KR20140004948A - 연성인쇄회로기판공정용 일체형 이형필름 및 그 제조방법 - Google Patents

연성인쇄회로기판공정용 일체형 이형필름 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20140004948A
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Abstract

본 발명은 연성인쇄회로기판공정용 일체형 이형필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우수한 완충성, 내열성, 이형성, 기계적 강도 등의 특성을 가질 뿐만 아니라, 기존의 기능성 필름을 다층 적층하는 구조에 비해 두께가 얇고 작업성이 뛰어나며, 기존의 필름들이 연신을 함으로써 거쳐야 하는 공정이 제거되어 제조단가가 낮으며 적은 공간에서 생산이 가능하여 공정의 편이성을 도모할 수 있다. 연성인쇄회로기판공정용 이형필름을 제공하는 것이다.

Description

연성인쇄회로기판공정용 일체형 이형필름 및 그 제조방법 {Integrated Release film for Flexible Printed Circuit Board process and Manufacturing method thereof}
본 발명은 연성인쇄회로기판공정용 일체형 이형필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우수한 완충성, 내열성, 기계적 강도 등의 특성을 가질 뿐만 아니라, 기타 접착제와의 비반응성 등 이형필름에 요구되는 특성을 구현할 수 있는 연성인쇄회로기판공정용 이형필름을 제공하는 것이다.
PCB (Printed Circuit Board)는 반도체, 디스플레이 및 2차 전지와 함께 4대 전자부품 가운데 하나로 알려진 핵심 부품이며, TV는 물론 컴퓨터, 휴대폰, 디스플레이, 통신네트워크, 반도체 모듈 등 다양한 전자 제품에 널리 사용되고 있다.
이러한 PCB의 일종으로서, 특히 FPCB (Flexible Printed Circuit Board)가 최근 광범위하게 사용되고 있다. FPCB의 외측면에는 일반적으로 내부 기판을 보호하기 위하여, 일반적으로 폴리이미드계 소재의 필름이 커버레이어 (보호막, Cover-Layer)로서 적층된다.
상기 커버레이어를 FPCB로 적층시키는 라미네이션 공정은 FPCB 상부에 커버레이어를 올려놓고, 이를 프레스부로 가압하여 커버레이어를 FPCB에 압착시킴으로써 커버레이어를 FPCB로 적층시키는 공정이다. 이때, FPCB 상부의 프레스부와 커버레이어 간의 접착을 방지하고, 프레스로 가압하는 작업이 완료된 후 프레스부와 커버레이어측이 원활하게 분리될 수 있도록 프레스부와 커버레이어 사이에 이형필름을 개재한다.
도 1은 일반적인 FPCB의 제조공정 중 핫 프레스 공정의 대표적인 예를 나타낸 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, CCL의 상부와 하부에는 에폭시 수지와 같은 열경화성 접착제를 이용하여 커버레이어인 폴리이미드 필름을 합지하기 위하여 핫프레스 공정용 기재의 구성을 이루게 된다. 이와 같이 합지된 기재의 상부와 하부에 이형필름, PVC 필름 두 장 또는 한 장, 크라프트지 그리고 알루미늄 또는 스테인레스 플레이트가 순차적으로 적층된다. 상기 이형필름은 PVC 필름과 커버레이어인 폴리이미드 필름 간의 점착 또는 접착을 방지하는 기능을 수행하게 되며, 핫 프레스 공정 완료 후, 각 기재 간의 박리를 용이하게 하기 위해 사용된다.
또한, 상기 그라프트지는 유연성이 우수한 내열성이 다소 미약한 PVC 필름과 열전달 기능을 하는 알루미늄 또는 스테인레스 플레이트 사이에 위치하여, 프레스 압력을 균일하게 전달함과 동시에, 기재 적층을 위한 열전달 기능을 하게 된다.
상기한 바와 같이 일반적인 FPCB의 제조공정 중 핫 프레스 공정에서 사용되는 이형필름은, 종래로부터 내열성능을 향상시킨 이축연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 테프론 필름, 폴리프로필렌 필름 및 폴리메틸펜텐 필름이 사용되고 있었다. 또한, 이형성을 높이기 위해 실리콘 코팅층을 포함한 이형필름의 개발이 있었다. 도 2는 실리콘 코팅층을 포함하는 이형필름으로서 종이(1)를 사이에 두고 폴리에틸렌과 같은 고분자 필름(2)이 압출 코팅되고, 그 일측 필름(2)의 상부에는 실리콘 코팅층(3)이 형성된다. 상기 실리콘은 통상 -Si-O-Si- 결합을 주쇄로 하고 측쇄에 메틸기(-CH3) 등의 유기기를 가지는 오가노폴리실록산으로서, 상기와 같이 메틸기의 유기 측쇄를 가지므로 메틸기 간의 낮은 분자력으로 인하여 낮은 표면 에너지를 가지며 이는 분자의 표면 장력을 낮게 한다. 따라서, 이형 필름에 상기와 같은 표면 특성을 갖는 실리콘 코팅층을 형성하면 이형성을 높일 수 있다.
