KR20120131013A

KR20120131013A - 에프씨씨엘 및 이의 제조방법과 상기 에프씨씨엘을 이용한 안테나

Info

Publication number: KR20120131013A
Application number: KR1020110049173A
Authority: KR
Inventors: 송민화; 오은교
Original assignee: 송민화
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2012-12-04
Also published as: KR101237410B1

Abstract

본 발명은 절연성과 내열성이 뛰어난 2 층 FCCL 및 이의 제조방법과 상기 FCCL을 이용한 3세대 안테나에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명은 PET(polyethylene terephthalate), PBT(polybutylene terephthalate), PTT(polytrimethylene terephthalate), PCT(polycyclohexylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate)의 열가소성 폴리에스터계 수지 중 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 이루어진 두께 1~100㎛의 연성필름층; 상기 연성필름층의 적어도 일면에 고온고압으로 라미네이팅되거나 PDS(Printing Direct Structure)로 적층된 두께 1~100㎛의 Cu 패턴층을 포함하는 FCCL 및 이의 제조방법과 상기 FCCL을 이용한 안테나를 제공한다.
그 결과 본 발명에 따른 FCCL은 내열성이 우수한 PET, PEN 등의 열가소성 폴리에스터계 수지를 연성필름층으로 사용함에 따라 가공성과 취급성이 뛰어나면서도 신뢰성이 높은 장점을 나타내며, 본 발명에 따른 안테나는 다양한 패턴을 상대적으로 간단한 공정 및 저가의 비용으로 구현할 수 있는 장점이 있다.

Description

에프씨씨엘 및 이의 제조방법과 상기 에프씨씨엘을 이용한 안테나{FCCL, manufacturing methode the same and antenna using the FCCL}

본 발명은 FCCL(FCCL : Flexible Copper Clad Laminate)에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 내열성이 뛰어난 2층 FCCL 및 이의 제조방법과 상기 FCCL을 이용한 3세대 안테나에 관한 것이다.

최근 무선통신산업의 눈부신 발전에 힘입어 이동통신용 안테나 역시 발전을 거듭해온 가운데 이미 1,2 세대를 지나 3세대에 접어든 것으로 평가되고 있다.

일반적으로 안테나란 전파의 송수신을 위한 장치를 총칭하며, 이동통신장치의 외부로 돌출된 1 세대 '외장형 안테나'로부터 전기적, 기능적 소형화를 통해 이동통신장치 내부에 별도의 기구물로 내장되는 2세대의 '내장형 안테나'를 거쳐 현재 이동통신장치의 케이스에 일체화된 3세대의 '일체형 안테나'로 발전해왔다. 3세대 안테나는 제조공정의 단순화와 더불어 이동통신장치의 소형화, 박형화를 가능케 하면서도 성능면에서 30% 이상 향상된 특징을 보인다.

한편, FCCL(Flexible Copper Clad Laminate)은 폴리이미드 필름에 동박패턴을 적층한 연성회로기판의 원판 또는 연성회로판으로서, 특유의 얇고 유연한 특성으로 인해 항공?우주산업에서부터 각종 산업용기기, 전자산업에 이르는 다양한 산업부문에서 차세대 기판으로 손꼽혀 왔다.

요사이에는 특히 동박패턴에 폴리이미드 필름을 접착제로 접착하는 동박패턴/접착제/폴리이미드필름의 3층 FCCL을 대신해서 동박패턴에 폴리이미드 필름을 직접 적층하는 동박패턴/폴리이미드필름의 2층 FCCL이 소개되었는데, 2층 FCCL은 미세패턴 형성이 상대적으로 쉽고 굴곡성이 뛰어난 특징을 보여 경량화, 박형화 추세를 민감하게 반영하는 전자통신기기, 디스플레이 분야 등에서 크게 주목받고 있다.

