KR102360906B1 - 저유전율을 가지는 불소계 기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저유전율을 가지는 불소계 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면이 개질된 테프론층; 상기 테프론층 위에 형성된 금속 스퍼터링층; 및 상기 금속 스퍼터링층 위에 형성된 금속층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 접착제를 사용하지 않고, 종래의 기판에 비하여 두께가 현저히 얇아 곡면에서의 사용이 자유로우며, 저유전을 가지면서도 유전율이 균일하고, 안정적이며, 금속 스퍼터링을 통하여 미에칭 영역의 결함을 보완함으로써 도금층의 접착력 불량을 원천적으로 방지하여 신뢰성을 향상시켜 5G용 휴대폰을 포함한 디스플레이 및 인빌딩용 안테나에 유용하게 사용할 수 있는 저유전율을 가지는 불소계 기판을 제공할 수 있다.

Description

저유전율을 가지는 불소계 기판{Fluorine-based substrate with a low dielectric constant}

본 발명은 저유전율을 가지는 불소계 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 접착제를 사용하지 않고, 종래의 기판에 비하여 두께가 현저히 얇아 곡면에서의 사용이 자유로우며, 저유전을 가지면서도 유전율이 균일하고, 안정적이며, 금속 스퍼터링을 통하여 미에칭 영역의 결함을 보완함으로써 도금층의 접착력 불량을 원천적으로 방지하여 신뢰성을 향상시켜 5G용 휴대폰을 포함한 디스플레이 및 인빌딩용 안테나에 유용하게 사용할 수 있는 저유전율을 가지는 불소계 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.

일반적으로, 회로기판의 하나인 다층배선구조를 가지는 전자회로용 기판, 소위 다층기판(적층기판)에는, 기판에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, 이하 테프론이라고 함)을 재료로서 사용하고 있다(일본특허공개 2000-286560호 공보 참조). 이는 글라스 크로스 혹은 아라미드 섬유의 부직포에 PTFE 재료를 함침시킨 프리프레그(prepreg)를 시트화하고, 이 시트와 PTFE 필름을 적층하여 기판을 형성하며, 그 위에 도전패턴을 형성한다. 이러한 다층기판은 불소수지의 유전율 및 유전 정접이 낮다는 특성을 이용하고 있으며, 이에 의해 양호한 전기특성을 얻는 동시에 고주파의 손실을 줄일 수 있다.

한편, 5G 시대가 도래함에 따라 더욱 낮은 유전율을 가지면서도 두께가 얇은 안테나가 필요한데 여기에는 박형의 기판이 필수이다.

일반적으로 종래에는 도 1과 같은 불소계 기판이 이용되었다.

도 1은 일반적인 불소계 기판의 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 테프론을 에칭하고, 여기에 접착제를 이용하여 동박층을 접착시켜 불소계 기판을 제조하였다. 그러나 이러한 종래의 불소계 기판은 두께가 기본적으로 많은 양의 접착제가 필수적으로 사용되어 두께가 두꺼웠으며, 접착제의 유전율이 높은 까닭에 접착제를 포함한 전체 기판의 유전율이 높았으며, 접착제의 두께에 따라 유전율이 달라져 기판 전체에 있어서 균일하고 안정적인 유전율을 가지기가 어려웠다. 또한, 에칭된 불소수지가 미세부분에 있어서는 미에칭영역을 포함하고, 미에칭영역에 접착제가 도포되는 경우 열충격 및 습한 조건 아래에서는 접착력이 나오지 않아 기판 전체에 있어서 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에 상기 문제점을 보완하면서 5G 시대에 알맞은 박형의 낮은 유전율을 가진 불소계 기판이 절실히 필요한 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 접착제를 사용하지 않고, 종래의 기판에 비하여 두께가 현저히 얇아 곡면에서의 사용이 자유로우며, 저유전을 가지면서도 유전율이 균일하고, 안정적이며, 금속 스퍼터링을 통하여 미에칭 영역의 결함을 보완함으로써 도금층의 접착력 불량을 원천적으로 방지하여 신뢰성을 향상시켜 5G용 휴대폰을 포함한 디스플레이 및 인빌딩용 안테나에 유용하게 사용할 수 있는 저유전율을 가지는 저유전율을 가진 불소계 기판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 저유전율을 가지는 불소계 기판은,

표면이 개질된 테프론층;

상기 테프론층 위에 형성된 금속 스퍼터링층; 및

상기 금속 스퍼터링층 위에 형성된 금속층;

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 저율전율을 가지는 불소계 기판의 유전율은 2.5 이하인 것을 특징으로 한다.

