KR20030085551A - 고분자판 도전판 접합체 및 고분자판 도전판 접합체를이용한 부품 - Google Patents
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Abstract
고분자판과 도전판을 접착제의 사용없이 접합시킨 고분자판 도전판 접합체 및 고분자판 도전판 접합체를 사용한 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다. 고분자판과 도전판이 서로 대향하는 면을 극저압 하에서 활성화처리한 후 접합시켜 고분자판 도전판 접합체로 한다. 또한 이 고분자판 도전판 접합체를 사용하여 부품으로 한다.
Description
종래부터 필름 등의 고분자 판에 금속박막 등의 도전성 판을 적층한 적층체가 많이 제안되어 있다. 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리이미드로 대표되는 내열성 필름 상에 금속박막을 형성한 것은 기계적, 전기적, 열적 특성이 우수하여 플렉시블 회로기판 등에 사용되고 있다.
필름에 대한 금속박의 적층방법으로서 금속박과 필름을 접착제를 사용하여 접합하는 방법 외에 필름 상에 직접 금속박막을 형성하는 몇 가지 방법이 제안되고 있다. 예컨대 일본 공개특허공보 평11-207866호에서는 필름 상에 이온 플레팅, 스퍼터링 등의 박막 형성방법에 의하여 1 ㎛ 이내의 금속박막을 형성하고, 또한 1 ㎛ 이상의 두께를 필요로 하는 경우에는 전기 도금 등의 수법에 의하여 후막화하였다.
그러나 상기와 같은 종래의 적층법에서는 금속 등의 도전체 부분에 비교적두꺼운 막이 요구될 경우, 복수의 상이한 제조 공정을 병용해야만 하는 등의 번잡함이 있거나, 제조에 소요되는 시간이나 제조비용 면에서 문제가 있었다.
본 발명은 상기의 기술적 배경을 감안하여 고분자판에 필요한 두께를 갖는 도전판을 접착제의 사용없이 접합시킨 고분자판과 도전판의 접합체 및 고분자판과 도전판의 접합체를 사용한 부품, 프린트 배선판, IC (Integrated Circuit) 패키지, 방열판을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 고분자판과 도전판을, 접착체를 사용하지 않는 방법으로 접합한 고분자판 도전판 접합체 및 고분자판 도전판 접합체를 사용한 부품에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명의 고분자판 도전판 접합체의 일 실시형태를 나타내는 개략 단면도,
도 2 는 본 발명의 고분자판 도전판 접합체의 다른 일 실시형태를 나타내는개략 단면도,
도 3 은 본 발명에 사용하는 고분자판 도전판 접합체의 제조장치에 대한 개략도이다.
청구항 1 에 기재된 고분자판 도전판 접합체는 고분자판의 편면 또는 양면에 도전판을 적층시켜 이루어지는 접합체로서, 이 접합을 진공 조 내에서 상기 고분자판과 상기 도전판 각각이 접합되는 면을 사전에 활성화처리한 후, 상기 고분자판과 상기 도전판의 활성화처리된 면끼리 대향하도록 맞닿게 하여 중첩시키고 냉간압접하여 행하는 구성으로 하였다. 이 활성화처리는, 불활성 가스 분위기 중에서 글로 방전시키고, 상기 고분자판과 상기 도전판의 각 면을 스퍼터 에칭처리하는 것이 바람직하다.
청구항 3 에 기재된 부품은, 고분자판 도전판 접합체를 사용한 것으로서, 예컨대 프린트 배선판, IC 패키지, 방열판에 적용하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 고분자판 도전판 접합체의 일 실시형태를 나타내는 개략 단면도로서, 고분자판 (28) 의 편면에 도전판 (26) 을 적층한 예를 나타내고 있다. 도 2 는 다른 일 실시형태를 나타낸 개략 단면도로서, 고분자판 (28) 의 양면에 도전판 (24 및 26) 을 적층한 예를 나타내고 있다. 도 3 은 본 발명의 고분자판과 도전판의 접합체 제조에 사용하는 제조장치에 대한 개략 단면도이다.
