KR102485873B1 - 동박 필름 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 동박 필름 제조 방법은 디스플레이 제품 방열을 위해 사용되는 동박 필름 제조 방법에 있어서, 압연 최대폭을 갖는 압연 동박을 준비하는 단계, 상기 압연 최대폭 이하를 갖는 압연 동박을 2폭 이상 롤투롤 코팅기에 체결하는 단계, 및 상기 2폭 이상의 압연 동박들을 동시에 롤투롤 코팅하여 동박 필름을 제조하는 단계를 포함한다.

Description

동박 필름 제조 방법 및 장치{METHOD OF MANUFACTURING COPPER FOIL FILM AND APPARATUS FOR USING THE SAME}
본 발명은 동박 필름 제조 방법 및 이를 수행하는 동박 필름 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 생산성이 향상된 동박 필름 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
디스플레이 제품의 방열을 위해 주로 사용되는 동박 필름은, 제조 방법에 따라 압연 동박과 전해 동박으로 나눌 수 있다.
압연 동박은 제련된 동판을 롤러로 압착하여 제작하는 반면, 전해 동박은 동 전해액에서 전기 환원 방법으로 제조함으로써, 동박의 밀도가 압연 동박에 의해 제조된 것보다 낮고, 이로 인해 방열 특성이 대략 10% 정도 열위할 수 있다.
그러나, 압연 동박은 양산 가능한 제품 폭이 최대 650mm의 폭 정도로 한계가 있어, 대략 1300mm 수준까지 생산되는 전해 동박에 비해 생산성이 열위하여 실제 제품에 적용되기 어려운 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 생산성이 향상된 압연 동박 필름 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동박 필름 제조 방법은 디스플레이 제품 방열을 위해 사용되는 동박 필름 제조 방법에 있어서, 압연 최대폭을 갖는 압연 동박을 준비하는 단계, 상기 압연 최대폭 이하를 갖는 압연 동박을 2폭 이상 롤투롤 코팅기에 체결하는 단계, 및 상기 2폭 이상의 압연 동박들을 동시에 롤투롤 코팅하여 동박 필름을 제조하는 단계를 포함한다.
상기 2폭 이상의 압연 동박들은 상기 롤투롤 코팅기의 롤러에서 이격 배치되어 롤링될 수 있다.
상기 2폭 이상의 압연 동박들 각각의 위치 제어를 통해 상기 압연 동박이 사행 없이 롤링되도록 할 수 있다.
상기 압연 동박들 각각의 중심 위치 제어를 통해 상기 압연 동박이 롤링되도록 하고, 상기 압연 동박의 중심 위치 제어를 위한 중심 위치 제어 장치가, 상기 2폭의 압연 동박의 양쪽 가장자리에 각각 위치할 수 있다.
상기 동박 필름은 상기 압연 동박 상에 방열 물질이 코팅된 것일 수 있다.
상기 방열 물질은 그라파이트, 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소섬유, 및 카본블랙 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 롤투롤 코팅기에 포함된 댄서롤(dancer roll) 표면은 알루미나이트 처리 또는 알루미나 처리될 수 있다.
상기 롤투롤 코팅 수행을 위해, 건조존은 롤-가이드 형태로 주행시킬 수 있다.
상기 롤투롤 코팅은 콤마 코팅기 또는 슬롯 다이 코팅기를 사용할 수 있다.
상기 롤투롤 코팅이 상기 콤마 코팅기를 사용하는 경우, 상기 2폭 압연 동박 각각의 폭 방향 양단에 가이드 댐 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 동박 필름 제조 장치는 앞에서 설명한 동박 제조 방법을 수행한다.
실시예들에 따르면, 2폭 이상의 압연 동박을 롤투롤 코팅기에 체결하여 동시에 2폭 이상의 동박을 코팅함으로써 방열 특성이 우수하고 생산성이 향상된 압연 동박 필름을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동박 필름 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동박 필름 제조 방법을 수행하기 위한 동박 필름 제조 장치를 나타내는 사진이다.
