제, 레벨링제, 부착증진제를 투입한 후 교반기를 사용하여 균일하게 혼합하는 단계(iv); 디카르복실산 화합물을 고극성 용제에 녹인 후 디이소시아네이트 화합물을 혼합 반응시켜, 최종 분자량이 1000 ~ 5000이 되도록 가교용 예비 중합체 용액을 제조하는 단계(v); 상기 iv)단계 이후 v)단계를 통해 제조된 가교용 예비 중합체 용액을 투입한 후 교반기를 사용하여 균일하게 혼합하는 과정을 거치어 전도용 혼합 페이스트가 제조되는 단계(vi);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 접착 페이스트 제조방법과,

위의 제조방법에 의해 제조된 전도성 접착 페이스트와,

금속분말, 수지, 유기용제, 기타첨가물을 포함하여 구성되되, 상기 기타첨가물은 가교제, 소포제, 레벨링제, 부착증진제, 가교용 예비중합체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전도성 접착 페이스트와,

소정의 형태를 가진 FPCB층(10)을 준비하는 재료준비단계(S1); 상기 재료준비단계(S1)를 통해 준비된 FPCB층(10)의 상부면의 도포영역에 접착페이스트를 도포하여 접착층(20)과 차폐층(30)을 형성하는 접착페이스트도포단계(S2); 상기 접착페이스트도포단계(S2)를 통해 형성된 접착층(20)과 차폐층(30)을 소정 시간동안 건조시키는 건조단계(S3); 상기 건조단계(S3) 이후, 접착층(20)의 상부면에 보강판(40)을 위치시키어 열 압착으로 가접하는 보강판가접단계(S4); 상기 보강판가접단계(S4)를 통해 보강판(40)이 가접된 FPCB층(10)을 소정의 온도로 압착하는 적층단계(S5);를 포함하되, 상기 접착페이스트도포단계(S2)의 접착 페이스트는 금속분말, 수지, 유기용제, 기타첨가물을 포함하여 구성되되, 상기 기타첨가물은 가교제, 소포제, 레벨링제, 부착증진제, 가교용 예비 중합체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전도성 접착 페이스트를 이용한 FPCB의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법과,

소정의 형태를 가진 FPCB층(10)을 준비하는 재료준비단계(S1); 상기 재료준비단계(S1)를 통해 준비된 FPCB층(10)의 상부면의 도포영역에 접착페이스트를 도포하여 접착층(20)과 차폐층(30)을 형성하는 접착페이스트도포단계(S2); 상기 접착페이스트도포단계(S2)를 통해 형성된 접착층(20)과 차폐층(30)을 소정 시간동안 건조시키는 건조단계(S3); 상기 건조단계(S3) 이후, 접착층(20)의 상부면에 보강판(40)을 위치시키어 열 압착으로 가접하는 보강판가접단계(S4); 상기 보강판가접단계(S4)를 통해 보강판(40)이 가접된 FPCB층(10)을 소정의 온도로 압착하는 적층단계(S5);를 포함하되, 상기 접착페이스트도포단계(S2)의 접착 페이스트는 금속분말, 수지, 유기용제, 기타첨가물을 포함하여 구성되되, 상기 기타첨가물은 가교제, 소포제, 레벨링제, 부착증진제, 가교용 예비 중합체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 접착페이스트도포단계(S2)는 실크스크린 인쇄방법으로 접착페이스트를 도포하되, 상기 접착페이스트의 인쇄두께는 최종적으로 건조되는 도막 두께 기준으로 10~50㎛으로 도포하며, 상기 건조단계(S3)는 60~180도의 온도에서 10~60분 동안 건조되는 것을 특징으로 하고, 상기 보강판가접단계(S4)는 60~180도의 온도에서 5초~2분동안 0.5~2 MPa의 압력으로 가접되는 것을 특징으로 하고, 상기 적층단계(S5)는 100~200도의 온도에서 15~60분동안 3~5MPa의 압력으로 압착되는 것을 특징으로 하는 전도성 접착 페이스트를 이용한 FPCB의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법을 제공한다.