바람직하기로 상기 스퍼터링층의 두께는 0.01 내지 0.2 마이크로미터이다.

상기 표면이 개질된 테프론층;과 금속 스퍼터링층; 사이에는 고분자코팅층 또는 프라이머층을 더욱 포함할 수 있다.

바람직하기로 상기 금속층의 두께는 1 내지 20 마이크로미터이다.

바람직하기로 상기 금속층은 구리 또는 구리합금이다.

바람직하기로 상기 금속층은 단일층 또는 2 내지 10층의 복수층일 수 있다.

상기 저율전율을 가지는 불소계 기판은 포러스한 기판일 수 있다.

상기 저율전율을 가지는 불소계 기판은 양면으로 금속 스퍼터링층 및 금속층을 포함할 수 있다.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 저율전율을 가지는 따른 불소계 기판의 제조 방법은,

테프론 필름을 준비하는 단계;

상기 테프론 표면을 표면개질하는 단계;

상기 표면개질된 표면에 금속을 스퍼터링하는 단계;

상기 스퍼터된 표면에 도금으로 금속층을 형성하는 단계;

를 포함한다.

바람직하기로 상기 스퍼터링층의 두께는 0.01 내지 0.2 마이크로미터이다.

상기 표면이 개질된 테프론층;과 금속 스퍼터링층; 사이에는 고분자코팅층 또는 프라이머층을 더욱 형성할 수 있다.

바람직하기로 상기 금속층은 1 내지 20 마이크로미터이다.

바람직하기로 상기 금속층의 금속은 구리 또는 구리합금이다.

바람직하기로 상기 금속층은 단일층 또는 2 내지 10층의 복수층일 수 있다.

상기 저율전율을 가지는 불소계 기판은 포러스한 기판일 수 있다.

상기 저율전율을 가지는 불소계 기판은 양면으로 금속 스퍼터링층 및 구리층을 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 접착제를 사용하지 않고, 종래의 기판에 비하여 두께가 현저히 얇아 곡면에서의 사용이 자유로우며, 저유전을 가지면서도 유전율이 균일하고, 안정적이며, 금속 스퍼터링을 통하여 미에칭 영역의 결함을 보완함으로서 도금층의 접착력 불량을 원천적으로 방지하여 신뢰성을 향상시켜 5G용 휴대폰을 포함한 디스플레이 및 인빌딩용 안테나에 유용하게 사용할 수 있는 저유전율을 가진 불소계 기판 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 일반적인 불소계 기판의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저유전율을 가지는 불소계 기판의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 저유전율을 가지는 불소계 기판의 제조 방법에 따라 형성된 저유전율을 가지는 불소계 기판의 단면을 보인 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 저유전율을 가지는 불소계 기판의 제조 방법에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 저유전율을 가지는 불소계 기판은 테프론 FCCL(Flexible Copper Clad Laminated: 연성동박적층판)에 대하여 설명하지만 다른 종류의 기판에도 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저유전율을 가지는 불소계 기판의 제조 방법을 나타낸 도면이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 불소계 기판의 제조 방법에 따라 제조된 불소계 기판의 단면을 보인 도면이다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 저율전을 가지는 불소계 기판은,

표면이 개질된 테프론층(100);

상기 테프론층(100) 위에 형성된 금속 스퍼터링층(110, 120); 및

상기 금속 스퍼터링층(110, 120) 위에 형성된 금속층(210, 220);

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 테프론은 CCFL 기판에 사용되는 공지의 테프론이 사용될 수 있으며, 바람직하기로는 Skived 테프론을 사용할 수 있다.

바람직하기로는 상기 테프론층(100)의 유전율은 2.1 이하인 것을 사용하는 것이 좋다. 이 경우 저유전율 기판의 형성에 유리하다.

상기 테프론층(100)의 개질된 표면은 공지의 테프론 개질방법이 적용될 수 있으며, 구체적인 예로는 에칭으로 표면을 개질할 수 있다.

