WO2018012668A1 - 안테나 모듈 형성용 복합기판 및 이의 제조방법 - Google Patents

안테나 모듈 형성용 복합기판 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2018012668A1
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WO
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copper foil
foil layer
insulating adhesive
composite substrate
magnetic
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정윤호
조형민
진효승
백은송
임태극
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주식회사 두산
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Definitions

  • the present invention relates to a composite module for forming an antenna module and a method for manufacturing the same, which can simultaneously provide functions such as wireless charging (WPC), MST, NFC, etc., and reduce cost and simplify process.
  • WPC wireless charging
  • Terminals may be divided into mobile / portable terminals and stationary terminals according to their mobility.
  • the mobile terminal may be classified into a handheld terminal and a vehicle mount terminal according to whether a user can directly carry it.
  • Mobile terminals such as mobile phones, PDAs, PMPs, navigation, laptops, etc., include basic functions such as calling, video / music playback, directions, etc.
  • DMB wireless Internet
  • device-to-device It provides functions such as near field communication.
  • the mobile terminal is provided with a plurality of antennas for wireless communication such as wireless internet and Bluetooth, and also functions such as information exchange, payment, ticket reservation, search, etc. between the terminals using near field communication (ie NFC).
  • NFC near field communication
  • the portable terminal is equipped with at least one antenna module for the portable terminal used in the wireless communication and short-range communication method.
  • the rear cover of the mobile terminal is formed of an insulating material made of polycarbonate, it does not affect the communication of the antenna module mounted on the battery pack or the rear cover.
  • the trend of manufacturing for example, design trends such as grip and appearance
  • the above-described antenna signal is shielded by a metal material, so that wireless communication and short-range wireless communication cannot be performed.
  • the antenna module embedded in the terminal has a thick thickness and a complicated manufacturing process.
  • the present invention has been made to solve the above problems, while providing a plurality of antenna functions such as wireless charging (WPC), MST, NFC, etc., the thinning due to the simplification of the process, low cost and reduced thickness can be simultaneously exhibited.
  • An object of the present invention is to provide a composite substrate for forming an antenna module and a method of manufacturing the same.
  • the present invention is a non-magnetic substrate having a first copper foil layer; A second nonmagnetic substrate having a second copper foil layer; And a magnetic sheet disposed between the first nonmagnetic substrate and the second nonmagnetic substrate and integrally laminated with the nonmagnetic substrates.
  • the composite substrate, the roll is continuous in the longitudinal direction by integrating the first and second non-magnetic substrates respectively disposed on the magnetic sheet and the upper and lower surfaces thereof through a roll-to-roll method (roll-to-roll) It is preferable that the) form.
  • the magnetic sheet includes a magnetic powder and a polymer resin.
  • the magnetic powder may be selected from the group consisting of magnetic metal powder, metal flakes and ferrite.
  • the polymer resin may be selected from the group consisting of non-halogen epoxy resins, silicones, urethanes, polyimides, and polyamides.
  • the magnetic sheet includes 70 to 95% by weight of magnetic powder based on the total weight of the magnetic sheet, the magnetic permeability ( ⁇ ⁇ ⁇ ) may range from 50 to 250.
  • the first nonmagnetic substrate and the second nonmagnetic substrate may further include a first insulating adhesive layer and a second insulating adhesive layer, respectively.
  • the composite substrate includes (i) a first copper foil layer, a first insulating adhesive layer, a magnetic sheet, a second insulating adhesive layer, and a second copper foil layer, or (ii) a first copper foil layer and a first insulating layer.
  • a second copper foil layer which may be sequentially stacked.
  • each of the first and second nonmagnetic substrates may be a flexible copper clad laminate (FCCL) or a flexible printed circuit board (FPCB).
  • FCCL flexible copper clad laminate
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the first and second insulating adhesive layer may be made of a polymer resin selected from the group consisting of polyimide and epoxy resin, respectively, and further selected from the group consisting of a thermoplastic resin, an inorganic filler, and a curing agent. It may further comprise a species or more.
  • a peel strength value of the first or second insulating adhesive layer on the magnetic sheet may be 0.6 to 3.0 kgf / cm 2 , and permeability may range from 50 to 250.
  • the thickness of the magnetic sheet is in the range of 20 to 150 ⁇ m after processing
  • the thickness of the first copper foil layer and the second copper foil layer is in the range of 6 to 105 ⁇ m each
  • the thickness of the first insulating adhesive layer and the second insulating adhesive layer May each range from 1 to 30 ⁇ m.
  • the total thickness of the composite substrate may range from 34 to 420 ⁇ m.
  • the first copper foil layer and the second copper foil layer may be to form a first antenna pattern portion and a second antenna pattern portion each having a predetermined area, line width and shape.
  • the composite substrate includes at least one through hole penetrating the first nonmagnetic substrate, the magnetic sheet, and the second nonmagnetic substrate, and the first antenna pattern portion and the second antenna pattern portion are separated from each other through the through hole. It may be connected.
  • the composite substrate includes at least one of a wireless power consortium (WPC) antenna pattern, a magnetic secure transmission (MST) antenna pattern, and a near field communication (NFC) antenna pattern.
  • WPC wireless power consortium
  • MST magnetic secure transmission
  • NFC near field communication
  • the antenna pattern may be included, and preferably, may be a combo type including two or more antenna patterns.
  • the overall thickness of the antenna module is reduced, so that the thickness and the process can be simplified.
  • FIG. 1 to 4 schematically illustrate the cross-sectional structure of an antenna module forming composite board according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph illustrating magnetic permeability of the composite substrate for forming an antenna module manufactured in Example 1.
  • FIG. 6 is a graph showing the magnetic permeability change of the magnetic sheet according to the content of the magnetic powder.
  • a part when a part is 'connected' to another part, it includes not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element in between. do.
  • the term 'comprising' a certain component means that the component may further include other components other than the component, unless specifically stated otherwise.
  • Current electromagnetic shielding materials may be (1) a single material such as a soft magnetic alloy, a soft magnetic ferrite sintered body, or (2) a composite material formed by mixing a soft magnetic metal powder or a soft magnetic ferrite powder with a ceramic or a synthetic resin to be molded. have.
  • the core of the electromagnetic shielding material is to maintain an appropriate permeability and magnetic loss rate.
  • Permeability refers to the amount of passing frequency signal generated during communication
  • magnetic loss rate refers to the amount of frequency that can not pass through the shielding material.
  • the magnetic permeability and magnetic loss rate are inversely proportional.
  • Different shielding materials have different permeability and magnetic loss rates for each frequency band. Therefore, you should use the appropriate material according to the frequency band you want to use.
  • wireless charging uses a frequency specification of 100 ⁇ 357 KHz in the magnetic induction method, 13.56MHz for NFC communication.
  • Ni-Zn ferrite material is used as a shielding material that satisfies all of them because of its excellent performance in wireless charging (WPC) and NFC communication, relatively easy manufacturing, and price competitiveness.
  • alternative materials such as soft magnetic metal-resin (Metal-Resin) composite material and Mn-Zn ferrite sheet have been steadily being developed.
  • the conventional ferrite sheet or composite material has a thick thickness and a complicated manufacturing process, which does not meet the tendency of thinning and simplifying a mobile device.
  • the present invention is to provide a double-sided composite substrate having a novel structure that can provide a wireless charging, NFC, MST antenna function in combination using a composite substrate manufactured in a single process.
  • the present invention constitutes an integrated composite substrate in which a nonmagnetic substrate (eg, FCCL) and a magnetic sheet (polymeric magnet sheet, polymer magnet sheet PMS) are laminated. Accordingly, it is not necessary to use a separate ferrite sheet, and by implementing an integrated structure of the magnetic sheet and the nonmagnetic substrate, the overall thickness of the antenna module is reduced, so that the thickness and the process can be simplified.
  • a nonmagnetic substrate eg, FCCL
  • a magnetic sheet polymeric magnet sheet, polymer magnet sheet PMS
  • the composite substrate may be manufactured in a roll type through a conventional roll to roll process, cost reduction effects may be further increased by simplifying the manufacturing process.
  • the soft magnetic metal-resin composite material according to the present invention the investment cost of mass production equipment is smaller than the existing Ni-Zn ferrite sheet, it is possible to produce a roll-to-roll method Since the coil is buried, the thickness can be reduced, and the laminated structure can be designed. Thus, when mass production technology is secured, cost competitiveness is superior to that of the existing ferrite sheet. Accordingly, the present invention can provide a novel composite material that can be used as a shielding material of the wireless charging receiving module in place of the conventional ferrite sheet.
  • the antenna module according to the present invention largely includes a magnetic sheet and two non-magnetic substrates.
  • the nonmagnetic substrate may include a copper foil layer, or a copper foil layer and an insulating adhesive layer, respectively.
  • FIG. 1 schematically illustrates a cross-sectional structure of an antenna module forming composite substrate 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the upper and lower surfaces of the magnetic sheet 10 may respectively include a copper foil layer 21 and an insulating adhesive layer ( Two non-magnetic substrates 20, on which 22 are laminated, are disposed on both sides, and these are a structure in which they are integrally laminated.
  • the antenna module forming composite substrate 100, the first copper foil layer 21; A first insulating adhesive layer 22; Magnetic sheet 10; A second insulating adhesive layer 22; And a second copper foil layer 21, which has a structure in which they are sequentially stacked.
  • the antenna module forming composite substrate 100 may include a magnetic sheet 10 through a roll-to-roll method; It is preferable that the first nonmagnetic substrate 20 and the second nonmagnetic substrate 20, which are respectively disposed on upper and lower portions of the magnetic sheet, are integrally formed to have a continuous roll shape in the longitudinal direction. However, this is not particularly limited.
  • a release film may be further laminated on the first copper foil layer 21 and the second copper foil layer 21, respectively.
  • the magnetic sheet 10 includes a magnetic material to shield electromagnetic waves and at the same time exhibits adhesion, heat resistance, and interlayer adhesion.
  • the magnetic sheet 10 may be in the form of an insulating layer, a film, or a sheet, and may use a polymeric magnet sheet (PMS) including conventional magnetic powder and polymer resin known in the art.
