KR20130004903A - 전자파 시일드 필름, 이를 사용한 플렉시블 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

휴대전화 등의 힌지부 등의 굴곡이나 슬라이딩이 빈번하게 실시되는 부분에 사용해도 전자파 시일드 효과가 장기간 지속되는 전자파 시일드 필름, 및 상기 필름을 사용하여 전자파 시일드층을 형성하는 기판의 제조방법을 제공한다. (A)금속분과 (B)바인더 수지로 이루어진 도전층에, 보호층이 적층되어 이루어진 전자파 시일드 필름에서 도전층이 (a)평균두께 50~300㎚, 평균입경 3㎛ ~ 10㎛의 박편 형상 금속분과, (b)평균입경 3㎛ ~ 10㎛의 침상 또는 수지상 금속분을 함유하는 도전성 페이스트로 형성된 것으로 한다.

Description

전자파 시일드 필름, 이를 사용한 플렉시블 기판 및 그 제조 방법{ELECTROMAGNETIC-SHIELDING FILM, FLEXIBLE SUBSTRATE FORMED USING SAME, AND PROCESS FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 전자파 시일드 필름, 이를 사용한 플렉시블 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장기간의 슬라이딩 후에도 전자파 시일드 효과를 유지할 수 있는 전자파 시일드 필름, 상기 필름을 사용하여 전자파 시일드층을 형성한 플렉시블 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

휴대전화의 힌지부 등에 배치되는 플렉시블 기판(FPC)에, 전자파 시일드 필름을 적층하여 전자파 시일드하는 것이 종래부터 행해지고 있다. 전자파 시일드 필름으로서는 적어도 도전층과 보호층을 갖고, 그 도전층을 금속분을 바인더 수지에 분산시킨 도전성 접착제(도전성 페이스트)로부터 형성한 것이 사용되고 있다.

그와 같은 전자파 시일드 필름은 휴대전화 등의 박형화에 따라, 종래보다 한층 더한 박막화가 요구되고 있지만, 다른 조건이 동일하다면 박막화에 따라 시일드성은 저하되므로, 그 저하를 억제하는 것이 과제가 되고 있다. 또한, 전자파 시일드의 대상이 되는 플렉시블 기판은 휴대전화 등의 사용시에 굴곡이나 슬라이딩이 빈번하게 실시되는 부분에 사용되는 것이고, 사용기간이 길어짐에 따라서 전자파 시일드 효과가 저하되는 문제도 발생하므로, 그 해결도 요망되고 있다.

전자파 시일드 필름의 제성능의 향상을 위해서는 금속입자의 형상이나 입경 등에도 여러가지 연구가 이루어지고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 도전성, 밀착성, 및 전자파 시일드성의 향상을 위해, 평균입경 0.5㎛ ~ 20㎛의 은 입자와 1차 입자의 평균입경이 50㎚ 이하의 입상(粒狀) 은 입자를 일정한 비율로 사용하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는 플렉시블 기판이 요구하는 절곡 특성을 만족할 수 있는 도전성 페이스트 조성물을 얻기 위해, 평균입경 2.0㎛ ~ 5.0㎛의 비늘 조각 형상의 은분과 평균 입경 10㎛ ~ 19㎛의 수지상의 은도금 구리분의 혼합분말을 사용하는 것이 개시되어 있다.

그러나, 수십만회 레벨의 굴곡이나 슬라이딩의 후에도 충분한 전자파 시일드성을 지속하는 전자파 시일드 필름은 아직 얻어지지 않은 것이 실상이다.

