KR101151845B1 - 연성 동장 적층판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

연성 동장 적층판 및 그 제조 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 연성 동장 적층판은, 고분자 필름, 이종 금속층, 금속 시드층, 및 금속 전도층을 포함하는 연성 동장 적층판으로서, 상기 금속 전도층은 상기 금속 시드층 상에 구리층과 니켈층이 교대로 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 연성 동장 적층판의 내절성을 크게 향상시켜, 굴곡성이 많이 요구되는 분야에서도 연성 동장 적층판을 사용할 수 있다.

연성 동장 적층판, 금속 전도층, 내절성, 굴곡성

Description

연성 동장 적층판 및 그 제조 방법{Flexible Copper Clad Laminate and method for producting the same}

본 발명은 연성 동장 적층판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 전도층을 라멜라(lamella) 구조로 형성하여 내절성을 향상시킨 연성 동장 적층판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)은, 인쇄회로 원판에 전기배선의 회로설계에 따라 각종 부품을 연결하거나 지지해 주는 역할을 한다. 특히, 노트북 컴퓨터, 휴대폰, PDA, 소형 비디오 카메라 및 전자수첩 등의 전자기기의 발달에 따라 인쇄회로기판의 수요가 증대되었다. 나아가 상기의 전자기기들은 휴대성이 강조되면서 점점 소형화 및 경량화되어 가는 추세이다. 따라서, 인쇄회로기판은 더욱 집적화, 소형화, 경량화되고 있다.

상기 인쇄회로기판은 그 물리적 특성에 따라 리지드(rigid) 인쇄회로기판, 플렉서블(flexible) 인쇄회로기판, 이 두 가지가 결합된 리지드-플렉서블 인쇄회로기판 및 리지드-플렉서블 인쇄회로기판과 유사한 멀티-플렉서블 인쇄회로기판으로 나뉜다.

여기서, 연성회로기판의 원자재인 연성 동장 적층판은 휴대폰, 디지털캠코더, 노트북, LCD 모니터 등 디지털 가전제품에 사용되는 것으로 굴곡성이 크고 경박 단소화에 유리한 특성 때문에 최근 수요가 급속히 증가하고 있다.

연성 동장 적층판은 금속 전도층과 폴리머 필름층을 적층한 것으로 가요성을 갖는 것이 특징이다. 특히, 유연성이나 굴곡성이 요구되는 전자기기 또는 전자기기의 소재 부분에 이용되며, 전자기기의 소형화, 경량화에 공헌하고 있다.

이와 같은 기술과 관련된 종래의 연성 기판용 동장 적층판은 크게 동박에 폴리이미드계 수지를 도포하는 방식과 폴리이미드계 필름 위에 구리를 증착하는 방식으로 나뉜다. 특히 구리 증착 방식은 매우 얇은 두께의 구리막 형성이 가능하다.

증착 방식의 연성 기판은 폴리이미드 필름 위에 니켈과 같은 금속을 스퍼터링 방식으로 증착하여 1차 계면을 형성한 뒤 그 위에 시드 금속층을 스퍼터링(sputtering)하고, 시드 금속층이 형성된 필름을 구리 전해 도금조를 통해 연속적으로 통과시키면서 구리를 전해 도금하여 제조한다.

도 1은, 종래 기술에 따른 연성 동장 적층판의 구조를 간략하게 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 연성 동장 적층판은, 고분자 필름(10), 이종 금속으로 이루어진 이종 금속층 또는 타이코팅층(20), 스퍼터링법에 의해 구리가 증착된 금속 시드층(30) 및 전해도금법에 의해 구리가 전착된 금속 전도층(40)으로 이루어진다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의하면 연성 동장 적층판의 내절성이 좋지 않기 때문에, 핸드폰의 힌지와 같이 기판의 굴곡성이 많이 요구되는 부품 등에는 사용하기 어렵다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 금속 전도층을 라멜라 구조로 형성하여 내절성을 크게 향상시킨 연성 동장 적층판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연성 동장 적층판은, 고분자 필름, 이종 금속층, 금속 시드층, 및 금속 전도층을 포함하는 연성 동장 적층판으로서, 상기 금속 전도층은 상기 금속 시드층 상에 구리층과 니켈층이 교대로 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연성 동장 적층판의 제조 방법은, 고분자 필름을 준비하는 단계; 상기 고분자 필름의 상부에 이종 금속층을 형성하는 단계; 상기 이종 금속층의 상부에 금속 시드층을 형성하는 단계; 및 상기 금속 시드층의 상부에 구리층과 니켈층을 교대로 적층하여 금속 전도층을 형성하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 금속 전도층을 구리와 니켈을 적층시킨 라멜라 구조로 형성함으로써 연성 동장 적층판의 내절성을 크게 향상시킬 수 있다. 따라서, 핸드폰의 힌지와 같이 굴곡성이 많이 요구되는 분야에서도 연성 동장 적층판을 사용할 수 있으며, 장기적인 접속시에도 우수한 접속 신뢰성을 확보할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 동장 적층판의 구조를 간략하게 나타낸 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 연성 동장 적층판은 고분자 필름(110), 이종 금속층(120), 금속 시드층(130), 및 금속 전도층(140)을 포함하되, 상기 금속 전도층(140)은 금속 시드층(130) 상에 구리층(141)과 니켈층(142)이 교대로 적층되어 있다. 즉, 종래에는 금속 전도층(140)이 구리의 단일층으로 이루어진 반면, 본 발명에 따른 금속 전도층(140)은 구리층(141)과 니켈층(142)의 라멜라 구조로 형성되어 있다.