이때, FCCL을 위한 폴리이미드 필름은 반복단위 내에 이미드기(imide group)을 함유한 고분자물질로서 PAA(Poly Amic-Acid)를 얻기 위한 제 1 공정과 PAA로부터 폴리이미드를 얻는 제 2 공정을 통해 얻어진다. 즉, 제 1 공정에서는 DMAc, DMF, NMP 등의 유기용매에 디아민(diamine)이 용해된 소정의 반응용액에 디안하이드라이드(dianhydride)를 첨가하여 PAA를 얻고, 제 2 공정에서는 PAA의 탈수?폐환 반응을 통해 폴리이미드를 얻는다. 참고로, 제 2 공정에는 물, 톨루엔, 에테르 등의 공용매를 사용하는 재침법, 탈수촉매를 이용하는 화학적 이미드화법, 고온을 이용하는 열적이미드화법, 디이소시네이트(diisocyanate)를 이용하는 이소시아네이트법 등이 사용된다.

하지만, 폴리이미드는 가공성이 나쁘고 대부분 불용, 불융의 상태를 보임에 따라 생산 및 취급이 매우 까다로운 단점을 나타내고, 극히 일부를 제외한 전량을 수입에 의존하고 있어 가격이 비싸다는 맹점을 보이고 있다.

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 안출된 것으로서, 기존의 폴리이미드를 대체할 수 있는 새로운 소재를 활용하여 상대적으로 간단한 공정으로도 우수한 물성을 나타내는 2층 FCCL 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적을 둔다.

더 나아가 본 발명은 상기의 FCCL을 이용하여 가공성과 집적도는 물론 성능면에서도 상대적으로 우수한 3세대 안테나를 제공하는데 그 목적을 둔다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, PET(polyethylene terephthalate), PBT(polybutylene terephthalate), PTT(polytrimethylene terephthalate), PCT(polycyclohexylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate)의 열가소성 폴리에스터계 수지 중 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 이루어진 두께 1~100㎛의 연성필름층; 상기 연성필름층의 적어도 일면에 고온고압으로 라미네이팅되거나 PDS(Printing Direct Structure)로 인쇄된 두께 1~100㎛의 Cu 패턴층을 포함하는 FCCL을 제공한다.

그리고 본 발명은 (a) PET(polyethylene terephthalate), PBT(polybutylene terephthalate), PTT(polytrimethylene terephthalate), PCT(polycyclohexylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate)의 열가소성 폴리에스터계 수지 중 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 이루어진 두께 1~100㎛의 연성필름을 준비하는 단계; (b) 두께 1~100㎛의 Cu 포일을 준비하는 단계; (c) 온도 220~280℃, 압축압력 5~30Kgf/㎠인 한 쌍의 압축롤러 사이로 상기 연성필름과 상기 Cu 포일을 겹쳐 1~5m/min 속도로 통과시킨 후 건조하는 단계를 포함하는 FCCL 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 (a) PET(polyethylene terephthalate), PBT(polybutylene terephthalate), PTT(polytrimethylene terephthalate), PCT(polycyclohexylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate)의 열가소성 폴리에스터계 수지 중 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 이루어진 두께 1~100㎛의 연성필름을 준비하는 단계; (b) 상기 연성필름의 적어도 일면에 구리분말이 함유된 Cu 잉크를 인쇄 또는 전사하여 Cu 패턴층을 형성하는 단계를 포함하는 FCCL 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 (b) 단계 후, 상기 Cu 패턴층에 Cu 도금층을 성장시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은 PET(polyethylene terephthalate), PBT(polybutylene terephthalate), PTT(polytrimethylene terephthalate), PCT(polycyclohexylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate)의 열가소성 폴리에스터계 수지 중 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 이루어진 두께 1~100㎛의 연성필름층, 상기 연성필름층의 적어도 일면에 고온고압으로 라미네이팅되거나 PDS(Printing Direct Structure)로 인쇄된 두께 1~100㎛의 Cu 패턴층을 포함하는 단위체가 이동통신장치의 케이스 내면에 적어도 한 층으로 부착된 안테나를 제공한다.

본 발명에 따른 FCCL은 내열성이 우수한 PET, PEN 등의 열가소성 폴리에스터계 수지를 연성필름층으로 사용함에 따라 가공성과 취급성이 뛰어나면서도 신뢰성이 높은 장점을 나타낸다.

또한 본 발명에 따른 FCCL의 제조방법은 상대적으로 간단한 공정을 통해 미세하면서도 다양한 Cu 패턴층을 무 접착의 2층 구조로 구현할 수 있어 적용성이 넓은 장점을 나타낸다.

