KR20160103502A - 전자파 차폐시트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가접성을 갖는 전자파 차폐 시트에 대한 것으로서, 전자파에 대한 차폐층에 에폭시를 첨가하고 폴리우레탄을 부가하여 차폐 특성의 지수가 되는 면저항을 제어하여 전자파 차폐효율을 높일 수 있는 가접성을 갖는 전자파 차폐시트에 대한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 가접성을 갖는 전자파 차폐시트는 Ag와 Cu를 포함하는 도전성 물질, 상기 도전성 물질에 첨가되는 비스페놀 A형 에폭시, CTBN 변성 에폭시 및 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 고분자 물질, 경화 촉진제, 에폭시 경화제 및 용매를 포함하는 차폐층과 상기 차폐층의 일면에 형성되는 절연층을 포함할 수 있다.

Description

전자파 차폐시트 및 그 제조방법{Electromagnetic wave shielding sheet and manufacturing method of the same}

본 발명은 전자파차폐 시트, 그 제조방법 및 연성 회로 기판 상에 전자파 차폐시트의 형성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 FPCB(연성 인쇄 회로 기판)과 같은 매질에 가접성을 얻고 면저항을 조절하는 방법으로 전자기파에 대한 차폐특성을 확보할 수 있는 가접성을 갖는 전자파 차폐 시트, 그 제조방법 및 연성 회로 기판 상에 전자파 차폐시트의 형성방법에 대한 것이다.

플렉서블 프린트 배선판(이하 "FPCB"라고도 함)은 폴리이미드 필름이나 폴리에스테르 필름 등의 가요성 절연 필름의 적어도 일면에 접착제를 개재시키거나 또는 접착제를 개재시키지 않고 프린트 회로를 구비할 수 있다. 필요에 따라 상기 프린트 회로의 상면에 회로 부품을 탑재하기 위한 단자 또는 외부 기판과의 접속을 위한 단자를 형성할 부위에 대응되는 개구가 형성된 가요성 절연 필름을 접착제를 통해 접착할 수 있다. 또는 감광성 절연 수지의 코팅, 건조, 노광, 현상, 열처리 등의 공정을 통해 개구를 형성하는 등의 방법으로 표면 보호층이 형성될 수 있다.

FPCB는 요즈음 소형화, 고기능화가 빠르게 진행되고 있는 휴대전화, 비디오 카메라, 노트북 등의 전자기기에서 복잡한 기구 내에 회로를 삽입하기 위해 다양하게 이용되고 있다. 또한 그 우수한 가요성을 살려 프린트 헤드와 같은 가동부와 제어부의 접속에도 이용되고 있다. FPCB가 다양하게 이용되는 전자기기의 전자파 쉴드(shield) 대책이 필수가 되고 있으며, 장치 내에 사용되는 FPCB 에도 전자파 쉴드 대책을 실시한 쉴드 플렉서블 프린트 배선판(이하 쉴드 FPCB라 한다.)이 이용되게 되었다.

예를 들면 특허문헌 1에 개시된 쉴드 FPCB는 세퍼레이트 필름의 일면에 개재시켜 수지를 코팅하여 커버 필름(보호층)을 형성하고 이러한 커버 필름(보호층)의 일면에 쉴드층을 합착시켜 쉴드 필름을 이용해 가열/가압함으로써 쉴드 필름을 접착시키는 동시에 쉴드층과 FPCB에 장착된 그라운드 회로를 도전성 접착제를 통해 전기적으로 접속시킨 후 세퍼레이트 필름을 박리하여 이루어지는 쉴드 프린트 배선판이 개시되어 있다. 하지만 지금까지도 상기와 같은 과정을 거치더라도 프린트 배선판과의 접착력이 과도하거나 접착력이 약하여 상기 쉴드층의 특성을 효과적으로 구현할 수 있는 가접성을 갖는 전자파 차페 필름은 아직까지 구현되지 못하고 있다.

한국 공개 특허 공보 제10-2014-0068761호(쉴드 필름, 쉴드 프린트 배선판 및 쉴드 프린트 배선판의 제조 방법)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 도전성을 보이는 금속 계열의 물질에 2종류의 에폭시와 폴리우레탄을 첨가하는 방법으로 초기부착력을 확보하고 면저항 특성을 확보할 수 있는 가접성을 갖는 전자파 차폐조성물을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명은 도전성을 갖는 금속 분말에 에폭시 수지를 더하여 금속 분말 사이의 가교성을 높여서 전자파 차폐 성능을 향상시키고, 상기 전자파 차폐 시트를 연성 회로 기판 상에 형성하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명에 따른 가접성을 갖는 전자파 차폐 시트는, Ag와 Cu를 포함하는 도전성 물질, 상기 도전성 물질에 첨가되는 비스페놀 A, CTBN 변성 에폭시 및 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 고분자 물질, 경화 촉진제, 에폭시 경화제 및 용매를 포함하는 차폐층과 상기 차폐층의 일면에 형성되는 절연층을 포함할 수 있다.

상기 절연층은 폴리우레탄 수지 5-15wt%, 비스페놀 A형 에폭시 2-4wt%, 이소시아네이트 2-5wt%를 포함하는 수지와 카본블랙 1-3wt%, 알루미나 2~5wt%를 포함하는 필러를 포함하고 에틸아세테이트를 용제(solvent)로 포함할 수 있다.

