KR20190104131A

KR20190104131A - 전자 차폐 필름 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20190104131A
Application number: KR1020197007087A
Authority: KR
Inventors: 칭첸 쿠이; 구오파 리; 원주안 송
Original assignee: 허난 구오안 일렉트릭 머터리얼 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2019-09-06
Also published as: WO2019052247A1; JP2019533901A; US11019758B2; JP6923644B2; US20190246528A1; CN107592783A

Abstract

본 발명은 차례로 인접되는 이형 필름층, 절연층, 흑색 절연 차폐층, 금속층, 도전성 접착제층, 보호 필름층을 포함하고, 도전성 접착제층에서 탄소나노튜브, 그래핀 및 페라이트 중의 하나 또는 이들의 혼합물로 구성된 전자파 흡수제를 더 포함하는 전자 차폐 필름, 그리고 그 전자 차폐 필름의 제조방법에 관한 것이고, 전술 전자 차폐 필름의 제조방법은 이형제를 제조하고, 도포 공정을 통해 이형 필름층을 획득하는 단계; 레시피에 따라 절연층과 흑색 절연 차폐층을 제조하는 바, 먼저 도포 공정을 통해 절연층을 이형 필름층에 코팅한 다음, 절연층의 타면에 흑색 절연 차폐층을 코팅하고, 그 다음에 코팅 공정을 통해 금속을 흑색 절연 차폐층의 타면에 도금하여 금속층을 형성함으로써 반제품을 획득하는 단계; 도전성 접착제를 제조하고, 도전성 접착제를 금속층에 도포하는 단계; 도포 공정을 통해 도전성 접착제의 타면에 보호 필름을 제조하여 완제품을 획득하는 단계;를 포함한다.

Description

전자 차폐 필름 및 그 제조방법

본 발명은 전자 차폐 필름 분야에 관한 것으로, 구체적으로 전자 차폐 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근, 정보 및 통신기기가 발전됨에 따라 전자 차폐 필름이 날로 광범위하게 적용되고 있다. 전자 차폐 필름은 EMI 보호 필름, 또는 전자파 흡수재라고도 하는 데 주로 프레스 가공 후에 접착제가 없는 동박적층판 또는 커버 필름에 압착하여 내부 회로에 대한 전자 간섭을 감소시키거나 제거하는 역할로, 연성 회로기판(FPC) 분야에 광범위하게 적용되고 있다. 연성 회로기판은 폴리이미드 또는 폴리에스테르 박막을 기재로 하여 제조한 신뢰도가 높은 탁월한 플렉시블 인쇄회로기판으로서 연성판 또는 FPC로 약칭하는데, 배선 밀도가 높고 가벼우며, 두께가 얇고 외관을 다양하게 설계할 수 있는 등 장점을 가지고 있어, 최근에는 전자 통신, 촬영기기, 프린터, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터의 회로기판에 광범위하게 적용되고 있다.

연성 회로기판은 상기 많은 장점 이외에 또 하나의 중요한 지표를 갖추고 있는 데, 그것이 바로 전자 차폐이다. 만약, 상기 연성 회로기판의 전자 차폐가 잘 처리되지 않았다면, 이동통신 시스템에 적용시 심각한 전자 간섭 문제가 발생하게 되고 통신 시스템의 작동에 영향을 끼치게 된다. 전자 전기제품의 다기능화 그리고 소형화에 따라 휴대용 전자제품이 신속하게 증가되고, 이로 인한 환경에 대한 전자파 오염이 날로 심각해져 각종 기기의 기능 고장과 시스템 오류를 야기할 뿐만 아니라 인체에도 악영향을 주고 있는 데, 종래의 전자 차폐 재료는 금속을 기반으로 하기에 어느 정도의 전자 차폐 효과가 있으나, 재료 밀도가 높고 쉽게 부식되며, X 주파수 대역에 대한 전자파 차폐 효과가 좋지 않는 등 단점이 있으므로, 보다 경량화되고, 높은 차폐 성능, 그리고 넓은 주파수 대역에 걸쳐 차폐 기능이 안정한 전자 차폐 필름이 급히 요구된다.

