KR20170099723A - 차량 led 램프용 연성 동박 적층판, 이를 포함하는 연성 인쇄 회로 기판 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 의한 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판은 동박층 및 복합 폴리이미드층이 적층되고, 복합 폴리이미드층은 복수의 폴리이미드층 및 열가소성 폴리이미드층을 포함하고, 복합 폴리이미드층의 최외각층은 열가소성 폴리이미드층으로 이루어진다.
복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 복수의 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 10 내지 50% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 50 내지 90%일 수 있다. 더욱 구체적으로, 복합 폴리이미드층의 두께에 대하여, 복수의 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 20 내지 40% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 60 내지 80%일 수 있다.
동박층 두께는 30 내지 80㎛이고, 복합 폴리이미드층의 총 두께는 10 내지 15㎛가 될 수 있다.
복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 복수의 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 10 내지 50% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 50 내지 90%일 수 있다. 더욱 구체적으로, 복합 폴리이미드층의 두께에 대하여, 복수의 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 20 내지 40% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 60 내지 80%일 수 있다.
동박층 두께는 30 내지 80㎛이고, 복합 폴리이미드층의 총 두께는 10 내지 15㎛가 될 수 있다.
Description
차량 LED(Light Emitting Diode) 램프용 연성 동박 적층판, 이를 포함하는 연성 인쇄 회로 기판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 광 효율과 수명 측면에서 친환경적인 LED 조명의 사용이 증가하고 있으며, 특히 자동차에서도 저전력으로 고효율을 발생시키는 LED를 광원으로 이용하는 램프(Lamp)가 각광받고 있다.
기본적으로 자동차 Lamp로는 전후방 시야 확보 및 주간 주행 시 자동차의 시인성을 확보하기 위해 Head Lamp, Day Running Light 및 Rear combination lamp로 사용하고 있으며, 이를 위해 고휘도의 LED Lamp가 필요하다. 이러한 고휘도 LED 광원은 입력된 에너지의 70~80%를 열로 방출하므로 고휘도를 구현하는 LED Lamp는 발생하는 열을 효과적으로 해소하는 것이 필요하다. 발생하는 열을 효과적으로 해소하지 못할 경우, 온도가 상승함에 따라 LED 소자의 정상적인 동작을 방해하며 부품의 고장률을 높여 광 효율 및 수명을 저하시킨다. 또한 열 응력이나 열팽창에 의한 기계 부품의 손상 및 오동작을 유발할 수 있다. 이에 따라 방열 특성이 우수한 LED Head Lamp 제작을 위해서는 고효율의 LED Chip의 사용과 방열 특성이 우수한 회로기판의 사용이 요구되고 있다.
또한 차량 외장 LED Lamp에 적용하기 위해서 3차원 디자인 구현이 가능한 연성 인쇄 회로 기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)를 회로기판으로 이용하려는 시도가 있다. 이 경우에 방열 특성이 우수한 연성 동박 적층판 (FCCL, Flexible Copper Clad Laminate)이 요구된다.
폴리이미드(PI)를 절연층으로 사용하는 FCCL은 접착제의 유무에 따라 2-FCCL과 3-FCCL (에폭시 또는 아크릴 접착제 사용)로 구분할 수 있다. 하지만 접착제를 사용하는 3-FCCL에서는 접착제층에 의한 두께의 증가 및 접착제층의 낮은 열전도도로 인해 2-FCCL 대비 방열 특성이 더욱 낮다.
또한 FCCL에서 방열 특성을 향상시키기 위해서 종래에는 PI 기반의 절연층에 알루미나, 질화붕소, 질화알루미늄 등의 방열성 필러(Filler)를 첨가하는 방법이 사용되었다. 하지만 방열성 Filler의 첨가는 절연층의 기계적 강도 저하를 유발하기 때문에, 강도 확보를 위해서는 절연층의 두께 감소에 제약이 있다.
본 발명의 일 실시예는 방열 특성이 우수한 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 방열 특성이 우수한 차량 LED 램프용 연성 인쇄 회로 기판을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판은 동박층, 복합 폴리이미드층이 순차로 적층되고, 복합 폴리이미드층은 복수의 폴리이미드층 및 열가소성 폴리이미드층을 포함하고, 복합 폴리이미드층의 최외각층은 열가소성 폴리이미드층으로 이루어진다.
