KR20190118546A - 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름의 제조 방법, 당해 제조 방법을 이용한 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름, 금속 클래드 적층판의 제조 방법, 및 금속 클래드 적층판 - Google Patents
금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름의 제조 방법, 당해 제조 방법을 이용한 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름, 금속 클래드 적층판의 제조 방법, 및 금속 클래드 적층판 Download PDFInfo
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Abstract
열가소성 액정 폴리머 필름의 표면 상에, 270℃ 이상 290℃ 이하의 온도로 금속을 증착시켜, 금속증착층을 형성하는 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름의 제조 방법이다.
Description
본 발명은, 금속증착층이 형성된, 광학적 이방성의 용융상(molten phase)을 형성할 수 있는 열가소성 폴리머(이하, “열가소성 액정 폴리머”라 칭함)로 이루어지는 필름(이하, 이를 “열가소성 액정 폴리머 필름”이라 칭함)의 제조 방법, 당해 제조 방법을 이용한 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름, 금속 클래드 적층판의 제조 방법 및 금속 클래드 적층판에 관한 것이다.
종래, 열가소성 액정 폴리머 필름을 구비한 금속 클래드 적층판은, 열가소성 액정 폴리머 필름에서 유래된 우수한 저흡습성, 내열성, 내약품성 및 전기적 성질을 가짐과 더불어, 우수한 치수안정성도 갖고 있어, 플렉시블 배선판이나 반도체 실장용 회로기판 등 회로기판의 재료로 사용된다.
이 금속 클래드 적층판의 제조 방법으로는, 예를 들어, 액정 폴리머 필름의 편면에 플라즈마에 의한 표면 처리를 실시한 후, 표면 처리된 면에 스퍼터링법을 이용하여 제 1 금속층을 형성하고, 다음으로, 제 1 금속층 상에 스퍼터링법에 의한 구리 성막과 전해구리도금법에 의한 구리 피막을 형성함으로써 제 2 금속층인 구리층을 형성하고, 그 후, 불활성 분위기 중에서 어닐링 처리를 실시하는 방법이 제안되고 있다. 그리고, 이와 같은 방법에 의해, 액정 폴리머 필름의 표면이 미세 구조를 갖도록 조화 처리되므로, 액정 폴리머 필름 표면의 요철에 의한 앵커 효과가 발휘되어, 결과적으로, 액정 폴리머 필름과 금속층 사이의 밀착 강도가 향상한다고 기재되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
또한, 예를 들어, 진공증착법에 의해, 액정 폴리머 필름 상에 금속박막을 증착시킨 후, 전해도금법을 이용하여, 금속막을 형성하고, 그 후, 가열 처리를 실시하는 방법이 제안되고 있다. 그리고, 이와 같은 방법에 의해, 액정 폴리머 필름과의 밀착성이 높은 구리증착막이 형성되고, 고주파 용도에 적합한 금속 클래드 적층판을 얻을 수 있다고 기재되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).
여기서, 근년, 스마트폰 등의 고성능 소형 전자기기의 보급으로, 부품의 고밀도화가 진전됨과 더불어, 전자기기의 고성능화가 진행되고 있어, 열가소성 액정 폴리머 필름과 금속막과의 밀착 강도가 우수함과 더불어, 전송 신호의 고주파화에 대응 가능한(즉, 고주파 특성을 갖는) 금속 클래드 적층판이 요구되고 있다.
