KR20170090067A - 향상된 굴곡성을 갖는 연성동박적층필름 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

높은 굴곡성을 가지며 인쇄회로의 미세 피치 구현을 가능하게 하는 연성동박적층필름 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 연성동박적층필름은 비전도성 고분자 기재, 상기 비전도성 고분자 기재 상의 타이코트층, 및 상기 타이코트층 상의 구리층을 포함하되, 상기 구리층은 0.9㎛ 이상의 평균결정입경 및 0.7 이상의 (200)면 윌슨(Wilson) 지수를 갖는다.

Description

향상된 굴곡성을 갖는 연성동박적층필름 및 그 제조방법{Flexible Copper Clad Laminate of Improved Flexibility and Method for Manufacturing The Same}
본 발명은 연성동박적층필름 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 높은 굴곡성을 가짐으로써 예리한 각도로 접히는 경우 및/또는 장시간 접힌 상태로 유지되는 경우에도 회로가 손상되지 않을 뿐만 아니라 인쇄회로의 미세 피치(fine pitch) 구현을 가능하게 하는 연성동박적층필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
인쇄회로기판(PCB; Printed circuit board)은 각종 부품을 전기적으로 연결하거나 지지해주는 역할을 한다. 특히, 노트북 컴퓨터, 휴대폰, PDA, 소형 비디오 카메라 및 전자수첩 등의 전자기기의 발달에 따라 인쇄회로기판의 수요가 증가하고 있다.
휴대성이 강조되면서 전자기기들이 점점 소형화 및 경량화 되어가는 추세이다. 전자기기가 집적화, 소형화 및 경량화됨에 따라 연성인쇄회로기판 및 그것을 위한 원자재인 연성동박적층필름(FCCL)에 대한 수요가 증가하고 있다.
연성동박적층필름은 폴리머 필름과 동박의 적층체로서 유연성이나 굴곡성이 요구되는 전자기기 또는 전자기기의 소재 부분에 이용되며, 전자기기의 소형화, 경량화에 공헌하고 있다.
한편, 전자기기가 점점 더 소형화됨에 따라 연성동박적층필름이 상기 전자기기 내에서 접히는 각도도 더욱 예리해지고 있다. 따라서, 예리한 각도로 접히는 경우 및/또는 장시간 접힌 상태로 유지되는 경우에도 회로가 손상되지 않는 높은 굴곡성을 갖는 연성동박적층필름이 요구되고 있다. 그러나 현재까지 개발된 연성동박적층필름은 만족할만한 굴곡성을 나타내지 못하고 있다.
비교적 우수한 굴곡성을 갖는 동박으로서 압연 동박이 알려져 있으나, 이것은 그 제조비용이 상대적으로 높고 1m 이상의 폭을 갖는 동박을 제조하기 곤란하다는 단점을 가지고 있다. 또한, 얇은 두께의 압연 동박을 안정적으로 제조하는 것도 어렵다.
압연 동박과 달리, 전해 동박은 상대적으로 저렴한 비용으로 제조될 수 있을 뿐만 아니라 두께 조절이 용이하다는 장점이 있다. 그러나, 통상의 전해 동박은 압연 동박에 비해 현저하게 굴곡성이 떨어진다는 단점이 있다. 이러한 이유로 전해 동박의 굴곡성을 향상시키기 위한 연구가 꾸준히 수행되고 있는데, 예를 들어, 대한민국 특허출원 제10-2006-0070133호는, 전해 동박 상에 폴리이미드 전구체 수지 용액을 도포한 후 300 내지 450 ℃에서 30 내지 40 분 동안 열처리함으로써, 상기 폴리이미드 전구체 수지를 열경화시킴과 동시에 상기 전해 동박의 결정 입자를 성장시키는 것을 특징으로 하는 고굴곡성 연성동박적층필름 제조방법을 제시하고 있다.