복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 복수의 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 10 내지 50% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 50 내지 90%일 수 있다. 더욱 구체적으로, 복합 폴리이미드층의 두께에 대하여, 복수의 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 20 내지 40% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 60 내지 80%일 수 있다.
동박층 두께는 30 내지 80㎛이고, 복합 폴리이미드층의 총 두께는 10 내지 15㎛가 될 수 있다.
복합 폴리이미드층의 선열팽창계수(CTE)는 15 내지 30ppm/℃이고, 연성 동박 적층판의 열저항은 15K/W 이하가 될 수 있다.
사용되는 폴리이미드층의 선열팽창계수(CTE)는 5 내지 20 ppm/℃가 될 수 있으며, 열가소성 폴리이미드층의 선열팽창계수(CTE)는 30 내지 70 ppm/℃가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판의 제조방법은 동박층을 준비하는 단계; 동박층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅후 건조하여 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체 층을 형성하는 단계; 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체 층 상에 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅후 건조하여 폴리이미드 전구체 층을 형성하는 단계; 폴리이미드 전구체 층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅후 건조하여 제 2 열가소성 폴리이미드 전구체 층을 형성하는 단계; 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층, 폴리이미드 전구체층 및 제 2 열가소성 폴리이미드 전구체층으로 이루어진 복합 폴리이미드 전구체층을 열처리를 통하여 복합 폴리이미드층으로 변환하는 단계를 포함한다.
제 1 열가소성 폴리이미드층, 제 2 열가소성 폴리이미드층 및 폴리이미드층으로 이루어지는 복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 제 1 열가소성 폴리이미드층 및 제 2 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 10 내지 50% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 50 내지 90%일 수 있다. 구체적으로 복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 제 1 열가소성 폴리이미드층 및 제 2 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 20 내지 40% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 60 내지 80%일 수 있다.
동박층 두께는 30 내지 80㎛이고, 복합 폴리이미드층의 총 두께는 10 내지 15㎛일 수 있다.
복합 폴리이미드층의 선열팽창계수(CTE)는 15 내지 30ppm/℃이고, 연성 동박 적층판의 열저항은 15K/W 이하일 수 있다.
제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계 및 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계;는 복수번 반복하여 실시될 수 있다.
사용되는 폴리이미드층의 선열팽창계수(CTE)는 5 내지 20 ppm/℃일 수 있다.
제 1 열가소성 폴리이미드층 및 제 2 열가소성 폴리이미드층의 선열팽창계수(CTE)는 각각 30 내지 70 ppm/℃일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 차량 LED 램프용 연성 인쇄 회로 기판은 전술한 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판은 복합 폴리이미드층의 두께가 얇아 열저항을 낮출 수 있으며, 낮은 열저항으로 인해 별도의 세라믹 필러 등의 첨가를 하지 않더라도 우수한 방열 특성을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판은 세라믹 필러의 첨가가 없어 절연층의 두께가 얇아도 기계적 물성 및 치수안정성 등의 특성이 우수하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판은 얇고 굴곡이 가능한 회로기판을 사용할 수 있어 다양한 형태로 제작이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판의 구조를 개략적으로 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 의한 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판(100)은 동박층(11)및 복합 폴리이미드층(20)이 순차로 적층되고, 복합 폴리이미드층(20)은 폴리이미드층(22) 및 복수의 열가소성 폴리이미드층(21)을 포함하고, 복합 폴리이미드층(20)의 최외각층은 열가소성 폴리이미드층(21)으로 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에서는 다층의 복합 폴리이미드층(20) 구조로 생산성 및 FCCL의 요구 물성을 확보하였으며, 복합 폴리이미드층(20) 구조의 최외각층은 동박층(11)과의 접착력을 높이기 위해 열가소성 폴리이미드층(21)이 되도록 도포(코팅)하였다. 도 1에서는 복합 폴리이미드층(20)의 최외각층이 열가소성 폴리이미드층(21)으로 구성된 일 예를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예와 같이, 폴리이미드 기반의 연성 동박 적층판을 연성 인쇄 회로 기판 소재로 적용하는 경우, 복합 폴리이미드층(20)의 두께가 얇고, 사용되는 동박층의 두께가 두꺼울수록 방열에 효과적이다. 구체적으로 동박층(11) 의 두께는 30 내지 80㎛이고, 복합 폴리이미드층(20)의 총 두께는 10 내지 15㎛가 될 수 있다. 복합 폴리이미드층(20)의 총 두께는 얇고, 동박층의 두께가 두꺼울 수록 방열면에서 유리하나, 복합 폴리이미드층(20)의 총 두께가 너무 얇은 경우, 연성 인쇄 회로 기판으로 제조 시, 공정 불량 및 신뢰성 저하를 유발할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 동박층 및 복합 폴리이미드층(20)의 총 두께를 제한한다.
