KR20110117927A - 전자파 차폐 필름 및 이를 구비하는 회로기판 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회로기판 상에 부착되며 상기 회로기판에서 발생하는 전자파를 차폐하기 위한 전자파 차폐 필름에 있어서, 절연층과, 상기 절연층의 하측에 분산 배치되는 도전성의 나노 입자들과, 상기 절연층에 상기 나노 입자들을 접착시키며 상기 나노 입자들에 전기적으로 연결된 탄소나노튜브(CNT) 분말을 함유하는 프라이머층, 및 상기 회로기판에 접착되도록 도전성 나노 입자들의 하측에 적층되는 도전성 접착제층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름 및 이를 구비하는 회로기판 어셈블리에 관한 것으로서, 굴곡 변형되는 기판 구조에 적합하며 차폐 효율이 향상된 차폐 필름을 제공하기 위한 것이다.

Description

전자파 차폐 필름 및 이를 구비하는 회로기판 어셈블리{EMI SHEILDING FILM AND CIRCUIT BOARD HAVING THE SAME}

본 발명은 회로기판에서 발생하는 전자파를 차폐하도록 회로기판에 부착되는 전자파 차폐 필름 및 이를 구비하는 회로기판 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로, 전자기기의 내부에는 이를 동작시키기 위한 칩, 전자 부품 등이 실장되는 회로기판이 장착된다. 이러한 전자기기의 동작 중에 회로기판에서는 전자파가 발생하는데, 이러한 전자파는 회로기판에 실장된 부품에 대해서 신호의 왜곡을 발생시키거나 인체에 유해한 영향을 미치는 등 다양한 문제를 발생시킨다,

이러한 회로기판의 전자파를 차폐하기 위해 회로기판에 전자파 차폐 필름이 부착되고 있다. 도 1은 일반적인 전자파 차폐 필름의 구조를 나타내고 있다.

도 1을 참조하면, 전자파 차폐 필름(10)은 절연층(11), 금속박막(12), 및 도전성 접착층(13)을 포함하는 구성을 갖는다. 절연층(11)의 하면에 금속 물질이 코팅되어 금속박막(12)을 형성하며, 금속박막(12)의 하면에는 도전성 페이스트가 도포되어 도전성 접착층(13)을 형성한다.

전자파 차폐 필름(10)은 도전성 접착층(13)에 의해 회로기판 위에 부착되며, 이 때 도전성 접착층(13)은 차폐 필름(10)을 회로기판(10)에 접착시킴과 아울러 회로기판(10)의 회로 패턴을 금속층(13)에 도통시킨다.

회로기판의 회로패턴에서 전자파가 발생하면, 전자파는 도전성 접착층(13)을 통해 금속박막(12)으로 소산되어 전자파가 외부로 방출하는 것이 차단되는 것이다.

아울러, 최근에는 전자기기들이 소형화, 고집적화 되면서, 전자기기에 연성회로기판이 적용되는 것이 증가하고 있으나, 상기와 같은 전자파 차폐 필름의 구조는 굴곡되는 변형에 의해 금속박막, 접착층 등에 크랙이 발생하는 등 연성회로기판에 적용하기에는 적합하지 않다. 아울러, 전자파 차폐 필름에 있어 차폐 효율이 가장 중요하므로, 차폐 효율을 향상시키기 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 굴곡 변형되는 구조에 적합하며 차폐 효율이 향상된 전자파 차폐 필름 및 이를 구비하는 회로기판 어셈블리를 제공하기 위한 것이다

상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 회로기판 상에 부착되며 상기 회로기판에서 발생하는 전자파를 차폐하기 위한 전자파 차폐 필름에 있어서, 절연층과, 상기 절연층의 하측에 분산 배치되는 도전성의 나노 입자들과, 상기 절연층에 상기 나노 입자들을 접착시키며 상기 나노 입자들에 전기적으로 연결된 탄소나노튜브(CNT) 분말을 함유하는 프라이머층, 및 상기 회로기판에 접착되도록 도전성 나노 입자들의 하측에 적층되는 도전성 접착제층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름을 개시한다.

또한, 본 발명은 회로기판 상에 부착되며 상기 회로기판에서 발생하는 전자파를 차폐하기 위한 전자파 차폐 필름에 있어서, 절연층과, 상기 절연층의 하측에 배치되는 탄소나노튜브(CNT) 분말과, 상기 절연층에 상기 탄소나노튜브(CNT) 분말을 접착시키기 위한 프라이머층과, 상기 탄소나노튜브 분말의 하측에 분산 코팅되며 상기 탄소나노튜브 분말에 접속되는 도전성의 나노 입자들, 및 상기 회로기판에 접착되도록 도전성 나노 입자들의 하측에 적층되는 도전성 접착제층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름을 개시한다.

