KR20230050819A - 인장강도가 개선된 단면 fccl의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 구리층, LCP 필름층 및 PI 필름층으로 3 Layer 단면 FCCL을 구성하여, 기존 구리층, LCP 필름층만으로 구성된 2 Layer 단면 FCCL보다 이방성을 최소화하여 인장강도를 개선하는 것을 특징으로 한다.

Description

인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF SINGLE-SIDED FCCL WITH IMPROVED TENSILE STRENGTH}
본 발명은 인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 구리층, LCP 필름층 및 PI 필름층으로 3 Layer 단면 FCCL을 구성하여, 기존 구리층, LCP 필름층만으로 구성된 2 Layer 단면 FCCL보다 이방성을 최소화하여 인장강도를 개선하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 액정 폴리머 필름(LCP Film)은 내열성, 기계적 강도, 전기적 특성 등이 우수하기 때문에 회로기판의 필름으로 널리 사용되고 있다.
또한, 구리(Cu)층의 상면에 액정 폴리머 필름을 결합하여 2 Layer 타입의 FCCL 형태로 제조되는 것이 일반적이다. 또한, 액정 폴리머 필름을 형성하기 위하여, 가열하여 용융한 뒤 사출 또는 압출 형태로 구리층의 상면에 도포하여 필름화를 하는 공정이 일반적이였다.
이때, 구리층의 상면에 도포하는 과정에서, 압출 또는 사출로 구리층에 도포되기 때문에 압출 또는 사출 방향으로 고도의 분자 배향이 발생되어 냉각 후 액정 폴리머 필름이 이방성(anisotropy)을 지니게 된다.
이러한 이방성으로 인해, 압출 또는 사출 방향으로는 고강도를 갖는 반면 폭 방향으로는 찢어지기 쉬운 필름으로 되어, 원하는 인장강도(tensile strength)의 물성을 충족하지 못하는 경우가 많았다.
따라서, 이방성을 최소화하여, 인장강도가 개선되는 액정 폴리머 필름이 형성된 FCCL을 제조하는 방법의 개발이 필요한 실정이다.
일본공개특허공보 2021-8593호
본 발명은 인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 구리층, LCP 필름층 및 PI 필름층으로 3 Layer 단면 FCCL을 구성하여, 기존 구리층, LCP 필름층만으로 구성된 2 Layer 단면 FCCL보다 이방성을 최소화하여 인장강도를 개선하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법은 구리층을 배치하는 단계; 용매에 액정 폴리머 분말을 분산하여 혼합용액을 형성하고, 상기 혼합용액을 상기 구리층에 분산하는 단계; 상기 혼합용액을 제1 온도로 가열하여 상기 혼합용액의 용매를 제거하는 단계; 상기 액정 폴리머 분말을 제2 온도로 가열하여 액정 폴리머 필름화하는 단계; 및 상기 액정 폴리머 필름의 상부에 폴리이미드 필름을 형성하는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법의 상기 폴리이미드 필름을 형성하는 단계는, 상기 액정 폴리머 필름의 상면에 폴리이미드 바니쉬를 분산하는 단계; 상기 폴리이미드 바니쉬를 제4 온도로 가열하여 상기 폴리이미드 바니쉬의 용매를 제거하는 단계; 상기 폴리이미드 바니쉬의 용매가 제거된 후, 제5 온도로 가열하여 폴리이미드 필름화하는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법의 상기 제2 온도는 상기 액정 폴리머 분말의 액정 전이 온도 이상이다.
또한, 본 발명에 따른 인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법의 상기 제5 온도는 상기 액정 폴리머 분말의 녹는점 이하이다.
또한, 본 발명에 따른 인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법의 상기 제2 온도는 상기 액정 폴리머 분말의 녹는점 이상이다.
또한, 본 발명에 따른 인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법의 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높다.
또한, 본 발명에 따른 인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법의 상기 제5 온도는 상기 제4 온도보다 높다.