가접성을 갖는 전자파 차폐 시트는 300-500gf/inch의 초기 부착력을 갖는 것일 수 있다.

가접성을 갖는 전자파 차폐 시트는 100-200mΩ/sq의 면저항을 갖는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가접성을 갖는 전자파 차폐시트의 형성 방법은, (a) 폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly ethylene terephethalate, PET) 재질의 제1 보호 필름층을 형성하는 단계(S10)와, (b) 절연층 조성물을 혼합하여 절연층 코팅액을 제조하는 단계(S20)와, (c) 상기 절연층 코팅액을 상기 제1 보호 필름층에 도포하고 건조하는 단계(S30)와, (d) 차폐층 조성물을 혼합하고 분산하여 차폐층 코팅액을 제조하는 단계(S40)와, (e) 상기 차폐층 코팅액을 상기 절연층 상에 도포하는 단계(S50) 및 (e) 상기 차폐층 상에 제2 보호 필름층을 합지하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판에 전자파 차폐 시트의 형성 방법은, (A) 제6항에 의하여 제조된 전자파 차폐 시트 중 제2 보호 필름층을 제거하는 단계(S110)와, (B) 상기 제2 보호 필름층이 제거된 전자파 차폐시트를 FPCB(연성 회로 기판)의 상면에 핫프레스로 가접하는 단계(S120)와, (C) 상기 가접된 전자파 차폐 시트를 고온에서 가압하여 FPCB의 상면에 본접하는 단계(S130) 및 (D) 상기 전자파 차페 시트 중 제1 보호 필름층을 제거하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 가접성을 갖는 전자파 차폐시트에 따르면 금속층과의 접착력을 적절하게 조절할 수 있어서, 금속층과의 접착시에 이탈 성능이 우수할 뿐만 아니라, 도전성 물질을 포함하고 있어서 전자파 차폐 성능이 우수한 전자파 차폐시트를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 상에 전자파 차폐시트를 형성하는 방법에 의하면 전자파 차폐시트와 연성 회로 기판과의 가접성을 확보하고 전자파 차폐 특성을 향상시켜 상기 연성 회로 기판 상에서 방출되는 전자파를 차폐하여 EMI 문제에 대한 해결책이 될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐시트의 구성을 보여주는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가접성이 있는 전자파 차페 시트의 가접성 시험을 수행할 수 있는 장치를 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2와 비교예 3, 4에 따른 가접성 실험 결과를 보여주는 사진이다.
도 4는 상기 면저항과 전자파 차폐 특성을 비교하여 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐율을 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 전자파 차폐 시트에 대하여 단차 특성을 측정하는 것을 보여주는 사진이다.
도 7은 실험예 4에 따라 단차 특성을 측정한 결과를 보여주는 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 FPCB 상에 전자파 차폐 시트를 형성하는 단계를 모식적으로 보여주는 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면, 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 정의될 뿐이다. 도면에서 각 층 및 영역 들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.

이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 시트에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파차폐시트의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 시트(100)는 Ag와 Cu를 포함하는 도전성 물질, 상기 도전성 물질에 첨가되는 비스페놀 A형 에폭시, CTBN 변성 에폭시 및 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 고분자 물질, 경화 촉진제, 에폭시 경화제를 포함하는 차폐층(130)과 상기 차폐층(130)의 일면에 형성되는 절연층(120)을 포함할 수 있다.

상기 도전성 물질에 포함되는 수지는 차폐층(130)에 대한 도전성 물질의 결합재로 작용할 수 있다. 상기와 같이 도전성 물질에 대한 결합재로 작용하기 위해서 고분자 수지를 포함할 수 있다.

상기 고분자 수지에는 비스페놀 A형 에폭시, CTBN 변성 에폭시 및 열가소성 폴리우레탄을 포함할 수 있다.

비스페놀A(bisphenol A)는 아세톤 한 분자와 페놀 두 분자의 축합에 의해 만들어지는 유기화합물이다. 상기 비스페놀 A는 폴리카보네이트 플라스틱과 에폭시 레진의 합성 원료로 주로 사용되어 왔다. 상기 비스페놀 A는 경화시 수축이 커서 저항이 낮고, 본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐재의 본접시 접착력을 부여할 수 있다.

폴리우레탄 수지는 유기 이소시아네이트와 폴리올을 실리콘 개질제의 존재하에서 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄 예비 중합체일 수 있다. 상기 유기 이소시아네이트는 폴리우레탄의 제조를 위해 당업계에 공지된 임의의 것들을 포함하여 방향족, 지방족, 시클로지방족 및 방향족 폴리이소시아네이트로부터 선택될 수 있다. 상기 폴리올은 상기 폴리우레탄 수지가 일정 수준의 점도를 유지할 수 있도록 분자량 Mw 가 400-6000, 바람직하게는 1000-4000이며 OH가 35-250 바람직하게는 35-180 사이의 제품을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 폴리우레탄 수지는 본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐층(130)의 점착특성을 향상시킬 수 있다. 또한 폴리우레탄 수지는 상기 전자파차폐층(130)의 표면 특성을 개선할 수 있다. 가접 후 이탈시 hard하게 떨어지는 특성을 가질 수 있다. 상기 폴리우레탄 수지가 증가할 경우 전자파 차폐층(130)의 표면 저항 특성을 저하시켜 전자파차폐율을 저감시킬 수 있다.