그러나, 상술한 선행기술에 따라 연성동박적층필름을 실제로 제조할 경우, 전해 동박의 결정 입자가 충분히 성장하지 못하거나 상당량의 결정 입자들이 성장하지 못한 상태로 잔존하기 때문에, 평균결정입경 증가가 충분히 이루어지지 않았다.
또한, 300℃ 이상의 높은 온도에서 열처리를 수행할 경우 동박이 어닐링되어 신장성(extendibility)이 오히려 저하되고 깨지기 쉬워지는 문제점이 있다.
또한, 전해 동박을 먼저 형성한 후 그 위에 폴리이미드 필름을 형성하기 때문에, 상기 전해 동박의 두께를 얇게 하는데 한계가 있을 수밖에 없고, 그 결과, 인쇄회로의 미세 피치(fine pitch) 구현이 불가능하다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 연성동박적층필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 높은 굴곡성을 가짐으로써 예리한 각도로 접히는 경우 및/또는 장시간 접힌 상태로 유지되는 경우에도 회로가 손상되지 않을 뿐만 아니라 인쇄회로의 미세 피치 구현을 가능하게 하는 연성동박적층필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은, 높은 굴곡성을 가짐으로써 예리한 각도로 접히는 경우 및/또는 장시간 접힌 상태로 유지되는 경우에도 회로가 손상되지 않을 뿐만 아니라 인쇄회로의 미세 피치(fine pitch) 구현을 가능하게 하는 연성동박적층필름을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
위에서 언급된 본 발명의 관점들 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 비전도성 고분자 기재(nonconductive polymer substrate); 상기 비전도성 고분자 기재 상의 타이코트층(tiecoat layer); 및 상기 타이코트층 상의 구리층(copper layer)을 포함하되, 상기 구리층은, ASTM E112에 의해 측정된 평균결정입경이 0.9㎛ 이상이고, 아래의 식 1에 의해 정의되는 (200)면 윌슨(Wilson) 지수가 70% 이상인 것을 특징으로 하는 연성동박적층필름이 제공된다.
* 식 1 : WI(200) (%) = [I(200)/Iall] × 100
여기서, WI(200)는 (200)면의 윌슨 지수이고, I(200) 및 Iall은 20° 내지 100°의 2θ 범위에서 2°/min의 스캔 속도로 상기 구리층에 대해 X선 회절분석(XRD)을 수행하였을 때 얻어지는 (200)면의 X선 회절강도 및 각 결정면들의 X선 회절강도의 총합을 각각 나타낸다.
상기 구리층의 표면은 0.05 내지 0.2 ㎛의 10점 평균조도(RzJIS)를 가질 수 있다.
상기 비전도성 고분자 기재는 폴리이미드를 포함하고, 상기 타이코트층은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 철(Fe) 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 비전도성 고분자 기재는 10 내지 40 ㎛의 두께를 갖고, 상기 타이코트층은 15 내지 30 nm의 두께를 가질 수 있다.
상기 구리층은, 상기 타이코트층 상의 구리 씨드층; 및 상기 구리 씨드층 상의 구리 도금층을 포함하며, 상기 구리 씨드층은 50 내지 150 nm의 두께를 갖고, 상기 구리 도금층은 8 내지 9 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 비전도성 고분자 기재를 준비하는 단계; 상기 비전도성 고분자 기재 상에 타이코트층을 형성하는 단계; 상기 타이코트층 상에 구리층을 형성함으로써 예비 연성동박적층필름을 얻는 단계; 100 내지 120 ℃에서 5 내지 15 분 동안 상기 예비 연성동박적층필름의 제1 열처리를 수행하는 단계; 상기 예비 연성동박적층필름을 상온에서 냉각시키는 단계; 및 130 내지 150 ℃에서 15 내지 25 분 동안 상기 냉각된 예비 연성동박적층필름의 2차 열처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연성동박적층필름의 제조방법이 제공된다.