도 1 에 나타난 고분자판 도전판 접합체 (20) 에 있어서, 도전판 (26) 과 고분자판 (28) 이 적층되어 있다. 또한 도 2 에 나타낸 고분자판 도전판 접합체 (22) 에 있어서 도전판 (26) 과 고분자판 (28) 과 도전판 (24) 이 적층되어 있다.
고분자판 (28) 의 재질로는 고분자판 도전판 접합체를 제조할 수 있는 소재이면 그 종류가 특별히 한정되지 않고, 고분자판 도전판 접합체의 용도에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어 플라스틱 등의 유기 고분자 물질이나 플라스틱에 섬유 등을 섞은 혼합체가 적용된다. 고분자판 도전판 접합체를 플렉시블 프린트 기판 등에 적용하는 경우에는 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 나일론 등의 방향족 폴리아미드 등을 사용할 수 있다.
고분자판으로 사용되는 플라스틱으로는 예컨대 아크릴 수지, 아미노 수지 (멜라민 수지, 요소 수지, 벤조구아나민 수지 등), 알릴 수지, 알키드 수지, 우레탄 수지, 액정 폴리머, EEA 수지 (Ethylene Ethylacrylate 수지, 에틸렌과 에틸아크릴레이트의 랜덤 공중합체 수지), AAS 수지 (Acrylonitrile Acrylate Styrene 수지), ABS 수지 (Acrylonitrile Butadiene Styrene 수지, 아크릴로니트릴, 부타디엔 및 스티렌을 조합한 수지), ACS 수지 (Acrylnitrile Chlorinated Polyethylene Styrene 수지), AS 수지 (Acrylonitrile Styrene 수지, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지), 이오노머 수지, 에틸렌폴리테트라플루오로에틸렌 공중합체, 에폭시 수지, 규소 수지, 스티렌부타디엔 수지, 페놀 수지, 불화에틸렌프로필렌, 불소 수지, 폴리아세탈. 폴리알릴레이트, 폴리아미드 (6 나일론, 11 나일론, 12 나일론, 66 나일론, 610 나일론, 612 나일론 등), 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리에스테르 (폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부티렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리시클로헥신디메르테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌나프탈레이트 등), 폴리올레핀 (폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 폴리카보네이트, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리설폰, 폴리스티렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리부타디엔, 폴리부텐, 폴리메틸펜텐 등을 적용할 수 있다.
또한 고분자판 (28) 의 두께도 고분자판 도전판 접합체의 용도에 따라 적절히 선정할 수 있다. 예컨대 1 ~ 1000 ㎛ 이다. 1 ㎛ 미만인 경우에는 고분자판으로서 제조하기 어려워지고, 1000 ㎛ 을 초과하는 접합체로서 제조하기 어려워진다. 고분자판 도전판 접합체의 용도가 플렉시블 프린트 기판이면 예컨대 3 ~ 300 ㎛ 범위의 두께가 적용된다. 3 ㎛ 미만인 경우에는 기계적 강도가 결여되고 300 ㎛ 을 초과하면 가요성이 결여된다. 바람직하게는 10 ~ 150 ㎛ 이다. 더욱 바람직하게는 20 ~ 75 ㎛ 이다.
도전판 (26) 의 재질로는 고분자판 도전판 접합체를 제조할 수 있는 소재이면 특별히 그 종류가 한정되지 않고, 고분자판 도전판 접합체의 용도에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예컨대 상온에서 고체인 금속 (예컨대 Al, Ni, Cu, Ag, Pt, Au 등) 또는 이들 금속 중 1 종류 이상을 함유하는 합금 (예컨대 JIS 에 규정된 합금 등) 또는 이들 금속이나 합금을 1 층 이상 갖는 적층체 (예컨대 클래드재, 도금재, 증착막재 등) 등을 적용할 수 있다. 고분자판 도전판 접합체의 용도가 플렉시블 프린트 기판이면, 도전성이 우수한 금속인 Cu, Al, Ni, Ag 등이나 이들 금속 중 1 종류 이상을 함유하는 합금 또는 이들 금속이나 합금을 1 층 이상 갖는 적층체 등을 적용할 수 있다.
