KR20210082095A - 라미네이트, 회로 기판, 및 이에 적용되는 액정 폴리머 필름 - Google Patents

라미네이트, 회로 기판, 및 이에 적용되는 액정 폴리머 필름 Download PDF

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KR20210082095A
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Abstract

본 발명은, 라미네이트, 회로 기판, 및 그 안에 포함되는 액정 폴리머(LCP) 필름에 관한 것이다. 상기 라미네이트는 금속 호일 및 LCP 필름을 포함한다. 상기 라미네이트 내 LCP 필름은, 다음의 식으로 계산되는 물 흡수 전의 유전 인자(Df’0), 물 흡수 후의 유전 인자(Df’1), 및 유전 인자들 사이의 상대적 백분율 차(ΔDf’)를 가진다:
Figure pat00023

상기 ΔDf’는 16% 이하일 수 있다.
라미네이트 내 LCP 필름의 ΔDf’를 제어함으로써, 저-, 중-, 및/또는 고-주파 대역으로 신호 전송 중에 라미네이트를 포함하는 회로 기판의 삽입 손실이 감소 및/또는 억제된다. 또한, 물 흡수 전 및 후의 신호 전송의 삽입 손실 사이의 차가 감소되어, 상기 라미네이트가 하이-엔드 또는 실외 고-주파 전자 제품에 적합하다.

Description

라미네이트, 회로 기판, 및 이에 적용되는 액정 폴리머 필름{LAMINATE, CIRCUIT BOARD, AND LIQUID CRYSTAL POLYMER FILM APPLIED TO THE SAME}
본 발명은 라미네이트, 회로 기판, 및 그 안에 포함된 액정 폴리머(liquid crystal polymer, LCP) 필름에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 저-, 중-, 및/또는 고-주파 대역으로 신호 전송하는데 적합한 전자 제품용 라미네이트, 회로 기판, 및 LCP 필름에 관한 것이다.
4 세대 모바일 네트워크(4G)의 데이터 전송 속도, 응답 시간 및 시스템 용량 등과 같은 성능을 최적화하기 위해, 모바일 통신 기술의 급속한 발전은, 통신 산업이, 5G로 약칭된 5 세대 모바일 네트워크를 적극 개발하도록 영향을 미쳤다.
5G 통신 기술에서, 고-주파 대역이 신호 전송에 사용된다. 신호의 작동 주파수가 더 높을 경우, 전송에서 신호 감쇄의 정도 및 신호 왜곡의 정도가 더 커지며, 삽입 손실도 그러하다. 그럼에도 불구하고, 기술의 진보로, 산업은 고-주파 대역에서 전자 제품의 더 나은 신호 전송 능력을 적극 추구한다. 따라서, 고-주파 대역에서 신호 전송으로부터 초래되는 회로 기판의 삽입 손실을 감소 또는 억제하는 방법은, 산업이 연구하고 있는 주제 중 하나가 되었다.
고-주파 대역에서 신호 전송 능력의 향상 외에, 저-, 중-, 및/또는 고-주파 전자 제품의 크기를 줄이기 위해, 산업은 또한 더 높은 부품 밀도(component density)를 가진 회로 기판을 적극 추구한다. 하지만, 전자 제품의 성분이 작아질수록, 회로 기판의 물 흡수가 많아진다. 즉, 더 소형인 전자 제품의 품질 및 성능은 소량의 수분에 더 민감하여, 제조 및 사용 동안 악화된다. 또한, 일부 실외 전자 제품의 경우, 장시간 사용 동안 가혹한 환경(예: 고 수분 환경)에 노출될 수 있어, 전자 제품의 품질 및 성능이 수분에 의해 영향 받아서, 악화될 수 있다. 전자 제품의 삽입 손실은 물 흡수 후 더 커지며, 따라서, 전자 제품이 기대한 만큼 저-, 중-, 및/또는 고-주파 대역에서 우수한 신호 전송 능력을 수행할 수 없다.
상기 단점을 극복하기 위해, 전자 제품 내 회로 기판의 물 흡수 저항이 향상될 필요가 있다. 향상 후에는, 저-, 중-, 및/또는 고-주파 대역에서 회로 기판의 삽입 손실이 억제 또는 감소될 것이며, 상기 회로 기판은 저-, 중-, 및/또는 고-주파 전자 제품에 적합할 것이다.
본 발명의 일 목적은, 저-주파 대역, 중-주파 대역, 및/또는 고-주파 대역에서 신호 전송 중에, 라미네이트를 포함하는 회로 기판의 삽입 손실을 감소 및/또는 억제하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 라미네이트를 포함하는 회로 기판의 수분 저항성을 향상시켜, 상기 회로 기판이 고 수분 환경의 영향에 효과적으로 저항하고, 따라서, 물 흡수 전과 후에, 저-, 중-, 및/또는 고-주파 대역에서 신호 전송 중 회로 기판의 삽입 손실을 감소시키는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 라미네이트를 제공한다. 상기 라미네이트는 금속 호일 및 LCP 필름을 포함하며, 여기서 상기 LCP 필름은 상기 금속 호일 위에 배치된다. 상기 라미네이트 내 상기 LCP 필름은, 물 흡수 전의 유전 인자(Df'0), 물 흡수 후의 유전 인자(Df'1), 및 다음의 식으로 계산되는 유전 인자들 사이의 상대적 백분율 차(ΔDf')를 가진다:
Figure pat00001
여기서 상기 ΔDf'는 16% 이하이고, 상기 Df'0 및 Df'1은, 물 흡수를 위해 상기 라미네이트 내 상기 LCP 필름이 24 시간 동안 23℃에서 순수(pure water)에 함침되기 전과 후에, 각각 10 GHz에서 측정된다.
상기 라미네이트 내 상기 LCP 필름의 유전 인자들 사이의 상대적 백분율 차를 제어함으로써, 저-, 중-, 및/또는 고-주파 대역에서 신호 전송 중에 라미네이트를 포함하는 회로 기판의 삽입 손실이 감소 및/또는 억제될 수 있다. 또한, 물 흡수 전과 후의 상이한 주파수로의 신호 전송 중에 회로 기판의 삽입 손실의 차도 감소될 수 있어, 회로 기판은 수많은 전자 제품에 적합하다.
일 구현예에서, 가혹한 환경(예: 고 수분 환경)에서 고-주파 대역에서 우수한 신호 전송 능력을 가지기 위해서, 고 습도 환경을 견딜 수 있도록 회로 기판의 수분 저항성을 향상시킴으로써, 본 발명의 회로 기판이 5G 안테나 제품과 같은 실외 전자 제품에 더 적합해진다.
본 명세서에서 유전 인자는 물질 내 신호 유전을 의미한다. 신호 무결성(signal integrity)은, 신호 유전의 정도를 억제 및/또는 감소함으로써 향상될 수 있다. 물질의 유전 인자는 특히, 물이 물질로 침투하는 경우 일어나는 물 흡수에 민감하다. 물의 유전 인자는, 통상 사용되는 물질의 유전 인자보다 훨씬 큰, 약 40이므로, 물 흡수가 물질의 유전 인자에 크게 영향을 미친다. 공기의 습도만 제어되는 일반적인 물 흡수 시험과는 대조적으로, 본 발명에 사용되는 물질이 매우 가혹한 조건하에서 회로 기판의 삽입 손실을 확실히 억제 및/또는 감소시킬 수 있는지를 확인하기 위해서, 본 명세서의 매우 가혹한 조건하 - 장시간 동안 물질이 물에 함침된 조건 - 에서, 물 흡수 전과 후의 물질의 유전 인자가 평가된다.
일 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 LCP 필름의 Df'0 및 Df'1은 각각 0.0010 내지 0.0030 및 0.0011 내지 0.0065일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 LCP 필름의 Df'0 및 Df'1은 각각 0.0012 내지 0.0020 및 0.0013 내지 0.0023일 수 있다. 보다 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 LCP 필름의 Df'0 및 Df'1은 각각 0.0013 내지 0.0015 및 0.0015 내지 0.0017일 수 있다. 라미네이트 내 LCP 필름의 Df'0 및 Df'1은, 라미네이트 내 구리 호일을 에칭(etching)한 후, IPC-TM-650 2.5.5.13에 따라 측정된다. 당업자는, 유전 인자(dissipation factor)가 낮아질수록, 유전 특성(dielectric property)이 더 개선되며, 라미네이트 내 LCP 필름의 유전 인자와 다른 라미네이트 내 다른 LCP 필름의 유전 인자들 사이의 차의 절대값이 0.0005 이상일 경우, 라미네이트 내 LCP 필름이 매우 다른 유전 특성을 가지는 것을 의미한다고 이해할 수 있다.