본 발명은 전도성 접착 페이스트를 이용하여 인쇄방식으로 EMI 차폐층 형성과 보강판 적층을 한 번의 공정으로 완료하는 방법을 제공함으로써, 기존의 각각의 자재로 별도 공정으로 진행하는 방식에 비하여 공정비용을 줄이고, 고가의 수입 자재를 대체하여 단가절감 및 공급의 불안정성을 해소하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 전도성 접착 페이스트의 제조방법에 대한 실시예에 관한 도면이다.
도 2는 본 발명의 전도성 접착 페이스트를 이용한 FPCB의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법에 관한 순서도이다.
도 3 내지 도 5는 전도성 접착 페이스트를 이용한 FPCB의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법에 관한 단계별 모습을 나타낸 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 접착성과 차폐기능을 가지는 전도성 접착 페이스트와 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 FPCB의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법에 관한 것으로, 구체적으로는 연성인쇄회로기판(FPCB:Flexible Printed Circuit Board)에 적용되는 전도성 접착페이스트를 인쇄방식을 이용하여 FPCB 표면의 차폐층 영역과 보강판 적층영역에 동시에 도포함으로써 차폐층 형성과 보강판 적층을 동시에 완료할 수 있도록 FPCB의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법에 관한 것이다.

먼저, 본 발명의 전도성 접착 페이스트는 금속분말, 수지, 유기용제, 그리고 기타첨가물을 포함하여 구성된다. 상기 기타첨가물에는 가교제, 소포제, 레벨링제, 부착증진제 외에 특별히 가교용 예비 중합체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 금속분말은 전도성 금속분말로서, 백금, 금, 은, 구리, 아연, 니켈, 알루미늄 또는 상기 재료 중 2개 이상이 혼합된 합금 등 전도성을 가진 금속이면 어느 것이든지 사용가능하며, 수지용액에 분산이 용이하도록 분말형태인 것이 바람직하다.

금속분말의 분말 크기는 1~50㎛이 바람직하며, 1㎛ 미만인 경우 분말의 분산이 어려우며 50㎛을 초과하는 경우 스크린 인쇄방식에서 대상물에 페이스트를 도포시 스크린 망을 통과하기 어려운 문제가 있다.

상기 수지용액은 수지가 유기용제에 녹아있는 것으로, 수지(resin)는 주로 합성수지로 열가소성 수지와 열경화성 수지를 모두 포함한다.

열가소성 수지는 최종 페이스트 조성물에 적절한 점성을 제공하고, 도포 후 건조 시 성막에 도움을 주며, 경화된 도막에 유연성을 부여한다. 열가소성 수지는 아크릴 수지, 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 염화비닐수지, 폴리비닐아세테이트, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리 스티렌 수지, 등 대체로 직쇄상의 일정 분자량 이상의 수지이면 사용가능하다.

분자량은 5000~100000이 바람직하고, 5000 미만은 적절한 점성을 제공하지 못하고, 100000 초과는 용제에 대한 용해성이 낮고 과도한 점성을 유발한다.

또한 열가소성 수지는 금속 분말 100중량 대비 10~30 중량부를 포함할 수 있다. 10중량부 미만은 성막 작용에 부족하며, 30 중량부 초과는 전기 저항이 높아진다.

열경화성 수지는 가교 반응을 통하여 가교화된 구조를 형성함으로써 도막의 접착력, 내열성, 내용제성 등 전반적인 물성을 향상시키는 역할을 한다.

열경화성 수지는 에폭시 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 등 가교 반응이 가능한 반응기를 가진 형태이면 사용이 가능하다. 또한 열경화성 수지는 금속 분말 100중량 대비 1~15 중량부를 포함할 수 있다. 1중량부 미만은 가교도가 낮아 충분한 접착력을 확보하지 못하며, 15중량부 초과시는 도막 경도 상승으로 유연성이 낮아져 내굴곡성이 낮아진다.

유기용제는 열가소성수지 및 열경화성 수지를 녹여 점성과 유동성을 가진 수지용액을 제조하기 위해 사용되며, 최종 접착 페이스트에 적절한 흐름성을 제공함으로서 인쇄와 도포가 용이하도록 하는 역할을 한다. 유기용제는 접착페이스트 인쇄 후 건조단계를 거쳐 제거되면서 도막이 고체화된다.

