KR20220078475A - 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판과 그 제조방법 및 5g 통신용 전자부품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판; 상기 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판의 표면에 형성되는 금속 친화성 고분자코팅층;을 포함하며, 상기 금속 친화성 고분자코팅층은 상기 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판 표면에 자외선을 조사한 후, 금속 친화성 유기분자를 도입하여 고분자사슬을 성장시킨 금속접착계면인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 본딩시트를 사용하지 않고서도 PEEK 소재를 5G 통신용 기판 소재로 아주 유용하게 활용할 수 있는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 본딩시트를 사용하지 않고서도 PEEK 소재를 5G 통신용 기판 소재로 아주 유용하게 활용할 수 있는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판과 그 제조방법 및 5G 통신용 전자부품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고강도 고분자 소재인 폴리에테르에테르케톤(poly ether ether ketone; PEEK)의 표면을 개질하여 금속접착계면을 형성하여줌으로써 5G 통신용 연성동박적층판(FCCL)이나 필름(Film) 등을 비롯하여 5G용 통신디바이스로 아주 유용하게 활용할 수 있도록 한 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판과 그 제조방법 및 5G 통신용 전자부품에 관한 것이다.
4차 산업혁명시대가 도래함에 따라, 네트워크 연동기반의 5세대 통신기술(5G)이 전세계에서 많은 주목을 받고 있다.
이러한 5G 통신기술의 발달은 웨어러블 소자용 유연성 기판에 대한 수요를 꾸준이 증대시키고 있으며, 이와 같은 유연성 기판을 제작하기 위해서는 연성동박적층판(Flexible copper clad laminate; FCCL)에 대한 기술이 필요하다.
5G 통신기술은 이전 세대의 통신기술인 4G LTE 기술에 비해, 약 30배 이상 높은 주파수대역을 사용하고 있으며, 기존 FCCL 소재에서는 해당 주파수영역에서 높은 유전상수에 의한 유전손실이 발생하기 때문에 저유전율 FCCL 기판에 대한 연구가 다수 진행되고 있다.
한편, 종래 5G용 기판 소재로는 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름이 주로 사용되고 있는데, 여전히 높은 유전상수, 높은 흡습성, 낮은 접착성 등으로 인해 5G용 기판 소재로서 한계점을 보이고 있는 실정에 있다.
이에, 5G 통신기술 전용 저유전율 기판 소재를 새로 발굴해내는 것은 현 시점에서 굉장히 중요한 개발과제라 할 수 있으며, 폴리에테르에테르케톤(poly ether ether ketone; PEEK)이 갖는 높은 기계적 안정성과 낮은 흡습성 및 고내열성 등의 우수한 물리적특성을 활용하고자 이를 기판 소재로 활용하는 가능성에 대한 검토가 진행된 바 있다.
하지만, 상기 폴리에테르에테르케톤(poly ether ether ketone; PEEK)를 기판 소재로 적용함에 있어, 회로를 구성하는 금속소재와의 낮은 접착력 문제가 큰 장벽으로 존재하는 실정에 있다.
이에 따라, 종래에는 수십마이크로미터(보통 10~50㎛) 두께의 에폭시계열 본딩시트를 PEEK나 PI 등의 기판 소재 표면에 덧붙여 회로를 구성하는 금속소재와의 접착력을 확보하는 방안으로 대부분의 기술개발이 진행되고 있다.
그러나, 이와 같이 수십마이크로미터의 두꺼운 에폭시계열 본딩시트를 사용하는 경우, 본딩시트가 갖는 높은 유전손실로 인해 5G 영역대의 통신장애 및 송수신 효율저하를 불러일으키는 요인으로 지적되고 있어 개선이 요구되는 실정에 있다.
또한, 기판 소재의 하나인 PEEK는 다방면에서 우수한 성질을 가졌음에도 불구하고 금속 박막과의 접착성이 떨어지는 단점을 갖는 것으로서, 차세대 전자기술의 주요 부품소재로 활용하는데 어려움이 있었다.
