KR20230145082A - 마이크로스트립 안테나 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
평면 사이즈를 대형화하지 않고, 저비용이며 또한 밀리미터파대에서 이득 향상의 효과가 발현되는 마이크로스트립 안테나를 제공하는 것이 과제이다. 적어도 안테나 도체층(3)/제1 폴리이미드층(2)/접지 도체층(1)을 이 순으로 갖고 있고, 상기 제1 폴리이미드층(2)은 두께가 75 내지 200㎛이며, 또한 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하인 마이크로스트립 안테나에 의해 상기 과제를 해결할 수 있다.
Description
본 발명은, 마이크로스트립 안테나 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
근년, 정보 통신 네트워크의 진화에 의해 무선 통신 기술의 발전이 점점 가속되고, 스마트폰을 비롯하여 모바일 단말기수가 증가하고 있다. 또한 새로운 시스템 규격에 의해 고속·대용량화가 요구되고 있고, 무선 통신의 키 디바이스이기도 한 안테나에 있어서도 보다 고주파 대역에서의 저손실화가 필수로 되어 있다.
마이크로스트립 안테나의 이득을 향상시키는 방법으로서, 특허문헌 1에는, 복수의 안테나 도체를 어레이상으로 배열하는 방법이 제안되어 있다.
또한, 마이크로스트립 안테나의 이득을 향상시키는 다른 방법으로서, 특허문헌 2에는, 기재에 자성 재료를 사용하는 방법이 제안되어 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 복수의 안테나 도체를 사용하는 점에서, 평면 사이즈가 대형화된다는 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 재료 비용이 증대될 뿐만 아니라, 자성 재료의 자기 특성이 밀리미터파대에서는 현저하게 저하되는 점에서, 밀리미터파대에 있어서는 이득 향상의 효과가 거의 얻어지지 않는다는 문제가 있었다.
본 발명의 일 양태는, 평면 사이즈를 대형화하지 않고, 저비용이며 또한 밀리미터파대에서 이득 향상의 효과가 발현되는 마이크로스트립 안테나 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 예의 검토한 결과, 이하에 기재된 구성에 의해, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내었다. 즉 본 발명의 일 실시 형태는 이하의 구성을 이룬다.
[1] 적어도 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있고, 상기 제1 폴리이미드층은, 두께가 75 내지 200㎛이며, 또한 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하인 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나.
[2] 마이크로스트립 안테나의 제조 방법이며, 상기 마이크로스트립 안테나는, 적어도 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있고, 상기 제1 폴리이미드층으로서, 두께가 75 내지 200㎛이며, 또한 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하인 폴리이미드 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
본건 발명에 의하면, 간편하게 전송 손실을 방지할 수 있기 때문에, 고속·고주파 전송로를 필요로 하는 마이크로스트립 안테나 용도에 적합하게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나의 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한, 안테나 도체층을 복수 갖는 마이크로스트립 안테나의 단면 모식도이다.
도 3은 마이크로스트립 안테나의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한, 제2 폴리이미드층/접착제층/안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖는 마이크로스트립 안테나의 단면 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 관한, 접착제층 2를 갖는 마이크로스트립 안테나의 단면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 관한, 안테나 도체층을 복수 갖는 마이크로스트립 안테나의 단면 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 관한, 절연층이 솔더 레지스트인 마이크로스트립 안테나를 나타내는 모식도이다.
도 8은 마이크로스트립 안테나의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 9는 양면 플렉시블 금속 피복 적층판(마이크로스트립 안테나)의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한, 안테나 도체층을 복수 갖는 마이크로스트립 안테나의 단면 모식도이다.
도 3은 마이크로스트립 안테나의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한, 제2 폴리이미드층/접착제층/안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖는 마이크로스트립 안테나의 단면 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 관한, 접착제층 2를 갖는 마이크로스트립 안테나의 단면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 관한, 안테나 도체층을 복수 갖는 마이크로스트립 안테나의 단면 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 관한, 절연층이 솔더 레지스트인 마이크로스트립 안테나를 나타내는 모식도이다.
도 8은 마이크로스트립 안테나의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 9는 양면 플렉시블 금속 피복 적층판(마이크로스트립 안테나)의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나는, 적어도 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있고, 상기 제1 폴리이미드층은, 두께가 75 내지 200㎛이며, 또한 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하이다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나는, 추가로 제2 폴리이미드층/접착제층을 갖고, 적어도 제2 폴리이미드층/접착제층/안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고, 제2 폴리이미드층이 폴리이미드 필름인, 마이크로스트립 안테나여도 된다.
혹은, 본 발명의 다른 일 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나는, 제2 폴리이미드층/접착제층 대신에, 절연층을 갖고, 적어도 절연층/안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있고, 상기 절연층이 솔더 레지스트인, 마이크로스트립 안테나여도 된다.
[1] 제1 폴리이미드층에 사용되는 폴리이미드 필름
먼저, 상기 제1 폴리이미드층에 사용되는 폴리이미드 필름에 대하여 설명한다. 상기 제1 폴리이미드층에 사용되는 폴리이미드 필름은, 두께가 75 내지 200㎛이며, 또한 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하이다. 당해 폴리이미드 필름을 사용함으로써, 마이크로스트립 안테나의 공진 주파수의 반사 손실을 -10dB 이하로 할 수 있다.
상기 제1 폴리이미드층에 사용되는 폴리이미드 필름은, 두께가 75 내지 200㎛이며, 또한 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하라면 특별히 한정되지 않고, 단층이어도 다층이어도 된다.
상기 제1 폴리이미드층은, 열가소 폴리이미드층과 비열가소 폴리이미드층을 갖는 것이 보다 바람직하다. 상기 제1 폴리이미드층이 열가소 폴리이미드층과 비열가소 폴리이미드층을 가짐으로써, 용이하게 마이크로스트립 안테나를 제조할 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서는, 상기 제1 폴리이미드층으로서, 비열가소 폴리이미드층의 양면에 열가소성 폴리이미드층을 갖는 3층 구조를 가진 다층 구조의 폴리이미드 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 단층의 폴리이미드 필름을 사용하는 경우와 비교하여, 복수의 층을 적층 또는 접합하는 공정은 증가하기는 하지만, 필름의 토탈 제조 비용을 저감시킬 수 있는 경향이 있기 때문에 바람직하다.
상기 제1 폴리이미드층에 사용되는 폴리이미드 필름으로서는, 특히 이하의 필름이 바람직하다. 즉, 비열가소 폴리이미드층의 양면에 열가소성 폴리이미드층을 갖는 3층 구조를 가진 두께 75㎛ 미만의 폴리이미드 필름을 적어도 2매 이상 적층(압착)하여, 75 내지 200㎛의 두께로 한 것이다. 이에 의해, 필름의 토탈 제조 비용을 가장 저감시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
(폴리이미드 접착 시트: 비열가소 폴리이미드층의 양면에 열가소성 폴리이미드층을 갖는 3층 구조를 가진 폴리이미드 필름)
이하, 비열가소 폴리이미드층의 양면에 열가소성 폴리이미드층을 갖는 3층 구조를 가진 폴리이미드 필름에 대하여 설명한다. 편의상, 비열가소 폴리이미드층의 양면에 열가소성 폴리이미드층을 갖는 3층 구조를 가진 폴리이미드 필름을, 폴리이미드 접착 시트라 칭한다. 먼저 비열가소 폴리이미드층에 사용되는 비열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산의 원료 모노머, 상기 비열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산의 제조 방법, 비열가소성 폴리이미드 필름의 제조 방법, 열가소성 폴리이미드층의 순으로 상세하게 설명한다.
(비열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산의 원료 모노머)
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 비열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산의 원료 모노머는, 전구체인 폴리아미드산을 이미드화한 비열가소성 폴리이미드가, 이하의 요건을 충족시키면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 상기 비열가소성 폴리이미드가, 종래의 플렉시블 프린트 기판 재료에 요구되는 땜납 내열성, 치수 안정성 및 난연성을 갖고, 1차 구조와 제조 방법에 의해, 상기 땜납 내열성, 치수 안정성 및 난연성이 제어되면 특별히 제한되지 않는다. 상기 원료 모노머로서는, 예를 들어 폴리아미드산의 합성에 통상 사용되는 디아민 및 산이무수물을 사용 가능하다.
상기 디아민으로서는 본 발명의 효과를 발현할 수 있으면 특별히 제한되지 않지만, 2,2'-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 4,4'-디아미노디페닐프로판, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐술피드, 3,3'-디아미노디페닐술폰, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 4,4'-옥시디아닐린, 3,3'-옥시디아닐린, 3,4'-옥시디아닐린, 4,4'-디아미노디페닐디에틸실란, 4,4'-디아미노디페닐실란, 4,4'-디아미노디페닐에틸포스핀옥시드, 4,4'-디아미노디페닐N-메틸아민, 4,4'-디아미노디페닐N-페닐아민, 1,4-디아미노벤젠(p-페닐렌디아민), 비스{4-(4-아미노페녹시)페닐}술폰, 비스{4-(3-아미노페녹시)페닐}술폰, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 4,4'-비스(3-아미노페녹시)비페닐, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 3,3'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노벤조페논, 2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로판, 4,4'-디아미노-2,2'-디메틸비페닐, 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸비페닐, 4,4'-디아미노-2,2'-비스(트리플루오로메틸)비페닐, 비스(4-아미노페닐)테레프탈레이트, 2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)헥사플루오로프로판 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 사용해도 되고 또는 복수 병용할 수 있다.