상기 방법은, 상기 타이코트층을 형성하기 전에, 상기 비전도성 고분자 기재를 플라즈마로 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 타이코트층은 스퍼터링 공정을 통해 15 내지 30 nm의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 구리층 형성 단계는, 스퍼터링 공정을 통해 상기 타이코트층 상에 구리 씨드층을 형성하는 단계; 및 전해도금 공정을 통해 상기 구리 씨드층 상에 구리 도금층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 구리 씨드층은 50 내지 150 nm의 두께를 갖도록 형성되고, 상기 구리 도금층은 8 내지 9 ㎛의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
본 발명에 의하면, 높은 굴곡성을 가짐으로써 예리한 각도로 접히는 경우 및/또는 장시간 접힌 상태로 유지되는 경우에도 회로가 손상되지 않을 뿐만 아니라 인쇄회로의 미세 피치(fine pitch) 구현을 가능하게 하는 연성동박적층필름이 제조될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 점점 더 심화되고 있는 전자기기의 소형화 및 경량화에 대한 요구에 부응할 수 있을 뿐만 아니라, 연성동박적층필름의 파손으로 인한 전자기기의 상품성 및 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연성동박적층필름의 단면도이고,
도 2a 내지 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성동박적층필름의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연성동박적층필름의 단면도이다.
도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 연성동박적층필름(100)은 비전도성 폴리머 기재(110), 상기 비전도성 폴리머 기재(110) 상의 타이코트층(120), 및 상기 타이코트층 상의 구리층(130)을 포함한다.
상기 연성동박적층필름(100)의 가공에 의해 상기 구리층(130)의 일부가 제거되고 나머지 부분이 회로를 형성하기 때문에, 연성동박적층필름(100)이 높은 굴곡성을 갖는다고 함은 상기 구리층(130)이 높은 굴곡성을 갖는다는 것을 의미한다.
본 발명에 의하면, 상기 구리층(130)은 0.9㎛ 이상의 평균결정입경(ASTM E112에 의해 측정)을 갖는다. 상기 구리층(130)이 0.9㎛ 이상의 충분히 큰 평균결정입경을 가짐으로써, 본 발명의 연성동박적층필름(100)은 예리한 각도로 접히는 경우 및/또는 장시간 접힌 상태로 유지되는 경우에도 회로가 손상되지 않을 정도로 높은 굴곡성을 가질 수 있다.
한편, 상기 구리층(130)이 0.9㎛ 이상의 평균결정입경을 갖는 것은 연성동박적층필름(100)이 업계에서 요구되는 고굴곡성을 갖도록 하는 필요조건이긴 하지만 충분조건은 아니다. 즉, 0.9㎛ 이상의 평균결정입경을 갖는 구리층(130)을 포함하는 연성동박적층필름(100)이라도 경우에 따라서 그 굴곡성이 충분히 높지 않은 경우가 존재한다.
상기 구리층(130)의 평균결정입경에 못지 않게 상기 구리층(130)의 결정배향이 연성동박적층필름(100)의 굴곡성에 상당한 영향을 미친다는 사실이 본 발명에 의해 밝혀졌다. 따라서, 본 발명에 의하면, 상기 구리층(130)은 70% 이상의 (200)면 윌슨(Wilson) 지수를 갖는다.
본 발명에서 상기 (200)면 윌슨 지수는 아래의 식 1에 의해 정의된다.
* 식 1 : WI(200) (%) = [I(200)/Iall] × 100
여기서, WI(200)는 (200)면 윌슨 지수이고, I(200) 및 Iall은 20° 내지 100°의 2θ 범위에서 2°/min의 스캔 속도로 상기 구리층(130)에 대해 X선 회절분석(XRD)을 수행하였을 때 얻어지는 (200)면의 X선 회절강도 및 각 결정면들의 X선 회절강도의 총합을 각각 나타낸다.