더욱 구체적으로는 복합 폴리이미드층(20)의 전체 두께에 대한 동박층(11) 두께의 비[동박층(11)의 두께 / 복합 폴리이미드층(20)의 전체 두께]가 2 이상이 되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서는 선열팽창계수(CTE)이 높고, Modulus가 낮은 열가소성 폴리이미드층(21)과 선열팽창계수(CTE)가 낮고, Modulus가 높은 폴리이미드층(22)의 두께 비율을 조정하였다. 선열팽창계수(CTE)가 높은 열가소성 폴리이미드층(21)의 경우에 폴리이미드층(22) 대비 열전도도가 우수한 것을 확인하였다. 열저항 값을 낮추기 위해 열가소성 폴리이미드층(21)만을 단일층으로 구성할 경우는 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판(100)이 요구하는 치수 안정성 및 동박층 제거 후 폴리이미드의 컬(Curl) 등의 물성 구현이 불가능하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 열가소성 폴리이미드층(21)과 폴리이미드층(22)의 두께 비율을 조정함으로써, 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판(100)으로서 요구되는 기본적인 물성을 충족하면서, 복합 폴리이미드층(20)의 선열팽창계수(CTE)를 적절한 수준의 범위로 조절하고, 더 나아가 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판(100)의 열저항 값을 낮출 수 있게 되었다.
구체적으로 복합 폴리이미드층(20)의 총 두께에 대하여, 복수의 열가소성 폴리이미드층(21)의 전체 두께는 10 내지 50% 이고, 폴리이미드층(22)의 전체 두께는 50 내지 90%일 수 있다. 더욱 구체적으로, 복합 폴리이미드층(20)의 두께에 대하여, 복수의 열가소성 폴리이미드층(21)의 전체 두께는 20 내지 40% 이고, 폴리이미드층(22)의 전체 두께는 60 내지 80%일 수 있다.
열가소성 폴리이미드층(21)의 두께 비율이 높을수록 복합 폴리이미드층(20)의 선열팽창계수(CTE)가 높아져 방열 특성 면에서 유리한 점이 있으나, 치수 안정성 및 동박층 제거 후 폴리이미드의 컬(Curl) 등에서 악영향을 미칠 수 있으므로, 전술한 범위로 조절할 수 있다.
이처럼 두께 비율을 조절한 복합 폴리이미드층(20)의 선열팽창계수(CTE)는 15 내지 30ppm/℃이 될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 복합 폴리이미드층(20)이 동박층(11)의 선열팽창계수(CTE)와 유사한 수준의 열팽창계수를 얻을 수 있으며, 그로 인하여 우수한 방열 특성을 얻을 수 있다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 의한 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판(100)은 T3ster를 이용한 측정법으로 측정한 열저항이 15K/W 이하가 될 수 있다.
도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판의 구조가 개략적으로 나타나있다. 도 1에서는 열가소성 폴리이미드층(21)과 폴리이미드층(22)을 교대로 적층한 일 예를 나타내었다. 이처럼 열가소성 폴리이미드층(21)과 폴리이미드층(22)을 교대로 적층되어, 대칭 구조를 형성한 경우, 동박층 제거 시에도 컬이 없고 치수 안정성 등 물성이 우수하게 된다.
이하에서는 각 구성별로 상세하게 설명한다.