그러나, 고분자 필름상에 실리콘 코팅층이 형성된 이형 필름은 상기 고분자 필름과 상기 도포된 실리콘은 이후의 제조 공정에서 밀착성이 떨어지게 되어 도포된 실리콘이 에폭시 점착층에 전이됨으로써 결과적으로 점착성을 저하시키는 큰 문제점이 발생하였다. 더욱이, 밀착성을 향상하기 위해서 기재 위에 프라이머 처리 등의 추가적인 공정을 수행하는 경우 공정 효율성 및 경제성이 저하되는 문제가 발생하였고, 상기 프라이머 자체가 또한 점착층에 전이될 우려가 있었으며 밀착성 향상을 위해 가교제를 증가시킬 경우에는 에이징 공정에 의해 경박리화가 야기되는 문제점이 발생하였다.
폴리에틸렌테레프탈레이트 연신 필름에 실리콘을 코팅한 필름의 경우, 실리콘 코팅을 열경화 방식으로 진행하기 때문에, 열경화 시 완전한 반응이 이루어지지 않으면 프레스시에 미반응 화학물질이 커버레이어로 일반적으로 사용되는 폴리이미드 필름으로 전사되어 도금 공정에서 불량을 발생시키는 등의 문제가 있었고, 폴리프로필렌 무연신 필름의 경우는 내열성이 떨어지기 때문에 프레스 공정에서 150℃ 이하의 저온 작업에만 선택적으로 이용되는 제한이 있고, 프레스 작업온도 150℃ 이상에서는 폴리프로필렌 무연신 필름의 내열도가 떨어져 FPCB 외곽 부분에서 폴리프로필렌 필름들 간의 서로 직접적으로 접촉하는 부분이 열 접착하여 융합이 일어나게 되어 이형성이 떨어지거나, 프레스공정 중 가열 후 냉각 공정상에서 열 변형에 기인한 수축현상이 발생하여 FPCB 제품의 휨 불량을 야기시킬 수 있는 문제점이 있었다.
테프론 필름은 고가이기 때문에 일부 업체에서만 한정적으로 사용하고 있으며, 폴리메틸펜텐 필름 (PMP, Mitsui chemials의 상품명 TPX로도 알려짐)은 이형성과 내열성 등이 우수하고, 프레스 후에 커버레이어로 일반적으로 사용되는 폴리이미드 필름으로 전사되는 물질이 없어서 고온 프레스용으로 이용되고 있지만, 고가이고 공급수량이 한정적이기 때문에 사용에 제한이 있으며, 기체투과도가 높아 완충제로 사용되는 PVC의 Cl성분이 핫 프레스 과정에서 제품에 전사되어 불량을 발생시키는 문제점이 있었다.
이와 같이 기존의 이형필름은 완충성을 부여하는 PVC 층과 이형성을 갖는 이형필름 층을 별도로 적재하여 사용하여 프레스 작업 준비시간이 길고 적층 과정에서 적층불량으로 인한 제품불량과, 핫 프레스 과정에서 완충성 역할을 하는 PVC의 Cl(chlorine)성분이 가스로 방출되어 제품불량을 야기한다. 따라서 프레스 공정의 원가절감, 생산성 향상과 친환경성을 위해 PVC성분이 없고 이형필름 자체가 완충 특성과 스틸 플레이트 (steel plate)와 해체가 용이하면서도 150℃ 에서 160℃ 사이의 내열성을 갖는 이형필름의 개발이 요구된다.