상기 구리층(130)이 0.9㎛ 이상의 평균결정입경과 70% 이상의 (200)면 윌슨 지수를 모두 만족시킬 때 비로소 연성동박적층필름(100)이 업계에서 요구되는 정도의 고굴곡성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 구리층(130)의 노출된 표면은 0.05 내지 0.2 ㎛의 10점 평균조도(RzJIS)를 가질 수 있다. 상기 10점 평균조도(RzJIS)는, JIS B 0601-1994 규격에 따라 접촉식 표면조도 측정기(예를 들어, 미쯔도요社의 SJ-210)를 이용하여 측정된 값이다. 이와 같은 상대적으로 낮은 10점 평균조도(RzJIS)는 상기 구리층(130)의 외관 품질을 향상시키고, 궁극적으로는 연성동박적층필름(100)의 상품성을 높일 수 있다.
본 발명의 연성동박적층필름(100)은 상기 구리층(130) 상의 보호층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 보호층은 상기 구리층(130)의 산화 및 부식을 방지하기 위한 것으로서 유기물로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 보호층이 충분히 얇게 형성되기 때문에, 상기 보호층을 통해 상기 구리층(130) 표면의 10점 평균조도(RzJIS)를 측정하는 경우에도 0.05 내지 0.2 ㎛의 10점 평균조도(RzJIS)가 얻어질 수 있다.
상기 비전도성 고분자 기재(110)는 10 내지 40 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 비전도성 고분자 기재(110)는 폴리이미드를 포함할 수 있다.
상기 타이코트층(120)은 상이한 물질로 이루어진 비전도성 폴리머 기재(110)와 구리층(130) 사이의 접착력을 향상시키기 위하여 이들 사이에 개재된 것으로서, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 철(Fe) 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이코트층(120)은 니켈 합금이다. 예를 들어, 상기 타이코트층(120)은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있으며, 상기 타이코트층(120) 내 상기 크롬의 함량은 5 내지 25 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 타이코트층(120)은 15 내지 30 nm의 두께를 갖는다.
도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 구리층(130)은, 상기 타이코트층(120) 상의 구리 씨드층(131) 및 상기 구리 씨드층(131) 상의 구리 도금층(132)을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 구리 씨드층(131)은 50 내지 150 nm의 두께를 갖고, 상기 구리 도금층(132)은 8 내지 9 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 즉, 상기 구리 씨드층(131)은 상대적으로 상당히 얇은 두께로 형성되기 때문에, 연성동박적층필름(100)의 굴곡성을 결정하는 것은 상기 구리 도금층(132)이다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 구리 도금층(132)이 0.9㎛ 이상의 평균결정입경과 70% 이상의 (200)면 윌슨 지수를 모두 만족시키고, 그 결과, 연성동박적층필름(100)이 업계에서 요구되는 정도의 고굴곡성을 나타낼 수 있다.
이하에서는, 도 2a 내지 도 2d를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 연성동박적층필름(100)의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 2a에 예시된 바와 같이, 비전도성 고분자 기재(110)를 준비한다.
상기 비전도성 고분자 기재(110)는 10 내지 40 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 열경화성 수지(예를 들어, 페놀 수지, 페놀알데하이드 수지, 알릴 수지, 에폭시 수지 등), 폴리올레핀 수지(예를 들어, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지 등), 폴리에스테르 수지(예를 들어, PET, PEN 등), 또는 폴리이미드 수지로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 비전도성 고분자 기재(110)는 폴리이미드 수지로 형성된다. 예를 들어, 폴리이미드 전구체인 폴리아믹산을 압출하여 필름을 만들고, 상기 폴리아믹산의 이미드화를 위하여 상기 필름을 열처리함으로써 폴리이미드를 포함하는 비전도성 고분자 기재(110)를 제조할 수 있다.
상기 비전도성 고분자 기재(110)의 수분 및 잔류 가스를 제거하기 위한 건조단계가, 상압 하에서 롤투롤(roll to roll) 열처리를 통해 수행되거나 진공 분위기에서 적외선(IR) 히터를 이용하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 비전도성 고분자 기재(110)의 표면 상에 있을 수도 있는 오염물질을 제거하고 표면 개질을 통해 후속 공정에서 형성될 타이코트층(120)과의 접착력을 향상시키기 위하여, 상기 비전도성 고분자 기재(110)는 플라즈마로 처리될 수 있다. 예를 들어, 1.5 내지 6 Pa의 불활성 가스(예를 들어, Ar) 또는 산소/질소 분위기 하에서 15 내지 30 W/cm2의 전력밀도의 RF 전압에 의해 생성된 플라즈마로 상기 비전도성 고분자 기재(110)의 표면을 처리할 수 있다.