탄소나노튜브는 1차원 나노재료로서, 가볍고 육각형 구조의 연결이 완벽하며, 양호한 도전 성능, 역학 성능과 열전도 성능을 가지고 있어, 다른 재료를 매트릭스로 하고 탄소나노튜브를 담아 복합재료를 만들면 복합재료가 양호한 강도, 탄성, 항피로성 그리고 등방성을 나타낼 수 있어 복합재료의 성능을 크게 개선할 수 있다. 탄소나노튜브는 스몰 사이즈 효과, 표면 효과, 양자 사이즈 효과 및 거시적 양자 터널 효과로 인해 잠재력이 아주 큰 전자파 흡수제로 되었다. 그래핀은 단일 분자층 2차원 결정체로서, 높은 강도 및 우수한 전기 전도성과 열 전도성을 가지고 있고, 현재 가장 이상적인 2차원 나노재료이다. 그래핀은 그의 우수한 전기 전도성, 열 전도성 및 기계 성능과 낮은 밀도로 인해 탄소 기반 전자 차폐 재료로 사용할 수 있어, 기존 재료에 국한되었던 기능에서 벗어나 효과적인 신규 전자파 흡수제로 되어 전자파 흡수재로서의 “얇고 가벼움, 넓고 강하는” 요구를 만족할 수 있다. 페라이트는 강자성을 가진 금속 산화물이다. 전기 특성에 있어서, 페라이트는 금속이나 합금재 자성재료보다 비저항이 훨씬 크고 높은 유전성능이 있으며, 또한 고주파에 대해 높은 투자율을 가지는 자기 특성이 있어 고주파 및 약전계 분야에서 광범위하게 사용되는 비금속 자성재료로 되었고, 정상 및 초저주파의 자기장에 있어서 차폐체로도 사용될 수 있으며, 전통적인 전자파 흡수재이다.

현재, 연성 회로기판은 반드시 그 표면에 차폐 필름층을 형성해야만 차폐가 구현될 수 있다. 기존의 차폐 필름은 구조가 단일하며, 전자파 반사 효과만 있고 전자파 흡수 기능이 없어 차폐효과가 이상적이지 못하다.

종래 기술의 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 목적은 전자 차폐 필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 전자 차폐 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 차례로 인접되는 이형 필름층, 절연층, 금속층, 도전성 접착제층, 보호 필름층을 포함하는 전자 차폐 필름을 제공한다.

상기 이형 필름층과 보호 필름은 비실리콘계 이형재로서, 두께가 20~90μm인 것이 바람직하다.

상기 절연층과 금속층 사이에는 흑색 절연 차폐층(3)이 설치되어 있고, 두께가 2~7μm인 것이 바람직하다.

상기 절연층과 흑색 절연 차폐층은 중량비로 절연 수지 5~85%, 경화제 2~18%, 촉진제 0.1~12%, 필러 5~40% 및 난연제 8~45%를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 절연 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, DCPD형 에폭시 수지 및 비페닐형 에폭시 수지 중의 적어도 하나인 것이 더욱 바람직하다.

비스페놀 A형 에폭시 수지는 GelR28E(Grace Epoxy 전자재료 주식회사, 에폭시 당량: 185g/eq), GESR901(Grace Epoxy 전자재료 주식회사, 에폭시 당량: 475g/eq), KET4131A70(Kolon, 에폭시 당량: 215.5g/eq), jER1256(미쯔비시화학 주식회사, 에폭시 당량: 7800g/eq), KEB-3165(Kolon, 에폭시 당량: 220g/eq)를 포함하고; 비스페놀 F형 에폭시 수지는 NC-2000(일본화약, 에폭시 당량: 280g/eq)을 포함하며; DCPD형 에폭시 수지는 XD-1000(일본화약, 에폭시 당량: 253g/eq), HP7200(DIC corporation, 에폭시 당량: 275g/eq)을 포함하고; 비페닐형 에폭시 수지는 NC-3000(일본화약, 에폭시 당량: 280g/eq)을 포함한다.

