KR20230142982A - 연성 금속 적층 필름 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
예시적인 실시예들에 따른 연성 금속 적층 필름은 액정 폴리머를 포함하는 코어층, 및 상기 코어층 상에 배치된 금속층을 포함한다. 상기 연성 금속 적층 필름은 길이방향으로 5% 신장 시의 응력에 대한 길이방향으로 10% 신장 시의 응력의 비, 및 폭 방향으로 5% 신장 시의 응력에 대한 폭 방향으로 10% 신장 시의 응력의 비의 합이 소정의 값을 만족한다. 이에 따라, 우수한 유전 특성, 내구성 및 굴곡 특성을 갖는 연성 금속 적층 필름이 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 연성 금속 적층 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 수지층 및 금속층을 포함하는 연성 금속 적층 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 고주파 혹은 초고주파 안테나가 화상 표시 장치 내에 채용됨에 따라, 안테나 주변의 유전 특성에 의해 안테나 방사 특성이 쉽게 교란될 수 있다. 예를 들면, 안테나와 연결된 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)의 유전율이 높아지는 경우, 안테나의 유전 손실 또는 신호 손실이 발생될 수 있으며, 세팅된 안테나의 임피던스 특성이 교란될 수 있다.
예를 들면, 연성 금속 적층 필름은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)의 기재로 사용될 수 있으며, 또한 면 발열체 전자파 실드 재료, 플랫 케이블, 포장 재료 등에도 사용될 수 있다. 연성 금속 적층 필름은 코어층 및 금속층으로 구성될 수 있으며, 코어층으로 폴리이미드층이 사용될 수 있다.
최근 고주파 혹은 초고주파 대역의 통신이 4G 또는 5G 등의 대역에서 수행되고 있음에 따라, 각종 전자 부품이 실장되는 기재의 저 유전 특성이 요구되고 있다. 예를 들면, 고 유전 특성의 기재 또는 기판이 전자기기에 사용되는 경우, 전송 속도의 증가가 어려울 수 있으며, 높은 전송 속도에 의해 신호 손실률이 증가할 수 있다.
또한, 최근 접히거나 굴곡될 수 있는 플렉시블 디스플레이가 개발됨에 따라, 화상 표시 장치에 적용되는 기재 또는 기판 역시 향상된 유연성 및 굴곡성을 갖도록 설계될 필요가 있다. 그러나, 낮은 유전 상수 및 유전 손실을 갖는 기재의 경우, 가혹 조건 하에서 내구성 및 기계적 물성이 열화일 수 있다.
예를 들면, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0027442호는 폴리이미드층, 및 상기 폴리이미드층 상에 적층된 금속층을 포함하는 연성 금속 적층판을 개시하고 있으나, 상술한 유전 특성에 대해서는 고려하고 있지 않다.
본 발명의 일 과제는 향상된 유전 특성 및 내구성을 갖는 연성 금속 적층 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상술한 연성 금속 적층 필름이 적용된 연성 회로 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상술한 연성 금속 적층 필름의 제조 방법을 제공하는 것이다.
1. 액정 폴리머(LCP)를 포함하는 코어층; 및 상기 코어층 상에 배치된 금속층을 포함하며,
하기 식 1을 만족하는, 연성 금속 적층 필름:
[식 1]
A+B≥2.8
(A는 길이방향(Machine Direction, MD)으로 5% 신장 시의 응력(stress)에 대한 길이방향으로 10% 신장 시의 응력의 비이며,
B는 폭 방향(Transverse Direction, TD)으로 5% 신장 시의 응력에 대한 폭 방향으로 10% 신장 시의 응력의 비이고,
A 및 B 중 적어도 하나는 1.3이상임).
2. 위 1에 있어서, 식 1 중 B는 1.3 이상인, 연성 금속 적층 필름.
3. 위 2에 있어서, 식 1 중 A 및 B는 모두 1.3 이상인, 연성 금속 적층 필름.
4. 위 1에 있어서, 길이방향으로 5% 신장 시의 응력은 90MPa 내지 110MPa이며, 길이방향으로 10% 신장 시의 응력은 130MPa 내지 145MPa인, 연성 금속 적층 필름.
5. 위 1에 있어서, 폭 방향으로 5% 신장 신의 응력은 85MPa 내지 100MPa이며, 폭 방향으로 10% 신장 시의 응력은 125MPa 내지 145MPa인, 연성 금속 적층 필름.
6. 위 1에 있어서, 상기 액정 폴리머의 녹는점은 290℃ 내지 300℃인, 연성 금속 적층 필름.
7. 위 1에 있어서, 상기 코어층의 두께는 5㎛ 내지 100㎛이고, 상기 금속층의 두께는 5㎛ 내지 50㎛인, 연성 금속 적층 필름.
8. 액정 폴리머(LCP)를 포함하는 예비 코어층의 일면에 금속층을 접합시키는 단계; 및
상기 접합된 예비 코어층 및 금속층을 280℃ 내지 300℃의 열처리 온도로 0.5분 내지 (1.5+k)분 동안 열처리하여 상기 예비 코어층을 코어층으로 변환시키는 단계를 포함하며,
상기 k는 (300℃-열처리 온도)/10℃인, 연성 금속 적층 필름의 제조 방법.