JIS 에 규정된 합금으로는, 예컨대 Cu 계 합금에서는 JIS H 3100, JIS H 3110 또는 JIS H 3130 등에 기재되어 있는 무산소동, 터프피치 (tough pitch) 동, 인탈산동, 단동, 황동, 쾌삭 (free cutting) 황동, 주석 함유 황동, 애드미럴티 (admiralty) 황동, 네이벌 (naval) 황동, 알루미늄 청동, 백동 등을 적용할 수 있고, Al 계 합금에서는 JIS H 4000 또는 JIS H 4160 등에 기재되어 있는 합금번호로서 1000 계, 2000 계, 3000 계, 5000 계, 6000 계, 7000 계 등의 판 또는 박을 적용할 수 있다. Ni 계 합금에서는 상 (常) 탄소 니켈, 저 (低) 탄소 니켈,니켈-구리 합금, 니켈-구리-알루미늄-티탄 합금, 니켈-몰리브덴 합금, 니켈-몰리브덴-크롬 합금, 니켈-크롬-철-몰리브덴-구리 합금, 니켈-크롬-몰리브덴-철 합금 등을 적용할 수 있다.
또한, 도전판 (26) 의 두께도 고분자판 도전판 접합체의 용도에 따라 적절하게 선정할 수 있다. 예컨대 1 ~ 1000 ㎛ 이다. 1 ㎛ 미만인 경우에는 도전판으로서 제조하기 어렵고, 1000 ㎛ 을 초과하면 접합체로서 제조하기 어려워진다. 고분자판 도전판 접합체의 용도가 플렉시블 프린트 기판이면 두께가 비교적 얇은 것을 적용할 수 있다. 예컨대 1 ~ 150 ㎛ 이다. 1 ㎛ 미만인 경우에는 도전성이 결여되고, 150 ㎛ 을 초과하면 가요성이 결여된다. 바람직하게는 3 ~ 100 ㎛ 이다. 더욱 바람직하게는 10 ~ 35 ㎛ 이다. 고분자판 도전판 접합체의 용도가 방열판이나 섀시라면 두께가 더욱 두꺼운 것을 적용할 수 있다. 예컨대 30 ~ 1000 ㎛ 범위이다. 30 ㎛ 미만인 경우에는 기계적 강도가 결여되고 1000 ㎛ 을 초과하면 너무 무거워진다. 바람직하게는 50 ~ 500 ㎛ 이다.
도전판 (24) 의 재질은 도전판 (26) 에 적용할 수 있는 재질이면 특별히 한정되지 않고, 도전판 (26) 과 동일한 재질이거나 상이한 재질일 수도 있다. 또한 도전판 (24) 의 두께도 도전판 (26) 과 동일하거나 상이할 수도 있다.
도 1 에 나타낸 고분자판 도전판 접합체의 제조방법에 대하여 설명한다. 도 3 에 나타낸 바와 같이 진공 조 (52) 내에서, 언와인드 릴 (62) 에 설치된 고분자판 (28) 이 활성화처리장치 (70) 에서 활성화처리된다. 마찬가지로 언와인드 릴 (64) 에 설치된 도전판 (26) 이 활성화처리장치 (80) 에서 활성화처리된다.