일 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 LCP 필름의 ΔDf'는 5% 내지 16%일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 LCP 필름의 ΔDf'는 10% 내지 16%일 수 있다. 보다 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 LCP 필름의 ΔDf'는 12% 내지 15.5%일 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 라미네이트는 물 흡수 전의 박리 강도 (F0) 및 물 흡수 후의 박리 강도(F1)를 가지고, 여기서 F0 및 F1은 각각, 24 시간 동안 23℃에서 라미네이트를 순수(pure water)에 함침되기 전과 후에, 측정된다. 일 구현예에서, 본 발명의 라미네이트의 F0 및 F1은 모두, 0.85 킬로뉴턴/미터 (kN/m) 내지 0.95 kN/m일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트의 F0 및 F1은 모두, 0.90 kN/m 내지 0.95 kN/m일 수 있다. 본 발명의 라미네이트의 F0 및 F1은, 라미네이트 내 LCP 필름과 금속 호일 간 박리 강도를 평가하기 위해, IPC-TM-650 2.4.9D에 따라 측정된다. 박리 강도가 클수록, 라미네이트 내 LCP 필름과 금속 호일 간 박리 강도가 강해져, LCP 필름과 금속 호일이 서로 쉽게 분리되지 않음을 나타낸다.
선택적으로, 본 발명의 라미네이트의 박리 강도들 사이의 상대적 백분율 차(ΔF)는 다음의 식으로 계산될 수 있다:
Figure pat00002
일 구현예에서, 본 발명의 라미네이트의 ΔF는 5% 이하일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트의 ΔF는 0% 내지 2%일 수 있다. 즉, 본 발명의 라미네이트는 우수한 수분 저항성을 가진다. 바람직하게는, 본 발명의 라미네이트는, 기포(bubbling) 또는 판분리(delamination) 없이, 물 흡수 전과 후에 가혹한 열 저항 시험에 합격한다. 선택적으로, 본 발명의 라미네이트 내 상기 LCP 필름의 흡습성은 1% 이하일 수 있다. 일 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 상기 LCP 필름의 흡습성은 0% 내지 0.5%일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 상기 LCP 필름의 흡습성은 0.01% 내지 0.5%일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 상기 LCP 필름의 흡습성은 0.02% 내지 0.5%일 수 있다. 보다 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 상기 LCP 필름의 흡습성은 0.01% 내지 0.09%일 수 있다. 보다 또 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 상기 LCP 필름의 흡습성은 0.01% 내지 0.05%일 수 있다. 더욱 더 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 상기 LCP 필름의 흡습성은 0.01% 내지 0.03%일 수 있다.
본 발명에 따르면, 라미네이트 내 LCP 필름의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, LCP 필름의 두께는 10 마이크로미터 (μm) 이상 500 μm 이하일 수 있다. 일 구현예에서, 본 발명의 LCP 필름의 두께는 10 μm 이상 300 μm 이하일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 본 발명의 LCP 필름의 두께는 15 μm 이상 200 μm 이하일 수 있다. 보다 다른 구현예에서, 본 발명의 LCP 필름의 두께는 20 μm 이상 200 μm 이하일 수 있다. 보다 또 다른 구현예에서, 본 발명의 LCP 필름의 두께는 50 μm 이상 200 μm 이하일 수 있다.
일 구현예에서, 본 발명의 라미네이트가 두께 약 50 μm 내지 200 μm의 LCP 필름을 포함할 경우, 1 GHz의 작동 주파수에서, 라미네이트를 포함하는 회로 기판의 삽입 손실은 -0.70 데시벨 (dB)/10 센티미터 (cm) 이하일 수 있다. 또한, 10 GHz에서 회로 기판의 삽입 손실은 -3.50 dB/10 cm이하일 수 있고; 20 GHz에서 회로 기판의 삽입 손실은 -6.00 dB/10 cm이하일 수 있고; 30 GHz에서 회로 기판의 삽입 손실은 -8.50 dB/10 cm이하일 수 있고; 40 GHz에서 회로 기판의 삽입 손실은 -13 dB/10 cm이하일 수 있다. 상술된 회로 기판은 물 흡수 전의 라미네이트를 포함할 수 있고, 물 흡수 후의 라미네이트를 포함할 수 있다. 상이한 주파수에서 회로 기판의 삽입 손실은 상술된 범위 이내로 잘 제어될 수 있다.
선택적으로, 라미네이트는 또 다른 금속 호일을 추가로 포함할 수 있고, LCP 필름은 금속 호일(제1 금속 호일로 지칭됨) 및 또 다른 금속 호일(제2 금속 호일로 지칭됨) 사이에 배치될 수 있다. 본 발명에 따르면, 제1 금속 호일 및/또는 제2 금속 호일은, 구리 호일, 금 호일, 은 호일, 니켈 호일, 알루미늄 호일, 스테인레스 스틸 호일 등일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 구현예에서, 제1 금속 호일 및 제2 금속 호일은 다른 재료로 구성된다. 바람직하게는, 제1 금속 호일 및/또는 제2 금속 호일은 구리 호일일 수 있어, 구리 호일 및 LCP 필름이 적층되어 구리 클래드 라미네이트(CCL)를 형성하도록 한다. 또한, 제1 금속 호일의 제조 방법 및/또는 제2 금속 호일의 제조 방법은, 본 발명의 목적에 반하지 아니하는 한, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 금속 호일은, 롤-투-롤 법(roll-to-roll method) 또는 전착법(electrodeposition method)으로 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 라미네이트 내 LCP 필름은 금속 호일에 적층될 수 있고, 금속 호일 위에 배치될 수 있다. "적층(stacking)"은 직접 접촉 방식의 적층에 한정되지 않을 뿐만 아니라, 간접 접촉 방식의 적층도 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 일 구현예에서, 제1 금속 호일은 직접 접촉 방식으로 라미네이트 내 LCP 필름의 제1 표면에 적층된다. 본 발명의 또 다른 구현예에서, 제1 금속 호일은 간접 접촉 방식으로 라미네이트 내 LCP 필름의 제1 표면에 적층되고; 더 구체적으로, 다양한 필요에 따라, 연결층(connection layer)은 제1 금속 호일과 LCP 필름의 제1 표면 사이에 배치될 수 있어, 제1 금속 호일이 연결층을 통해 LCP 필름의 제1 표면과 접촉한다. 상기 연결층의 재료는 다양한 필요에 따라 조정될 수 있다. 연결층의 재료는, 다양한 필요에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 연결층의 재료는, 내열성, 내화학성, 또는 전기 저항과 같은 기능을 제공하기 위해, 니켈, 코발트, 크롬, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 유사하게, 라미네이트 내 제2 금속 호일 및 LCP 필름도 직접 접촉 방식 또는 간접 접촉 방식으로 서로 적층될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서, LCP 필름 및 제1 금속 호일에 대한 적층 방식은 LCP 필름 및 제2 금속 호일에 대한 적층 방식과 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 금속 호일 및/또는 제2 금속 호일의 두께는 특별히 제한되지 않고, 당업자의 다양한 필요에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 제1 금속 호일 및/또는 제2 금속 호일의 두께는 독립적으로 1 μm 이상 200 μm 이하일 수 있고; 바람직하게는, 제1 금속 호일 및/또는 제2 금속 호일의 두께는 독립적으로 1 μm 이상 40 μm 이하일 수 있고; 더 바람직하게는, 제1 금속 호일 및/또는 제2 금속 호일의 두께는 독립적으로 1 μm 이상 20 μm 이하일 수 있고; 더욱 더 바람직하게는, 제1 금속 호일 및/또는 제2 금속 호일의 두께는 독립적으로 3 μm 이상 20 μm 이하일 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 제1 금속 호일 및/또는 제2 금속 호일의 표면 처리는 당업자의 다양한 필요에 따라 행해질 수 있다. 예를 들어, 상기 표면 처리는 조면화 처리(roughening treatment), 산-염기 처리, 열 처리, 탈지 처리, 자외선 조사 처리, 코로나 방전 처리, 플라즈마 처리, 프라이머 코팅 처리 등에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 제1 금속 호일 및/또는 제2 금속 호일의 거칠기는 특별히 제한되지 않으며, 당업자의 다양한 필요에 따라 조정될 수 있다. 일 구현예에서, 제1 금속 호일의 10점 평균 거칠기(Rz) 및/또는 제2 금속 호일의 Rz는 독립적으로 0.1 μm 이상 2.0 μm 이하일 수 있고; 바람직하게는, 제1 금속 호일의 Rz 및/또는 제2 금속 호일의 Rz는 독립적으로 0.1 μm 이상 1.5 μm 이하일 수 있다. 일 구현예에서, 제1 금속 호일의 Rz 및 제2 금속 호일의 Rz는 둘 다 전술된 범위 중 어느 하나에 속할 수 있다. 일 구현예에서, 제1 금속 호일의 Rz 및 제2 금속 호일의 Rz는 필요에 따라 동일하거나 상이할 수 있다. 일 구현예에서, 제1 금속 호일의 Rz 및 제2 금속 호일의 Rz는 상이하다.