9. 위 8에 있어서, 상기 열처리 단계는 290℃ 내지 295℃의 온도에서 수행되는, 연성 금속 적층 필름의 제조 방법.
10. 위 8에 있어서, 상기 예비 코어층의 일면에 금속층을 접합시키는 단계는 상기 예비 코어층의 상기 일면 상에 상기 금속층을 배치하는 단계; 및 1MPa 내지 10MPa의 압력 및 0.05kPa 내지 0.5kPa의 진공도에서 상기 금속층을 가압하는 단계를 포함하는, 연성 금속 적층 필름의 제조 방법.
11. 위 10에 있어서, 상기 금속층을 가압하는 단계는 200℃ 내지 300℃의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 수행되는, 연성 금속 적층 필름의 제조 방법.
12. 위 8에 있어서, 상기 열처리 단계는 적외선 히터(IR-heater)를 이용하여 수행되는, 연성 금속 적층 필름의 제조 방법.
13. 위 1에 따른 연성 금속 적층 필름으로부터 제조된, 연성 회로 기판.
14. 위 13에 있어서, 상기 금속층으로부터 형성된 배선층을 포함하는, 연성 회로 기판.
15. 위 14에 있어서, 상기 배선층은 상기 코어층의 상면 상에 배치되며,
상기 코어층의 저면 상에 배치되어 상기 배선층과 두께 방향으로 중첩된 그라운드 층을 더 포함하는, 연성 회로 기판.
예시적인 실시예들에 따른 연성 금속 적층 필름은 코어층 및 상기 코어층 상에 배치된 금속층을 포함하며, 코어층은 액정 폴리머를 포함할 수 있다. 이에 따라, 코어층이 낮은 유전율 및 유전 정접을 가질 수 있으며, 고주파 혹은 초고주파 구동 시 신호 저감 및 급전 손실이 방지될 수 있으며, 안테나 게인 및 방사 특성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 연성 금속 적층 필름은 길이방향으로 5% 신장 시의 응력에 대한 길이방향으로 10% 신장 시의 응력의 비, 및 폭 방향으로 5% 신장 시의 응력에 대한 폭 방향으로 10% 신장 시의 응력의 비의 합이 소정의 값을 만족할 수 있다. 이 경우, 코어층 및 금속층의 비대칭성이 개선될 수 있으며, 기계적 물성 및 유연성이 우수할 수 있다. 따라서, 코어층의 굽힘 특성 및 굴곡 내구성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 연성 금속 적층 필름의 길이방향으로의 응력의 비 또는 폭 방향으로의 응력의 비는 소정의 값 이상을 가질 수 있다. 따라서, 코어층의 길이방향 및 폭 방향으로의 굴곡 특성의 비대칭성을 개선할 수 있으며, 연성 금속 적층 필름의 내구성 및 굴곡 안정성이 개선될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 연성 금속 적층 필름은 코어층 및 금속층을 접합시킨 후 소정의 온도에서 소정의 시간 동안 열처리하여 형성될 수 있다. 따라서, 연성 금속 적층 필름이 길이방향으로의 물성 및 폭 방향으로의 물성이 조절될 수 있으며, 연성 금속 적층 필름의 폴딩 특성이 전체적으로 향상될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 연성 금속 적층 필름을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 연성 금속 적층 필름을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 연성 회로 기판을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 연성 금속 적층 필름을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 연성 회로 기판을 나타내는 개략적인 단면도이다.
본 발명의 실시예들에 따른 연성 금속 적층 필름은 액정 폴리머(liquid crystal polymer, LCP)를 포함하는 코어층, 및 상기 코어층 상에 배치된 금속층을 포함한다. 상기 연성 금속 적층 필름은 길이방향(Machine Direction, MD)으로 5% 신장 시의 응력에 대한 길이방향으로 10% 신장 시의 응력의 비, 및 폭 방향(Transverse Direction, TD)으로 5% 신장 시의 응력에 대한 폭 방향으로 10% 신장 시의 응력의 비의 합이 2.8 이상이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "길이방향(MD)"은 연성 금속 적층 필름 제조 시 연성 금속 적층 필름 제조 시스템에서 연성 금속 적층 필름 이 연신되면서 이동하는 방향을 의미하며(예를 들면, 연성 금속 적층 필름의 연신방향), "폭 방향(TD)"은 상기 길이방향과 수직인 방향을 의미한다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
본 출원에 사용된 용어 "제1", "제2", "일단", "타단", "상면", "저면", "상부", "하부", "위", "아래" 등은 절대적인 위치 혹은 순서를 한정하는 것이 아니며, 서로 다른 구성 또는 부분을 구분하기 위한 상대적인 의미로 사용된다.
<연성 금속 적층 필름>
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 연성 금속 적층 필름을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 연성 금속 적층 필름은 코어층(110) 및 상기 코어층(110)의 적어도 일면에 적층된 금속층(120)을 포함할 수 있다.