그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 금속 클래드 적층판의 제조 방법에 있어서는, 액정 폴리머 필름 표면의 조화 처리를 실시하면, 표피 효과의 영향이 커지기 때문에, 상기 고주파 특성이 부족해지고, 또한 조화 처리가 불충분한 경우에는, 액정 폴리머 필름과 금속층과의 밀착 강도가 향상되지 않고, 결과적으로, 밀착 특성과 고주파 특성의 양립이 어렵다는 문제가 있었다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 금속 클래드 적층판의 제조 방법에 있어서는, 밀착 강도를 향상시키기 위해 증착막의 결정 크기를 작게 할 필요가 있으나, 증착막의 결정 크기를 작게 하기 위해서는 진공도를 상승시켜, 처리 속도를 저하시킬 필요가 있고, 또한, 금속막을 형성한 후, 가열 처리를 실시할 필요가 있기 때문에, 제조 공정이 복잡해지는 동시에, 비용이 높아지는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은, 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 저렴하면서 간단한 방법으로 고주파 특성을 가짐과 더불어, 열가소성 액정 폴리머 필름과 금속증착층과의 밀착 강도가 우수한 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름을 제조하는 방법, 당해 제조 방법을 이용한 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름, 금속 클래드 적층판의 제조 방법, 및 금속 클래드 적층판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름의 제조 방법은, 열가소성 액정 폴리머 필름의 표면 상에, 270℃ 이상 290℃ 이하의 온도로 금속을 증착시켜, 금속증착층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 금속 클래드 적층판의 제조 방법은, 열가소성 액정 폴리머 필름의 표면 상에, 270℃ 이상 290℃ 이하의 온도로 금속을 증착시켜, 금속증착층을 형성한, 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름에, 도금 처리를 실시함으로써, 금속증착층의 표면 상에 금속도금층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 저렴하면서 간단한 방법으로 고주파 특성을 가짐과 더불어, 열가소성 액정 폴리머 필름과 금속증착층과의 밀착 강도가 우수한 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 금속 클래드 적층판의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름의 제조 방법에서 사용하는 증착 장치의 전체 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 금속 클래드 적층판의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름의 제조 방법에서 사용하는 증착 장치의 전체 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 금속 클래드 적층판의 구조를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은, 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 금속 클래드 적층판의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 금속 클래드 적층판(1)은, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)과, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 편면에 적층된 금속층(3)에 의해 구성된다.
＜금속층＞
본 발명의 금속증착층(4)으로는, 특별히 제한은 없고, 예를 들어, 구리, 금, 은, 니켈, 알루미늄, 및 스테인리스 등을 들 수 있으며, 전기전도성, 취급성, 및 비용 등의 관점에서, 구리나 알루미늄을 사용하는 것이 바람직하다.
금속증착층(4)의 두께로는, 0.05㎛ 이상 1.0㎛ 이하가 바람직하다. 이는, 두께가 얇으면 금속도금층(5)을 도금할 때 금속증착층(4)에 전류가 흘러 파손되는 문제가 일어나는 경우가 있고, 금속증착층(4)이 두꺼우면 증착층 형성에 장시간을 요하여 증착하는 시간이 길어지므로, 생산성이 저하되고, 비용이 현저히 높아지기 때문이다.
또한, 도금 후의 금속층(3)의 두께는, 1㎛ 이상 200㎛ 이하의 범위가 바람직하고, 3㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 이는, 1㎛보다 작을 경우에는 두께가 지나치게 작아, 금속 클래드 적층판(1)의 제조 공정에서, 금속박의 두께가 얇기 때문에 대전류를 공급하면 회로가 파손될 경우가 있기 때문이다. 또한, 200㎛보다 클 경우에는 두께가 지나치게 커서, 예를 들어, 플렉시블 배선판으로 사용할 경우에, 굽힘 성능이 저하되며, 또한 도금 형성을 실시할 때 시간이 걸려 비용이 높아지므로 적당한 두께가 요망된다.
＜열가소성 액정 폴리머 필름＞
본 발명의 열가소성 액정 폴리머 필름의 원료는, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 이하에 예시하는 (1) 내지 (4)로 분류되는 화합물 및 그 유도체로부터 도출되는 공지의 서모트로픽 액정(thermotropic liquid crystal) 폴리에스테르 및 서모트로픽 액정 폴리에스테르 아미드를 들 수 있다. 단, 광학적으로 이방성 용융상을 형성할 수 있는 폴리머를 얻기 위해, 각각의 원료 화합물의 조합에 적당한 범위가 있음은 물론이다.