CTBN (Carboxylic Terminated Butadiene Acryylonitrile) 변성 에폭시는 통상적인 에폭시 수지와 양립할 수 있고, 접착 강도가 우수하고, 내굴곡성이 우수할 수 있다. 상기 CTBN 변성 에폭시는 가접성을 갖는 전자파 차폐재(100)의 작업성을 향상시키고, 가접시 부드럽게 떨어뜨리는 역할을 수행할 수 있다.

그러므로 DGEBA(diglycidyl ether of bisphenol A)계의 에폭시(epoxy)에 CTBN 변성 에폭시를 추가하였을 때 DGEBA의 높은 수준의 가교 구조를 줄여 취성 파괴(britte fracture)를 막을 수 있으며, CTBN 고무와 같은 액상 탄성체의 혼합으로 유연성, 접착력 등을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가접성을 갖는 전자파 차폐 시트(100)는 도전성 필러로 구리, 은 또는 은 코팅된 구리를 포함할 수 있다. 상기 은, 구리, 또는 은코팅된 구리는 상기 차폐층 조성물 총 중량에 대하여 30-40wt% 정도 포함될 수 있다.

상기 은 코팅 구리(Ag coated Cu)는 구리 단독 사용시 발생할 수 있는 문제인 구리의 반응성이 높은 것에 대한 대응수단으로서 수지상(dendrite) 또는 플레이크상(flake) 또는 구형(sphere)의 구리 분말에 은 입자가 5~25wt정도 코팅된 것일 수 있다 상기와 같이 은코팅된 구리를 가접성을 갖는 전자파 차폐층(130)의 구성물질로 포함하므로써 구리의 반응성을 저하시키고 전자파 차폐특성을 향상시킬 수 있다.

상기 차폐층(130)은 5-20㎛의 두께를 가질 수 있다.

상기 차폐층(130)의 두께가 5㎛ 미만이면, 전자파 차폐 성능이 저하될 수 있고, 상기 차폐층(130)의 두께가 20㎛ 초과이면 차폐 성능은 높아지지만 연성이 저하될 수 있다.

여기에 더하여 에폭시 경화제, 또는 경화촉진제를 더 부가할 수 있다.

상기 경화 촉진제로는 트리페틸 인산을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 가접성을 갖는 전자파 차폐 시트(100)는 절연층(120)을 포함할 수 있다.

상기 절연층(120)은 폴리우레탄 수지 5-15wt%, 비스페놀 A형 에폭시 2-4wt%, 이소시아네이트 2-5wt%를 포함하는 수지와 카본블랙 1-3wt%, 알루미나 2~5wt%를 포함하는 필러를 포함하고 에틸아세테이트를 용제(solvent)로 포함할 수 있다.

상기 절연층(120) 안에 함유된 필러는 차폐층(130) 표면을 보호하며, 외부 환경으로부터 전기적인 쇼트 발생 가능성을 방지할 수 있다. 상기 필러는 수지 조성물에 혼합되어 고열에서 발생하는 수지 유동을 최소화하며, 고열에 의한 제품 변형을 최소화할 수 있다. 그리고 반복하는 슬라이딩 굴곡 하중하에서도 물리적인 마모에 의한 표면 및 형태 손상을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 가접성을 갖는 전자파 차폐 시트(100)는 실리콘 코팅된 PET를 포함하는 제2 보호 필름층(140)을 포함할 수 있다. 상기 제2 보호필름층(140)의 점착력은 200gf/inch-300gf/inch 일 수 있다.

상기 전자파 차폐 시트(100)는 가접성(adhesive property)을 갖는 것일 수 있다. 상기 가접성은 인쇄 회로 기판 상에 탈부착이 가능하도록 임시로 접합하여 두는 것을 말한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 시트(100)는 가접성을 갖도록 도전성 필러가 포함되어 있는 차폐층(130)에 접합성이 있는 수지를 포함할 수 있다. 상기 접합성이 있는 수지는 전체 차폐층 중량에 대하여 비스페놀 A형 에폭시 10-30wt%, CTBN 변성 에폭시 2-10wt% 및 열가소성 폴리우레탄 1-5wt를 포함할 수 있다. 여기에 용매(solvent)로 톨루엔, MEK(메틸에틸케톤), 에틸아세테이트 중에서 선택된 하나 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 나머지 중량은 상기 용매들이 차지할 수 있도록 혼합할 수 있다.

(실시예 1)

제1 보호필름층(110)이 50㎛ 되도록 형성하였다.

상기 제1 보호 필름층(110) 상에 에폭시(비스페놀A형) 2.5wt%, 폴리우레탄 10wt%, 이소시아네이트 4wt%, Polyamide 5wt%, 카본블랙 2wt%, Al₂O₃ 5wt% , 및 에틸아세테이트(Ethyl acetate) 71.5 wt%를 포함하는 절연층(120)을 형성하고 건조하였다. 상기 절연층(120)의 두께는 6㎛이었다.