상기 코어층(110)은 액정 폴리머(LCP)를 포함할 수 있다. 액정 폴리머는 낮은 유전율(permittivity) 또는 낮은 유전 정접(dissipation factor)을 가짐에 따라, 고주파 혹은 초고주파 대역에서 높은 신호 효율을 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 코어층(110)이 액정 폴리머를 포함함에 따라, 코어층(110)의 유전율 및 유전 계수가 전체적으로 낮아질 수 있다.
이 경우, 코어층(110)이 낮은 유전 정접(유전 손실 또는 손실 탄젠트; Df) 값을 가질 수 있으며, 높은 신호 전송 속도에서도 신호 손실 및 저감 없이 향상된 신호 특성이 제공될 수 있다. 따라서, 안테나 구조체에 적용되는 경우, 고주파/초고주파 안테나 방사 신뢰성을 유지하면서 향상된 신호 전달 특성을 갖는 연성 회로 기판이 제공될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 액정 폴리머는 액정성 폴리에스테르를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 액정 폴리머는 액정성 폴리에스테르아미드, 액정성 폴리에스테르에테르, 액정성 폴리에스테르카보네이트, 액정성 폴리에스테르이미드 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 액정성 폴리에스테르는 단량체로서 방향족 화합물을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 액정성 폴리에스테르는 액정성 전방향족 폴리에스테르일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 코어층(110)의 두께는 5㎛ 내지 100㎛일 수 있으며, 보다 구제척으로 25㎛ 내지 50㎛일 수 있다.
코어층(110)의 두께가 5㎛ 미만인 경우, 절연층인 코어층(110)의 두께가 얇아짐에 따라 고주파 혹은 초고주파 영역에서의 전송 손실률이 증가할 수 있다. 코어층(110)의 두께가 100㎛ 초과인 경우, 연성 금속 적층 필름의 두께가 증가함에 따라 박막화가 어려울 수 있으며, 굴곡 특성 및 굽힘 특성이 저하될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 액정 폴리머의 녹는점은 290℃ 내지 300℃일 수 있으며, 바람직하게는 290℃ 내지 295℃일 수 있다.
상기 범위 내에서 열처리 공정에 의해 연성 금속 적층 필름의 길이방향으로의 인장 강도 및 폭 방향으로의 인장 강도가 소정의 범위 내로 조절될 수 있으며, 폴딩성이 향상될 수 있다. 또한, 고온 열처리 공정에 따른 코어층(110)의 수축, 주름(wrinkle) 및 파단을 방지할 수 있으며, 치수 안정성 및 공정성이 우수할 수 있다.
상기 금속층(120)은 코어층(110)의 적어도 일면 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 예비 코어층의 일면에 금속층(120)을 접합시킨 후, 예비 코어층 및 금속층(120)을 열처리하여 코어층(110) 및 금속층(120)의 적층 필름을 형성할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 예비 금속층에 금속층(120)을 접합시키는 단계는 예비 코어층의 일면에 금속층(120)을 적층시켜 적층체를 형성하는 단계, 및 진공 프레스기를 이용하여 상기 적층체의 금속층(120)을 가압하는 단계를 포함할 수 있다.
금속층(120) 및 예비 코어층의 접합 압력은 1MPa 내지 10MPa일 수 있다. 접합 압력이 1MPa 미만인 경우, 예비 코어층 및 금속층(120)에 충분한 가압이 작용하지 않아 밀착력이 저하될 수 있다. 접합 압력이 10MPa 초과인 경우, 과도한 압력으로 인해 코어층(110) 내부에 크랙이 발생할 수 있으며, 기계적 물성이 저하될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적층체를 가압하는 단계는 0.05kPa 내지 0.5kPa의 진공도(degree of vacuum)에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 진공 프레스기를 이용하여 1MPa 내지 10MPa의 압력 및 0.05kPa 내지 0.5kPa의 진공도에서 상기 금속층(120)을 가압하여 예비 코어층 상에 부착시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 금속층(120)을 접합시키는 단계는 열처리 하에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 예비 코어층 및 금속층(120)은 열 융착 방식에 의해 접합될 수 있다.
열 융착은 열롤(heat roll), 더블밸트프레스, 가열판 또는 이들을 병용한 방법을 사용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 금속층(120)의 접합 온도는 200℃ 내지 300℃일 수 있다. 접합 온도가 200℃ 미만인 경우, 예비 코어층 표면의 용융도가 낮아 금속층(120)과의 앵커링 효과가 감소할 수 있다. 접합 온도가 300℃ 초과인 경우, 예비 코어층의 용융이 심화되어 오버 플로우(overflow) 현상이 발생할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 접합 시간은 30분 내지 2시간일 수 있다. 상기 범위 내에서 예비 코어층 및 금속층(120)에 충분한 가압이 수행되어 밀착력이 우수할 수 있으며, 공정 시간의 증가에 따른 생산성 저하를 방지할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 연성 금속 적층 필름은 코어층(110) 및 금속층(120)의 접합을 위해 코어층(110) 및 금속층(120) 사이에 점착제층 또는 접착제층을 더 포함할 수 있다.