아울러, 본 발명에 따른 안테나는 다양한 패턴을 상대적으로 간단한 공정 및 저가의 비용으로 구현할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 FCCL의 모식도.
도 2는 본 발명에 따른 FCCL 제 1 제조방법을 나타낸 모식도.
도 3은 본 발명에 따른 FCCL 제 2 제조방법을 나타낸 모식도.
도 4는 본 발명에 따른 FCCL 제 3 제조방법을 나타낸 모식도.
도 5는 본 발명에 따른 안테나의 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 양태(樣態)를 살펴본다.

도 1은 본 발명에 따른 FCCL(10)을 나타낸 모식도이다.

보이는 것처럼, 본 발명에 따른 FCCL(10)은 합성수지 재질로 이루어진 연성필름층(12)의 적어도 일면에 Cu 패턴층(14)이 적층된 형태를 나타낸다.

그리고 연성필름층(12)은 PET(polyethylene terephthalate), PBT(polybutylene terephthalate), PTT(polytrimethylene terephthalate), PCT(polycyclohexylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate)를 포함하는 열가소성 폴리에스터계 수지 중 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 이루어지는 것을 특징으로 하며, Cu 패턴층(14)은 고온고압으로 라미네이팅 된 Cu 포일(Cu foil)이거나 PDS(Printing Direct Structure)로 전사 또는 인쇄된 Cu 잉크인 것을 특징으로 한다.

각각을 상세히 살펴보면 다음과 같다.

연성필름층(12)은 PET, PBT, PTT, PCT, PEN를 포함하는 열가소성 폴리에스터계 수지 중 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 이루어지며, 바람직하게는 디카르본산(dicarboxlylic acdi)과 지방족 디올(aliphatic diol)로부터 만들어지는 그룹 중에서도 결정성 고분자인 PET, PEN 중 하나가 사용된다. 이때, 필요하다면 PET 또는 PEN의 연성필름층(12)은 적절한 배향 결정화 과정을 거칠 수 있고, 연성필름층(12)의 두께는 바람직하게는 1~100㎛이다.

Cu 패턴층(14)은 고온고압으로 라미네이팅 된 Cu 포일 또는 PDS로 인쇄 또는 전사된 Cu 잉크 중 하나로 이루어진다. 이때, 필요하다면 연성필름층(12)과 Cu 포일 사이에는 결합을 위한 프라이머로서 실란계 커플링제가 개재될 수 있고, Cu 잉크의 상부에는 Cu 도금층이 추가로 적층될 수 있다. 그리고 이들을 모두 포함하는 Cu 패턴층(12)의 전체적인 두께는 바람직하게는 1~100㎛이다.

이하, 본 발명에 따른 FCCL(10)의 제조방법을 살펴본다. 참고로, 본 발명에 따른 FCCL(10)의 제조방법은 세부단계에 따라 몇 가지 변형이 있을 수 있으므로 각각을 구분해서 살펴보며, 앞서 도 1을 함께 참조한다.

<제 1 제조방법>

도 2는 본 발명에 따른 FCCL(10)의 제 1 제조방법을 나타낸 모식도로서, 연성필름층(12)의 적어도 일면에 Cu 포일이 고온고압으로 라미네이팅되어 Cu 패턴층(14)을 형성하는 경우에 해당된다.

보이는 것처럼, 본 발명에 따른 FCCL의 제 1 제조방법을 위해서는 먼저 연성필름층(12)을 위한 합성수지필름(22)과 Cu 패턴층(14)을 위한 Cu 포일(24)을 준비한다. 이때, 합성수지필름(22)과 Cu 포일(24)은 롤에 감긴 형태로 제공될 수 있고, 각각의 재질과 두께는 앞서 살펴본 연성필름층(12) 및 Cu 패턴층(14)과 실질적으로 동일하다.

이어서, 히팅 가능한 한 쌍의 압축롤러(R)를 220~280℃로 가열하고 압착압력을 5~30Kgf/㎠로 조절한 후 합성수지필름(22)과 Cu 포일(24)을 겹쳐 압축롤러(R) 사이로 통과시킨다. 이때, 필요하다면 압축롤러(R)로 진입하기 전 합성수지필름(22)의 표면을 플라즈마 처리하거나 합성수지필름(22)과 Cu 포일(24) 사이에 실란계 커플링제를 적절히 개재하여 접착력을 시킬 수 있고, 압축롤러(R)의 통과속도는 1~5m/min 정도가 적절하다.