활성화처리는 아래와 같이 실시된다. 즉 진공 조 (52) 내에 장전된 고분자판 (28), 도전판 (26) 을 각각 어스 접지된 일측의 전극 A 와 접촉시키고, 절연 지지된 타측의 전극 B 간에 10 ~ 1 ×10-3㎩ 의 극저압 불활성 가스 분위기, 바람직하게는 아르곤 가스 중에서 1 ~ 50 ㎒ 의 교류를 인가하여 글로 방전시키고, 또한 글로 방전에 의하여 발생된 플라스마 중에 노출되는 전극 A 와 접촉된 고분자판 (28), 도전판 (26) 각각의 면적이 전극 B 면적의 1/3 이하에서 스퍼터 에칭처리된다. 또한 불활성 가스 압력이 1 ×10-3㎩ 미만이면 안정된 글로 방전을 실시하기 어려워 고속 에칭이 곤란하고, 10 ㎩ 를 초과하면 활성화처리 효율이 저하된다. 인가되는 교류는 1 ㎒ 미만이면 안정된 글로 방전을 유지하기가 어려워 연속 에칭이 곤란하며, 50 ㎒ 를 초과하면 발진되기 쉽고 전력의 공급계가 복잡해져 바람직하지 못하다. 또한 효율적으로 에칭하기 위해서는 전극 A 의 면적을 전극 B 의 면적보다 작게 할 필요가 있고, 1/3 이하로 함으로써 충분한 효율로 에칭할 수 있다.
그후 이들 활성화처리된 고분자판 (28) 과 도전판 (26) 을, 활성화처리된 면이 대향하도록 하고, 양자를 맞닿게 하여 중첩시키고 압접 유닛 (60) 에서 냉간압접시켜 접합한다. 이때의 접합은 저온도ㆍ저압연율 하에서 가능하고, 접합에 의한 고분자판 그리고 도전판의 조직 변화 또는 파단 등의 악영향을 경감 또는 배제할 수 있다. 본 발명의 방법을 이용할 경우 T 를 고분자판, 도전판의 온도 (℃), R 을 압연율 ( %) 로 했을 때 0 < T ≤300, 0.1 ≤R ≤30 에서 양호한 압접상태를 얻을 수 있다. 0℃ 이하에서는 특별한 냉동장치가 필요하게 되고, 300℃를 초과하면 조직 변화 등의 악영향이 발생하게 된다. 또한 0.1 % 미만의 압연율에서는 충분한 접합 강도를 얻을 수 없고, 30 % 를 초과하면 파단 등의 악영향이 발생된다. 더욱 바람직하게는 0.5 ≤R ≤10 이다.
상기와 같이 접합함으로써 고분자판 도전판 접합체 (20) 가 형성되어 권취 롤 (66) 에서 감긴다. 이렇게 하여 도 1 에 나타낸 고분자판 도전판 접합체 (20) 가 제조된다.
다음으로 도 2 에 나타낸 고분자판 도전판 접합체는 상기 설명에 있어서, 고분자판 (28) 대신에 편면에 도전판을 구비하는 고분자판 도전판 접합체 (20) 를 도전판 (26) 대신에 도전판 (24) 을 사용하여 동일하게 제조된다.
이렇게 하여 제조된 고분자판 도전판 접합체에 필요에 따라 도전판의 잔류 응력을 제거 또는 저감하기 위하여 열처리를 실시할 수도 있다. 예컨대 도전판이 구리로 이루어진 경우 250 ~ 300 ℃ ×1h 정도에서 잔류 응력을 충분히 저감할 수 있다. 이 열처리 시에는 접합 강도의 저하 원인이 될 수 있는 유해 가스 (예를 들어 산소 등) 가 고분자판을 투과할 가능성이 있기 때문에, 진공 중이나 감압 상태 또는 환원성 분위기 중에서 열처리하는 것이 바람직하다.
또한 고분자판이나 도전체의 두께 또는 경도 등이 롤을 사용한 제조에 적합하지 않을 경우에는 배치처리를 이용할 수 있다. 진공 조 내에 미리 소정 크기로 자른 고분자판 또는 도전판을 복수 장전하여 활성화처리부에 반송하고, 수직 또는 수평 등 적절한 위치에 처리할 면을 대향 또는 병치시킨 상태 등에서 설치 또는파지하고 고정시킴으로써 활성화처리를 실시한다. 계속하여, 고분자판 또는 도전판을 유지하는 장치부가 압접장치를 겸하는 경우에는 활성화처리 후에 설치 또는 파지한 상태에서 압접하고, 고분자판이나 도전판을 유지하는 장치부가 압접장치를 겸하지 않을 경우에는 프레스장치 등의 압접장치에 반송하여 압접함으로써 달성된다.