일본 공개특허공보 제2005-294254호 일본 공개특허공보 제2009-230952호

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 박막화해도 우수한 전자파 시일드성을 갖고, 또한 휴대전화 등의 힌지부와 같이 굴곡이나 슬라이딩이 반복되어 빈번하게 실시되는 부분에 사용해도 초기의 전자파 시일드성이 장기간 지속되는 전자파 시일드 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기 필름을 사용하여 전자파 시일드층이 형성된 플렉시블 기판, 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉 본 발명의 전자파 시일드 필름은 (A) 금속분과 (B) 바인더 수지로 이루어진 도전층에, 보호층이 적층되어 이루어진 전자파 시일드 필름으로, 상기의 과제를 해결하기 위해 상기 도전층이 상기 금속분으로서, (a) 평균 두께 50~300㎚, 평균 입경 3㎛ ~ 10㎛의 박편 형상 금속분과, (b) 평균 입경 3㎛ ~ 10㎛의 침상 또는 수지상 금속분을 함유하는 도전성 페이스트로부터 형성된 것으로 한다.

상기 전자파 시일드 필름에서는 (A) 금속분과 (B) 바인더 수지의 비율이 중량비로 A:B=50:50~80:20의 범위 내(단, 고형분 환산)이고, 또한 상기 (a) 박편 형상 금속분과 (b) 침상 또는 수지상 금속분의 비율이, 중량비로 a:b=20:80~80:20의 범위 내인 것이 바람직하다.

본 발명의 플렉시블 기판의 제조 방법은 플렉시블 기판상에 상기 본 발명의 전자파 시일드 필름을 배치하고, 이어서 상기 전자파 시일드 필름과 함께 플렉시블 기판을 두께 방향으로 가압하면서 가열함으로써, 플렉시블 기판상에 전자파 시일드 층을 형성하는 방법이다.

또한, 본 발명의 플렉시블 기판은 상기 본 발명의 전자파 시일드 필름으로 이루어진 전자파 시일드층을 갖는 것으로 한다.

본 발명의 전자파 시일드 필름은 우수한 전자파 시일드 효과를 갖고, 이를 사용하여 플렉시블 기판에 전자파 시일드층을 설치한 경우, 수십만회 레벨의 굴곡 또는 슬라이딩의 후에도 전자파 시일드가 고레벨로 유지되는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명의 전자파 시일드층을 구비한 기판의 제조방법에 따르면, 상기한 우수한 전자파 시일드 효과가 장기간 지속되는 전자파 시일드층을 구비한 플렉시블 기판이 용이하게 얻어진다.

도 1은 시트 저항의 측정방법을 도시한 모식단면도이다.
도 2a, 도 2b는 접속저항의 측정방법을 도시한 모식단면도로, 도 2b는 도 2a의 부분 확대도이다.
도 3은 슬라이딩 시험의 방법을 도시한 모식단면도이다.

이하, 본 발명의 전자파 시일드 필름 및 이를 사용한 플렉시블 기판의 제조방법에 대해서 상세하게 설명한다.

본 발명의 전자파 시일드 필름은 상기와 같이 금속분과 바인더 수지로 이루어진 도전층과 보호층을 적어도 갖는 것이고, 금속분으로서 박편 형상 금속분과 침상 또는 수지상 금속분을 병용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 말하는 「박편 형상 금속분」은 통상, 비늘조각 형상 또는 플레이크 형상 등으로 불리는 것이고, 평판인 형상이면 좋고, 그 평면 형상은 특별히 한정되지 않는다. 여러 가지 형상의 입자를 눌러 으깨거나, 쳐서 으깨어 형성한 비늘조각 형상 금속분이, 비용이나 생산성의 측면에서 유리하므로 바람직하게 사용된다.

박편 형상 금속분의 금속의 종류는 금, 은, 은코팅 구리, 구리, 니켈 등이고 그 중에서도 은, 은 코팅 구리가 바람직하다. 또한, 상기 박편 형상 금속분의 크기는 평균 두께가 50~300㎚이고, 또한 평균 입경이 3㎛ ~ 10㎛의 범위인 것이 바람직하다. 평균 두께가 300㎚보다 크면 박편 형상 금속분의 융점의 저하가 일어나기 어렵고, 평균 두께가 50㎚보다 작으면 생산 비용이 대폭 상승한다. 또한, 평균 입경이 10㎛보다 크면 분산성이 저하되고 평균 입경이 3㎛보다 작으면 금속분이 저충전일 때의 도전성이 저하되는 경향이 있다.