본 발명의 목적은 고온 고압의 프레스 작업 조건에 견디면서, 커버레이어로 사용될 수 있는 폴리이미드 필름 등에 대하여 우수한 이형성을 가지며, 동시에 FPCB 회로패턴에 대해 우수한 완충성을 가져 완충성을 부여하는 별도의 PVC 층을 적재할 필요가 없고, 흐름성이 제어되며 기계적 물성이 우수하고, 연성인쇄회로기판 또는 커버레이어에 대한 전사가 잘 발생되지 않는 핫 프레스 전과 후에 작업성이 우수한 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB) 핫 프레스 공정용 일체형 이형필름 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로,
(1) 제1압출부에 코어층 성분으로 폴리올레핀(polyolefin)계 수지를 투입하는 단계; (2) 제2압출부에 스킨층 성분으로 폴리에스터(Polyester)계 또는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지를 단독 또는 혼합하여 투입하는 단계; 및 (3) 상기 코어층 및 스킨층 성분을 공압출하여 코어층의 적어도 일면에 스킨층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 코어층 폴리올레핀(polyolefin)계 수지는 폴리프로필렌계 수지 및 0.940 내지 0.965 g/cm3 밀도를 갖는 고밀도폴리에틸렌을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 코어층은 0.910 내지 0.935 g/cm3 밀도를 갖는 저밀도폴리에틸렌을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 고밀도폴리에틸렌은 폴리프로필렌계 수지 100 중량부에 대하여 60내지 100중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 저밀도폴리에틸렌은 폴리프로필렌계 수지 100중량부에 대하여 100내지 160중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 스킨층 폴리에스터(Polyester)계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이며, 상기 스킨층 폴리올레핀(polyolefin)계 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 선상저밀도폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 코어층의 적어도 일면에 형성되는 스킨층을 포함하는 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB) 공정용 이형필름으로서,
상기 코어층은 폴리올레핀(polyolefin)계 고분자를 포함하고, 상기 스킨층은 폴리에스터(Polyester)계 또는 폴리올레핀(polyolefin)계 고분자를 단독 또는 혼합하여 포함하며, 상기 코어층 및 스킨층은 무연신인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판공정용 일체형 이형필름을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 코어층 폴리올레핀(polyolefin)계 고분자는 폴리프로필렌계 고분자 및 0.940 내지 0.965 g/cm3 밀도를 갖는 고밀도폴리에틸렌을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 코어층은 0.910 내지 0.935 g/cm3 밀도를 갖는 저밀도폴리에틸렌을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 고밀도폴리에틸렌은 폴리프로필렌계 고분자 100 중량부에 대하여 60내지 100중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 저밀도폴리에틸렌은 폴리프로필렌계 고분자 100중량부에 대하여 100내지 160중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 코어층의 두께는 10 ~ 200㎛일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 스킨층의 두께는 5 ~ 50㎛일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 일체형 이형필름은 코어층 및 스킨층간의 박리강도가 50gf이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 코어층의 양면에 스킨층이 형성될 수 있다.
본 발명의 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름은 핫 프레스 공정온도인 150℃에서 160℃ 사이의 우수한 내열성을 가지며, 커버레이어로 사용될 수 있는 폴리이미드 필름 등에 대하여 우수한 이형성을 갖고, 연성인쇄회로기판 또는 커버레이어에 대한 전사가 잘 발생되지 않으며, 커버레이어의 접착제로 사용될 수 있는 에폭시 수지 또는 아크릴계 수지 등에 대한 반응성을 갖지 않아 라미네이션 공정의 불량 발생을 저감시키는 우수한 효과를 제공한다.
또한, 코어층 수지의 흐름성이 제어되어 작업성을 개선하고, 최적의 완충성을 제공하여 완충성을 부여하는 별도의 PVC 층을 적재할 필요가 없어 FPCB 제품 수율을 향상시킨다.
나아가 본 발명의 공압출 무연신 일체형시트를 사용하는 경우, 기존의 기능성 필름을 다층 적층하는 구조에 비해 두께가 얇고 작업성이 뛰어나며, 기존의 필름들이 연신을 함으로써 거쳐야 하는 공정이 제거되어 제조단가가 낮으며 적은 공간에서 생산이 가능하여 공정의 편이성을 도모할 수 있다.
도 1은 일반적인 FPCB의 제조공정 중 핫 프레스 공정에서의 적층재의 대표적인 예를 나타낸 모식도이다.
도 2는 종래의 실리콘 코팅층을 포함하는 FPCB용 이형필름의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 FPCB용 이형필름의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 FPCB용 이형필름의 단면도이다.
도 5는 종래의 FPCB용 이형필름을 사용한 FPCB 공정의 일예를 나타내는 모식도이다.