이에, 종래에는 PEEK 등을 기판 소재로 사용하되, 수십마이크로미터두께의 에폭시계 본딩시트를 이용하여 금속 박막을 접착시키는 방식을 채용하고 있으나, 본딩시트가 갖는 기본적인 유전손실로 인해 5G 통신 등 고주파영역대에 활용 가능한 PEEK 기판의 제조에는 기술적 한계 및 상당한 어려움이 존재하고 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로ㅅ서, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 폴리머 소재의 표면을 개질하여 금속 접착이 가능한 금속접착계면을 형성함으로써 본딩시트를 사용하지 않고서도 PEEK 소재를 5G 통신용 기판 소재로 활용할 수 있도록 한 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판과 그 제조방법 및 5G 통신용 전자부품을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 소재가 갖는 분자 구조 내에 광개시제 역할을 수행할 수 있는 부분이 존재한다는 점에 착안하여, 자외선을 이용한 표면 고분자중합 기술을 접목함으로써 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 소재의 표면에 금속 친화성 분자를 성장시킴으로써 금속접착계면을 형성하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판과 그 제조방법 및 5G 통신용 전자부품을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 소재가 갖는 장점을 활용하고 단점을 극복하여 본딩시트가 필요없는 금속접착성 PEEK 기판을 제안하며, 기존에 없던 금속 접착력이 탑재되게 함은 물론 5G 통신용 기판 소재로 활용시 유전율 상승없이 금속회선과의 접착력을 확보할 수 있도록 한 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판과 그 제조방법 및 5G 통신용 전자부품을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판은, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판; 상기 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판의 표면에 형성되는 금속 친화성 고분자코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 금속 친화성 고분자코팅층은, 상기 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판의 표면에 자외선을 조사한 후, 금속 친화성 유기분자를 도입하여 고분자사슬을 성장시킨 금속접착계면일 수 있다.
여기에서, 상기 금속 친화성 고분자코팅층은, 하기의 (화학식 1)에 의한 분자 구조를 갖거나 이를 포함하는 고분자 또는 유기물질로 이루어진 것일 수 있다.
(화학식 1)
여기에서, 상기 금속 친화성 고분자코팅층은, 하기의 (화학식 2)에 의한 분자 구조를 갖거나 이를 포함하는 고분자 또는 유기물질로 이루어진 것일 수 있다.
(화학식 2)
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판 제조방법은, (A) 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판을 구비하는 단계; (B) 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판의 표면에 자외선을 조사하는 단계; (C) 자외선이 조사된 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판의 표면에 금속 친화성 유기분자를 도입하여 고분자사슬을 성장시킴으로써 금속접착계면을 갖는 금속 친화성 고분자코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 (B)단계에서는, 자외선 세기 20~100mW/㎠ 조건에서 30분 내지 120분 동안 조사하는 구성일 수 있다.
여기에서, 상기 금속 친화성 유기분자는, 상기의 (화학식 1) 또는 (화학식 2)에 의한 분자 구조를 갖거나 이를 포함하는 고분자 또는 유기물질일 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 5G 통신용 전자부품은, 상술한 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 5G 통신용 전자부품은, 5G 통신용 연성동박적층판(FCCL; Flexible Copper Clad Laminate) 또는 5G 통신용 필름(Film)일 수 있다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 대하여서는 각각의 특징별로 더욱 다양한 실시 유형들이 존재하는데, 이하에서 이러한 다양한 실시 유형들을 기술하기로 하며, 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에 따르면, 본딩시트를 사용하지 않고서도 PEEK 소재를 5G 통신용 기판 소재로 아주 유용하게 활용할 수 있는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, PEEK 소재의 용도를 통신디바이스 등 전자부품분야 및 정보통신분야로 확장시킬 수 있어, 향후 통신기술 발전에 지대한 영향을 줄 수 있는 우수한 물성의 PEEK 기판을 제공할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래 선행기술문헌 등에서는 별도의 반응개시제를 투입해야만 하였으나, 이와 같은 개시제를 필요로 하지 않으며, 이로 인해 기판 표면에 개시제를 침지시키는 과정을 생략할 수 있어 원가절감 효과를 기대할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 사용 가능한 유기분자의 분자 구조를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판의 제조에 있어 UV 조사과정을 도입한 PEEK 기판 측 표면 고분자 성장과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 사용 가능한 고분자 또는 유기물질의 분자 구조를 나타낸 예시로서, (a)는 아크릴레이트 계열에 에폭시 계열이 결합된 구조를 동시에 보유한 유기분자 또는 이와 유사한 구조를 보유한 유기분자를 나타낸 예시이고, (b)는 아크릴레이트 계열에 에폭시 계열이 결합된 구조를 동시에 보유한 유기분자 또는 이와 유사한 구조를 보유한 유기분자를 나타낸 예시이다.