게다가, 고분자판 도전판 접합체를 필요에 따라 적당한 크기로 자르고, 이 고분자판 도전판 접합체의 도전판을 에칭 가공하거나 하여 회로패턴을 형성함으로써 회로기판을 얻을 수 있다. 따라서 프린트 배선판 (리지드 프린트 배선판 또는 플렉시블 배선판 등) 등을 적용할 수 있고, IC 카드, CSP (칩 사이즈 패키지 또는 칩 스케일 패키지) 또는 BGA (볼 글리드 어레이) 등의 IC 패키지 등에도 응용할 수 있다. 특히 양면에 도전판을 갖는 고분자판 도전판 접합체에서는 스루 홀 등의 가공을 실시하고, 도금 가공 등의 적당한 방법을 사용하여 양면의 도통을 확보함으로써 더욱 복잡한 회로를 형성할 수 있다.
또한 양면에 도전판을 갖는 고분자판 도전판 접합체에서는, 편면에 회로를 배선하고 타면을 시일드판으로서 정전기 시일드 등에 이용하는 것이나, 섀시로서 이용하거나 방열판 또는 그라운드로서 이용할 수 있다. 한편으로 편면에 도전판을 갖는 고분자판 도전판 접합체 자체를 시일드판으로서 정전기 시일드 등에 사용하거나 섀시로서 사용하거나 방열판 또는 그라운드로서 사용할 수도 있다. 또 필요에 따라 고분자판 도전판 접합체에 굽힘 가공 등의 기계 가공을 실시할 수도 있다.
(실시예)
이하에서 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.
(실시예 1)
고분자판 (28) 으로서 두께 50 ㎛ 의 폴리이미드 필름을 사용하고, 도전판 (26) 으로서 두께 35 ㎛ 의 동박을 사용하였다. 폴리이미드 필름과 동박을 고분자판 도전판 접합체 제조장치에 세트하고, 언와인드 릴 (62) 로부터 풀려나온 폴리이미드 필름 및 언와인드 릴 (64) 로부터 풀려나온 동박을, 진공 장 (52) 내의 수냉 전극 롤 (72,82) 에 각각 감고, 활성화처리 유닛 (70,80) 내에서 스퍼터 에칭법에 의해 각각 활성화처리를 실시하였다. 이어서 이들 활성화처리된 폴리이미드 필름과 동박을, 압접 유닛 (60) 에서 활성화처리된 면끼리를 맞닿게 하여 중첩시키고 0.5 % 의 압연율로 냉간압접하고, 권취 롤 (66) 에서 감아 고분자 도전판 접합체 (20) 를 제조하였다.
(실시예 2)
고분자판 (28) 으로서 두께 50 ㎛ 의 액정 폴리머 필름을 사용하고, 도전판 (26) 으로서 두께 35 ㎛ 의 동박 (JIS H 3100 의 합금번호 : C1020, 무산소동) 을 사용하였다. 액정 폴리머 필름과 동박을 고분자판 도전판 접합체 제조장치에 세트하고, 언와인드 릴 (62) 로부터 풀려나온 액정 폴리머 필름 및 언와인드 릴 (64) 로부터 풀려나온 동박을, 진공 장 (52) 내의 수냉 전극 롤 (72,82) 에 각각 감고, 활성화처리 유닛 (70,80) 내에서 스퍼터 에칭법에 의해 각각 활성화처리를 실시하였다. 이어서 이들 활성화처리된 액정 폴리머 필름과 동박을, 압접 유닛(60) 에서 활성화처리된 면끼리를 맞닿게 하여 중첩시키고 3 % 의 압연율로 냉간압접하고, 권취 롤 (66) 에서 감아 고분자 도전판 접합체 (20) 를 제조하였다.