일 구현예에서, 제3 금속 호일은, 당업자의 다양한 필요에 따라 추가적으로 제공될 수 있으며, 여기서 상기 제3 금속 호일은 LCP 필름 위에 배치될 수 있다. 제3 금속 호일은, 필요에 따라 제1 금속 호일 및/또는 제2 금속 호일과 동일하거나 상이할 수 있다. 일 구현예에서, 제3 금속 호일의 Rz는 제1 금속 호일의 Rz 및/또는 제2 금속 호일의 Rz의 전술된 범위 중 어느 하나에 속할 수 있다. 일 구현예에서, 제1 금속 호일의 Rz, 제2 금속 호일의 Rz, 및 제3 금속 호일의 Rz는 상이하다.
바람직하게는, 제1, 제2, 및/또는 제3 금속 호일은, 예컨대 낮은 거칠기를 가진 구리 호일과 같이, 낮은 거칠기를 가진 금속 호일일 수 있다.
일 구현예에서, 라미네이트는 다중 LCP 필름을 포함할 수 있다. 본 발명의 사상에 반하지 않는다는 전제하에서, 본 발명의 다중 LCP 필름 및 전술한 제1 금속 호일, 제2 금속 호일, 및/또는 제3 금속 호일과 같은 다중 금속 호일은, 당업자의 다양한 필요에 따라 적층되어 다중 LCP 필름 및 다중 금속 호일을 가진 라미네이트를 제조할 수 있다.
라미네이트 내 LCP 필름의 상술된 유전 특성을 제어하는 것 이외에, LCP 필름 자체의 유전 특성을 제어하는 것도 본 발명에서 행해진다. LCP 필름(미처리 필름 (raw film))은, 물 흡수 전의 유전 인자 (Df0), 물 흡수 후의 유전 인자 (Df1), 및 다음의 식으로 계산되는 유전 인자들 사이의 상대적 백분율 차를 가진다:
Figure pat00003
,
여기서, 상기 ΔDf는 16% 이하이고, 상기 Df0 및 Df1은 각각, 물 흡수를 위해 상기 LCP 필름이 23℃에서 24 시간 동안 순수(pure water)에 함침되기 전과 후에, 10 GHz에서 측정된다.
일 구현예에서, 본 발명의 LCP 필름의 Df0는 0.0010 내지 0.0030일 수 있고, 본 발명의 LCP 필름의 Df1은 0.0011 내지 0.0065일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 본 발명의 LCP 필름의 Df0 는 0.0012 내지 0.0020일 수 있고, 본 발명의 LCP 필름의 Df1은 0.0013 내지 0.0023일 수 있다. 보다 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 LCP 필름의 Df0는 0.0013 내지 0.0015이고, 본 발명의 LCP 필름의 Df1은 0.0015 내지 0.0017일 수 있다. LCP 필름 (미처리 필름)의 Df0 및 Df1 는 IPC-TM-650 2.5.5.13에 따라 측정된다. 상기 언급된 바와 같이, 당업자는 유전 인자가 낮아질수록, 유전 특성이 더 개선되며, LCP 필름(미처리 필름)의 유전 인자와 다른 LCP 필름(미처리 필름)의 유전 인자들 간 차의 절대값이 0.0005 이상인 경우, LCP 필름 (미처리 필름)은 매우 다른 유전 특성을 가진다는 것을 의미한다고 이해할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 LCP 필름의 ΔDf는 15% 이하이다. 일 구현예에서, 본 발명의 LCP 필름의 ΔDf는 5% 내지 16%일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 본 발명의 LCP 필름의 ΔDf는 5% 내지 15%일 수 있다. 보다 다른 구현예에서, 본 발명의 LCP 필름의 ΔDf는 6.5% 내지 14.5%일 수 있다.
본 발명에 따르면, LCP 필름은, 상업적으로 이용 가능하거나 종래 원료로부터 제조되는 LCP 수지로 제조될 수 있다. 본 발명에서, LCP 수지는 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 히드로퀴논, 레소르신(resorcin), 2,6-나프탈렌디올, 에탄디올, 1,4-부탄디올, 및 1,6-헥산디올과 같은 방향족 또는 지방족 히드록시 화합물; 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 2-클로로테레프탈산 및 아디프산과 같은 방향족 또는 지방족 디카르복실산; 3-히드록시벤조산, 4-히드록시벤조산, 6-히드록시-2-나프탈렌카르복실산, 및 4´-히드록시-4-비페닐카르복실산과 같은 방향족 히드록시 카르복실산; p-페닐렌디아민, 4,4´-디아미노비페닐, 나프탈렌-2,6-디아민, 4-아미노페놀, 4-아미노-3-메틸 페놀, 및 4-아미노벤조산과 같은 방향족 아민 화합물이 원료로서 사용되어 LCP 수지를 제조할 수 있고, 그런 다음 상기 LCP 수지가 본 발명의 LCP 필름을 제조하는데 사용된다. 본 발명의 일 구현예에서, 6-히드록시-2-나프탈렌카르복실산, 4-히드록시벤조산, 및 아세틸 무수물(아세트산 무수물이라고도 함), 또는 6-히드록시-2-나프탈렌카르복실산 및 4-히드록시벤조산의 임의의 유도체가, 본 발명의 LCP 필름을 제조하기 위해 사용될 수 있는 LCP 수지를 얻기 위해 선택된다.
일 구현예에서, 당업자의 다양한 필요에 따라, 본 발명의 LCP 필름의 제조 동안에, 윤활제, 산화방지제, 전기 절연제, 또는 충전제와 같은 첨가제를 첨가할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 사용 가능한 첨가제는 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리페닐렌 설파이드, 또는 폴리에테르에테르케톤 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 상기 LCP 필름을 포함하는 회로 기판을 제공한다. 상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 LCP 필름을 채택함으로써, 저-, 중-, 및/또는 고-주파 대역에서 신호 전송 중에 회로 기판의 삽입 손실은 심지어 매우 가혹한 조건하에서도 억제 및/또는 감소될 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 장점 및 신규 특징은, 첨부 도면과 함께, 이하의 상세한 설명에서 더 명백해질 것이다.
도 1은, 다양한 작동 주파수에서 회로 기판의 물 흡수 전의 삽입 손실에 대한 도표이며, 여기서 각각의 회로 기판은 실시예 1A 내지 3A(E1A 내지 E3A) 및 비교예 1A 및 2A(C1A 및 C2A)의 라미네이트 중 하나를 포함한다.
도 2는, 다양한 작동 주파수에서 회로 기판의 물 흡수 후의 삽입 손실에 대한 도표이며, 여기서 각각의 회로 기판은 E1A 내지 E3A 및 C1A 및 C2A의 라미네이트 중 하나를 포함한다.
도 3a는, 다양한 작동 주파수에서 회로 기판의 물 흡수 전과 후의 삽입 손실들 사이의 상대적 백분율 차에 대한 도표이며, 여기서 각각의 회로 기판은 E1A, C1A 및 C2A의 라미네이트 중 하나를 포함한다.
도 3b는, 다양한 작동 주파수에서의 회로 기판의 물 흡수 전과 후의 삽입 손실들 사이의 상대적 백분율 차에 대한 도표이며, 여기서 각각의 회로 기판은 E2A, C1A 및 C2A의 라미네이트 중 하나를 포함한다.
도 3c는, 다양한 작동 주파수에서의 회로 기판의 물 흡수 전과 후의 삽입 손실들 사이의 상대적 백분율 차에 대한 도표이며, 여기서 각각의 회로 기판은 E3A, C1A 및 C2A의 라미네이트 중 하나를 포함한다.