저유전 정접을 실현하기 위해 유리한 디아민으로서는, 탄소수 36의 지방족 디아민, 1,4-디아미노벤젠(p-페닐렌디아민), 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 4,4'-디아미노-2,2'-디메틸비페닐, 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸비페닐, 4,4'-디아미노-2,2'-비스(트리플루오로메틸)비페닐, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 비스(4-아미노페닐)테레프탈레이트, 2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로판, 2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)헥사플루오로프로판, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐 등을 열거할 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고 또는 복수 병용할 수 있다. 이들 디아민은 전체 디아민 성분 중, 30 내지 100몰％ 포함되는 것이 바람직하고, 50 내지 100몰％ 포함되는 것이 보다 바람직하고, 70 내지 100몰％ 포함되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 폴리아미드산의 원료 모노머로서 사용할 수 있는 산이무수물계 화합물로서는 본 발명의 효과를 발현할 수 있으면 특별히 제한되지 않지만, 피로멜리트산이무수물, 2,3,6,7-나프탈렌테트라카르복실산이무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산이무수물, 1,2,5,6-나프탈렌테트라카르복실산이무수물, 2,2',3,3'-비페닐테트라카르복실산이무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산이무수물, 2,2',3,3'-벤조페논테트라카르복실산이무수물, 4,4'-옥시디프탈산이무수물, 3,4'-옥시디프탈산이무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)프로판산이무수물, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)프로판산이무수물, 1,1-비스(2,3-디카르복시페닐)에탄이무수물, 1,1-비스(3,4-디카르복시페닐)에탄이무수물, 비스(2,3-디카르복시페닐)메탄산이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)에탄산이무수물, 옥시디프탈산이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)술폰산이무수물, p-페닐렌비스(트리멜리트산모노에스테르산무수물), 에틸렌비스(트리멜리트산모노에스테르산무수물), 비스페놀 A 비스(트리멜리트산모노에스테르산무수물) 및 그들의 유사물 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고 또는 복수 병용할 수 있다.
저유전 정접을 실현하기 위해서, 유리한 산이무수물로서는, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산이무수물, 파라페닐렌비스(트리멜리테이트무수물), 4,4'-옥시디프탈산이무수물, 2,2'-비스(4-(3,4-디카르복시페녹시)페닐)프로판산이무수물, 피로멜리트산이무수물 등을 열거할 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고 또는 복수 병용할 수 있다. 이들 산이무수물은 전체 산이무수물 중, 30 내지 100몰％ 포함되는 것이 바람직하고, 50 내지 100몰％ 포함되는 것이 보다 바람직하고, 70 내지 100몰％ 포함되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 제1 폴리이미드층은, 예를 들어 이하의 방법에 의해 제조할 수 있다. 즉, 상기 디아민 및 상기 산이무수물을 원료로 하여, 용매 중에서 개환 중부가 반응시킴으로써 폴리아미드산 용액을 취득하고, 그 후 폴리아미드산을 가열하여 탈수 환화 반응(이미드화)시키는 방법으로 제조할 수 있다. 이에 의해, 상기 제1 폴리이미드층의 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하의 범위로 제어될 수 있다.
(비열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산의 제조 방법)
비열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산의 제조 시에 사용하는 유기 용매는, 비열가소성 폴리아미드산을 용해시키는 용매라면 어떠한 것도 사용할 수 있다. 예를 들어, 아미드계 용매 즉 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등이 바람직하고, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드가 보다 바람직하게 사용될 수 있다. 비열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산의 고형분 농도는 특별히 한정되지 않지만, 5중량％ 내지 35중량％의 범위 내이면 비열가소성 폴리이미드 필름으로 했을 때에 충분한 기계 강도를 갖는 비열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산이 얻어진다.
원료인 방향족 디아민과 방향족 산이무수물의 첨가 순서에 대해서도 특별히 한정되지 않지만, 원료의 화학 구조뿐만 아니라, 첨가 순서를 제어함으로써도, 얻어지는 비열가소성 폴리이미드의 특성을 제어하는 것이 가능하다.
상기 비열가소성 폴리아미드산에는, 접동성, 열전도성, 도전성, 내코로나성, 루프 스티프니스 등의 필름의 여러 특성을 개선할 목적으로 필러를 첨가할 수도 있다. 상기 필러로서는 어떠한 것을 사용해도 되지만, 바람직한 예로서는 실리카, 산화티타늄, 알루미나, 질화규소, 질화붕소, 인산수소칼슘, 인산칼슘, 운모 등을 들 수 있다.
(비열가소성 폴리이미드 필름의 제조 방법)
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 비열가소성 폴리이미드 필름을 얻는 방법으로서는, 예를 들어 이하의 공정 i) 내지 iv)를 포함하는 방법을 적합하게 사용할 수 있다.
i) 유기 용제 중에서 방향족 디아민과 방향족 산이무수물을 반응시켜 비열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산 용액(이하, 비열가소성 폴리아미드산이라고도 함)을 얻는 공정,
ii) 상기 비열가소성 폴리아미드산 용액을 포함하는 제막 도프를 다이스로부터 지지체 상에 유연하여, 수지층(액막이라고도 하는 경우가 있음)을 형성하는 공정,
iii) 수지층을 지지체 상에서 가열하여 자기 지지성을 갖는 겔 필름으로 한 후, 지지체로부터 겔 필름을 박리하는 공정,
iv) 더 가열하여, 남은 아미드산을 이미드화하고, 또한 건조시켜 비열가소성 폴리이미드 필름을 얻는 공정.
ii) 이후의 공정에 있어서는, 이미드화의 방법은 열이미드화법과 화학 이미드화법으로 크게 구별된다. 열이미드화법은, 탈수 폐환제 등을 사용하지 않고, 폴리아미드산 용액을 제막 도프로서 지지체에 유연, 가열하는 것만으로 이미드화를 진행시키는 방법이다. 한편, 화학 이미드화법은, 폴리아미드산 용액에, 이미드화 촉진제로서 탈수 폐환제 및 촉매 중 적어도 어느 것을 첨가한 것을 제막 도프로서 사용하여, 이미드화를 촉진시키는 방법이다. 어느 방법을 사용해도 상관없지만, 화학 이미드화법쪽이 생산성이 우수하다.
상기 탈수 폐환제로서는, 무수아세트산으로 대표되는 산무수물이 적합하게 사용될 수 있다. 상기 촉매로서는, 지방족 제3급 아민, 방향족 제3급 아민, 복소환식 제3급 아민 등의 3급 아민이 적합하게 사용될 수 있다.
제막 도프를 유연하는 지지체로서는, 유리판, 알루미늄박, 엔드리스 스테인리스 벨트, 스테인리스 드럼 등이 적합하게 사용될 수 있다. 최종적으로 얻어지는 필름의 두께, 생산 속도에 따라서 가열 조건을 설정하고, 부분적으로 이미드화 또는 건조 중 적어도 한쪽을 행한 후, 지지체로부터 박리하여 폴리아미드산 필름(이하, 겔 필름이라고 함)을 얻는다.
상기 겔 필름의 단부를 고정하여 경화 시의 수축을 회피하여 건조시키고, 겔 필름으로부터, 물, 잔류 용매, 이미드화 촉진제를 제거하고, 그리고 남은 아미드산을 완전히 이미드화하여, 폴리이미드를 함유하는 필름이 얻어진다. 가열 조건에 대해서는, 최종적으로 얻어지는 필름의 두께, 생산 속도에 따라서 적절히 설정하면 된다.
(열가소성 폴리이미드(층))
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 열가소성 폴리이미드(층)에 포함되는 열가소성 폴리이미드는, 그 전구체인 폴리아미드산을 이미드화하여 얻어진다(이하, 열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산을, 열가소성 폴리아미드산이라고도 함).
본 발명에 있어서 사용되는 열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산에 사용되는 방향족 디아민과 방향족 테트라카르복실산이무수물은, 비열가소성 폴리이미드층에 사용되는 그것들과 동일한 것을 들 수 있다. 한편, 열가소성의 폴리이미드 필름으로 하기 위해서는, 굴곡성을 갖는 디아민과 산이무수물을 반응시키는 것이 바람직하다. 굴곡성을 갖는 디아민의 예로서는, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 4,4'-비스(3-아미노페녹시)비페닐, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로판 등을 들 수 있다. 상기 디아민은, 상기 폴리이미드 필름의 유리 전이 온도(Tg)를 조정하기 위해서, 1,4-디아미노벤젠 및/또는 4,4'-디아미노-2,2'-디메틸비페닐과 병용해도 된다. 또한 이들 디아민과 적합하게 조합할 수 있는 산이무수물의 예로서는, 피로멜리트산이무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산이무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산이무수물, 4,4'-옥시디프탈산이무수물 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서의 열가소성 폴리아미드산의 제조 방법은, 얻어지는 열가소성 폴리이미드가 이하의 요건을 충족시키는 것이면, 공지된 어떤 방법도 사용할 수 있다. 즉, 얻어지는 폴리아미드산을 이미드화하여 얻어지는 열가소성 폴리이미드가 종래의 플렉시블 프린트 기판 재료에 요구되는 금속박과의 접착성, 땜납 내열성, 치수 안정성 및 난연성을 갖는 것이면, 공지된 어떤 방법도 사용하는 것이 가능하다.
예를 들어, 하기 공정 (A-a) 내지 (A-c):
(A-a) 방향족 디아민과, 방향족 산이무수물을, 방향족 디아민이 과잉인 상태로 유기 용매 중에서 반응시켜, 양쪽 말단에 아미노기를 갖는 프리폴리머를 얻는 공정,
(A-b) 공정 (A-a)에서 사용한 것과는 구조가 다른 방향족 디아민을 추가 첨가하는 공정,
(A-c) 또한, 공정 (A-a)에서 사용한 것과는 구조가 다른 방향족 산이무수물을, 공정 (A-a) 내지 (A-c)의 전체 공정에 있어서 사용되는 방향족 디아민의 합계량과 방향족 산이무수물의 합계량이 실질적으로 등몰이 되도록 첨가하여 중합하는 공정
에 의해 제조할 수 있다.
또는, 하기 공정 (B-a) 내지 (B-c):
(B-a) 방향족 디아민과, 방향족 산이무수물을, 방향족 산이무수물이 과잉인 상태로 유기 극성 용매 중에서 반응시켜, 양쪽 말단에 산무수물기를 갖는 프리폴리머를 얻는 공정,
(B-b) 공정 (B-a)에서 사용한 것과는 구조가 다른 방향족 산이무수물을 추가 첨가하는 공정,
(B-c) 또한, 공정 (B-a)에서 사용한 것과는 구조가 다른 방향족 디아민을, 공정 (B-a) 내지 (B-c)의 전체 공정에 있어서 사용되는 방향족 디아민의 합계량과 방향족 산이무수물의 합계량이 실질적으로 등몰이 되도록 첨가하여 중합하는 공정
을 거침으로써 폴리아미드산을 얻는 것도 가능하다.
상기 열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산의 고형분 농도는 특별히 한정되지 않지만, 통상 5중량％ 내지 35중량％, 바람직하게는 10중량％ 내지 30중량％이다. 이 범위의 농도인 경우에 적당한 분자량과 용액 점도를 얻는다.