(1) 방향족 또는 지방족 디하이드록시 화합물(대표예는, 표 1 참조)
(2) 방향족 또는 지방족 디카복실산(대표예는, 표 2 참조)
(3) 방향족 하이드록시카복실산(대표예는, 표 3 참조)
(4) 방향족 디아민, 방향족 하이드록실아민 또는 방향족 아미노카복실산(대표예는 표 4 참조)
또한, 이들 원료 화합물로부터 얻어지는 열가소성 액정 폴리머의 대표예로서, 표 5에 나타내는 구조 단위를 갖는 공중합체(a)∼(e)를 들 수 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 열가소성 액정 폴리머는, 필름에 원하는 내열성과 가공성을 부여하는 목적으로는, 약 200∼약 400℃의 범위 내, 특히 약 250∼약 350℃의 범위 내에 융점(이하, “M0p”라 칭함)을 갖는 것이 바람직하나, 필름 제조의 관점에서는, 비교적 낮은 융점을 갖는 것이 바람직하다.
따라서, 보다 높은 내열성이나 융점이 필요할 경우에는, 일단 얻어진 필름을 가열 처리함으로써, 원하는 내열성이나 융점까지 높일 수 있다. 가열 처리 조건의 일례를 설명하면, 일단 얻어진 필름의 융점이 283℃인 경우라도, 260℃로 5시간 가열하면, 융점은 320℃가 된다.
여기서, M0p는 시차주사 열량계(시마즈 제작소 주식회사제, 상품명： DSC)에 의해, 주흡열 피크가 나타나는 온도를 측정함으로써 얻을 수 있다.
본 발명의 열가소성 액정 폴리머 필름(2)은, 상기 폴리머를 압출 성형하여 얻어진다. 이때, 임의의 압출 성형법을 사용할 수 있으나, 주지의 T-다이 제막연신법, 라미네이트체 연신법, 인플레이션법 등이 공업적으로 유리하다. 특히, 인플레이션법에서는, 필름의 기계축(길이)방향(이하, “MD방향”이라 함)뿐만 아니라, 이와 직교하는 방향(이하, “TD방향”이라 함)으로도 응력이 가해지므로, MD방향과 TD방향에서의 기계적 성질 및 열적 성질이 균형 잡힌 필름이 얻어진다.
또한, 본 실시형태의 열가소성 액정 폴리머 필름(2)은, 필름 길이방향의 분자배향도(SOR ； Segment Orientation Ratio)를 0.90 이상 1.20 미만의 범위로 하는 것이 바람직하고, 0.95 이상 1.15 이하의 범위로 하는 것이 보다 바람직하며, 0.97 이상 1.15 이하의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하다.
이 범위의 분자배향도를 갖는 열가소성 액정 폴리머 필름(2)은, MD방향과 TD방향에서의 기계적 성질 및 열적 성질의 균형이 양호하여, 실용성이 높을 뿐만 아니라, 상술한 바와 같이, 회로기판용 금속 클래드 적층판(1)의 등방성 및 치수안정성을 양호하게 하는 이점이 있다.
또, 분자배향도(SOR)가 0.50 이하 또는 1.50 이상인 경우에는, 액정 폴리머 분자 배향의 편중이 현저하므로 필름이 딱딱해지고, 또 TD방향 또는 MD방향으로 찢어지기 쉽다. 가열 시 휘어짐이 없는 등의 형태안정성을 필요로 하는 회로기판용으로는, 상술한 바와 같이, 분자배향도(SOR)가 0.90 이상이며 1.15 미만의 범위인 것이 필요하다. 특히, 가열 시 휘어짐을 전혀 없게 할 필요가 있는 경우에는, 0.95 이상이며 1.08 이하인 것이 바람직하다. 또 분자배향을 0.90 이상이며 1.08 이하로 함으로써 필름 유전율을 균일하게 할 수 있다.
여기서 말하는 “분자배향도(SOR)”란, 분자를 구성하는 세그먼트에 대한 분자배향의 정도를 부여하는 지표를 말하며, 종래의 MOR(Molecular Orientation Ratio)과는 달리, 물체의 두께를 고려한 값이다.
또한, 상기 분자배향도(SOR)는, 이하와 같이 산출된다.