상기 금속층(120)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 주석(Sn) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 금속층(120)은 구리를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속층(120)은 구리 박막인 동박층일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 금속층(120)의 두께는 5㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 금속층(120)의 두께가 5㎛ 미만인 경우, 금속층(120)의 저항이 증가함에 따라 연성 금속 적층 필름의 발열 문제가 발생할 수 있다. 금속층(120)의 두께가 50㎛ 초과인 경우, 연성 금속 적층 필름의 곡률 반경이 증가할 수 있으며, 굴곡성이 저하될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 금속층(120)을 상기 예비 코어층 상에 접합시킨 후 적층 필름을 열처리할 수 있다. 이 경우, 예비 코어층이 코어층(110)으로 변환될 수 있다. 예를 들면, 상기 열처리 단계를 통하여 예비 코어층의 결정성 및 배향성이 변화할 수 있으며, 연성 적층 금속 필름의 신장에 따른 응력, 수축력이 변화할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 열처리 단계는 280℃ 내지 300℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 열처리 온도가 280℃ 미만인 경우, 연성 금속 적층 필름의 길이 방향 및 폭 방향으로의 응력이 지나치게 커질 수 있으며, 길이방향 및 폭방향 간 굴곡 특성이 비대칭화 될 수 있다. 따라서, 연성 금속 적층 필름의 기계적 물성 및 폴딩성이 저하될 수 있다.
상기 열처리 온도가 300℃ 초과인 경우, 연성 금속 적층 필름의 길이방향 및 폭 방향으로의 응력이 작아짐에 따라, 연성 금속 적층 필름의 폴딩 특성 및 굴곡 내구성이 저하될 수 있다. 또한, 열처리 공정 시 액정 폴리머가 용융되어 코어층(110) 내에 기포(blister)가 발생할 수 있으며, 코어층(110) 및 금속층(120) 간 박리 및 파단이 발생할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열처리 온도는 290℃ 내지 300℃일 수 있으며, 보다 바람직하게는 290℃ 내지 295℃일 수 있다. 상기 범위 내에서 연성 금속 적층 필름의 길이방향으로의 응력 및 폭 방향으로의 응력이 적절한 범위로 조절될 수 있으며, 연성 금속 적층 필름의 폴딩 특성 및 기계적 물성이 개선될 수 있다. 또한, 열처리 공정에 의한 코어층(110)의 용융 및 구조적 변형을 방지하여 코어층(110)의 표면 균일도 및 두께 균일성이 향상될 수 있다.
상기 열처리 단계는 0.5분 내지 (1.5+k)분 동안 수행될 수 있으며, 상기 k는 (300℃-열처리 온도)/10℃을 만족하는 값일 수 있다.
상기 열처리 시간이 0.5분 미만인 경우, 연성 금속 적층 필름이 높은 변형력을 가짐에 따라, 기계적 물성 및 굽힘 특성이 저하될 수 있다. 상기 열처리 시간이 1.5+k분 초과인 경우, 신장에 따른 연성 금속 적층 필름의 변형력이 과도하게 감소하여 내구성 및 폴딩 특성이 저하될 수 있다. 또한, 코어층(110) 내에 무작위적인 기포가 발생하여 기계적 물성이 저하될 수 있으며, 생산성 및 성형성이 열화일 수 있다.
상기 열처리 단계는 적외선 히터(IR-heater)를 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 코어층(110) 및 금속층(120)이 접합된 적층 필름을 기판, 예를 들면, SUS 판에 부착한 후 적외선 히터를 이용하여 280℃ 내지 300℃의 온도로 열처리할 수 있다.
코어층(110) 및 금속층(120)을 접합시킨 적층 필름에 열처리를 함에 따라, 연성 금속 적층 필름의 길이방향으로의 수축에 따른 응력 및 폭방향으로의 수축에 따른 응력이 소정의 범위 내로 조절될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 연성 금속 적층 필름은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
A+B≥2.8
식 1에서 A는 길이방향으로 5% 신장 시의 응력에 대하여 길이방향으로 10% 신장 시의 응력의 비일 수 있다.
식 1에서 B는 폭 방향으로 5% 신장 시의 응력에 대하여 폭 방향으로 10% 신장 시의 응력의 비일 수 있다.
예를 들면, 상기 연성 금속 적층 필름의 응력은 만능 시험기(universal testing machine, UTM)를 이용하여 180도 인장시험을 통하여 측정될 수 있다. 구체적으로, 길이 100mm 및 폭 126mm의 연성 금속 적층 필름에 대하여 만능 시험기를 이용하여 50mm의 변위 및 50.8mm/min의 속도로 길이방향 및 폭 방향으로 5% 신장시의 응력 및 10% 신장시의 응력을 측정할 수 있다.
연성 금속 적층 필름이 상기 식 1을 만족함에 따라, 길이방향 및 폭 방향으로 신장에 따른 응력이 적절하게 조절될 수 있으며, 연성 금속 적층 필름의 굽힘 특성이 개선될 수 있다.
또한, 길이방향의 변형력 및 폭 방향의 변형력의 비대칭성이 저하되어 구조적 안정성이 향상될 수 있으며, 변형력의 편차에 따른 코어층 및 금속층 간 박리 및 판단이 억제될 수 있다.