이어서, 도 2b에 예시된 바와 같이, 상기 비전도성 고분자 기재(110) 상에 타이코트층(120)을 형성한다.
상기 타이코트층(120)은 DC 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 공정을 통해 15 내지 30 nm의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 타이코트층(120)의 두께가 15 nm 미만인 경우에는 상기 비전도성 고분자 기재(110)와 후속 공정에서 형성될 구리층(130) 사이의 접착력이 불충분하게 된다. 반면, 상기 타이코트층(120)의 두께가 30 nm을 초과할 경우에는, 회로 패턴 형성을 위한 에칭 공정이 수행될 때, 제거되어야 할 타이코트층(120)의 일부가 잔존하게 되어 회로의 단락이 유발될 우려가 있다.
전술한 바와 같이, 상기 타이코트층(120)은 상기 비전도성 고분자 기재(110)와 후속 공정에서 형성될 구리층(130)의 부착력을 높이기 위한 것으로서, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 철(Fe) 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이코트층(120)은 Ni-Cr 합금, Ni-Mo 합금, Ni-Mo-Nb 합금, Ni-Mo-Co 합금, Ni-Mo-Fe 합금 등과 같은 니켈 합금이다. 예를 들어, 상기 타이코트층(120)은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있으며, 상기 타이코트층(120) 내 상기 크롬의 함량은 5 내지 25 중량%일 수 있다.
상기 DC 스퍼터링 장치의 전력밀도 조절을 통해 상기 타이코트층(120)의 밀도가 조절될 수 있으며, 챔버의 진공도를 조절함으로써 타이코트층(120)의 산소 함량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 0.5 내지 1 Pa의 불활성 가스(예를 들어, Ar) 분위기 하에서 3 내지 12 W/ cm2의 DC 전압 전력밀도로 상기 타이코트층(120)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 타이코트층(120) 형성을 위한 타겟(target)과 상기 비전도성 고분자 기재(100) 사이의 거리는 5 내지 12 cm로 유지될 수 있다.
이어서, 상기 타이코트층(120) 상에 구리층(130)을 형성함으로써 예비 연성동박적층필름을 얻는다.
상기 구리층(130) 형성 단계는, 도 2c에 예시된 바와 같이 상기 타이코트층(120) 상에 구리 씨드층(131)을 형성하는 단계 및 도 2d에 예시된 바와 같이 상기 구리 씨드층(131) 상에 구리 도금층(132)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 구리 씨드층(131)은 DC 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 공정을 통해 50 내지 150 nm의 두께를 갖도록 형성될 수 있고, 상기 구리 도금층(132)은 전해도금 공정을 통해 8 내지 9 ㎛의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
이하에서는, 상기 구리 도금층(132) 형성을 위한 본 발명의 전해도금 공정을 더욱 구체적으로 설명한다.
상기 타이코트층(120) 및 상기 구리 씨드층(131)이 형성되어 있는 상기 비전도성 고분자 기재(110)가 도금액이 담겨져 있는 복수개의 도금조들을 순차적으로 통과함으로써 본 발명의 전해 도금 공정이 수행될 수 있다. 이때, 도금 온도는 30 내지 50 ℃이고, 사용되는 전류밀도는 0.1 내지 20 ASD일 수 있다.
