KR20230065153A - 금형성형용 이형필름 - Google Patents

Abstract

[과제] 열시의 유연성, 내열성이 우수하며 수지성형시에 금형에의 추종성이 좋고, 금형형상 대로의 성형이 가능하며, 또한 금형으로부터의 탈형이 우수한 이형필름으로서 사용 후의 폐기도 용이한 이형필름을 제공한다.
[해결수단] 금형성형용 이형필름으로서, 이 금형성형용 이형필름은, 두께 20~100μm의 기재필름과 두께 0.1~10μm의 이형층의 2층으로 이루어지고, 또한, 상기 기재필름은 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 금형성형용 이형필름이다.

Description

금형성형용 이형필름{RELEASE FILM FOR MOLD MOLDING}

본 발명은, 금형성형용 이형필름에 관한 것으로, 특히 반도체소자나 웨이퍼, 더 나아가 LED 등을 직접 액상 에폭시 수지나 실리콘 수지로 봉지하거나, LED소자 상에 렌즈를 성형할 때에 성형금형 상면이나 하면, 혹은 양면에 설치하는 이형필름에 관한 것이다.

최근, 반도체 디바이스, LED 등의 봉지는 금형성형이 주류로 되어 있다. 주로 컴프레션 성형, 트랜스퍼 성형에서 에폭시 수지계, 실리콘 수지계, 폴리이미드계의 봉지 수지를 금형성형으로 봉지하는 것이 일반적으로 되어 있다. 그 성형시에 금형면의 이형을 목적으로 필름이 사용되며, 이것을 필름성형이라고 한다. 예를 들어 특허문헌 1은 폴리테트라플루오로에틸렌층과 실리콘층으로 이루어지는 이형시트가 기재되어 있다. 특허문헌 2는 각종 내열 수지층과 이형층으로 이루어지는 이형필름이 기재되어 있다.

상술한 바와 같은 봉지를 이형필름 없이 행하면 성형시에 금형에 수지가 접착되거나, 금형 내의 이젝터 핀이나 금형의 극간에 수지가 침입한다는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 현재는 성형금형 상면이나 하면, 혹은 양면에 이형필름을 설치하는 방식이 일반적이다.

여기서 사용하는 이형필름으로는 내열성이나 이형성의 면에서 불소 수지가 사용되고 있다. 불소 수지는 가격면, 혹은 사용완료된 이형필름의 폐기 등에서 문제가 있어, 대체품의 검토가 적극적으로 행해지고 있다. 예를 들어 이형필름으로서 PET필름의 검토가 폭넓게 행해지고 있는데, 연화온도가 높고, 또한 고탄성 때문에 성형압력에 의해 유입되는 수지가 금형의 엣지부에 충전되지 않아, 정확한 금형형상을 유지하지 않는 성형물이 된다. PET 수지는 이러한 금형추종성이 불충분하여 정확한 금형형상이 얻어지지 않는 문제가 있다.

일본공개특허공보 2006-231916호 국제공개공보 WO2020/045338호

본 발명은 이러한 문제가 전혀 발생하지 않는 열시(熱時)의 유연성, 내열성이 우수하고 수지성형시에 금형에의 추종성이 좋고, 금형형상 대로의 성형이 가능하며, 또한 금형으로부터의 탈형(脫型)이 우수한 이형필름으로서 사용 후의 폐기도 용이한 이형필름을 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는,

금형성형용 이형필름으로서,

이 금형성형용 이형필름은, 두께 20~100μm의 기재필름과 두께 0.1~10μm의 이형층의 2층으로 이루어지고, 또한,

상기 기재필름은 폴리프로필렌인 금형성형용 이형필름을 제공한다.

이러한 것이면, 열시의 유연성, 내열성이 우수하고 수지성형시에 금형에의 추종성이 좋고, 금형형상 대로의 성형이 가능하며, 또한 금형으로부터의 탈형이 우수한 이형필름으로서 사용 후의 폐기도 용이한 이형필름이 된다.

또한, 상기 폴리프로필렌은 인플레이션 성형으로 제막된 폴리프로필렌인 것이 바람직하다.

인플레이션법으로 성형한 폴리프로필렌 수지는, 첨가제의 첨가량이 낮고 순도가 높은 수지를 제막하고 있으므로, 성형물에의 첨가제의 이행이 없어 이형층과의 밀착성이 보다 높은 것이 된다.