바람직하게는, 상기 식 1에서 A+B는 2.85 이상일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 식 1에서 A+B는 3.0 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 식 1에서 A+B는 2.8 내지 3.0일 수 있으며, 바람직하게는 2.85 내지 2.95일 수 있다. 상기 범위 내에서 연성 금속 적층 필름의 신장 정도에 따른 응력의 비가 적절하게 조절될 수 있다.
상기 식 1에서 A 및 B 중 적어도 하나는 1.3 이상일 수 있다. 이 경우, 길이 방향 및 폭 방향으로 변형력의 비대칭성이 감소할 수 있으며, 폴딩 싱 연성 금속 적층 필름의 내구성 및 어느 한 방향으로의 크랙 발생이 감소할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 식 1 중 B는 1.3 이상일 수 있다. 이 경우, 연신 방향과 수직인 방향에서의 신장에 따른 응력이 높아짐에 따라, 연성 금속 적층 필름의 굴곡 내구성이 향상될 수 있으며, 코어층의 크랙 및 핀홀 발생이 억제될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 식 1 중 B는 1.3 내지 1.7일 수 있으며, 바람직하게는 1.4 내지 1.6일 수 있다. 상기 범위 내에서 폭 방향으로의 신장에 따른 응력이 과도한 증가를 방지할 수 있으며, 폴딩에 따른 코어층의 크랙 발생 및 수축을 방지할 수 있다.
바람직하게는 상기 식 1에서 A 및 B는 모두 1.3 이상일 수 있다. 이 경우, 길이방향 및 폭 방향의 비대칭성이 감소할 수 있으며, 연성 금속 적층 필름의 굽힘 특성 및 굴곡 내구성이 보다 개선될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 식 1 중 A는 1.3 내지 1.6일 수 있으며, 바람직하게는 1.3 내지 1.5일 수 있다. 상기 범위 내에서 길이방향으로의 신장에 따른 응력이 과도하게 증가하는 것을 방지할 수 있어 구조적 안정성이 개선될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 연성 금속 적층 필름의 길이방향으로의 5% 신장 시의 응력은 90MPa 내지 110MPa일 수 있으며, 바람직하게는 95MPa 내지 105MPa일 수 있다.
또한, 상기 연성 금속 적층 필름의 길이방향으로의 10% 신장 시의 응력은 130MPa 내지 145MPa일 수 있으며, 바람직하게는 135MPa 내지 145MPa일 수 있다.
상기 범위 내에서 연성 금속 적층 필름의 길이방향으로의 폴딩성이 개선될 수 있으며, 코어층(110)의 연신 방향으로의 수축 및 금속층(120)의 박리를 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 연성 금속 적층 필름의 폭 방향으로의 5% 신장 시의 응력은 85MPa 내지 100MPa일 수 있으며, 바람직하게는 85MPa 내지 90MPa일 수 있다.
또한, 상기 연성 금속 적층 필름의 폭 방향으로의 10% 신장 시의 응력은 125MPa 내지 145MPa일 수 있으며, 바람직하게는 125MPa 내지 130MPa일 수 있다.
상기 범위 내에서 연성 금속 적층 필름의 폭 방향으로의 폴딩성이 개선될 수 있으며, 코어층(110) 및 금속층(120)의 크랙 및 핀홀 발생을 방지할 수 있다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 연성 금속 적층 필름을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 금속층은 코어층(110)의 양면 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 연성 금속 적층 필름은 코어층(110), 상기 코어층(110)의 상면 상에 배치된 제1 금속층(120), 및 상기 코어층(110)의 저면 상에 배치된 제2 금속층(130)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 금속층(130)은 상기 제1 금속층(120)과 두께 방향을 중첩될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 금속층(120)은 회로 또는 도체 패턴으로 제공될 수 있으며, 상기 제2 금속층(130)은 그라운드 층을 제공될 수 있다.
제2 금속층(130)이 코어층(110)을 사이에 두고 제1 금속층(120)과 두께 방향으로 중첩되어 배치됨에 따라, 제1 금속층(120) 및 제2 금속층(130) 간 정전용량 및 인덕턴스가 형성될 수 있다. 따라서, 높은 전송 속도에서도 급전 및 신호 손실률을 저감할 수 있으며, 신호 송수신 효율이 증가할 수 있다.
<연성 회로 기판>
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 연성 회로 기판을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 연성 회로 기판은 상술한 연성 금속 적층 필름으로부터 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 연성 회로 기판은 코어층(210), 및 상기 코어층의 일면 상에 배치된 배선층(220)을 포함할 수 있다.
상기 연성 금속 적층 필름의 금속층은 배선층(220)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 금속층을 패터닝하여 배선층(220)을 형성할 수 있다.
상기 코어층(210)은 액정 폴리머를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 코어층(210)은 액정 폴리머 층일 수 있다.
상기 배선층(220)은 코어층의 저면 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 연성 회로 기판은 배선층(220)에 의해 안테나(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 배선층(220)은 구동 집적 회로(IC) 칩으로부터 안테나(300)로 전력을 분배하는 배선으로 제공될 수 있다.