동박층(11) 은 압연 또는 전해 동박을 사용할 수 있으며, 동박 두께별 및 타입(Type)별로 사용 가능하고 동박층 대신 기타 금속박도 사용할 수 있다. 동박층(11) 의 두께는 각각 30 내지 80㎛가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열가소성 폴리이미드층 및 폴리이미드층은 목적하는 선열팽창계수 또는 인장탄성률 등의 물성을 가지는 폴리아믹산 용액을 전구체층으로 형성한 후 이미드화하여 제조될 수 있다. 사용되는 폴리아믹산 용액은 본 발명의 기술적 범주 내에서 당해 기술분야에서 통상적으로 사용하는 폴리아믹산 용액이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리아믹산 용액은 유기용매에 이무수물과 디아민을 1:0.9 내지 1:1.1의 몰비로 혼합하여 제조될 수 있다. 본 발명의 폴리아믹산 용액을 제조할 때 이무수물과 디아민의 혼합비, 또는 이무수물 간 또는 디아민 간의 혼합비를 조절하거나, 선택되는 이무수물 및 디아민의 종류를 조정함으로써 원하는 선열팽창계수(CTE) 또는 인장탄성률(Modulus)를 갖는 폴리이미드계 수지를 얻을 수 있다. 본 발명의 일실시예에 적합한 이무수물로는 PMDA(피로멜리틱 디안하이드라이드), BPDA(3,3',4,4'-바이페닐테트라카복실릭디안하이드라이드), BTDA(3,3',4,4'-벤조페논테트라카복실릭디안하이드라이드), ODPA(4,4'-옥시다이프탈릭안하이드라이드), ODA(4,4'-디아미노디페닐에테르), BPADA(4,4'-(4,4'-이소프로필바이페녹시)바이프탈릭안하이드라이드), 6FDA(2,2'-비스-(3,4-디카복실페닐) 헥사플루오로프로판 디안하이드라이드) 및 TMEG(에틸렌글리콜 비스(안하이드로-트리멜리테이트)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 적합한 디아민으로는 PDA(p-페닐렌디아민), m-PDA(m-페닐렌디아민), 4,4'-ODA(4,4'-옥시디아닐린), 3,4'-ODA(3,4'-옥시디아닐린), BAPP(2,2-비스(4-[4-아미노페녹시]-페닐)프로판), TPE-R(1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠), BAPB: 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, m-BAPS(2,2-비스(4-[3-아미노페녹시]페닐)설폰), HAB(3,3'-디하이드록시-4,4'-디아미노바이페닐) 및 DABA(4,4'-디아미노벤즈아닐리드)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
필요에 따라 상술한 화합물 이외의 다른 이무수물이나 디아민, 또는 다른 화합물을 소량 첨가하는 것도 가능하다.
사용되는 폴리이미드층(22)은 선열팽창계수(CTE)가 5 내지 20 ppm/℃이 될 수 있으며, 열가소성 폴리이미드층(21)은 선열팽창계수(CTE)가 30 내지 70 ppm/℃가 될 수 있다.
복합 폴리이미드층(20)의 총 두께는 10 내지 15㎛가 될 수 있다. 전술한 범위에서 우수한 방열 특성을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판의 제조방법은 동박층을 준비하는 단계; 동박층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅후 건조하여 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체 층을 형성하는 단계; 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체 층 상에 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅후 건조하여 폴리이미드 전구체 층을 형성하는 단계; 폴리이미드 전구체 층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅후 건조하여 제 2 열가소성 폴리이미드 전구체 층을 형성하는 단계; 및 복합 폴리이미드 전구체층을 열처리를 통하여 복합 폴리이미드층으로 변환하는 단계를 포함한다.
이하에서는 각 단계별로 구체적으로 설명한다.
먼저 동박층을 준비한다. 동박층에 대해서는 전술한 것과 동일하므로, 반복되는 설명을 생략한다.