도 4는 본 발명에 있어 GMA를 이용한 PEEK 기판의 표면 측 고분자코팅 과정을 나타낸 예시이다.
도 5는 본 발명에 있어 GMA를 이용한 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판 측 구리 접착 실험과정을 나타낸 예시이다.
도 6은 본 발명에 있어 PEEK 기판 측 고분자 코팅 전후에 따른 FT-IR(푸리에 변환 적외선 분광학 분석) 결과를 나타낸 데이터이다.
도 7은 본 발명에 있어 MPS를 이용한 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판 측 XPS(X선 광전자 분석) 결과를 나타낸 데이터이다.
도 8은 본 발명에 있어 GMA를 이용한 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판 측 XPS(X선 광전자 분석) 결과를 나타낸 데이터이다.
도 9는 본 발명에 있어 PEEK 기판 측 고분자 코팅 전후에 따른 물 접촉각에 대한 결과를 나타낸 데이터이다.
도 10은 본 발명에 있어 상용 본딩시트를 사용한 샘플과 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판의 구리 접착력에 대한 측정 결과를 나타낸 데이터이다.
도 11은 본 발명에 있어 유전상수와 유전손실을 측정한 결과를 나타낸 데이터로서, (a)는 상용 폴리이미드(PI) 및 본딩시트를 사용한 샘플과 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판의 유전상수를 나타낸 데이터이고, (b)는 상용 폴리이미드(PI) 및 본딩시트를 사용한 샘플과 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판의 유전손실을 나타낸 데이터이다.
도 12는 본 발명에 있어 유전손실에 대한 비교 데이터를 나타낸 도면으로서, PEEK에 본딩시트 조합, GMA 코팅한 PEEK, GMA와 MPS를 동시 코팅한 PEEK의 샘플을 비교한 데이터이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판의 제조에 있어 UV 조사과정을 도입한 PEEK 기판 측 표면 고분자 성장과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 사용 가능한 고분자 또는 유기물질의 분자 구조를 나타낸 예시로서, (a)는 아크릴레이트 계열에 에폭시 계열이 결합된 구조를 동시에 보유한 유기분자 또는 이와 유사한 구조를 보유한 유기분자를 나타낸 예시이고, (b)는 아크릴레이트 계열에 에폭시 계열이 결합된 구조를 동시에 보유한 유기분자 또는 이와 유사한 구조를 보유한 유기분자를 나타낸 예시이다.
도 4는 본 발명에 있어 GMA를 이용한 PEEK 기판의 표면 측 고분자코팅 과정을 나타낸 예시이다.
도 5는 본 발명에 있어 GMA를 이용한 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판 측 구리 접착 실험과정을 나타낸 예시이다.
도 6은 본 발명에 있어 PEEK 기판 측 고분자 코팅 전후에 따른 FT-IR(푸리에 변환 적외선 분광학 분석) 결과를 나타낸 데이터이다.
도 7은 본 발명에 있어 MPS를 이용한 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판 측 XPS(X선 광전자 분석) 결과를 나타낸 데이터이다.
도 8은 본 발명에 있어 GMA를 이용한 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판 측 XPS(X선 광전자 분석) 결과를 나타낸 데이터이다.
도 9는 본 발명에 있어 PEEK 기판 측 고분자 코팅 전후에 따른 물 접촉각에 대한 결과를 나타낸 데이터이다.
도 10은 본 발명에 있어 상용 본딩시트를 사용한 샘플과 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판의 구리 접착력에 대한 측정 결과를 나타낸 데이터이다.
도 11은 본 발명에 있어 유전상수와 유전손실을 측정한 결과를 나타낸 데이터로서, (a)는 상용 폴리이미드(PI) 및 본딩시트를 사용한 샘플과 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판의 유전상수를 나타낸 데이터이고, (b)는 상용 폴리이미드(PI) 및 본딩시트를 사용한 샘플과 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판의 유전손실을 나타낸 데이터이다.
도 12는 본 발명에 있어 유전손실에 대한 비교 데이터를 나타낸 도면으로서, PEEK에 본딩시트 조합, GMA 코팅한 PEEK, GMA와 MPS를 동시 코팅한 PEEK의 샘플을 비교한 데이터이다.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판은 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판과, 상기 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판의 표면에 형성되는 금속 친화성 고분자코팅층을 포함한다.