도6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 FPCB용 이형필름을 사용한 FPCB 공정의 일예를 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이, 종래의 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB) 공정용 이형필름은 150℃ 이상에서 가공성에 문제가 있었으며, 이형성과 완충성을 갖는 기능성 필름들을 별도로 적층하여 사용함으로써 프레스 공정준비 시간이 길고, 적층 실수로 인한 작업불량 그리고 완충제인 PVC에 의한 유해가스 방출에 의해 제품불량의 문제들이 있었다.
이에 본 발명에서는 (1) 제1압출부에 코어층 성분으로 폴리올레핀(polyolefin)계 수지를 투입하는 단계; (2) 제2압출부에 스킨층 성분으로 폴리에스터(Polyester)계 또는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지를 단독 또는 혼합하여 투입하는 단계; 및 (3) 상기 코어층 및 스킨층 성분을 공압출하여 코어층의 적어도 일면에 스킨층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름의 제조방법을 제공함으로써 공정의 편이성을 도모하고, 이형필름의 기계적 강도를 향상시킬 뿐만 아니라, 우수한 완충성을 가짐으로써 별도의 PVC층을 적층하지 않아도 됨에 따라 핫프레스 작업 준비시간을 단축하고, 적층 실수로 인한 불량을 개선하며 유해가스 배출이 없는 친환경성 특성을 가질 수 있다. 또한, 우수한 내열성, 이형성과 기타 접착제와의 비반응성 등 이형필름에 요구되는 특성을 구현할 수 있으며, 저단가 소재를 사용하기 때문에 공정 비용을 감소시켜 상술한 문제의 해결을 모색하였다.
상기 (1)단계는 제1압출부에 코어층 성분으로 폴리올레핀(polyolefin)계 수지를 투입한다. 상기 코어층 폴리올레핀(polyolefin)계 수지는 폴리프로필렌계 수지 및 0.940 내지 0.965 g/cm3 밀도를 갖는 고밀도폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 폴리프로필렌계 수지는 폴리프로필렌 단독중합체이거나 프로필렌계 공중합체일 수 있다. 공중합체일 경우, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 그래프트 공중합체의 형태를 사용할 수 있다. 상기 고밀도폴리에틸렌은 0.940 내지 0.965 g/cm3 범위 내의 밀도를 갖는 것이 바람직하며, 폴리프로필렌계 수지 100 중량부에 대하여 60내지 100중량부를 포함할 수 있다. 60중량부 미만일 경우 핫프레스 시 회로패턴에 대한 인각률이 떨어지고, 100중량부를 초과할 경우 핫프레스시 코어층의 수지가 흘러나와 상/하부 층간접착으로 불량이 발생한다.
또한, 상기 코어층은 0.910 내지 0.935 g/cm3 밀도를 갖는 저밀도폴리에틸렌을 더 포함할 수 있으며, 가장 바람직하게는 선형저밀도폴리에틸렌일 수 있다. 상기 저밀도폴리에틸렌은 폴리프로필렌계 수지 100중량부에 대하여 100내지 160중량부를 포함할 수 있으며, 100중량부 미만일 경우 일체형 이형필름의 유연성이 떨어져 회로패턴에 대한 인각률이 떨어지고, 160중량부를 초과할 경우 내열성이 떨어져 형태가 뒤틀리며 코어층 수지가 흘러나와 층간접착으로 이형성이 떨어진다.
상기 (2)단계는 제2압출부에 스킨층 성분으로 폴리에스터(Polyester)계 또는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지를 단독 또는 혼합하여 투입한다. 상기 스킨층 폴리에스터(Polyester)계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트 등 일 수 있으며, 상기 스킨층 폴리올레핀(polyolefin)계 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 선상저밀도폴리에틸렌 등 일 수 있다.
상기 (3)단계는 상기 코어층 및 스킨층 성분을 공압출하여 코어층의 적어도 일면에 스킨층을 형성한다. 공압출은 통상적으로 사용되는 방법으로 수행할 수 있으며, 예를 들면, 블로잉압출과 T-die 압출법에 의해 제조될 수 있다. 공압출하여 제조함으로써 제조 공정이 편이해질 뿐만 아니라, 각 층간의 박리강도가 증가될 수 있다. 층간 박리강도의 증가는 핫프레스 후 이형필름 제거하는 과정에서 유리한 작업성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 코어층의 적어도 일면에 형성되는 스킨층을 포함하는 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB) 공정용 이형필름으로서, 상기 코어층은 폴리올레핀(polyolefin)계 고분자를 포함하고, 상기 스킨층은 폴리에스터(Polyester)계 또는 폴리올레핀(polyolefin)계 고분자를 단독 또는 혼합하여 포함하며, 상기 코어층 및 스킨층은 무연신인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판공정용 일체형 이형필름을 제공한다.