(실시예 3)
고분자판 (28) 으로서 두께 20 ㎛ 의 폴리에스테르 필름을 사용하고, 도전판 (26) 으로서 두께 35 ㎛ 의 동박 (JIS H 3100 의 합금번호 : C1020, 무산소동) 을 사용하였다. 폴리에스테르 필름과 동박을 고분자판 도전판 접합체 제조장치에 세트하고, 언와인드 릴 (62) 로부터 풀려나온 폴리에스테르 필름 및 언와인드 릴 (64) 로부터 풀려나온 동박을, 진공 장 (52) 내의 수냉 전극 롤 (72,82) 에 각각 감고, 활성화처리 유닛 (70,80) 내에서 스퍼터 에칭법에 의해 각각 활성화처리를 실시하였다. 이어서 이들 활성화처리된 폴리에스테르 필름과 동박을, 압접 유닛 (60) 에서 활성화처리된 면끼리를 맞닿게 하여 중첩시키고 1 % 의 압연율로 냉간압접하고, 권취 롤 (66) 에서 감아 고분자 도전판 접합체 (20) 를 제조하였다.
(실시예 4)
고분자판 (28) 으로서 두께 50 ㎛ 의 액정 폴리머 필름을 사용하고, 도전판 (26) 으로서 두께 30 ㎛ 의 알루미늄박 (JIS H 4160 의 합금번호 : 1085) 을 사용하였다. 액정 폴리머 필름과 동박을 고분자판 도전판 접합체 제조장치에 세트하고, 언와인드 릴 (62) 로부터 풀려나온 액정 폴리머 필름 및 언와인드 릴 (64) 로부터 풀려나온 동박을, 진공 장 (52) 내의 수냉 전극 롤 (72,82) 에 각각 감고, 활성화처리 유닛 (70,80) 내에서 스퍼터 에칭법에 의해 각각 활성화처리를 실시하였다. 이어서 이들 활성화처리된 액정 폴리머 필름과 동박을, 압접 유닛 (60)에서 활성화처리된 면끼리를 맞닿게 하여 중첩시키고 2 % 의 압연율로 냉간압접하고, 권취 롤 (66) 에서 감아 고분자 도전판 접합체 (20) 를 제조하였다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 고분자판 도전판 접합체는, 고분자판과 도전판이 서로 대향되는 표면을 활성화처리한 후, 활성화처리된 면끼리를 대향하도록 맞닿게 하여 중첩시키고 저압연율로 냉간압접하여 형성한 것이다. 따라서 접착제를 사용하지 않고 더욱 경량화 또는 박형화 시킬 수 있어 IC 패키지나 방열판 등에 적용하기에도 바람직하다. 또한 필요한 두께의 도전판을 사용할 수 있어 공정이 간단해지고 제조비용을 억제할 수 있게 된다.
Claims (6)
- 고분자판의 편면 또는 양면에 도전판을 적층시켜 이루어지는 접합체로서, 이 접합을 진공 조 내에서 상기 고분자판과 상기 도전판의 각각이 접합되는 면을 사전에 활성화처리한 후, 상기 고분자판과 상기 도전판의 활성화처리된 면끼리가 대향하도록 맞닿게 하여 중첩시키고 냉간압접하여 실시하는 것을 특징으로 하는 고분자판과 도전판을 적층시켜 이루어지는 고분자판 도전판 접합체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 활성화처리가, 불활성 가스 분위기 중에서 글로 방전을 행하고, 상기 고분자판과 상기 도전판의 각 면을 스퍼터 에칭처리하는 것을 특징으로 하는 고분자판 도전판 접합체.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 고분자판 도전판 접합체를 사용한 것을 특징으로 하는 부품.
- 제 3 항에 있어서, 상기 부품이 프린트 배선판인 것을 특징으로 하는 부품.
- 제 3 항에 있어서, 상기 부품이 IC 패키지인 것을 특징으로 하는 부품.
- 제 3 항에 있어서, 상기 부품이 방열판인 것을 특징으로 하는 부품.
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