상기 금속 친화성 고분자코팅층은 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판 표면에 자외선을 조사한 후, 금속 친화성 유기분자를 도입하여 고분자사슬을 성장시킨 금속접착계면일 수 있다.
여기에서, 상기 금속 친화성 고분자코팅층은 하기의 (화학식 1)에 의한 분자 구조를 갖거나 이를 포함하는 고분자 또는 유기물질로 이루어진 것일 수 있다.
(화학식 1)
즉, 상기 금속 친화성 고분자코팅층은 아크릴레이트 계열에 에폭시 계열이 결합된 구조를 동시에 보유한 유기분자 또는 이와 유사한 구조를 보유한 유기분자로 이루어질 수 있다.
여기에서, 상기 금속 친화성 고분자코팅층은 하기의 (화학식 2)에 의한 분자 구조를 갖거나 이를 포함하는 고분자 또는 유기물질로 이루어진 것일 수도 있다.
(화학식 2)
즉, 상기 금속 친화성 고분자코팅층은 아크릴레이트 계열에 실록산 계열이 결합된 구조를 동시에 보유한 유기분자 또는 이와 유사한 구조를 보유한 유기분자로 이루어질 수 있다.
더욱 상세하게, 상기 금속 친화성 고분자코팅층은 글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate; GMA) 또는 메타크릴록시 프로필 트리메톡시 실레인(Methacryloxy propyl trimethoxy silane; MPS)로 이루어질 수 있다.
나아가, 상기 금속 친화성 고분자코팅층은 글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate; GMA)와 메타크릴록시 프로필 트리메톡시 실레인(Methacryloxy propyl trimethoxy silane; MPS)의 혼합 조성으로 이루어질 수도 있다.
한편, 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판은 하기와 같은 제조공정에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판 제조방법은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명할 수 있는데, PEEK 기판 구비단계와 자외선 조사단계 및 고분자중합단계로 이루어질 수 있다.
상기 PEEK 기판 구비단계는 베이스기재로 사용하기 위한 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판을 구비하는 단계이다.
상기 폴리에테르에테르케톤(poly ether ether ketone; PEEK) 소재를 베이스기재로 사용함은 높은 기계적 안정성과 낮은 흡습성 및 고내열성 등의 우수한 물리적특성을 활용하기 위함이다.
상기 자외선 조사단계는 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판의 표면에 자외선을 조사하는 단계이다.
상기 자외선 조사단계를 통해서는 자외선 조사를 통해 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판의 표면에 비공유전자를 갖는 자유라디칼을 형성시켜줌으로써 다른 물질과의 화학 반응성을 높여줄 수 있다.
이때, 상기 자외선 조사단계에서는 자외선 세기 20~100mW/㎠ 조건에서 30분 내지 120분 동안 조사하는 것이 바람직하며, 그 효율을 높일 수 있다 할 것이다.
더욱 바람직하게는 30~60mW/㎠ 조건에서 40분 내지 90분 동안 조사할 수 있다.
상기 고분자중합단계는 자외선이 조사된 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판의 표면에 금속 친화성 유기분자를 도입하여 고분자사슬을 성장시킴으로써 금속접착계면을 갖는 금속 친화성 고분자코팅층을 형성하는 단계이다.
이때, 상기 금속성 친화성 유기분자는 자외선 조사에 의해 PEEK 기판 측 표면에 형성되는 자유라디칼에 기반하여 화학반응이 유도되면서 화학적 결합이 이루어진다.
부연하면, 상기 금속 친화성 유기분자와 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이 갖는 체인 사이에 자유라디칼에 기반한 화학적 결합이 형성되고, 이에 따라 고분자코팅층을 형성하되 금속 친화성을 갖는 금속접착계면을 형성시킬 수 있다.
즉, 상기 고분자중합단계를 통해 형성되는 금속 친화성 고분자코팅층은 하기의 (화학식 1)에 의한 분자 구조를 갖거나 이를 포함하는 고분자 또는 유기물질로 이루어질 수 있다.