상기 절연층 상에 Ag 코팅된 Cu의 함량을 34.1 wt%로 한정하고, 비스페놀 A형 에폭시 20.9wt%, CTBN 변성 에폭시 1.9wt%, 열가소성 폴리우레탄 1.9wt%, 에폭시 경화제 1.3wt%, 경화촉진제 1.3wt%, 유기용제로 에틸아세테이트 38.6wt% 포함된 차폐층 조성물을 도포하고 가열 건조하였다. 상기 차폐층(130)의 두께는 10㎛ 이었다.

상기 제1 보호필름층(110), 절연층(120) 및 차폐층(130) 상에 실리콘 코팅된 이형 PET으로 제2 보호 필름층(140)을 형성하였다. 상기 제2 보호 필름층(140)은 75㎛ 의 두께가 되도록 형성하였다.

(실시예 2)

차폐층 조성물로 비스페놀 A형 에폭시 19wt%, CTBN 변성 에폭시 3.8wt%, 열가소성 폴리우레탄 1.9wt%를 포함한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조건에서 전자파 차폐 시트를 제조하였다.

(실시예 3)

차폐층 조성물로 비스페놀 A형 에폭시 18.6wt%, CTBN 변성 에폭시 1.9wt%, 열가소성 폴리우레탄 3.8wt%를 포함한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조건에서 전자파 차폐 시트를 제조하였다.

(비교예 1)

차폐층 조성물로 비스페놀 A형 에폭시 24.7wt%, CTBN 변성 에폭시 0wt%, 열가소성 폴리우레탄 0 wt%를 포함한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조건에서 전자파 차폐 시트(100)를 제조하였다.

(비교예 2)

차폐층 조성물로 비스페놀 A형 에폭시 20.9wt%, CTBN 변성 에폭시 3.8wt%, 열가소성 폴리우레탄 0 wt%를 포함한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조건에서 전자파 차폐 시트(100)를 제조하였다.

(비교예 3)

차폐층 조성물로 비스페놀 A형 에폭시 17.1wt%, CTBN 변성 에폭시 3.8 wt%, 열가소성 폴리우레탄 3.8wt%를 포함한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조건에서 전자파 차폐 시트(100)를 제조하였다.

(비교예 4)

차폐층 조성물로 비스페놀 A형 에폭시 20.9wt%, CTBN변성 에폭시 0wt%, 열가소성 폴리우레탄 3,8wt%를 포함한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조건에서 전자파 차폐시트(100)를 제조하였다.

(실험예 1)

상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 4의 조건에 따라 제조된 전자파 차폐 시트에 대하여 가접성 실험을 수행하였다.

가접성은 인쇄 회로 기판에 탈부착이 가능하도록 임시로 붙여 두는 것을 말한다. 상기 가접성은 초기 부착력(gf/inch)으로 측정될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가접성이 있는 전자파 차페 시트의 가접성 시험을 수행할 수 있는 장치를 보여주는 사진이다.

도 2를 참조하면 가접성 테스트는 만능시험기(Universal Testing Machine)으로 수행할 수 있다.

가접성 실험은 제1 보호필름층(110), 절연층(120) 및 차폐층(130) 순으로 적층된 상태에서 폴리이미드(KEPTON) 필름(150)에 부착하고 나서 수행하였다.

상기와 같은 가접성 테스트틀 수행하기 위해 전자파 차폐 시트(100)를 가로 20㎜×100㎜ 폭으로 가공한 후 25㎛의 폴리이미드(kapton) 필름에 부착하여 핫프레스 조건(1000 gf/㎠ )에서 10초 동안 압착한 후, 23℃, 및 상대습도 50%의 조건에서 만능 시험기를 이용하여 인장속도 60mm/min으로 180도 Peel시험을 수행하였다.

상기 가접성 시험 결과 열가소성 폴리우레탄 또는 CTBN 변성 에폭시가 포함되지 않은 경우인 비교예 1과 2의 경우에는 초기 부착력이 측정되지 않았다. 이로부터 열가소성 폴리우레탄과 CTBN변성 에폭시는 전자파 차폐시트(100)를 연성회로기판(200)에 부착시키는 데 필수적인 구성요소라는 것을 확인할 수 있었다.

도 3은 본 발명의 실시예 2와 비교예 3, 4에 따른 가접성 실험 결과를 보여주는 사진이다.

도 3을 참조하면, 실시예 2의 경우에는 전자파 차폐시트(100)가 가접성 시험시 부드럽게 폴리이미드(PI)로부터 이탈되는 것을 확인할 수 있다. 하지만 비교예 3의 경우 차폐층(130)과 폴리이미드(PI)와의 결합력이 강하여 제1 보호 필름층(110)이 절연층(120)으로부터 벗겨짐을 확인할 수 있었다. 도 3의 (b)에서 검은 색의 부분이 제1 보호 필름층(110)이 벗겨진 절연층(120) 부분을 나타낸다.

도 3의 (c)의 경우에는 비교예 4로서, CTBN 변성 에폭시가 포함되지 않고 열가소성 우레탄만 포함된 경우이다. 이때 차폐층(130)이 폴리이미드 필름(150)에 묻어남을 확인할 수 있었다. 이와 같은 현상은 전자파 차폐 시트(100)의 단차 특성을 저하시킬 수 있다.