이하에서는, 본 발명의 LCP 필름을 제조하는데 사용되는 원료를 설명하기 위해 다수의 제조예를 제공한다. 다수의 실시예가 본 발명의 LCP 필름 및 라미네이트의 실시를 설명하기 위해 추가로 제공되며, 다수의 비교예가 대조로서 제공된다. 당업자는 하기의 실시예 및 비교예로부터 본 발명의 장점 및 효과를 쉽게 실현할 수 있다. 본 명세서에서 제안된 설명은 단지 실례를 보여주기 위한 바람직한 구현예일뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하려고 의도한 것은 아니다. 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명을 실시하거나 적용하기 위해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다.
<<LCP 수지>>
제조예 1: LCP 수지
6-히드록시-2-나프탈렌카르복실산(540 g), 4-히드록시벤조산(1071 g), 아세틸 무수물(1086 g), 아인산 나트륨(1.3 g), 및 1-메틸이미다졸(0.3 g)의 혼합물을 3-리터 오토클레이브 안으로 충전하였고, 160℃에서 약 2시간 동안 질소 분위기 하, 정상 압력에서, 아세틸화를 위해 교반하였다. 이어서, 상기 혼합물을 시간당 30℃의 가열 속도로 320℃까지 가열하였다. 이 온도 조건 하에서, 760 torr에서 3 torr 이하로 천천히 감압하였고, 온도를 320℃에서 340℃로 높였다. 그 후, 교반력 및 압력을 증가시켰고, 폴리머를 배출하는 단계, 스트랜드를 연신하는 단계, 및 스트랜드를 펠렛으로 절단하는 단계를 수행하여 융점이 약 278℃이고, 300℃에서 측정된 점도(이하, @300℃로 지칭)가 약 45 파스칼-초 (Pa.s) 인 LCP 수지를 수득하였다.
제조예 2: LCP 수지
6-히드록시-2-나프탈렌카르복실산(440 g), 4-히드록시벤조산(1145 g), 아세틸 무수물(1085 g), 및 아인산 나트륨(1.3 g)의 혼합물을 3-리터 오토클레이브 안으로 충전하였고, 160℃에서 약 2시간 동안 질소 분위기 하, 정상 압력에서, 아세틸화를 위해 교반하였다. 이어서, 상기 혼합물을 시간당 30℃의 가열 속도로 320℃까지 가열하였다. 이 온도 조건 하에서, 760 torr에서 3 torr 이하로 천천히 감압하였고, 온도를 320℃에서 340℃로 높였다. 그 후, 교반력 및 압력을 증가시켰고, 폴리머를 배출하는 단계, 스트랜드를 연신하는 단계, 및 스트랜드를 펠렛으로 절단하는 단계를 수행하여 융점이 약 305℃이고, 점도가 약 40 Pa.s @320℃인 LCP 수지를 수득하였다.
<<LCP 필름>>
실시예 1: LCP 필름
제조예 1로부터 수득한 LCP 수지를 27 밀리미터(mm)의 스크류 직경의 압출기(제조사: Leistritz, 모델: ZSE27) 안으로 넣었고, 300℃ 내지 320℃ 범위의 온도로 가열한 다음, 시간당 5.5 킬로그램(kg/hr)의 공급 속도로 500 mm 너비의 T-다이로부터 압출시켰다. 그런 다음, 약 300℃의 온도 및 약 35 cm 내지 45 cm 범위의 직경을 가진 2개의 캐스팅 휠(casting wheel) 사이의 공간에, LCP 수지를 옮겼고, 약 20 킬로뉴턴(kilonewtons, kN) 내지 60 kN의 힘으로 압출시킨 다음, 실온에서의 냉각을 위해 냉각 휠로 이송시켜, 두께 약 50 ㎛의 LCP 필름을 수득하였다. 본 명세서에서, 캐스팅 휠은 T-다이로부터 약 20 mm 이격되어 있다.
실시예 2: LCP 필름
제조예 2로부터 수득한 LCP 수지를 27 mm의 스크류 직경의 압출기(제조사: Leistritz, 모델: ZSE27) 안으로 넣었고, 300℃ 내지 320℃ 범위의 온도로 가열한 다음, 7.5 kg/hr의 공급 속도로 500 mm 너비의 T-다이로부터 압출시켰다. 그런 다음, 약 310℃ 의 온도 및 약 35 cm 내지 45 cm 범위의 직경을 가진 2개의 캐스팅 휠 사이의 공간에, LCP 수지를 옮겼고, 약 20 kN 내지 60 kN의 힘으로 압출시킨 다음, 실온에서의 냉각을 위해 냉각 휠로 이송시켜, 두께 약 50 ㎛의 LCP 필름을 수득하였다. 본 명세서에서, 캐스팅 휠은 T-다이로부터 약 20 mm 이격되어 있다.
실시예 3: LCP 필름
제조예 1로부터 수득한 LCP 수지를 27 mm의 스크류 직경의 압출기(제조사: Leistritz, 모델: ZSE27) 안으로 넣었고, 300℃ 내지 320℃ 범위의 온도로 가열한 다음, 6.5 kg/hr의 공급 속도로 500 mm 너비의 T-다이로부터 압출하였다. 그런 다음, 약 305℃ 의 온도 및 약 35 cm 내지 45 cm 범위의 직경을 가진 2개의 캐스팅 휠 사이의 공간에, LCP 수지를 옮겼고, 약 20 kN 내지 60 kN의 힘으로 압출한 다음, 실온에서의 냉각을 위해 냉각 휠로 이송시켜, 두께 약 200 ㎛의 LCP 필름을 수득하였다. 본 명세서에서, 캐스팅 휠은 T-다이로부터 약 20 mm 이격되어 있다.
상기 언급된 LCP 필름의 제조 방법은 본 발명의 실시를 예시하기 위해서만 사용된다. 당업자는 LCP 필름을 제조하기 위해 라미네이트 연장법(laminate extension method), 인플레이션법(inflation method), 및 용매 캐스팅법과 같은 종래의 방법을 채택할 수 있다.
일 구현예에서, 당업자의 필요에 따라, LCP 수지를 T-다이로부터 압출시킨 후, LCP 수지를 2개의 고온 저항성 필름과 함께 2개의 캐스팅 휠 사이의 공간에 옮겨, 3층의 라미네이션된 구조를 형성할 수 있다. 상기 2개의 고온 저항성 필름을 실온에서 LCP 수지로부터 탈착시켜, 본 발명의 LCP 필름을 수득하였다. 캐스팅 휠의 직경은 특별히 제한되지 않는 것으로 이해된다. 고온 저항성 필름은 폴리(테트라플루오로에텐)(PTFE) 필름, 폴리이미드(PI) 필름, 및 폴리(에테르 설폰)(PES) 필름에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 당업자의 다양한 필요에 따라, 수득된 LCP 필름에 대해 후 처리가 행해질 수 있다. 후 처리는, 연마(polishing), 자외선 조사, 가열, 플라즈마 처리 등일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 플라즈마 처리를 예로 들면, 당업자의 다양한 필요에 따라, 질소, 산소, 또는 공기 분위기 하에서 감압 또는 정상 압력(1 atm)으로 1kW의 전력으로 작동하는 플라즈마를 적용할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
비교예 1: 시판되는 폴리머 필름
비교예 1은 시판되는 폴리머 필름으로, Kaneka Corporation(모델: PIXEO BP FRS-282#SW; 두께: 약 50 μm)에서 입수하였다.
비교예 2: 시판되는 폴리머 필름
비교예 2는 시판되는 폴리머 필름으로, Ube Industries, Ltd.(모델: UPILEX-50NVT, 두께: 약 50 μm)에서 입수하였다.
<<라미네이트>>
실시예 1A 내지 3A 및 비교예 1A 및 2A: 라미네이트
실시예 1 내지 3의 LCP 필름 및 비교예 1 및 2의 시판되는 폴리머 필름을, 2개의 동종의 시판되는 구리 호일들 사이로 각각 개재하여, 실시예 1A 내지 3A 및 비교예 1A 및 2A의 라미네이트를 제조하였다.
구체적으로, 상기 언급된 폴리머 필름(실시예 1 내지 3의 LCP 필름 및 비교예 1 및 2의 시판되는 폴리머 필름을 지칭) 및 2개의 동종의 시판되는 구리 호일(모델: CF-H9A-HD2, FUKUDA METAL FOIL & POWDER CO.,LTD.에서 입수, Rz: 약 1.0 μm)을 먼저 각각 20 cm × 20 cm의 크기로 절단하였다. 그런 다음, 상기 폴리머 필름 각각을 2개의 시판되는 구리 호일 사이로 개재하여, 라미네이션된 구조를 형성하였다. 상기 라미네이션된 구조에 대해, 60 초 동안 180℃에서 제곱 센티미터당 5 킬로그램(kg/cm2)의 압력으로 라미네이션 공정을 행한 다음, 300℃에서 25분(min) 동안 20 kg/cm2의 압력으로 라미네이션 공정을 행하고, 그 후 실온으로 냉각시켜 라미네이트를 수득하였다.