(화학식 1)
상세하게, 상기 금속 친화성 고분자코팅층은 아크릴레이트 계열에 에폭시 계열이 결합된 구조를 동시에 보유한 유기분자 또는 이와 유사한 구조를 보유한 유기분자로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 고분자중합단계를 통해 형성되는 금속 친화성 고분자코팅층은 하기의 (화학식 2)에 의한 분자 구조를 갖거나 이를 포함하는 고분자 또는 유기물질로 이루어질 수 있다.
(화학식 2)
상세하게, 상기 금속 친화성 고분자코팅층은 아크릴레이트 계열에 실록산 계열이 결합된 구조를 동시에 보유한 유기분자 또는 이와 유사한 구조를 보유한 유기분자로 이루어질 수 있다.
이와 같은 화학식 1 및 화학식 2를 대표하는 유기분자로서, 글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate; GMA) 또는 메타크릴록시 프로필 트리메톡시 실레인(Methacryloxy propyl trimethoxy silane; MPS)을 예로 들 수 있다.
여기에서, 상기 금속 친화성 고분자코팅층은 글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate; GMA)와 메타크릴록시 프로필 트리메톡시 실레인(Methacryloxy propyl trimethoxy silane; MPS)의 혼합 조성으로 이루어질 수도 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 보다 구체적인 실시예 및 이를 통한 다양한 분석들을 수행하였으며, 이를 통해 본 발명에 따른 작용성 및 효용성 등을 설명함과 더불어 본 발명의 추가적인 이해를 돕기로 한다.
(실시예)
1. 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판 제조
폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판을 구비하되 그 기판의 표면에 자외선을 조사한 후, 자외선이 조사된 표면으로 글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate; GMA) 또는 메타크릴록시 프로필 트리메톡시 실레인(Methacryloxy propyl trimethoxy silane; MPS)을 도입하여 고분자코팅을 수행하였으며, 이를 통해 PEEK 기판의 표면에 금속접착계면을 형성하였다.
이때, 자외선 조사는 40mW/㎠의 자외선 세기에서 60분 동안 실시하였다.
2. 분석 및 결과
도 5는 본 발명에 있어 GMA를 이용한 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판 측 구리 접착 실험과정을 나타낸 예시로서, 고분자코팅을 실시한 PEEK 기판을 세척한 후, PEEK 기판 측 표면에 형성시킨 고분자코팅층과 구리필름간 프레스 압착을 실시하였다.
이때, 프레스 압착은 150℃의 온도 조건에서 20MPa의 압력으로 1.5시간 동안 실시하였다.
도 5에서 보여주는 바와 같이, 아무 표면처리를 하지 않은 PEEK 기판(Bare PEEK)과는 달리, GMA를 표면에 성장시킨 PEEK 기판(PEEK-g-PGMA)에서만 구리필름이 접착됨을 확인할 수 있었다.
도 6은 본 발명에 있어 PEEK 기판 측 고분자 코팅 전후에 따른 FT-IR(푸리에 변환 적외선 분광학 분석) 결과를 나타낸 데이터로서, GMA 또는 MPS를 사용한 고분자코팅을 실시한 PEEK 기판 측 표면에서 1734 cm-1 신호가 검출됨으로써 PEEK 표면에 금속 친화성 고분자코팅층이 형성됨을 확인할 수 있으며, 나머지 부분에서 신호변화가 거의 없는 점을 보았을 때 PEEK 기판의 구조적 변형이나 열화현상이 거의 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명에 있어 MPS를 이용한 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판 측 XPS(X선 광전자 분석) 결과를 나타낸 데이터로서, 원자간 결합에 따른 검출신호가 PMPS 중합 전후로 달라진 것을 확인할 수 있으며, 고분자코팅층(PMPS)에 포함된 실리콘(Si) 원자와 아크릴레이트 그룹에 포함된 C=O 결합 신호가 크게 검출된 것을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명에 있어 GMA를 이용한 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판 측 XPS(X선 광전자 분석) 결과를 나타낸 데이터로서, 이 역시 원자간 결합에 따른 검출신호가 고분자코팅층(PGMA)의 중합 전후로 달라진 것을 확인할 수 있으며, 고분자코팅층(PGMA)에 다량으로 포함된 에폭시 그룹(C-O-C)에 의해 C-O 결합 신호가 매우 크게 증가한 것을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명에 있어 PEEK 기판 측 고분자 코팅 전후에 따른 물 접촉각에 대한 결과를 나타낸 데이터이로서, 고분자코팅이 정상적으로 실시된 경우, 서로 다른 물 접촉각 측정법을 실시했을 때 그 값의 차이가 증가하는 경향을 보여주고 있으며, 고분자코팅 후 접촉각 측정방법에 따른 결과값 차이가 확연하게 증가함을 확인할 수 있다.
