KR20170028662A - 고속전송 안테나용 fccl 제조방법 및 고속전송 안테나용 fccl - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 고속전송 안테나용 FCCL를 제조하는 방법은 베이스 필름의 표면에 스터퍼링에 의하여 매개층을 형성하는 매개층 형성단계; 및 상기 매개층의 상면에 전해도금방식에 의하여 구리층을 형성하는 도금층 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고속전송 안테나용 FCCL 제조방법 및 고속전송 안테나용 FCCL{METHOD FOR MANUFACTURING FCCL FOR HIGH FREQUENCY ANTENNA AND FCCL FOR HIGH FREQUENCY ANTENNA}
본 발명은 FCCL(Flexible Copper Clad Laminate) 및 이에 대한 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 고속 전송 안테나에 최적화되도록 적용된 FCCL 및 이에 대한 제조 방법에 관한 것이다.
무선 신호를 수신하는 안테나는 통상적으로 베이스 필름 상에 무선 신호에 의한 전기적 흐름이 이루어지는 금속층을 부착시키는 방법으로 구현되는데, 안테나의 신호 수신과 관련하여 발생되는 손실은 크게 안테나의 기저층을 이루는 베이스 필름의 유전율에 의한 손실 및 무선 신호 즉, 전기 신호가 금속층을 흐르는 경우 전기적 저항에 의하여 물리적으로 발생되는 신호 손실을 들 수 있다.
이와 관련하여, 고대역의 주파수를 가지는 무선 신호는 상대적으로 저대역의 주파수를 가지는 무선 신호와 대비하여 무선 신호에 의한 전기적 흐름이 금속층의 표면층으로 더욱 집중되는 물리적 현상이 발생된다.
그러므로 저대역의 주파수의 경우 대부분의 전기적 신호가 금속층 전반을 통하여 흐르게 되므로 전기 신호의 전기적 저항에 의한 신호 감쇄 현상이 크게 문제가 되지 않을 수 있으나, 고대역의 주파수로 갈수록 전기적 신호가 금속층 표면으로 집중되는 현상이 가속화되어 이에 따른 전기적 저항에 의한 신호 감쇄 현상이 더욱 커지게 된다.
고주파 대역의 무선 신호의 경우 전기적 신호의 흐름 즉, 전자의 이동이 금속층의 표면 상태에 더욱 집중되므로 금속층의 표면 상태에 상당한 영향을 받게 되는데 금속층의 표면이 고르지 않아 표면조도(거칠기(roughness))가 클수록 전자가 이동하는 저항력이 커지게 되어 신호 감쇄현상이 가속화된다고 할 수 있다.
종래의 경우 이에 대한 문제의식이 결여된 채, 유전 상수가 낮은 LCP(Liquid Crystal Polymer)를 채용하는 방법으로 안테나의 전체적인 신호 감쇄현상을 감소시키는 기술만이 개시되고 있다.
그러나 LCP를 이용한 안테나의 경우 도체 손실이 높아 안테나 전반에 대한 신호 감쇄 현상을 낮추는데에는 한계가 있으며, LCP의 경우 상당히 고가에 해당하므로 안테나의 전반적인 단가가 높아져 경제적인 측면에서도 불리하다고 할 수 있다.
한국공개특허공보 10-2010-0114996호(2010.10.27) 한국등록특허공보 10-1407494호(2014.06.09)
본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 금속층의 표면 거칠기(표면 조도)를 낮추어 저비용으로도 고주파 대역의 고속 전송에 최적화된 안테나를 구현할 수 있는 FCCL 및 이를 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래의 설명에 의하여 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의하여 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 그 구성의 조합에 의하여 실현될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고속전송 안테나용 FCCL 제조방법은 베이스 필름의 표면에 스터퍼링에 의하여 매개층을 형성하는 매개층 형성단계; 및 상기 매개층의 상면에 전해도금방식에 의하여 구리층을 형성하는 도금층 형성단계를 포함하여 구성된다.