유기용제는 부틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 에틸카비톨, 부틸카비톨, 등과 같은 에테르계 용제, 부틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸카비톨아세테이트, 프로필카비톨아세테이트, 등의 에스테르계 용제, 아세틸아세톤, 감마부티로락톤, 등의 케톤계 용제 등 상기 기술한 열가소성수지와 열경화성 수지를 잘 녹일 수 있는 종류라면 모두 사용가능하다.

또한 유기용제는 끓는점 고유치 기준으로 150~250℃인 것이 적합하며, 150℃ 미만인 경우 인쇄 작업 과정에 휘발에 의한 판마름 현상이 발생될 수 있으며, 250℃ 초과인 경우, 건조단계에서 충분히 용제가 제거되지 못할 수 있다. 유기용제는 통상 금속분말 100중량 대비 30 내지 100중량부를 포함한다. 30중량부 미만시 페이스트의 점도가 과도하게 높아 인쇄 토출성이 원활하지 않을 수 있으며, 100중량부 초과시 점도가 낮아 인쇄 시 퍼짐 현상이 발생될 수 있다.

기타첨가물로는 가교제, 소포제, 레벨링제, 부착증진제, 가교용 예비 중합체 등을 포함하여 구성된다.

가교제는 상기 열경화성 수지의 가교에 사용되는 것으로, 본 특허에서는 특별히 가열에 의해서 특정 온도 이상에서 가교반응이 시작되는 형태의 가교제가 필요하다.

예를 들면, 열경화 수지가 에폭시 수지인 경우, 잠재성 경화제로 일컫는 가교제를 사용하며, 산무수물계, 디시안디아미드, 아민어덕트계, 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸과 같은 이미다졸계, 3-(3,4-디클로로페닐)-1,1-디메틸우레아 등의 우레아계, 등이 사용될 수 있다. 멜라민 수지의 경우, 폴리올, 폴리카르복실산 함유 수지 등이 사용 가능하다.

가교제는 열경화성 수지의 종류와 양, 당량에 화학양론적으로 적합하게 혼합된다.

소포제는 인쇄 등의 방식으로 도포 시 발생되는 기포를 제거하기 위한 것으로, 폴리실록산, 불소함유 폴리실록산, 미네랄오일계, 폴리아크릴계 소포제가 주로 사용된다. 첨가량은 전체 페이스트 100중량 대비 0.1~2 중량부이며, 0.1중량부 미만은 효과가 미흡하며, 2중량부 초과시에는 표면결함 발생이나 도막 접착력 감소를 발생시킬 수 있다.

레벨링제는 도포 시 표면 평활도를 높이는 역할을 하며, 주로 폴리실록산 계, 폴리아크릴레이트 계 등이 있다. 레벨링제는 전체 페이스트 100중량 대비 0.1~2중량부 포함되며, 0.1중량부 미만은 효과가 미흡하며, 2중량부 초과시는 도막 접착력을 감소 시킬 수 있다.

부착증진제는 금속 보강판에 대한 접착 증진 목적으로 사용되며, 아크릴 실란, 에폭시 실란, 아미노 실란 등의 실란계열이 주로 사용된다. 첨가량은 전체 페이스트 100 중량 대비 0.5~2 중량부이며, 0.5중량부 미만은 효과가 미흡하며, 2중량부 초과시에는 도막 접착력을 감소시킬 수 있다.

가교용 예비 중합체(pre-polymer)는 상기 가교제가 동종 수지간 가교를 위하는 것과는 달리 이종 수지간의 가교가 가능하도록 하는 첨가제로서, 양끝의 기능기의 종류가 서로 다른 2-기능성(bifunctional) 형태의 예비 중합체 구조를 가진다.

이 2-기능성 예비 중합체는 직쇄상(linear) 구조로써, 본 특허에서는 카르복실(carboxyl)기와 이소시아네이트(isocyanate)기가 직쇄상의 양쪽 끝에 각각 배치된 것을 사용하는 것을 특징으로 한다. 한쪽 끝의 카르복실기는 에폭시기와 반응성 가교가 가능하고 다른 쪽 끝의 이소시아네이트기는 열가소성 수지의 수산화기와 반응성 가교가 가능하여, 열경화성 수지와 열가소성 수지 등의 이종간의 수지를 가교시키는 역할을 함으로써 보다 우수한 접착성 등의 도막 물성을 가지는 것을 가능하게 한다.

