KR20100123565A - 유리섬유 층을 가진 동박적층판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리섬유 층을 가진 동박적층판 및 그 제조방법에 관한 것이고, 구체적으로 서로 다른 방향으로 배치된 일방향 유리섬유 프리프레그로 형성된 유리섬유 절연층을 가지는 동박적층판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 동박적층판은 동박층; 동박층에 형성된 일방향 유리섬유 프리프레그로 형성된 위사층; 및 위사층과 접하여 배치된 일방향 유리섬유 프리프레그로 형성된 경사층을 포함하고, 상기 경사층과 위사층은 교차로 배치된다.

동박층, 일방향 유리섬유, 프리프레그, 경사층, 위사층

Description

유리섬유 층을 가진 동박적층판 및 그 제조방법{Copper Clad Laminate with Glass Fiber Layer and Method for Producing the Same}

본 발명은 유리섬유 층을 가진 동박적층판 및 그 제조방법에 관한 것이고, 구체적으로 서로 다른 방향으로 배치된 일방향 유리섬유 프리프레그로 형성된 유리섬유 절연층을 가지는 동박적층판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

구리를 입힌 얇은 적층판인 동박적층판(Copper Clad Laminate: CCL)은 일반적으로 2개의 구리층 사이에 절연층이 형성된 구조를 가진다. 동박적층판의 기초재료로 사용되는 절연층의 소재인 수지는 전기 절연성이 우수하지만 기계적 강도가 약하고 온도에 따른 치수 변화가 금속에 비하여 높다는 단점을 가진다. 이와 같은 수지층의 단점을 보완하기 위하여 종이, 유리섬유 또는 부직포가 수지층의 강도를 증가시키면서 온도에 따른 치수 변화를 감소시키기 위한 보강기재로 사용된다. 동박적층판은 유리섬유에 에폭시수지를 침투시킨 유리섬유/에폭시(Glass/Epoxy) 동박적층판, 인쇄회로기판의 제조를 위한 종이/페놀(Paper/Phenol) 동박적층판, 2종류 이상의 보강기재를 가지는 복합(Composite) 동박적층판, 정보처리분야에서 사용되는 낮은 유전율을 가진 보강기재를 가진 고주파용 동박적층판 및 유연성이 높은 폴 리에스테르 또는 폴리이미드필름과 동박으로 만들어진 플렉시블(Flexible) 동박적층판으로 나누어질 수 있다.

동박적층판과 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2005-0064450호 “우수한 접착력 및 신뢰성을 갖는 접착제 조성물, 이로부터 제조된 프리프레그 및 동박적층판”이 있다. 상기 선행기술은 인쇄회로기판의 드릴 가공성이 우수하고 열과 기계적 충격에 의한 박리 현상을 방지할 수 있는 에폭시 수지, 페놀 수지, 경화촉진제 및 아크릴로니트릴 공중합 고무로 이루어진 접착층을 포함하는 동박적층판에 대하여 개시하고 있다.

동박적층판과 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2008-0067277호 “동박 적층 구조체 및 동박 표면 처리 방법”이 있다. 상기 선행기술은 동박과 절연재 사이의 접착력을 향상시키기 위하여 아미노 작용기를 가진 실란 커플링제 및 글리시독시 작용기를 가진 혼합 실란 커플링제로 도포된 동박 적층 구조체에 대하여 개시하고 있다.

인쇄회로기판에서 보강기재로 사용되는 직물은 주로 열처리가 되어 실란 커플링제로 표면처리가 되고 그리고 에폭시 수지로 코팅이 된 프리프레그 형태로 만들어질 수 있다. 프리프레그 형태의 직물은 동박(Copper Foil)과 함께 적층되어 프레스 성형을 통하여 동박적층 절연판으로 만들어질 수 있다. 이와 같이 직물 보강기재를 가진 동박적층판은 열처리, 표면처리, 수지코팅, 적층 및 프레스 성형을 통하여 제조될 수 있다. 이러한 동박적층판의 제조과정에서 직물로 제직되어 수지 함침이 되고 그리고 반경화 상태인 프리프레그로 직물의 한쪽 또는 양쪽 면에 동막을 적층시켜 동막적층판이 제조되는 경우 위사와 경사 사이에 공간에 함침된 수지에 기포가 발생할 우려가 있고 두께가 두꺼우며, 고압의 프레스 과정에서 동박의 요철부로 인하여 제조된 동박적층판에서 수분 침투로 인하여 쇼트가 발생할 수 있다는 문제점을 가진다.