상기 코어층(210) 및 배선층(220)의 적층체는 길이방향(MD)으로 5% 신장 시의 응력에 대한 길이방향으로 10% 신장 시의 응력의 비(A), 및 폭 방향(TD)으로 5% 신장 시의 응력에 대한 폭 방향으로 10% 신장 시의 응력의 비(B)의 합이 2.8 이상일 수 있으며, A 및 B 중 적어도 하나는 1.3 이상일 수 있다. 따라서, 연성 회로 기판(200)의 유연성 및 굽힘 특성이 향상될 수 있다.
안테나(300)는 안테나 유전층(310), 상기 안테나 유전층(310)의 상면 상에 배치된 안테나 전극층(320), 및 상기 안테나 유전층(310)의 저면 상에 배치된 안테나 그라운드 층(330)을 포함할 수 있다.
안테나 유전층(310)은 예를 들면, 접힐 수 있는 유연성을 갖는 투명 수지 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 안테나 유전층(310)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등의 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 유전층(310)은 광학 투명 점착제(Optically clear Adhesive: OCA), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin: OCR) 등과 같은 점접착 필름, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수도 있다.
상기 안테나 전극층(310)은 상기 안테나(300)의 방사 전극, 방사 전극과 전기적으로 연결된 전송 선로 및 신호 패드을 포함할 수 있다. 상기 방사 전극은 방사 신호를 송수신할 수 있다. 상기 전송 선로 또는 신호 패드는 배선층(220)과 전기적으로 연결될 수 있다.
안테나 전극층(320) 및 안테나 그라운드 층(330)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 주석(Sn) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 저저항 구현을 위해 은(Ag) 또는 은 합금이(예를 들면 은-팔라듐-구리(APC) 합금)이 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 배선층(220)은 도전성 중개 구조물(260)을 통해 안테나 전극층(320)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 도전성 중개 구조물(260)은 예를 들면, 이방성 도전 필름(ACF)으로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 코어층(210)의 상면 및 하면 상에는 각각 배선 보호를 위한 상부 커버레이(coverlay) 필름(250) 및 하부 커버레이 필름(240)이 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 코어층(210)의 상면 상에는 그라운드 층(230)이 배치될 수 있다. 그라운드 층(230)은 코어층(210)을 사이에 두고 배선층(220)과 두께 방향으로 중첩되도록 배치될 수 있다.
그라운드 층(230)은 라인 형태 또는 플레이트 형태를 가질 수 있다. 그라운드 층(230)은 배선층(220)으로부터 발생하는 노이즈 또는 자체 방사를 차폐 또는 억제하는 배리어로 기능할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 연성 회로 기판 상에는 구동 IC 칩(270)이 배치될 수 있다.
예를 들면, 구동 IC 칩(270)은 연성 회로 기판의 하부에 배치되며, 배선층(220)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 IC 칩(270)으로부터 배선층(220)을 통해 안테나(300)로 전력이 공급될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동 IC 칩은 안테나(300)의 하부에 위치할 수 있다. 예를 들면, 상기 연성 회로 기판(200)은 일단이 안테나(300)의 아래에 위치하도록 굴곡될 수 있다. 연성 금속 적층 필름이 상술한 식 1을 만족함에 따라, 연성 회로 기판(200)이 폴딩 상태에 있더라도 우수한 안정성 및 내구성을 가질 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들 및 비교예를 포함하는 실험예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 및 비교예
실시예 1
두께 50㎛의 액정 크리스탈 폴리머(Chiyoda 제, Tm: 293℃) 필름에 두께 12㎛의 동박 기재(두산솔루스 제, Rz: 0.45㎛)를 적층하였다. 이 후, 상기 적층체를 진공 프레스기(Model-KVHC, Kitagawa seiki제)에 투입한 후, 250℃의 온도, 1.5MPa의 압력 및 0.1kPa의 진공도 조건 하에서 60분 동안 가압하여 단면 연성 금속 적층체를 제조하였다.
상기 제조된 단면 연성 금속 적층체를 Sus-plate에 부착하고, IR-heater(IR가열로, Noritake 제)를 이용하여 290℃의 온도에서 1초 동안 열처리하여 실시예 1의 연성 금속 적층 필름을 제조하였다.
실시예 2 내지 5 및 비교예 1 내지 7
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 단면 연성 금속 적층체를 제조하였다.
상기 제조된 단면 연성 금속 적층체를 Sus-plate에 부착하여 IR-heater를 이용하여 하기 표 1의 온도 및 시간으로 열처리하여 연성 금속 적층 필름을 제조하였다.
비교예 8
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 단면 연성 금속 적층체를 제조하였다. 연성 금속 적층체에 대한 열처리 단계를 생략하여 열처리되지 않은 연성 금속 적층 필름을 제조하였다.