또한, 상기 폴리프로필렌의 열탄성률은 100℃에서 100~1000MPa, 120℃에서 20~300MPa, 150℃에서 1~50MPa인 것이 바람직하다.

이러한 열탄성률이면, 금형성형에 보다 적합한 이형필름이 된다.

또한, 상기 이형층은 실리콘 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 이형층이면, 보다 양호한 이형성이 얻어진다.

또한 본 발명의 금형성형용 이형필름은, 상기 폴리프로필렌의 양면이 엠보싱가공 없이 새틴(梨地; satin)형상으로 처리된 것일 수도 있다.

또한 혹은, 상기 폴리프로필렌의 양면이 경면(鏡面)형상으로 처리된 것일 수도 있다.

폴리프로필렌(PP)필름의 표면형상으로는 광택 또는 새틴 중 어느 것이나 사용할 수 있는데, 성형하는 수지나 성형품의 형상, 용도에 따라 선택할 수 있다.

본 발명의 금형성형용 이형필름은, 폴리올레핀의 폴리프로필렌의 열적 거동이 기계성형의 성형온도 60~160℃의 성형에 적합하며, 접착이 어려운 폴리프로필렌과 실리콘이형층의 접착에 의해 우수한 성형성, 이형성, 반도체부품 등의 생산성과 성형물의 정밀도 향상을 도모할 수 있다.

또한 본 발명의 금형성형용 이형필름은 불소계 필름에 비해 비용적으로도 저렴하고 경제적으로도 우수하다. 나아가 불소계 필름의 처리는 불산의 발생이 있어 소각처분을 할 수 없는 점에서, 특정한 폐기물 업자에 의뢰하여 매몰처리 등을 행하는 문제가 있으나, 본 발명의 금형성형용 이형필름은 폴리올레핀계이므로, 소각처분이 용이하며 경제적으로도, 환경오염적으로도 우수하다.

한편, 가격적으로 저렴한 필름으로서 PET필름에 이형제를 코트한 필름이 검토되고 있는데, 150℃ 이하의 온도에서는 탄성률이 높아 금형추종성이 나쁘고 목표로 하는 형상이 얻어지지 않는 문제가 있다. 그러나 본 발명의 금형성형용 이형필름이면, 60~160℃에서의 금형성형시에 금형에 유연하게 릴리스되어 양호한 형상유지와 경화 후의 금형으로부터의 이형이 우수한 이형필름이 된다.

도 1은 본 발명의 금형성형용 이형필름의 단면도의 일례이다.
도 2는 실시예와 비교예에 있어서의 금형성형공정의 설명도이다.
도 3은 실시예와 비교예에 있어서의 금형치수 정밀도의 평가방법의 설명도이다.

상술한 바와 같이, 열시의 유연성, 내열성이 우수하고 수지성형시에 금형에의 추종성이 좋고, 금형형상 대로의 성형이 가능하며, 또한 금형으로부터의 탈형이 우수한 이형필름으로서 사용 후의 폐기도 용이한 이형필름의 개발이 요구되고 있었다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 폴리프로필렌을 기재로 하여 실리콘이형층을 코팅함으로써 형상의 안정성, 추수성(追隨性) 및 이형성이 우수하고, 또한 폐기도 용이한 이형필름이 되는 것을 발견하였다.

즉, 본 발명은, 금형성형용 이형필름으로서, 이 금형성형용 이형필름은, 두께 20~100μm의 기재필름과 두께 0.1~10μm의 이형층의 2층으로 이루어지며, 또한, 상기 기재필름은 폴리프로필렌인 금형성형용 이형필름이다.

이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 금형성형용 이형필름을 설명하는데, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.

금형성형용 이형필름

도 1은, 본 발명의 금형성형용 이형필름의 모식적 단면도이다. 본 발명의 금형성형용 이형필름(1)은, 두께 20~100μm의 기재필름(11), 두께 0.1~10μm의 이형층(12)의 순으로 적층된 것이며, 기재필름(11)은 폴리프로필렌이다.

기재필름

본 발명에서 사용하는 기재필름(11)은 폴리프로필렌이면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 인플레이션법으로 성형한 폴리프로필렌 수지나 연신폴리프로필렌이나 T다이성형으로 제막된 폴리프로필렌 수지가 사용가능하다.