(폴리이미드 접착 시트의 제조 방법)
본 발명의 일 실시 형태에 있어서의, 열가소 폴리이미드층과 비열가소 폴리이미드층을 갖는 적층체의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 상기 적층체의 제조 방법은, 예를 들어 상기 i)에 있어서 비열가소성 폴리아미드산을 합성하고, 그 후 상기 ii) 내지 iv) 공정까지 진행시켜 일단 회수한 비열가소성 폴리이미드 필름의 양면에, 열가소성 폴리아미드산을 도포하고, 그 후 이미드화를 행해도 된다. 또한, 상기 비열가소성 폴리이미드 필름의 양면에, 열가소성 폴리이미드층을 형성할 수 있는 열가소성 폴리이미드 용액을 도포·건조시켜도, 폴리이미드 접착 시트로 할 수 있다.
다른 방법으로서, 이하의 방법을 들 수 있다. 상기 i)에 있어서 비열가소성 폴리아미드산을 합성함과 동시에, 별도로 열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산을 합성한다. 상기 ii)의 공정에서, 열가소성 폴리아미드산을 포함하는 도프/비열가소성 폴리아미드산 용액을 포함하는 제막 도프/열가소성 폴리아미드산을 포함하는 도프를 3층이 되도록 다이스로부터 지지체 상에 유연하여, 수지층(액막이라고도 하는 경우가 있음)을 형성한다. 이하 마찬가지로 iii), iv)의 공정을 행하여, 본 발명의 폴리이미드 접착 시트로 할 수 있다.
[2] 본 발명의 일 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나, 즉 적어도 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있고, 상기 제1 폴리이미드층은, 두께가 75 내지 200㎛이며, 또한 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하인, 마이크로스트립 안테나에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나는, 도 1에 나타내는 바와 같이 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있다. 도 1에 나타내는 예에서는, 상기 마이크로스트립 안테나는, 접지 도체층(1)과, 접지 도체층(1) 상에 배치된 제1 폴리이미드층(2)과, 제1 폴리이미드층(2) 상에 배치된 안테나 도체층(3)을 포함한다. 또한, 상기 마이크로스트립 안테나에서는, 두께가 75 내지 200㎛이며, 또한 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하인 폴리이미드 필름을, 제1 폴리이미드층에 사용한다. 이에 의해, 공진 주파수의 반사 손실을 -10dB 이하로 할 수 있다. 반사 손실은, 작은 쪽이 바람직하고, -12dB 이하가 보다 바람직하고, -15dB 이하가 더욱 바람직하고, -20dB 이하가 더욱 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 안테나 도체층을 복수 가질 수도 있다. 이러한 경우, 상기 복수의 안테나 도체층은, 각각 상기 제1 폴리이미드층 상에 배치된다. 도 2에 나타내는 예에서는, 상기 마이크로스트립 안테나는, 접지 도체층(1)과, 접지 도체층(1) 상에 배치된 제1 폴리이미드층(2)과, 제1 폴리이미드층(2) 상에 각각 배치된 2개의 안테나 도체층(3)을 포함한다. 안테나 도체층을 복수 마련함으로써, 이득의 향상을 기대할 수 있고, 각각의 안테나의 위상을 컨트롤함으로써, 전파의 방사를 넓은 범위로 행하는 것이 가능해진다.
<마이크로스트립 안테나의 제조 방법>
도 3에 본 발명의 일 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나의 제조 방법의 일례를 나타낸다. 도 3에 도시한 바와 같이, 2매의 예를 들어 구리박 등의 금속박 사이에, 복수의 폴리이미드 접착 시트(각각의 폴리이미드 접착 시트는, 비열가소 폴리이미드층(10)의 양면에 열가소성 폴리이미드층(11)을 갖는 3층 구조를 가진 폴리이미드 필름임)를 끼워, 일괄적으로 접합한다. 그 후, 2매의 구리박(금속박)의 한쪽에 에칭을 행하여 안테나 도체층(3)을 형성함으로써, 마이크로스트립 안테나를 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 도 3의 예에서는, 제1 폴리이미드층으로서, 복수의 접착 시트를 포함하는 예를 들었지만, 제1 폴리이미드층으로서, 단일의 접착 시트를 사용해도 된다.
혹은, 도 3의 예에서는 제1 폴리이미드층으로서 복수의 폴리이미드 접착 시트를 사용하고 있지만, 상기 폴리이미드 접착 시트 대신에, 단층의 열가소 폴리이미드 필름 및 단층의 비열가소 폴리이미드 필름을 사용하고, 이하의 방법을 채용해도 된다. 즉, 예를 들어 구리박(금속박)/단층의 열가소 폴리이미드/단층의 비열가소 폴리이미드/단층의 열가소 폴리이미드/단층의 비열가소 폴리이미드/단층의 열가소 폴리이미드/구리박(금속박)의 순으로 겹쳐, 일괄적으로 접합해도 된다. 그 후, 마찬가지로 하여 안테나 도체층(3)을 형성함으로써, 마이크로스트립 안테나를 형성할 수 있다. 이 때의 열가소 폴리이미드와 비열가소 폴리이미드의 두께의 합계(제1 폴리이미드층의 두께)는, 75㎛ 이상인 것이 바람직하다.
이하, 본 명세서에 있어서, 상기 금속박과, 상기 제1 폴리이미드층을 적층하여 이루어지는 적층체를 「금속 피복 적층판」 또는 「플렉시블 금속 피복 적층판(FCCL)」이라고 칭하는 경우가 있다. 또한, 2매의 금속박 사이에, 제1 폴리이미드층을 끼워서 적층하여 이루어지는 적층체를 「양면 플렉시블 금속 피복 적층판」, 1매의 금속박과, 제1 폴리이미드층을 적층하여 이루어지는 적층체를 「편면 플렉시블 금속 피복 적층판」이라고 칭하는 경우가 있다.
(열가소 폴리이미드(단층))
상기 열가소 폴리이미드(단층)는, 상기 「열가소성 폴리이미드(층)」의 항에서 기재한 열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산과 동일한 폴리아미드산을 이미드화하여 시트상(필름)으로 한 것이다. 상기 열가소 폴리이미드(단층)의 제조는, 비열가소성 폴리이미드 필름의 제조 방법과 마찬가지의 방법으로 행하는 것이 바람직하다.
(비열가소 폴리이미드(단층))
상기 비열가소 폴리이미드(단층)는, 비열가소성 폴리이미드의 전구체인 폴리아미드산과 동일한 폴리아미드산을 이미드화하여 단층의 시트상(필름)으로 한 것이다. 상기 비열가소 폴리이미드(단층)의 제조는, 비열가소성 폴리이미드 필름의 제조 방법과 마찬가지의 방법으로 행하는 것이 바람직하다.
전술한, 상기 금속박과, 상기 제1 폴리이미드층(예를 들어, 상기 폴리이미드 접착 시트, 혹은 단층의 열가소 폴리이미드 필름 및 단층의 비열가소 폴리이미드 필름)을 일괄적으로 접합함으로써 적층하는 방법으로서는 각종 공지된 방법을 적용 가능하지만, 열압착에 의해 접합시켜 얻는 열압착 방법이 금속 피복 적층판의 주름 등의 발생을 억제할 수 있는 점에서 바람직하다. 폴리이미드 접착 시트와 금속박의 접합 방법으로서는, 예를 들어 단판 프레스에 의한 배치 처리에 의한 열압착 방법, 열롤 라미네이트 장치(열 라미네이트 장치라고도 함) 혹은 더블 벨트 프레스(DBP) 장치에 의한 연속 처리에 의한 열압착 방법을 들 수 있다. 그 중에서도, 생산성, 유지 비용도 포함한 설비 비용의 점에서, 한 쌍 이상의 금속롤을 갖는 열롤 라미네이트 장치를 사용한 열압착 방법이 바람직하다. 여기에서 말하는 「한 쌍 이상의 금속롤을 갖는 열롤 라미네이트 장치」란, 재료를 가열 가압하기 위한 금속롤을 갖고 있는 장치이면 되고, 그의 구체적인 장치 구성은 특별히 한정되는 것은 아니다.
안테나 도체층의 상기 제1 폴리이미드층측의 표면 조도(Ra)는, 전송 손실 저감에 기여한다는 점에서는, 작은 편이 바람직하지만, 밀착성을 담보할 필요도 있다. 그 때문에, 0.05㎛ 내지 0.5㎛인 것이 바람직하고, 0.08㎛ 내지 0.3㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.1㎛ 내지 0.2㎛인 것이 더욱 바람직하다. 이 표면 조도는 폴리이미드층측의 표면 조도에 의한 것이므로, 사용하는 금속박에 의해 제어할 수 있다.
접지 도체층 및 에칭을 행하기 전의 안테나 도전층을 형성하는 방법으로서, 금속박을 접합하는 방법에 대하여 설명했지만, 접지 도체층 및 에칭을 행하기 전의 안테나 도전층의 한쪽 또는 양쪽을, 도전성 페이스트를 도포·건조시켜 형성해도 되고, 도전성 실드 필름을 접합하여 형성해도 된다.
이러한 경우, 접지 도체층 또는 에칭을 행하기 전의 안테나 도전층과, 상기 폴리이미드 접착 시트의 열가소성 폴리이미드층 또는 단층의 열가소 폴리이미드를 적층하는 방법으로서는 각종 공지된 방법을 적용 가능하지만, 열압착에 의해 접합시켜 얻는 열압착 방법이 적층판의 외관 불량 등의 발생을 억제할 수 있는 점에서 바람직하다. 접합 방법으로서는, 예를 들어 단판 프레스에 의한 배치 처리에 의한 열압착 방법, 열롤 라미네이트 장치(열 라미네이트 장치라고도 함) 혹은 더블 벨트 프레스(DBP) 장치에 의한 연속 처리에 의한 열압착 방법 등을 들 수 있다. 생산성, 유지 비용도 포함한 설비 비용의 점에서, 한 쌍 이상의 금속롤을 갖는 열롤 라미네이트 장치를 사용한 열압착 방법이 바람직하다. 여기에서 말하는 「한 쌍 이상의 금속롤을 갖는 열롤 라미네이트 장치」란, 재료를 가열 가압하기 위한 금속롤을 갖고 있는 장치이면 되고, 그의 구체적인 장치 구성은 특별히 한정되는 것은 아니다.