이어서, 건조기(D)로 건조하여 본 발명에 따른 FCCL(10)을 완성한다. 이때, 필요하다면 본 발명에 따른 FCCL(10)은 롤 형태로 감아 보관할 수 있으며, 이상의 전 과정은 릴투릴(reel to reel) 방식으로 진행될 수 있다.

<제 2 제조방법>

도 3은 본 발명에 따른 FCCL(10)의 제 2 제조방법을 나타낸 모식도로서, 연성필름층(12)의 적어도 일면에 Cu 잉크(32)가 PDS 방법으로 전사되어 Cu 패턴층(14)을 형성하는 경우에 해당된다.

보이는 것처럼, 본 발명에 따른 FCCL(10)의 제 2 제조방법을 위해서는 먼저 연성필름층(12)을 준비한다.

이어서, 목적하는 Cu 패턴층(14)의 형상이 음각으로 새겨진 별도의 기판(S)을 준비하여 음각패턴에 Cu 잉크(32)를 충진하고, 탄성을 지닌 볼 또는 롤 형태의 패드(P)를 사용하여 음각패턴에 충진된 Cu 잉크(32)를 연성필름층(12)에 전사한다. 이때, Cu 잉크(32)는 솔벤트 등의 유기용매에 Cu 미세분말과 바인더가 적절히 함유된 액상 또는 페이스트 상태일 수 있고, Cu 분말은 산화를 방지하기 위한 덴드라이트상이 사용될 수 있다.

이어서, 건조기(미도시)로 건조하여 본 발명에 따른 FCCL(10)을 완성한다.

그리고 바람직하게는 도금공정을 추가로 진행하여 Cu 분말의 탈락을 방지하고 한층 더 치밀한 구조의 Cu 패턴층(12)을 얻을 수 있다.

이를 위한 도금공정은 일례로 조동(粗銅)을 양극으로 하고 본 발명에 따른 FCCL(10)의 Cu 패턴층(14)을 음극으로 하여 황산구리 수용액 등의 도금액이 담긴 습식도금조에 침지시켜 Cu 패턴층(14) 위로 Cu 도금층을 석출하는 습식의 전해도금 방법이 사용될 수 있다.

<제 3 제조방법>

도 4는 본 발명에 따른 FCCL(10)의 제 3 제조방법을 나타낸 모식도로서, 연성필름층(12)의 적어도 일면에 Cu 잉크(32)가 인쇄되어 Cu 패턴층(14)을 형성하는 경우에 해당된다.

보이는 것처럼, 본 발명에 따른 FCCL(10)의 제 3 제조방법을 위해서는 연성필름층(12)을 준비한 후 산업용 잉크젯 프린터(H)를 이용하여 Cu 잉크(32)를 연성필름층(12)에 인쇄한다. 그리고 건조기로 건조하여 본 발명에 따른 FCCL(10)을 완성한다. 또한 바람직하게는 도금공정을 추가로 진행할 수 있는바, 이를 위한 도음공정은 습식의 전해도금 방법이 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 FCCL의 내열성을 살펴본다.

본 발명의 일 실시예에 따른 FCCL(10)은 두께 25㎛의 PET 연성필름층(12)에 두께 35㎛의 Cu 포일을 250℃, 20Kgf/㎠의 압축롤러에 2.5m/min의 속도로 통과시킨 후 건조하여 Cu 패턴층(14)을 구현한 2층 FCCL로서 가로 183mm, 세로 180mm로 절단해서 준비했고(이하, 제 1 시편이라 한다.), 비교시편으로는 두께 50㎛의 PET를 동일한 사이즈로 절단해서 준비했다.(이하, 제 2 시편이라 한다.) 그리고 열풍순환식건조기(종로계기산업, 모델명 JFC-301)에 제 1 및 제 2 시편을 넣고 250℃, 260℃에서 각각 30, 60, 90초 경과 후 상태변화를 관찰하였다.

표 1은 관찰결과를 정리한 것이다.