이들 폴리프로필렌 수지는 연속사용시의 내열온도가 120~130℃, 단시간이면 120~160℃에서 사용이 가능하고, 가장 중요한 하중변형온도(deflection temperature under load)가 열가소성 수지 중에서도 낮아 40~90℃이다. 또한, 굽힘응력도 40~60MPa, 압축항복응력도 35~60MPa로 성형용 이형필름으로서 폴리프로필렌 수지는 필요한 특성을 모두 만족시키는 재료이다.

또한, 폴리프로필렌 수지에 탈크나 미세실리카 등의 무기물 또는 셀룰로오스 나노파이버 등 유기물을 적당히 충전할 수도 있다.

이들 폴리프로필렌 수지 중에서도 바람직하게는 첨가제의 첨가량이 낮고 순도가 높은 수지를 제막한 인플레이션법으로 성형한 폴리프로필렌 수지가 바람직하다. 연신폴리프로필렌이나 T다이성형으로 제막된 폴리프로필렌은 수지에 내열첨가제나 가소제 등이 첨가되어 있어, 이형층의 실리콘 수지와의 경화나, 밀착성 불량을 보다 한층 일으키기 어렵게 하는 관점 및 성형물에 첨가제 등이 이행될 우려를 보다 저감하는 관점에서, 인플레이션 성형으로 제막된 것이 보다 바람직하다.

상기의 기재필름(11)의 두께는 20~100μm이다. 기재필름의 두께가 20μm 미만에서는 성형온도하에서의 성형압력에 의해 기재필름이 찢어지기 쉽고, 또한 기재두께가 100μm를 초과하면 기재필름이 두꺼워져 금형추수성이 저하되어 금형형상을 유지할 수 없게 된다. 바람직하게는 30~80μm이다.

폴리프로필렌(PP)필름의 표면형상으로는 광택 또는 새틴 중 어느 것이나 사용할 수 있는데, 성형하는 수지나 성형품의 형상, 용도에 따라 선택할 수 있다. 예를 들어, 양면 또는 편면만이 새틴형상으로 처리된 폴리프로필렌, 양면이 경면형상으로 처리된 폴리프로필렌 등을 이용할 수 있다.

한편, 편면이 새틴인 폴리프로필렌(PP)필름을 이용하는 경우, 이형층은 새틴면 상에 형성하는 것이 바람직하다. 이형층이 새틴면 상에 형성된 이형필름이면, 성형된 수지와의 이형성이 향상되며, 또한 성형된 수지의 표면에 미끄럼방지효과를 부여함과 함께, 질감을 향상시킬 수 있다.

폴리프로필렌의 표면을 새틴형상으로 처리하는 방법으로는 특별히 한정은 되지 않으나, 예를 들어, 기계적인 엠보싱가공을 하지 않아도, 필름을 부풀려 냉각시킬 때에, 내외의 온도차에 의한 뒤틀림에 의해 새틴을 발생시킬 수 있기 때문에, 이물오염의 저감이 가능하다. 나아가 이들 필름을 가열 라미네이터로 다층화하여 두께를 조정할 수 있다.

또한, 폴리프로필렌의 열탄성률은 100℃에서 100~1000MPa, 120℃에서 20~300MPa, 150℃에서 1~50MPa인 것이 바람직하다. 이러한 열탄성률이면, 금형성형에 보다 적합한 이형필름이 된다. 한편 본 발명에 있어서, 열탄성률의 측정방법은, JIS K 7127 오토그래프에 의한 필름시험방법에 준한다.

이형층

상기의 기재필름(11)에 이형층(12)을 두께 0.1~10μm의 범위로 형성한다. 이형층(12)은, 성형되는 수지와의 이형성을 부여하기 위한 층이다.

이형층(12)은, 내열성, 내오염성이 우수하다는 점에서 실리콘 수지가 바람직하다. 이형층이 되는 실리콘박리제는, 무용제계, 용제계, 에멀전계, UV경화타입 등 각종의 박리제를 사용할 수 있으나, 기재의 종류, 이형특성, 가공성 등으로부터 선정된다.

예를 들어, X-62-2829, KS-847H, X-62-1873, X-62-6068, KF-2005(이상, 모두 신에쓰화학공업(주)사제) 등을 사용할 수 있다. 본 용도에서는, 가공성, 이형성이 우수한 용제계의 X-62-2829, KS-847H가 바람직하다. 특히, X-62-2829가 보다 바람직하다.

또한, 이형층의 두께는 0.1~10μm의 범위이다. 이형층이 10μm보다 두꺼우면 성형물에의 이행이나 탈리의 우려가 있다. 이 때문에 이형층은 얇은 편이 바람직하나, 0.1μm보다 얇으면 이형성을 얻을 수 없다.