  • PMS polymeric magnet sheet
  • the magnetic powder is not particularly limited as long as it is a magnetic component.
  • Examples include magnetic metal powders, metal flakes, ferrites or mixtures of one or more thereof.
  • Preferably it is a ferrite powder.
  • the size, shape and content of the magnetic powder is not particularly limited and may be appropriately controlled within the conventional range known in the art.
  • the polymer resin constituting the magnetic sheet 10 may use any conventional polymer known in the art without limitation.
  • it is an epoxy resin
  • it is a non-halogen type epoxy resin which does not contain halogen elements, such as a bromine (Br) in a molecule
  • the said polymer resin is not limited to an epoxy resin, For example, it may contain silicone, urethane, polyimide, polyamide, etc. further.
  • the use ratio of the magnetic powder and the polymer resin is not particularly limited, but may be in the range of 50 to 95: 5 to 50 by weight, for example, preferably 70 to 90: 10 to 30 It may be in the weight ratio range.
  • the thickness of the magnetic sheet 10 is not particularly limited, but may be, for example, in the range of 20 to 150 ⁇ m, preferably in the range of 30 to 80 ⁇ m, and more preferably in the range of 30 to 60 ⁇ m.
  • the magnetic sheet contains 70 to 95% by weight of magnetic powder based on the total weight of the magnetic sheet, the magnetic permeability ( ⁇ ⁇ ⁇ , ⁇ ') is 50 to 250, the magnetic permeability loss ( ⁇ '') may be less than 50.
  • the magnetic permeability and the magnetic permeability loss means that it is measured in the frequency 1 MHz ⁇ 100 MHz, preferably 3 MHz ⁇ 13.56 MHz band.
  • the magnetic sheet 10 may be prepared according to a conventional method known in the art, for example, after forming a composition for forming a magnetic sheet including a magnetic powder, a solvent and a polymer resin, the composition into a thin sheet shape It can be produced by molding and heating.
  • the above-mentioned composition may be directly coated on a nonmagnetic substrate such as FCCL, FPCB, etc., and then laminated and cured through roll lamination to produce an integrated composite substrate.
  • the first non-magnetic substrate and the second non-magnetic substrate 20 may be made of a copper foil layer, or an insulating adhesive layer and a copper foil layer may be stacked.
  • Conventional substrates, copper foils with resins, copper foil layers or sheets having a shape can be used without limitation.
  • the first nonmagnetic substrate and the second nonmagnetic substrate may be the same or different from each other, and preferably, a flexible copper clad laminate (FCCL) or a flexible printed circuit board (FPCB) may be used.
  • FCCL flexible copper clad laminate
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the first non-magnetic substrate 20 disposed on one surface of the magnetic substrate 10 includes a first insulating adhesive layer 22 and a first copper foil layer 21, and the other surface of the magnetic substrate 10.
  • the second nonmagnetic substrate 20 disposed in the substrate also includes a second insulating adhesive layer 22 and a second copper foil layer 21.
  • first copper foil layer 21 and the second copper foil layer 21 serve to form the first antenna pattern portion and the second antenna pattern portion, respectively, through conventional dry or wet etching known in the art.
  • first antenna pattern portion and the second antenna pattern portion may be formed to have the same or different predetermined areas, line widths, and shapes depending on the use of the antenna module to be applied.
  • the thicknesses of the first copper foil layer 21 and the second copper foil layer 21 may be the same or different from each other, and are not particularly limited. In one example each may be in the range of 6 to 105 ⁇ m, preferably 12 to 50 ⁇ m range.
  • first insulating adhesive layer 22 and the second insulating adhesive layer 22 may be more physically bonded and bonded to other substrates, such as the magnetic sheet 10, which are in physical contact with the first and second nonmagnetic substrates 20. While solidifying, it serves to insulate the first copper foil layer 21 and the second copper foil layer 21 from the outside.
  • the first insulating adhesive layer 22 and the second insulating adhesive layer 22 may be formed of a conventional polymer resin known in the art as a coating layer or a film. In this case, the first insulating adhesive layer 22 and the second insulating adhesive layer 22 may have the same or different polymer composition.
  • the first insulating adhesive layer 22 and the second insulating adhesive layer 22 may be formed of a conventional polyimide resin, an epoxy resin, or a mixture thereof.
  • other thermosetting resins not described above or thermoplastic resins, inorganic fillers, curing agents, and the like conventional in the art may be further included.
  • Polyimide (PI) resin is a polymer material having an imide ring, and exhibits excellent flame resistance, heat resistance, ductility, chemical resistance, abrasion resistance and weather resistance based on the chemical stability of the imide ring. In addition, it exhibits low thermal expansion, low breathability and excellent electrical properties. Therefore, when the polyimide resin is used as the first insulating adhesive layer 22 and the second insulating adhesive layer 22, the flame retardancy can be sufficiently secured due to the flame retardancy of the polyimide itself. In addition, the surface hardness is increased, the scratch resistance is increased, heat resistance is increased by the high glass transition temperature, and it is possible to secure a high bendability compared to the epoxy resin.
  • the polyimide (PI) may be a thermosetting polyimide of the art, or may use a commercially available soluble polyimide (soluble PI) or a polyamic acid composition.
  • soluble PI soluble polyimide
  • Non-limiting examples of the polyimide resin that can be used include polyimide, polyamide, polyamideimide, polyamic acid resin or composite resin thereof.
  • thermosetting resins When using the soluble polyimide or polyamic acid composition in the present invention, conventional thermosetting resins known in the art may be used.
  • thermosetting resins that can be used include epoxy resins, polyurethane resins, phenol resins, vegetable oil-modified phenol resins, xylene resins, guanamine resins, diallyl phthalate resins, vinyl ester resins, unsaturated polyester resins, and furan resins.
  • Polyimide resin, cyanate resin, maleimide resin and benzocyclobutene resin may be one or more selected from the group consisting of.
  • it is an epoxy resin, a phenol resin, or a vegetable oil modified phenol resin.
  • a double epoxy resin is preferable because it is excellent in reactivity and heat resistance.
  • the epoxy resin can be used without limitation to conventional epoxy resins known in the art, it is preferred that two or more epoxy groups are present while containing a halogen element in one molecule.
  • Non-limiting examples of the epoxy resins that can be used include bisphenol A / F / S resins, novolak type epoxy resins, alkylphenol novolak type epoxy, biphenyl type, aralkyl type and naphthol ( Naphthol) type, dicyclopentadiene type, or a mixed form thereof.
  • More specific examples include bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, bisphenol S type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, anthracene epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, tetramethyl biphenyl type epoxy resins, and phenol novolacs.
  • the above-mentioned epoxy resins may be used alone or in combination of two or more thereof.
  • the non-halogen adhesive composition according to the present invention can obtain the effects of improving the adhesiveness, flexibility and relaxation of the thermal stress by containing a thermoplastic resin.
  • thermoplastic resins that can be used include acrylonitrile-butadiene copolymer (NBR), acrylonitrile-butadiene rubber-styrene resin (ABS), poly Butadiene, styrene-butadiene-ethylene resin (SEBS), acrylic acid and / or methacrylic acid ester resin (acrylic rubber) possessing a side chain of 1 to 8 carbon atoms ), Polyvinyl butyl al, polyamide, polyester, polyimide, polyamideimide, polyurethane or a mixture of one or more thereof.
  • NBR acrylonitrile-butadiene copolymer
  • ABS acrylonitrile-butadiene rubber-styrene resin
  • SEBS poly Butadiene
  • acrylic acid and / or methacrylic acid ester resin acrylic rubber possessing a side chain of 1 to 8 carbon atoms
  • Polyvinyl butyl al polyamide, polyester, polyimide, polyamideimide, polyurethane or
  • the said thermoplastic resin contains the functional group which can react with an epoxy resin.
  • the functional group which can react with an epoxy resin.
  • it is 1 or more types of functional groups chosen from the group which consists of an amino group, a carboxyl group, an epoxy group, a hydroxyl group, a methoxy group, and an isocyanate group. Since such functional groups form strong bonds with epoxy resins, heat resistance is improved after curing, which is preferable.
  • an acrylonitrile-butadiene copolymer in consideration of the effect of mitigating adhesion, flexibility and thermal stress. It is preferable that such a copolymer contains the functional group which can react with an epoxy resin.
  • the functional group include amino groups, carboxyl groups, epoxy groups, hydroxyl groups, methoxy groups, isocyanate groups, vinyl groups, silanol groups, and the like, and particularly preferably include carboxyl groups.
  • Specific examples of the NBR possessing the carboxyl group include PNR-1H (manufactured by JSR Corporation), Nipol 1072J, Nipol DN631 (manufactured by Nippon Zeon Corporation), and the like.
  • thermoplastic resin content is not particularly limited, and may be in the range of 1 to 35% by weight based on the total weight of the adhesive composition, for example, preferably 5 to 30% by weight. If it is out of the said range, sufficient adhesiveness cannot be obtained and heat resistance will fall.
  • conventional curing agents known in the art may be used without limitation, and may be appropriately selected and used depending on the type of epoxy resin to be used.
  • curing agents that can be used include phenolic, anhydride, dicyanamide, and aromatic polyamine curing agents.
  • Non-limiting examples of hardeners that can be used include phenolic hardeners such as phenol novolak, cresol novolak, bisphenol A novolak, naphthalene type; And polyamine curing agents such as metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane (DDM) and diaminodiphenylsulfone (DDS), and the like, and these may be used alone or in combination of two or more thereof.
  • DDM diaminodiphenylmethane
  • DDS diaminodiphenylsulfone
  • the content of the curing agent is not particularly limited, and may be in the range of 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total thermosetting resin composition.
  • the present invention may include conventional inorganic fillers known in the art.
  • Non-limiting examples of inorganic fillers include silicas such as natural silica, fused silica, amorphous silica, crystalline silica, and the like; Boehmite, alumina, aluminum hydroxide [Al (OH) 3 ], talc, spherical glass, calcium carbonate, magnesium carbonate, magnesia, clay, calcium silicate, titanium oxide, antimony oxide, fiberglass, boric acid Aluminum, barium titanate, strontium titanate, calcium titanate, magnesium titanate, bismuth titanate, titanium oxide, barium zirconate, calcium zirconate, boron nitride, silicon nitride, talc, mica and the like. These inorganic fillers may be used alone or in combination of two or more.