다른 한편으로 동박적층체는 내열성과 치수안정성을 가져야 할 뿐만 아니라 두께가 얇으면서 절연층의 전기적 특성이 우수하여야 한다. 두께와 다른 특성들은 서로 상반되는 요건이 되므로 양쪽 특성을 동시에 만족시키기 위하여 절연층을 형성하는 소재 자체의 적절한 선택이 요구된다. 공지된 선행기술은 특정 조건에 적합하지만 다른 조건에 부합하지 못하므로 동박적층판의 상용범위가 제한적이라는 문제점을 가진다.

본 발명은 선행기술의 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 일방향 유리섬유 프리프레그로 형성된 절연층으로 인하여 전체 두께가 얇으면서 전기적 및 기계적 특성이 우수한 동박적층판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 동박적층판의 제조방법은 일방향 유리섬유 프리프레그를 제조하는 단계; 제조된 일방향 유리섬유 프리프레그를 동박에 위사층과 경사층이 교차되도록 배치하는 단계; 및 동박과 일방향 유리섬유 프리프레그를 프레스 성형하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 위사층과 경사층은 각각 0° 및 90°가 되도록 교차로 배치된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 위사층과 경사층은 다수 개가 된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 동박적층판은 동박층; 동박층에 형성된 일방향 유리섬유 프리프레그로 형성된 위사층; 및 위사층과 접하여 배치된 일방향 유리섬유 프리프레그로 형성된 경사층을 포함하고, 상기 경사층과 위사층은 교차로 배치된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 동박층은 위사층과 경사층의 양쪽에 위치한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 위사층과 경사층은 다수 개가 된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 위사층과 경사층은 각각 0° 및 90°로 배치된다.

본 발명에 따라 제조된 동박적층판은 함침된 수지의 종류 및 층의 수에 따라 컴퓨터, 통신기기, 제어기계, 프린트 배선기판, 발전기, 변압기, 모터 또는 배전판과 같이 전기 절연이 요구되는 다양한 전기 또는 전자 기기에 사용될 수 있다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 제조방법은 얇은 두께, 향상된 전기 절연성, 우수한 열적 안정성 및 뛰어난 기계적 특성을 가진 동박적층판을 간단한 공정으로 용이하게 제조할 수 있다는 장점을 가진다. 그리고 본 발명에 따라 제조된 동박적층판은 수지 함침 과정에서 기포발생이 방지되면서 수지층의 두께가 균일하여 쇼트가 방지될 뿐만 아니라 수축 및 팽창이 균일하여 높은 치수 안정성을 가진다. 또한 모발방지로 인하여 유전특성이 개선될 수 있다는 이점을 가진다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 동박적층판의 제조공정 및 일방향 유리섬유 프리프레그의 제조 공정을 각각 도시한 것이다.

도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 동박적층판은 일방향 유리섬유 프리프레그를 제조하는 단계(P11); 제조된 일방향 유리섬유 프리프레그를 동박에 교차로 배치시키는 단계(P12); 일방향 유리섬유 프리프레그와 동박을 프레스 성형하여 접착시키는 단계(P13); 및 동박적층판의 형성을 완료하는 단계(P14)를 포함한다.

본 발명에 따른 동박적층판의 제조를 위하여 먼저 일방향 유리섬유 프리프레그가 제조되어야 한다. 일방향 유리섬유 프리프레그(Uni-directional Glass Fiber Prepreg)는 일방향 유리섬유에 수지를 함침시켜 제조될 수 있고 구체적인 과정이 도 1b에 도시되어 있다.