전술한 열압착 방법에 있어서, 2매의 금속박의 접합을 순차로 행하는 경우, 혹은 접지 도체층 및 에칭을 행하기 전의 안테나 도전층(이하, 접지 도체층 및 에칭을 행하기 전의 안테나 도전층을 통합하여 「도전층」이라고 칭하는 경우가 있음)을 순차로 형성하는 경우, 금속박 또는 도전층은 편면 플렉시블 금속(도전층) 피복 적층판 제조 시 및 양면 플렉시블 금속(도전층) 피복 적층판 제조 시의 2회 고열 처리를 하기 때문에, 금속박(도전층)이 열버닝 및 열변형에 의해 외관 불량을 일으키기 쉬운 문제가 있다. 열변형을 개선하기 위해서는, 상기 열압착 방법에 있어서, 한 쌍 이상의 금속롤을 갖는 열롤 라미네이트 장치에 의한 열압착 방법을 사용하고, 금속박 또는 도전층과 편면 플렉시블 금속(도전층) 피복 적층판의 장력, 또는 금속박 또는 도전층과 양면 플렉시블 금속(도전층) 피복 적층판의 장력을 제어하면 된다. 구체적으로는, 열압착 전의 장력을 높게 설정하는 것이 바람직하고, 편면 플렉시블 금속(도전층) 피복 적층판의 조출 장력, 또는 양면 플렉시블 금속(도전층) 피복 적층판의 조출 장력을 40kgf/270mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 열버닝을 개선하기 위해서는, 열롤 라미네이트 시에 보호 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 열압착 방법에 있어서의 피적층 재료의 가열 방식은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 열순환 방식, 열풍 가열 방식, 유도 가열 방식 등, 소정의 온도에서 가열할 수 있는 종래 공지된 방식을 채용한 가열 수단을 사용할 수 있다. 마찬가지로, 상기 열압착 방법에 있어서의 피적층 재료의 가압 방식도 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 유압 방식, 공기압 방식, 갭간 압력 방식 등, 소정의 압력을 가할 수 있는 종래 공지된 방식을 채용한 가압 수단을 사용할 수 있다.
상기 열압착 공정에서의 가열 온도, 즉 압착 온도(라미네이트 온도)는, 편면 플렉시블 금속(도전층) 피복 적층판의 제조 시에는, 금속박(도전층)과 밀착되는 측의 폴리이미드 접착 시트의 온도가, 금속박(도전층)과 밀착될 수 있는 최저한의 온도이면 된다. 또한, 금속박(도전층)과 밀착되지 않는 측의 폴리이미드 접착 시트는, 다른 재료, 주변 부재 등에 첩부되지 않는 온도이면 된다. 그 때문에, 편면 플렉시블 금속(도전층) 피복 적층판의 제조 시의 라미네이트 온도는, 사용하는 폴리이미드 접착 시트의 유리 전이 온도(Tg)+20℃ 내지 (Tg)+60℃로 하는 것이 좋다.
또한, Tg을 초과하는 온도에서 상기 폴리이미드 접착 시트를 가열한 경우, 가열 온도가 높아짐에 따라서 상기 폴리이미드 접착 시트가 연화되어, 주변 부재와 접착되기 쉬워진다. 이 때, 금속박과 밀착되지 않은 측의 폴리이미드 접착 시트는, 가공 시에 주변 부재와 접촉할 가능성이 있기 때문에, 접착성이 낮은 편이 바람직하다. 이 때문에, 상기 라미네이트 온도를 채용하는 것이 바람직하다.
한편, 양면 플렉시블 금속(도전층) 피복 적층판의 제조 시에 있어서는, 각 층 모든 밀착력이 높은 상황이 요망된다. 그 때문에, 편면 플렉시블 금속(도전층) 피복 적층판보다도 높은 온도에서 라미네이트하는 것이 좋다. 따라서, 양면 플렉시블 금속(도전층) 피복 적층판의 제조 시의 라미네이트 온도는, 사용하는 폴리이미드 접착 시트의 유리 전이 온도(Tg)+20℃ 내지 (Tg)+90℃의 온도인 것이 바람직하고, 접착 시트(C)의 Tg+50℃ 내지 (Tg)+80℃가 보다 바람직하다.
상기 열압착 공정에서의 라미네이트 속도는, 0.5m/분 이상인 것이 바람직하고, 1.0m/분 이상인 것이 보다 바람직하다. 0.5m/분 이상이면 충분한 열압착이 가능해지고, 1.0m/분 이상이면 생산성을 한층 더 향상시킬 수 있다.
상기 열압착 공정에서의 압력, 즉 라미네이트 압력은, 높으면 높을수록 라미네이트 온도를 낮게, 또한 라미네이트 속도를 빠르게 할 수 있는 이점이 있지만, 일반적으로 라미네이트 압력이 너무 높으면 얻어지는 금속(도전층) 피복 적층판의 치수 변화가 악화되는 경향이 있다. 또한, 반대로 라미네이트 압력이 너무 낮으면, 얻어지는 금속(도전층) 피복 적층판의 금속박의 접착 강도가 낮아지는 경향이 있다. 그 때문에 라미네이트 압력은, 49N/cm 내지 490N/cm(5kgf/cm 내지 50kgf/cm)의 범위 내인 것이 바람직하고, 98N/cm 내지 294N/cm(10kgf/cm 내지 30kgf/cm)의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 이 범위 내이면, 라미네이트 온도, 라미네이트 속도 및 라미네이트 압력의 3 조건을 양호한 것으로 할 수 있어, 생산성을 한층 더 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 양면 플렉시블 금속(도전층) 피복 적층판을 얻기 위해서는, 연속적으로 피적층 재료를 가열하면서 압착하는 열롤 라미네이트 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 이 열롤 라미네이트 장치에서는, 열 라미네이트 수단의 전단에, 피적층 재료를 풀어내는 피적층 재료 조출 수단을 마련해도 되고, 열 라미네이트 수단의 후단에, 피적층 재료를 권취하는 피적층 재료 권취 수단을 마련해도 된다. 이들 수단을 마련함으로써, 상기 열롤 라미네이트 장치의 생산성을 한층 더 향상시킬 수 있다. 상기 피적층 재료 조출 수단 및 피적층 재료 권취 수단의 구체적인 구성은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 접착 시트나 금속박, 혹은 얻어지는 금속(도전층) 피복 적층판을 권취할 수 있는 공지된 롤상 권취기 등을 들 수 있다.
또한, 보호 필름을 권취하거나 풀어내거나 하는 권취 수단 및 조출 수단을 마련하면, 보다 바람직하다. 이들 권취 수단 및 조출 수단을 구비하고 있으면, 열압착 공정에서, 한번 사용된 보호 필름을 권취하여 조출측에 다시 설치함으로써, 보호 필름을 재사용할 수 있다. 또한, 보호 필름을 권취할 때, 이들의 양단부를 정렬시키기 위해서, 단부 위치 검출 수단 및 권취 위치 수정 수단을 마련해도 된다. 이에 의해, 고정밀도로 이들 단부를 정렬시켜 권취할 수 있으므로, 재사용의 효율을 높일 수 있다. 또한, 이들 권취 수단, 조출 수단, 단부 위치 검출 수단 및 권취 위치 수정 수단의 구체적인 구성은 특별히 한정되는 것은 아니고, 종래 공지된 각종 장치를 사용할 수 있다.
(금속박)
본 발명의 일 실시 형태에 있어서 사용할 수 있는 상기 금속박으로서는 특별히 한정되는 것은 아니다. 전자 기기 용도 및 전기 기기 용도에 사용되는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나에 사용하는 경우에는, 예를 들어 구리 또는 구리 합금, 스테인리스강 또는 그 합금, 니켈 또는 니켈 합금(42 합금도 포함함), 혹은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 박을 들 수 있다. 일반적인 플렉시블 금속 피복 적층판에서는, 상기 금속박으로서, 압연 구리박, 전해 구리박과 같은 구리박이 다용되지만, 본 발명에 있어서도 이들을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 이들 금속박의 표면에는, 방청층이나 내열층 혹은 접착층이 도포되어 있어도 된다. 또한, 상기 금속박의 두께에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 그 용도에 따라서, 충분한 기능을 발휘할 수 있는 두께이면 된다.
전송 손실은, 주로 구리박 등의 금속박을 비롯한 도체에서 기인하는 도체 손실과, 절연 수지 기재에서 기인하는 유전체 손실로 구성된다. 도체 손실은, 고주파로 될수록 현저하게 나타나는 구리박 등의 금속박의 표피 효과의 영향을 받기 때문에, 고주파 용도에 있어서의 전송 손실을 억제하기 위해서는, 저조도의 구리박 등의 금속박이 요구된다. 또한, 방청, 접착성 향상을 위해 사용되는 니켈, 코발트 등의 자성체를 포함하는 합금은, 주파수에 의해 도전율이 변화되는 것이 알려져 있고, 전송 손실 악화로 연결될 가능성이 있어, 사용에 대해서는 주의가 필요해진다.
상기 금속박 등의 도체층의 두께, 따라서 안테나 도체층의 두께 및 접지 도체층의 두께는 예를 들어, 3㎛ 내지 30㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5㎛ 내지 20㎛이다. 상기 금속박 등의 도체층의 표면 조도(Ra), 따라서 안테나 도체층 및 접지 도체층의 상기 제1 폴리이미드층측의 표면 조도(Ra)는, 폴리이미드층과의 밀착성을 고려하면 0.05㎛ 내지 0.5㎛인 것이 바람직하고, 0.08㎛ 내지 0.3㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.1㎛ 내지 0.2㎛인 것이 더욱 바람직하다. 표면 조도(Ra)가 이 범위의 하한 이상인 경우, 폴리이미드층과의 접착성이 높아지고, Ra가 이 범위의 상한 이하인 경우에는, 도체 손실이 작아지기 때문에, 전송 손실을 적합하게 저감시킬 수 있다.
(폴리이미드 접착 시트의 표면 처리)
폴리이미드 접착 시트는, 최외층에 접착성의 층을 갖고 있기 문에, 밀착력을 향상시키는 일반적인 표면 처리를 실시할 필요는 없다. 그러나, 접착 시트끼리를 접합하는 경우에 있어서는, 동일 물질끼리가 되기 때문에, 표면 상태가 마찬가지인 것끼리가 되어, 앵커 효과가 작고, 밀착성이 낮은 경향이 있다. 이 경우, 적어도 접합면의 한쪽에, 통상 실시하지 않는 접착층에 대한 표면 처리를 실시함으로써, 폴리이미드 접착 시트끼리의 밀착력을 향상시킬 수 있다.