다음으로, 동박층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅후 건조 하여 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체 층을 형성한다. 연성 동박 적층판의 제조 방법으로서, 스퍼터링법, 라미네이션법, 캐스팅법이 존재한다. 스퍼터링법은 공정 비용이 비싸며 동박층을 균일한 두께로 제막하면서 폴리이미드층과의 접착력을 확보하는데 어려움이 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 캐스팅법을 사용하였다. 일반적으로 동박층에 두껍게 액상 폴리이미드 전구체 용액을 도포(코팅)할 경우에는 낮은 공정 속도로 인해 생산성이 낮다. 또한 두께가 두꺼워서 열경화시 경화도가 떨어져 기계적 강도와 내화학성이 감소하며 필름 내부에 존재하는 용매의 제거가 어려워 발포 현상과 같은 외관 불량이 나타날 수 있으며, 치수 안정성이 악화되는 문제가 야기될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 다층의 복합 폴리이미드층 구조로 생산성을 확보하였다.
다음으로, 동박층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅후 건조하여 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체 층을 형성한다. 전술한 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체 층을 형성하는 단계 및 폴리이미드 전구체 층을 형성하는 단계는 복수번 반복하여 실시될 수 있다.
다음으로, 폴리이미드 전구체층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅후 건조하여 제 2 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성한다.
제 1 열가소성 폴리이미드층, 제 2 열가소성 폴리이미드층 및 폴리이미드층으로 이루어지는 복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 제 1 열가소성 폴리이미드층 및 제 2 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 10 내지 50% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 50 내지 90%일 수 있다. 더욱 구체적으로 복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 제 1 열가소성 폴리이미드층 및 제 2 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 20 내지 40% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 60 내지 80%일 수 있다. 제 1 열가소성 폴리이미드층, 제 2 열가소성 폴리이미드층 및 폴리이미드층의의 두께는 열가소성 폴리이미드 전구체 및 폴리미이드 전구체의 도포량을 조절함으로써 제어할 수 있다.
다음으로, 복합 폴리이미드 전구체층을 열처리를 통하여 복합 폴리이미드층으로 변환한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 차량 LED 램프용 연성 인쇄 회로 기판은 전술한 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판을 포함한다. LED 램프용 연성 동박 적층판에 대해서는 전술하였으므로, 중복되는 설명을 생략한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[합성예 1]
표 1의 함량으로 25,879g의 DMAc 용액에 PDA 318.4g 및 TPE-R 1,299.8g의 디아민을 질소 분위기하에서 교반하여 완전히 녹인 후, 디안하이드라이드로서 BPDA 1,300g 및 BPDA 948.7g을 수회에 나누어 첨가하였다. 이 후 약 24시간 교반을 계속하여 폴리아믹산 용액을 제조하였다. 이렇게 제조한 폴리아믹산 용액을 20㎛ 두께의 필름상으로 캐스팅 후 60분 동안 350℃까지 승온하여 30분 동안 유지하여 경화하였다. 측정된 선열팽창계수와 42ppm/K이었다.
[합성예 2 ~ 4]
합성예 1과 동일한 방법으로 하기 표 1의 조성 및 함량을 사용하여 제조하였다.
| 구분 | Dianhydride 1 | Dianhydride 2 | Diamine 1 | Diamine 2 | DMAc | CTE (ppm/K) |
| 합성예 1 | BPDA 1,300g |
BTDA 948.7g |
TPER 1,299.8g |
PDA 318.4g |
25,879g | 42 |
| 합성예 2 | BPDA 2,350g |
TPER 585.9g |
ODA 1,195.9 |
27,652g | 61 | |
| 합성예 3 | PMDA 2,400g |
PDA 942.48g |
ODA 436.29g |
25,289g | 11 | |
| 합성예 4 | PMDA 2,400g |
PDA 824.67g |
ODA 654.44g |
25,960g | 19 |
실시예
1
합성예 1의 용액을 열가소성 폴리이미드 전구체(TPI) 층으로 합성예 3의 용액을 폴리이미드 전구체(PI) 층으로 적용하여 동박에 TPI 전구체를 캐스팅법을 통해 도포하고, 이후, PI 전구체를 캐스팅법을 통해 도포하고, 다시 그 위에 TPI 전구체를 캐스팅법으로 도포한 후 열처리를 통해 TPI-PI-TPI 구조의 복합 PI 층을 형성하였다.