| 구 분 | 열처리 조건 | 5% 신장시 응력(MPa) | 10% 신장시 응력(MPa) | |||
| 온도(℃) | 시간(분) | MD | TD | MD | TD | |
| 실시예 1 | 280 | 1 | 92 | 88 | 146 | 108 |
| 실시예 2 | 280 | 3 | 106 | 106 | 172 | 136 |
| 실시예 3 | 290 | 1 | 105 | 91 | 138 | 142 |
| 실시예 4 | 290 | 2 | 101 | 88 | 144 | 127 |
| 실시예 5 | 300 | 1 | 92 | 91 | 133 | 128 |
| 비교예 1 | 270 | 1 | 89 | 86 | 136 | 107 |
| 비교예 2 | 290 | 3 | 88 | 95 | 117 | 125 |
| 비교예 3 | 300 | 2 | 72 | 79 | 90 | 95 |
| 비교예 4 | 300 | 3 | 65 | 73 | 87 | 92 |
| 비교예 5 | 310 | 1 | 73 | 77 | 91 | 95 |
| 비교예 6 | 310 | 2 | 65 | 68 | 87 | 84 |
| 비교예 7 | 310 | 3 | 77 | 62 | 93 | 81 |
| 비교예 8 | - | - | 172 | 152 | 241 | 181 |
실험예
(1) 신장 시 응력 평가
실시예 및 비교예에 따른 연성 금속 적층 필름을 길이 100mm 및 폭 126mm로 절단하여 시편을 준비하였다. 만능 시험기(UTM, Shimadzu 제)를 이용하여 상기 준비된 시편의 길이방향(MD)으로 5% 신장 시 응력 및 10% 신장 시 응력, 및 폭 방향(TD)으로 5% 신장 시 응력 및 10% 신장 시 응력을 측정하였다. 이때, 길이방향(MD)은 적층 필름 제조 공정 중 적층 필름의 진행 방향을 의미하고, 폭 방향(TD)은 길이방향에 수직인 방향을 의미한다.
구체적으로, 상기 준비된 시편에 대하여 변위 50mmm 및 인장 속도 50.8mm/min의 조건으로 180° 인장 시험을 수행하여 응력을 측정하였다.
상기 측정된 길이방향으로 5% 신장 시의 응력에 대한 길이방향으로 10% 신장 시의 응력의 비를 A로 하고, 폭 방향으로 5% 신장 시의 응력에 대한 폭 방향으로 10% 신장 시의 응력의 비를 B로 하여 A+B를 계산하였다.
(2) 폴딩성 평가
실시예 및 비교예에 따른 연성 금속 적층 필름을 길이 100mm 및 폭 20mm로 절단하여 시편을 준비하였다. 상기 준비된 시편을 폴딩기를 이용하여 길이방향(MD)으로 1회에 1R x 180° 폴딩 각도로 반복적으로 폴딩시켰다. 단선이 발생한 폴딩 횟수를 측정하여 길이방향으로의 단선 발생 횟수를 구하였다.
또한, 상기 시편과 동일한 시편을 준비하여 폭 방향(TD)으로 1회에 180° 폴딩 각도로 반복적으로 폴딩시켰다. 단선이 발생한 폴딩 횟수를 측정하여 폭 방향으로의 단선 발생 횟수를 구하였다.
상기 얻어진 길이방향으로의 단선 발생 횟수 및 폭 방향으로의 단선 발생 횟수의 평균을 계산하여 폴딩성을 평가하였다.
| 구분 | A | B | A+B | 폴딩성 |
| 실시예 1 | 1.59 | 1.23 | 2.81 | 199 |
| 실시예 2 | 1.54 | 1.28 | 2.82 | 193 |
| 실시예 3 | 1.31 | 1.56 | 2.87 | 221 |
| 실시예 4 | 1.43 | 1.44 | 2.87 | 232 |
| 실시예 5 | 1.45 | 1.41 | 2.85 | 228 |
| 비교예 1 | 1.53 | 1.24 | 2.77 | 183 |
| 비교예 2 | 1.33 | 1.32 | 2.65 | 191 |
| 비교예 3 | 1.24 | 1.20 | 2.44 | 188 |
| 비교예 4 | 1.34 | 1.26 | 2.60 | 185 |
| 비교예 5 | 1.25 | 1.23 | 2.48 | 172 |
| 비교예 6 | 1.35 | 1.24 | 2.58 | 182 |
| 비교예 7 | 1.20 | 1.31 | 2.51 | 179 |
| 비교예 8 | 1.40 | 1.19 | 2.59 | 158 |
표 1 및 표 2를 참조하면, 소정의 온도 및 시간 범위 내에서 열처리 공정이 수행된 실시예들의 경우, 연성 금속 적층 필름의 길이방향으로 5% 신장 시 응력에 대한 10% 신장 시 응력의 비(A) 및 폭 방향으로 5% 신장 시 응력에 대한 10% 신장 시 응력의 비(B)의 합이 2.8 이상임을 확인할 수 있다. 이에 따라, 연성 금속 적층 필름의 굽힘 특성이 우수함을 확인할 수 있다.
열처리 온도가 280℃인 실시예 1 및 2의 경우, 폭 방향으로 5% 신장 시 응력에 대한 10% 신장 시 응력의 비(B)가 1.3보다 작음을 확인할 수 있다. 이에 따라, 폭 방향으로 굽힘 특성이 저하되며, 연성 금속 적층 필름의 전체적인 폴딩성이 다소 낮은 것을 확인할 수 있다.
비교예들의 경우, 열처리 온도 및 시간이 높거나 낮음에 따라, 연성 금속 적층 필름의 A+B의 값이 2.8보다 작음을 확인할 수 있다. 이에 따라, 연성 금속 적층 필름의 길이방향으로의 굽힘 특성 및 폭 방향으로의 굽힘 특성이 저하되었으며, 폴딩성이 전체적으로 저하된 것을 확인할 수 있다.