실시예 1A 내지 3A의 각각의 라미네이트는, 2개의 시판되는 구리 호일- 각각 약 12㎛의 두께- 및 2개의 시판되는 구리 호일 사이로 개재된 LCP 필름을 포함하였다. 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트는 각각 50㎛의 두께의 실시예 1의 LCP 필름, 50㎛의 두께의 실시예 2의 LCP 필름 및 200㎛의 두께의 실시예 3의 LCP 필름을 포함하였다. 각각의 비교예 1A 및 2A의 라미네이트는, 2개의 시판되는 구리 호일- 각각 약 12㎛의 두께- 및 2개의 시판되는 구리 호일 사이로 개재된 시판되는 폴리머 필름을 포함하였다. 비교예 1A 및 2A의 라미네이트는 각각 50㎛의 두께의 비교예 1의 시판되는 폴리머 필름 및 50㎛의 두께의 비교예 2의 시판되는 폴리머 필름을 포함하였다.
라미네이트를 위한 라미네이션 방법은 특별히 제한되지 않는다. 당업자는 와이어 라미네이션 또는 표면 라미네이션과 같은 종래 기술을 이용하여 라미네이션 공정을 수행할 수 있다. 본 발명에 적용 가능한 라미네이터는 간헐적 열-프레스 머신(intermittent hot-press machine), 롤-투-롤 휠링 머신(roll-to-roll wheeling machine), 더블 벨트 프레스 머신(double belt press machine) 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 당업자의 다양한 필요에 따라, 구리 호일로 LCP 필름을 정렬하여 라미네이션된 구조를 또한 형성할 수 있고, 그런 다음 가열 단계 및 프레싱 단계를 포함하는 표면 라미네이션으로 가공할 수 있다.
또 다른 구현예에서, LCP 필름 상에 구리 호일과 같은 금속 호일은, 당업자의 다양한 필요에 따라, 스퍼터링, 전기 도금, 화학 도금, 증발 증착 등을 통해 형성될 수 있다. 또는, 당업자의 다양한 필요에 따라, 글루층, 니켈층, 코발트층, 크롬층 또는 이의 합금층과 같은 연결층이 LCP 필름 및 금속 호일 사이에 형성될 수 있다.
시험예 1: 폴리머 필름의 유전 특성 분석
이 시험예에서는, 실시예 1 내지 3의 LCP 필름 및 비교예 1 및 2의 시판되는 폴리머 필름을 시험 샘플로서 사용하였다. 공명 캐비티가 있는 마이크로파 네트워크 분석기(모델: ZNB20, ROHDE & SCHWARZ에서 입수)로, IPC-TM-650 2.5.5.13에 따라 10 GHz에서 시험 샘플의 물 흡수 전과 후의 유전 인자를 측정하였다.
각 시험 샘플의 물 흡수 전의 유전 인자(Df0)를 다음과 같이 측정하였다. 시험 샘플을 각각 오븐 안에서 105℃ 내지 110℃에서 1 시간 동안 가열하였고, 그런 다음 데시케이터(desiccator) 내에서 건조시키고 실온으로 냉각시켰다. 그 후, 각 시험 샘플의 물 흡수 전의 유전 인자(Df0)를 상술된 방법에 따라 측정하였다. 또한, 각 시험 샘플의 물 흡수 후의 유전 인자(Df1)를 다음과 같이 측정하였다. IPC-TM-650 2.6.2.1A에 따라, 시험 샘플을 24 시간 동안 23℃에서 순수(pure water)에 함침하였다. 그 후, 시험 샘플을, 이의 표면 상에 물이 남아 있지 않은 때까지, 건조 천으로 건조시켰다. 마지막으로, 각 시험 샘플의 물 흡수 후의 유전 인자(Df1)를 상술된 방법에 따라 측정하였다. 실험 결과는 아래 표 1에 나타내었다.
또한, 시험 샘플의 물 흡수 전과 후의 유전 인자들 사이의 상대적 백분율 차를 분석하기 위해, 다음의 식을 사용하여 시험 샘플의 유전 인자들 사이의 상대적 백분율 차(ΔDf)를 평가하고, 여기서 상기 ΔDf의 단위는 백분율(%)이다. 다음의 식에서 나타낸 바와 같이, 절대값의 기호는 Df1과 Df0 사이의 차에 사용되기 때문에, 폴리머 필름의 유전 인자들 사이의 상대적 백분율 차가 양의 백분율 값으로 나타낸다.
Figure pat00004
[표 1] 10 GHz에서 측정된, 실시예 1 내지 3의 LCP 필름 및 비교예 1 및 2의 시판되는 폴리머 필름의 물 흡수 전과 후의 유전 인자
Figure pat00005
표 1로부터, 실시예 1 내지 3의 LCP 필름(미처리 필름)의 ΔDf는 16% 미만인 것이 명백하다. 구체적으로, 실시예 1 내지 3의 LCP 필름의 ΔDf는 5% 내지 16%의 범위 이내로, 실시예 1 내지 3의 각각의 LCP 필름이 물 흡수 후에 우수한 유전 인자를 유지하는 것을 나타낸다. 이에 반해, 비교예 1 및 2의 시판되는 폴리머 필름의 ΔDf는 200%를 초과한다.
표 1에서 나타낸 바와 같이, 물 흡수 전의 유전 인자((Df0)의 경우, 실시예 1 내지 3의 LCP 필름의 Df0는 0.0014 내지 0.0015이고, 이는 비교예 1 및 2의 시판되는 폴리머 필름의 Df0보다 현저히 작다. 또 다른 구현예에서, 본 발명의 LCP 필름의 Df0는 0.0010 내지 0.0030일 수 있다. 또한, 물 흡수 후의 유전 인자((Df1)의 경우, 실시예 1 내지 3의 LCP 필름의 Df1은 0.0016 내지 0.0017이고, 이는 비교예 1 및 2의 시판되는 폴리머 필름의 Df1보다 현저히 작다. 또 다른 구현예에서, 본 발명의 LCP 필름의 Df1은 0.0011 내지 0.0065일 수 있다.
시험예 2: 라미네이트 내 폴리머 필름의 유전 특성 분석
이 시험예에서는, 2개의 시판되는 구리 호일을 제거하고 그 안에 폴리머 필름을 수득하기 위해, 실시예 1A 내지 3A 및 비교예 1A 및 2A의 각각의 라미네이트를 먼저 에천트(etchant)로 에칭하였고, 여기서 에천트는 약 150 그램/리터(g/L) 내지 240 g/L의 구리 이온의 농도 및 약 0.04 N 내지 0.3 N의 염산의 노말리티(N)를 가진 산성 염화 구리 에칭액(acidic cupric chloride etching solution)이었다. 시험 샘플로 사용되기 위해, 폴리머 필름을 순수(pure water)로 여러번 세척하여 에천트를 제거하였다. 공명 캐비티가 있는 마이크로파 네트워크 분석기(모델: ZNB20, ROHDE & SCHWARZ로부터 입수)로, IPC-TM-650 2.5.5.13에 따라 10 GHz에서 시험 샘플의 물 흡수 전과 후의 유전 인자를 측정하였다.
각 시험 샘플의 물 흡수 전의 유전 인자(Df'0)를 다음과 같이 측정하였다. 시험 샘플을 각각 오븐 안에서 105℃ 내지 110℃에서 1 시간 동안 가열하였고, 그런 다음 데시케이터 내에서 건조시키고 실온으로 냉각시켰다. 그 후, 각 시험 샘플의 물 흡수 전의 유전 인자(Df'0)를 상술된 방법에 따라 측정하였다. 또한, 각 시험 샘플의 물 흡수 후의 유전 인자(Df'1)를 다음과 같이 측정하였다. IPC-TM-650 2.6.2.1A에 따라, 시험 샘플을 23℃에서 24 시간 동안 순수에 함침하였다. 그 후, 시험 샘플을, 이의 표면 상에 물이 남아 있지 않은 때까지, 건조 천으로 건조시켰다. 마지막으로, 각 시험 샘플의 물 흡수 후의 유전 인자(Df'1)를 상술된 방법에 따라 측정하였다. 실험 결과는 아래 표 2에 나타내었다.