  • the size of the inorganic filler is not particularly limited, and the average particle diameter may be in the range of 0.5 to 10 ⁇ m.
  • the content of the inorganic filler is not particularly limited, and may be in the range of 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total thermosetting resin composition.
  • thermosetting resin composition of the present invention is a flame retardant generally known in the art as needed, other thermosetting resins or thermoplastic resins and oligomers thereof not described above, as long as they do not impair the intrinsic properties of the resin composition.
  • Various polymers such as, solid rubber particles or other additives such as ultraviolet absorbers, antioxidants, polymerization initiators, dyes, pigments, dispersants, thickeners, leveling agents and the like may be further included.
  • thermosetting adhesive composition constituting the first insulating adhesive layer 22 and the second insulating adhesive layer 22, 30 to 50 parts by weight of an epoxy resin based on 100 parts by weight of the total composition; 5 to 30 parts by weight of the thermoplastic resin; 5 to 10 parts by weight of a curing agent (additive); And 5 to 20 parts by weight of an inorganic filler.
  • the epoxy resin may implement chemical resistance and bendability, and the thermoplastic resin exhibits adhesion and flexural improvement and thermal stress relaxation effect.
  • the thermosetting adhesive composition may include an organic solvent, and the amount of the organic solvent may be in the range of remaining amount to meet 100 parts by weight of the total composition.
  • thermosetting adhesive composition composed of the above components may be coated and dried on the first copper foil layer or the second copper foil layer to form a first insulating adhesive layer or a second insulating adhesive layer.
  • the thicknesses of the first insulating adhesive layer 22 and the second insulating adhesive layer 22 may be appropriately adjusted in consideration of handling of the substrate, physical rigidity, thinning of the substrate, and the like. .
  • the thicknesses of the first insulating adhesive layer 22 and the second insulating adhesive layer may be the same or different from each other, for example, may be in the range of 1 to 30 ⁇ m, and preferably in the range of 5 to 15 ⁇ m.
  • the peel strength value of the first and second insulating adhesive layers 22 to the magnetic sheet 10 may be 0.6 to 3.0 kgf / cm 2 , preferably 1.0 to 2.0 kgf /. can be 2 cm.
  • the permeability may be 50 to 250, preferably 100 to 200.
  • the composite substrate 100 for forming an antenna module of the present invention may further include a release film on the first copper foil layer 21 and the second copper foil layer 21 disposed at the outermost sides.
  • the release film may be applied without limitation to conventional configurations known in the art, for example, release films such as plastic films or release films may also be used.
  • plastic film examples include polyester films such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethylene film, polypropylene film, cellophane, diacetylcellulose film, triacetylcellulose film, acetylcellulose Butyrate film, polyvinyl chloride film, polyvinylidene chloride film, polyvinyl alcohol film, ethylene-vinyl acetate copolymer film, polystyrene film, polycarbonate film, polymethylpentene film, polysulfone film, polyether ether ketone film , Polyethersulfone film, polyetherimide film, polyimide film, fluororesin film, polyamide film, acrylic resin film, norbornene-based resin film, cycloolefin resin film and the like. These plastic films may be either transparent or translucent, may be colored, or may be non-colored, and may be appropriately selected depending on the intended use.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the composite substrate for forming an antenna module according to the present invention may have four embodiments as follows.
  • FIG. 1 schematically illustrates a cross-sectional structure of an antenna module forming composite substrate 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the upper and lower surfaces of the magnetic sheet 10 may respectively include a copper foil layer 21 and an insulating adhesive layer ( Two non-magnetic substrates 20, on which 22 are laminated, are disposed on both sides, and these are a structure in which they are integrally laminated.
  • FIG. 2 schematically illustrates a cross-sectional structure of an antenna module forming composite substrate 200 according to another embodiment of the present invention, wherein the first copper foil layer 21 and the first insulating layer are formed on one surface of the magnetic sheet 10.
  • the adhesive layer 22 is sequentially laminated, and the second copper foil layer 21 is laminated on the other surface of the magnetic sheet 10, and these are laminated in one piece.
  • FIG. 3 schematically illustrates a cross-sectional structure of an antenna module forming composite substrate 300 according to another embodiment of the present invention, in which a first copper foil layer 21 is stacked on one surface of a magnetic sheet 10.
  • the second insulating adhesive layer 22 and the second copper foil layer 21 are sequentially stacked on the other surface of the magnetic sheet 10, and they are integrally laminated.
  • FIG. 4 schematically illustrates a cross-sectional structure of an antenna module forming composite substrate 300 according to another embodiment of the present invention, wherein the first copper foil layer 21 and the second copper foil are formed on both surfaces of the magnetic sheet 10.
  • the layer 21 is laminated
  • the configuration of the magnetic sheet 10, the first and second copper foil layers 21, and the first and second insulating adhesive layers 22 are omitted from the description of FIG. 1.
  • the composite substrate for forming an antenna module according to the present invention may be manufactured without limitation in accordance with conventional methods known in the art, and may have two embodiments as follows.
  • the first embodiment of manufacturing the composite substrate for forming an antenna module of the present invention after coating the adhesive composition constituting the insulating adhesive layer on the first copper foil layer (or second copper foil layer), if necessary, the magnetic sheet And / or disposing the second copper foil layer (or the first copper foil layer) so as to be laminated and cured by applying continuous roll lamination.
  • This first embodiment can be implemented in the following five ways.
  • thermosetting composition for forming an insulating adhesive layer on one surface of the first copper foil layer and the second copper foil layer, respectively; And (ii) interposing a magnetic sheet between the insulating adhesive layer of the first copper foil layer and the insulating adhesive layer of the second copper foil layer and then laminating by applying roll lamination.
  • thermosetting composition for forming an insulating adhesive layer on one surface of the first copper foil layer and the second copper foil layer, respectively;
  • coating and drying the magnetic sheet forming composition on the insulating adhesive layer, respectively;
  • thermosetting composition for forming an insulating adhesive layer on one surface of the first copper foil layer (i) coating and drying the thermosetting composition for forming an insulating adhesive layer on one surface of the first copper foil layer; (ii) arranging the insulating adhesive layer, the magnetic sheet, and the second copper foil layer of the first copper foil layer, respectively, and applying roll lamination to apply lamination and curing.
  • thermosetting composition for forming an insulating adhesive layer on one surface of the first copper foil layer (i) coating and drying the composition for forming a magnetic sheet on the insulating adhesive layer; And (iii) arranging the magnetic sheet and the second copper foil layer of the first copper foil layer to face each other, and then laminating and hardening by applying roll lamination.
  • the crimping process conditions can be appropriately adjusted within the conventional range known in the art.
  • thermocompression Lami Conditions during the process (roll-to-roll) may be carried out under a temperature of 50 ⁇ 200 °C, a pressure of 3 ⁇ 200 kgf / cm 2 , and a compression rate of 0.1m / min to 20m / min conditions.
  • this is not particularly limited.
  • each of the first copper foil layer, the second copper foil layer, and the magnetic sheet may have a sheet shape, and may be wound in a roll shape after being continuously laminated according to the roll-to-roll method described above.
  • a second embodiment of manufacturing the composite substrate for forming an antenna module of the present invention is a method of curing by applying a batch oven, instead of using the roll lamination process described above.
  • thermosetting composition for forming an insulating adhesive layer on one surface of the first copper foil layer
  • thermosetting composition for forming an insulating adhesive layer on one surface of the second copper foil layer
  • curing the resultant of step (ii) in the batch oven
  • the conditions in the batch oven are not particularly limited as long as it is a temperature and time condition capable of sufficiently curing the thermosetting composition for forming the adhesive layer.
  • the composite substrate for forming an antenna module of the present invention configured as described above may configure the antenna module using a conventional method known in the art.
  • the first copper foil layer and the second copper foil layer in the composite substrate may form a first antenna pattern portion and a second antenna pattern portion each having a predetermined area, line width, and shape.
  • the composite substrate includes at least one through hole penetrating through the first nonmagnetic substrate, the magnetic sheet, and the second nonmagnetic substrate, and the first antenna pattern portion and the second antenna pattern portion are connected to each other through the through hole. Can be.
  • the composite board for forming an antenna module according to the present invention may be mounted inside a mobile terminal, and may include at least one antenna pattern among a WPC antenna pattern, an MST antenna pattern, and an NFC antenna pattern, and preferably include two or more antenna patterns. It may be a combo type. For example, it may be a combo type including a magnetic secure transmission (MST) antenna pattern, and a near field communication (NFC) antenna pattern.
  • MST magnetic secure transmission
  • NFC near field communication
  • thermosetting composition for forming insulating adhesive layer 1. Preparation of thermosetting composition for forming insulating adhesive layer
  • the total concentration of the organic solid component and the inorganic solid component is 30 mass% by mixing the components of the insulating adhesive epoxy composition in accordance with the proportions of the blending examples shown in Table 1 below, and adding the methyl ethyl ketone (MEK) solvent to the obtained mixture. A dispersion was prepared. In Table 1, the amount of each composition is used in parts by weight.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • thermosetting resin composition for forming the insulating adhesive layer on the mat-treated surface of the first copper foil and the second copper foil, respectively, and applying the dispersion solution with an applicator so that the thickness after drying is 7 ⁇ m, at 160 ° C.
  • the adhesive epoxy composition was prepared in a semi-cured state by drying in a blow oven for 5 minutes.
  • the composite substrate of Example 7 was prepared by directly interposing a magnetic sheet between the first copper foil and the second copper foil without using an epoxy adhesive and then performing lamination.
  • Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5 Example 6 Example 7 Adhesive compounding ratio Epoxy 1 100 100 100 100 100 100 100 0 Thermoplastic 2 50 50 50 60 60 70 0 Inorganic fillers 3 10 15 20 15 20 15 0 Curing Agent 4 10 10 10 10 10 0 characteristic Adhesive force (kgf / cm 2 ) 1.2 1.3 1.4 1.5 1.4 1.4 0.7 Heat resistance (@ 300 °C) O O O O O O O O O O O Flame retardant (UL 94 V-0) O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O
  • Epoxy Resin 1 Bisphenol A Type, Kukdo Chemical YD-011
  • Thermoplastic resin 2 Carboxyl group-containing acrylonitrile butadiene rubber [CTBN (Carboxyl-Terminated Butadiene Acrylonitrile Rubber), ZEON Nippol 1072
  • Inorganic filler 3 Aluminum hydroxide, Showa Denko H42M
  • Curing agent 4 4,4'-diaminodiphenyl sulfone
  • the copper foil (the circuit) is peeled off at a rate of 50 mm / min in a 90 degree direction with respect to the surface of the laminate under a condition of 25 ° C.
  • the lowest value of the force required to measure was measured and expressed as peel strength.
  • a test piece was produced by cutting a composite substrate into 25 mm sides, and the test piece was suspended for 10 seconds on a solder bath at 288 ° C. Afterwards, the appearance defects such as lifting and cracking of the composite substrate and color change of the insulating layer were observed. At this time, the case where appearance defects such as lifting and cracking occurred was evaluated as "defect" and represented by x, and the case where there was no appearance defects such as lifting and cracking was evaluated as "good” and represented by ⁇ .
  • the composite substrate was evaluated by immersion in HCl (10%), NaOH (10%) aqueous solution, MEK, and IPA solvent for 10 minutes. Afterwards, the appearance defects such as lifting and cracking of the composite substrate and color change of the insulating layer were observed. At this time, the case of appearance defects such as lifting and cracking was determined as NG, and the case of appearance defects such as lifting and cracking was judged as Pass. In addition, it was determined that the chemical resistance was good when the peel strength was 70% or more compared to the peel strength before immersion.
  • Samples were prepared by removing all of the copper foil by etching the composite substrate.
  • the flame retardance of the sample was measured. The case where the flame retardance that satisfies the UL94V-0 standard was evaluated as "good” and represented by ⁇ , and the case where the sample did not satisfy the UL94VTM-0 standard was evaluated as "bad” and represented by x.
  • Permeability of the composite substrate for antenna module formation was evaluated according to the magnetic filler content.
  • the magnetic permeability measurement method includes coil inductance measurement method, 1-2th coil coupling coefficient measurement method, LCR meter measurement method, antenna reflection coefficient, impedance analyzer, and network analyer measurement method.
  • the coil inductance measuring method, the 1-2th coil coupling coefficient measuring method, and the LCR meter measuring method are measured at a relatively low frequency band, and the other three methods are capable of measuring up to a high frequency band.
  • the measurement of permeability described above is usually very demanding, so a 5-50% error is known to be common.
  • the magnetic permeability was measured in the 3 MHz frequency band using an expensive Impedance / Material Analyzer (E4991A) for more accurate measurement, and the results are shown in Table 4 below.
  • the composite substrate according to the present invention can adjust the magnetic permeability by changing the content of the magnetic filler (magnetic powder). Accordingly, the composite substrate according to the present invention was found to be able to replace the conventional ferrite sheet by forming a composite material according to the frequency band to be used.
  • Example 8 Example 9 Example 10 Example 4 Example 11 Magnetic filler content (wt%) 80 83 86 89 92 Permeability 100 150 180 200 230

Landscapes

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Abstract

본 발명은 제1동박층을 갖는 제1비(非)자성 기판; 제2동박층을 갖는 2비(非)자성 기판; 및 상기 제1비자성 기판과 제2비자성 기판 사이에 배치되고, 상기 비자성 기판들과 일체로 합지된 자성시트를 포함하는 안테나 모듈 형성용 복합기판 및 이의 제조방법을 제공한다. 본 발명에서는 무선충전, MST, NFC 등의 기능을 동시에 제공하면서, 공정의 단순화, 원가 절감 효과, 슬림화된 디자인과 메탈 소재의 그립감 등을 제공할 수 있다.

Description

안테나 모듈 형성용 복합기판 및 이의 제조방법
본 발명은 무선충전(WPC), MST, NFC 등의 기능을 동시에 제공하면서, 원가 절감 및 공정 단순화를 확보할 수 있는 안테나 모듈 형성용 복합기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
단말기는 이동 가능 여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)로 나뉠 수 있다. 또한 상기 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mount terminal)로 나뉠 수 있다.
휴대폰, 피디에이(PDA), 피엠피(PMP), 내비게이션, 랩톱 등과 같은 휴대 단말기는 기본 기능으로 통화, 동영상/음악 재생, 길 안내 등을 포함하고 있으며, 추가로 디엠비(DMB), 무선 인터넷, 기기 간의 근거리 통신 등의 기능을 제공하고 있다. 이에 따라, 이동 단말기는 무선 인터넷, 블루투스 등과 같이 무선통신을 위한 복수의 안테나를 구비하고 있으며, 이외에도 근거리 통신(즉, NFC)을 이용하여 단말기 간의 정보 교환, 결제, 티켓 예매, 검색 등의 기능을 휴대 단말에 적용하는 추세에 있다. 이를 위해, 휴대 단말기에는 무선 통신 및 근거리 통신 방식에 사용되는 하나 이상의 휴대 단말용 안테나 모듈이 장착되고 있다.
일반적으로, 이동 단말기의 후면 커버는 폴리카보네이트(polycarbonate) 재질의 절연성 물질로 형성되기 때문에, 배터리팩이나 후면 커버 등에 실장되는 안테나 모듈의 통신에 영향을 주지 않았다. 그러나 최근 소비자에 의해 선호되는 트랜드(일례로, 그립감, 외관 등의 디자인 트랜드)로 인해 금속(metal) 재질 커버에 대한 제작 요구가 증가하는 추세에 있다. 이 경우, 금속 재질에 의해 전술한 안테나 신호가 차폐되어 무선통신 및 근거리 무선 통신을 수행할 수 없게 되는 문제점이 있다. 또한 단말기에 내장되는 안테나 모듈은 그 두께가 두껍고 제조 공정이 복잡하다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 무선충전(WPC), MST, NFC 등의 복수 개의 안테나 기능을 제공하면서, 공정의 단순화, 저비용화 및 두께 감소로 인한 박형화가 동시에 발휘될 수 있는 안테나 모듈 형성용 복합기판 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제1동박층을 갖는 제1비(非)자성 기판; 제2동박층을 갖는 제2비(非)자성 기판; 및 상기 제1비자성 기판과 제2비자성 기판 사이에 배치되고, 상기 비자성 기판들과 일체(一體)로 합지된 자성시트를 포함하는 안테나 모듈 형성용 복합기판을 제공한다.
본 발명에서, 상기 복합기판은, 롤투롤(roll-to-roll) 방식을 통해 자성시트 및 이의 상하면 상에 각각 배치된 제1 및 제2비자성 기판이 일체화되어 길이방향으로 연속하는 롤(roll) 형태인 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 자성시트는 자성 분말과 고분자 수지를 포함한다.
본 발명에서, 상기 자성 분말은, 자성을 띠는 금속 분말, 금속 플레이크(flake) 및 페라이트로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명에서, 상기 고분자 수지는 비할로겐계 에폭시수지, 실리콘, 우레탄, 폴리이미드, 및 폴리아미드로 구성된 군에서 선택될 수 있다.
본 발명에서, 상기 자성시트는 당해 자성시트의 전체 중량을 기준으로 70 내지 95 중량%의 자성분말을 포함하며, 투자율(透磁率)이 50 내지 250 범위일 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1비(非)자성 기판과 제2(非)비자성 기판은, 각각 제1절연성 접착층과 제2절연성 접착층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 복합기판은, (i) 제1동박층, 제1절연성 접착층, 자성시트, 제2절연성 접착층, 및 제2동박층을 포함하거나, (ii) 제1동박층, 제1절연성 접착층, 자성시트, 및 제2동박층을 포함하거나, (iii) 제1동박층, 자성시트, 제2절연성 접착층, 및 제2동박층을 포함하거나, 또는 (iv) 제1동박층, 자성시트, 및 제2동박층을 포함하며, 이들이 순차적으로 적층된 것일 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1 및 제2 비자성 기판은, 각각 연성 동박 적층판(FCCL) 또는 연성 인쇄회로기판(FPCB)일 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1 및 제2절연성 접착층은, 각각 폴리이미드 및 에폭시 수지로 구성된 군에서 선택되는 고분자 수지로 이루어질 수 있으며, 추가로 열가소성 수지, 무기충전제, 및 경화제로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 복합기판에서 자성시트에 대한 제1 또는 제2절연성 접착층의 박리강도(Peel Strength) 값은 0.6 ~ 3.0 kgf/cm2 이며, 투자율(permeability)은 50~250 범위일 수 있다.
본 발명에서, 상기 자성시트의 두께는 가공 후 20 내지 150 ㎛ 범위이며, 제1동박층과 제2동박층의 두께는 각각 6 내지 105 ㎛ 범위이며, 제1절연성 접착층과 제2절연성 접착층의 두께는 각각 1 내지 30 ㎛ 범위일 수 있다.
본 발명에서, 상기 복합기판의 총 두께는 34 내지 420㎛ 범위일 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1동박층과 제2동박층은, 소정의 면적, 선폭과 형상을 갖는 제1안테나 패턴부와 제2안테나 패턴부를 각각 형성하는 것일 수 있다.
본 발명에서, 상기 복합기판은 제1비자성 기판, 자성시트 및 제2비자성 기판을 관통하는 관통홀을 하나 이상 포함하며, 상기 관통홀을 통해 제1안테나 패턴부와 제2안테나 패턴부가 서로 연결되는 것일 수 있다.
본 발명에서, 상기 복합기판은 무선충전(WPC, wireless power consortium) 안테나 패턴, 마그네틱 보안전송(MST, magnetic secure transmission) 안테나 패턴, 및 근거리 무선 통신(NFC, near field communication) 안테나 패턴 중 적어도 1개의 안테나 패턴을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 2개 이상을 포함하는 콤보형(combo type)일 수 있다.
본 발명에서는 비자성 기판(예, FCCL)과 자성시트가 합지된 일체형(一體形) 복합 기판을 구성함으로써, 페라이트 시트의 별도 사용이 불요하여 원가를 절감하고 제조공정을 단순화할 수 있다.