먼저, 주지의 마이크로파 분자배향도 측정기를 사용하여, 그 마이크로파 공진 도파관 안에 열가소성 액정 폴리머 필름(2)을, 필름면이 마이크로파의 진행방향에 대해 수직이 되도록 삽입하고, 이 필름을 투과한 마이크로파의 전기장 강도(마이크로파 투과 강도)가 측정된다.
그리고, 이 측정값에 기초하여, 하기 수학식(1)에 의해, m값(굴절률이라 칭함)이 산출된다.
[수학식 1]
m＝(Zo／△z) × ［1－νmax ／νo］ … (1)
(여기서, Zo는 장치 상수, △z는 물체의 평균두께, νmax는 마이크로파의 진동수를 변화시켰을 때 최대 마이크로파 투과 강도를 부여하는 진동수, νo는 평균두께 제로일 때(즉, 물체가 없을 때)의 최대 마이크로파 투과 강도를 부여하는 진동수이다.)
다음으로, 마이크로파의 진동방향에 대한 물체의 회전각이 0°일 때, 즉, 마이크로파의 진동방향과, 물체의 분자가 가장 잘 배향된 방향(통상, 압출성형된 필름의 길이방향)이며 최소 마이크로파 투과 강도를 부여하는 방향이 합치됐을 때의 m값을 m0, 회전각이 90°일 때의 m값을 m90으로 하여, 분자배향도(SOR)는 m0／m90에 따라 산출된다.
본 발명의 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 전기절연성 재료로서 열가소성 액정 폴리머 필름(2)을 이용한 금속 클래드 적층판(1)을 프린트 배선판으로 사용할 경우에는, 20∼150㎛의 범위가 바람직하고, 20∼50㎛의 범위가 보다 바람직하다.
이는, 필름의 두께가 지나치게 얇을 경우에는, 필름의 강성이나 강도가 작아지므로, 얻어지는 프린트 배선판에 전자부품을 실장할 때, 프린트 배선판이 가압으로 인해 변형되어, 배선의 위치 정밀도가 악화되어 불량의 원인이 되기 때문이다.
또한, 퍼스널컴퓨터 등의 메인회로기판의 전기절연성 재료로는, 상기 열가소성 액정 폴리머 필름과, 다른 전기절연성 재료, 예를 들어, 유리 기재와의 복합체를 이용할 수도 있다. 여기서, 필름에는, 윤활제, 산화방지제 등의 첨가제를 배합하여도 된다.
또한, 본 발명의 열가소성 액정 폴리머 필름(2)은, 충분한 재료 강도를 갖고, 또, 후술하는 증착 공정 중 가열처리에서 치수 변화가 작은 필름이 바람직하다. 이상의 관점에서, 열가소성 액정 폴리머 필름은, 그 인성이 50∼90㎫인 것이 바람직하고, 60∼90㎫가 더욱 바람직하다.
한편, 여기서 말하는 “열가소성 액정 폴리머 필름의 인성”이란, ASTM D882에 준거한 방법에 의해, 인장시험기(A&D제, 상품명 ： RTE-210)를 사용하여 측정한 신도와 최대 인장 강도의 측정값으로부터, 하기 수학식(2)에 의해 산출된 것을 말한다.
[수학식 2]
인성＝신도 × 최대 인장 강도 × 1／2 … (2)
또한, 열가소성 액정 폴리머 필름의 열팽창계수는, 10∼30ppm／℃가 바람직하며, 12∼25ppm／℃가 보다 바람직하고, 15∼20ppm／℃가 더욱 바람직하다. 열팽창계수가 상기 범위에 있음에 따라, 열가소성 액정 폴리머 필름에 금속증착층을 형성한 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름, 및, 추가로 도금 처리를 실시하여 이루어지는 금속 클래드 적층판에 있어서, 열가소성 액정 폴리머 필름과, 금속증착층이나 금속도금층과의 열팽창 차가 작아지므로, 회로 형성 가공 시 등에도 양호한 치수안정성을 유지할 수 있다.