상기 절연층은 폴리이미드(PI: polyimide), 폴리페닐렌 황화물(PPS:polyphenylene sulfide), 및 액정 폴리머(LCP: Liquid Crystal Polymer) 등을 사용 할 수 있으며 이들 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.

상기 나노 입자들은 실버(silver) 재질로 형성 가능하며, 100 나노미터 이하의 직경을 갖도록 형성될 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 본 발명은 분산 배치된 도전성 나노 입자들 및 탄소나노튜브 분말의 구조를 통해 차폐 필름의 전기적/기계적 내굴곡성을 향상시켰으며, 전기적 전도도를 향상시킴으로써 우수한 차폐율을 얻을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 전자파 차폐 필름의 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 필름의 단면도.
도 3은 도 2의 전자파 차폐 필름이 부착된 회로기판 어셈블리의 단면도.
도 4a 및 4b는 종래기술에 의한 차폐 필름과 본 발명의 차폐 필름의 차폐율을 각각 나타내는 그래프들.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자파 차폐 필름의 단면도.

이하, 본 발명과 관련된 전자파 차폐 필름 및 이를 구비하는 회로기판 어셈블리에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 필름의 단면도이고, 도 3은 도 2의 전자파 차폐 필름이 부착된 회로기판 어셈블리의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 전자파 차폐 필름(100)은 절연층(110), 도전성 나노 입자들(140), 프라이머층(130), 도전성 접착제층(150)을 포함한다.

절연층(110)은 전자파 차폐 필름(100)의 외면을 덮는 커버 필름으로서의 기능을 한다. 절연층(110)으로서 폴리이미드(PI: polyimide), 폴리페닐렌 황화물(PPS:polyphenylene sulfide), 및 액정 폴리머(LCP: Liquid Crystal Polymer) 등이 사용될 수 있다.

도전성 나노 입자들(140)은 수 나노미터(nm) 내지 수백 나노미터(nm)의 크기(직경)을 갖는 도전성 입자들을 말하며, 절연층(110)의 하측에 분산 배치된다. 도전성 나노 입자들(140)은 회로기판(170, 도 3 참조)에서 발생한 전자파들은 소산(dissipation)시키는 기능을 함으로써, 전자파가 외부로 방출되는 것을 방지한다. 본 실시예의 경우, 나노 입자들(140)로서 100 나노미터 이하의 직경을 갖는 도전 입자들을 사용하으며, 도전 입자로서 실버 재질을 사용하였다. 도전 입자로서 니켈, 알루미늄, 구리, 금, 백금, 파라듐 등의 사용이 가능하다.

도전성 나노입자들(140)은 이들이 분산되어 포함되는 도전성 페이스트 코팅층의 형태를 갖는 것도 가능하다.

도전성 나노 입자들(140)은 나노의 크기로서 분산 배치되어 있는 바, 종래 기술에 의한 금속 박막(12)에 비해 내굴곡성이 강하다. 즉, 회로기판(170)에 종래기술에 의한 차폐 필름(10)을 적용할 경우, 회로기판(170)의 굴곡 변형에 의해 금속 박막(12)에 크랙이 발생하는 등 손상이 발생하며 전기 전도도(저항)에도 변화가 일어나는데 비하여, 도전성 나노 입자들(140)의 경우 이러한 현상이 발생하지 않는다. 즉, 나노 입자들로서 도전층을 형성함으로써 회로기판(170)의 굴곡 변형에 대해 기계적 및 전기적 저항성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 도전성 나노 입자들(140)의 분산 배치 구조는 전기 전도도에 있어서도 큰 효과를 얻는다. 도전성 나노입자들의 두께가 종래기술과 같이 스퍼터링에 의해 제조된 금속 박막층(12)보다 입자들의 접촉면적이 넓으며, 이에 따라 접속저항이 낮아져 전기 전도도가 향상되게 되는 것이다.

프라이머층(130)은 절연층(110)에 도전성 나노 입자들(140)을 접착시킴과 아울러 차폐 필름(100)에 특정 색상을 구현한다. 프라이머층(130)은 특정 색상을 갖는 접착성 재질로 형성 가능하며, 절연층(110)과 도전성 나노 입자들(140)의 사이에 형성된다. 절연층(110)이 투광성(또는 반투광성)의 재질을 갖는 경우, 프라이머층(130)의 색상은 절연층(110)을 투과하여 보이게 되며, 이에 따라 차폐 필름(100)의 색상이 구현되는 것이다. 본 발명에서는 프라이머층(130) 하부의 구조가 보이지 않도록 하며, 빛의 반사율을 최소화할 수 있도록 프라이머층(130)의 색상을 검은색으로 사용하였다.