사용된 동박층은 두께가 35㎛이며, PI 복합층의 총 두께는 12.5㎛이다. TPI층의 전체 두께 및 PI층의 전체 두께 비율을 하기 표 2에 정리하였다.
PI 복합층의 열저항 시험, 치수안정성, 휨 정도 및 열팽창계수 측정법을 하기 방법으로 측정하여 표 2에 정리하였다.
열저항 시험 : 제조된 FCCL의 동박면에 LED를 적층하고 PI면에는 TIM(Thermal Interface Material) 및 Al plate을 순차로 적층하여 전력 인가 후, T3Ster 장비를 이용하여 LED 표면과 Al Plate 하부의 온도 차이에 의한 열저항을 측정하였다.
치수안정성 : IPC-TM-650, 2.2.4의 ‘method B’를 따랐다. 기계적 방향(MD) 및 폭방향(TD)가 각각 275 X 255mm인 정방형 시편의 네 꼭지점에 위치 인식용 홀(hole)을 뚫고, 23℃, 50%RH의 항온항습기에 24시간 보관 후 각 홀(hole)간의 거리를 3회 반복 측정 후 평균을 계산하였다. 이후 금속박이 에칭된 필름을 150℃ 오븐에 30분 동안 보관 후 23℃, 50%RH의 항온항습기에 24시간 보관 후 각 홀(hole)간의 거리를 다시 측정하여 가열 후 치수변화율을 계산하였다.
휨 정도 : 연성동박적층판을 100 X 100mm 크기로 재단하여 에칭 용액에 침지 후 동박을 제거하여 폴리이미드 필름을 얻을 수 있었다. 폴리이미드 필름을 편평한 테이블에 올려놓고 휘어 있거나 뒤틀린 부분의 최대 높이를 측정한다.
열팽창계수( CTE ): 열팽창계수는 TMA(Thermomechanical Analyzer)를 사용하여 분당 10℃의 속도로 400℃까지 승온하며 측정된 열팽창값 중 100℃에서 200℃ 사이의 값을 평균하여 구하였다.
실시예
2
합성예 2의 용액을 TPI층으로 변경한 것을 제외하고는 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 FCCL을 제조하였다.
비교예
1
TPI층 적층 없이, 합성예 4의 용액을 적용하여 PI층을 단독으로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 FCCL을 제조하였다.
비교예
2
PI층 적층 없이, 합성예 1의 용액을 적용하여 TPI층을 단독으로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 FCCL을 제조하였다.
비교예
3
합성예 1과 3의 용액을 적용하여 TPI층의 전체 두께 및 PI층의 전체 두께 비율을 하기 표 2과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예
4
합성예 1과 3의 용액을 적용하여 TPI층의 전체 두께 및 PI층의 전체 두께 비율을 하기 표 2과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예
5
합성예 2의 용액을 TPI층으로 코팅하고 합성예 3과 4의 용액을 적용하여 PI층을 순차로 적층한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
| 구분 | 복합 PI층 내의 각 개별층의 CTE (ppm/℃) |
복합 PI층 중 TPI층의 두께 비율 |
복합 PI층 CTE (ppm/℃) |
FCCL의 열저항 (K/W) (요구사항: ≤15K/W) |
치수안정성(%)의 최대수치의 절대값 (목표물성:<0.1%) |
동박 에칭 후 휨 정도 (mm) (요구사항: < 10mmm) |
| 실시예1 | 442/11/42 | 40% | 23.4 | 15 | 0.05 | 0 |
| 실시예2 | 61/11/61 | 30% |
26 | 14 | 0.08 | 5 |
| 비교예1 | 19 | 0% | 19 | 20 | 0.04 | 30 |
| 비교예2 | 42 | 100% | 42 | 10 | 0.2 | 원형으로 말림 |
| 비교예3 | 42/11/42 | 10% | 14.1 | 25 | 0.02 | 0 0 |
| 비교예4 | 42/11/42 | 70% | 32.7 | 12 | 0.15 | 50 |
| 비교예5 | 61/11/19 | 40% | 33.4 | 12 | 0.2 | 50 |
표 2에서 나타나듯이, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 FCCL은 전체 복합 PI층 내에 PI층의 두께 비율 및 TPI층의 두께 비율이 적절한 범위를 만족하여, 열저항 값이 우수하며, 동시에 치수안정성 및 휨 정도도 우수함을 확인할 수 있다.