한편, 여기서 말하는 “열팽창계수”는, 열기계분석장치(TMA)를 사용하여 폭 5㎜, 길이 20㎜의 열가소성 폴리머 필름의 양단에 1g의 인장하중을 가하고, 5℃／분의 속도로 실온에서 200℃까지 승온시켰을 경우의 30℃와 150℃ 사이의 길이 변화에 기초하여 산출된다.
또한, 열가소성 액정 폴리머에는, 본 발명의 효과를 저하시키지 않는 범위 내에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리아미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르에테르케톤, 불소 수지 등의 열가소성 폴리머, 및 각종 첨가제를 첨가하여도 되고, 필요에 따라 충전제를 첨가하여도 된다.
다음으로, 본 발명의 실시형태의 금속 클래드 적층판의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 실시형태에서는 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 표면에, 진공증착법에 의해, 금속증착층을 형성하는 증착공정과, 금속증착층 표면에, 금속도금층을 형성하는 전해도금 공정을 구비한다.
(증착공정)
먼저, 진공 증착 장치의 증착용 챔버 안에, 증착원(예를 들어, 순도가 99％ 이상인 Cu)을 넣은 증착 보드(저항체인 텅스텐이나 몰리브덴에 의해 형성된 것)를 적재한다. 다음으로, 이 증착용 보드에 전류를 공급하여 가열함으로써, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 표면 상에 금속을 증착시켜, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 표면에 금속증착층(4)을 형성한다.
여기서, 진공 분위기 중에서, 증착원을 도가니에 넣고, 전자 빔을 도가니에 조사하여 증착원을 가열함으로써, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 표면 상에 금속을 증착시켜, 금속증착층(4)을 형성하여도 된다.
또한, 생산성을 향상시키는 관점에서, 증착용 챔버 내에서, 롤투롤 방식을 사용하여, 시트 형상의 열가소성 액정 폴리머 필름(2)을 이동시킴으로써, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 표면 상에, 금속증착층(4)을 연속적으로 형성하는 구성으로 하여도 된다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에 따른 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름의 제조 방법에서 사용하는 증착 장치의 전체 구성을 나타내는 개략도이다.
이 증착 장치(20)는, 롤 형상의 열가소성 액정 폴리머 필름(2)을 장착한 권출롤(12)과, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 표면 상에 소정 온도에 의해 금속을 증착시켜 금속증착층(4)을 형성하기 위한 가열롤(13)과, 금속증착층(4)을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름(2)을 권취하기 위한 권취롤(14)과, 롤투롤 방식에 의해 열가소성 액정 폴리머 필름(2)을 이동시키기 위한 가이드롤(15, 16)을 구비한다.
그리고, 가열롤(13) 하방에 배치된 도가니(17)에, 전자총(18)으로부터 전자빔을 조사하여 도가니(17) 안에 수용된 증착원을 가열함으로써, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 표면 상에 금속(예를 들어, 구리)을 증착시켜, 금속증착층(4)을 형성한다.
여기서, 본 발명에서는, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 표면 상에, 270℃ 이상 290℃ 이하의 온도로 금속을 증착시켜, 금속증착층(4)을 형성하는 점에 특징이 있다.
이와 같이, 본 발명에서는, 상기 종래 기술과 달리, 증착 처리에 의해 금속증착층을 형성한 후가 아니라, 증착 처리시에 가열 처리를 실시하기 때문에, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)이 연화되고, 결과적으로, 증착공정에서, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 표면 상에 금속이 보다 부착되기 쉬워진다.
또한, 증착 공정의 가열 온도를 270℃ 이상 290℃ 이하로 설정함으로써, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)과 금속증착층(4)과의 밀착력이 증가되므로 박리 강도가 향상된다. 이는, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 열변형 온도에 가까운 온도로 증착시킴으로써, 증착 입자(증착 시 비산되는 입자)가, 가열되어 부드러워진 필름 안까지 들어가기 때문에, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)과 금속증착층(4)과의 밀착력이 증가되기 때문이라고 추정된다. 그리고, 필름으로 들어가는 입자는, 일반적으로 수십Å 정도이고 필름 표면의 조도보다 충분히 작다.