또한 상기 자성시트와 비자성 기판과의 일체형(一體形) 구조를 구현함에 따라 안테나 모듈의 전체 두께가 감소되어 박형화 및 공정의 단순화가 가능하다.
아울러 종래 롤투롤(Roll to Roll) 공정을 통해 롤(Roll) 타입으로 제조 가능하므로, 제조공정의 단순화를 통해 원가 절감효과를 보다 상승시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 형성용 복합기판의 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 실시예 1에서 제조된 안테나 모듈 형성용 복합기판의 투자율(Magnetic permeability)을 평가한 그래프이다.
도 6은 자성 분말의 함량에 따른 자성시트의 투자율 변화를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 300, 400: 안테나 모듈 형성용 복합기판
10: 자성시트
20: 제1비(非)자성 기판, 제2비(非)자성 기판
21: 제1동박층, 제2동박층
22: 제1절연성 접착층, 제2절연성 접착층
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
현재 전자파 차폐 소재로는 (1) 연자성 합금, 연자성 페라이트 소결체와 같은 단일소재나, 또는 (2) 연자성 금속 분말이나 연자성 페라이트 분말을 세라믹 혹은 합성수지와 혼합해 성형하는 복합소재가 사용될 수 있다.
여기서, 전자파 차폐 소재의 핵심은 적절한 투자(投資)율과 자기손실률을 유지하는 것이다. 투자율(permeability)이란 통신시 발생하는 주파수 신호를 통과시키는 양을 지칭하고, 자기손실률이란 차폐 소재에 걸려서 통과되지 못하는 주파수의 양을 의미한다. 즉, 투자율과 자기손실률은 반비례한다. 이때 전술한 2가지의 특성을 적절히 유지하는 것이 중요한데, 일례로 투자율이 너무 높으면 불필요한 노이즈 신호까지 전달하여 전자파 간섭현상을 일으킬 수 있고, 반대로 너무 낮은 투자율을 유지하면 필요한 신호마저 전달할 수 없게 되므로, 전자 차폐 소재마다 각 주파수대역에 대한 투자율과 자기손실률의 특성이 다르다. 따라서 사용하고자 하는 주파수 대역에 따라 알맞은 소재를 사용해야 한다.
일반적으로 무선충전은 자기유도 방식에서 100~357 KHz, NFC 통신은 13.56MHz의 주파수 규격을 사용한다. 현재까지는 이를 모두 만족시키는 차폐소재로서 Ni-Zn 페라이트 소재가 사용되는데, 이는 무선충전(WPC)과 NFC 통신에서 성능이 우수하고, 제조 난이도가 비교적 쉬우며, 가격 경쟁력을 확보했기 때문이다. 이외에도 연자성 금속-수지(Metal-Resin) 복합소재나 Mn-Zn 페라이트시트 등과 같은 대체소재도 꾸준히 개발되고 있다.
한편 종래 페라이트 시트나 또는 복합소재는 두께가 두껍고 제조공정이 복잡하여 모바일 기기의 경박화, 제작과정의 간소화 경향에 부합되지 않았다.
이에, 본 발명에서는 단일 공정으로 제조된 복합 기판을 이용하여, 무선충전, NFC, MST 안테나 기능을 복합적으로 제공할 수 있는 신규 구조의 양면 복합기판을 제공하고자 한다.
보다 구체적으로, 본 발명에서는 비자성 기판(예, FCCL)과 자성시트 (폴리머릭마그네트시트, Polymeric Magnet sheet PMS)가 합지된 일체형(一體形) 복합 기판을 구성한다. 이에 따라, 별도의 페라이트 시트 사용이 불필요할 뿐만 아니라, 자성시트와 비자성 기판과의 일체형 구조를 구현함에 따라 안테나 모듈의 전체 두께가 감소되어 박형화 및 공정의 단순화가 가능하다.
또한 상기 복합기판은, 종래 롤투롤(Roll to Roll) 공정을 통해 롤(Roll) 타입으로 제조 가능하므로, 제조공정의 단순화를 통해 원가 절감효과를 보다 상승시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 연자성 금속-수지(Metal-Resin)계 복합소재는, 기존 Ni-Zn 페라이트 시트에 비해 양산설비 투자비가 작고, 롤투롤(Roll-to-roll) 방식의 생산이 가능하며, 코일 매립을 통한 두께 감소, 및 적층 구조 설계가 가능하기 때문에, 양산기술을 확보할 경우 기존 페라이트 시트보다 우수한 원가경쟁력을 확보할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 종래 페라이트 시트를 대체하여 무선충전 수신 모듈의 차폐 소재로 사용 가능한 신규 복합 소재를 제공할 수 있다.
<안테나 모듈 형성용 복합기판>
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 형성용 복합기판에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 안테나 모듈은, 크게 자성시트 및 2개의 비(非)자성 기판을 포함한다. 여기서 비자성 기판은 동박층, 또는 동박층과 절연성 접착층을 각각 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 형성용 복합기판(100)의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것으로서, 자성시트(10)의 상하면 상에 각각, 동박층(21)과 절연성 접착층(22)이 적층된 2개의 비(非)자성 기판(20)이 양면 배치되고, 이들이 일체형(一體形)으로 합지된 구조이다.
보다 구체적으로, 상기 안테나 모듈 형성용 복합기판(100)은, 제1동박층(21); 제1절연성 접착층(22); 자성시트(10); 제2절연성 접착층(22); 및 제2동박층(21)을 포함하며, 이들이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
이러한 상기 안테나 모듈 형성용 복합기판(100)은 롤투롤(roll-to-roll) 방식을 통해 자성시트(10); 상기 자성시트의 상하부에 각각 배치되는 제1비자성 기판(20)과 제2비자성 기판(20)이 일체화되어 길이방향으로 연속하는 롤(roll) 형태인 것이 바람직하다. 그러나, 이에 특별히 한정되지 않는다.
여기서, 상기 제1동박층(21)과 제2동박층(21) 상에는 각각 이형필름이 추가로 적층될 수 있다.
<자성시트>
본 발명의 안테나 모듈 형성용 복합기판에 있어서, 자성시트(10)는 자성 물질을 포함하여 전자파를 차폐시키는 역할을 수행함과 동시에 접착력, 내열성 및 층간 접착력을 발휘한다.
상기 자성시트(10)는 절연층이나 필름 또는 시트 형태로서, 당 업계에 알려진 통상적인 자성 분말과 고분자 수지를 포함하여 구성되는 폴리머릭마그네트시트(PMS, Polymeric magnet sheet)를 사용할 수 있다.
상기 자성 분말은 자성을 띠는 성분이라면 특별히 한정되지 않는다. 일례로 자성을 띠는 금속 분말, 금속 플레이크(flake), 페라이트(ferrite) 또는 이들의 1종 이상의 혼합물 등이 있다. 바람직하게는 페라이트 분말이다. 이때 상기 자성 분말의 크기, 형태 및 함량은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 알려진 통상적인 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다.
또한 자성시트(10)를 구성하는 고분자 수지는 당 분야에 알려진 통상적인 고분자를 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로 에폭시 수지이며, 바람직하게는 분자 내 브롬(Br) 등의 할로겐 원소를 포함하지 않는 비할로겐계 에폭시수지이다.
상기 고분자 수지는 에폭시 수지에 한정되지 않고, 예를 들면 실리콘, 우레탄, 폴리이미드, 폴리아미드 등을 더 함유할 수도 있다.
본 발명의 자성시트(10)에서, 자성 분말과 고분자 수지와의 사용 비율은 특별히 한정되지 않으나, 일례로 50~95 : 5~50 중량비 범위일 수 있으며, 바람직하게는 70~90 : 10~30 중량비 범위일 수 있다.
또한 상기 자성시트(10)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 일례로 20 내지 150㎛ 범위일 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 80 ㎛ 범위이며, 보다 바람직하게는 30 내지 60 ㎛ 범위이다.
본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 자성시트는 당해 자성시트의 전체 중량을 기준으로 70 내지 95 중량%의 자성분말을 포함하며, 투자율(透磁率, μ')이 50 내지 250 이며, 투자 손실율(μ'')은 50 미만일 수 있다. 이때, 상기 투자율과 투자 손실율은 주파수 1 MHz ~ 100 MHz, 바람직하게는 3 MHz ~ 13.56 MHz 대역에서 측정된 것을 의미한다.
상기 자성시트(10)는 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있으며, 일례로 자성 분말, 용매 및 고분자 수지를 포함하는 자성시트 형성용 조성물을 형성한 후, 상기 조성물을 얇은 시트 형상으로 성형하고 가열하여 제조될 수 있다. 또한 전술한 조성물을 FCCL, FPCB 등의 비(非)자성 기판 상에 직접 코팅한 후 롤라미네이션을 거쳐 합지 및 경화시켜 일체형 복합기판으로 제조될 수 있다.
<비(非)자성 기판>
본 발명의 안테나 모듈 형성용 복합기판(100)에 있어서, 제1비(非)자성 기판 및 제2비(非)자성 기판(20)은 동박층으로 이루어지거나 또는 절연성 접착층과 동박층이 적층된 형태를 갖는 당 분야의 통상적인 기판, 수지 부착 동박, 동박층 또는 시트를 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 제1비자성 기판과 제2비자성 기판은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 바람직하게는 연성 동박 적층판(FCCL) 또는 연성 인쇄회로기판(FPCB)을 사용할 수 있다.
일례로, 상기 자성기판(10)의 일면에 배치되는 제1비자성 기판(20)은 제1절연성 접착층(22)과 제1동박층(21)을 포함하며, 상기 자성기판(10)의 타면에 배치되는 제2비자성 기판(20) 역시 제2절연성 접착층(22)과 제2동박층(21)을 포함한다.
여기서, 제1동박층(21)과 제2동박층(21)은 당 분야에 알려진 통상적인 건식 또는 습식에칭을 통해 각각 제1안테나 패턴부와 제2안테나 패턴부를 형성하는 역할을 한다. 이때 제1안테나 패턴부와 제2안테나 패턴부는 적용하고자 하는 안테나 모듈의 용도에 따라 소정의 면적, 선폭 및 형상 등이 서로 동일하거나 또는 상이하게 형성될 수 있다.