상기 경화제는 무수프탈산형 경화제 및 시안아미드계 경화제 중의 적어도 하나인 것이 더욱 바람직하다.

무수프탈산형 경화제는 프탈릭 안하이드라이드, 피로멜리틱 디안하이드라이드, 헥사하이드로 프탈릭 안하이드라이드를 포함하고; 시안아미드계 경화제는 디시안아미드를 포함한다.

상기 필러는 수산화알루미늄, 탄산칼슘 및 카본 블랙 중의 적어도 하나인 것이 더욱 바람직하다.

상기 촉진제는 이미다졸계 촉진제로서, 2-메틸이미다졸, 1-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸기-2-에틸-4-메틸이미다졸을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 난연제는 인 함유 및 질소 함유 난연제 중의 적어도 하나로서, OP930(Clariant화학 유한회사), PX-200(일본 다이하치 화학), PA1(솔베이), 멜라민을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 금속층은 구리 도금층 또는 은 도금층이고, 두께가 10~5000nm인 것이 바람직하다.

상기 도전성 접착제층은 도전성 분말을 첨가한 에폭시 수지이고, 상기 도전성 분말은 은 코팅 구리 분말, 동 분말, 니켈 분말 중의 하나 또는 이들의 혼합물이며, 함유량이 30~80%인 것이 바람직하다.

상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, DCPD형 에폭시 수지 및 비페닐형 에폭시 수지 중의 적어도 하나를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 예를 들어, 비스페놀 A형 에폭시 수지는 GelR28E(Grace Epoxy전자재료 주식회사, 에폭시 당량: 185g/eq) 함유량 3~18%, GESR901(Grace Epoxy전자재료 주식회사， 에폭시 당량: 475g/eq) 함유량 5~20%, KET4131A70(Kolon, 에폭시 당량: 215.5g/eq) 함유량 2~8%, jER1256(미쯔비시화학 주식회사, 에폭시 당량: 7800g/eq) 함유량 3~10%, KEB-3165(Kolon, 에폭시 당량: 220g/eq) 함유량 5~23%를 포함하고; 비스페놀 F형 에폭시 수지는 NC-2000(일본화약, 에폭시 당량: 280g/eq) 함유량 3~16%를 포함하며; DCPD형 에폭시 수지는 XD-1000(일본화약, 에폭시 당량: 253g/eq) 함유량 2~9%, HP7200(DIC corporation, 에폭시 당량: 275g/eq) 함유량 3~11%를 포함하며; 비페닐형 에폭시 수지는NC-3000(일본화약, 에폭시 당량: 280g/eq) 함유량 2~8%를 포함한다. 상기 도전성 접착제층의 두께는 3~30μm인 것이 바람직하다.

상기 도전성 접착제층은 전자파 흡수제를 더 포함하고, 첨가량이 0.1~5%인 것이 더욱 바람직하다.

상기 전자파 흡수제는 탄소나노튜브, 그래핀 및 페라이트 중의 하나 또는 이들의 혼합물인 것이 더 더욱 바람직하다.

상기 전자 차폐 필름의 제조방법은, 하기 단계를 포함한다. 즉,

제1단계에서, 이형제, 경화제, 용매를 포함한 원료로 이형 필름층을 제조하는 바, 상기 이형제는 변성 폴리올레핀계 수지, 불소 함유 수지와 같은 비실리콘계 이형제를 포함하고, 경화제는 산무수물계 경화제이며, 용매는 부탄 온과 에틸 아세테이트를 포함한다.