또한, 시험 샘플의 물 흡수 전과 후의 유전 인자들 사이의 상대적 백분율 차를 분석하기 위해, 다음의 식을 사용하여 시험 샘플의 유전 인자들 사이의 상대적 백분율 차(ΔDf')를 평가하고, 여기서 상기 ΔDf'는 백분율(%)이다. 다음의 식에서 나타낸 바와 같이, 절대값 기호는 Df1' 및 Df0' 사이의 차에 사용되기 때문에, 폴리머 필름의 유전 인자들 사이의 상대적 백분율 차가 양의 백분율 값으로 나타낸다.
Figure pat00006
상기 시험 샘플의 제조로부터, 각 시험 샘플에 대해 측정된 물 흡수 전과 후의 유전 인자는 실시예 1A 내지 3A 및 비교예 1A 및 2A의 각각의 라미네이트 내 폴리머 필름의 물 흡수 전과 후의 유전 인자를 나타내는 것으로 이해된다. 즉, 표 2에서, 각각의 실시예 1A 내지 3A의 Df'0, Df'1, 및 ΔDf' 는 각각의 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 내 LCP 필름의 Df'0, Df'1, 및 ΔDf'를 지칭하고; 각각의 비교예 1A 및 2A의 Df'0, Df'1, 및 ΔDf'는 각각의 비교예 1A 및 2A의 라미네이트 내 시판되는 폴리머 필름의 Df'0, Df'1, 및 ΔDf' 를 지칭한다.
[표 2] 10 GHz에서 측정된, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 내 LCP 필름 및 비교예 1A 및 2A의 라미네이트 내 시판되는 폴리머 필름의 물 흡수 전과 후의 유전 인자
Figure pat00007
표 2에서 나타낸 바와 같이, 실시예 1A 내지 3A의 각각의 라미네이트는 16% 미만이다. 구체적으로, 실시예 1A 내지 3A의 각각의 라미네이트 내 LCP 필름의 ΔDf'는 5% 내지 16%의 범위 이내이며, 이는 실시예 1A 내지 3A의 각각의 라미네이트 내 LCP 필름이 물 흡수 후 우수한 유전 인자를 유지하는 것을 나타낸다. 대조적으로, 비교예 1A 및 2A의 각각의 라미네이트 내 시판되는 폴리머 필름의 ΔDf'는 185%를 초과하고 심지어 225%까지로, 이는 비교예 1A 및 2A의 각각의 라미네이트 내 시판되는 폴리머 필름이 고 수분 환경에 민감하다는 것을 나타낸다. 그 결과, 비교예 1A 및 2A의 각각의 시판되는 폴리머 필름의 물 흡수 후의 유전 인자의 유전 특성은 명백히 악화된다.
표 2에서 나타낸 바와 같이, 물 흡수 전의 유전 인자(Df'0)의 경우, 실시예 1A 내지 3A의 각각의 라미네이트 내 LCP 필름의 Df'0는 0.0013 내지 0.0015이고, 이는 비교예 1A 및 2A의 각각의 라미네이트 내 시판되는 폴리머 필름의 Df'0보다 현저히 작다. 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 LCP 필름의 Df'0는 0.0010 내지 0.0030이다. 또한, 물 흡수 후의 유전 인자(Df'1)의 경우, 실시예 1A 내지 3A의 각각의 라미네이트 내 LCP 필름의 Df'1은 0.0015 내지 0.0017이고, 이는 또한 비교예 1A 및 2A의 각각의 라미네이트 내 시판되는 폴리머 필름의 Df'1보다 현저히 작다. 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 LCP 필름의 Df'1은 0.0011 내지 0.0065이다.
시험예 3: 라미네이트의 박리 강도
이 시험예에서, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트를 시험 샘플로서 사용하였다. 시험 샘플의 물 흡수 전과 후의 박리 강도를 IPC-TM-650 2.4.9D에 따라 측정하였다. 각각의 시험 샘플을, 약 228.6 mm의 길이 및 약 3.2 mm의 너비를 가진 에칭된 시편으로 각각 절단하였으며, 여기서 에칭된 각각의 시편은 IPC-TM-650 2.4.9D의 타입 A 였다. 그런 다음, 에칭된 시편을 23±2℃의 온도 및 50±5%의 상대 습도에서 24시간 동안 두어 안정화에 도달했다. 그 후, 각각의 에칭된 시편을 양면 접착 테이프로 시험기(제조업체: Hung Ta Instrument Co., Ltd., 모델: HT-9102)의 고정기(fixture)에 부착하였다. 고정기 상에 에칭된 시편을 50.8 mm/분의 박리 속도로 박리시키고, 박리 공정 동안의 박리 강도를 연속적으로 기록하였다. 본 명세서에서, 박리 강도는 시험기의 견딜 수 있는 최대 박리 강도의 15 % 내지 85 %의 범위 이내로 제어되어야 하며; 박리 거리는 적어도 57.2mm를 초과해야 하며, 6.4mm의 초기 박리 거리에 대한 박리 강도는 무시되었다.
이 시험예에서, 물 흡수 전의 박리 강도를 측정하기 위해, IPC-TM-650 2.4.9D에 따라, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트로부터 에칭된 시편을 직접 제조한 반면, 물 흡수 후의 박리 강도를 측정하기 위해, 23℃에서 24 시간 동안 순수에 라미네이트를 먼저 함침하였고, 표면 상에 물이 남아 있지 않은 때까지 건조 천으로 라미네이트를 건조시킨 다음, IPC-TM-650 2.4.9D에 따라 제조하여, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트로부터 에칭된 시편을 제조하였다.
실시예 1A 내지 3A의 각각의 라미네이트의 물 흡수 전의 박리 강도(F0) 및 물 흡수 후의 박리 강도(F1)는 아래 표 3에 나타내었다. 또한, 시험 샘플의 물 흡수 전과 후의 박리 강도들 사이의 상대적 백분율 차를 분석하기 위해, 다음의 식이 사용되어, 시험 샘플의 박리 강도들 사이의 상대적 백분율 차(ΔF)를 평가하고, 여기서 상기 ΔF의 단위는 백분율(%)이다. 다음의 식에서 나타낸 바와 같이, 절대값의 기호는 F1 및 F0 사이의 차에 사용되기 때문에, 라미네이트의 박리 강도들 사이의 상대적 백분율 차는 양의 백분율 값으로 나타낸다.
Figure pat00008
[표 3] 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트의 물 흡수 전과 후의 박리 강도
Figure pat00009
상기 표 3에서 나타낸 바와 같이, 실시예 1A 내지 3A의 각각의 라미네이트의 F0는 0.90 kN/m 내지 0.91 kN/m이고, 실시예 1A 내지 3A의 각각의 라미네이트의 F1은 0.91 kN/m 내지 0.92 kN/m이다. 실시예 1A 내지 3A의 각각의 라미네이트의 F0 및 F1은 유사하고, ΔF는 2% 미만이다. 특히, 실시예 3A의 각각의 라미네이트의 ΔF는 0%이어서, 다른 2개의 실시예보다 우수하였다. 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트의 F0는 0.85 kN/m 내지 0.95 kN/m이고, 본 발명의 라미네이트의 F1은 0.85 kN/m 내지 0.95 kN/m이다. 또한, 본 발명의 라미네이트의 ΔF는 5% 이하일 수 있고; 구체적으로, 본 발명의 라미네이트의 ΔF는 0% 내지 2%일 수 있다.
시험예 4: 라미네이트 내 폴리머 필름의 흡습성(hygroscopicity) 분석
이 시험예를 IPC-TM-650 2.6.2.1A에 따라 수행하였다. 2개의 시험 구리 호일을 제거하고 그 안에 폴리머 필름을 수득하기 위해, 실시예 1A 내지 3A 및 비교예 1A 및 2A의 각각의 라미네이트를 먼저 에천트로 에칭하였고, 여기서 에천트는 약 150 g/L 내지 240 g/L의 구리 이온의 농도 및 약 0.04 N 내지 0.3 노말리티(N)의 염산의 노말리티(N)를 가진 산성 염화 구리 에칭액이었다. 그런 다음, 폴리머 필름을 길이 약 2.0 인치 및 너비 2.0 인치의 에칭된 시편으로 절단하였다. 그 후, 에칭된 시편을 105℃ 내지 110℃에서 1 시간 동안 건조시켰고, 실온으로 냉각하였고, 건조 중량(W0)으로 칭량하였다. 그런 다음, 에칭된 시편을 23±1.1℃에서 24 시간 동안 순수에 함침하였고, 표면 상에 물이 남아 있지 않은 때까지 건조 천으로 건조시켰고, 습식 중량(W1)으로서 칭량하였다. 각각의 라미네이트의 폴리머 필름의 흡습성(ΔW)을 다음의 식으로 계산하며, ΔW의 단위는 백분율(%)이다. 실험 결과는 아래 표 4에 나타내었다.