한편, 「침상 또는 수지상 금속분」은 침상이어도 수지상(덴드라이트)이어도, 또는 그들의 혼합물이어도 좋다. 여기에서 수지상이라는 것은 명확하게 가지 형상으로 인정되는 부분을 갖는 것에 한정되지 않고, 별사탕과 같이 돌기를 갖는 것이나, 크고 작은 여러 형상의 볼록부를 갖는 것을 포함하는 것으로 한다. 상기 침상 또는 수지상 금속분의 금속의 종류도 상기와 동일하게 금, 은, 은 코팅 구리, 구리, 니켈 등이고, 그 중에서도 은 코팅 구리가 바람직하다. 크기는 평균 입경이 3㎛ ~ 10㎛의 범위인 것이 바람직하다. 평균 입경이 10㎛보다 크면 시일드 필름의 박막화가 곤란해지고, 평균 입경이 3㎛보다 작으면 금속분의 돌기 형상의 형성이 곤란해진다.

상기 금속분의 평균입경이나 평균두께는 레이저 회절 산란법에 의해 측정할 수 있다.

상기와 같은 박편 형상 금속분과 침상 또는 수지상 금속분을 병용함으로써, 이들 중 어느 한쪽을 단독 사용한 경우, 또는 다른 형상을 조합한 경우(예를 들어, 박편 형상 금속분과 구형상 금속분을 병용한 경우)와 비교하여 반복의 굴곡·슬라이딩에 대한 전자파 시일드 효과의 지속성이 현저하게 향상되는 것이 인정된다. 종래 기술에서 시일드 효과가 경시적으로 저하되는 것은 필름의 변형이 거듭됨에 의해, 도전층의 금속입자끼리의 접촉 상태가 악화되기 때문이라고 생각되는 바, 상기와 같이 박편 형상 금속분과 침상 또는 수지상 금속분을 병용한 경우, 침상 또는 수지상 금속분이 박편 형상 금속분에 부분적으로 찔리는 등의 물리적 결합이 발생하는 것으로 추측된다. 또한, 후술하는 가압하면서의 가열공정을 거침으로써, 금속분끼리 금속결합 또는 그에 준하는 단단한 결합을 하는 것으로 생각되고, 또한 후술하는 땜납 리플로우 공정을 거침으로써, 그 결합이 보다 단한한 것이 되는 것으로 생각된다.

상기 박편 형상 금속분(a)과 침상 또는 수지상 금속분(b)은 중량비로 a:b=20:80~80:20의 범위 내의 비율로 사용하는 것이 바람직하다. 박편 형상 금속분에 대한 침상 또는 수지상 금속분의 비율이 상기 범위를 벗어나면, 굴곡·슬라이딩에 의한 도전성의 저하가 커진다. 즉, 시일드 효과가 크게 저하된다.

다음에, 바인더 수지로서는 에폭시 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지 등의 열경화성 수지를 특별한 한정없이 사용할 수 있다. 그 중에서도 우레탄 수지가 가요성이 우수하므로 바람직하게 사용된다.

상기 (A)금속분과 (B)바인더 수지의 배합 비율은 중량비로 A:B=50:50~80:20의 범위(단, 고형분 환산)가 바람직하고, A:B=55:45~70:30의 범위가 보다 바람직하다. 금속분이 50중량%보다 적으면 도전성의 발현이 곤란해지고, 80중량%보다 많으면 가요성이나 밀착성이 저하된다.