110, 210: 코어층
120: 금속층, 제1 금속층
130: 제2 금속층 200: 연성 회로 기판
220: 배선층 230: 그라운드 층
240: 하부 커버레이 필름 250: 상부 커버레이 필름
260: 도전성 중개 구조물 270: 구동 IC 칩
300: 안테나 310: 안테나 유전층
320: 안테나 전극층 330: 안테나 그라운드 층
130: 제2 금속층 200: 연성 회로 기판
220: 배선층 230: 그라운드 층
240: 하부 커버레이 필름 250: 상부 커버레이 필름
260: 도전성 중개 구조물 270: 구동 IC 칩
300: 안테나 310: 안테나 유전층
320: 안테나 전극층 330: 안테나 그라운드 층
Claims (15)
- 액정 폴리머(LCP)를 포함하는 코어층; 및
상기 코어층 상에 배치된 금속층을 포함하며,
하기 식 1을 만족하는, 연성 금속 적층 필름:
[식 1]
A+B≥2.8
(A는 길이방향(Machine Direction, MD)으로 5% 신장 시의 응력(stress)에 대한 상기 길이방향으로 10% 신장 시의 응력의 비이며,
B는 폭 방향(Transverse Direction, TD)으로 5% 신장 시의 응력에 대한 상기 폭 방향으로 10% 신장 시의 응력의 비이고,
A 및 B 중 적어도 하나는 1.3이상임).
- 청구항 1에 있어서, 식 1 중 B는 1.3 이상인, 연성 금속 적층 필름.
- 청구항 2에 있어서, 식 1 중 A 및 B는 모두 1.3 이상인, 연성 금속 적층 필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 길이방향으로 5% 신장 시의 응력은 90MPa 내지 110MPa이며, 상기 길이방향으로 10% 신장 시의 응력은 130MPa 내지 145MPa인, 연성 금속 적층 필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 폭 방향으로 5% 신장 신의 응력은 85MPa 내지 100MPa이며, 상기 폭 방향으로 10% 신장 시의 응력은 125MPa 내지 145MPa인, 연성 금속 적층 필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 액정 폴리머의 녹는점은 290℃ 내지 300℃인, 연성 금속 적층 필름.
- 청구항 1에 있어서, 상기 코어층의 두께는 5㎛ 내지 100㎛이고, 상기 금속층의 두께는 5㎛ 내지 50㎛인, 연성 금속 적층 필름.
- 액정 폴리머(LCP)를 포함하는 예비 코어층의 일면에 금속층을 접합시키는 단계; 및
상기 접합된 예비 코어층 및 금속층을 280℃ 내지 300℃의 열처리 온도로 0.5분 내지 (1.5+k)분 동안 열처리하여 상기 예비 코어층을 코어층으로 변환시키는 단계를 포함하며,
상기 k는 (300℃-열처리 온도)/10℃인, 연성 금속 적층 필름의 제조 방법.
- 청구항 8에 있어서, 상기 열처리 단계는 290℃ 내지 295℃의 온도에서 수행되는, 연성 금속 적층 필름의 제조 방법.
- 청구항 8에 있어서, 상기 예비 코어층의 일면에 금속층을 접합시키는 단계는,
상기 예비 코어층의 상기 일면 상에 상기 금속층을 배치하는 단계; 및
1MPa 내지 10MPa의 압력 및 0.05kPa 내지 0.5kPa의 진공도에서 상기 금속층을 가압하는 단계를 포함하는, 연성 금속 적층 필름의 제조 방법.
- 청구항 10에 있어서, 상기 금속층을 가압하는 단계는 200℃ 내지 300℃의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 수행되는, 연성 금속 적층 필름의 제조 방법.
- 청구항 8에 있어서, 상기 열처리 단계는 적외선 히터(IR-heater)를 이용하여 수행되는, 연성 금속 적층 필름의 제조 방법.
- 청구항 1에 따른 연성 금속 적층 필름으로부터 제조된, 연성 회로 기판.
- 청구항 13에 있어서, 상기 금속층으로부터 형성된 배선층을 포함하는, 연성 회로 기판.
- 청구항 14에 있어서, 상기 배선층은 상기 코어층의 저면 상에 배치되며,
상기 코어층의 상면 상에 배치되어 상기 배선층과 두께 방향으로 중첩된 그라운드 층을 더 포함하는, 연성 회로 기판.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220041703A KR102671490B1 (ko) | 2022-04-04 | 연성 금속 적층 필름 및 이의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220041703A KR102671490B1 (ko) | 2022-04-04 | 연성 금속 적층 필름 및 이의 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230142982A true KR20230142982A (ko) | 2023-10-11 |
| KR102671490B1 KR102671490B1 (ko) | 2024-05-30 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130027442A (ko) | 2011-09-07 | 2013-03-15 | 주식회사 엘지화학 | 불소수지 함유 연성 금속 적층판 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130027442A (ko) | 2011-09-07 | 2013-03-15 | 주식회사 엘지화학 | 불소수지 함유 연성 금속 적층판 |
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