Figure pat00010
표 4에서 나타낸 바와 같이, 실시예 1A 내지 3A의 각각의 라미네이트 내 LCP 필름의 흡습성은 단지 0.02% 내지 0.03%이며, 이는 비교예 1A 및 2A의 라미네이트의 흡습성(1.28% 및 1.49%)보다 현저히 낮다. 일부 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 LCP 필름의 흡습성은 1% 이하일 수 있다. 다른 구현예에서, 본 발명의 라미네이트 내 LCP 필름의 흡습성은 0.01% 내지 0.5%일 수 있다.
시험예 5: 라미네이트의 내열성(heat resistance) 분석
이 시험예에서, 실시예 1A 내지 3A 및 비교예 1A 및 2A의 라미네이트를 시험 샘플로 사용하였고, 물 흡수 전과 후에 IPC-TM-650 2.4.13F에 따라 가공하였다. 각각의 시험 샘플을 약 50 mm × 50 mm의 크기로 먼저 절단하였다. 납땜 용제(Soldering flux)를 시험 샘플 내 금속 호일 중 하나에 도포한 다음, 상기 시험 샘플을 1 시간 동안 135±10℃에서 베이킹하였고 실온으로 냉각시켰다. 그 후, 시험 샘플을 288±5℃에서 10초 동안 내열성 시험을 수행하여, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 내 LCP 필름 및 비교예 1A 및 2A의 라미네이트 내 시판되는 폴리머 필름의 표면 상에 기포(bubbling) 또는 판분리(delamination)가 생기는지 여부를 관찰하였다.
상기 언급된 바와 같이, 물 흡수를 위해 23℃에서 24 시간 동안 순수에 라미네이트를 함침한 다음, 표면 상에 물이 남아 있지 않은 때까지 건조 천으로 건조시켰다.
시험 샘플을 물 흡수 전과 후에 내열성 시험한 다음, 각각의 시험 샘플이 기포 또는 판분리가 일어나는지 여부를 평가하였다. 만약 기포나 판분리 중 어느 것도 관찰되지 않았다면, 아래 표 4에서 "합격"으로 나타내었지만; 기포 또는 판분리 중 어느 하나라도 관찰되었다면, 아래 표 4에서 "불합격"으로 나타내었다.
[표 4] 실시예 1A 내지 3A 및 비교예 1A 및 2A의 라미네이트의 물 흡수 전과 후의 내열성뿐만 아니라 실시예 1A 내지 3A 및 비교예 1A 및 2A의 라미네이트의 폴리머 필름의 물 흡수 전과 후의 흡습성
Figure pat00011
표 4(시험예 4 및 5의 실험 결과를 나타냄)에서 나타낸 바와 같이, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 내 LCP 필름의 흡습성은 비교예 1A 및 2A의 라미네이트 내 시판되는 폴리머 필름의 흡습성보다 현저히 낮기 때문에, 물 흡수 후에 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 내에서 기포 또는 판분리 중 어느 것도 발생하지 않았다. 따라서, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트는 내열성 시험을 합격했다. 이에 반해, 비교예 1A 및 2A의 라미네이트 내 LCP 필름의 흡습성은 훨씬 높았으며, 물 흡수 및 288℃의 고온에서 베이킹한 후, 라미네이트 내에서 기포 및 판분리가 발생했다. 따라서, 비교예 1A 및 2A의 라미네이트는 내열성 시험을 불합격했다.
시험예 6: 라미네이트를 포함하는 회로 기판의 삽입 손실 분석
이 시험예에서, 실시예 1A 내지 3A 및 비교예 1A 및 2A의 라미네이트를 물 흡수 전과 후에 IPC-TM-650 2.5.5.7A에 따라 가공하였다. 즉, 각각의 라미네이트의 일면을 에칭하여, 약 100 mm의 길이, 약 100 μm 내지 250 μm의 너비, 및 약 50 Ohm (Ω)±10 Ω의 임피던스(impedance)를 가지는 스트립 선로(strip line)를 형성하였고, 상기 라미네이트의 다른 일면을 그라운딩 와이어(grounding wire)로서 구리 호일로 완전히 커버하여 회로 기판(이 시험예의 시험 샘플로서 사용)을 수득하였고, 여기서 선로의 너비는 라미네이트의 유전 특성 및 두께에 따라 조정될 수 있다. 이어서, 마이크로파 네트워크 분석기(모델: 8722ES, Agilent Technology에서 입수) 및 프로브(모델: ACP40-250, Cascade Microtech에서 입수)로 각각의 시험 샘플의 삽입 손실을 1 GHz 내지 40 GHz에서 각각 측정하였다.
상기 언급된 바와 같이, 물 흡수를 위해, 23℃에서 24 시간 동안 순수에 라미네이트를 함침한 다음, 표면 상에 물이 남아 있지 않은 때까지, 건조 천으로 건조시켰다. 상술된 방법에 따라 상이한 주파수에서 측정된, 시험 샘플의 물 흡수 전의 삽입 손실(I0) 및 물 흡수 후의 삽입 손실(I1)을 아래 표 5에 나타내었다. 또한, 회로 기판의 물 흡수 전과 후의 삽입 손실들 사이의 상대적 백분율 차를 분석하기 위해, 다음의 식이 사용되어 회로 기판의 삽입 손실들 사이의 상대적 백분율 차(ΔI)를 계산하고, 여기서 ΔI의 단위는 백분율(%)이다. 다음의 식에서 나타낸 바와 같이, 절대값 기호는 I1 및 I0 사이의 차에 사용되기 때문에, 회로 기판의 삽입 손실들 사이의 상대적 백분율 차가 양의 백분율 값으로 나타난다. 실험 결과를 표 5에 나타내었다.
Figure pat00012
[표 5] 1 GHz 내지 40 GHz에서 측정된, 회로 기판의 I0, I1, 및 ΔI, 여기서 각각의 회로 기판은 실시예 1A 내지 3A 및 비교예 1A 및 2A의 라미네이트 중 하나를 포함함
Figure pat00013
표 5에서 나타낸 바와 같이, 물 흡수 전의 삽입 손실(I0)의 경우, 1 GHz 내지 40 GHz에서 측정된, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 중 하나를 각각 포함하는 회로 기판의 I0는, 1 GHz 내지 40 GHz에서 측정된, 비교예 1A 및 2A의 라미네이트 중 하나를 각각 포함하는 회로 기판의 I0보다 현저히 낮았다. 물 흡수 후의 삽입 손실(I1)의 경우, 1 GHz 내지 40 GHz에서 측정된, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 중 하나를 각각 포함하는 회로 기판의 I1도, 1 GHz 내지 40 GHz에서 측정된, 비교예 1A 및 2A의 라미네이트 중 하나를 각각 포함하는 회로 기판의 I1보다 현저히 낮았다. 또한, 삽입 손실들 사이의 상대적 백분율 차(ΔI)의 경우, 1 GHz 내지 40 GHz에서 측정된, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 중 하나를 각각 포함하는 회로 기판의 ΔI도 역시, 1 GHz 내지 40 GHz에서 측정된, 비교예 1A 및 2A의 라미네이트 중 하나를 각각 포함하는 회로 기판의 ΔI보다 현저히 낮았다.
표 2 내지 5로부터, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 내 LCP 필름의 ΔDf'는 16% 이하의 범위 이내로 제어되어, 고 수분 환경에서 회로 기판의 물 흡수 저항은 향상되고, 이로써 1 GHz 내지 40 GHz에서 회로 기판의 삽입 손실은 효과적으로 억제 및/또는 감소한다. 따라서, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 중 어느 하나를 포함하는 회로 기판은 물 흡수 전과 후에 상이한 주파수 대역에서 우수한 신호 전송 능력을 유지한다. 유사하게, 표 1 내지 5로부터, 실시예 1 내지 3의 LCP 필름(미처리 필름)의 ΔDf가 16% 이하의 범위 이내로 제어되어, 고 수분 환경에서 실시예 1 내지 3의 LCP 필름 중 어느 하나를 포함하는 회로 기판의 물 흡수 저항이 향상되고, 이로써 1 GHz 내지 40 GHz에서 회로 기판의 삽입 손실이 효과적으로 억제 및/또는 감소하는 것으로 이해된다. 따라서, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 중 어느 하나를 포함하는 회로 기판이 물 흡수 전과 후에 다양한 주파수 대역에서 우수한 신호 전송 능력을 유지한다.