상기 금속분과 바인더 수지로부터 전자파 시일드 필름을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상기 금속분과 바인더 수지로 이루어진 페이스트를 조제하고 박리지 등에 코팅하여 도전층이 되는 필름을 형성한다. 상기 필름의 두께는 8㎛ ~ 28㎛인 것이 바람직하고, 후술하는 프레스 공정 후에 5㎛ ~ 25㎛가 되는 것이 바람직하다. 프레스 공정 후의 두께가 5㎛ 미만이면 충분한 전자파 시일드성이 얻어지기 어렵고, 25㎛를 초과하면 박막화의 요청으로부터 바람직하지 않다.

상기 도전층에는 필요에 따라서 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위에서 공지의 첨가제를 첨가할 수 있다. 첨가제의 예로서는 난연제, 레벨링제, 점도 조정제 등을 들 수 있다. 난연제로서는 인계 등의 무기계 또는 유기계의 난연제를 적절하게 사용할 수 있다.

상기 도전층을 구성하는 필름에 보호층을 구성하는 필름을 적층함으로서, 본 발명의 전자파 시일드 필름이 얻어진다. 또는 먼저 보호층을 구성하는 필름을 형성하고, 상기 필름에 도전층을 구성하는 필름을 적층할 수도 있다.

보호층을 구성하는 필름은 에폭시 수지, 우레탄 수지 등에 의해 형성할 수 있다. 또한, 보호층의 표면경도는 연필경도로 H~4H인 것이 바람직하고, 그를 위해서 필요에 따라 상기 에폭시 수지나 우레탄 수지로 이루어진 층에 아크릴계 등의 하드코팅제를 적층할 수도 있다. 보호층의 표면경도가 연필경도에서 H보다 작으면 손상되기 쉽고, 한편 4H보다 크면 가요성이 작아져 슬라이딩 특성이 저하될 우려가 있다.

또한, 상기 보호층을 구성하는 필름의 두께는 3㎛ ~ 15㎛인 것이 바람직하고, 후술하는 프레스 공정 후에 2㎛ ~ 12㎛가 되는 것이 바람직하다. 프레스 공정 후의 두께가 2㎛ 미만이면 보호층으로서의 강도가 부족하고, 12㎛를 초과하면 박막화의 요청으로부터 바람직하지 않다.

또한, 전자파 시일드 필름 전체로서는 후술하는 프레스 공정 전의 두께가 11㎛ ~ 30㎛인 것이 바람직하고, 프레스 공정 후에 7㎛ ~ 28㎛가 되는 것이 바람직하다.

다음에, 본 발명의 플렉시블 기판의 제조방법으로서는 플렉시블 기판상에 상기 본 발명의 전자파 시일드 필름을 얹고, 압력 1~5 MPa로 가압하면서 가열하는 프레스 공정을 거침으로써, 플렉시블 기판상에 전자파 시일드층을 형성할 수 있다. 프레스 공정에서의 가열온도는 140~200℃가 바람직하다.

또한, 상기 프레스 공정에 의해 전자파 시일드층이 형성된 플렉시블 기판을 땜납 리플로우 공정에 제공함으로써, 슬라이딩 특성을 더욱 비약적으로 향상시킬 수 있다. 땜납 리플로우의 실시조건은 땜납이 녹는 조건이면 좋고, 특별히 한정은 없지만 통상은 약 260℃에서 4초간 정도이다. 금속은 박막화에 의해 융점이 저하되므로, 본 발명에서 사용되는 박편 형상 금속분은 예를 들어 융점 962℃의 은과 같은 고융점 금속이어도, 본 온도 범위에서 리플로우 공정을 거침으로써 용융되고, 상기한 금속결합 또는 그에 준하는 단단한 결합이 발생하게 된다.

또한, 본 발명의 전자파 시일드 필름은 피복 대상이 되는 플렉시블 기판과의 밀착성을 확보하기 위해, 폴리이미드에 대해서 180 ℃ 필강도로 2N 이상의 접착력을 갖는 것이 바람직하다.