프라이머층(130)은 그 내부에 탄소나노튜브(CNT) 분말(120)을 함유하고 있으며, 탄소나노튜브 분말(120)의 적어도 일부는 도전성 나노 입자들(140)에 전기적으로 연결된다.

탄소나노튜브(Carbon Nano Tube,CNT)는 탄소들로 이루어진 육각형 구조들이 서로 연결되어 가늘고 긴 관 형태를 이루는 물질로, 수 내지 수십 나노미터의 매우 작은 직경을 갖는다. 탄소나노튜브의 기계적 특성을 살펴보면, 동일한 굵기의 강철에 비해 최대 100배 이상의 강도를 가지면서도 15%의 변형에도 견딜 수 있는 탄성 또한 나타낸다. 아울러, 실버와 비슷한 전기 전도도를 가져 매우 우수한 전기적 특성을 갖는다.

본 발명에서는 탄소나노튜브 분말(120)을 프라이머층(130)의 내부에 분산 배치하여 차폐 필름(100)의 내굴곡성을 향상시킴과 아울러 전기 전도성 또한 향상시켜 우수한 차폐율을 얻을 수 있다. 즉, 탄소나노튜브 분말(120)은 차폐 필름(100)에 굴곡에 강한 기계적 특성을 부여하고, 또한 나노 입자들(140)과 함께 전자파를 소산시키는 기능을 한다.

아울러, 탄소나노튜브는 우수한 열전도 특성을 가지는 바, 탄소나노튜브 분말(120)은 회로기판(170)에서 발생한 열을 분산시키는 기능을 한다.

도전성 접착제층(150)은 차폐 필름(100)과 회로기판(170)의 접착 및 전기적 연결을 위한 물질로서, 도전성 나노 입자들(140)의 하측에 적층되어 차폐 필름(100)의 최하위 레이어를 이룬다. 도전성 접착제층(150)으로서 도전성 페이스트 또는 도전성 접착 필름이 사용될 수 있다. 도전성 접착제층(150)의 접착 물질에 도전성 파우더, 후레이크, 볼 (예를 들어, 실버 파우더, 실버 후레이크) 등이 함유된 구성을 가지며, 그 밖에 추가적으로 나노 탄소튜브, 나노 실버 등의 나노 입자들이 함유되는 것도 가능하다.

도전성 접착제층(150)의 하부에는 보호 필름이 부착된다. 차폐 필름(100)의 부착시 보호 필름을 벗긴 후 차폐 필름(100)을 회로기판(170)에 부착하게 된다.

본 발명의 차폐 필름을 제조하는 과정에 대해 설명하면, 절연층(110)의 위에 탄소나노튜브 분말(120)을 함유한 프라이머를 코팅하여 프라이머층(130)을 형성한다. 이 때, 탄소나노튜브 분말(120)를 함유한 프라이머를 스프레이 방식으로 절연층(110)에 분사함으로써 프라이머층(130)을 형성시킬 수 있다. 다음으로, 도전성 나노 입자들(140)을 그 위에 분산시킨 후, 접착제를 코팅하여 접착제층(150)을 형성하면, 차폐 필름(100)의 제조가 완료되는 것이다.

도 3을 참조하면, 회로기판(170)은 베이스층(171)과, 도전성의 회로패턴(172)를 포함하고 있다. 차폐 필름(100)은 회로기판(170) 상에 부착되어 회로기판(170), 구체적으로 회로패턴(172)에서 발생하는 전자파를 차폐한다.

본 발명의 차폐 필름(100)은 리지드 회로기판에도 적용 가능하나, 내굴곡성이 향상된 구조이므로 연성회로기판에 적용하는 것이 적합하다 할 것이다. 본 실시예에 따르면, 베이스층(171)은 절연성 재질로서 굴곡 변형 가능한 재질, 예를 들어, PI, PPS, LCP 등으로 형성 가능하다.

회로패턴(172)은 베이스층(171) 상에 패터닝되어 기판의 회로를 형성하며, 회로패턴(172)의 위에는 회로패턴(172)을 보호하기 위한 커버 레이어(173)가 추가적으로 형성될 수 있다. 커버 레이어(173)는 차폐 필름(100)과 회로패턴(172)의 접속을 위한 부분를 제외하고 회로패턴(172)을 덮도록 구성된다.

차폐 필름(100)은 커버 레이어(173)의 위에 부착되며, 도전성 접착제층(150)은 회로패턴(172)에 전기적으로 연결된다. 회로패턴(172)에서 발생한 전자파는 도전성 접착제층(150)을 통해 도전성 나노 입자들(140) 및 탄소나노튜브 분말(120)로 전달되어 소산되게 된다. 본 발명은 분산 배치된 도전성 나노 입자들(140) 및 탄소나노튜브 분말(120)의 구조를 통해 차폐 필름의 전기적/기계적 내굴곡성을 향상시켰으며, 전기적 전도도를 향상시킴으로써 종래 기술 대비 우수한 차폐율을 얻을 수 있다.