따라서, 상기 종래 기술과 달리, 열가소성 액정 폴리머 필름(2) 표면에 대한 조화(粗化) 처리나, 금속증착층(4)의 결정의 크기 제어, 및 금속층(3)을 형성한 후의 가열 처리 없이, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)과 금속증착층(4)과의 밀착 강도를 향상시키는 것이 가능해진다. 따라서, 저렴하면서 간단한 방법으로 전송 손실이 낮고, 밀착 강도가 우수한 금속증착층(4)을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름(2)을 제공할 수 있다.
또한, 증착시킬 금속증착층(4)의 결정의 크기를 제어할 필요가 없으므로 효율적이고(즉, 생산성을 저하시키지 않고), 밀착 강도가 우수한 금속증착층(4)을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름(2)을 제공할 수 있다.
또한, 금속증착층(4)의 두께는, 0.05㎛ 이상 1.0㎛ 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 증착 시 열가소성 액정 폴리머 필름(2)을 가열하면서(예를 들어, 상기 실시형태에서는 열가소성 액정 폴리머 필름(2)을 가열롤에 의해 가열하면서) 증착시키므로, 증착 시 형성되는 금속증착층(4)의 결정 크기는 가열로 인해 커지나, 본 발명에서는 금속증착층(4)의 결정 크기는 특별히 제한되지 않고, 0.1㎛ 초과 10㎛ 이하로 설정할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 롤투롤 방식의 생산성을 향상시키는 관점에서, 증착 속도를 1㎚／s 이상 5㎚／s 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태에서는, 롤투롤 방식의 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 이동 속도를 0.1m／min∼5m／min로 설정하였다.
(전해도금 공정)
다음으로, 전해도금법을 사용하여, 금속증착층(4)의 표면 상에, 금속도금층(5)을 형성한다. 보다 구체적으로는, 상술한 증착공정에 의해 형성한 금속증착층(베이스 금속막)(4) 상에 금속(예를 들어, 구리) 전해도금을 실시함으로써, 금속증착층(4)과 금속도금층(5)에 의해 구성된 금속층(3)을 형성한다.
이 전해도금법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 금속도금층(5)으로서 구리도금층을 형성할 경우에는 통상의 황산구리 도금법을 사용할 수 있다.
또한, 금속도금층(5)의 두께는, 생산성과 회로의 종횡비의 관점에서, 1㎛ 이상 10㎛ 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 그리고, 금속도금층이 얇을 경우에는, 회로의 상하의 폭으로 나타내는 종횡비가 “1”에 가까운 샤프한 형상의 회로가 얻어진다. 금속도금층(5)이 두꺼울 경우에는, 회로를 형성할 때 회로의 종횡비가 작고 사다리꼴의 형상이 된다. 극고주파, 마이크로파의 회로 형상으로는, 종횡비가 “1”에 가까운 샤프한 형상의 회로가 요망된다.
또한, 생산성의 관점에서, 애노드와 캐소드와의 사이의 전류 밀도를 0.1A／dm2 이상 0.5A／dm2 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 발명에서는, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)과 금속층(3)과의 밀착 강도를 향상시킬 수 있으나, 회로 신뢰성의 관점에서, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)과 금속층(3)과의 사이의 박리 강도가, 0.8kN／m 이상인 것이 바람직하고, 0.9kN／m 이상인 것이 보다 바람직하다.
한편, 여기서 말하는 “박리 강도”란, IPC-TM650 2.4.3에 준거한 방법에 의해, 디지털 포스 게이지(예를 들어, IMADA제, 상품명： ZP-500N)를 사용하여 측정된 박리 시의 강도의 값(kN／m)을 말한다.
여기서, 상기 실시형태는 이하와 같이 변경하여도 된다.
상기 실시형태에서는, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 편면에 금속층(3)이 접합된 금속 클래드 적층판(1)을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은, 도 3에 나타내는, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 양면에 금속층(3)이 적층된 금속 클래드 적층판(10)에도 적용할 수 있다. 즉, 본 발명은, 열가소성 액정 폴리머 필름(2)의 적어도 한쪽 표면에 금속층(3)이 적층된 금속 클래드 적층판에 적용할 수 있다.