이에 따라, 상기 도 6 내지 도 9를 통한 분석 결과를 통해서는 화학식 1 또는 화학식 2를 대표하는 GMA 또는 MPS의 유기분자를 사용함으로써 이들이 금속 친화성을 갖는 고분자코팅층을 유용하게 형성함을 확인할 수 있으며, 이는 PEEK 기판 측 표면으로 고분자코팅 공정이 성공적으로 이루어지고 있음을 나타낸다 할 수 있다.
도 10은 본 발명에 있어 상용 본딩시트를 사용한 샘플과 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판의 구리 접착력에 대한 측정 결과를 나타낸 데이터로서, 화학식 1 또는 화학식 2를 대표하는 GMA 또는 MPS의 유기분자를 사용하여 고분자코팅층을 형성한 PEEK 기판은 본딩시트가 조합된 기존의 상용 PI(폴리이미드) 기판과 거의 대등한 수준의 구리접착력을 발현하고 있고, 본딩시트를 조합한 샘플(PEEK 기판) 보다는 더욱 우수한 수준의 구리접착력을 발현하고 있음을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명은 구리접착력(구리친화성)의 관점에서 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판이 기존에 상용되고 있는 본딩시트가 조합된 PI(폴리이미드) 기판을 충분히 대체할 수 있음을 보여주는 것이라 할 수 있다.
도 11은 본 발명에 있어 유전상수와 유전손실을 측정한 결과를 나타낸 데이터로서, (a)는 상용 폴리이미드(PI) 및 본딩시트를 사용한 샘플과 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판의 유전상수를 나타낸 데이터이고, (b)는 상용 폴리이미드(PI) 및 본딩시트를 사용한 샘플과 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판의 유전손실을 나타낸 데이터이다.
여기에서, 화학식 1을 대표하는 GMA를 사용하여 고분자코팅층을 형성한 PEEK 기판 측 유전상수를 비교해보았을 때, 현재 상용중인 PI(폴리이미드) 기판에 비해 상대적으로 낮은 값을 기록함을 확인할 수 있고, 유전손실의 경우에도 상용 PI(폴리이미드) 기판과 본딩시트를 사용한 샘플의 경우보다 60% 이상 낮은 값을 기록함을 확인할 수 있다.
도 12는 본 발명에 있어 유전손실에 대한 비교 데이터를 나타낸 도면으로서, PEEK에 본딩시트 조합, GMA를 코팅한 PEEK, GMA와 MPS를 동시 코팅한 PEEK의 샘플을 비교한 데이터이다.
여기에서, GMA를 코팅한 PEEK 샘플과, GMA와 MPS를 동시 코팅한 PEEK 샘플에서 PEEK에 본딩시트 조합한 샘플에 비해 유전손실이 낮음을 확인할 수 있다.
이에 따라, 도 11 및 도 12를 통한 분석 결과를 통해서는 유전특성 관점에서도 고분자코팅층을 갖는 PEEK 기판이 기존에 상용되고 있는 PI(폴리이미드) 기판 조합을 충분하게 대체할 수 있음을 보여주고 있다.
또한, 도 5 내지 도 12를 참조하여 설명한 상술한 분석 결과 데이터들은 본 발명에 따른 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판에 대해 5G 통신용 연성동박적층판(FCCL; Flexible Copper Clad Laminate) 또는 5G 통신용 필름(Film) 등과 같은 5G 통신용 전자부품으로 기술 적용이 가능함을 보여주는 데이터이다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 단계의 치환 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 권리범위 내에 속한다 할 것이다.
Claims (19)
- 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판;
상기 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판의 표면에 형성되는 금속 친화성 고분자코팅층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판. - 제 1항에 있어서,
상기 금속 친화성 고분자코팅층은,
상기 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판의 표면에 자외선을 조사한 후, 금속 친화성 유기분자를 도입하여 고분자사슬을 성장시킨 금속접착계면인 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판. - 제 1항에 있어서,
상기 금속 친화성 고분자코팅층은,
하기의 (화학식 1)에 의한 분자 구조를 갖거나 이를 포함하는 고분자 또는 유기물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판.