여기에서 본 발명의 상기 매개층 형성단계는 상기 베이스 필름의 표면에 스퍼터링에 의하여 타이층을 형성하는 타이층 형성단계; 및 상기 타이층의 상면에 스퍼터링에 의하여 시드층을 형성하는 시드층 형성단계를 포함하여 구성될 수 있고 이 경우 상기 도금층 형성단계는 상기 시드층의 상면에 구리층을 형성하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 고속전송 안테나용 FCCL 제조방법은 상기 타이층 형성단계 전 상기 베이스 필름의 표면에 RF플라즈마 처리를 수행하는 표면처리단계를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 본 발명의 상기 표면처리단계, 타이층형성단계 및 시드층형성단계는 진공챔버 내에서 연속된 공정에 의하여 수행되도록 구성할 수 있으며, 본 발명의 상기 베이스 필름은 폴리이미드 필름으로 구성하는 것이 바람직하다.
나아가 본 발명의 상기 구리층의 표면 조도(Rz)는 0.01㎛ 이상 0.3㎛이하로 구현하는 것이 바람직하다.
본 발명의 고속전송 안테나용 FCCL는 베이스 필름; 상기 베이스의 표면에 스터퍼링에 의하여 형성된 매개층; 및 상기 매개층의 상면에 전해도금방식에 의하여 형성된 구리층을 포함하여 구성될 수 있으며 여기에서 본 발명의 상기 매개층은 상기 베이스 필름의 표면에 스퍼터링에 의하여 형성된 타이층; 및 상기 타이층의 상면에 스퍼터링에 의하여 형성된 시드층을 포함할 수 있으며 이 경우 상기 구리층은 상기 시드층의 상면에 형성되도록 구성된다.
본 발명에 의한 고속전송 안테나용 FCCL 제조방법 및 고속전송 안테나용 FCCL는 안테나를 구성하는 금속층의 표면조도를 낮추어 이로부터 금속층에 의한 신호 감쇄 현상을 비약적으로 줄일 수 있어 고주파 대역의 고속전송에 최적화된 안테나를 제공할 수 있는 효과를 창출할 수 있으며 고가의 부재를 사용하지 않아도 되므로 가격 경쟁력을 제고할 수 있는 이점을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하는 경우 금속층의 표면 조도를 고르게 구성하여 무선 신호의 신호 감쇄를 억제시키므로 금속층의 두께를 상대적으로 얇게 구현하여도 신호 감쇄 현상을 방지할 수 있으므로 휴대 단말 등의 장치에 장착되는 경우 공간 활용도를 높일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 고속전송 안테나용 FCCL 제조방법의 과정을 도시한 흐름도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 고속전송 안테나용 FCCL의 구조를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 고속전송 안테나용 FCCL 제조방법(이하 제조방법이라 지칭한다)의 과정을 도시한 흐름도이며 도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 FCCL(100)의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명에 의한 제조방법은 고속전송 안테나용 FCCL(Flexible Copper Clad Laminate)(100)를 제조하는 방법으로서 우선, 베이스 필름(도 3의 110)의 표면에 스퍼터링(sputtering) 방법에 의하여 매개층(중간층)(도 3의 120)을 형성한다(S120).
이 매개층(중간층)(120)은 향후 공정에서 구리 등의 금속층을 형성할 때, 베이스 필름과의 접착력 증진 및 전기 전도성 향상을 위한 매개층으로서 구체적으로는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 타이층(121) 및 시드층(seed layer)(123)을 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조 방법은 상술된 매개층 형성단계(S120)에 선행하여 베이스 필름을 표면 처리하는 표면 처리 단계(S110)을 더 포함하는 것이 바람직하다.
표면 처리 단계(S110)는 베이스 필름(110)의 표면에 RF플라즈마 처리를 수행하는 단계로서, 후속 공정에 의하여 형성되는 금속층(130)과 베이스 필름(110)이 박리되지 않고 접착력을 효과적으로 유지하기 위하여 베이스 필름(110)의 표면(단면 또는 양면)의 물리적 화학적 성질을 개질하기 위하여 수행되는 공정이다.
즉, RF플라즈마 처리 공정은 베이스 필름(110)의 표면의 화학적 극성 또는 물리적 조도(표면 고르기) 및 형상 등을 변화시켜 이후에 스퍼터링에 의하여 형성되는 금속층과의 접착력을 향상시키기 위한 공정에 해당한다.