신호의 작동 주파수가 증가함에 따라 회로 기판의 삽입 손실이 현저하게 증가하며, 즉 삽입 손실이 더 높은 음의 값이다. 상기 표 1 및 도 1에서의 회로 기판의 물 흡수 전의 삽입 손실로부터, 작동 주파수 변화에 따른 삽입 손실 변화의 비율인, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 중 어느 하나를 포함하는 회로 기판의 삽입 손실의 경사는, 비교예 1A 및 2A의 라미네이트 중 어느 하나를 포함하는 회로 기판의 삽입 손실의 경사보다 평평하며, 이것은 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 중 어느 하나를 포함하는 회로 기판이 고주파에서 작동되더라도, 회로 기판의 삽입 손실이 효과적으로 억제 및/또는 감소됨을 의미하는 것으로 이해된다. 표 5 및 도 2에서의 회로 기판의 물 흡수 후의 삽입 손실로부터, 작동 주파수 변화에 따른 삽입 손실 변화의 비율인, 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 중 어느 하나를 포함하는 회로 기판의 삽입 손실의 경사가, 비교예 1A 및 2A의 라미네이트 중 어느 하나를 포함하는 회로 기판의 삽입 손실의 경사보다 평평하며, 이것은 물 흡수 후의 실시예 1A 내지 3A의 라미네이트 중 어느 하나를 포함하는 회로 기판이 고주파에서 작동되더라도, 회로 기판의 삽입 손실이 효과적으로 억제 및/또는 감소됨을 의미하는 것으로 이해된다.
상기 표 5 및 도 3a에서, 실시예 1A 및 비교예 1A 및 2A의 라미네이트 중 하나를 각각 포함하는 회로 기판의 물 흡수 전과 후의 삽입 손실들 사이의 상대적 백분율 차(ΔI)로부터, 실시예 1A의 라미네이트를 포함하는 회로 기판의 ΔI는 1GHz 내지 40 GHz에서 10% 이내로 제어되고, 비교예 1A 및 2A의 라미네이트 중 하나를 각각 포함하는 회로 기판의 ΔI는 10 GHz에서 약 60%, 20 GHz에서 약 70%, 30 GHz에서 약 80%, 40 GHz에서 약 60%이다. 상기 결과는, 그 안에 포함된 LCP 필름의 ΔDf'가 16% 이내로 제어되어, 이로써 실시예 1A의 라미네이트를 포함하는 회로 기판의 ΔI가 1GHz 내지 40 GHz에서 효과적으로 억제 또는 감소하기 때문에, 실시예 1A의 라미네이트가 고 수분 환경에서 양호한 물 흡수 저항성을 가진다는 것을 보여준다. 따라서, 실시예 1A의 라미네이트를 포함하는 회로 기판이 물 흡수 전과 후에 상이한 주파수 대역에서 우수한 신호 전송 능력을 유지한다. 유사하게, 도 3b 및 도 3c에서, 실시예 2A 및 3A의 라미네이트도, 그 안에 포함된 LCP 필름의 ΔDf'가 16% 이내로 제어되어, 실시예 2A 및 3A의 라미네이트를 포함하는 회로 기판의 ΔI가 1GHz 내지 40 GHz에서 효과적으로 억제 또는 감소하기 때문에, 실시예 2A 및 3A의 라미네이트가 고 수분 환경에서 양호한 물 흡수저항성을 가진다는 것을 입증한다. 따라서, 실시예 2A 및 3A의 라미네이트를 포함하는 회로 기판이 물 흡수 전과 후에 상이한 주파수 대역에서 우수한 신호 전송 능력을 유지한다.
요약하면, 라미네이트 내 LCP 필름의 유전 인자들 사이의 상대적 백분율 차(ΔDf') 및 LCP 필름(미처리 필름)의 유전 인자들 사이의 상대적 백분율 차(ΔDf)를 16% 이하로 제어함으로써, 본 발명의 라미네이트를 포함하는 회로 기판은 고 수분 환경에서 양호한 수분 흡수 저항성을 가진다. 따라서, 회로 기판의 물 흡수 전의 삽입 손실 및 물 흡수 후의 삽입 손실은 1 GHz 내지 40 GHz에서 감소될 수 있고, 물 흡수 전과 후의 삽입 손실들 사이의 상대적 백분율 차(ΔI)도 1 GHz 내지 40 GHz에서 효과적으로 억제 또는 감소될 수 있다. 본 명세서에서 본 발명의 회로 기판은 물 흡수 전 또는 후에 저-, 중-, 및/또는 고-주파 대역에서 우수한 신호 전송 능력을 유지하여, LCP 필름 및 LCP 필름을 포함하는 라미네이트 모두 우수한 수분 저항성을 가지고 다양한 하이-엔드 또는 실외 전자 제품에 적합한 것으로 확인되었다.
비록 본 발명의 구조 및 특징의 세부 사항과 함께 본 발명의 많은 특징 및 장점이 전술한 설명에서 기재되어 있더라도, 본 개시 내용은 단지 예시일 뿐이다. 세부 사항, 특히 첨부된 청구범위가 표현되는 용어의 광범위한 일반적인 의미에 의해 표현되는 한, 본 발명의 기술적 사상 내에서 전체 범위까지, 형태, 크기 및 배열의 일부가 변형될 수 있다.

Claims (13)

  1. 금속 호일 및 액정 폴리머 필름을 포함하는 라미네이트로서,
    상기 액정 폴리머 필름은 상기 금속 호일 위에 배치되고,
    상기 라미네이트 내 상기 액정 폴리머 필름은, 물 흡수 전의 유전 인자(Df'0), 물 흡수 후의 유전 인자(Df'1), 및 다음의 식으로 계산되는 유전 인자들 사이의 상대적 백분율 차(ΔDf')를 가지고:
    Figure pat00014
    ;
    상기 Df'0는 16% 이하이며,
    상기 Df'0 및 Df'1은, 물 흡수를 위해 상기 라미네이트 내 상기 액정 폴리머가 23℃에서 24 시간 동안 순수(pure water)에 함침되기 전과 후에, 각각 10 GHz에서 측정되는,
    라미네이트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 라미네이트 내 액정 폴리머 필름의 상기 ΔDf'가 5% 내지 16%인, 라미네이트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 라미네이트 내 액정 폴리머 필름의 상기 Df'0는 0.0010 내지 0.0030인, 라미네이트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 라미네이트 내 상기 액정 폴리머 필름의 상기 Df'1은 0.0011 내지 0.0065인, 라미네이트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라미네이트 내 상기 액정 폴리머 필름의 흡습성(hygroscopicity)은 1% 이하인, 라미네이트.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라미네이트는 물 흡수 전의 박리 강도 (F0) 및 물 흡수 후의 박리 강도(F1)를 가지고, 여기서 상기 F0 및 상기 F1은, 물 흡수를 위해 24 시간 동안 23℃에서 상기 라미네이트가 순수(pure water)에 함침되기 전과 후, 각각 측정되고, 상기 F0가 0.85 kN/m 내지 0.95 kN/m이고, 상기 F1이 0.85 kN/m 내지 0.95 kN/m인, 라미네이트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 라미네이트는 다음의 식으로 계산되는, 박리 강도들 사이의 상대적 백분율 차(ΔF)를 가지고:
    Figure pat00015
    ;
    상기 식에서, ΔF가 5% 이하인, 라미네이트.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라미네이트는 다른 금속 호일을 추가로 포함하고, 상기 액정 폴리머 필름은 상기 금속 호일 및 상기 다른 금속 호일 사이에 개재되는, 라미네이트.
  9. 액정 폴리머 필름으로서,
    물 흡수 전의 유전 인자(Df0), 물 흡수 후의 유전 인자(Df1), 및 다음의 식으로 계산되는 유전 인자들 사이의 상대적 백분율 차(ΔDf)를 가지고:
    Figure pat00016
    ;
    상기 ΔDf는 16% 이하이며,
    상기 Df0 및 상기 Df1은, 물 흡수를 위해 24 시간 동안 23℃에서 상기 액정 폴리머 필름이 순수(pure water)에 함침되기 전과 후, 각각 10 GHz에서 측정되는, 액정 폴리머 필름.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 액정 폴리머 필름의 ΔDf는 5% 내지 15%인, 액정 폴리머 필름.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 액정 폴리머 필름의 Df0는 0.0010 내지 0.0030인, 액정 폴리머 필름.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 액정 폴리머 필름의 Df1은 0.0011 내지 0.0065인, 액정 폴리머 필름.
  13. 제9항의 액정 폴리머 필름을 포함하는, 회로 기판.
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