상기 표면 처리의 방법으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 코로나 처리, 플라스마 처리, 샌드 블라스트 처리 등을 사용할 수 있다.
[3] 본 발명의 다른 일 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나
이하, 본 발명의 다른 일 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나, 즉 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층에 더하여, 추가로 제2 폴리이미드층/접착제층을 갖고, 적어도 제2 폴리이미드층/접착제층/안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있는 마이크로스트립 안테나에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나는, 도 4에 나타내는 바와 같이 제2 폴리이미드층/접착제층(접착제층 1)/안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있다. 도 4에 나타내는 예에서는, 상기 마이크로스트립 안테나는, 접지 도체층(1)과, 접지 도체층(1) 상에 배치된 제1 폴리이미드층(2)과, 제1 폴리이미드층(2) 상에 배치된 안테나 도체층(3)과, 안테나 도체층(3) 상에 배치된 접착제층 5(접착제층 1)와, 접착제층(5) 상에 배치된 제2 폴리이미드층(4)을 포함한다. 또한, 제1 폴리이미드층(2) 상이며, 안테나 도체층(3)이 배치되지 않은 부분에는, 제1 폴리이미드층(2) 상에 접착제층 5(접착제층 1)가 배치된다. 또한, 상기 마이크로스트립 안테나에서는, 두께가 75 내지 200㎛이며, 또한 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하인 폴리이미드 필름을, 제1 폴리이미드층에 사용한다.
상기 제2 폴리이미드층에는, 제1 폴리이미드층에 사용하는 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하인 폴리이미드 필름을 사용해도 되고, 10GHz에서의 유전 정접이 0.008을 초과하는 시판되고 있는 폴리이미드 필름을 사용해도 된다.
본 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나는, 접착제층(접착제층 1) 상에 제2 폴리이미드층을 갖지만, 절연성이 있으면, 상기 제2 폴리이미드층 대신에, 예를 들어 PET 필름, 액정 필름 등의 필름을 이용하는 것도 가능하다. 절연성이 있으면, 상기 제2 폴리이미드층의 두께는 특별히 제한은 없지만, 적층체의 총 두께 관점으로부터 200㎛ 이하가 바람직하고, 25㎛ 이하가 가장 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나는, 도 5에서 나타낸 바와 같이, 안테나 도체층과 제1 폴리이미드층 사이에 접착제층(접착제층 2)을 가져도 된다. 도 5에 나타내는 예에서는, 상기 마이크로스트립 안테나는, 접지 도체층(1)과, 접지 도체층(1) 상에 배치된 제1 폴리이미드층(2)과, 제1 폴리이미드층(2) 상에 배치된 접착제층(6)(접착제층 2)와, 접착제층(6) 상에 배치된 안테나 도체층(3)과, 안테나 도체층(3) 상에 배치된 접착제층(5)(접착제층 1)와, 접착제층(5) 상에 배치된 제2 폴리이미드층(4)을 포함한다. 또한, 접착제층(6) 상이며, 안테나 도체층(3)이 배치되지 않은 부분에는, 제1 폴리이미드층(2) 상에 접착제층(5)(접착제층 1)가 배치된다.
상기 접착제층 1, 접착제층 2에 사용되는 접착제로서는, 본 발명의 효과에 바람직하지 않은 영향을 미치지 않는 접착제라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 열가소성 폴리이미드 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나는, 도 6에 도시한 바와 같이, 안테나 도체층을 복수 가질 수도 있다. 이러한 경우, 상기 복수의 안테나 도체층은, 각각 상기 제1 폴리이미드층 상에 배치된다.
본 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나는, 도 8에 도시한 바와 같이 폴리이미드 필름(제2 폴리이미드층)(4)과, 접착제층(본딩 시트)(8)과, 전술한 [1]에 기재된 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있는 마이크로스트립 안테나를 접합함으로써 제조할 수 있다. 여기에서는 접착제층에 본딩 시트를 사용하는 예를 기재하였다. 한편, 본딩 시트 대신에, 폴리이미드 필름(제2 폴리이미드층)이나, 전술한 [1]에 기재된 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있는 마이크로스트립 안테나의 폴리이미드 필름면측에 접착제를 도포하고, 접합함으로써 마찬가지로 마이크로스트립 안테나를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나는, 도 7에 도시한 바와 같이, 적어도 절연층/안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있고, 절연층이 솔더 레지스트인 마이크로스트립 안테나로 해도 된다. 도 7에 나타내는 예에서는, 상기 마이크로스트립 안테나는, 접지 도체층(1)과, 접지 도체층(1) 상에 배치된 제1 폴리이미드층(2)과, 제1 폴리이미드층(2) 상에 배치된 안테나 도체층(3)과, 안테나 도체층(3) 상에 배치된 솔더 레지스트인 절연층(12)을 포함한다. 또한, 제1 폴리이미드층(2) 상이며, 안테나 도체층(3)이 배치되지 않은 부분에는, 제1 폴리이미드층(2) 상에 절연층(12)이 배치된다. 상기 절연층에 사용되는 솔더 레지스트는, 절연성을 갖고 있으면, 시판되고 있는 각종 솔더 레지스트를 사용할 수 있다.
<마이크로스트립 안테나의 제조 방법>
본 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나의 제조에 사용되는, 전술한 [1]에 기재된 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있는 마이크로스트립 안테나는, 상기 폴리이미드 접착 시트(비열가소 폴리이미드층의 양면에 열가소성 폴리이미드층을 갖는 3층 구조를 가진 폴리이미드 필름)의 접착층이 되는 열가소성 폴리이미드층에 금속박을 적층함으로써 얻을 수 있다. 도 3에서 나타낸 바와 같이, 금속박/복수의 폴리이미드 접착 시트/금속박을 일괄해서 적층하여, 양면 플렉시블 금속 피복 적층판(도 3의 b)으로 해도 된다.
혹은, 전술한 [1]에 기재된 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있는 마이크로스트립 안테나의 제조에는, 복수의 폴리이미드 접착 시트 대신에, 도 9에서 나타낸 두께가 각각 75㎛ 이하인, 단층의 비열가소 폴리이미드 필름과 단층의 열가소 폴리이미드 필름의 복수매를 접합한(적층한) 폴리이미드 접착 시트를 사용해도 된다. 이어서, 양면 플렉시블 금속 피복 적층판(도 3의 b, 도 9의 b)의 편면을 에칭함으로써 안테나 도체층을 형성한다. 이 안테나 도체층은, 도 6에서 나타낸 바와 같이 복수여도 된다. 상기한 방법에 의해, 전술한 [1]에 기재된 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있는 마이크로스트립 안테나(마이크로스트립 안테나: 도 3의 c, 도 9의 c)를 제작할 수 있다.
안테나 도체층의 제1 폴리이미드층측의 표면 조도(Ra)는, 전송 손실 저감에 기여한다는 점에서는, 작은 편이 바람직하다. 그러나, 밀착성을 담보할 필요도 있기 때문에, 0.05㎛ 내지 0.5㎛인 것이 바람직하고, 0.08㎛ 내지 0.3㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.1㎛ 내지 0.2㎛인 것이 더욱 바람직하다. 이 표면 조도는, 양면 플렉시블 금속(도체층) 피복 적층판에 적층한 금속박(도체층)의 제1 폴리이미드층측의 표면 조도에 의한 것이므로, 사용하는 금속박(도체층)에 의해 제어할 수 있다.
접지 도체층 및 에칭을 행하기 전의 안테나 도전층을 형성하는 방법으로서, 금속박을 접합하는 방법에 대하여 설명했지만, 상기 플렉시블 금속 피복 적층판 1의 제조 방법에 있어서의 접지 도체층 및 에칭을 행하기 전의 안테나 도전층을 형성하는 방법과 마찬가지의 방법을 채용해도 된다. 즉, 접지 도체층 및 에칭을 행하기 전의 안테나 도전층의 한쪽 또는 양쪽을, 도전성 페이스트를 도포·건조시켜 형성해도 되고, 도전성 실드 필름을 접합하여 형성해도 된다.
상기 금속박과, 상기 폴리이미드 접착 시트의 열가소성 폴리이미드층 또는 단층의 열가소 폴리이미드를 적층하는 방법으로서는 각종 공지된 방법을 적용 가능하며, 전술한 [1]에 기재된 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있는 마이크로스트립 안테나의 제조 방법에 있어서의 적층 방법과 동일한 방법을 채용할 수 있다.
(금속박)
본 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나의 제조에 있어서 사용할 수 있는 금속박으로서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 전술한 [1]에 기재된 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있는 마이크로스트립 안테나에 있어서의 금속박과 동일한 금속박을 채용할 수 있다.
(폴리이미드 접착 시트의 표면 처리)
본 실시 형태에 관한 마이크로스트립 안테나에 있어서의 폴리이미드 접착 시트는, 전술한 [1]에 기재된 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있는 마이크로스트립 안테나에 있어서의 폴리이미드 접착 시트와 마찬가지로, 최외층에 접착성의 층을 갖고 있다. 그 때문에, 밀착력을 향상시키는 일반적인 표면 처리를 실시할 필요는 없다. 그러나, 접착 시트끼리를 접합하는 경우에 있어서는, 동일 물질끼리가 되기 때문에, 표면 상태가 마찬가지인 것끼리가 되어, 앵커 효과가 작고, 밀착성이 낮은 경향이 있다. 이 경우, 적어도 접합면의 한쪽에, 통상 실시하지 않는 접착층에 대한 표면 처리를 실시함으로써, 폴리이미드 접착 시트끼리의 밀착력을 향상시킬 수 있다.
표면 처리의 방법으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 코로나 처리, 플라스마 처리, 샌드 블라스트 처리 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태는, 이하의 구성이면 된다.
1) 적어도 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있고, 상기 제1 폴리이미드층은, 두께가 75 내지 200㎛이며, 또한 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하인 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나.
2) 제2 폴리이미드층/접착제층을 더 갖고, 적어도 제2 폴리이미드층/접착제층/안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있는 것을 특징으로 하는, 1)에 기재된 마이크로스트립 안테나.
3) 절연층을 더 갖고, 적어도 절연층/안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있고, 상기 절연층이 솔더 레지스트인 것을 특징으로 하는, 1)에 기재된 마이크로스트립 안테나.