본 발명에 따라, 이방성을 최소화하여 인장강도를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 열처리 단계에 따라, 인장강도를 더욱 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 단면 FCCL의 단면을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 단면 FCCL의 제조 단계를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 통상의 실시자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 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. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 단면 FCCL의 단면을 도시한 것이며, 도 2는 본 발명에 따른 단면 FCCL의 제조 단계를 도시한 것이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 단면 FCCL의 제조 방법을 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 단면 FCCL의 제조 방법은 다음과 같다.
제1 단계 : 구리층을 배치하는 단계(S1)
LCP 필름을 형성하기 전, 먼저, 구리(Cu)층을 준비 및 배치한다. 이때, 본 발명에서는 바람직하게 1개의 구리층(100)을 배치하는 것이 바람직하다. 이는 '단면 FCCL'을 제조하기 위한 것으로, '단면 FCCL'이라 함은, 구리층이 1개인 FCCL을 의미한다. 또한, '양면 FCCL'이라 함은, 구리층이 2개인 FCCL을 의미한다.
제2 단계 : 혼합용액을 구리층에 분산하는 단계(S2)
혼합용액을 형성하는데, 용매에 액정 폴리머 분말을 균일하게 분산하여 혼합용액을 형성한다. 액정 폴리머 분말은 액정 폴리머 수지 및/또는 액정 올리고머 수지를 그라인딩하여 형성할 수 있다.
일 예로, 액정 폴리머 분말은 용매에 용해되지 않거나 약간 용해가 가능하며, 액정 폴리머 분말은 고유의 속성들로 인하여 용매에 분산이 용이하다.
용매는 일 예로, 아미드(amide) 용매, 산(acid) 용매, 알코올 용매, 케톤(ketone) 용매, 방향족(aromatic) 용매 또는 물일 수 있다.
제3 단계 : 혼합용액을 제1 온도로 가열하여 혼합용액의 용매를 제거하는 단계(S3)
제2 단계에서 혼합용액이 구리층(100)에 분산된 상태에서, 혼합용액을 제1 온도로 가열한다. 제1 온도는 혼합용액의 용매가 제거되는 온도이다. 이때, 액정 폴리머 분말의 액정 전이 온도는 혼합용액의 용매의 끊는점보다 높은 것이 바람직하다. 여기서 '액정 전이 온도'라 함은, 액정 폴리머 수지가 가열 시 고체 상태로부터 액정 상태로 위상 전이를 하는 온도이다.
제4 단계 : 용매가 제거된 액정 폴리머 분말을 제2 온도로 가열하여 액정 폴리머 필름화하는 단계(S4)
제4 단계는 LCP 필름층(200)을 제조하는 단계이다. 제2 온도로 가열하게 되면, 액정 폴리머 분말이 녹아 액정 폴리머 필름층(LCP 필름층)이 형성되며, 좀 더 상세하게는 구리층(100)의 상면에 LCP 필름층(200)이 필름화되는 형상으로 형성된다. 따라서, 제2 온도는 액정 폴리머 분말의 액정 전이 온도 이상인 것이 바람직하다.
이때, 일 실시 예로, 제2 온도는 액정 폴리머 분말의 녹는점(Tm) 이상인 것이 바람직하다. 제2 온도가 액정 전이 온도와 액정 폴리머 분말의 녹는점(Tm) 사이의 온도로 설정되면, 수축성만 발생할 뿐, 필름화가 어려운 문제점이 있다.
제5 단계 : LCP 필름층(200)을 제3 온도로 가열하는 단계(S5)
제4 단계(S4)를 거친 후 냉각하게 되면, 구리층(100)의 상면에 LCP 필름층(200)이 안정적으로 부착된다. 이때, 본 발명에서는 후술할 폴리이미드 필름층(300)을 형성하기 전, 제3 온도로 가열하여 열처리를 진행하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 인장강도가 증대되는 효과가 있으며, 이를 뒷받침하는 실험예는 후술하도록 한다.