도 4a 및 4b는 종래기술에 의한 차폐 필름과 본 발명의 차폐 필름의 차폐율을 각각 나타내는 그래프이다. 여기서, 가로축은 전자파의 주파수(Ghz)를 나타내고, 세로축은 차폐율(db)을 나타내고 있다.

종래기술에 의한 차폐 필름은 금속박막(12)으로서 실버 층을 사용하였으며, 본 발명의 경우 도전성 나노 입자들(140)로서 100 나노 미터 내외의 실버 입자를 사용하였다. 그 결과, 본 발명에 의하면 15db 이상의 차폐 효율이 향상된 것이 입증되었다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자파 차폐 필름의 단면도이다. 도 5에서는 앞선 실시예와 동일 또는 유사한 구성에 대해 유사한 도면 부호를 부여하였다.

본 실시예의 차폐 필름(200)은 프라이머층(230), 탄소나노튜브 분말(220)을 제외하고, 앞선 실시예와 동일한 구성을 가진다. 본 실시예의 차폐 필름(200)은 절연층(210)과, 절연층(210)의 하측에 배치되는 탄소나노튜브 분말(220)과, 절연층(210)에 탄소나노튜브 분말을 접착시키기 위한 프라이머층(230)과, 탄소나노튜브 분말(220)의 하측에 분산 코팅되는 도전성 나노 입자들(240)과, 도전성 나노 입자들의 하측에 적층되는 도전성 접착제층(250)을 포함한다. 여기서, 도전성의 나노 입자들(240)은 탄소나노튜브 분말(220)에 접속되기도 하며, 전자파 차폐 과정은 앞선 실시예와 동일하다.

앞선 실시예에는 프라이머층(130)에 탄소나노튜브 분말(120)이 함유되는 구성을 가지나, 본 실시예는 탄소나노튜브 분말(220)과 프라이머층(230)이 별도의 레이어를 이루고 있다.

본 실시예의 차폐 필름(220)은 절연층(210)에 코팅된 프라이머층(230)의 위에 탄소나노튜브 분말(220)을 분산시킨 후, 그 위에 도전성 나노 입자들(240)을 분산시키고, 마지막으로 접착제층(250)을 형성시킴으로써 제조 가능하다.

본 실시예는 앞선 실시예에 비하여 두께 측면에서 두께가 조금 증가하는 측면이 있으나, 탄소나노튜브 분말(220)과 도전성 나노 입자들(240)의 접촉 면적을 증가시켜 전기 전도도를 향상시킴으로써 보다 우수한 차폐 성능을 얻을 수 있다 할 것이다.

이상에서 설명한 전자파 차폐 필름 및 이를 구비하는 회로기판 어셈블리는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (7)

1. 회로기판 상에 부착되며, 상기 회로기판에서 발생하는 전자파를 차폐하기 위한 전자파 차폐 필름에 있어서,
   절연층;
   상기 절연층의 하측에 분산 배치되는 도전성의 나노 입자들;
   상기 절연층에 상기 나노 입자들을 접착시키며, 상기 나노 입자들에 전기적으로 연결된 탄소나노튜브(CNT) 분말을 함유하는 프라이머층; 및
   상기 회로기판에 접착되도록 도전성 나노 입자들의 하측에 적층되는 도전성 접착제층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름.
2. 회로기판 상에 부착되며, 상기 회로기판에서 발생하는 전자파를 차폐하기 위한 전자파 차폐 필름에 있어서,
   절연층;
   상기 절연층의 하측에 배치되는 탄소나노튜브(CNT) 분말;
   상기 절연층에 상기 탄소나노튜브(CNT) 분말을 접착시키기 위한 프라이머층;
   상기 탄소나노튜브 분말의 하측에 분산 코팅되며, 상기 탄소나노튜브 분말에 접속되는 도전성의 나노 입자들; 및
   상기 회로기판에 접착되도록 도전성 나노 입자들의 하측에 적층되는 도전성 접착제층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 회로기판은 굴곡 변형 가능한 연성회로기판의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 절연층은 폴리이미드(PI: polyimide), 폴리페닐렌 황화물(PPS:polyphenylene sulfide), 및 액정 폴리머(LCP: Liquid Crystal Polymer) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 나노 입자들은 실버(silver) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 나노 입자들은 100 나노미터 이하의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 필름.
7. 회로기판; 및
   상기 회로기판 상에 부착되며, 제1항 또는 제2항을 따르는 전자파 차폐 필름을 포함하는 회로기판 어셈블리.

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