본 발명에서, 제1동박층(21)과 제2동박층(21)의 두께는 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 일례로 각각 6 내지 105㎛ 범위일 수 있으며, 바람직하게는 12 내지 50㎛ 범위이다.
또한 제1절연성 접착층(22) 및 제2절연성 접착층(22)은, 제1 및 제2비자성 기판(20)과 물리적으로 접촉하는 다른 기재, 예컨대 자성시트(10)와의 물리적 결합 및 접착력을 보다 견고하게 하면서, 제1동박층(21)과 제2동박층(21)이 외부와 절연이 되도록 하는 역할을 한다.
상기 제1절연성 접착층(22) 및 제2절연성 접착층(22)은 코팅층 또는 필름 형태로서, 당 업계에 알려진 통상적인 고분자 수지로 구성될 수 있다. 이때 상기 제1절연성 접착층(22)과 제2절연성 접착층(22)은 서로 동일하거나 또는 상이한 고분자 조성을 가질 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1절연성 접착층(22)과 제2절연성 접착층(22)은 당 분야에 알려진 통상적인 폴리이미드(polyimide)계 수지, 에폭시 수지, 또는 이들을 혼용(混用)하여 구성할 수 있다. 그 외, 상기에 기재되지 않은 다른 열경화성 수지나 당 분야의 통상적인 열가소성 수지, 무기충전제, 경화제 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.
폴리이미드(polyimide, PI) 수지는 이미드(imide) 고리를 가지는 고분자 물질로서, 이미드 고리의 화학적 안정성을 기초로 하여 우수한 난연성, 내열성, 연성, 내화학성, 내마모성과 내후성 등을 발휘하며, 그 외에도 낮은 열팽창율, 낮은 통기성 및 뛰어난 전기적 특성 등을 나타낸다. 따라서 상기 폴리이미드 수지를 제1절연성 접착층(22) 및 제2절연성 접착층(22)으로 사용할 경우, 폴리이미드 자체의 난연성에 기인하여 난연성을 충분히 확보할 수 있다. 또한 표면 경도가 증가하여 내스크래치성이 상승하게 되며, 높은 유리전이온도에 의한 내열성 증가, 및 에폭시 수지 대비 높은 굴곡성을 확보할 수 있다.
상기 폴리이미드(PI)는 당 업계의 열경화형 폴리이미드를 사용하거나, 또는 상용화된 용해성 폴리이미드(soluble PI)나 폴리아믹산 조성물을 사용할 수 있다. 사용 가능한 폴리이미드계 수지의 비제한적인 예로는, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아마이드이미드, 폴리아믹산 수지 또는 이들의 복합 수지 등이 있다.
본 발명에서 상기 용해성 폴리이미드 또는 폴리아믹산 조성물을 사용할 경우, 당 분야에 알려진 통상적인 열경화성 수지를 사용할 수 있다. 사용 가능한 열경화성 수지의 비제한적인 예로는, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 페놀 수지, 식물성유 변성 페놀수지, 크실렌 수지, 구아나민 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 비닐에스테르 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 푸란 수지, 폴리이미드 수지, 시아네이트 수지, 말레이미드 수지 및 벤조시클로부텐 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 바람직하게는 에폭시 수지, 페놀 수지 또는 식물성유 변성 페놀수지이다. 이중 에폭시 수지는 반응성, 내열성이 우수하여 바람직하다.
상기 에폭시 수지는 당 업계에 알려진 통상적인 에폭시 수지를 제한없이 사용할 수 있으며, 1분자 내에 할로겐 원소를 비포함하면서, 에폭시기가 2개 이상 존재하는 것이 바람직하다. 사용 가능한 에폭시 수지의 비제한적인 예를 들면, 비스페놀A형/F형/S형 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 알킬페놀 노볼락형 에복시, 바이페닐형, 아랄킬(Aralkyl)형, 나프톨(Naphthol)형, 디시클로펜타디엔형 또는 이들의 혼합 형태 등이 있다.
보다 구체적인 예를 들면, 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 안트라센 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 테트라메틸 비페닐형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 S 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 페놀 공축 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 코레졸 공축 노볼락형 에폭시 수지, 방향족 탄화수소 포름알데히드 수지 변성 페놀 수지형 에폭시 수지, 트리페닐 메탄형 에폭시 수지, 테트라 페닐에탄형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 페놀 부가반응형 에폭시 수지, 페놀 아랄킬형 에폭시 수지, 다관능성 페놀 수지, 나프톨 아랄킬형 에폭시 수지 등이 있다. 이때 전술한 에폭시 수지를 단독 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수도 있다.
본 발명에 따른 비할로겐계 접착제 조성물은 열가소성 수지를 함유함으로써 접착성 향상, 가요성(Flexibility) 향상 및 열응력의 완화 등의 효과를 얻을 수 있다.
사용 가능한 열가소성 수지의 비제한적인 예로는 아크릴로니트릴(acrylonitrile)-부타디엔(butadiene)공중합체(NBR), 아크릴로니트릴(acrylonitrile)-부타디엔(butadiene)고무-스티렌(Styrene)수지(ABS), 폴리부타디엔(polybutadiene), 스티렌(styrene)-부타디엔(butadiene)-에틸렌 수지(SEBS), 탄소수 1 내지 8의 측쇠사슬을 소유하는 아크릴산(acrylic acid) 및/또는 메타크릴산(methacrylicacid) 에스테르 수지(아크릴 고무), 폴리비닐부틸알, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리우레탄 또는 이들의 1종 이상 혼합 등이 있다.
상기 열가소성 수지는, 에폭시 수지와의 반응이 가능한 관능기를 함유하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 아미노기, 카르복실(carboxyl)기, 에폭시기, 수산기, 메톡시기, 및 이소사이아네이트기로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 관능기이다. 이러한 관능기는 에폭시 수지와 강한 결합을 형성하므로, 경화 이후 내열성이 향상되어 바람직하다.
특히 본 발명에서는 접착성, 가요성 및 열응력의 완화효과 면을 고려하여 아크릴로니트릴(acrylonitrile)-부타디엔(butadiene) 공중합체(NBR)를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 공중합체는 에폭시 수지와의 반응이 가능한 관능기를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 상기 관능기의 구체적인 예를 들면, 아미노기, 카르복실기, 에폭시기, 수산기, 메톡시기, 이소시아네이트기, 비닐기, 실라놀기 등이 있으며, 특히 카르복실기를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 카르복실기를 소유하는 NBR의 구체예로는, PNR-1H (JSR(주)제), Nipol 1072J, Nipol DN631(이상 일본제온(주)제)등이 있다.
본 발명에서, 상기 열가소성 수지 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 접착제 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 35 중량% 범위일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 30 중량%이다. 상기 범위를 벗어날 경우 충분한 접착성을 얻을 수 없고, 내열성이 저하된다.
본 발명에서는 당 업계에 알려진 통상적인 경화제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 사용하고자 하는 에폭시 수지의 종류에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 사용 가능한 경화제의 비제한적인 예로는 페놀계, 무수물계, 디시안아미드계, 방향족 폴리아민 경화제가 있다. 사용 가능한 경화제의 비제한적인 예로는 페놀노볼락, 크레졸노볼락, 비스페놀A노볼락, 나프탈렌형 등의 페놀계 경화제; 메타페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄(DDM), 디아미노디페닐술폰(DDS) 등의 폴리아민계 경화제 등이 있으며, 이때 이들을 단독으로 또는 2종 이상이 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서, 상기 경화제의 함량은 특별한 제한이 없으며, 일례로 전체 열경화성 수지 조성물 100 중량부를 기준으로 5~10 중량부 범위일 수 있다.
본 발명에서는 당 업계에 알려진 통상적인 무기 충전제를 포함할 수 있다.
사용 가능한 무기 충전제의 비제한적인 예로는, 천연 실리카(natural silica), 용융 실리카(Fused silica), 비결정질 실리카(amorphous silica), 결정 실리카(crystalline silica) 등과 같은 실리카류; 보에마이트(boehmite), 알루미나, 수산화알루미늄[Al(OH)3], 탈크(Talc), 구형 유리, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 마그네시아, 클레이, 규산칼슘, 산화티탄, 산화안티몬, 유리섬유, 붕산알루미늄, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬, 티탄산칼슘, 티탄산마그네슘, 티탄산비스무스, 산화티탄, 지르콘산바륨, 지르콘산칼슘, 질화붕소, 질화규소, 활석(talc), 운모(mica) 등이 포함된다. 이러한 무기 필러는 단독 또는 2개 이상으로 혼용하여 사용될 수 있다.
본 발명에서, 무기 충전제의 크기는 특별히 제한되지 않으며, 평균 입경이 0.5~10 ㎛ 범위일 수 있다. 또한 상기 무기 충전제의 함량은 특별한 제한이 없으며, 일례로 전체 열경화성 수지 조성물 100 중량부를 기준으로 5~20 중량부 범위일 수 있다.
전술한 성분 이외에, 본 발명의 열경화성 수지 조성물은 상기 수지 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 한, 필요에 따라 당 업계에 일반적으로 알려진 난연제나, 상기에서 기재되지 않은 다른 열경화성 수지나 열가소성 수지 및 이들의 올리고머와 같은 다양한 고분자, 고체상 고무 입자 또는 자외선 흡수제, 항산화제, 중합개시제, 염료, 안료, 분산제, 증점제, 레벨링제 등과 같은 기타 첨가제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1절연성 접착층(22) 및 제2절연성 접착층(22)을 구성하는 열경화성 접착제 조성물의 바람직한 일례를 들면, 당해 조성물 전체 100 중량부를 기준으로 에폭시 수지 30 내지 50 중량부; 열가소성 수지 5 내지 30 중량부; 경화제 (첨가제) 5~10 중량부; 및 무기 충전제 5~20 중량부 범위일 수 있다. 여기서, 에폭시 수지는 내화학성 및 굴곡성을 구현할 수 있으며, 열가소성 수지는 접착력 및 굴곡성 향상 및 열응력 완화 효과를 나타낸다. 이때 상기 열경화성 접착제 조성물은 유기용제를 포함할 수 있으며, 상기 유기용제의 사용량은 당해 조성물 전체 100 중량부를 맞추는 잔량의 범위일 수 있다.