또한 상기 테르론층(100)의 개질된 표면 위에 고분자코팅층 또는 프라이머층을 더욱 포함할 수 있다. 상기 고분자코팅층 또는 프라이머층에 적용되는 고분자 또는 프라이머는 테프론의 접착력 향상을 위한 공지의 고분자 또는 프라이머가 적용될 수 있으며, 구체적인 예로는 폴리에틸렌을 코팅층을 형성할 수 있다.

상기 금속 스퍼터링층(110, 120)의 금속은 바람직하기로 구리 또는 구리합금이며, 상기 금속 스퍼터링층(110, 120)의 두께는 바람직하기로 0.01 내지 0.2 마이크로미터이다. 이 경우 두께가 얇아 기판의 곡면에서의 사용이 자유로우며, 저유전을 가지면서도 유전율이 균일하고, 안정적이며, 미에칭 영역의 결함을 보완함으로써 도금층의 접착력 불량을 원천적으로 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상기 금속층(210, 220)은 임의로 두께를 조정할 수 있으며, 구체적으로 1 내지 10 마이크로미터일 수 있다. 이 경우 두께가 얇아 기판의 곡면에서의 사용이 자유로우며, 저유전을 가지면서도 유전율이 균일하고, 안정적일 수 있다.

상기 금속층은 도금을 통하여 형성할 수 있다.

바람직하기로 상기 금속층은 구리 또는 구리합금이다.

필요한 경우 상기 금속층은 단일층 또는 2 내지 10층의 복수층일 수 있다.

상기 저율전율을 가지는 불소계 기판은 필요한 경우 포러스 기판일 수 있다.

상기 저율전율을 가지는 불소계 기판은 필요한 경우 양면으로 에칭하여 금속 스퍼터링층 및 구리층을 포함할 수 있다.

이러한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 저유전율을 가지는 불소계 기판의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 테프론(100)을 준비한다(S10). 바람직하기로 상기 테프론은 Skived 테프론이다.

그리고 상기 테프론(100)의 양쪽 표면을 표면개질한다(S20). 상기 표면개질은 테프론의 접착력 향상을 위한 표면개질방법이 적용될 수 있으며, 구체적인 예로는 에칭이다. 상기 에칭은 공지의 방법이 적용될 수 있으며, 구체적으로는 sodium ammonium type 또는 sodium naphthalene type이 적용될 수 있으며, 상용적으로 판매되는 에칭액을 이용하여 에칭할 수도 있다. 이렇게 에칭이 되면 도 4와 같은 상태가 된다.

필요한 경우 상기 테플론층(100)의 개질된 표면 위에 고분자코팅층 또는 프라이머층을 더욱 포함할 수 있다. 상기 고분자코팅층 또는 프라이머층에 적용되는 고분자 또는 프라이머는 테프론의 접착력 향상을 위한 공지의 고분자 또는 프라이머가 적용될 수 있으며, 구체적인 예로는 폴리에틸렌을 코팅층을 형성할 수 있다.

그리고 나서, 상기 표면개질된 표면에 금속을 스퍼터링한다(S30). 상기 스퍼터링의 금속은 구리 또는 구리합금일 수 있다. 스퍼터링의 두께는 바람직하기로 0.01 내지 0.2 마이크로미터이다. 이렇게 구리가 스퍼터링되면 테프론의 에칭된 표면 위에 금속 스퍼터링층(110, 120)이 형성된다.

다음, 상기 스퍼터링된 표면에 금속층(210, 220)을 형성한다(S40). 바람직하기로 상기 금속층의 두께는 1 내지 20 마이크로미터이다.

상기 금속층(210, 220)은 도금을 통하여 형성할 수 있으며, 상기 도금은 무전해도금 또는 전기도금을 통하여 형성할 수 있다.

바람직하기로 상기 금속층은 구리 또는 구리합금이다.

바람직하기로 상기 금속층은 단일층 또는 2 내지 10층의 복수층일 수 있다.

이렇게 구리층(210, 220)이 형성되면 도 6과 같은 상태가 된다.

바람직하기로 상기 금속층(210, 220)이 형성된 불소계 기판의 유전율은 2.5 이하인 것이며, 구체적으로는 2.1 내지 2.5일 수 있다.