CTBN 변성 에폭시가 제외된 비교예 4의 경우, 열가소성 폴리우레탄 3.8wt% 첨가로 인한 높은 초기 부착력값(500gf/inch)를 가지나, 유연성이 부여되지 않아 가접성 테스트에서 하드하게(hard) 떨어져 PI 필름 표면에 차폐층(130) 표면의 차폐 조성물들이 묻어남을 확인할 수 있었다.

(실험예 2)

상기와 같이 제조된 실시예 1내지 3, 비교예 1 내지 4에 따른 전자파 차폐 시트(100)를 대상으로 면저항(sheet resistance)을 측정하였다.

전자파 차폐 시트(100) 자체의 원단 도전성을 측정하기 위하여 전자파 차폐 시트(100)의 제2 보호 필름층(140)을 제거하고 난 후 이형지 층에 핫프레스(온도 150℃, 압력 40kgf/㎠, 1시간 동안 가압) 한 후 4 포인트 단자법(Mitsubishi Chemical. Co, 장비명 :Loresta GP)을 이용하여 차폐 시트(100)의 도전성을 측정하였다.

표 1은 본 발명의 일 실시예와 비교예들에 따른 면저항, 전자파 차폐율, 초기 부착력, 탈리면 상태, 단차크랙 여부을 보여주는 테이블이다.

	면저항 (mΩ/sq)	차폐율 (dB＠1GHz)	초기 부착력(gf/inch)	Peel test 후 탈리면 상태	단차 크랙 여부
실시예 1	170	53,4	350	clean	x
실시예 2	179	52.4	450	clean	x
실시예 3	201	49.8	600	clean	x
비교예 1	122	58.2	0	clean(부착x)	o
비교예 2	171	53,5	0	clean(부착x)	x
비교예 3	398	39.9	700	보호필름 벗겨짐	x
비교예 4	191	50.8	500	차폐층묻어남	o

표 1에서 알 수 있는 바와 같이 실시예 1 내지 3의 경우에는 면저항이 100-200mΩ/sq로 측정되었다. 하지만 비교예 1, 2의 경우에는 면저항 기준을 만족하여도 가소성 폴리우레탄이 첨가되지 않아 초기부착력이 발현되지 않아 연성 회로 기판에 대한 전자파 차폐 시트(100)로는 사용할 수 없다는 것을 알 수 있었다.

비교예 3의 경우에는 초기 부착력을 만족하였지만, 면저항이 398mΩ/sq로 측정되어 차폐재로서의 성능은 만족하지 못한다는 것을 알 수 있었다.

(실험예 3)

상기와 같이 제조된 실시예 1내지 3, 비교예 1내지 4에 따른 전자파 차폐 시트를 대상으로 전자파 차폐 성능을 측정하였다.

도 4는 상기 면저항과 전자파 차폐 특성을 비교하여 보여주는 그래프이다.

도 4를 참조하면, 면저항이 증가함에 따라 차폐율이 저하되는 것을 알 수 있다.

일반적으로 차폐효과의 레벨(Level)은 다음의 기준이 적용된다. 약 0 dB 내지 약 10 dB영역에서는 차폐 효과가 거의 없으며, 약 10 dB 내지 약 30 dB영역에서는 일정한 정도 이상의 차폐 효과가 나타난다. 또한 약 30 dB 내지 약 60 dB영역의 경우는 평균 정도의 차폐 효과를 기대할 수 있으며, 약 60 dB 내지 약 90 dB영역은 평균 이상, 약 90 dB 이상인 경우는 거의 모든 전자파를 차폐할 수 있다. 일반적으로 금속을 이용한 전자파 차폐재는 약 60 dB 이상의 차폐 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

본 발명에 따른 전자파 차폐재의 경우에는 50dB이하에서는 차폐율이 우수하지 않은 것으로 기준을 정하였다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐율을 보여주는 그래프이다.

도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 비스페놀 A 에폭시를 단독적용한 비교예 1의 경우 경화시 높은 가교밀도를 가짐으로 인해 수지의 수축이 커 분말 간의 접촉(contact)이 유리하게 되어 낮은 면저항값을 나타내었으며, 차폐율 또한 가장 높은 58.2dB값으로 측정되었다. CTBN변성 에폭시가 3.8wt% 혼합된 비교예 2의 경우, 액상 탄성체인 CTBN으로 변성된 에폭시의 첨가로 인하여 비스페놀 A형 에폭시 단독에 비해 가교 밀도가 다소 떨어져 면저항값이 171mΩ/sq로 증가하였으며, 차폐율도 53.5dB로 감소하였다. CTBN 변성 에폭시와 열가소성 폴리우레탄이 3.8wt%씩 동시 혼합된 비교예 3의 경우, 비교예 1과 비교예 2에 비해 저항값이 현저하게 높아져 차폐율이 낮게 측정됨을 알 수 있는데, 가교 작업에 참여하지 않는 열가소성 폴리우레탄과 가교 밀도가 떨어지는 CTBN 변성 에폭시의 영향으로 볼 수 있다. 목표 전자파 차폐율인 50dB수준을 달성하기 위해서는 실시예 1-3의 전자파 차폐율 결과와 같이 비스페놀 A수지에 CTBN 변성 에폭시와 열가소성 폴리우레탄 수지가 적정량이 혼합되어야 함을 알 수 있다.