제2단계에서, 절연 수지, 경화제, 촉진제, 필러 및 난연제로 절연층과 흑색 절연 차폐층을 제조하는 바, 먼저 도포 공정을 통해 절연층을 이형 필름층에 코팅한 다음, 절연층의 타면에 흑색 절연 차폐층을 코팅하며, 그 다음에 코팅 공정을 통해 금속을 흑색 절연 차폐층의 타면에 도금하여 금속층을 형성함으로써 반제품을 획득한다, 여기서, 상기 절연층과 흑색 절연 차폐층은 중량비로 절연 에폭시 수지 15~55%, 산무수물 경화제 2~18%, 이미다졸계 촉진제 0.1~12%, 수산화알루미늄 필러 5~40% 및 인 함유 난연제 8~45%를 포함한다.

제3단계에서, 에폭시 수지, 도전성 분말 및 전자파 흡수제로 도전성 접착제를 제조하고, 그 도전성 접착제를 금속층에 도포한다.

제4단계에서, 도포 공정을 통해 도전성 접착제의 타면에 차폐 필름을 제조하여 완제품을 획득한다.

상기 이형 필름층, 절연층, 흑색 절연 차폐층, 도전성 접착제층의 도포방법은 압출 코팅, 나이프 코팅, 실크 스크린 인쇄, 스크린 롤러 인쇄, 마이크로 그라비어 인쇄 중의 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 전자 차폐 필름은 연성 회로기판에 적용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 도전성 접착제층은 접지와 전자파를 흡수하는 역할을 하고, 금속 도금층은 전자파를 반사시키는 역할을 한다.

본 발명은 도전성 접착제에 전자파 흡수제를 첨가함으로써, 제조한 연성 회로기판용 전자파 차폐 필름은 금속층로서의 전자파 반사 기능을 갖출 뿐만 아니라 전자파 흡수 기능까지 갖추게 되어 전자 차폐 필름의 전자 차폐 효과가 향상되었고, 아울러 도전성 접착제에 나노재료를 첨가하였으므로 도전성 접착제의 접착력, 내열성, 내굴절성이 모두 현저하게 향상되었다.

본 발명은 제조공정이 용이하고, 일반적인 산업가공공정(예를 들어 도포, 코팅 등)만으로도 구현될 수 있어, 산업상에서 편리하게 적용될 수 있다.

본 발명에서 제조한 연성 회로기판용 전자파 차폐 필름은 금속층로서의 전자파 반사기능을 갖출 뿐만 아니라, 도전성 접착제층의 전자파 흡수기능까지 갖추게 되어 차폐 필름의 전자 차폐 효과가 향상되었다.

도전성 접착제에 나노재료를 첨가하였으므로, 전자 차폐 기능이 강화될 뿐만 아니라 도전성 접착제의 접착력, 내열성, 내굴절성도 모두 현저하게 향상되었다.

도 1은 본 발명의 구조 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제조 흐름도이다.

하기 실시예는 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위한 것이고, 본 발명의 특허청구범위의 보호범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

(실시예 1)

전자 차폐 필름의 구조는 도 1에 나타낸 바와 같고, 제조 프로세스는 도 2에 나타낸 바와 같으며, 하기 단계를 포함한다.

제1단계에서, 이형제 45%, 경화제 5%, 용매 50%를 포함한 원료로 이형 필름층(1)을 제조한다.

제2단계에서, 절연 수지 23%, 경화제 4%, 촉진제 0.5%, 필러 8% 및 난연제 7.8%로 절연층(2)과 흑색 절연 차폐층(3)을 제조하는 바, 먼저 도포 공정을 통해 절연층(2)을 이형 필름층(1)에 코팅한 다음, 절연층(2)의 타면에 흑색 절연 차폐층(3)을 코팅하며, 그 다음에 코팅 공정을 통해 구리를 흑색 절연 차폐층(3)의 타면에 도금하여 두께가 100nm인 금속층(4)을 형성함으로써 반제품을 획득한다.