구체적으로 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 FPCB용 이형필름의 단면도이다. 도 3에는 코어층 (10) 및 그 상부에 공압출되어 형성된 스킨층 (20)으로 이루어진 이형필름이 도시되어 있다.
먼저, 코어층(10)은 폴리올레핀(polyolefin)계 고분자를 포함하여 제조된다. 코어층(10)의 폴리올레핀(polyolefin)계 고분자는 폴리프로필렌계 고분자 및 0.940 내지 0.965 g/cm3 밀도를 갖는 고밀도폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 폴리프로필렌계 고분자는 폴리프로필렌 단독 중합체이거나 프로필렌계 공중합체일 수 있다. 공중합체일 경우, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 그래프트 공중합체의 형태를 사용할 수 있다. 상기 고밀도폴리에틸렌은 0.940 내지 0.965 g/cm3 범위 내의 밀도를 갖는 것이 바람직하며, 폴리프로필렌계 고분자 100 중량부에 대하여 60내지 100중량부를 포함할 수 있다. 60중량부 미만일 경우 핫프레스 시 회로패턴에 대한 인각률이 떨어지고, 100중량부를 초과할 경우 핫프레스시 코어층의 수지가 흘러나와 상/하부 층간접착으로 불량이 발생한다.
코어층(10)에 폴리프로필렌계 수지 및 고밀도폴리에틸렌을 혼합하여 포함(실시예2)함에 따라 폴리프로필렌계 수지만을 단독으로 포함(실시예5)하거나 저밀도폴리에틸렌만을 단독으로 포함(실시예4)한 경우보다 쿠션성 및 이형특성이 향상될 수 있다. (표1참조)
상기 코어층(10)은 0.910 내지 0.935 g/cm3 밀도를 갖는 저밀도폴리에틸렌을 더 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 선형저밀도폴리에틸렌일 수 있다. 저밀도폴리에틸렌은 폴리프로필렌계 수지 100중량부에 대하여 100내지 160중량부를 포함할 수 있으며, 100중량부 미만일 경우 일체형 이형필름의 유연성이 떨어져 회로패턴에 대한 인각률이 떨어지고, 160중량부를 초과할 경우 내열성이 떨어져 형태가 뒤틀리며 코어층 수지가 흘러나와 층간접착으로 이형성이 떨어진다.
코어층(10)에 프로필렌계 수지, 고밀도폴리에틸렌 및 저밀도폴리에틸렌을 혼합하여 포함(실시예1)한 경우 폴리프로필렌계 수지만을 단독으로 포함(실시예5)하거나 저밀도폴리에틸렌만을 단독으로 포함(실시예4)한 경우보다 쿠션성 및 이형특성이 향상될 뿐 만 아니라, 폴리프로필렌계 수지 및 고밀도폴리에틸렌을 혼합하여 포함(실시예2)한 경우보다도 쿠션성 및 이형특성 면에서 우수한 결과를 보인다. (표1참조)
다음 스킨층(20)은 코어층의 적어도 일면에 형성되며, 폴리에스터(polyester)계 또는 폴리올레핀(polyolefin)계 고분자 중 어느 하나 이상이 단독 또는 혼합되어 형성된다. 상기 2층으로 이루어진 이형필름을 연성인쇄회로기판 공정에 사용할 경우, 스킨 필름층이 커버레이어를 향하도록 개재하여 프레스 작업을 수행한다 (도 3 참조).
상기 스킨층(20) 폴리에스터(Polyester)계 고분자는 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트 등 일 수 있으며, 상기 스킨층(20) 폴리올레핀계(polyolefin) 고분자는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌 또는 선상 저밀도 폴리에틸렌 등 일 수 있다.
또한, 상기 코어층(10)의 두께는 10 ~ 200㎛일 수 있으며, 상기 스킨층(20)의 두께는 5 ~ 50㎛일 수 있다.
상기 스킨층(20)은 코어층(10)의 양면에 형성될 수 있다. 구체적으로 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 이형필름의 일예로서, 코어층(10)의 양면에 스킨층(20)이 형성된다. 이 경우 상기 스킨층의 재질은 동일하거나 상이할 수 있다. 상기와 같이 기재 필름층의 양면에 스킨 필름층을 적층하여 형성된 이형필름은, 실제 라미네이션 작업 시에서 스킨 필름층이 커버레이어를 향하고 있는지 여부를 고려할 필요가 없어지게 되어 공정이 단순화될 수 있다는 잇점이 있다.