전술한 성분으로 구성되는 열경화성 접착제 조성물은, 제1동박층 또는 제2동박층 상에 코팅 및 건조하여 제1절연성 접착층 또는 제2절연성 접착층을 형성될 수 있다.
본 발명의 안테나 모듈 형성용 복합기판에 있어서, 상기 제1절연성 접착층(22) 및 제2절연성 접착층(22)의 두께는 기판의 취급성, 물리적 강성, 기판의 박형화 등을 고려하여 적절히 조절할 수 있다. 상기 제1절연성 접착층(22)과 제2절연성 접착층의 두께는 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 일례로 각각 1 내지 30㎛ 범위일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛ 범위이다.
본 발명에서, 상기 자성시트(10)에 대한 제1 및 제2절연성 접착층(22)의 박리강도(Peel Strength) 값은 0.6 내지 3.0 kgf/cm2 일 수 있으며, 바람직하게는 1.0 내지 2.0 kgf/cm2 일 수 있다. 또한 투자율(permeability)은 50 내지 250 일 수 있으며, 바람직하게는 100 내지 200일 수 있다.
본 발명의 안테나 모듈 형성용 복합기판(100)은, 최외곽에 배치되는 제1동박층(21)과 제2동박층(21) 상에 이형 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 이형 필름은 당 분야에 알려진 통상적인 구성을 제한 없이 적용할 수 있으며, 일례로 플라스틱 필름 등의 이형 필름 또는 이형지도 사용 가능하다.
사용 가능한 플라스틱 필름의 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스터 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 셀로판, 다이아세틸셀룰로스 필름, 트라이아세틸셀룰로스 필름, 아세틸셀룰로스부티레이트 필름, 폴리염화비닐 필름, 폴리염화비닐리덴 필름, 폴리비닐알코올 필름, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 필름, 폴리스타이렌 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리설폰 필름, 폴리에터에터케톤 필름, 폴리에터설폰 필름, 폴리에터이미드 필름, 폴리이미드 필름, 불소수지 필름, 폴리아마이드 필름, 아크릴수지 필름, 노보넨계 수지 필름, 사이클로올레핀 수지 필름 등이 있다. 이들 플라스틱 필름은, 투명 혹은 반투명의 어느 것이어도 되며, 또한 착색되어 있어도 되거나 혹은 무착색의 것이라도 되며, 용도에 따라서 적당히 선택하면 된다.
한편 본 발명에 따른 안테나 모듈 형성용 복합기판은, 하기와 같이 크게 4가지의 실시형태를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 형성용 복합기판(100)의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것으로서, 자성시트(10)의 상하면 상에 각각, 동박층(21)과 절연성 접착층(22)이 적층된 2개의 비(非)자성 기판(20)이 양면 배치되고, 이들이 일체형(一體形)으로 합지된 구조이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 안테나 모듈 형성용 복합기판(200)의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것으로서, 자성시트(10)의 일면에 제1동박층(21)과 제1절연성 접착층(22)이 순차적으로 적층되고, 상기 자성시트(10)의 타면에 제2동박층(21)이 적층되고, 이들이 일체형(一體形)으로 합지된 구조이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 안테나 모듈 형성용 복합기판(300)의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것으로서, 자성시트(10)의 일면에 제1동박층(21)이 적층되고, 상기 자성시트(10)의 타면에 제2절연성 접착층(22)과 제2동박층(21)이 순차적으로 적층되고, 이들이 일체형(一體形)으로 합지된 구조이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 안테나 모듈 형성용 복합기판(300)의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것으로서, 자성시트(10)의 양면에 제1동박층(21)과 제2동박층(21)이 적층되고, 이들이 일체형(一體形)으로 합지된 구조이다.
여기서, 상기 자성시트(10), 제1 및 제2동박층(21), 제1 및 제2 절연성 접착층(22)의 구성은 도 1에 대한 설명과 중복되므로, 생략한다.
<안테나 모듈 형성용 복합기판의 제조방법>
본 발명에 따른 안테나 모듈 형성용 복합기판은 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 제한 없이 제조될 수 있으며, 크게 하기 2가지의 실시형태를 가질 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 안테나 모듈 형성용 복합기판을 제조하는 첫번째 실시형태는, 제1동박층 (또는 제2동박층) 상에 절연성 접착층을 구성하는 접착제 조성물을 코팅한 후, 필요에 따라 자성시트 및/또는 제2동박층 (또는 제1동박층)과 대향하도록 배치한 후 연속적인 롤라미네이션(Roll Lamination)을 적용하여 합지 및 경화시키는 공정이다. 이러한 첫번째 실시형태는 하기 5가지 방법으로 구현 가능하다.
상기 제1실시형태의 바람직한 일례를 들면, (i) 제1동박층과 제2동박층의 일면에 절연성 접착층 형성용 열경화성 조성물을 각각 코팅 및 건조하는 단계; 및 (ii) 상기 제1동박층의 절연성 접착층과 제2동박층의 절연성 접착층 사이에 자성시트를 개재시킨 후 롤라미네이션(Roll Lamination)을 적용하여 합지하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
또한 상기 제2실시형태의 바람직한 일례를 들면, (i) 제1동박층과 제2동박층의 일면에 절연성 접착층 형성용 열경화성 조성물을 각각 코팅 및 건조하는 단계; (ii) 상기 절연성 접착층 상에 자성시트 형성용 조성물을 각각 코팅하고 건조하는 단계; (iii) 제1동박층의 자성시트 형성용 코팅층과 제2동박층의 자성시트 형성용 코팅층이 서로 대향하도록 배치한 후 롤라미네이션(Roll Lamination)을 적용하여 합지 및 경화시키는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
또한 상기 제3실시형태의 바람직한 일례를 들면, (i) 제1동박층 상에 절연성 접착층 형성용 열경화성 조성물을 코팅한 후 자성시트를 합지하는 단계; (ii) 상기 제1동박층의 자성시트와 제2동박층이 서로 대향하도록 배치한 후 롤라미네이션(Roll Lamination)을 적용하여 합지 및 경화시키는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
또한 상기 제4실시형태의 바람직한 일례를 들면, (i) 제1동박층의 일면 상에 절연성 접착층 형성용 열경화성 조성물을 코팅 및 건조하는 단계; (ii) 상기 제1동박층의 절연성 접착층, 자성시트 및 제2동박층을 각각 배치한 후 롤라미네이션(Roll Lamination)을 적용하여 합지 및 경화시키는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
아울러, 상기 제5실시형태의 바람직한 일례를 들면, (i) 제1동박층의 일면 상에 절연성 접착층 형성용 열경화성 조성물을 코팅 및 건조하는 단계; (ii) 상기 절연성 접착층 상에 자성시트 형성용 조성물을 코팅 및 건조하는 단계; 및 (iii) 상기 제1동박층의 자성시트와 제2동박층이 서로 대향하도록 배치한 후 후 롤라미네이션(Roll Lamination)을 적용하여 합지 및 경화시키는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1실시형태 내지 제5실시형태에서, 압착 공정 조건은 당 업계에 알려진 통상적인 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다. 일례로, 열압착 Lami. 공정(롤투롤)시 조건은 50~200℃의 온도, 3~200 kgf/cm2의 압력, 및 압착속도 0.1m/min 내지 20m/min 조건 하에서 수행될 수 있다. 그러나 이에 특별히 제한되지 않는다.
여기서, 제1동박층, 제2동박층과 자성시트는 각각 시트 형상일 수 있으며, 전술한 롤투롤(roll-to-roll) 방식에 따라 연속식으로 라미네이트된 후 롤형으로 권취될 수 있다.
또한 본 발명의 안테나 모듈 형성용 복합기판을 제조하는 두번째 실시형태는 전술한 롤라미네이션(Roll Lami.) 공정을 이용하는 대신, 배치(batch) 오븐을 적용하여 경화시키는 방법이다.
상기 제6 실시형태의 바람직한 일례를 들면, (i) 제1동박층의 일면 상에 절연성 접착층 형성용 열경화성 조성물을 코팅한 후 자성시트를 합지하는 단계; (ii) 제2동박층의 일면 상에 절연성 접착층 형성용 열경화성 조성물을 코팅한 후, 상기 (i) 단계의 자성시트를 합지하는 단계; 및 (iii) 상기 합지된 (ii) 단계의 결과물을 배치 오븐에서 경화시키는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에서, 상기 배치 오븐 내 조건은 상기 접착층 형성용 열경화성 조성물을 충분히 경화시킬 수 있는 온도 및 시간 조건이라면 특별히 제한되지 않는다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 안테나 모듈 형성용 복합기판은, 당 분야에 알려진 통상적인 방법을 이용하여 안테나 모듈을 구성할 수 있다.
일례로, 상기 복합기판 내 제1동박층과 제2동박층은 소정의 면적, 선폭과 형상을 갖는 제1안테나 패턴부와 제2안테나 패턴부를 각각 형성할 수 있다.
또한 상기 복합기판은 제1비자성 기판, 자성시트 및 제2비자성 기판을 관통하는 관통홀을 하나 이상 포함하며, 상기 관통홀을 통해 제1안테나 패턴부와 제2안테나 패턴부가 서로 연결되는 구조일 수 있다.
본 발명에 따른 안테나 모듈 형성용 복합기판은 이동 단말기의 내부에 실장되며, WPC 안테나 패턴, MST 안테나 패턴 및 NFC 안테나 패턴 중 적어도 1개의 안테나 패턴을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 2개 이상을 포함하는 콤보형(combo type)일 수 있다. 일례로, 마그네틱 보안 전송(magnetic secure transmission, MST) 안테나 패턴, 및 근거리 무선통신(near field communication, NFC) 안테나 패턴을 포함하는 콤보형일 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명의 한 형태를 예시하는 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1~7] 안테나 모듈 형성용 복합기판 제조
1. 절연성 접착층 형성용 열경화성 조성물의 제조
절연성 접착제 에폭시 조성물의 성분을 하기 [표 1]의 배합예의 비율에 따라 혼합하고, 얻어진 혼합물에 메틸에틸케톤(MEK) 용제를 첨가함으로써, 유기 고형 성분 및 무기 고형 성분의 합계 농도가 30 질량％인 분산액을 제조하였다. 하기 표 1에서 각 조성물의 사용량 단위는 중량부이다.