즉 본 발명에 포함되어 있는 차폐층(130) 내에 비스페놀 A형 에폭시, CTBN 변성 에폭시 및 열가소성 폴리우레탄의 함량을 변화시킴으로서 가접 특성과 전자파 차폐특성을 제어할 수 있음을 알 수 있다.

(실험예 4)

본 발명의 일 실시예와 비교예에 포함되어 있는 차폐층(130) 내에 비스페놀 A형 에폭시 , CTBN 변성 에폭시 및 열가소성 폴리우레탄의 함량을 변화시킴으로써 단차 크랙(crack) 여부를 확인하였다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 전자파 차폐 시트에 대하여 단차 특성을 측정하는 것을 보여주는 사진이다.

도 6을 참조하면, 폴리이미드 필름(PI)(150)에 0.2mm의 두께를 갖는 FR-4 기판(160) 2장을 2cm 간격으로 두고, 핫프레스(HOT PRESS) 조건(150℃, 압력 40kgf/㎠, 1시간 동안 가압)하에 PI(150)을 접합시켰다. 가로 2cm×세로 10㎝로 가공된 전자파 차폐 시트(100)를 단차가 형성된 플레이트에 올린 다음, 핫프레스(HOT RPRESS) 조건(150℃, 압력 40kgf/㎠, 1시간 동안 가압)하여 본접 작업을 수행하였다. 마지막으로 제1 보호 필름층(110)을 제거하여 단차 부위에 대한 현미경 관찰을 통해 크랙(crack)의 발생 여부를 확인하였다.

도 7은 실험예 4에 따라 단차 특성을 측정한 결과를 보여주는 사진이다.

도 7을 참조하면, 실시예 1 내지 3의 경우에는 단차 지점에서 크랙이 발생하지 않았지만 비교예 1 내지 4 중 비교예 1과 비교예 4는 크랙이 발생한 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 결과를 얻게 된 것은 CTBN 변성 에폭시를 부가하지 않음에 따라 유연성이 저하되고, 그에 따른 결과라고 확인할 수 있었다.

이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐시트의 제조방법에 대하여 상술한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐시트의 제조방법은, (a) 폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly ethylene terephethalate, PET) 재질의 제1 보호 필름층(110)을 형성하는 단계(S10)와, (b) 절연층 조성물을 혼합하여 절연층 코팅액을 제조하는 단계(S20)와, (c) 상기 절연층 코팅액을 상기 제1 보호 필름층(110)에 도포하고 건조하는 단계(S30)와, (d) 차폐층 조성물을 혼합하고 분산하여 차폐층 코팅액을 제조하는 단계(S40)와, (e) 상기 차폐층 코팅액을 상기 절연층(120) 상에 도포하는 단계(S50) 및 (e) 상기 차폐층 상에 제2 보호 필름층을 합지하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.

상기 제1 보호필름층(110)은 무광된 이형 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 무광처리된 이형필름은 PET 필름을 무광처리한 것일 수 있다. PET 필름을 무광(Matt)처리하는 방법으로는, 일반 PET 필름 표면에 무광층을 형성하여 이중구조를 만드는 방법과 PET 필름 자체를 무광처리하여 단일 구조를 만드는 방법이 있다. 상기 무광처리된 PET 필름은 일반 PET 필름에 비하여 표면이 거칠어(표면 거칠기가 30% 이상) 상기 무광처리된 PET 필름은 점착면과 접촉면적이 좁아 박리력이 좋고, 경시 변화도 안정적일 수 있다.

상기 제1 보호 필름층(110)은 점착력이 180gf/in이상인 것이 좋고, 250gf/in 미만인 것이 좋다. 상기 점착력이 180gf/in미만인 경우에는 차폐층(130) 상에 부착된 제2 보호필름층(140)보다 쉽게 박리되어 인쇄 회로 기판(PCB)에 대한 가접 작업을 수행하기 어려울 수 있고, 상기 점착력이 250gf/in보다 큰 경우에는 핫프레스(HOT PRESS)법에 의한 전자파 차폐재(100) 부착 후 이형작업이 어려울 수 있다.

상기 제1 보호 필름층(110) 상에 상기 절연층 조성물을 도포하고 건조하는 단계(S20)를 수행할 수 있다. 상기 절연층 조성물은 폴리우레탄 수지 5-15wt%, 비스페놀 A형 에폭시 2-4wt%, 이소시아네이트 2-5wt%를 포함하는 수지와 카본블랙 1-3wt%, 알루미나 2~5wt%를 포함하는 필러를 포함하고 에틸아세테이트를 용제(solvent)로 포함할 수 있다.

상기 절연층 조성물을 제1 보호필름층(110) 상에 형성하고 난 후, 상기 절연층 조성물을 도포하는 단계(S20)는 마이크로그라비아 코터 또는 슬롯 다이로 코팅하는 것을 포함할 수 있다.