실시예
이하에, 본 발명을 실시예에 기초하여 설명한다. 여기서, 본 발명은, 이들 실시예에 한정되는 것이 아니며, 이들 실시예를 본 발명의 취지에 기초하여 변형, 변경이 가능하고, 이들을 본 발명의 범위에서 제외하는 것이 아니다.
(실시예 1)
＜열가소성 액정 폴리머 필름 제작＞
6－하이드록시－2－나프토산 단위(27몰％), p－하이드록시벤조산 단위(73몰％)로 이루어지는 서모트로픽 액정 폴리에스테르를, 단축압출기를 사용하여, 280∼300℃로 가열 혼련하였다. 그 후, 직경 40㎜, 슬릿 간격 0.6㎜의 인플레이션 다이로 압출하여, 두께 50㎛의 열가소성 액정 폴리머 필름을 얻었다. 이 열가소성 액정 폴리머 필름의 융점(Tm)은 283℃, 열변형 온도(Tdef)는 230℃였다.
다음으로, 이 열가소성 액정 폴리머 필름을 열풍 온도 260℃의 질소 분위기의 열풍건조기에 넣고, 필름 표면 온도를 260℃로 승온시켜, 이 온도로 2시간 열처리하였다. 그 후, 30분간 280℃로 승온시키고, 2시간 열처리하였다. 열처리 후, 200℃까지 20℃／분의 속도로 강온시켜, 열풍건조기에서 꺼냈다. 얻어진 필름의 융점은 315℃, 열팽창계수는 18ppm／℃였다.
＜구리증착막 형성＞
진공 증착 장치(록기겐 고교 주식회사제, 상품명： RVC-W-300)를 사용한 롤투롤 방식을 채용하여, 제작한 시트 형상의 상기 열가소성 액정 폴리머 필름을 이동시킴으로써, 열가소성 액정 폴리머 필름의 표면 상에, 금속증착층을 연속적으로 형성하였다.
보다 구체적으로는, 열가소성 액정 폴리머 필름을 로터측에 세팅하고, 개방창을 완전히 닫은 후, 진공 배기하여, 이와 동시에 가열롤(열가소성 액정 폴리머 필름에 금속 증착이 이루어지는 롤)의 온도를 100℃로 하였다.
다음으로, 구리 잉곳을 꺼내고, 구리의 총 중량이 450g으로 되도록 구리 펠릿을 첨가하였다. 그리고, 전처리로서 구리 펠릿을 과황산 소다수로 세정한 후 증류수로 세정한 것을 이용하였다.
다음으로, 증착용 챔버 안의 진공도가 7×10－3㎩이 된 것을 확인한 후, 가열롤의 설정 온도를 280℃로 하였다. 그 후, EMI(전자총의 방출 전류값)의 출력을 상승시키고, 구리를 용융시켰다. 그리고, 이때, 증착 속도가 2.7㎚／s가 되도록 EMI 출력값을 조정하였다.
다음으로, 가열롤의 온도가 설정 온도(280℃)에 도달하고, 증착용 챔버 안의 진공도가 5×10－3㎩ 이하로 된 것을 확인한 후, 열가소성 액정 폴리머 필름의 반송 속도를 0.5m／min로 설정한 상태에서, 구리 증착 처리를 실시하여, 0.3㎛의 두께를 갖는 구리증착막을 형성하였다.
＜금속층의 형성＞
다음으로, 전해도금법에 의해, 구리증착막의 표면 상에 구리도금층(두께： 12㎛)을 형성함에 따라, 구리증착막과 구리도금층에 의해 구성된 구리층 12㎛를 형성하여 구리 클래드 적층판을 제작하였다. 여기서, 하이 슬로우 타입의 황산구리 기본욕(40∼100g／L의 황산구리 및 150∼250g／L의 황산을 함유하는 황산구리 도금 기본 조성)의 욕 안에 넣어 구리박의 두께가 12㎛로 되도록 하였다.