실시예

이하에 본 발명의 실시예를 도시하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예, 비교예]

이형(離型) 필름상에 에폭시계 수지를 두께 6㎛로 코팅하여 건조시키고 이것에 아크릴계 하드 코팅액을 도포하여 건조시킴으로써, 에폭시계 소프트층과 아크릴계 하드 코팅층의 2층 구조로 이루어진 보호층(후술하는 도 1, 도 2a, 도 2b에서의 부호 "1")을 형성했다. 상기 보호층 상에 표 1, 표 2에 나타낸 배합으로 조제한 도전성 페이스트를 코팅하고 건조시킴으로써 도전층(동 도 1, 도 2a, 도 2b에서의 부호 "2")를 형성하여 전자파 시일드 필름을 얻었다. 얻어진 전자파 시일드 필름을 사용하여 이하의 평가를 실시했다. 사용한 바인더 수지 및 금속분의 상세한 내용은 다음과 같다.

바인더 수지: 다이니치세이카고교(주)제, 우레탄 수지 UD1357

금속분: (a) 비늘 조각 형상 은분: 평균 두께 100㎚, 평균 입경 5㎛, 융점 약 250℃

(b) 수지상의 은 코팅 구리분: 평균 입경 5㎛

단, 비교예 3에서는 (b) 수지상의 은 코팅 구리분으로 바꾸어 구 형상의 은 코팅 구리분(평균 입경 6㎛ ~ 7㎛)을 사용했다.

(1) 시트 저항

도 1에 도시한 입방체 형상의 전극 A, B(전극면적: 1㎠(L1=L2=L3=1㎝), 전극간격 d:1㎝, 전극 표면: 금도금 처리)를 도전층(2)에 배치하고, 각 전극에 화살표로 나타내는 방향으로 4.9N의 하중을 가하고, A-B 전극간의 저항값을 4단자법으로 측정하여 측정개시로부터 1분후의 값을 시트저항으로 했다. 측정분위기 온도는 상온(18~28℃)로 하고 측정에는 249㎜×50㎜ 절단 샘플을 사용했다. 시험 수를 n=5로 한 평균값을 표 1에 나타낸다.

(2) 180°필강도

상기 전자파 시일드 필름의 도전층측을 폴리이미드 필름[도레 듀폰(주)제, 카프톤 100H(상품명)]을 통하여 시험판에 점착하고, 보호층측에도 접착제층을 통하여 폴리이미드 필름(동 카프톤 100H)을 점착하여 50㎜/분으로 폴리이미드 필름으로부터 벗겨내었다. 시험 수를 n=5로 한 평균값을 표 1에 나타낸다.

(3) 접속저항

상기 전자파 시일드 필름을 플렉시블 프린트 기판(두께 53.5㎛)에 얹고, 압력 3MPa로 가압하면서 170℃에서 30분간 가열하여 도 2a 및 도 2b에 도시한 단면 형상을 갖는 전자파 시일드 필름층을 구비한 플렉시블 프린트 기판(FPC)의 평가용 시료를 작성하고, 그 후 땜납 플로우를 5회 실시했다. 도 2a 및 도 2b에서 부호 "1"은 전자파 시일드 필름의 보호층, 부호 "2"는 그 도전층을 나타낸다. 또한, 부호 "3"은 FPC의 폴리이미드층(두께 12.5㎛), 부호 "4"는 구리층(Cu: 18㎛), 부호 "5"는 무전해 니켈-금도금층(Ni:3㎛ ~ 5㎛, Au:0.05㎛ ~ 0.1㎛), 부호 "6"은 접착제층(두께 35㎛), 부호 "7"은 폴리이미드층(두께 25㎛)를 나타낸다. a는 그라운드부 직경이다. (b)는 (a)에서의 그라운드부의 확대도이다. 그라운드부 직경 (a)가 0.5㎜φ, 0.8㎜φ, 1.0㎜φ의 각각의 경우에서의 저항값 R(접속저항)을 측정했다. 시험 수를 n=5로 한 평균값을 표 1, 표 2에 나타낸다.