도 3은 도 2의 동박 필름 제조 장치에서 하나의 롤러를 나타내는 사진이다.
도 4는 비교예에 따른 동박 필름 제조 장치에서 가장자리 위치 제어 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동박 필름 제조 장치에서 중앙 위치 제어 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동박 필름 제조 방법의 롤투롤 코팅을 수행하기 위한 콤마 코팅기를 나타내는 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동박 필름 제조 방법을 나타내는 순서도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동박 필름 제조 방법을 수행하기 위한 동박 필름 제조 장치를 나타내는 사진이다. 도 3은 도 2의 동박 필름 제조 장치에서 하나의 롤러를 나타내는 사진이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 동박 필름 제조 방법은, 방열을 위한 동박 필름을 제조하기 위해 먼저 압연 최대폭을 갖는 압연 동박을 준비하는 단계(S10)를 포함한다.
본 실시예에서 사용하는 압연 동박을 준비하는 과정에서 구리 막대기를 압연기(예: 두 개의 롤러) 사이로 통과시켜 두께를 얇게 하면서 밀도가 높아진 압연 동박을 형성할 수 있는데, 이때 압연 동박이 최대로 가질 수 있는 폭의 한계를 압연 최대폭으로 정의할 수 있다. 이러한 압연 최대폭 관련하여 현재 생산 가능한 압연 동박 제품의 최대폭은 대략 650mm 정도로 한계가 있어 생산성을 높이기 어려운 문제가 있다.
다음, 본 실시예에 따른 동박 필름 제조 방법은, 압연 최대폭 이하를 갖는 압연 동박을 2폭 이상 롤투롤 코팅기에 체결하는 단계(S20)를 포함한다.
압연 최대폭을 갖는 동박을 실제로 압연하는 과정에서, 압연 동박이 제품에 적용되기 위해 요구되는 두께 및 압연 조건 등을 고려하여 압연 최대폭과 동일하거나 그보다 작은 폭을 갖는 압연 동박을 형성할 수 있다. 준비된 압연 최대폭 이하를 갖는 압연 동박을 복수개 준비하고, 2폭 이상의 압연 동박을 롤투롤 코팅기에 체결할 수 있다. 롤투롤 공정을 수행하기 위한 동박 필름 제조 장치의 롤투롤 코팅기는 복수개의 롤러를 포함할 수 있다. 롤투롤 코팅기의 롤러들에 의해 압연 동박이 이송될 수 있다. 이때, 도 2에 도시한 바와 같이 2폭 이상의 압연 동박들은 롤투롤 코팅기의 롤러 상에서 서로 이격 배치된 상태에서 롤링될 수 있다.
2폭 이상의 압연 동박들을 동시에 롤링하는 과정에서 압연 동박이 사행 없이 롤링되도록 하기 위해 위치 제어 장치를 통해 압연 동박들의 위치를 제어할 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따른 위치 제어 장치는 롤러의 한쪽 가장자리 부위에 배치된 가장자리 위치 제어 장치(Edge Positioning Control; EPC)를 사용하여 2폭 이상의 압연 동박들 각각의 가장자리의 위치 변화를 감지하는 것이 아니라, 압연 동박의 중심 위치 제어를 통해 압연 동박이 롤링되도록 하기 위해 중앙 위치 제어 장치(Center Positioning Control; CPC)를 사용할 수 있다. 중앙 위치 제어 장치는, 1폭의 압연 동박의 중심을 제어하기 위해, 폭 방향으로 양쪽 가장자리에 해당 장치가 위치하여 양 끝단의 위치를 모니터링하면서 1폭 압연 동박이 항상 가운데로 주행하도록 하는 제어 장치이다. 본 발명의 실시예에 따른 2폭의 압연 동박에서는, 중앙 위치 제어 장치가 2폭의 압연 동박의 양쪽 가장자리에 각각 위치함으로써, 양쪽 압연 동박의 위치 틀어짐을 최소화하는 방향으로 주행 롤러가 움직이도록 한다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참고하여 가장자리 위치 제어 장치를 사용한 비교예 및 중앙 위치 제어 장치를 사용한 실시예에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 비교예에 따른 동박 필름 제조 장치에서 가장자리 위치 제어 장치를 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동박 필름 제조 장치에서 중앙 위치 제어 장치를 나타내는 도면이다.