제6 단계 : LCP 필름층(200)의 상면에 폴리이미드 바니쉬를 분산하는 단계(S6)
제5 단계(S5)를 거친 구리층(100) 및 LCP 필름층(200)의 상면에 폴리이미드(Polyimide, PI) 바니쉬(Varnish)를 분산한다.
제7 단계 : 폴리이미드 바니쉬를 제4 온도로 가열하여 폴리이미드 바니쉬의 용매를 제거하는 단계(S7)
폴리이미드 바니쉬가 LCP 필름층(200)의 상면에 분산된 상태에서, 폴리이미드 바니쉬를 제4 온도로 가열한다. 제4 온도는 폴리이미드 바니쉬의 용매가 제거되는 온도이다.
제8 단계 : 용매가 제거된 후, 제5 온도로 가열하여 폴리이미드 필름화하는 단계(S8)
제8 단계는 폴리이미드 필름층(300)을 제조하는 단계이다. 폴리이미드 바니쉬에서 용매가 제거되면 폴리아믹산(PAA)이 남게 된다. 이때, 폴리아믹산을 제5 온도로 가열하게 되면, 열처리를 통한 기계적 물성이 상승됨과 동시에, 수분이 제거되는 축합반응이 일어나 폴리이미드화되어 폴리이미드 필름층(PI 필름층, 300)이 형성된다.
이때, 제5 온도는 액정 폴리머 분말의 녹는점(Tm)보다 낮은 것이 바람직하다. 제5 온도로 가열하여 PI 필름층(300)을 형성하는 과정에서, 이미 필름화된 LCP 필름층(200)이 녹거나 끓는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 덧붙여 상술한 설명으로 인해, 제2 온도는 제1 온도보다 높은 것이 바람직하며, 제5 온도는 제4 온도보다 높은 것이 바람직하다.
상술한 제1 단계(S1) 내지 제8 단계(S8)를 거쳐, 상방향을 기준으로, 구리층(100), LCP 필름층(200) 및 PI 필름층(300)이 순차적으로 적층된 3 Layer 구조의 단면 FCCL이 형성된다. 이로 인해, 구리층의 상면에 LCP 필름층만이 형성된 종래의 단면 FCCL이 지니는 인장강도의 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 제3 온도를 통한 열처리를 단계(S5)가 포함되어 인장강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
이하에서는 실험예 1을 통해서, PI 필름층(300)의 구성으로 인한 인장강도의 향상 효과를 살핀다.
[실험예 1] : PI 필름층의 유무
대조군 1로 LCP 필름층 50㎛ 두께로, 대조군 2로 PI 필름층 50㎛ 두께로 설정하고, 실시예 1을 LCP 필름층 25㎛, PI 필름층 25㎛ 두께로 설정하여, 인장강도, 연신율, 유전율(Dk, @10GHz), 유전손실(Df, @10GHz)값을 측정한다. 이때, 실험예 1에서는 열처리(제5 단계)는 거치지 않는다.
측정 결과값은 하기의 [표 1]과 같다.
구분 제품 두께
(㎛)		 인장강도(MPa) 연신율
(%)		 유전율 유전손실
대조군 1 LCP 필름층 50 48 4 2.7 0.0021
대조군 2 PI 필름층 50 102 19 3.1 0.0021
실시예 1 LCP 필름층 + PI 필름층 25+25 65 10 3.1 0.0022
위 실험예 1를 살펴보면,
대조군 1 및 대조군 2를 통해 PI 필름층의 효과를 확인할 수 있으며(인장강도 및 연신율 증대),
실시예 1과 같이 LCP 필름층과 PI 필름층이 혼합된 3 Layer 단면 FCCL의 경우, 종래와 같이 LCP 필름층만 존재하는 대조군 1보다 인장강도 및 연신율이 현저하게 증대되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 유전율 및 유전손실값은 큰 변화가 없는 것으로 확인된다.