상기 전해도금 공정에 이용되는 본 발명의 도금액은, 10 내지 100 g/L의 황산구리, 10 내지 300 g/L의 황산, 및 0.01 내지 0.1 g/L의 염소이온을 포함할 수 있으며, 광택제 및 억제제와 같은 기타 첨가제를 소량(수 내지 수십 ppm)으로 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 이와 같이 얻어진 예비 연성동박적층필름의 제1 열처리를 100 내지 120 ℃에서 5 내지 15 분 동안 수행한다. 상기 제1 열처리를 통해, 상기 예비 연성동박적층필름의 평균결정입경 및 (200)면 윌슨 지수를 증가시킬 수 있다.
이어서, 상기 예비 연성동박적층필름을 상온에서 냉각시킨 후, 130 내지 150 ℃에서 15 내지 25 분 동안 상기 냉각된 예비 연성동박적층필름의 2차 열처리를 수행한다. 상기 제2 열처리를 통해, 상기 예비 연성동박적층필름의 평균결정입경 및 (200)면 윌슨 지수를 더욱 증가시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 제1 및 제2 열처리가 120℃ 이하 및 150℃ 이하의 상대적으로 낮은 온도에서 수행되기 때문에 상기 구리층(130)의 신장성(extendibility) 저하가 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 낮은 열처리 온도의 핸디캡을 극복하기 위하여 열처리를 2회 실시함으로써, 상기 구리층(130)이 0.9㎛ 이상의 평균결정입경과 70% 이상의 (200)면 윌슨 지수를 모두 가질 수 있도록 결정 입자들을 충분히 성장시킴과 동시에 결정 배향성을 충분히 향상시킬 수 있다.
이렇게 제조된 본 발명의 연성동박적층필름(100)은 높은 굴곡성을 가짐으로써 예리한 각도로 접히는 경우 및/또는 장시간 접힌 상태로 유지되는 경우에도 회로가 손상되지 않기 때문에, 점점 더 심화되고 있는 전자기기의 소형화 및 경량화에 대한 요구에 부응할 수 있으며, 연성동박적층필름의 파손으로 인한 전자기기의 상품성 및 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.
이와 동시에, 본 발명은 전해도금을 통해 고분자 기재(110) 상에 구리층(130)을 형성하기 때문에 충분히 얇은 두께의 구리층(130)을 갖는 연성동박적층필름(100)을 생산할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 인쇄회로의 미세 피치(fine pitch) 구현을 가능하게 하는 연성동박적층필름(100)이 제조될 수 있다.
이하에서는, 실시예들 및 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로, 본 발명의 권리범위가 이들 실시예들로 제한되지 않는다.
예비 연성동박적층필름(Preliminary FCCL)의 제조
스퍼터링 공정을 통해 20 nm 두께의 NiCr 타이코트층을 폴리이미드 필름 상에 형성하였다. 이어서, 스퍼터링 공정을 통해 60 nm 두께의 구리 씨드층을 상기 NiCr 타이코트층 상에 형성하였다. 이어서, 황산구리, 황산, 및 염소이온을 포함하는 통상의 도금액을 이용하여 전기도금을 실시하여 상기 구리 씨드층 상에 8㎛의 두께를 갖는 구리 도금층을 형성함으로써 예비 연성동박적층필름을 완성하였다.
실시예 1 내지 9
상기 예비 연성동박적층필름에 대하여 아래의 표 1에 나타난 조건으로 1차 열처리 공정, 냉각 공정, 및 2차 열처리 공정을 순차적으로 수행함으로써 실시예 1 내지 9의 연성동박적층필름들을 각각 완성하였다.
1차 열처리 냉각 2차 열처리
온도(℃) 시간(분) 온도(℃) 시간(분) 온도(℃) 시간(분)
실시예 1 100 10 25 30 130 20
실시예 2 110 10 25 30 130 20
실시예 3 120 10 25 30 130 20
실시예 4 100 10 25 30 150 20
실시예 5 110 10 25 30 150 20
실시예 6 120 10 25 30 150 20
실시예 7 100 10 25 30 140 20
실시예 8 120 10 25 30 140 20
실시예 9 110 10 25 30 140 20
비교예 1 내지 6
상기 예비 연성동박적층필름에 대하여 아래의 표 2에 나타난 조건으로 열처리 공정을 오직 1회 수행함으로써 비교예 1 내지 6의 연성동박적층필름들을 각각 완성하였다.