실시예

이하, 실시예와 비교예를 통해, 본 발명의 구성 및 그에 수반되는 효과를 보다 상세히 설명한다. 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

기재필름: 폴리프로필렌 신에쓰필름(주)의 인플레이션법으로 제막한 두께 50μm의 경면기재필름으로 하여 사용하였다.

이형층은 신에쓰화학제 실리콘이형제 「X-62-2829」:신에쓰화학제 백금촉매 「CAT PL-50T」:용제로서 톨루엔을 100:1:450부로 혼합한 이형액을 폴리프로필렌에 어플리케이터를 이용하여 도포한 후, 120℃/1분 가열건조·경화하여, 평균두께 1.0μm의 이형층을 형성한 이형필름을 제작하였다.

다음에, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 상금형(21)과 하금형(22)으로 이루어지는 금형을 이용하여, 하금형(22)에 이형필름(1)을 배치하고, 성형 수지(3)로서 신에쓰화학제 KMC-2280HT를 컴프레션 몰드장치로 하기 성형조건으로 금형성형을 행하여, 도 2(b)에 나타내는 성형품(4)을 얻었다. 금형온도 150℃, 성형압 40MPa, 성형시간 5분. 경화성형 후의 성형품의 금형이형성, 금형에 대한 치수 정밀도, 및 이 치수 정밀도로부터 판정한 형상유지성의 평가결과를 표 1에 기재하였다.

한편 도 3에 나타내는 바와 같이, 치수 정밀도는 성형품의 엣지각도에 따라, 예각, 대략 예각, R형상의 3단계로 평가를 행하였다.

<실시예 2>

기재필름: 폴리프로필렌 신에쓰필름(주)의 인플레이션법으로 제막한 두께 30μm의 경면기재필름으로 하여 사용한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 이형필름을 제작하였다.

이어서, 실시예 1과 마찬가지로, 도 2에 기재된 금형을 이용하여 신에쓰화학제 KMC-2280HT를 컴프레션 몰드장치로 동일한 성형조건으로 금형성형을 행하였다. 경화성형 후의 성형품을 실시예 1과 동일하게 평가하여, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

<실시예 3>

기재필름: 폴리프로필렌 신에쓰필름(주)의 인플레이션법으로 제막한 두께 70μm의 경면기재필름으로 하여 사용하였다.

이형층은 신에쓰화학제 실리콘이형제 「KS-847H」:신에쓰화학제 백금촉매 「CAT PL-50T」:용제로서 톨루엔을 100:1:350부로 혼합한 이형액을 이용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여, 평균두께 1.0μm의 이형층을 형성하였다.

이어서, 실시예 1과 마찬가지로, 도 2에 기재된 금형을 이용하여 신에쓰화학제 KMC-2280HT를 컴프레션 몰드장치로 동일한 성형조건으로 금형성형을 행하였다. 경화성형 후의 성형품을 실시예 1과 동일하게 평가하여, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

<실시예 4>

기재필름: 폴리프로필렌 신에쓰필름(주)의 인플레이션법으로 제막한 두께 50μm의 표면새틴 기재필름으로 하여 사용한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여, 이형필름의 제작 및 금형성형을 행하였다. 경화성형 후의 성형품을 실시예 1과 동일하게 평가하여, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

<실시예 5>

기재필름: 폴리프로필렌 신에쓰필름(주)의 인플레이션법으로 제막한 두께 40μm의 표면새틴 기재필름으로 하여 사용하였다.

이형층은 신에쓰화학제 실리콘이형제 「X-62-2829」:신에쓰화학제 백금촉매 「CAT PL-50T」:톨루엔을 100:1:450부로 혼합한 실시예 1과 동일한 이형액을 이용하고, 폴리프로필렌에 어플리케이터를 이용하여 도포한 후, 150℃/1분 가열건조·경화하여, 평균두께 1.0μm의 이형층을 형성하였다.

이어서, 실시예 1과 마찬가지로, 도 2에 기재된 금형을 이용하여 신에쓰화학제 KMC-2280HT를 컴프레션 몰드장치로 동일한 성형조건으로 금형성형을 행하였다. 경화성형 후의 성형품을 실시예 1과 동일하게 평가하여, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

<비교예 1>

기재필름: PET필름 50μm의 기재필름으로 하여 사용한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여, 이형층은 신에쓰화학제 실리콘이형제 「X-62-2829」:신에쓰화학제 백금촉매 「CAT PL-50T」:용제로서 톨루엔을 100:1:450부로 혼합한 실시예 1의 이형액을 PET필름에 어플리케이터를 이용하여 도포한 후, 120℃/1분 가열건조·경화하여, 평균두께 1.0μm의 이형층을 형성한 이형필름을 제작하였다.