RF 플라즈마 처리는 가스(Ar, O2, N2)의 종류, 조합(단일 또는 둘 이상의 조합), 투입량 등과 플라즈마의 파워(W) 등을 가변적으로 조정하여 베이스 필름(110)와 금속층 간의 최적의 접착력이 구현되도록 구성된다. 이 RF 플라즈마 처리 공정과 후술되는 타이층 형성 및 시드층 형성을 위한 스퍼터링 공정은 진공의 단일 챔버에서 연속된 공정에 의하여 수행되도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 베이스 필름(110)으로는 폴리이미드(PI), 폴리에스테르(PE), liquid Crystal Polymer(LCP), PEN(Polyethylenenaphthalene) PET(,Polyethyleneterephthalate) 등이 사용될 수 있는데 가격 경쟁력과 후술되는 금속층 형성 단계에서의 고른 조도를 구현하기 위하여 폴리이미드가 가장 바람직하다. 베이스 필름(110)의 두께(도 3의 D)는 고른 표면 조도를 가지는 금속층 형성의 효율성, 자체 유전율 등을 고려하여 약 12㎛ 내지 125㎛로 이루어질 수 있으며 더욱 바람직하게 25㎛ 내지 50㎛로 이루어질 수 있다.
이와 같이 RF 플라즈마에 의한 표면 처리 공정이 완료되면, 표면 처리 공정이 완료된 베이스 필름(110)의 표면에 타이층을 형성하는 공정을 수행한다(S121). 이 타이층(Tie layer)(121)은 후술되는 금속층과 베이스 필름(110) 사이의 중간층 역할을 하는 제1중간층으로서 향후 형성되는 구리(Cu) 원자가 베이스 필름(110)으로 확산되는 것을 방지하고, 내화학성 및 내열성을 향상시키기 위하여 베이스 필름(110) 상에 형성되는 층에 해당한다.
타이층 형성단계(S121)가 완료되면 후속하여 스터퍼링에 의하여 시드층을 형성하는 공정(S123)을 수행한다. 이 시드층은 베이스 필름(110)에 전기 도금을 위한 전도성을 부여하여 향후 금속층을 형성하는 도금 공정의 효율성을 향상시키기 위하여 형성되는 제2중간층에 해당한다.
타이층(121)은 Cr, Ni, Ti, Cu 중 단일 또는 둘 이상이 혼합된 형태로 구성되며, 시드층은 주로 구리(Cu)가 이용된다. 스퍼터링에 사용되는 가스(Ar, O2, N2)의 종류, 조합(단일 또는 둘 이상의 조합), 투입량 등과 스퍼터(sputter)의 파워(W) 등을 가변적으로 조정하여 타이층과 시드층에 대한 최적의 두께가 이루어지도록 한다.
타이층(121)의 두께(도 3의 C)는 Cu가 베이스 필름(110)으로 확산되는 것이 효과적으로 방지되도록 약 50Å 내지 400Å가 바람직하며, 시드층(123)의 두께(도 3의 B)는 전기 도금 시의 전도성 부여를 위하여 약 1,000Å이 되는 것이 바람직하다.
이와 같이 스퍼터링에 의한 타이층(121) 형성 공정(S121) 및 스퍼터링에 의한 시드층(123) 형성 공정(S123)이 완료되면, 시드층(123)의 상면에 구리층(130)을 형성하는 도금층형성단계(S130)을 수행한다.
도금층의 형성은 전해도금방식에 의하여 진행되는 것이 바람직하며 수직 도금 방식에 비하여 두께 편차 제어에 효과적이므로 수평 도금 방식이 바람직하며, 슬라임(slime) 발생이 없고 도금액이 차단되어 더욱 향상된 도금 품질이 확보될 수 있으므로 불용성 IrO2양극을 양극(anode)으로 사용하는 것이 바람직하다.
스퍼터링에 의해 도전성 금속층(타이층 및 시드층)이 형성된 베이스 필름(110)에 전해도금 방식으로 구리층을 형성하는데, 도금 공정에서 인가되는 전류의 크기, 첨가제의 농도, 어닐링(annealing) 온도 등을 조정하여 상기 구리층의 두께와 표면조도를 가변적으로 조정할 수 있다. 구리층(130)의 두께(A)는 전기 신호의 전달 및 접착력 등을 고려하여 0.5㎛ 내지 20㎛로 구성할 수 있으며 표면 조도와의 관계를 고려하여 3㎛ 내지 12㎛가 가장 바람직하다.