PI층만이 단독으로 형성된 비교예 1은 열저항 값이 열악함을 확인할 수 있다. 또한, TPI층만이 단독으로 형성된 비교예 2는 열저항 값면에서는 우수하나, 치수안정성 및 휨 정도가 열악함을 확인할 수 있다.
또한, 복합 PI층 중 TPI층의 두께 비율을 만족하지 못하는 비교예 3 및 비교예 4도 열저항 값 또는 치수안정성 및 휨 정도 면에서 열악함을 확인할 수 있다.
또한, 비교예 5는 복합 PI층의 최외각이 TPI층이 아니며, 치수안정성 및 휨 정도가 열악함을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 연성 동박 적층판,
11 : 동박층,
20 : 복합 폴리이미드층, 21 : 열가소성 폴리이미드층,
22 : 폴리이미드층
20 : 복합 폴리이미드층, 21 : 열가소성 폴리이미드층,
22 : 폴리이미드층
Claims (12)
- 동박층 및 복합 폴리이미드층이적층되고,
상기 복합 폴리이미드층은 폴리이미드층 및 복수의 열가소성 폴리이미드층을 포함하고,
상기 복합 폴리이미드층의 최외각층은 열가소성 폴리이미드층으로 이루어지고,
상기 복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 상기 복수의 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 10 내지 50% 이고, 상기 폴리이미드층의 전체 두께는 50 내지 90%이고,
상기 동박층 두께는 30 내지 80㎛이고, 상기 복합 폴리이미드층의 총 두께는 10 내지 15㎛인 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판. - 제1항에 있어서,
상기 복합 폴리이미드층의 두께에 대하여, 상기 복수의 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 20 내지 40% 이고, 상기 폴리이미드층의 전체 두께는 60 내지 80%인 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판. - 제1항에 있어서,
상기 복합 폴리이미드층의 선열팽창계수(CTE)는 15 내지 30ppm/℃ 이고, 상기 연성 동박 적층판의 열저항은 15K/W 이하인 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판. - 제1항에 있어서,
복합 폴리이미드층은 폴리이미드층 및 복수의 열가소성 폴리이미드층은 교대로 적층된 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판. - 제1항에 있어서,
상기 폴리이미드층의 선열팽창계수(CTE)는 5 내지 20 ppm/℃인 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 열가소성 폴리이미드층의 선열팽창계수(CTE)는 30 내지 70 ppm/℃인 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판. - 동박층을 준비하는 단계;
상기 동박층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅 후 건조하여 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계;
상기 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층 상에 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅 후 건조하여 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계;
상기 폴리이미드 전구체층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅 후 건조하여 제 2 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층, 폴리이미드 전구체층 및 제 2 열가소성 폴리이미드 전구체층으로 이루어진 복합 폴리이미드 전구체층을 열처리를 통하여 복합 폴리이미드층으로 변환하는 단계를 포함하고,
상기 복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 제 1 열가소성 폴리이미드층 및 제 2 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 10 내지 50% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 50 내지 90%이고,
상기 동박층 두께는 30 내지 80㎛이고, 상기 복합 폴리이미드층의 총 두께는 10 내지 15㎛인 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 상기 제 1 열가소성 폴리이미드층 및 제 2 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 20 내지 40% 이고, 상기 폴리이미드층의 전체 두께는 60 내지 80%인 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 복합 폴리이미드층의 선열팽창계수(CTE)는 15 내지 30ppm/℃이고, 연성 동박 적층판의 열저항은 15K/W 이하인 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 폴리이미드층의 선열팽창계수(CTE)는 5 내지 20 ppm/℃인 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 제 1 열가소성 폴리이미드층 및 제 2 열가소성 폴리이미드층의 선열팽창계수(CTE)는 각각 30 내지 70 ppm/℃인 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판의 제조방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 차량 LED 램프용 연성 동박 적층판을 포함하는 차량 LED 램프용 연성 인쇄 회로 기판.
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