마이크로 그라비아 코터는 기존의 코팅 방식인 ESD(Electro static deposition), 공압을 이용한 Aerosol jet등의 코팅 방식과 달리 연속 공정이 가능하고, 대량 생산이 가능할 수 있다. 특히 상기 ESD 코팅 방식이나 공압을 이용한 Aerosol jet의 방식과 달리 코팅 공정 후 표면 거칠기가 안정된 상태로 얻어지는 필름층을 형성할 수 있다. 상기 마이크로그라비아 코팅법은 키스코팅 작업시 원단과 코팅롤의 접촉각(Wrap angle)을 최소화하기 위하여 코팅 롤의 반경을 소형화화여 롤 표면과 가공 원단의 도료 및 ink vortex 범위를 극소화함으로 박막의 도료 및 ink를 균일 도포하는 간단한 정밀 코팅법의 일종이다.

슬롯 다이 코팅은 유동을 가지고 있는 액상의 유체(슬러리, 점착제, hard coating제, 세라믹 기타 등등)를 무맥동 펌프 또는 피스톤 펌프에 의해 슬롯 다이(slot die)라고 하는 레올로지(Rheology)에 의해 금형 내부 설계, 가공되어진 상,하의 금형 판 사이로 공급하여 액 공급파이프로부터 공급받은 유체를 원단, 필름, Glass판, sheet 진행 방향의 폭방향으로 일정한 균일한 두께로 코팅하는 방법을 말한다.

이와 같이 형성된 절연층(120)을 100~150℃의 온도로 건조하여 절연층(120)을 반경화 상태로 만들 수 있다.

상기와 같이 제조된 절연층(120) 상에 차폐층 조성물을 상기 절연층 도포 방법과 동일한 방법으로 형성할 수 있다. 상기 절연층은 3~10㎛의 두께로 형성할 수 있다.

상기 차폐층(130)은 전기전도성을 띠고, 접착성을 가질 수 있다. 상기 차폐층(130)이 접착성을 갖도록 하여 연성 인쇄 회로 기판(Flexible printed circuit board)와의 결합력을 향상시키기 위한 구성이다.

상기 전자파에 대한 차폐층(130)은 접착력을 향상시키기 위하여 고분자 수지를 포함할 수 있다. 상기 고분자 수지로는 비스페놀 A 에폭시, CTBN 변성 에폭시 및 열가소성 폴리우레탄을 포함할 수 있다.

상기 차폐층 조성물을 슬롯 다이 코터 또는 콤마 코터를 이용하여 도포하고 100~150℃에서 건조하는 것을 포함할 수 있다. 상기와 같은 건조 과정을 거치면 반경화 상태의 차폐층(130)을 형성할 수 있다.

상기와 같이 차폐층(130)을 형성한 후, 제2 보호 필름층(140)을 합지할 수 있다. 상기 제2 보호 필름층(140)으로는 실리콘 코팅된 PET 이형 필름을 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로기판에 가접성을 갖는 전자파 차폐 시트의 형성방법에 대하여 상술한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로기판에 전자파 차폐 시트를 형성하는 방법은, 제조된 전자파 차폐 시트 중 제2 보호 필름층(140)을 제거하는 단계(S110)와, (B) 상기 제2 보호 필름층(140)이 제거된 전자파 차폐시트(100)를 FPCB(연성 회로 기판)의 상면에 핫프레스로 가접하는 단계(S120)와, (C) 상기 가접된 전자파 차폐 시트(100)를 고온에서 가압하여 FPCB(200)의 상면에 본접하는 단계(S130) 및 (D) 상기 전자파 차페 시트(100) 중 제1 보호 필름층(110)을 제거하는 단계(S140)를 포함할 수 있다. 상기 연성 회로 기판(200)은 표면 층에 FR-4(Flame Retardant)를 포함하여 단차부를 포함하는 것일 수 있다. 상기 FR-4는 에폭시 레진이 함침된 유리 섬유가 여러겹으로 쌓여 있는 것을 말한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 FPCB 상에 전자파 차폐 시트를 형성하는 단계를 모식적으로 보여주는 도면이다.

도 8을 참조하면, 가접성을 갖는 전자파 차폐 시트(100)에 대하여 제2 보호 필름층(140)을 제거할 수 있다(S110). 상기 제2 보호 필름층(140)이 제거된 전자파 차폐 시트(100)를 연성 회로기판(200)에 가접할 수 있다(S120). 상기 가접 공정은 40-80℃의 온도 조건에서 1000gf/㎠ 의 압력 조건에서 1분 동안 유지하였다.

가접 공정을 거친 전자파 차폐 시트(100)에 대하여 HOT PRESS 조건(120-200℃, 30-50kgf/㎠, 1시간 동안 유지)의 본접을 수행할 수 있다(S130). 상기와 같은 본접 공정을 통해 차폐층(130)은 FPCB(200)의 표면에 접착될 수 있다.

상기와 같이 본접 공정을 거친 전자파 차폐시트(100)에 대하여 제1 보호 필름층(110)을 제거할 수 있다. 상기 제1 보호 필름층(110)은 결합력이 낮으므로 쉽게 제거될 수 있다.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 어느 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.