2. 복합기판 제조
상기 제조된 절연성 접착층 형성용 열경화성 수지 조성물을 제1동박과 제2동박의 매트(Matte) 처리한 면에 각각 도포하되, 건조 후의 두께가 7㎛가 되도록 어플리케이터로 상기 분산액을 도포하고, 160℃에서 5 분 동안 송풍 오븐 내에서 건조시킴으로써 접착제 에폭시 조성물을 반경화 상태로 제조하였다.
상기 제1동박과 제2동박의 에폭시 접착제면 사이에 자성시트(자성 필러 함량: 89 중량%)를 개재시킨 후 180℃, 선압 50 kgf/cm2에서 롤 라미네이터에서 열 압착시키고, 이후 160 ℃에서 2 시간 동안 후경화시킴으로써 실시예 1 내지 6의 복합 기판을 각각 제조하였다.
또한 실시예 7의 복합기판은 에폭시 접착제의 사용 없이, 제1동박과 제2동박 사이에 자성시트를 직접 개재시킨 후, 롤라미네이션을 실시하여 제조되었다.
이와 같이 제조된 복합 기판의 특성을 하기 측정방법에 따라 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7
접착제 배합비 에폭시1 100 100 100 100 100 100 0
열가소성 수지2 50 50 50 60 60 70 0
무기충전제3 10 15 20 15 20 15 0
경화제4 10 10 10 10 10 10 0
특성 접착력( kgf/cm2 ) 1.2 1.3 1.4 1.5 1.4 1.4 0.7
내열성(@300℃) O O O O O O O
난연성(UL 94 V-0) O O O O O O O
㈜에폭시 수지1: 비스페놀 A Type, 국도화학 YD-011
열가소성 수지2: 카르복실기 함유아크릴로니트릴부타디엔 고무 [CTBN(Carboxyl-Terminated Butadiene Acrylonitrile Rubber), ZEON社 Nippol 1072
무기충전제3: 수산화알루미늄, 쇼와덴코 H42M
경화제4: 4,4'-디아미노디페닐술폰
[실험예 1] 안테나 모듈 형성용 복합기판의 평가
실시예 4에서 제조된 복합 기판을 이용하여 하기와 같은 물성평가를 각각 수행하였으며, 이들의 결과를 상기 표 1에 기재하였다.
1) 박리강도
JIS C6471에 준거하여, 복합기판에 패턴 폭 1 mm의 회로를 형성한 후, 25℃의 조건하에서 동박(상기 회로)을 상기 적층판의 면에 대하여 90도 방향으로 50 mm/분의 속도로 박리하는 데 소요되는 힘의 최저값을 측정하고, 박리 강도로서 나타내었다.
2) 내열성 평가:
JIS C6471에 준거하여, 복합기판을 25 mm변(角)으로 절단함으로써 시험편을 제조하고, 그 시험편을 288℃의 땜납욕 상에 10 초간 부유시켰다. 이후 복합기판의 들뜸 및 균열 그리고 절연층의 색상변화 등 외관 불량을 관찰하였다. 이때 들뜸 및 균열 등 외관불량이 발생한 경우를 「불량」이라고 평가하여 ×로 나타내었고, 들뜸 및 균열 등 외관불량이 없는 경우를 「양호」라고 평가하여 ○로 나타내었다.
3) 내화학성 평가:
복합기판을 HCl(10%), NaOH(10%) 수용액, MEK, IPA 용매에 각각 10분간 침지하여 평가하였다. 이후 복합기판의 들뜸 및 균열 그리고 절연층의 색상변화 등 외관 불량을 관찰하였다. 이때 들뜸 및 균열 등 외관불량이 발생한 경우를 NG로 판단하고, 들뜸 및 균열 등 외관불량이 없는 경우를 Pass로 판단하였다. 또한 약품 침지 전의 박리강도 대비 70% 이상인 경우 내약품성이 양호한 것으로 판정하였다.
4) 난연성
복합기판을 에칭 처리를 수행함으로써 동박을 전부 제거하여 샘플을 제조하였다. UL94V-0 난연성 규격에 준거하여, 그 샘플의 난연성을 측정하였다. UL94V-0 규격을 만족시키는 난연성을 나타낸 경우를 「양호」라고 평가하여 ○로 나타내고, 상기 샘플이 UL94VTM-0 규격을 만족시키지 못한 경우를 「불량」이라고 평가하여 ×로 나타내었다.
단위
총 두께 ㎛ 145
자성시트 두께 ㎛ 60
투자율(magnetic permeability) - 200
박리 강도(Peel Strength) kgf/cm2 1.50
내열성(Solder floating) 288℃,10 sec Pass
내화학성(chemical resistance) 10% NaOH, 10% HCl, MEK, IPA Pass
단위 복합 소재
자성시트 두께 ㎛ 60
투자율(magnetic permeability) 투자율(μ′) 200
투자 손실(μ″) < 50
[실험예 2] 안테나 모듈 형성용 복합기판의 투자율 평가
자성 필러의 함량에 따른 안테나 모듈 형성용 복합기판의 투자율을 평가하였다.
일반적으로 투자율의 측정방법으로는 코일 인덕턴스(Inductance) 측정법, 1-2차 코일 결합계수 측정법, LCR Meter 측정법, 안테나(Antenna) 반사계수, Impedance Analyzer, Network Analyer 측정법 등이 있다.
상술한 투자율 측정법 중에서, 코일 인덕턴스 측정법, 1-2차 코일 결합계수 측정법, LCR Meter 측정법은 비교적 낮은 주파수 대역에서 이루어지는 측정법이고, 나머지 3가지는 높은 주파수 대역까지 측정할 수 있는 방법들이다. 전술한 투자율의 측정은 통상적으로 매우 까다로워서 5~50% 의 오차가 보편적인 것으로 알려져 있다. 본 발명에서는 보다 정확한 측정을 위하여 고가의 Impedance/Material Analyzer(E4991A)를 사용하여 3 MHz 주파수 대역에서 투자율을 측정하였으며, 이의 결과를 하기 표 4에 기재하였다.
실험 결과, 본 발명에 따른 복합기판은 자성 필러(자성분말)의 함량을 변경함에 따라 투자율을 조절할 수 있음을 확인하였다. 이에 따라, 본 발명에 따른 복합기판은 사용하고자 하는 주파수 대역에 따라 복합 소재를 형성하여 종래 페라이트 시트를 대체할 수 있음을 알 수 있었다.
실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예4 실시예 11
자성 필러 함량(wt%) 80 83 86 89 92
투자율 100 150 180 200 230

Claims (18)

  1. 제1동박층을 갖는 제1비(非)자성 기판;
    제2동박층을 갖는 제2비(非)자성 기판; 및
    상기 제1비자성 기판과 제2비자성 기판 사이에 배치되고, 상기 비자성 기판들과 일체로 합지된 자성시트
    를 포함하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복합기판은 롤투롤 방식을 통해 일체화되어 길이방향으로 연속하는 롤(roll) 형태인 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자성시트는 자성 분말과 고분자 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자성 분말은, 자성을 띠는 금속 분말, 금속 플레이크(flake) 및 페라이트로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 고분자 수지는, 비할로겐계 에폭시수지, 실리콘, 우레탄, 폴리이미드, 및 폴리아미드로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 자성시트는 당해 자성시트의 전체 중량을 기준으로 70 내지 95 중량%의 자성분말을 포함하며,
    투자율(透磁率)이 50 내지 250 인 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1비(非)자성 기판과 제2(非)비자성 기판은, 각각 제1절연성 접착층과 제2절연성 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복합기판은,
    (i) 제1동박층, 제1절연성 접착층, 자성시트, 제2절연성 접착층, 및 제2동박층을 포함하거나,
    (ii) 제1동박층, 제1절연성 접착층, 자성시트, 및 제2동박층을 포함하거나,
    (iii) 제1동박층, 자성시트, 제2절연성 접착층, 및 제2동박층을 포함하거나, 또는
    (iv) 제1동박층, 자성시트, 및 제2동박층을 포함하며, 이들이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 비자성 기판은, 각각 연성 동박 적층판(FCCL) 또는 연성 인쇄회로기판(FPCB)인 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합 기판.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2절연성 접착층은, 각각 폴리이미드 및 에폭시 수지로 구성된 군에서 선택되는 고분자 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2절연성 접착층은, 각각 열가소성 수지, 무기충전제, 및 경화제로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복합기판에서 자성시트에 대한 절연성 접착층의 박리강도(Peel Strength) 값은 0.6 내지 3.0 kgf/cm2 인 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 자성시트의 두께는 20 내지 150 ㎛ 범위이며,
    제1동박층과 제2동박층의 두께는 각각 6 내지 105 ㎛ 범위이며,
    제1절연성 접착층과 제2절연성 접착층의 두께는 각각 1 내지 30 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복합기판의 총 두께는 34 내지 420 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1동박층과 제2동박층은, 소정의 면적, 선폭과 형상을 갖는 제1안테나 패턴부와 제2안테나 패턴부를 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복합기판은 제1비자성 기판, 자성시트 및 제2비자성 기판을 관통하는 관통홀을 하나 이상 포함하며, 상기 관통홀을 통해 제1안테나 패턴부와 제2안테나 패턴부가 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 복합기판은 WPC 안테나 패턴, MST 안테나 패턴 및 NFC 안테나 패턴 중 적어도 1개의 안테나 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈 형성용 복합기판.
  18. (i) 제1동박층과 제2동박층의 일면 상에 절연성 접착층 형성용 열경화성 조성물을 각각 코팅 및 건조하는 단계; 및
    (ii) 상기 제1동박층의 절연성 접착층과 제2동박층의 절연성 접착층 사이에 자성시트를 개재시킨 후, 롤라미네이션(Roll Lamination)을 적용하여 합지하는 단계
    를 포함하는 제1항의 안테나 모듈 형성용 복합기판의 제조방법.
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