도금한 구리층의 표면조도(Rx)는 0.01 이상 0.3㎛이하가 되도록 구성하는 것이 바람직한데, 0.01㎛ 이하로 구성하는 경우 베이스 필름(110)의 자체 조도의 영향을 받아 전체적으로 조도 특성의 개선 효과를 보기가 어려우며, 공정 효율이 낮아 제조 자체의 어려움이 수반되며, 0.3㎛ 이상이 되는 경우 5GHz 이상의 고주파 전송에서 -2.5dB 이상의 전송손실이 발생하게 되므로 적합성이 낮아지게 된다. 제조 공정의 효율성과 전송 손실의 최소화를 구현하기 위하여 구리층의 표면 조도는 0.03 내지 0.1㎛가 가장 바람직하다.
이상과 같이 도금 공정이 완료되면 슬리팅(slitting) 공정, 검증 공정 등을 후속적으로 수행할 수 있음은 물론이다.
이와 같이 본 발명에 의한 제조 방법은 동박을 별도로 제작하는 방식과 대비하여 표면 조도를 상당히 낮출 수 있어 상술된 바와 같이 고주파 대역의 고속전송에 더욱 최적화될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명의 설명과 그에 대한 실시예의 도시를 위하여 첨부된 도면 등은 본 발명에 의한 기술 내용을 강조 내지 부각하기 위하여 다소 과장된 형태로 도시될 수 있으나, 앞서 기술된 내용과 도면에 도시된 사항 등을 고려하여 본 기술분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.
100 : FCCL
110 : 베이스 필름 120 : 중간층
121 : 타이층 123 : 시드층
130 : 구리층

Claims (10)

  1. 고속전송 안테나용 FCCL를 제조하는 방법으로서,
    베이스 필름의 표면에 스터퍼링에 의하여 매개층을 형성하는 매개층 형성단계; 및
    상기 매개층의 상면에 전해도금방식에 의하여 구리층을 형성하는 도금층 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속전송 안테나용 FCCL 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 매개층 형성단계는,
    상기 베이스 필름의 표면에 스퍼터링에 의하여 타이층을 형성하는 타이층 형성단계; 및
    상기 타이층의 상면에 스퍼터링에 의하여 시드층을 형성하는 시드층 형성단계를 포함하고,
    상기 도금층 형성단계는 상기 시드층의 상면에 구리층을 형성하는 것을 특징으로 하는 고속전송 안테나용 FCCL 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 타이층 형성단계 전 상기 베이스 필름의 표면에 RF플라즈마 처리를 수행하는 표면처리단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속전송 안테나용 FCCL 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 표면처리단계, 타이층형성단계 및 시드층형성단계는 진공챔버 내에서 연속된 공정에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 고속전송 안테나용 FCCL 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 베이스 필름은,
    폴리이미드 필름인 것을 특징으로 하는 고속전송 안테나용 FCCL 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 구리층의 표면 조도(Rz)는,
    0.01㎛ 이상 0.3㎛이하인 것을 특징으로 하는 고속전송 안테나용 FCCL 제조방법.
  7. 베이스 필름;
    상기 베이스의 표면에 스터퍼링에 의하여 형성된 매개층; 및
    상기 매개층의 상면에 전해도금방식에 의하여 형성된 구리층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속전송 안테나용 FCCL.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 매개층은,
    상기 베이스 필름의 표면에 스퍼터링에 의하여 형성된 타이층; 및
    상기 타이층의 상면에 스퍼터링에 의하여 형성된 시드층을 포함하고,
    상기 구리층은 상기 시드층의 상면에 형성되는 것을 특징으로 하는 고속전송 안테나용 FCCL.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 베이스 필름은,
    폴리이미드 필름인 것을 특징으로 하는 고속전송 안테나용 FCCL.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 구리층의 표면 조도(Rz)는,
    0.01㎛ 이상 0.3㎛이하인 것을 특징으로 하는 고속전송 안테나용 FCCL.
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KR101407494B1 (ko) 2013-01-02 2014-06-16 (주)파트론 전도성 패턴 형성방법 및 전도성 패턴이 형성된 구조물

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