이상의 본 발명의 실시예의 불소계 기판은 종래의 기판에 비하여 두께가 현저히 얇아진다. 5G 휴대폰 등 디스플레이와 실내용 안테나의 제조에 사용되기 위해서는 얇은 FCCL이 필요하며, 본 발명의 실시예에서의 불소계 기판은 얇아서 곡면에도 부착이 가능하므로 5G용 휴대폰을 포함한 디스플레이 및 인빌딩용 안테나에 유용하게 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예의 불소계 기판은 유전율이 균일하고 안정적이다. 특히, 제조 과정에서 접착제를 사용하지 않기 때문에 기본 베이스 순수 PTFE의 유전율을 나타내며, 전면적에 대해서 균일한 유전율을 보여준다.

접착제는 PTFE보다 높은 유전율을 가지는데, 접착제를 사용하게 되면 기판의 전체적인 유전율이 높아지고, 접착제 두께 편차에 따른 전면적에 대한 유전율 편차가 발생한다. 또한, 접착제를 붙이기 위해서는 구리동박에 표면 Roughness가 있는데 이와 달리 본 발명의 실시예 방식은 Rz값이 낮아서 유전손실이 적다.

또한, 에칭용액은 점도가 있기 때문에 에칭시 골고루 에칭이 되지 않는 경향이 있고, 육안으로는 갈색으로 변해서 균일하게 Etch처리가 된 것으로 보이지만 미시적으로 현미경으로 보면 White한 처리가 안 된 부분이 보인다. 에칭이 되지 않은(White한) 부분은 열충격 및 항온항습 처리 등에 의해 부분적으로 밀착력이 약해질 수 있다. 실제로 Etch 처리가 안 된 PTFE에 접착제 밀착력은 거의 나오지 않아 5G에 사용되는 고주파 28GHz, 33GHz, 60GHz, 70GHz 등등에서는 문제가 될 수 있다. 이에 비해 본 발명의 방식은 스퍼터 방식을 사용하여 표면처리를 진공상태에서 처리하기 때문에 불량 발생을 방지할 수 있으며, Etch처리에서 White한 부분이 있더라도 스퍼터링에 의해서 완벽하게 흠결이 보완이 될 수 있다.

또한, 일반적으로 불소계 고분자가 저유전율이지만 더 낮은 유전율을 얻기 위해서 고분자 내부에 공기를 넣는 경우가 있다. 일예로 접착제를 이용해서 라미네이팅 하는 경우는 고분자내에 공기를 넣어서 필름을 만들지만 강한 압력과 온도에 의해서 공기가 처음 모양과 달리 사라지거나 줄어들고 모양이 이상해져서 초기 예상한 유전율이 나오지 않을 수 있다. 하지만 본 발명의 스퍼터링 방식은 고분자 필름에 압력이나 온도를 가하지 않기 때문에 공기, 즉 포러스한 제품도 저유전율을 그대로 유지할 수 있어 특히 유리하다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (1)

1. 표면이 개질된 테프론층;
   상기 테프론층 위에 형성된 금속 스퍼터링층; 및
   상기 금속 스퍼터링층 위에 형성된 금속층;
   을 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 스퍼터링층의 두께는 0.01 내지 0.2 마이크로미터이고,
   상기 금속층의 두께는 1 내지 20 마이크로미터이고,
   상기 금속층의 금속은 구리 또는 구리합금이고,
   상기 금속층은 단일층 또는 2 내지 10층의 복수층인 것을 특징으로 하고,
   저유전율을 가지는 불소계 기판의 유전율은 2.5 이하인 것을 특징으로 하고,
   상기 표면이 개질된 테프론층;과 금속 스퍼터링층; 사이에는 고분자코팅층 또는 프라이머층을 더욱 포함하고, 상기 고분자코팅층 또는 프라이머층에 적용되는 고분자 또는 프라이머는 테프론의 접착력을 향상시키는 것을 특징으로 하고,
   상기 불소계 기판은 포러스한 기판인 것을 특징으로 하고,
   상기 저유전율을 가지는 불소계 기판은 양면으로 금속 스퍼터링층 및 구리층을 포함하는 것을 특징으로 하고,
   
   상기 테프론층을 준비하는 단계;
   상기 테프론층의 양쪽 표면을 표면개질하는 단계;
   상기 테프론층의 개질된 표면 위에 고분자코팅층 또는 프라이머층을 형성하는 단계
   상기 표면개질된 표면에 금속을 스퍼터링하는 단계;
   상기 스퍼터링된 표면에 무전해도금 또는 전기도금을 통하여 상기 금속층을 형성하는 단계에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는
   저유전율을 가지는 불소계 기판.
   

Images