도 1b를 참조하면, 일방향 유리섬유 프리프레그의 제조를 위하여 먼저 크릴(Creel)에 의하여 일방향 유리섬유(F)가 이형지(Releasing Paper: R/P)와 함께 열판(11)으로 공급된다. 이형지(R/P)는 유리섬유에 함침이 되는 양에 해당하는 수지가 코팅이 된 종이로 공급롤러(12)를 통하여 공급될 수 있다. 일방향 유리섬유(F)는 이 분야에서 공지된 임의의 방법에 따라 제조될 수 있고 예를 들어 전기 용융 방사로 제조된 유리섬유를 포함한다. 수지는 예를 들어 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지 또는 페놀 수지와 같이 이 분야에서 공지된 임의의 수지가 될 수 있다. 유리섬유(F)에 함침되는 수지는 필요에 따라 동박에 대한 접착력을 향상시키기 위한 실란 커플링제를 포함할 수 있다. 또한 일방향 유리섬유(F)는 예를 들어 아라미드 섬유와 같이 내충격성 또는 절연성을 향상시킬 수 있는 다른 섬유가 위사 또는 경사 방향으로 첨가될 수 있다. 열판(11)을 통과하면서 용융된 수지는 한 쌍의 롤러(13a,13b)에 의하여 일방향 유리섬유(F)에 함침될 수 있다. 유리섬유(F)에 수지가 함침이 되면 제1 분리 롤러(14)를 통하여 이형필름(P)이 제거되면서 새로운 이형필름(P')이 제 2공급롤러(15)를 통하여 공급되고 그리고 냉각 롤러(16a, 16b)에서 냉각이 되는 유리섬유 프리프레그 공정이 진행된다. 냉각 롤러(16a, 16b)는 유리섬유(F)에 함침된 수지를 냉각시키고 이와 동시에 일정한 압력을 가하여 유리섬유(F)를 필름 형태로 만든다. 이와 같은 공정을 통하여 일방향 유리섬유 프리프레그(PS)가 제조되고 그리고 제조된 일방향 유리섬유 프리프레그는 공급 롤러(17)를 통하여 공급되는 배면 이형필름(P1)과 함께 권취 롤러(R)에 감긴다. 도 1b에 제시된 일방향 유리섬유 프리프레그의 제조방법은 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

제조된 일방향 유리섬유 프리프레그는 동박에 교차로 배치될 수 있다(P12). 이를 위하여 먼저 일방향 유리섬유 프리프레그는 일정한 크기로 절단이 된다. 그리고 절단이 된 일방향 유리섬유 프리프레그의 한 폭은 경사 방향으로 그리고 다른 폭은 위사 방향으로 교차로 배치될 수 있다. 필요한 경우 일방향 유리섬유 프리프레그와 접촉하는 동박의 한쪽 면에 접착력을 향상시키기 위한 커플링제가 코팅이 될 수 있다.

동박은 제조되는 동박적층판의 용도에 따라 교차로 배치된 프리프레그의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 배치될 수 있다. 또한 교차로 배치된 프리프레그 층은 복수 층이 될 수 있다.

프리프레그의 배치가 완료되면, 프레스 성형이 되어(P13) 동박적층판이 완성된다(P14). 프레스 성형은 이 분야에서 공지된 방법에 따라 이루어질 수 있고 그리 고 동박적층판은 컴퓨터, 통신기기, 제어기계, 프린트 배선 기판 또는 인쇄회로기판과 같이 전기 절연이 요구되는 임의의 전기 또는 전자 기기에 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 동박적층판의 제조방법은 수지의 함침과정에서 기포가 발생하지 않으며 동박 사이에 형성된 절연층 또는 수지층의 두께가 균일하여 쇼트 발생이 방지될 수 있도록 한다. 또한 모발이 발생하지 않아 제조된 동박적층판의 유전율이 향상된다는 이점을 가진다.

본 발명에 따라 제조된 동박적층판이 아래에 제시된다.

도 2는 본 발명에 따른 동박적층판의 단면도를 도시한 것이다.

도 2의 (가)는 본 발명에 따른 동박적층판(20)을 그리고 (나)는 공지의 동박적층판(20a)의 단면도를 각각 도시한 것이다.