4) 공진 주파수의 반사 손실이 -10dB 이하인 것을 특징으로 하는, 1) 내지 3) 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나.
5) 상기 제1 폴리이미드층이, 열가소 폴리이미드층과 비열가소 폴리이미드층을 갖는 것을 특징으로 하는, 1) 내지 4) 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나.
6) 상기 제1 폴리이미드층이, 비열가소 폴리이미드층의 양면에 열가소성 폴리이미드층을 갖는 3층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 1) 내지 5) 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나.
7) 상기 제1 폴리이미드층이, 상기 3층 구조를 갖는 두께 75㎛ 미만의 폴리이미드 필름의 2매 이상의 적층물인 것을 특징으로 하는, 6)에 기재된 마이크로스트립 안테나.
8) 상기 안테나 도체층은 구리층이며, 상기 구리층과 상기 제1 폴리이미드층 사이에 접착제층을 더 갖는 것을 특징으로 하는, 1) 내지 7) 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나.
9) 상기 안테나 도체층을 2개 이상 갖는 것을 특징으로 하는, 1) 내지 8) 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나.
10) 상기 안테나 도체층의 상기 제1 폴리이미드층측의 표면 조도(Ra)가 0.05㎛ 내지 0.5㎛인 것을 특징으로 하는, 1) 내지 9) 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나.
11) 마이크로스트립 안테나의 제조 방법이며, 상기 마이크로스트립 안테나는, 적어도 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있고, 상기 제1 폴리이미드층으로서, 두께가 75 내지 200㎛이며, 또한 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하인 폴리이미드 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
12) 상기 마이크로스트립 안테나는, 제2 폴리이미드층/접착제층을 더 갖고, 적어도 제2 폴리이미드층/접착제층/안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있고, 상기 제2 폴리이미드층으로서, 폴리이미드 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는, 11)에 기재된 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
13) 상기 마이크로스트립 안테나는, 공진 주파수의 반사 손실이 -10dB 이하인 것을 특징으로 하는, 11) 또는 12)에 기재된 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
14) 상기 제1 폴리이미드층이 열가소 폴리이미드층과 비열가소 폴리이미드층을 갖는 것을 특징으로 하는, 11) 내지 13) 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
15) 상기 제1 폴리이미드층은, 열가소성 폴리이미드 필름과 비열가소 폴리이미드 필름을 접합하여 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 11) 내지 14) 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
16) 상기 제1 폴리이미드층이, 비열가소 폴리이미드층의 양면에 열가소성 폴리이미드층을 갖는 3층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 11) 내지 15) 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
17) 상기 제1 폴리이미드층이, 상기 3층 구조를 갖는 두께 75㎛ 미만의 폴리이미드 필름을 적어도 2매 이상 적층한 것인 것을 특징으로 하는, 16)에 기재된 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
18) 상기 안테나 도체층은 구리층이며,
상기 마이크로스트립 안테나는, 상기 구리층과 상기 제1 폴리이미드층 사이에 접착제층을 더 갖는 것을 특징으로 하는, 11) 내지 17) 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
19) 상기 마이크로스트립 안테나는, 상기 안테나 도체층을 2개 이상 갖는 것을 특징으로 하는, 11) 내지 18) 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
20) 상기 안테나 도체층의 상기 제1 폴리이미드층측의 표면 조도(Ra)가 0.05㎛ 내지 0.5㎛인 것을 특징으로 하는, 11) 내지 19) 중 어느 것에 기재된 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
본 발명은 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하고, 다른 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합하여 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 합성예, 실시예 및 비교예에 있어서의 폴리이미드 필름의 유전율 및 유전 정접의 측정, 플렉시블 금속 피복 적층판(FCCL)의 제조, 마이크로스트립 안테나의 설계 및 제작, 반사 손실 측정, 방사 특성 측정, 필 강도의 측정, 필름의 두께, 구리박의 표면 조도(Ra)의 평가 방법은 다음과 같다.
(유전율 및 유전 정접의 측정)
측정 장치로서, 공동 공진기 섭동법 복소 유전율 평가 장치((주)간토 덴시 오요 가이하츠제)를 사용하여, 다층 폴리이미드 필름의 유전율 및 유전 정접을 하기 주파수에서 측정하였다.
측정 주파수: 10GHz
측정 조건: 온도 22℃ 내지 24℃, 습도 45％ 내지 55％
측정 시료: 상기 측정 조건 하에서, 24시간 방치한 시료를 사용하였다.
(플렉시블 금속 피복 적층판(FCCL)의 제조)
이하의 조건에서, 폴리이미드 적층체(폴리이미드 접착 시트)와 구리박을 적층하여, 양면 FCCL을 얻었다.
사용하는 구리박: 두께 12㎛, 폴리이미드 필름과 접착되는 면의 조도가 0.45㎛ 이하.
폴리이미드와 구리박의 적층 조건: 라미네이트 온도 360℃, 라미네이트 압력 0.8톤, 라미네이트 속도 1m/min.
(마이크로스트립 안테나의 설계 및 제작)
마이크로스트립 라인 안테나의 설계는, 전자계 시뮬레이션 소프트웨어(키사이트 테크놀로지사 ADS, Momentumn)를 사용하여, 사각형 패치 안테나의 치수 및 급전점의 위치를 결정하였다.
상기 설계에 기초하여, 양면 FCCL의 편면을 패치 도전부(즉, 안테나 도체층)가 약 3mm×3mm가 되도록 에칭하고, 대항하는 그라운드부(즉, 접지 도체층)가 10mm×10mm가 되도록 절단 가공하였다. 급전점은 φ 0.3mm의 드릴 가공을 행하여, 패치 안테나 FPC를 제작하였다. 이 패치 안테나 FPC를 30mm×30mm×1.5mm 두께의 표면을 도금한 스테인리스판에 은 페이스트를 개재하여 접착시켜, 150℃-30분 가열함으로써 고정하였다. 신호선 입력을 위해, 안리쓰사제 커넥터 K103F-R과 글래스 비즈 K100을 개재하여 동축 케이블 접속 단자를 설치하였다. 글래스 비즈 K100의 단자와 패치 도전부의 도통은, 은 페이스트를 개재하여 접착시켜, 150℃-30분 가열함으로써 고정하였다.
(마이크로스트립 안테나의 반사 손실 측정)
얻어진 마이크로스트립 안테나에 대하여 이하의 처리를 행하였다. 즉 23℃, 55％RH로 조정된 시험실 내에서 48시간 이상 조습하였다. 그 후, 네트워크 애널라이저 E5221B(Keysight Technologies)를 사용하여 반사 손실(S11)의 측정을 행하고, 공진 주파수, 및 공진 주파수에서의 반사 손실량(dB)을 계측하였다.
(마이크로스트립 안테나의 방사 특성 측정)
측정은 6면에 전파 흡수체를 갖는 전파 암실 내에 턴테이블, 포지셔너를 갖는 환경에서 행하였다. 360° 회전하는 턴테이블의 중앙에 마이크로스트립 안테나를 설치하고, 안테나 바로 위를 180° 회전하는 포지셔너에 전파를 수신하는 리시버를 설치하였다.
네트워크 애널라이저 E5227B(Keysight Technologies)를 사용하여 28GHz의 신호를 입사했을 때에 마이크로스트립 안테나로부터 방사되는 전파를 턴테이블, 포지셔너를 전파 암실 밖으로부터 자동 컨트롤함으로써 측정하였다. 얻어진 각 방향의 이득 데이터는, 무지향성 안테나를 기준으로 한 상대 이득 표시로 하였다. 측정 데이터로서 지향성 이득, 안테나 이득을 기재하였다.
또한, 밀리미터파란 엄밀하게는 30GHz를 초과하는 주파수를 가리키지만, 5G 통신의 주파수대인 28GHz도 밀리미터파라 불리고 있다. 본 명세서에 있어서도, 28GHz는 밀리미터파대에 포함되는 취지이다.
(필 강도의 측정 방법)
플렉시블 금속 피복 적층판(FCCL)을 JIS C6471의 「6.5 박리 강도」에 따라서 해석하였다. 구체적으로는, 1mm 폭의 금속박 부분을, 90도의 박리 각도, 100mm/분의 조건에서 박리하고, 그 하중을 측정하였다. 필 강도는, 12N/cm 이상인 경우를 「○」(양호), 12N/cm 미만을 「×」(불량)로 평가하였다.
(필름의 두께)
접촉식 두께계 Mitsutoyo사제 LASER HOLOGAGE를 사용하여 필름의 두께를 측정하였다.
(구리박의 표면 조도 Ra)
광파 간섭식 표면 조도계(ZYGO사제 NewView5030 시스템)를 사용하여 하기 조건에서의 산술 평균 조도를 측정하였다.
(측정 조건)
대물 렌즈: 50배 줌
FDA Res: Normal
해석 조건:
Remove: Cylinder
Filter: High Pass
Filter Low Waven: 0.002mm
(합성예 1)
반응계 내를 20℃로 유지한 상태에서, N,N-디메틸포름아미드(이하, DMF라고도 함) 328.79kg에, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠(이하 TPE-R이라고도 함) 11.64kg, 4,4'-디아미노-2,2'-디메틸비페닐(이하, m-TB라고도 함) 11.28kg을 첨가하여, 질소 분위기 하에서 교반하였다. TPE-R, m-TB가 용해된 것을 눈으로 봐서 확인한 후, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산이무수물(이하, BPDA라고도 함) 14.66kg, 피로멜리트산무수물(이하, PMDA라고도 함) 7.39kg을 첨가하여, 30분 교반을 행하였다. 계속해서, 파라페닐렌디아민(이하, PDA라고도 함) 4.31kg, PMDA 9.85kg을 첨가하여, 30분 교반하였다.
마지막으로, 0.9kg의 PMDA를 고형분 농도 7％가 되도록 DMF에 용해시킨 용액을 조제하고, 이 용액을 점도 상승을 조심하면서 상기 반응 용액에 서서히 첨가하여, 점도가 3000포이즈에 달한 시점에서 중합을 종료하였다.
이 폴리아미드산 용액에, 무수아세트산/이소퀴놀린/DMF(중량비 2.0/0.7/4.0)를 포함하는 이미드화 촉진제를 폴리아미드산 용액에 대하여 중량비 50％로 첨가하여, 연속적으로 믹서로 교반하고, T 다이로부터 압출하여 스테인리스제의 엔드리스 벨트 상에 유연하였다. 이 수지막을 130℃×100초로 가열한 후, 엔드리스 벨트로부터 자기 지지성의 겔 막을 박리하여 텐터 클립에 고정하고, 250℃×17초, 350℃×17초, 400℃×120초로 건조·이미드화시켜, 두께 17㎛의 폴리이미드 필름을 얻었다.