제3단계에서, 에폭시 수지 12% 및 도전성 분말 65%로 도전성 접착제를 제조하고, 그 도전성 접착제를 금속층(4)에 도포한다.

제4단계에서, 도포 공정을 통해 도전성 접착제의 타면에 차폐 필름을 제조하여 완제품을 획득하고, 그 성능을 테스트한다.

(실시예 2)

전자 차폐 필름의 원료와 제조방법은 다음과 같다. 즉,

제2단계에서, 절연 수지 23%, 경화제 4%, 촉진제 0.5%, 필러 8% 및 난연제 7.8%로 절연층(2)과 흑색 절연 차폐층(3)을 제조하는 바, 먼저 도포 공정을 통해 절연층(2)을 이형 필름층(1)에 코팅한 다음, 절연층(2)의 타면에 흑색 절연 차폐층(3)을 코팅하며, 그 다음에 코팅 공정을 통해 구리를 흑색 절연 차폐층(3)의 타면에 도금하여 두께가 200nm인 금속층(4)을 형성함으로써 반제품을 획득한다.

제3단계에서, 에폭시 수지 12%, 도전성 분말 65% 및 탄소나노튜브 1%로 도전성 접착제를 제조하고, 그 도전성 접착제를 금속층(4)에 도포한다.

(실시예 3)

전자 차폐 필름의 원료와 제조방법은 다음과 같다. 즉,

제1단계에서, 이형제 40%, 경화제 3.8%, 용매 56.2%를 포함한 원료로이형 필름층(1)을 제조한다.

제2단계에서, 절연 수지 30%, 경화제 6%, 촉진제 0.8%, 필러 5% 및 난연제 8%로 절연층(2)과 흑색 절연 차폐층(3)을 제조하는 바, 먼저 도포 공정을 통해 절연층(2)을 이형 필름층(1)에 코팅한 다음, 절연층(2)의 타면에 흑색 절연 차폐층(3)을 코팅하며, 그 다음에 코팅 공정을 통해 구리를 흑색 절연 차폐층(3)의 타면에 도금하여 두께가 150nm인 금속층(4)을 형성하여 반제품을 획득한다.

제3단계에서, 에폭시 수지 17%, 도전성 분말 55% 및 그래핀 1%로 도전성 접착제를 제조하고, 그 도전성 접착제를 금속층(4)에 도포한다.

(실시예 4)

전자 차폐 필름의 원료와 제조방법은 다음과 같다. 즉,

제1단계에서, 이형제 55%, 경화제 6%, 용매 39%를 포함한 원료로 이형 필름층(1)을 제조한다.

제2단계에서, 절연 수지 20%, 경화제 4%, 촉진제 0.5%, 필러 9% 및 난연제 11%로 절연층(2)과 흑색 절연 차폐층(3)을 제조하는 바, 먼저 도포 공정을 통해 절연층(2)을 이형 필름층(1)에 코팅한 다음 절연층(2)의 타면에 흑색 절연 차폐층(3)을 코팅하며, 그 다음에 코팅 공정을 통해 구리를 흑색 절연 차폐층(3)의 타면에 도금하여 두께가 180nm인 금속층(4)을 형성함으로써 반제품을 획득한다.

제3단계에서, 에폭시 수지 20%, 도전성 분말 60% 및 페라이트 1%로 도전성 접착제를 제조하고, 그 도전성 접착제를 금속층(4)에 도포한다.

(실시예 5)

전자 차폐 필름의 원료와 제조방법은 다음과 같다. 즉

제2단계에서, 절연 수지 20%, 경화제 4%, 촉진제 0.5%, 필러 9% 및 난연제 11%로 절연층(2)과 흑색 절연 차폐층(3)을 제조하는 바, 먼저 도포 공정을 통해 절연층(2)을 이형 필름층(1)에 코팅한 다음, 절연층(2)의 타면에 흑색 절연 차폐층(3)을 코팅하며, 그 다음에 코팅 공정을 통해 구리를 흑색 절연 차폐층(3)의 타면에 도금하여 두께가 200nm인 금속층(4)을 형성함으로써 반제품을 획득한다.