가교용 예비 중합체는 특히 보강판에 대한 접착력을 강화시켜 기존 본딩 필름 수준의 보강판 접착강도를 가지게 함으로써, 본 특허의 용도에 전도성 접착 페이스트의 적용을 가능하게 하는 차별적 구성 성분이 된다. 가교용 예비 중합체를 포함하지 않는 경우, FPCB의 보강판에 대한 품질 요구치에 도달하기가 어렵다.

가교용 예비 중합체는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이드(MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 등의 디이소시아네이트 화합물에 프탈산, 이소프탈산, 아디프산, 글루탄산, 숙신산, 푸마르산, 말레익산 등의 디카르복실산을 테트라메틸렌설폰(sulfolane), 노말메틸피롤리돈(NMP) 등의 고극성 용제 내에서 반응시켜, 최종 분자량이 1000 ~ 5000이 되도록 제조한다. 상기 제조법에 국한되지 않고 카르복실기와 이소시아네이트기가 직쇄구조의 양 끝 말단에 각각 배치된 형태의 예비 중합체를 수득할 수 있는 제조법이라면 그 어떠한 것이든 가능하다.

가교용 예비 중합체 용액의 첨가량은 금속분말 100중량 대비 1 내지 15중량부를 포함한다. 1중량부 미만 시 접착성 강화 효과가 없으며, 15중량부 초과 시 미가교 잔량에 의한 도막 열화 가능성이 있다.

도 1을 참고하여 상기 전도성 접착제 페이스트를 제조하는 방법은 다음과 같다.

i) 열가소성 수지와 열경화성 수지를 유기용제에 넣고 용해하여 수지용액을 제조한다(도 1(a) 참고).

ii) 그 다음 완전 용해된 수지용액에 금속분말을 투입하여 교반기로 교반한다. 상기 i)는 상온에서 교반기를 사용하여 용해작업을 수행하거나 용해시간 단축을 위해 가열할 수도 있다(도 1(b) 참고). 가열작업을 수행하는 경우 유기용제 휘발성을 고려해서 100도 미만에서 진행하는 것이 바람직하다.

상기 ii)에서 사용되는 교반기는 임펠라교반기, 프레네타리믹서 등 균일한 혼합이 가능한 장비를 사용하는 것이 바람직하다.

iii) 상기 ii)단계 이후 교반된 금속분말-수지용액 혼합물을 삼본밀(3-roll mill) 장비를 이용하여 균일하게 분산혼합한다. 도 1(c)는 삼본밀 장비를 이용하여 미분쇄작업을 진행함으로써 금속불말-수지용액혼합물을 균일하게 분산한 후 분산된 혼합물을 믹싱하는 모습을 나타낸 도면이다.

iv) 상기 iii)단계 이후 소포제, 레벨링제, 부착증진제를 투입한 후 교반기를 사용하여 균일하게 혼합하는 과정을 거치어 제조된다. 도 1(d)는 상기 금속분말-수지용액 혼합물에 소포제, 레벨링제, 부착증진제를 혼합하여 믹싱하는 모습을 나타낸 도면으로, 미분쇄 작업 이후 정밀 믹싱작업이 수행된다.

v) 디카르복실산 화합물을 고극성 용제에 녹인 후 디이소시아네이트 화합물을 혼합 반응시켜, 최종 분자량이 1000 ~ 5000이 되도록 가교용 예비 중합체 용액을 제조한다.

상기 디이소시아네이트 화합물은 메틸렌 디페닐 디이소시아네이드(MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 등을 포함하며 이 중에 하나 이상을 선택하며, 상기 디카르복실산 화합물은 프탈산, 이소프탈산, 아디프산, 글루탄산, 숙신산, 푸마르산, 말레익산 등을 포함하며 이 중에 하나 이상을 선택하며, 고극성 용제는 테트라메틸렌설폰(sulfolane), 노말메틸피롤리돈(NMP) 등을 포함하며 이 중에 하나를 선택할 수 있다.

vi) 상기 iv)단계 이후 v)단계를 통해 제조된 가교용 예비 중합체 용액을 투입한 후 교반기를 사용하여 균일하게 혼합하는 과정을 거치어 전도용 혼합 페이스트가 제조된다.