(합성예 2)
반응계 내를 20℃로 유지한 상태에서, DMF 328.94kg에, 4,4'-디아미노디페닐에테르(이하, ODA라고도 함) 15.76kg을 첨가하여, 질소 분위기 하에서 교반하였다. ODA가 용해된 것을 눈으로 봐서 확인한 후, BPDA 17.37kg, PMDA 2.57kg을 첨가하여, 30분 교반을 행하였다. 계속해서, m-TB 11.14kg, PMDA 12.30kg 첨가하여, 30분 교반하였다.
마지막으로, 0.9kg의 PMDA를 고형분 농도 7％가 되도록 DMF에 용해시킨 용액을 조제하고, 이 용액을 점도 상승을 조심하면서 상기 반응 용액에 서서히 첨가하여, 점도가 3000포이즈에 달한 시점에서 중합을 종료하였다.
이 폴리아미드산 용액에, 무수아세트산/이소퀴놀린/DMF(중량비 2.0/0.7/4.0)를 포함하는 이미드화 촉진제를 폴리아미드산 용액에 대하여 중량비 50％로 첨가하여, 연속적으로 믹서로 교반하고, T 다이로부터 압출하여 스테인리스제의 엔드리스 벨트 상에 유연하였다. 이 수지막을 130℃×100초로 가열한 후, 엔드리스 벨트로부터 자기 지지성의 겔 막을 박리하여 텐터 클립에 고정하고, 250℃×17초, 350℃×17초, 400℃×120초로 건조·이미드화시켜, 두께 17㎛의 폴리이미드 필름을 얻었다.
(합성예 3)
반응계 내를 20℃로 유지한 상태에서, DMF 657.82kg에, ODA 10.53kg, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판(이하, BAPP라고도 함) 32.39kg을 첨가하여, 질소 분위기 하에서 교반하였다. ODA, BAPP가 용해된 것을 눈으로 봐서 확인한 후, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산이무수물(이하, BTDA라고도 함) 16.95kg, PMDA 14.34kg을 첨가하여, 30분 교반을 행하였다. 계속해서, PDA 14.22kg, PMDA 29.83kg을 첨가하여, 30분 교반하였다.
마지막으로, 1.7kg의 PDA를 고형분 농도 10％가 되도록 DMF에 용해시킨 용액을 조제하고, 이 용액을 점도 상승을 조심하면서 상기 반응 용액에 서서히 첨가하여, 점도가 3000포이즈에 달한 시점에서 중합을 종료하였다.
이 폴리아미드산 용액에, 무수아세트산/이소퀴놀린/DMF(중량비 2.0/0.7/4.0)를 포함하는 이미드화 촉진제를 폴리아미드산 용액에 대하여 중량비 50％로 첨가하여, 연속적으로 믹서로 교반하고, T 다이로부터 압출하여 스테인리스제의 엔드리스 벨트 상에 유연하였다. 이 수지막을 130℃×100초로 가열한 후, 엔드리스 벨트로부터 자기 지지성의 겔 막을 박리하여 텐터 클립에 고정하고, 250℃×17초, 350℃×17초, 400℃×120초로 건조·이미드화시켜, 두께 17㎛의 폴리이미드 필름을 얻었다.
(합성예 4)
반응계 내를 20℃로 유지한 상태에서, DMF 850.0kg에, TPE-R 11.2kg, 1,4-디아미노벤젠(PDA라고도 함) 33.0kg을 첨가하여, 질소 분위기 하에서 교반하였다. PDA가 용해된 것을 눈으로 봐서 확인한 후, BPDA 63.2kg, 4,4'-옥시디프탈산이무수물(ODPA라고도 함) 38.0kg을 첨가하여, 30분 교반을 행하였다. 이 용액에 PMDA 2.2kg을 첨가하여, 30분 교반하였다.
마지막으로, 0.9kg의 PMDA를 고형분 농도 7％가 되도록 DMF에 용해시킨 용액을 조제하고, 이 용액을 점도 상승을 조심하면서 상기 반응 용액에 서서히 첨가하여, 점도가 3000포이즈에 달한 시점에서 중합을 종료하였다.
이 폴리아미드산 용액에, 무수아세트산/이소퀴놀린/DMF(중량비 2.0/0.7/4.0)를 포함하는 이미드화 촉진제를 폴리아미드산 용액에 대하여 중량비 50％로 첨가하여, 연속적으로 믹서로 교반하고, T 다이로부터 압출하여 스테인리스제의 엔드리스 벨트 상에 유연하였다. 이 수지막을 130℃×100초로 가열한 후, 엔드리스 벨트로부터 자기 지지성의 겔 막을 박리하여 텐터 클립에 고정하고, 250℃×17초, 350℃×17초, 400℃×120초로 건조·이미드화시켜, 두께 17㎛의 폴리이미드 필름을 얻었다.
(열가소성 폴리이미드 전구체(폴리아믹산)의 합성)
10℃로 냉각시킨 DMF 249g에 BAPP 29.8g을 용해시켰다. 여기에 BPDA 21.4g을 첨가하여 용해시킨 후, 30분 교반하여 프리폴리머를 형성하였다. 또한 이 용액에, 별도로 조제한 BAPP의 DMF 용액(BAPP 1.57g/DMF 31.4g)을 조심스럽게 첨가하여, 점도가 1000포이즈 정도에 달한 시점에서 첨가를 멈추었다. 1시간 교반을 행하여, 고형분 농도 약 17중량％, 23℃에서의 회전 점도가 1000포이즈인 폴리아믹산 용액을 얻었다.
<안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖는 마이크로스트립 안테나>
(실시예 1)
열가소성 폴리아미드산 용액을 고형분 농도가 10중량％가 될 때까지 DMF로 희석한 후, 합성예 1에서 얻은 필름의 편면에, 최종 편면 두께가 4㎛가 되도록 폴리아미드산을 콤마 코터로 도포하고, 140℃로 설정한 건조로 내를 1분간 통과시켜 가열을 행하였다. 다른 편면도, 마찬가지로 최종 두께가 4㎛가 되도록 폴리아미드산을 도포한 후, 140℃로 설정한 건조로 내를 1분간 통과시켜 가열을 행하였다. 계속해서, 분위기 온도 360℃의 원적외선 히터로 내에서 20초간 가열 처리를 행하여, 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를 얻었다. 또한, 구리박/이 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체 3매/구리박의 순으로 겹치고, 열롤 라미네이트기를 사용하여, 라미네이트 온도 360℃, 라미네이트 압력 0.8톤, 라미네이트 속도 1.0m/분의 조건에서 열 라미네이트하여, 양면 구리 피복판(양면 FCCL)을 제작하였다(구리박: CF-T49A-HD2, Ra=0.15㎛, 폴리이미드층의 두께: 75㎛). 상기 폴리이미드 적층체 3매가, 상기 「제1 폴리이미드층」에 해당한다.
미리 행한 전자계 시뮬레이션에 의한 설계에 기초하여, 양면 FCCL의 편면을 패치 도전부가 약 3mm×3mm가 되도록 에칭하고, 대항하는 그라운드부가 10mm×10mm가 되도록 절단 가공하였다. 급전점의 드릴 가공을 행하여, 패치 안테나 FPC를 제작하였다. 이 패치 안테나 FPC를 스테인리스판에 고정, 커넥터를 통해 동축 케이블 접속 단자를 설치하여, 마이크로스트립 안테나를 제작하였다.
(실시예 2)
실시예 1에서 얻어진 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를 4매 겹친 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 플렉시블 금속 피복 적층판의 마이크로스트립 안테나를 제작하였다. 상기 폴리이미드 적층체 4매가, 상기 「제1 폴리이미드층」에 해당한다.
(실시예 3)
실시예 1에서 얻어진 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를 6매 겹친 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 플렉시블 금속 피복 적층판의 마이크로스트립 안테나를 제작하였다. 상기 폴리이미드 적층체 6매가, 상기 「제1 폴리이미드층」에 해당한다.
(실시예 4)
실시예 1에서 얻어진 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를 8매 겹친 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 플렉시블 금속 피복 적층판의 마이크로스트립 안테나를 제작하였다. 상기 폴리이미드 적층체 8매가, 상기 「제1 폴리이미드층」에 해당한다.
실시예 1 내지 4로부터, 폴리이미드 적층체의 두께가 두꺼워짐에 따라서, 안테나의 이득이 커지는 것이 확인되었다.
(실시예 5)
실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 합성예 2에서 얻은 필름에 열가소성 폴리아미드산 용액을 도공·건조·가열 처리하여, 폴리이미드 적층체를 얻었다. 또한, 실시예 1과 동일한 접합 조건, 실시예 1과 동일한 구리박을 사용하여, 플렉시블 금속 피복 적층판의 마이크로스트립 안테나를 제작하였다.
(실시예 6)
실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 합성예 4에서 얻은 필름에 열가소성 폴리아미드산 용액을 도공·건조·가열 처리하여, 폴리이미드 적층체를 얻었다. 또한, 실시예 1과 동일한 접합 조건, 실시예 1과 동일한 구리박을 사용하여, 플렉시블 금속 피복 적층판의 마이크로스트립 안테나를 제작하였다.
실시예 1, 5, 6으로부터, 폴리이미드 적층체의 유전 정접이 작아짐에 따라서, 안테나의 이득이 증대된 것이 확인되었다.
(비교예 1)
실시예 1에서 얻어진 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를 1매만 사용하고, 폴리이미드 적층체의 두께를 25㎛로 한 것 외에는 실시예와 마찬가지로 하여 플렉시블 금속 피복 적층판의 마이크로스트립 안테나를 제작하였다. 상기 폴리이미드 적층체 1매가, 상기 「제1 폴리이미드층」에 해당한다.
(비교예 2)
실시예 1에서 얻어진 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를 2매 겹쳐, 폴리이미드 적층체의 두께를 50㎛로 한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 플렉시블 금속 피복 적층판의 마이크로스트립 안테나를 제작하였다. 상기 폴리이미드 적층체 2매가, 상기 「제1 폴리이미드층」에 해당한다.