비교예
도 4에 도시한 바와 같이 EPC(30)를 사용하여 본 실시예에 따른 2폭의 압연 동박들(20)을 롤링할 때 사행이 나타난다. EPC(30)의 서로 벌어진 입모양의 끝단 사이에 압연 동박(20)의 가장자리가 위치할 수 있다. 압연 동박(20)의 사행은 실제로 주행되는 동박이 사선 주름(MA)이 생기면서 외관이 망가지는 현상으로 확인될 수 있다. 이것은 마치 풀렸던 휴지를 다시 감을 때, 정확히 감기지 않으면서 울퉁불퉁해지고 옆으로 삐쳐 나오는 등의 현상으로 나타난다.
구체적으로, EPC(30)를 한쪽 가장자리에 적용했을 때, EPC(30)가 제어하는 측의 압연 동박(20a)의 사행을 막고자 주행 롤(10)을 움직이게 된 경우, 제어하는 측의 압연 동박(20a)은 똑바로 감기지만 반대쪽 압연 동박(20b)은 오히려 사행이 심하게 되면서 사선 주름(MA)을 발생시킨다. 즉, EPC(30)가 한쪽 가장자리에 설치된 경우, 그 쪽의 압연 동박(20a)만을 고려하여 주행 롤러의 위치를 조정하기 때문에 반대편의 압연 동박(20b)의 사행을 유발하게 된다.
실시예
도 5에 도시한 바와 같이 CPC(300; Center Positioning Control)를 사용하여 본 실시예에 따른 2폭의 압연 동박들을 주행 롤(100)을 사용하여 롤링할 때는 사행이 나타나지 않는다.
CPC(300)는 도 5의 실시예에 도시한 바와 같이, 일반적으로 2폭의 압연 동박(200)의 양쪽의 위치를 파악하여 최대한 가운데로 주행하도록 하는 제어 장치이다. 이때, 2폭의 압연 동박(200) 코팅 진행시에는 2폭 압연 동박(200)의 기준 위치에서 벗어나는 정도가 최소가 되도록 위치를 제어해주는 CPC(300)가 사행을 최소화할 수 있다. 변형 실시예로, CPC(300) 대신에 도 4의 EPC(30)를 2폭의 압연 동박(200) 양쪽에 설치하는 것도 가능하다.
이하에서는 댄서롤을 포함하는 롤투롤 코팅기를 설명하기로 한다.
본 실시예에 따르면 롤투롤 코팅기에 포함된 롤러는 댄서롤(dancer roll)을 포함할 수 있다. 댄서롤은 주행되는 압연 동박의 장력을 제어하기 위한 장치로, 롤이 위/아래로 움직이면서 장력을 제어할 수 있다. 구체적으로, 장력이 약해져서 압연 동박이 늘어져 접히는 불량이나 압연 동박 좌/우의 장력이 달라 사선으로 겹치는 불량을 막을 수 있다. 본 실시예에서 댄서롤은 알루미나이트 처리될 수 있다. 구체적으로, 압연 동박과 닿는 댄서롤의 면은 알루미나이트 처리될 수 있다. 댄서롤이 장력을 제어하기 위해 일반적으로는 압연 동박과 밀착력이 높은 재질인 실리콘, 고무 등으로 롤 표면을 코팅하여 사용하는데, 2폭 코팅시에는 밀착력이 높아 미끌림(slip)이 일어나지 않는 재질은 오히려 압연 동박의 꼽침 등 사행 불량을 유발할 수 있기 때문에 알루미나이트 처리를 하여 장력 제어는 하되 미끌림이 자연스럽게 일어나도록 한 것이다. 동일한 효과를 얻을 수 있도록 알루미나와 같은 산화물을 코팅 처리할 수도 있다.