(4) 슬라이딩 특성

폴리이미드층(12.5㎛), 접착제층(15㎛), 구리박층(12㎛) 및 폴리이미드층(12.5㎛)이 위로부터 이 순서로 적층되어 이루어지는 4층 구조의 FPC(13)의 상하 양면에 전자파 시일드 필름(14, 15)(길이 100㎜, 폭 12㎜)을 적층하고 평가용 시료를 작성했다. 상기 평가용 시료를, FPC(13)의 상면측이 내측이 되도록 길이 방향으로 굴곡시키고, 도 3에 도시한 바와 같이 고정판(11)과 슬라이딩판(12)에 의해 끼워(굴곡반경 b:1.0㎜), 전자파 시일드 필름(14, 15)의 도전층의 길이 방향 양단부에 구리박(폭 10㎜)를 통하여 단자(도시하지 않음)를 접속하고, 이들 필름(14, 15)의 저항값을 각각 측정하고 시일드층 초기저항으로 했다. 계속하여 검은 원 표시를 기점으로 화살표 방향으로 스트로크(슬라이딩폭 50㎜(c=c'=25㎜), 60왕복/분)시키고, 시일드층 저항이 100Ω에 도달했을 때의 스트로크 횟수(왕복을「1회」로 함)를 조사하여, 「슬라이딩 특성」으로 했다. 또한, 상기 평가용 시료를 땜납 플로우 공정에 3회 제공한 시료에 대해서도 동일하게 시험을 실시했다. 결과를 표 1, 2에 나타낸다. 표에서 「내곡)」은 굴곡시켰을 때 FPC(13)의 내측이 되는 전자파 시일드 필름(15)의 저항값을 나타내고, 「외곡)」은 FPC(13)의 외측이 되는 전자파 시일드 필름(15)의 저항값을 나타낸다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명의 전자파 시일드 필름은 휴대전화 이외에, 굴곡부나 슬라이딩부를 갖는 디지털 카메라 등의 기기에 편성되는 플렉시블 기판 전반에 바람직하게 이용된다.

1: 전자파 시일드 필름의 보호층
2: 도전층
3, 7: 폴리이미드층
4: 구리층
5: 니켈-금 도금층
6: 접착제층
11: 고정판
12: 슬라이딩판
13: FPC
14, 15: 전자파 시일드 필름

Claims (4)

1. (A)금속분과 (B)바인더 수지로 이루어진 도전층에, 보호층이 적층되어 이루어진 전자파 시일드 필름으로서,
   상기 도전층은 상기 금속분으로서 (a) 평균두께 50~300㎚, 평균입경 3~10㎛의 박편 형상 금속분과, (b) 평균입경 3㎛ ~ 10㎛의 침상 또는 수지상 금속분을 함유하는 도전성 페이스트로 형성된 전자파 시일드 필름.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 도전층에서의 (A)금속분과 (B)바인더 수지의 비율이, 중량비로 A:B=50:50~80:20의 범위 내(단, 고형분 환산)이고, 또한 상기 (a) 박편 형상 금속분과 (b) 침상 또는 수지상 금속분의 비율이 중량비로 a:b=20:80~80:20의 범위 내인 전자파 시일드 필름.
3. 플렉시블 기판 상에 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 전자파 시일드 필름을 배치하고,
   다음에 상기 전자파 시일드 필름과 함께 플렉시블 기판을 두께 방향으로 가압하면서 가열함으로써, 상기 플렉시블 기판상에 전자파 시일드층을 형성하는 플렉시블 기판의 제조방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 전자파 시일드 필름으로 이루어진 전자파 시일드층을 갖는 플렉시블 기판.

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