상기 코어층(10)과 스킨층(20)은 공압출을 통해 동시에 형성되며, 코어층(10) 및 스킨층(20) 전체가 무연신이다. 무연신인 경우 완충성이 향상되나, 내열특성, 기계적 물성 등이 연신 필름에 비하여 떨어져 종래에는 무연신 층 및 연신 층을 따로 적층하여 이형필름을 제조하였으나, 본 발명의 공압출 무연신 일체형 이형필름의 경우 완충성이 우수하면서도 동시에 우수한 내열성, 기계적 물성 등을 나타낼 수 있다. 따라서, 연신 층을 따로 적층하여 제조할 때보다 제조공정이 간소화되고 다양한 기능성 원료들을 구성층에 접목 시킴으로써 다기능성 시트를 제조할 수 있다. 또한 광학적으로 투명하고 복굴절이 낮은 제품을 제조할 수 있다. 또한, 상기 일체형 이형필름은 코어층 및 스킨층간의 박리강도가 50gf이상일 수 있다.
도 5는 종래의 이형필름이 사용될 수 있는 연성인쇄회로기판 공정의 일예를 도시한 모식도이다. 연성인쇄회로기판 공정을 통하여, 연성인쇄회로기판 (100)의 양 측면에는 폴리이미드 필름과 같은 커버레이어 (120)를 적층시키는 바, 커버레이어 (120)가 연성인쇄회로기판 (100)에 밀착될 수 있도록 에폭시 수지와 같은 열경화성 접착제 또는 아크릴계 수지와 같은 열가소성 접착제 (110)를 연성인쇄회로기판 (100) 및 커버레이어 (120) 사이에 개재한 상태에서 프레스 작업을 하게 된다. 이러한 프레스 작업은 연성인쇄회로기판의 양 측면으로 접착제 (110) 및 커버레이어 (120)를 위치시켜 수행할 수 있다. 통상적으로 연성인쇄회로기판 (100)의 표면에는 외부 요소와의 전기적 접속을 위한 컨넥터부가 구비되므로, 이 부분은 커버레이어 (120)가 덮이지 않고 개구된 오픈 셀 (open cell, 102)의 형태로 형성되게 된다.
기판 형성을 거쳐 커버레이어 합지 공정을 마친 후, 연성인쇄회로기판은 최종 제품 단위로 절단 공정을 거치게 된다. 이로 인해, 커버레이어 합지 공정이 이뤄지는 동안 하나의 PCB에는 다수개의 오픈 셀이 규칙적으로 배열된 상태를 이루게 된다.
합지 공정 중에 연성인쇄회로기판 (100) 및 그 상하측의 프레스부는 전체적으로 다음과 같은 층 구조를 갖는다. 상하측 프레스의 중앙에 연성인쇄회로기판 (100)가 위치하며 그 상하 양측면에 전술한 바와 같이 에폭시 수지와 같은 열경화성 접착제 또는 아크릴계 수지와 같은 열가소성 접착제 (110)를 개재하여 커버레이어 (120)가 접착된 상태를 이룬다. 이러한 상태의 연성인쇄회로기판 (100)의 상하측에는 프레스부가 구비되는바, 도 5에 도시된 바와 같이 프레스부는 스틸플레이트 (300)의 내측에 종이 (310)가 위치한다. 이때, 각 프레스부와 연성인쇄회로기판 (100)에 접착된 커버레이어 (120) 사이에는 이형필름 (200)이 위치하게 된다.
또한, 완충성을 부여하기 위하여PVC 완충재 시트 (320)를 이형필름(200)과 종이(310)사이에 위치하도록 하였다. 스틸 플레이트 (300)는 프레스압을 전달하면서 적층을 위한 열전도 기능을 하게 되며, 종이 (310)는 스틸 플레이트 (300)와 이형필름(200)의 접착 방지 및 압력이 전체적으로 균일하게 작용하도록 하기 위해 사용되었다.
그러나 본 발명의 일체형 이형필름이 사용될 수 있는 연성인쇄회로기판 공정의 일예를 도시한 모식도인 도6을 살펴보면, 상하측 프레스의 중앙에 연성인쇄회로기판 (500) 및 그 상하 양 측면에 전술한 바와 같이 열가소성 접착제 (510)를 개재하여 커버레이어 (520)가 접착된 상태를 이루며, 연성인쇄회로기판 (510)의 상하측에 프레스부 스틸플레이트 (700)가 구비되고, 연성인쇄회로기판 (500)에 접착된 커버레이어 (520) 사이에는 본 발명의 이형필름 (600)이 위치하게 된다.