이어서, 실시예 1과 마찬가지로, 도 2에 기재된 금형을 이용하여 신에쓰화학제 KMC-2280HT를 컴프레션 몰드장치로 동일한 성형조건으로 금형성형을 행하였다. 경화성형 후의 성형품을 실시예 1과 동일하게 평가하여, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

<비교예 2>

기재필름: PET필름 30μm의 기재필름으로 하여 사용한 것 이외는, 실시예 5와 동일하게 하여, 이형층은 신에쓰화학제 실리콘이형제 「X-62-2829」:신에쓰화학제 백금촉매 「CAT PL-50T」:용제로서 톨루엔을 100:1:450부로 혼합한 실시예 1의 이형액을 PET필름에 어플리케이터를 이용하여 도포한 후, 150℃/1분 가열건조·경화하여, 평균두께 1.0μm의 이형층을 형성한 이형필름을 제작하였다.

이어서, 실시예 5와 마찬가지로, 도 2에 기재된 금형을 이용하여 신에쓰화학제 KMC-2280HT를 컴프레션 몰드장치로 동일한 성형조건으로 금형성형을 행하였다. 경화성형 후의 성형품을 실시예 1과 동일하게 평가하여, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

<비교예 3>

시판의 ETFE(상품명: 아사히글래스어프렉스) 50μm의 이형필름을 사용하고 도 2에 기재된 금형을 이용하여 신에쓰화학제 KMC-2280HT를 컴프레션 몰드장치로 금형성형을 행하였다. 금형온도 150℃, 성형압 40MPa, 성형시간 5분. 경화성형 후의 성형품을 실시예 1과 동일하게 평가하여, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

[표 1]

표 1로부터, 실시예 1~5의 폴리프로필렌(PP)을 기재필름으로 한 본 발명의 금형성형용 이형필름은, 금형추수성이 우수하고 또한 이형성도 양호하며 성형형상도 금형 정밀도를 유지한 제품이 제조가능하다. 나아가 폴리프로필렌인 점에서 폐기의 문제도 없다. 한편, 기재필름으로서 PET를 이용한 비교예 1, 2에서는 치수 정밀도가 낮고, 불소필름을 이용한 비교예 3도 치수 정밀도는 본 발명의 금형성형용 이형필름에는 미치지 못한 데다, 폐기의 문제가 발생하는 것이다.

한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어느 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

1 금형성형용 이형필름
11 기재필름
12 이형층
21 상금형
22 하금형
3 성형 수지
4 성형품

Claims (10)

1. 금형성형용 이형필름으로서,
   이 금형성형용 이형필름은, 두께 20~100μm의 기재필름과 두께 0.1~10μm의 이형층의 2층으로 이루어지고, 또한,
   상기 기재필름은 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 금형성형용 이형필름.
2. 제1항에 있어서,
   상기 폴리프로필렌은 인플레이션 성형으로 제막된 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 금형성형용 이형필름.
3. 제1항에 있어서,
   상기 폴리프로필렌의 열탄성률은 100℃에서 100~1000MPa, 120℃에서 20~300MPa, 150℃에서 1~50MPa인 것을 특징으로 하는 금형성형용 이형필름.
4. 제2항에 있어서,
   상기 폴리프로필렌의 열탄성률은 100℃에서 100~1000MPa, 120℃에서 20~300MPa, 150℃에서 1~50MPa인 것을 특징으로 하는 금형성형용 이형필름.
5. 제1항에 있어서,
   상기 이형층은 실리콘 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금형성형용 이형필름.
6. 제2항에 있어서,
   상기 이형층은 실리콘 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금형성형용 이형필름.
7. 제3항에 있어서,
   상기 이형층은 실리콘 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금형성형용 이형필름.
8. 제4항에 있어서,
   상기 이형층은 실리콘 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금형성형용 이형필름.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 폴리프로필렌의 양면이 엠보싱가공 없이 새틴형상으로 처리된 것을 특징으로 하는 금형성형용 이형필름.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌의 양면이 경면형상으로 처리된 것을 특징으로 하는 금형성형용 이형필름.
    

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