다음, 본 실시예에 따른 동박 필름 제조 방법은, 2폭 이상의 압연 동박들을 동시에 롤투롤 코팅하여 동박 필름을 제조하는 단계(S30)를 포함한다.
본 실시예에 따른 동박 필름은 압연 동박 상에 방열 물질이 코팅될 수 있다. 방열 물질은 그라파이트, 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소섬유, 및 카본블랙 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 동박 필름 제조 방법은 기존에 생산비가 저렴하고 경박 단소화에 유리한 전해 동박 대비하여 생산성이 열위한 압연 동박의 단점을 보완할 수 있다. 기존에 방열 물질을 코팅하여 제조된 동박 필름의 경우, 단폭의 압연 동박으로 제조되기 때문에 생산성이 낮은 문제가 있었다. 방열 물질을 코팅하는 경우가 아니라 FPCB와 같이 회로 기판에 사용되는 동박 필름의 경우에는 압연 동박 보다는 전해 동박을 사용하는 경우가 많았다. 전해 동박은 짧은 시간 안에 원하는 두께의 동박을 제작할 수 있으나 압연 동박은 압연 롤러를 통해 수차례 압연하는 공정을 거쳐야 하기 때문에 생산 비용이 증가할 수 있었기 때문이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동박 필름 제조 방법의 롤투롤 코팅을 수행하기 위한 콤마 코팅기를 나타내는 사진이다.
도 6을 참고하면, 2폭 이상의 압연 동박을 롤링하기 위해, 각각의 압연 롤링 좌우 가장자리에 가이드 댐이 형성되어 있다. 가이드 댐은 롤링되는 압연 동박이 사행 없이 코팅이 잘 되도록 할 수 있다. 가이드 댐은 방열 코팅을 수행하는 코터부에만 존재할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 주행 롤
200: 압연 동박
300: 중앙 위치 제어 장치

Claims (11)

  1. 디스플레이 제품 방열을 위해 사용되는 동박 필름 제조 방법에 있어서,
    압연 최대폭을 갖는 압연 동박을 준비하는 단계,
    상기 압연 최대폭 이하를 갖는 압연 동박을 2폭 이상 롤투롤 코팅기에 체결하는 단계, 및
    상기 2폭 이상의 압연 동박들을 동시에 롤투롤 코팅하여 동박 필름을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 롤투롤 코팅기에 포함된 댄서롤(dancer roll) 표면은 알루미나이트 처리 또는 알루미나 처리되어 있는 동박 필름 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 2폭 이상의 압연 동박들은 상기 롤투롤 코팅기의 롤러에서 이격 배치되어 롤링되는 동박 필름 제조 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 2폭 이상의 압연 동박들 각각의 위치 제어를 통해 상기 압연 동박이 사행 없이 롤링되도록 하는 동박 필름 제조 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 압연 동박들 각각의 중심 위치 제어를 통해 상기 압연 동박이 롤링되도록 하고,
    상기 압연 동박의 중심 위치 제어를 위한 중심 위치 제어 장치가, 상기 2폭의 압연 동박의 양쪽 가장자리에 각각 위치하는 동박 필름 제조 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 동박 필름은 상기 압연 동박 상에 방열 물질이 코팅되어 있는 동박 필름 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 방열 물질은 그라파이트, 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소섬유, 및 카본블랙 중 적어도 하나를 포함하는 동박 필름 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에서,
    상기 롤투롤 코팅 수행을 위해, 건조존은 롤-가이드 형태로 주행시키는 동박 필름 제조 방법.
  9. 제1항에서,
    상기 롤투롤 코팅은 콤마 코팅기 또는 슬롯 다이 코팅기를 사용하는 동박 필름 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 롤투롤 코팅이 상기 콤마 코팅기를 사용하는 경우, 상기 2폭 압연 동박 각각의 폭 방향 양단에 가이드 댐 구조가 형성된 동박 필름 제조 방법.
  11. 제1항에 따른 동박 제조 방법을 수행하는 동박 필름 제조 장치.
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