100: 전자파 차폐 시트 110: 제1 보호 필름층
120: 절연층 130: 차폐층
140: 제2 보호 필름층 150 : PI 필름
160: FR-4 기판 200: FPCB

Claims (14)

1. Ag와 Cu를 포함하는 도전성 물질, 상기 도전성 물질에 첨가되는 비스페놀 A형 에폭시, CTBN 변성 에폭시 및 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 고분자 물질, 경화 촉진제, 에폭시 경화제를 포함하는 차폐층과
   상기 차폐층의 일면에 형성되는 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 가접성을 갖는 전자파 차폐 시트.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 절연층은 폴리우레탄 수지 5-15wt%, 비스페놀 A형 에폭시 2-4wt%, 이소시아네이트 2-5wt%를 포함하는 수지와 카본블랙 1-3wt%, 알루미나 2~5wt%를 포함하는 필러를 포함하고 에틸아세테이트를 용제로 포함하는 것을 특징으로 하는 가접성을 갖는 전자파 차폐 시트.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 Ag와 Cu를 포함하는 도전성 물질은 Cu에 Ag가 코팅된 형상이고
   상기 Cu는 수지상(dendrite), 플레이크상(flake) 또는 구형(sphere)인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 시트.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 전자파 차폐 시트는
   300-500gf/inch의 초기 부착력을 갖는 것을 특징으로 하는 가접성을 갖는 전파 차폐 시트.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 전자파 차폐 시트는 100-200mΩ/sq의 면저항을 갖는 것을 특징으로 하는 가접성을 갖는 전자파 차폐시트.
   
6. 전자파 차폐 시트의 제조방법에 있어서,
   (a) 폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly ethylene terephethalate, PET) 재질의 제1 보호 필름층을 형성하는 단계(S10);
   (b) 절연층 조성물을 혼합하여 절연층 코팅액을 제조하는 단계(S20);
   (c) 상기 절연층 코팅액을 상기 제1 보호 필름층에 도포하고 건조하는 단계(S30);
   (d) 차폐층 조성물을 혼합하고 분산하여 차폐층 코팅액을 제조하는 단계(S40);
   (e) 상기 차폐층 코팅액을 상기 절연층 상에 도포하는 단계(S50); 및
   (e) 차폐층 상에 제2 보호 필름층을 합지하는 단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 시트의 제조방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 보호 필름층은 무광 이형필름(Matted release liner)인 것을 특징으로 하는 가접성을 갖는 전자파 차폐시트의 제조방법.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 절연층 조성물을 제1 보호 필름 층 상에 도포하고 건조하는 단계(S20)에서,
   상기 절연층 조성물은 폴리우레탄 수지 5-15wt%, 비스페놀 A형 에폭시 2-4wt%, 이소시아네이트 2-5wt%를 포함하는 수지와 카본블랙 1-3wt%, 알루미나 2~5wt%를 포함하는 필러를 포함하고 에틸아세테이트를 용제로 포함하고,
   상기 도포하는 것은 마이크로그라비아 코터 또는 슬롯 다이를 사용하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 가접성을 갖는 전자파 차폐 시트의 제조방법.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 차폐층 코팅액을 상기 절연층 상에 도포하고 코팅하는 단계(S50)에서
   상기 차폐층 코팅액은 Ag와 Cu를 포함하는 도전성 물질, 상기 도전성 물질에 첨가되는 비스페놀 A형 에폭시, CTBN 변성 에폭시 및 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 고분자 물질, 경화 촉진제, 에폭시 경화제 및 용매를 포함하고,
   상기 차폐층 코팅액을 슬롯다이 코터 또는 콤마 코터를 이용하여 도포하고, 100~150℃에서 건조하는 것을 특징으로 하는 가접성을 갖는 전자파 차폐 시트의 제조방법.
   
10. 제6항에 있어서,
    상기 차폐층은 5-10㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 시트의 제조방법.
    
11. 연성 회로 기판에 전자파 차폐 시트의 형성 방법에 있어서,
    (A) 제6항에 의하여 제조된 전자파 차폐 시트 중 제2 보호 필름층을 제거하는 단계(S110);
    (B) 상기 제2 보호 필름층이 제거된 전자파 차폐시트를 FPCB(연성 회로 기판)의 상면에 핫프레스로 가접하는 단계(S120);
    (C) 상기 가접된 전자파 차폐 시트를 고온에서 가압하여 FPCB의 상면에 본접하는 단계(S130); 및
    (D) 상기 전자파 차페 시트 중 제1 보호 필름층을 제거하는 단계(S140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 회로 기판 상에 전자파 차폐시트의 형성방법.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 연성 회로 기판은 표면 층에 FR-4를 포함하여 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 회로 기판 상에 전자파 차폐시트의 형성방법.
    
13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 보호 필름층을 제거된 상기 FPCB의 상면에 가접하는 단계(S120)은 40-80℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 연성 회로 기판 상에 전자파 차폐 시트의 형성방법.
    
14. 제11항에 있어서,
    상기 가접된 전자파 차폐 시트를 고온에서 가압하여 FPCB의 상면에 본접하는 단계(S130)는 120-200℃의 온도에서 30-50kgf/㎠의 압력으로 가압하여 수행하는 것을 특징으로 하는 연성 회로 기판 상에 전자파 차폐시트의 형성방법.
    
    

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