실시예 1과 비교예 1, 2로부터, 폴리이미드 적층체의 두께가 얇아짐에 따라서, 안테나의 이득이 저감되어 있으며, 플렉시블 금속 피복 적층판의 삽입 손실이 악화되는(절댓값이 커지는) 것이 확인되었다.
(비교예 3)
합성예 3에서 얻어진 필름을 사용한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여, 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를 4매 겹쳐, 플렉시블 금속 피복 적층판의 마이크로스트립 안테나를 제작하였다.
실시예 2와 비교예 3으로부터, 유전 정접이 큰 폴리이미드 적층체를 사용하면, 플렉시블 금속 피복 적층판의 안테나의 이득이 작아지는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 1과 비교예 3으로부터, 유전 정접이 큰 폴리이미드 적층체를 사용하면, 적층체의 두께가 두꺼워도, 플렉시블 금속 피복 적층판의 안테나의 이득이 작아지는 것을 알 수 있다. 이상의 결과로부터, 양호한 안테나의 이득을 취득하기 위해서는, 유전 정접이 작은 폴리이미드 적층체를 사용하고, 또한 두껍게 적층시키는 것이 불가결한 것을 알 수 있다.
실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 3에 대해서, 각 「제1 폴리이미드층」의 유전율, 유전 정접 및 두께, 각 양면 FCCL의 필 강도, 그리고 각 마이크로스트립 안테나의 반사 손실, 지향성 이득 및 안테나 이득을 표 1에 나타낸다.
<제2 폴리이미드층/접착제층/안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖는 마이크로스트립 안테나>
(실시예 7)
열가소성 폴리아미드산 용액을 고형분 농도가 10중량％가 될 때까지 DMF로 희석한 후, 합성예 1에서 얻은 필름의 편면에, 최종 편면 두께가 4㎛가 되도록 폴리아미드산을 콤마 코터로 도포하고, 140℃로 설정한 건조로 내를 1분간 통과시켜 가열을 행하였다. 다른 편면도, 마찬가지로 최종 두께가 4㎛가 되도록 폴리아미드산을 도포한 후, 140℃로 설정한 건조로 내를 1분간 통과시켜 가열을 행하였다. 계속해서, 분위기 온도 360℃의 원적외선 히터로 내에서 20초간 가열 처리를 행하여, 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를 얻었다. 또한, 구리박/그 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체 3매/구리박의 순으로 겹치고, 열롤 라미네이트기를 사용하여, 라미네이트 온도 360℃, 라미네이트 압력 0.6톤, 라미네이트 속도 1.0m/분의 조건에서 열 라미네이트하여, 양면 동장판(양면 FCCL)을 제작하였다(구리박: CF-T49A-HD2, Ra=0.15㎛, 폴리이미드 적층체의 두께: 75㎛). 상기 폴리이미드 적층체 3매가, 상기 「제1 폴리이미드층」에 해당한다.
또한, 상기 「제1 폴리이미드층」의 제작에 사용한, 상기 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를, 「제2 폴리이미드층」으로서 사용하였다.
제1 폴리이미드층을 포함하는 양면 FCCL의 편면을 에칭하여, 패치 안테나 도체층 제작하였다. 이 패치 안테나 도체층을, 제2 폴리이미드 적층체와, 니칸 고료사제 본딩 시트 SAFY를 개재하여, 150℃에서 30분간, 1 내지 2MPa의 조건에서, 감압 가열하여 접합시키고, 도 4에 나타내는 마이크로스트립 안테나를 얻었다.
(실시예 8)
실시예 7에서 얻어진 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를 4매 겹친 것 외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 마이크로스트립 안테나를 제작하였다. 상기 폴리이미드 적층체 4매가, 상기 「제1 폴리이미드층」에 해당한다.
(실시예 9)
실시예 7에서 얻어진 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를 6매 겹친 것 외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 마이크로스트립 안테나를 제작하였다. 상기 폴리이미드 적층체 6매가, 상기 「제1 폴리이미드층」에 해당한다.
(실시예 10)
실시예 7에서 얻어진 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를 8매 겹친 것 외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 마이크로스트립 안테나를 제작하였다. 상기 폴리이미드 적층체 8매가, 상기 「제1 폴리이미드층」에 해당한다.
실시예 7 내지 10으로부터, 폴리이미드 적층체의 두께가 두꺼워짐에 따라서, 안테나의 이득이 커지는 것이 확인되었다.
(실시예 11)
실시예 7과 마찬가지의 방법으로, 합성예 2에서 얻은 필름에 열가소성 폴리아미드산 용액을 도공·건조·가열 처리하여, 폴리이미드 적층체를 얻었다. 또한, 실시예 7과 동일한 접합 조건, 실시예 7과 동일한 구리박을 사용하여, 마이크로스트립 안테나를 제작하였다.
(비교예 4)
실시예 7에서 얻어진 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를 1매만으로 사용하고, 제1 및 제2 폴리이미드층의 두께를 각각 25㎛로 한 것 외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 마이크로스트립 안테나를 제작하였다.
(비교예 5)
실시예 7에서 얻어진 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를 2매 겹쳐, 제1 폴리이미드층의 두께를 50㎛로 한 것 외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 마이크로스트립 안테나를 제작하였다.
실시예 7과 비교예 4, 5로부터, 폴리이미드 적층체의 두께가 얇아짐에 따라서, 안테나 이득이 작아지는 것이 확인되었다.
(비교예 6)
합성예 3에서 얻어진 필름을 사용하여 총 두께 25.0㎛의 폴리이미드 적층체를 제작하고, 당해 총 두께 25.0㎛ 폴리이미드 적층체를 4매 겹친 것 외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 플렉시블 금속 피복 적층판의 마이크로스트립 안테나를 제작하였다. 상기 폴리이미드 적층체 4매가, 상기 「제1 폴리이미드층」에 해당한다.
실시예 8과 비교예 6으로부터, 유전 정접이 큰 폴리이미드 적층체를 사용하면, 안테나 이득이 작아지는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 7과 비교예 6으로부터, 유전 정접이 큰 폴리이미드 적층체를 사용하면, 적층체의 두께가 두꺼워도, 안테나 이득이 작아지는 것을 알 수 있다. 이상의 결과로부터, 양호한 안테나 이득을 취득하기 위해서는, 유전 정접이 작은 폴리이미드 적층체를 사용하고, 또한 두껍게 적층시키는 것이 불가결한 것을 알 수 있다.
실시예 7 내지 11, 비교예 4 내지 6에 대해서, 사용한 제1 폴리이미드층, 제2 폴리이미드층 및 접착제층의 유전율, 유전 정접 및 각 층의 두께, 각 양면 FCCL의 필 강도, 그리고 각 마이크로스트립 안테나의 반사 손실, 지향성 이득 및 안테나 이득을 표 2에 나타낸다.
1: 접지 도체층
2: 제1 폴리이미드층
3: 안테나 도체층
4: 제2 폴리이미드층
5: 접착제층 1
6: 접착제층 2
8: 접착제층(본딩 시트)
10: 비열가소 폴리이미드
11: 열가소 폴리이미드
12: 솔더 레지스트(절연층)
2: 제1 폴리이미드층
3: 안테나 도체층
4: 제2 폴리이미드층
5: 접착제층 1
6: 접착제층 2
8: 접착제층(본딩 시트)
10: 비열가소 폴리이미드
11: 열가소 폴리이미드
12: 솔더 레지스트(절연층)
Claims (20)
- 적어도 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있고, 상기 제1 폴리이미드층은, 두께가 75 내지 200㎛이며, 또한 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하인 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나.
- 제1항에 있어서, 제2 폴리이미드층/접착제층을 더 갖고, 적어도 제2 폴리이미드층/접착제층/안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나.
- 제1항에 있어서, 절연층을 더 갖고, 적어도 절연층/안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있고,
상기 절연층이 솔더 레지스트인 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 공진 주파수의 반사 손실이 -10dB 이하인 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 폴리이미드층이, 열가소 폴리이미드층과 비열가소 폴리이미드층을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 폴리이미드층이, 비열가소 폴리이미드층의 양면에 열가소성 폴리이미드층을 갖는 3층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나.
- 제6항에 있어서, 상기 제1 폴리이미드층이, 상기 3층 구조를 갖는 두께 75㎛ 미만의 폴리이미드 필름의 2매 이상의 적층물인 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나 도체층은 구리층이며,
상기 구리층과 상기 제1 폴리이미드층 사이에 접착제층을 더 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나 도체층을 2개 이상 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나 도체층의 상기 제1 폴리이미드층측의 표면 조도(Ra)가 0.05㎛ 내지 0.5㎛인 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나.
- 마이크로스트립 안테나의 제조 방법이며,
상기 마이크로스트립 안테나는, 적어도 안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있고, 상기 제1 폴리이미드층으로서, 두께가 75 내지 200㎛이며, 또한 10GHz에서의 유전 정접이 0.008 이하인 폴리이미드 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나의 제조 방법. - 제11항에 있어서, 상기 마이크로스트립 안테나는 제2 폴리이미드층/접착제층을 더 갖고, 적어도 제2 폴리이미드층/접착제층/안테나 도체층/제1 폴리이미드층/접지 도체층을 이 순으로 갖고 있고,
상기 제2 폴리이미드층으로서, 폴리이미드 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나의 제조 방법. - 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 마이크로스트립 안테나는, 공진 주파수의 반사 손실이 -10dB 이하인 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 폴리이미드층이 열가소 폴리이미드층과 비열가소 폴리이미드층을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
- 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 폴리이미드층은, 열가소성 폴리이미드 필름과 비열가소 폴리이미드 필름을 접합하여 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
- 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 폴리이미드층이, 비열가소 폴리이미드층의 양면에 열가소성 폴리이미드층을 갖는 3층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 제1 폴리이미드층이, 상기 3층 구조를 갖는 두께 75㎛ 미만의 폴리이미드 필름을 적어도 2매 이상 적층한 것인 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
- 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나 도체층은 구리층이며,
상기 마이크로스트립 안테나는, 상기 구리층과 상기 제1 폴리이미드층 사이에 접착제층을 더 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나의 제조 방법. - 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로스트립 안테나는, 상기 안테나 도체층을 2개 이상 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
- 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나 도체층의 상기 제1 폴리이미드층측의 표면 조도(Ra)가 0.05㎛ 내지 0.5㎛인 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나의 제조 방법.
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-
2022
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