도 1(d)는 상기 금속분말-수지용액 혼합물에 소포제, 레벨링제, 부착증진제, 가교용 예비 중합체를 혼합하여 믹싱하는 모습을 나타낸 도면으로, 미분쇄 작업 이후 정밀 믹싱작업이 수행된다.

이후 도 1(e)와 같이 불순물 입자와 큰 입자 등을 필터링함으로써 최종 제품을 생산할 수 있다(도 1(g) 참고).

아래는 전도성 접착 페이스트의 제조방법에 관한 실시예에 관한 설명이다.

1) 폴리아크릴 수지 20g과 비스페놀 A형 에폭시 수지 10g을 부틸카비톨아세테이트 용제 30g에 투입 후 임펠라 교반기로 투명한 수지액이 되도록 교반 용해한다.

2) 상기 수지액에 은(silver)분말 100g을 투입하여 교반하여 은분말-수지액 혼합물을 제조한다.

3) 1차 혼합된 은분말-수지액 혼합물을 3본밀에서 최소 3회 분쇄 혼합을 반복한다.

4) 상기 3)단계에서 수득된 혼합물에 대해 디시안디아미드 가교제 1.2g, 실리콘계 소포제 1g, 폴리아크릴레이트계 레벨링제 1g, 아크릴 실란 2g을 투입하고 균일하게 교반하여 최종 페이스트를 제조한다. 상기 4)단계에서 디시안디아미드 가교제를 대신하여 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸 가교제가 사용될 수도 있다.

5) 상기 수득 혼합물과는 별도로, 25g의 이소프탈산을 200g의 테스라메틸렌 설폰 용제에 넣어 녹인 후, 200℃ 조건에서 26g의 톨루엔 디이소시아네이트를 천천히 투입하고 3시간 동안 반응시켜 가교용 예비 중합체 용액을 제조한다.

6) 상기 5)단계에서 제조된 예비중합체 용액 중 10g을 취하여 상기 4)단계 수득 혼합물에 투입하고 균일하게 교반한다.

상기와 같은 방법으로 제조된 전도성 접착 페이스트를 이용한 FPCB의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법은 다음과 같다.

도 2를 참고하면 본 발명의 전도성 접착 페이스트를 이용한 FPCB의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법은 재료준비단계(S1), 접착페이스트도포단계(S2), 건조단계(S3), 보강판가접단계(S4), 적층단계(S5) 등을 포함하여 진행된다.

각 단계를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

S1) 재료준비단계

재료준비단계(S1)는 소정의 형태를 가진 FPCB층(10)을 준비하는 단계이다(도 3 참고).

상기 FPCB층(10)은 FLEXIBLE PCB의 약자로서, 유연성 있는 절연기판을 사용한 배선판을 의미하는 것으로, 도 2와 같이 FPCB층(10)은 제1폴리이미드필름(11), 구리회로선(12), 제2폴리이미드필름(13)을 포함하여 구성된다.

S2) 접착페이스트도포단계

접착페이스트도포단계(S2)는 FPCB층(10)의 상부면의 도포영역(차폐층 영역과 보강판 영역)에 접착페이스트를 도포하여 접착층(20)과 차폐층(30)을 형성하는 단계이다(도 4 참고).

접착페이스트도포단계(S2)에서 접착페이스트를 도포하는 방법은 실크스크린 인쇄, 바코팅, 패드 인쇄, 스프레이 도포 등이 있으며, 바람직하게는 실크스크린 인쇄방법으로 접착페이스트를 도포한다.

상기 접착페이스트의 인쇄두께는 최종적으로 건조되는 도막 두께 기준으로 10~50㎛이 바람직하며, 10㎛ 미만인 경우, EMI 차폐 효율이 충분하지 않으며, 50㎛ 초과는 건조 공정 시간이 늘어나 생산효율이 낮아지는 문제가 있다.

S3) 건조단계

건조단계(S3)는 상기 접착페이스트도포단계(S2)를 통해 형성된 접착층(20)과 차폐층(30)을 소정 시간동안 건조하는 단계이다.