도 2의 (가)를 참조하면, 본 발명에 따른 동박적층판(20)은 요철(211)이 형성된 동박(21)에 유리섬유 프리프레그로 이루어진 경사와 위사에 해당하는 경사층(22)과 위사층(23)을 포함한다. 경사층(22)과 위사층(23)은 예를 들어 0°/90°와 같이 일정한 각도로 교차로 배치되고 다수 개의 층이 형성될 수 있다. 이에 비하여 도 2의 (나)에 도시된 것처럼, 공지의 동박적층판(20a)은 위사 층과 경사층이 별도로 형성되지 않고 위사(22a)와 경사(23a)가 꼬인 형태로 배치된다.

본 발명에 따른 동박적층판(20)에서 수지는 각각의 위사층(22)과 경사층(23)에 균일한 두께로 함침되지만 공지의 동박적층판(20a)에서 수지층이 거의 없다. 이로 인하여 공지의 동박적층판(20a)에서 동박(21)에 형성된 요철, 수지층의 불균일성과 직물과 동박층 사이의 수분 침투로 인하여 쇼트 현상으로 인하여 불량이 발생 할 수 있다. 또한 공지의 동박적층판(20a)의 제직 과정에서 모발이 발생할 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 수지 함량을 높여야 하지만 전체 두께가 커질 수 있을 뿐만 아니라 수지의 수축과 팽창이 불균일하여 치수 안정성이 떨어질 수 있고 유전율이 높아질 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 동박적층판(20)의 경우 일방향 유리섬유 프리프레그에 수지층이 균일하게 형성되어 수분 발생이 방지되어 쇼트 발생이 억제될 수 있고 수축 및 팽창이 균일하여 치수 안정성이 높아진다는 이점을 가진다. 아울러 유전율이 향상될 수 있다는 이점을 가진다.

본 발명에 따른 경사층(22)과 위사층(23)은 도 2의 (가)에서 위쪽에 도시된 것처럼 다수 개의 위사 방향으로 배치된 프리프레그 및 교차로 배치된 다수 개의 경사 방향으로 배치된 프리프레그에 의하여 형성되거나 또는 도 2의 (가)의 아래쪽에 도시된 것처럼 하나의 위사 방향으로 배치된 프리프레그 및 교차로 배치된 하나의 또는 다수의 경사 방향으로 배치된 프리프레그에 의하여 형성될 수 있다. 이와 같이 경사층(22) 및 위사층(23)을 형성하는 프리프레그의 수는 특별히 제한되지 않는다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으면 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 동박적층판의 제조공정 및 일방향 탄소섬유 프리프레그의 제조 공정을 각각 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 동박적층판의 단면도를 도시한 것이다.

Claims (7)

1. 일방향 탄소섬유 프리프래그를 제조하는 단계;

   제조된 일방향 탄소섬유 프리프래그를 동박에 위사층과 경사층이 교차되도록 배치하는 단계; 및

   동박과 일방향 탄소섬유 프리프래그를 프레스 성형하는 단계를 포함하는 동박적층판의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 위사층과 경사층은 각각 0° 및 90°가 되도록 교차로 배치되는 것을 특징으로 하는 동박적층판의 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서, 위사층과 경사층은 다수 개가 되는 것을 특징으로 하는 동박적층판의 제조방법.
4. 동박층;

   동박층에 형성된 일방향 탄소섬유 프리프래그로 형성된 위사층; 및

   위사층과 접하여 배치된 일방향 탄소섬유 프리프래그로 형성된 경사층을 포함하고,

   상기 경사층과 위사층은 교차로 배치된 것을 특징으로 하는 동박적층판.
5. 청구항 4에 있어서, 동박층은 위사층과 경사층의 양쪽에 위치하는 것을 특징 으로 하는 동박적층판.
6. 청구항 4에 있어서, 위사층과 경사층은 다수 개가 되는 것을 특징으로 하는 동박적층판.
7. 청구항 4에 있어서, 위사층과 경사층은 각각 0° 및 90°로 배치되는 것을 특징으로 하는 동박적층판.

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