(화학식 1)
- 제 1항에 있어서,
상기 금속 친화성 고분자코팅층은,
하기의 (화학식 2)에 의한 분자 구조를 갖거나 이를 포함하는 고분자 또는 유기물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판.
(화학식 2)
- 제 1항에 있어서,
상기 금속 친화성 고분자코팅층은,
아크릴레이트 계열에 에폭시 계열이 결합된 구조를 동시에 보유한 유기분자 또는 이와 유사한 구조를 보유한 유기분자로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판. - 제 1항에 있어서,
상기 금속 친화성 고분자코팅층은,
아크릴레이트 계열에 실록산 계열이 결합된 구조를 동시에 보유한 유기분자 또는 이와 유사한 구조를 보유한 유기분자로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판. - 제 1항에 있어서,
상기 금속 친화성 고분자코팅층은,
글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate; GMA) 또는 메타크릴록시 프로필 트리메톡시 실레인(Methacryloxy propyl trimethoxy silane; MPS)로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판. - 제 1항에 있어서,
상기 금속 친화성 고분자코팅층은,
글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate; GMA)와 메타크릴록시 프로필 트리메톡시 실레인(Methacryloxy propyl trimethoxy silane; MPS)의 혼합 조성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판. - (A) 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판을 구비하는 단계;
(B) 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판의 표면에 자외선을 조사하는 단계;
(C) 자외선이 조사된 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판의 표면에 금속 친화성 유기분자를 도입하여 고분자사슬을 성장시킴으로써 금속접착계면을 갖는 금속 친화성 고분자코팅층을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판. - 제 9항에 있어서,
상기 (B)단계에서는,
자외선 세기 20~100mW/㎠ 조건에서 30분 내지 120분 동안 조사하는 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판 제조방법. - 제 9항에 있어서,
상기 (C)단계에서의 금속 친화성 고분자코팅층은,
상기 (B)단계에서의 자외선 조사에 의한 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 기판의 표면 측 형성되는 자유라디칼에 기반하여 금속 친화성 유기분자와 폴리에테르에테르케톤(PEEK)의 체인 사이에 화학적 결합이 이루어진 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판 제조방법. - 제 9항에 있어서,
상기 금속 친화성 유기분자는,
하기의 (화학식 1)에 의한 분자 구조를 갖거나 이를 포함하는 고분자 또는 유기물질인 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판 제조방법.
(화학식 1)
- 제 9항에 있어서,
상기 금속 친화성 유기분자는,
하기의 (화학식 2)에 의한 분자 구조를 갖거나 이를 포함하는 고분자 또는 유기물질인 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판 제조방법.
(화학식 2)
- 제 9항에 있어서,
상기 금속 친화성 유기분자는,
아크릴레이트 계열에 에폭시 계열이 결합된 구조를 동시에 보유한 유기분자 또는 이와 유사한 구조를 보유한 유기분자인 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판 제조방법. - 제 9항에 있어서,
상기 금속 친화성 유기분자는,
아크릴레이트 계열에 실록산 계열이 결합된 구조를 동시에 보유한 유기분자 또는 이와 유사한 구조를 보유한 유기분자인 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판 제조방법. - 제 9항에 있어서,
상기 금속 친화성 유기분자는,
글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate; GMA) 또는 메타크릴록시 프로필 트리메톡시 실레인(Methacryloxy propyl trimethoxy silane; MPS)인 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판 제조방법. - 제 9항에 있어서,
상기 금속 친화성 유기분자는,
글리시딜 메타크릴레이트(Glycidyl methacrylate; GMA)와 메타크릴록시 프로필 트리메톡시 실레인(Methacryloxy propyl trimethoxy silane; MPS)의 혼합 조성인 것을 특징으로 하는 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판 제조방법. - 청구항 9 내지 청구항 17 중에서 어느 한 항에 의한 금속박막의 접착이 가능한 폴리머 기판 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 5G 통신용 전자부품.
- 제 18항에 있어서,
상기 5G 통신용 전자부품은,
5G 통신용 연성동박적층판(FCCL; Flexible Copper Clad Laminate) 또는 5G 통신용 필름(Film)인 것을 특징으로 하는 5G 통신용 전자부품.
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