위 결과를 토대로 할 때, 본 발명에 따른 FCCL(10)은 260℃의 고온에서 90초 이상 아무런 변화가 없었고, 때문에 통상의 사용환경에서는 상시적으로 고도의 내열성을 유지한다는 것을 알 수 있다. 더 나아가 일반적으로 PEN의 내열성이 PET 보다 크다는 사실을 감안하면 본 발명에 따른 FCCL(10)은 폴리이미드 베이스의 기존 FCCL과 비교할 때 결코 내열성이 뒤지지 않는다.

한편, 첨부된 도 5는 본 발명에 따른 FCCL(10)을 이용한 안테나(40)를 나타낸 단면도이다.

보이는 것처럼, 본 발명에 따른 안테나(40)는 이동통신장치의 케이스(C)에 일체화된 3세대 안테나로서, PET, PEN 등의 열가소성 폴리에스터계 수지로 이루어진 연성필름층(12)의 적어도 일면에 Cu 패턴층(14)이 라미네이팅되거나 인쇄 또는 전사된 일 단위체가 적어도 한 층 이상 이동통신장치의 케이스(C)에 부착된다.

이때, 바람직하게는 각 층의 Cu 패턴층(14)은 홀 등을 통해 서로 연결되고, 이로써 전파의 송수신을 위한 안테나의 역할을 할 수 있다.

이상의 설명 및 도면은 본 발명의 예시에 지나지 않으며 본 발명의 기술사상을 한정하지 않는다. 즉, 본 발명은 다양한 변형이 가능하지만 이들 모든 변형이 본 발명의 기술사상 내에 있다면 본 발명의 권리범위에 속한다 해야 할 것인바, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위 내지는 이와 균등한 것에 의해 결정된다.

Claims

PET(polyethylene terephthalate), PBT(polybutylene terephthalate), PTT(polytrimethylene terephthalate), PCT(polycyclohexylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate)의 열가소성 폴리에스터계 수지 중 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 이루어진 두께 1~100㎛의 연성필름층; 및
상기 연성필름층의 적어도 일면에 고온고압으로 라미네이팅되거나 PDS(Printing Direct Structure)로 전사 또는 인쇄된 두께 1~100㎛의 Cu 패턴층을 포함하는 FCCL.
(a) PET(polyethylene terephthalate), PBT(polybutylene terephthalate), PTT(polytrimethylene terephthalate), PCT(polycyclohexylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate)의 열가소성 폴리에스터계 수지 중 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 이루어진 두께 1~100㎛의 연성필름을 준비하는 단계;
(b) 두께 1~100㎛의 Cu 포일을 준비하는 단계; 및
(c) 온도 220~280℃, 압축압력 5~30Kgf/㎠인 한 쌍의 압축롤러 사이로 상기 연성필름과 상기 Cu 포일을 겹쳐 1~5m/min 속도로 통과시킨 후 건조하는 단계를 포함하는 FCCL 제조방법.
(a) PET(polyethylene terephthalate), PBT(polybutylene terephthalate), PTT(polytrimethylene terephthalate), PCT(polycyclohexylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate)의 열가소성 폴리에스터계 수지 중 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 이루어진 두께 1~100㎛의 연성필름을 준비하는 단계; 및
(b) 상기 연성필름의 적어도 일면에 Cu 분말이 함유된 Cu 잉크를 인쇄 또는 전사하여 Cu 패턴층을 형성하는 단계를 포함하는 FCCL 제조방법.
청구항 3에 있어서,
상기 (b) 단계 후, 상기 Cu 패턴층에 Cu 도금층을 성장시키는 단계를 더 포함하는 FCCL 제조방법.
PET(polyethylene terephthalate), PBT(polybutylene terephthalate), PTT(polytrimethylene terephthalate), PCT(polycyclohexylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate)의 열가소성 폴리에스터계 수지 중 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 이루어진 두께 1~100㎛의 연성필름층, 상기 연성필름층의 적어도 일면에 고온고압으로 라미네이팅되거나 PDS(Printing Direct Structure)로 인쇄된 두께 1~100㎛의 Cu 패턴층을 포함하는 단위체가 이동통신장치의 케이스 내면에 적어도 한 층으로 부착된 안테나.