상기 건조단계(S3)는 건조기를 이용하여 건조하되, 건조 온도 60~180도에서 10~60분 동안 건조를 진행하는 것이 바람직하며, 60도 미만의 온도에서 10분 이하로 건조를 하면 건조가 충분히 되지 않으며, 180도 초과의 온도에서 60분 이상으로 건조하면 과경화되어 점착력(tackiness)을 잃기 때문에 보강판 가접이 어려운 문제가 있다.

상기 건조단계(S3)의 건조기는 열선방식, IR램프 방식, 컨베이어 방식, 대류 방식 등 시간과 온도 설정이 가능한 어떤 형태의 건조기 가능하다.

S4) 보강판가접단계

보강판가접단계(S4)는 상기 건조단계(S3) 이후, 접착층(20)의 상부면에 보강판(40)을 위치시키어 열 압착으로 가접하는 단계이다(도 5 참고).

상기 보강판가접단계(S4)는 가접장비를 이용하여 접착층(20)의 상부면에 보강판(40)을 가접(약한 접착력으로 부착시켜놓은 것)하며, 상기 가접장비는 가접 전용 프레스, 핫프레스, 퀵프레스, 다리미 등을 사용할 수 있다.

상기 보강판가접단계(S4)는 가열온도가 60~180도인 것이 바람직하며, 60도 미만 시 가접이 잘되지 않고, 180도 초과시 과경화 진행되어 최종 공정에서 충분한 접착력 확보할 수 없는 문제가 있다.

또한 가열시간은 5초~2분이 바람직하며, 5초 미만시 충분히 가접되지 않고 3분 초과시 효율성 하락되는 문제가 있다. 가접압력으로는 0.5~2 MPa인 것이 바람직하며, 0.5MPa 미만은 가접이 잘되지 않고 2MPa 초과는 과도한 압력으로 미경화 상태의 도막에 손상이 발생할 수 있다.

S5)적층단계

적층단계(S5)는 상기 보강판가접단계(S4)를 통해 보강판(40)이 가접된 FPCB층(10)을 소정의 온도로 압착하는 단계이다.

상기 적층단계(S5)는 적층장치를 이용하여 압착을 진행하며, 상기 적층장치는 핫프레스, 퀵프레스 등의 장비를 포함한다.

상기 적층단계(S5)에서 압착시 가열온도는 100~200도가 바람직하며, 100도 미만시 충분한 경화가 진행되지 않으며, 200도 초과시 다른 자재에 손상되는 문제가 있다. 적층시간으로는 15~60분이 바람직하며, 15분 미만시 충분한 경화가 되지 x, 60분 초과시 공정비용이 증가하는 문제가 있다. 압력은 3~5MPa이 바람직하며, 3MPa 미만 접촉면적 부족으로 접착력이 낮아지는 문제가 있고, 5MPa 초과시 도막의 과도한 퍼짐성이 발생하는 문제가 있다.

적층단계(S5)에서 사용되는 적층장비는 상기 온도와 압력의 균일한 인가가 가능한 장비는 어떤 것이라도 사용가능하다.

S6)열처리단계

열처리단계(S6)는 상기 적층단계(S5)를 진행중에 중단된 경우, 부족한 경화작업을 위해 소정 온도로 열처리하는 단계이다.

상기 열처리단계(S6)는 적층단계(S5)의 진행상태에 따라 진행할 수도 있고 진행되지 않을 수도 있으며, 적층단계(S5)를 진행하는 중간에 중단되는 경우 상기 열처리단계(S6)를 진행하여 공정을 마무리한다.

열처리단계(S6)의 온도는 적층단계(S5)의 온도와 동일한 온도로 진행되며, 열처리 시간의 경우 적층단계(S5)에 진행되어야 할 시간의 잔여시간만큼 진행된다.

예를 들어 상기 적층단계(S5)가 150도의 온도에 30분동안 진행되어야 하지만 16분동안 진행되고 중단된 경우, 상기 열처리단계(S6)를 통해 150도의 온도에서 잔여시간인 14분 동안 본 단계가 진행된다.

이를 통하여 본 발명의 전도성 접착 페이스트를 이용하여 FPCB에 전자파 차폐층 및 보강층을 형성할 수 있다.

다음은 상기의 전도성 접착 페이스트를 이용하여 FPCB에 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법의 공정예에 관한 설명이다.

<전도성 접착 페이스트를 이용하여 FPCB에 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법의 공정예>

1) 상기 전도성 접착 페이스트 제조예를 이용하여 제조된 전도성 접착 페이스트를 준비한다.