본 발명의 일체형 이형필름(600)은 공압출에 의해 하나의 다층형 필름으로 형성된 것으로, 프레스부와 커버레이어인 폴리이미드 필름 간의 점착 또는 접착을 방지하는 기능을 수행할 뿐 아니라, PVC 완충재 시트(320) 및 종이(310) 등의 기능을 대체함으로써 핫프레스 작업 준비시간을 단축하고 적층 실수로 인한 불량을 개선하며 PVC층으로부터 Cl성분의 가스가 방출되어 발생하는 제품 불량을 방지하고 친환경적으로 제품을 생산할 수 있다. (도6참조)
본 명세서에서 연성인쇄회로기판 공정이라 함은 전술한 공정을 일컫는 것으로서, 즉, 커버레이어를 FPCB에 적층시키는 합지공정을 의미한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예1>
코어층으로서 정식명칭 저밀도폴리에틸렌(LDPE, 한화, 955, (밀도 0.919 g/cm3)), 폴리프로필렌(PP, 폴리미래, RM5100), 고밀도폴리에틸렌(HDPE, 호남석유화학, 8301B, (밀도 0.951 g/cm3))를 30:30:40의 중량비로 혼합하여 코어층을 제조하였다. 이후, 양면에 폴리부틸렌테레프탈레이트를 스킨층 성분으로 하고 이를 공압출하여 코어층 100㎛ 및 스킨층 각각 50㎛인 무연신 일체형 이형필름을 제조하였다.
<실시예2>
코어층에 LDPE를 사용하지 않고, HDPE와 PP를 50: 50의 중량비로 혼합한 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이형필름을 제조하였다.
<실시예3>
코어층에 HDPE를 사용하지 않고, LDPE와 PP를 50: 50의 중량비로 혼합한 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이형필름을 제조하였다.
<실시예4>
PP와 HDPE를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 이형필름을 제조하였다.
<실시예5>
HDPE를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 이형필름을 제조하였다.
<비교예1>
필맥스의 이축연신 폴리프로필렌필름(밀도 0.91g/㎤, 두께 50um)을 별도로 준비하고 무연신 저밀도 폴리에틸렌 필름(50um)을 제조한 뒤 이축연신 폴리프로필렌필름을 무연신 저밀도 폴리에틸렌필름의 양면에 합지하여 제조하였다.
<비교예2>
필맥스의 이축연신 폴리프로필렌 필름(50um)을 단독으로 사용하였다.
<비교예3>
율촌화학에서 생산중인 단면 실리콘 코팅된 이축연신 폴리에틸렌테레프탈레이트(50um)필름을 이형층으로 형성하고 쿠션층으로 PVC 시트(200um)를 차례로 적층하여 기존의 다층형 이형필름과 동일한 구조로 제조하였다.
<실험예>
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 필름에 대한 물성 평가를 하기와 같은 방법으로 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
1. 흐름성 측정
시편의 초기면적에 대해 핫프레스 작업 후 Core층의 원료가 흘러나온 면적의 비로 계산하였다. 흐름성 수치가 클수록 Core층 원료의 내열성이 떨어지며 FPCB 공정중 이형필름간에 접착을 발생하여 불량률이 증가한다. 반면 흐름성 수치가 1이거나 1에 가까울수록 핫프레스 전 후의 치수안정성이 우수함을 나타낸다. 핫프레스 공정조건은 160℃, 200kgf/㎠, 5min의 실험 조건을 부여하였다.
2. 쿠션성 평가
핫프레스 후 FPCB의 모든 도면이 정상적으로 인각되어 있는지를 통해 이형필름의 쿠션성을 평가하였다. 쿠션성이 좋을수록 인각 정도가 높은 것으로 그 결과는 다음 표 1에 나타냈다.
3. 이형 특성 측정
핫프레스 공정 후 해체 작업에서의 이형특성을 관찰하였다. 해체 작업이란 프레스 가온 가압공정 후 충분한 냉각을 거친 다음 각각의 적층된 기재들을 분리해 내는 과정을 말하며, 커버레이어와 이형필름 간의 박리가 잘 될수록 이형성이 우수한 것으로 판단하였다. 그 결과는 다음 표 1에 나타냈다.