제3단계에서, 에폭시 수지 12%, 도전성 분말 65% 및 탄소나노튜브 5%로 도전성 접착제를 제조하고, 그 도전성 접착제를 금속층(4)에 도포한다.

상기 실시예는 본 발명의 바람직한 실시 형태이고, 이외에도 본 발명은 다른 실시형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 실시한 치환은 모두 본 발명의 보호 범위 내에 속한다.

1 : 이형 필름층
2 : 절연층
3 : 흑색 절연 차폐층
4 : 금속층
5 : 도전성 접착제층
6 : 보호 필름층

Claims

차례로 인접되는 이형 필름층(1), 절연층(2), 금속층(4), 도전성 접착제층(5), 보호 필름층(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 차폐 필름.
제1항에 있어서,
상기 이형 필름층(1)과 상기 보호 필름층(6)은 비실리콘계 이형재인 것을 특징으로 하는 전자 차폐 필름.
제1항에 있어서,
상기 절연층(2)과 상기 금속층(4) 사이에는 흑색 절연 차폐층(3)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 차폐 필름.
제3항에 있어서,
상기 절연층(2)과 상기 흑색 절연 차폐층(3)은 중량비로 절연 수지 15~85%, 경화제 2~18%, 촉진제 0.1~12%, 필러 5~40% 및 난연제 8~45%를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 차폐 필름.
제4항에 있어서,
상기 절연 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, DCPD형 에폭시 수지 및 비페닐형 에폭시 수지 중의 적어도 하나이고; 상기 경화제는 무수프탈산형 경화제 및 시안아미드계 경화제 중의 적어도 하나이며; 상기 촉진제는 이미다졸계 촉진제이고; 상기 필러는 수산화알루미늄, 탄산칼슘 및 카본 블랙 중의 적어도 하나이며; 상기 난연제는 인 함유 및 질소 함유 난연제 중의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자 차폐 필름.
제1항에 있어서,
상기 금속층(4)은 구리 도금층 또는 은 도금층인 것을 특징으로 하는 전자 차폐 필름.
제1항에 있어서,
상기 도전성 접착제층(5)은 도전성 분말을 첨가한 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 전자 차폐 필름.
제7항에 있어서,
상기 도전성 접착제층(5)은 전자파 흡수제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 전자 차폐 필름.
제8항에 있어서,
상기 도전성 분말은 은 코팅 구리 분말, 구리 분말, 니켈 분말 중의 하나 또는 이들의 혼합물이고; 상기 전자파 흡수제는 탄소나노튜브, 그래핀 및 페라이트 중의 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전자 차폐 필름.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 전자 차폐 필름를 제조하는 방법으로서, 하기 단계, 즉,
이형제를 제조하고, 도포 공정을 통해 이형 필름층(1)을 획득하는 제1단계;
레시피에 따라 절연층(2)과 흑색 절연 차폐층(3)을 제조하는 바, 먼저 도포 공정을 통해 상기 절연층(2)을 상기 이형 필름층(1)에 코팅한 다음, 상기 절연층(2)의 타면에 상기 흑색 절연 차폐층(3)을 코팅하고, 그 다음에 코팅 공정을 통해 금속을 상기 흑색 절연 차폐층(3)의 타면에 도금하여 금속층(4)을 형성함으로써 반제품을 획득하는 제2단계;
도전성 접착제를 제조하고, 상기 도전성 접착제를 상기 금속층(4)에 도포하는 제3단계;
도포 공정을 통해 상기 도전성 접착제의 타면에 보호 필름을 제조하여 완제품을 획득하는 제4단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 차폐 필름의 제조방법.