2) 기본형 단면 FPCB에 상기 1)단계에서 준비된 전도성 접착 페이스트를 스크린 인쇄기를 이용하여 인쇄함으로써 EMI 영역인 차페층(20)과 보강판 적층 영역인 접착층(30)을 형성한다.

3) 상기 2) 단계를 통해 차폐층(20)과 접착층(30)이 형성된 FPCB를 열선 박스형 건조기에 130℃ 30분간 건조한다.

4) 상기 3)단계 이후 보강판 영역에 형성된 도막인 접착층(30)에 보강판(40)을 위치시키고, 가접기를 이용하여 120도의 온도에서 10초간 가접한다.

5) 상기 4)단계 이후, 보강판(40)이 가접된 FPCB를 부자재인 이형필름을 사용하여 150도의 온도에서 30분간 4MPa의 압력으로 핫프레스를 실시한다.

6) 상기 5)단계 이후, 이형필름을 제거하고 EMI 차폐막과 보강판 적층이 완료된 FPCB 제품을 수득한다.

다음 [표 1]은 하나의 하기의 공정예에 따른 FPCB 제품을 각 항목별로 평가한 내용이다.

평가 항목	측정치
SUS재질 보강판의 접착강도(gf)	600
전자파 차폐층 표면저항(Ω/sq.)	0.15
보강판 접속저항(Ω)	0.1

1) 보강판 접착강도 평가 : 제작된 시편의 보강판(규격 10mm×5mm)을 90° 인장 시험기로 당겨 접착력을 측정하며 측정결과값은 600(gf) 이다.

2) 표면저항 평가 : 제작된 시편의 전자파 차폐층에 대해 4-point probe 저항 측정기로 표면저항을 측정하며 측정결과값은 0.15(Ω/sq.)이다.

3) 접속저항 평가 : SUS재질 보강판과 최하층의 동박 사이의 선저항을 저항측정기로 측정하며 측정결과값은 0.1(Ω)이다.

이상과 같은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

10 FPCB층
20 접착층
30 차폐층
40 보강판

Claims (5)

1. 소정의 형태를 가진 FBCB층(100)을 준비하는 재료준비단계(S1);
   상기 재료준비단계(S1)를 통해 준비된 FPCB층(10)의 상부면의 도포영역에 스크린 인쇄기를 이용하여 접착페이스트를 도포하여 접착층(20)과 차폐층(30)을 형성하는 접착페이스트도포단계(S2);
   상기 접착페이스트도포단계(S2)를 통해 형성된 접착층(20)과 차폐층(30)을 소정 시간동안 건조시키는 건조단계(S3);
   상기 건조단계(S3) 이후, 접착층(20)의 상부면에 보강판(40)을 위치시키어 60~180도의 가열온도로 5초~2분동안 0.5~2MPa의 압력으로 열 압착으로 가접하는 보강판가접단계(S4);
   상기 보강판가접단계(S4)를 통해 보강판(40)이 가접된 FPCB층(10)을 100~200도의 온도로 압착하는 적층단계(S5);를 포함하되,
   
   상기 재료준비단계의 FPCB층(10)은 제1폴리이미드필름(11), 구리회로선(12), 제2폴리이미드필름(13)을 포함하고,
   
   상기 접착페이스트도포단계(S2)를 통해 인쇄된 접착페이스트는 최종적으로 건조되는 도막 두께를 기준으로 10~50㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하고,
   상기 건조단계(S3)는 60~180도의 온도에서 10~60분동안 건조하는 것을 특징으로 하고,
   
   상기 접착페이스트도포단계(S2)의 접착페이스트는
   열가소성 수지와 열경화성 수지를 유기용제에 넣고 용해하여 수지용액을 제조하는 단계(i),
   상기 (i)단계 이후, 완전 용해된 수지용액에 금속분말을 투입하여 교반기로 교반하는 단계(ii),
   상기 (ii)단계 이후 교반된 금속분말-수지용액 혼합물을 삼본밀(3-roll mill) 장비를 이용하여 균일하게 분산혼합하는 단계(iii),
   상기 (iii)단계 이후 소포제, 레벨링제, 부착증진제를 투입한 후 교반기를 사용하여 균일하게 혼합하는 단계(iv),
   디카르복실산 화합물을 고극성 용제에 녹인 후 디이소시아네이트 화합물을 혼합 반응시켜, 최종 분자량이 1000 ~ 5000이 되도록 가교용 예비 중합체 용액을 제조하는 단계(v),
   상기 iv)단계 이후 v)단계를 통해 제조된 가교용 예비 중합체 용액을 투입한 후 교반기를 사용하여 균일하게 혼합하는 과정을 거치어 제조된 것을 특징으로 하며,
   