＜박리 강도 측정＞
다음으로, 제작한 구리 클래드 적층판으로부터 5㎜ 폭의 박리시험편을 제작하고, 열가소성 액정 폴리머 필름과 구리층과의 접착계면을 노출시킨 후, 시험편의 열가소성 액정 폴리머 필름층을 양면 접착테이프로 평판(plane table)에 고정시키고, 상온에서, 구리층을 90°방향으로 50㎜／분의 속도로 박리시키고, IMADA제의 디지털 포스 게이지(상품명： ZP-500N)를 사용하여, 박리하고 하중을 측정하여, 약 5cm 박리한 때의 하중의 평균값(kN／m)을 측정하였다.
또한, 1회의 측정으로 약 60초에 걸쳐 박리를 계속하고, 그 동안, 하중을 복수 회(1초당 16회) 측정하였다. 즉, 1회 측정으로, 16회／초×60초＝960회 분의 하중의 데이터를 얻은 후, 측정 개시 시와 종료 시의 측정값을 제외하고, 중간 부분 700회 분의 측정 데이터를 평균하여, 하중의 평균값으로 하였다.
또한, 내굴곡성 등의 관점에서, 0.8kN／m 이상의 박리 강도가 요구되므로, 0.8kN／m 이상의 강도를 갖는 경우를 밀착 강도가 양호한 것으로 판단하였다. 이상의 결과를 표 6에 나타낸다.
(비교예 1)
증착공정의 가열롤의 설정 온도를 260℃로 변경한 것 외에는, 상술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 구리 클래드 적층판을 제작하였다. 그 후, 상술한 실시예 1과 마찬가지로 하여, 박리 강도를 측정하였다. 이상의 결과를 표 6에 나타낸다.
(비교예 2)
증착공정의 가열롤의 설정 온도를 240℃로 변경한 것 외에는, 상술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 구리 클래드 적층판을 제작하였다. 그 후, 상술한 실시예 1과 마찬가지로 하여, 박리 강도를 측정하였다. 이상의 결과를 표 6에 나타낸다.
표 6에 나타내는 바와 같이, 가열 롤의 온도를 280℃로 설정하여 구리증착막을 형성한 실시예 1에서는, 가열 롤의 설정 온도가 270℃ 미만인 비교예 1∼2에 비하여, 열가소성 액정 폴리머 필름과 구리층(즉, 구리증착막)과의 밀착 강도가 우수한 것을 알 수 있다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명은, 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름의 제조 방법 및 이를 이용한 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름에 특히 유용하다.
1 ： 금속 클래드 적층판
2 ： 열가소성 액정 폴리머 필름
3 ： 금속층
4 ： 금속증착층
5 ： 금속도금층
10 ： 금속 클래드 적층판
12 ： 권출롤
13 ： 가열롤
14 ： 권취롤
17 ： 도가니
18 ： 전자총
20 ： 증착 장치
2 ： 열가소성 액정 폴리머 필름
3 ： 금속층
4 ： 금속증착층
5 ： 금속도금층
10 ： 금속 클래드 적층판
12 ： 권출롤
13 ： 가열롤
14 ： 권취롤
17 ： 도가니
18 ： 전자총
20 ： 증착 장치
Claims (8)
- 열가소성 액정 폴리머 필름의 표면 상에, 270℃ 이상 290℃ 이하의 온도로 금속을 증착시켜, 금속증착층을 형성하는, 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 금속이 구리인, 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열가소성 액정 폴리머 필름의 열팽창계수가 10ppm／℃ 이상 30ppm／℃ 이하인, 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름의 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름.
- 열가소성 액정 폴리머 필름의 표면 상에, 270℃ 이상 290℃ 이하의 온도로 금속을 증착시켜, 금속증착층을 형성한 금속증착층을 구비하는 열가소성 액정 폴리머 필름에, 도금 처리를 실시함으로써, 상기 금속증착층의 표면 상에 금속도금층을 형성하는, 금속 클래드 적층판의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 금속도금층이 구리층인, 금속 클래드 적층판의 제조 방법. - 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 열가소성 액정 폴리머 필름의 열팽창계수가 10ppm／℃ 이상 30ppm／℃인, 금속 클래드 적층판의 제조 방법. - 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 금속 클래드 적층판.
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2017
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| Publication number | Publication date |
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