4. 박리 강도 측정
코어층과 스킨층간의 박리 강도는 만능재료시험기(INSTRON)을 이용하여 측정하였다. 폭 2.54cm, 길이 25cm로 시편을 제작한 뒤 스킨층의 일부분을 박리하여 상부 조(jaw)에 고정하고 코어층을 하부 조(jaw)에 고정하여 측정한다. 이때 박리강도는 최대 하중값으로 측정하였다. 층간 박리가 되지 않을 경우에는 박리 없음으로 표현하였다.
흐름성 쿠션성 이형특성 박리강도(gf)
실시예1 1.0 우수 우수 박리 없음
실시예2 1.2 우수 우수 박리 없음
실시예3 2.4 보통 보통 박리 없음
실시예4 3 보통 불량 박리 없음
실시예5 1.1 불량 보통 박리 없음
비교예1 1.3 보통 우수 100
비교예2 1.1 불량 우수 단층
비교예3 1.0 우수 우수 70
상기 표1에서 알 수 있듯이, 공압출법이 아닌 연신층과 무연신층을 각각 적층한 비교예1은 쿠션성, 이형특성 면에서는 비슷한 효과를 보이나, 따로 적층함에 따라 박리강도가 떨어지며, 공정과정이 번거롭고 공정 중 불량이 발생률이 크다. 연신층만을 포함한 비교예2는 쿠션성이 현저히 떨어지며, 비교예3은 PVC 완충층을 따로 적층함에 따라 완충성에서는 실시예1과 비슷한 물성을 보이나, 박리강도가 떨어지고 적층불량 등의 문제가 발생한다.
반면, 코어층에 PP 및 HDPE를 포함한 실시예2는 PP를 단독으로 포함한 실시예5 또는 LDPE를 단독으로 포함한 실시예4보다 흐름성, 완충성 및 이형성이 향상되었으며, PP 및 LDPE를 포함한 실시예3보다도 흐름성면에서 현저히 우수할 뿐만 아니라 완충성 및 이형성도 향상되는 것을 알 수 있다. 또한, PP, HDPE에 LDPE를 더 포함한 실시예1은 흐름성, 완충성 및 이형성 모두에서 가장 우수하게 나타났다.

Claims (15)

  1. (1) 제1압출부에 코어층 성분으로 폴리올레핀(polyolefin)계 수지를 투입하는 단계;
    (2) 제2압출부에 스킨층 성분으로 폴리에스터(Polyester)계 또는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지를 단독 또는 혼합하여 투입하는 단계; 및
    (3) 상기 코어층 및 스킨층 성분을 공압출하여 코어층의 적어도 일면에 스킨층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코어층 폴리올레핀(polyolefin)계 수지는 폴리프로필렌계 수지 및 0.940 내지 0.965 g/cm3 밀도를 갖는 고밀도폴리에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코어층은 0.910 내지 0.935 g/cm3 밀도를 갖는 저밀도폴리에틸렌을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 고밀도폴리에틸렌은 폴리프로필렌계 수지 100 중량부에 대하여 60내지 100중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 저밀도폴리에틸렌은 폴리프로필렌계 수지 100중량부에 대하여 100내지 160중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스킨층 폴리에스터(Polyester)계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이며, 상기 스킨층 폴리올레핀(polyolefin)계 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 선상저밀도폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름의 제조방법.
  7. 코어층; 및
    상기 코어층의 적어도 일면에 형성되는 스킨층을 포함하는 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB) 공정용 이형필름으로서,
    상기 코어층은 폴리올레핀(polyolefin)계 고분자를 포함하고, 상기 스킨층은 폴리에스터(Polyester)계 또는 폴리올레핀(polyolefin)계 고분자를 단독 또는 혼합하여 포함하며,
    상기 코어층 및 스킨층은 무연신인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판공정용 일체형 이형필름.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 코어층 폴리올레핀(polyolefin)계 고분자는 폴리프로필렌계 고분자 및 0.940 내지 0.965 g/cm3 밀도를 갖는 고밀도폴리에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 코어층은 0.910 내지 0.935 g/cm3 밀도를 갖는 저밀도폴리에틸렌을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 고밀도폴리에틸렌은 폴리프로필렌계 고분자 100 중량부에 대하여 60내지 100중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 저밀도폴리에틸렌은 폴리프로필렌계 고분자 100중량부에 대하여 100내지 160중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 코어층의 두께는 10 ~ 200㎛인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 스킨층의 두께는 5 ~ 50㎛인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 일체형 이형필름은 코어층 및 스킨층간의 박리강도가 50gf이상인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 코어층의 양면에 스킨층이 형성된 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판 공정용 일체형 이형필름.

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