   상기 i)단계의 열가소성 수지는 아크릴 수지, 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 염화비닐수지, 폴리비닐아세테이트, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리 스티렌 수지 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하고,상기 열가소성수지는 5000~100000의 분자량으로 형성되고,
   상기 i)의 열가소성수지는 금속분말 100 중량 대비 10~30 중량부를 포함하도록 형성되며,
   
   상기 i)단계의 열경화성 수지는 가교 반응을 통하여 가교화된 구조를 형성하는 것을 특징으로 하되, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 불포화 폴리에스테르 수지를 포함하는 가교 반응이 가능한 반응기를 가진 형태를 사용하는 것을 특징으로 하고,
   상기 i)단계의 열경화성 수지는 금속 분말 100중량 대비 1~15 중량부를 포함하도록 제조되며, 상기 i)단계의 유기용제는 끓는점 고유치 기준으로 150~250℃인 것을 특징으로 하되,금속분말 100중량 대비 30 내지 100중량부를 포함도록 형성되며,
   상기 i)단계의 유기용제는 부틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 에틸카비톨, 부틸카비톨, 등과 같은 에테르계 용제, 부틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸카비톨아세테이트, 프로필카비톨아세테이트, 아세틸아세톤, 감마부티로락톤 중 어느 하나인 것을 특징으로 하고,
   상기 유기용제는 끓는점 고유치 기준으로 150~250℃인 것을 특징으로 하고,
   
   상기 v)단계의 디이소시아네이트 화합물은 메틸렌 디페닐 디이소시아네이드(MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)를 포함하며 이 중에 하나 이상을 선택하며, 상기 v)단계의 디카르복실산 화합물은 프탈산, 이소프탈산, 아디프산, 글루탄산, 숙신산, 푸마르산, 말레익산을 포함하며 이 중에 하나 이상을 선택하며, 상기 v)단계의 고극성 용제는 테트라메틸렌설폰(sulfolane), 노말메틸피롤리돈(NMP)을 포함하며 이 중에 하나를 선택하는 것을 특징으로 하고,
   상기 v)단계에서 제조된 가교용 예비 중합체 용액은 일측 끝단은 이소시아네이트기가 타측 끝단에는 카르복실산기가 달려있는 구조로 직쇄상(linear)의 구조로 형성된 2-기능성 예비 중합체인 것을 특징으로 하고,
   상기 접착페이스트도포단계(S2)의 접착페이스트는 금속분말, 수지, 유기용제, 기타첨가물을 포함하여 구성되되, 상기 기타첨가물은 가교제, 소포제, 레벨링제, 부착증진제, 가교용 예비 중합체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 금속분말은 1~50㎛크기를 가진 전도성 금속분말로서, 백금, 금, 은, 구리, 아연, 니켈, 알루미늄 또는 상기 재료 중 2개 이상이 혼합된 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하고,
   상기 접착페이스트도포단계(S2)는 실크스크린 인쇄방법으로 접착페이스트를 도포하되, 상기 접착페이스트의 인쇄두께는 최종적으로 건조되는 도막 두께 기준으로 10~50㎛으로 도포하며,
   상기 건조단계(S3)는 60~180도의 온도에서 10~60분 동안 건조되는 것을 특징으로 하고,
   상기 보강판가접단계(S4)는 60~180도의 온도에서 5초~2분동안 0.5~2 MPa의 압력으로 가접되는 것을 특징으로 하고,
   상기 적층단계(S5)는 100~200도의 온도에서 15~60분동안 3~5MPa의 압력으로 압착되는 것을 특징으로 하는 전도성 접착 페이스트를 이용한 FPCB의 전자파 차폐층 및 보강층 형성방법.
   
   
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