따라서, 위 실험예 1에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 3 Layer(구리층 + LCP 필름층 + PI 필름층) 단면 FCCL의 경우, 이방성이 최소화되어 종래의 2 Layer(구리층 + LCP 필름층) 단면 FCCL보다 인장강도가 현저하게 개선됨을 확인할 수 있다.
[실험예 2] : 열처리 및 시간의 유무
실험예 1의 대조군 1, 2 및 실시예 1과 더불어, 실시예 1에 열처리를 1시간 진행한 실시예 2와, 실시예 1에 열처리를 2시간 진행한 실시예 3을 설정하였다. 이때, 실험예 2에서의 열처리 온도는 280℃이며, 바람직하게는 제5 단계(S5)에서의 열처리 온도는 액정 폴리머 분말의 녹는점(Tm)보다 낮은 것이 바람직하다. 이로 인해, 열처리 과정에서 LCP 필름층이 녹아버리는 것을 방지할 수 있다. 실험예 2 및 실험예 3의 인장강도, 연신율, 유전율(Dk, @10GHz), 유전손실(Df, @10GHz)값을 측정한다.
측정 결과값은 하기의 [표 2]와 같다.
구분 제품 두께
(㎛)		 인장강도(MPa) 연신율
(%)		 유전율 유전손실
대조군 1 LCP 필름층 50 48 4 2.7 0.0021
대조군 2 PI 필름층 50 102 19 3.1 0.0021
실시예 1 LCP 필름층 + PI 필름층 25+25 65 10 3.1 0.0022
실시예 2 실시예 1 + 열처리 1시간 25+25 74 10 3.1 0.0021
실시예 3 실시예 1 + 열처리 2시간 25+25 80 11 3.1 0.0021
위 실험예 2를 살펴보면,
실시예 1 및 실시예 2를 비교할 때, 제5 단계(S5)를 거친(열처리) 것이 인장강도가 증대되는 것을 확인할 수 있으며, 실시예 2 및 실시예 3을 비교할 때, 열처리 시간이 증대될수록 인장강도가 더욱 개선됨을 확인할 수 있다. 이때, 연신율, 유전율 및 유전손실값은 유의미한 변화가 없음을 확인할 수 있다.
따라서, 위 실험예 2에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 3 Layer 단면 FCCL의 경우, 제3 온도를 통해 열처리를 진행하는 제5 단계(S5)를 거친 것이, 거치지 않은 것과 비교하였을 때 인장강도가 개선됨을 확인할 수 있다.
설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100 : 구리층
200 : LCP 필름층,
300 : PI 필름층.

Claims (7)

  1. 구리층을 배치하는 단계;
    용매에 액정 폴리머 분말을 분산하여 혼합용액을 형성하고, 상기 혼합용액을 상기 구리층에 분산하는 단계;
    상기 혼합용액을 제1 온도로 가열하여 상기 혼합용액의 용매를 제거하는 단계;
    상기 액정 폴리머 분말을 제2 온도로 가열하여 액정 폴리머 필름화하는 단계; 및
    상기 액정 폴리머 필름의 상부에 폴리이미드 필름을 형성하는 단계;를 포함하는
    인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리이미드 필름을 형성하는 단계는,
    상기 액정 폴리머 필름의 상면에 폴리이미드 바니쉬를 분산하는 단계;
    상기 폴리이미드 바니쉬를 제4 온도로 가열하여 상기 폴리이미드 바니쉬의 용매를 제거하는 단계;
    상기 폴리이미드 바니쉬의 용매가 제거된 후, 제5 온도로 가열하여 폴리이미드 필름화하는 단계;를 포함하는
    인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 온도는,
    상기 액정 폴리머 분말의 액정 전이 온도 이상인 것인
    인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제5 온도는,
    상기 액정 폴리머 분말의 녹는점 이하인 것인
    인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 온도는,
    상기 액정 폴리머 분말의 녹는점 이상인 것인
    인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높은 것인
    인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제5 온도는 상기 제4 온도보다 높은 것인
    인장강도가 개선된 단면 FCCL의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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