열처리
온도(℃) 시간(분)
비교예 1 130 20
비교예 2 140 20
비교예 3 150 20
비교예 4 130 30
비교예 5 140 30
비교예 6 150 30
위 실시예들 및 비교예들에 의해 제조된 연성동박적층필름들에 대하여, 구리 도금층의 평균결정입경과 (200)면 윌슨 지수, 그리고 연성동박적층필름의 굴곡성을 아래의 방법들에 의해 각각 구하였고, 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.
* 구리 도금층의 평균결정입경
EBSD 장비를 이용하여, 금속의 평균결정입경을 측정하는 표준방법인 ASTM E112(Standard Test Methods for Determining Average Grain Size)에 따라 상기 구리 도금층의 평균결정입경을 구하였다.
* 구리 도금층의 (200)면 윌슨 지수
XRD 장비(Bruker社, D8 DISCOVER)를 이용하여 20° 내지 100°의 2θ 범위에서 2°/min의 스캔 속도로 상기 구리 도금층에 대해 X선 회절분석을 수행하였고, 아래의 식 1에 의해 정의되는 (200)면 윌슨 지수를 산출하였다.
* 식 1 : WI(200) (%) = [I(200)/Iall] × 100
여기서, WI(200)는 (200)면 윌슨 지수이고, I(200)은 (200)면의 X선 회절강도이며, Iall은 각 결정면들의 X선 회절강도의 총합이다.
* 연성동박적층필름의 굴곡성
연성동박적층필름을 가공하여 굴곡성 테스트를 위한 회로(회로폭: 150㎛, 절연폭: 200㎛)를 형성하였다. 이어서, 12㎛ 두께의 폴리이미드 필름 상에 15㎛ 두께의 접착제층이 형성된 시판 중의 커버재를, 상기 접착제층이 상기 회로가 형성된 면과 마주보도록 한 상태에서 상기 연성동박적층필름과 열압착시킨 후 재단함으로써 130mm(길이)×15mm(폭) 사이즈의 굴곡성 테스트용 샘플을 얻었다. 상기 샘플의 길이방향은 연성동박적층필름의 기계방향과 평행하였다. 상기 열압착은 고온 진공 프레스기를 이용하여 40 kgf/cm2의 압력 및 160℃ 온도 조건하에서 60분 동안 수행되었다.
이어서, ㈜도요세이키세이사쿠소社의 MIT 굴곡성 테스트 장치를 이용하여 JIS C 6471 규격에 따라 하기의 조건하에서 상기 샘플을 반복적으로 구부렸고, 상기 샘플의 회로가 단선될 때까지 반복된 구부림 횟수를 구하였다.
- 곡률반경(r2): 0.38 mm
- 하중: 0.5 kg
- 굴곡속도: 90 cpm(count per minute)
- 굴곡각도: 90±2°
평균결정입경(㎛) (200)면 윌슨 지수 (%) 굴곡성(구부림 횟수)
실시예 1 0.93 73 174
실시예 2 1.11 77 179
실시예 3 1.08 81 184
실시예 4 1.13 81 189
실시예 5 0.99 90 193
실시예 6 1.12 83 175
실시예 7 0.97 82 180
실시예 8 1.16 75 186
실시예 9 1.03 89 172
비교예 1 0.55 57 112
비교예 2 0.61 61 111
비교예 3 0.58 64 115
비교예 4 0.59 54 110
비교예 5 0.59 55 105
비교예 6 0.6 56 112
위 표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 예비 연성동박적층필름에 대하여 한 번의 열처리만을 수행한 비교예들의 경우에는 115번 이하의 구부림만으로도 회로의 단선이 유발되었다. 즉, 실시예들의 2차 열처리 시간과 동일한 시간 동안 1회 열처리한 경우들(비교예 1 내지 3)은 물론이고, 실시예들의 1차 및 2차 열처리 시간의 총합과 동일한 시간 동안 1회 열처리한 경우들(비교예 4 내지 6)에서도, 연성동박적층필름의 굴곡성이 본 발명의 실시예들에 비해 현저히 조악하였다.
이에 반해, 본 발명의 실시예 1 내지 9의 연성동박적층필름들의 경우에는, 172번 이상의 구부림을 수행해서야 비로소 회로 단선이 발생할 정도로 우수한 굴곡성을 가짐을 알 수 있다.
100: 연성동박적층필름 110: 비전도성 고분자 기재
120: 타이코트층 130: 구리층
131: 구리 씨드층 132: 구리 도금층

Claims (10)

  1. 비전도성 고분자 기재(nonconductive polymer substrate);
    상기 비전도성 고분자 기재 상의 타이코트층(tiecoat layer); 및
    상기 타이코트층 상의 구리층(copper layer)을 포함하되,
    상기 구리층은, ASTM E112에 의해 측정된 평균결정입경이 0.9㎛ 이상이고, 아래의 식 1에 의해 정의되는 (200)면 윌슨(Wilson) 지수가 70% 이상인 것을 특징으로 하는 연성동박적층필름:
    * 식 1 : WI(200) (%) = [I(200)/Iall] × 100
    여기서, WI(200)는 (200)면 윌슨 지수이고, I(200) 및 Iall은 20° 내지 100°의 2θ 범위에서 2°/min의 스캔 속도로 상기 구리층에 대해 X선 회절분석(XRD)을 수행하였을 때 얻어지는 (200)면의 X선 회절강도 및 각 결정면들의 X선 회절강도의 총합을 각각 나타냄.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구리층의 표면은 0.05 내지 0.2 ㎛의 10점 평균조도(RzJIS)를 갖는 것을 특징으로 하는,
    연성동박적층필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비전도성 고분자 기재는 폴리이미드를 포함하고,
    상기 타이코트층은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 철(Fe) 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함하는,
    연성동박적층필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비전도성 고분자 기재는 10 내지 40 ㎛의 두께를 갖고,
    상기 타이코트층은 15 내지 30 nm의 두께를 갖는,
    연성동박적층필름.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구리층은,
    상기 타이코트층 상의 구리 씨드층; 및
    상기 구리 씨드층 상의 구리 도금층을 포함하며,
    상기 구리 씨드층은 50 내지 150 nm의 두께를 갖고,
    상기 구리 도금층은 8 내지 9 ㎛의 두께를 갖는,
    연성동박적층필름.
  6. 비전도성 고분자 기재를 준비하는 단계;
    상기 비전도성 고분자 기재 상에 타이코트층을 형성하는 단계;
    상기 타이코트층 상에 구리층을 형성함으로써 예비 연성동박적층필름을 얻는 단계;
    100 내지 120 ℃에서 5 내지 15 분 동안 상기 예비 연성동박적층필름의 제1 열처리를 수행하는 단계;
    상기 예비 연성동박적층필름을 상온에서 냉각시키는 단계; 및
    130 내지 150 ℃에서 15 내지 25 분 동안 상기 냉각된 예비 연성동박적층필름의 2차 열처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    연성동박적층필름의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 타이코트층을 형성하기 전에, 상기 비전도성 고분자 기재를 플라즈마로 처리하는 단계를 더 포함하는,
    연성동박적층필름의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 타이코트층은 스퍼터링 공정을 통해 15 내지 30 nm의 두께를 갖도록 형성되는,
    연성동박적층필름의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 구리층 형성 단계는,
    스퍼터링 공정을 통해 상기 타이코트층 상에 구리 씨드층을 형성하는 단계; 및
    전해도금 공정을 통해 상기 구리 씨드층 상에 구리 도금층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    연성동박적층필름의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구리 씨드층은 50 내지 150 nm의 두께를 갖도록 형성되고,
    상기 구리 도금층은 8 내지 9 ㎛의 두께를 갖도록 형성되는,
    연성동박적층필름의 제조방법.
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