도 2에서 금속 전도층(140)은 3개의 구리층(141)과 3개의 니켈층(142)으로 이루어진 것으로 도시하였으나, 이는 일 실시예에 불과하며 본 발명이 이러한 적층 갯수로 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 2에서는 금속 시드층(130) 상에 구리층(141)이 먼저 적층되어 있는 것으로 도시하였으나, 니켈층(142)이 먼저 적층될 수도 있다.

한편, 상기 고분자 필름(110)은, 연성 동장 적층판에 적합하도록 굴곡성을 갖는 폴리이미드 필름인 것이 바람직하다. 폴리이미드 필름은 높은 내열성과 굴곡성 및 우수한 기계적 강도를 가지며, 금속과 비슷한 열팽창계수를 가지므로 연성 필름의 재료로 많이 이용된다.

상기 이종 금속층(120)은 타이코팅층이라고도 하며, 상기 이종 금속층(120)의 이종 금속으로는 다른 물질과 결합력 및 반응성이 좋은 금속, 예를 들어, 크롬, 니켈, 또는 크롬-니켈의 합금 등이 사용될 수 있다.

상기 금속 시드층(130)은, 이종 금속층의 상부에 구리 또는 구리 합금을 이용하여 스퍼터링 공정을 통해 형성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 연성 동장 적층판의 내절성 향상 효과를 보다 상세하게 설명하도록 한다.

내절성 테스트를 위하여 고분자 필름 위에 이종 금속층 및 금속 시드층을 적층하고, 그 위에 금속 전도층으로서 구리층과 니켈층을 교대로 적층하여 연성동장적층판을 제작하였다. 이때, 금속 전도층에서 구리층과 니켈층의 한 층 두께가 표 1 내지 5와 같이 여러 형태를 갖도록 하되, 금속 전도층 중 가장 상부에 적층된 구리층의 두께를 조절하여 금속 전도층의 총 두께가 8um가 되도록 다수의 연성 동장 적층판을 제조한다. 다만, 비교예로서, 단일 구리층으로만 이루어진 연성 동장 적층판도 제조한다.

상기와 같이 제작된 연성 동장 적층판에 대하여 반복 굽힘 테스트를 실시하고, 그 결과를 표 1 내지 5로 정리하였다. 이때, 반복 굽힘 테스트는, 500g 하중으로 최대 굽힘 반지름 0.38mm가 되도록 굽힘을 반복적으로 실시하였으며, 그에 따른 굽힘 가능 횟수를 측정하였다.

표 1은, 구리층과 니켈층이 교대로 적층된 연성 동장 적층판의 금속 전도층에서 구리층 한 층의 두께를 0.5um로 일정하게 유지하면서, 니켈층 한 층의 두께를 변화시켰을 때, 연성 동장 적층판의 반복 굽힘 횟수를 측정한 결과이다.

비교예

금속 전도층이 단일 구리층으로만 이루어졌으며, 단일 구리층의 두께는 8um인 연성 동장 적층판을 제조하여, 반복 굽힘 테스트를 실시하였다.

실시예 1 내지 실시예 10

금속 전도층에서 구리층 한 층의 두께는 0.5um로 하되, 니켈층 한 층의 두께는 0.01um에서 0.10um까지 0.01um씩 증가되도록 각각 다른 연성 동장 적층판을 제조하여, 반복 굽힘 테스트를 실시하였다. 다만, 상술한 바와 같이 실시예 1 내지 10의 경우에서도 금속 전도층의 전체 두께는 8um가 되도록 가장 상부의 구리층의 두께를 조절하였다.

표 2는, 구리층과 니켈층이 교대로 적층된 연성 동장 적층판의 금속 전도층에서 구리층 한 층의 두께를 1.0um로 일정하게 유지하면서, 니켈층 한 층의 두께를 변화시켰을 때, 연성 동장 적층판의 반복 굽힘 횟수를 측정한 결과이다.

비교예

금속 전도층이 단일 구리층으로만 이루어졌으며, 단일 구리층의 두께는 8um인 연성 동장 적층판을 제조하여, 반복 굽힘 테스트를 실시하였다.

실시예 1 내지 실시예 10

금속 전도층에서 구리층 한 층의 두께는 1.0um로 하되, 니켈층 한 층의 두께는 0.01um에서 0.10um까지 0.01um씩 증가되도록 각각 다른 연성 동장 적층판을 제조하여, 반복 굽힘 테스트를 실시하였다. 이 경우 역시 금속 전도층의 전체 두께는 8um가 되도록 하였다.

표 3은, 구리층과 니켈층이 교대로 적층된 연성 동장 적층판의 금속 전도층에서 구리층 한 층의 두께를 1.5um로 일정하게 유지하면서, 니켈층 한 층의 두께를 변화시켰을 때, 연성 동장 적층판의 반복 굽힘 횟수를 측정한 결과이다.

비교예

금속 전도층이 단일 구리층으로만 이루어졌으며, 단일 구리층의 두께는 8um인 연성 동장 적층판을 제조하여, 반복 굽힘 테스트를 실시하였다.

실시예 1 내지 실시예 10

금속 전도층에서 구리층 한 층의 두께는 1.5um로 하되, 니켈층 한 층의 두께는 0.01um에서 0.10um까지 0.01um씩 증가되도록 각각 다른 연성 동장 적층판을 제조하여, 반복 굽힘 테스트를 실시하였다. 이 경우 역시 금속 전도층의 전체 두께는 8um가 되도록 하였다.

상기 표 1 내지 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 금속 전도층이 단일 구리층으로만 이루어진 비교예의 연성 동장 적층판에 비하여, 구리층과 니켈층을 교대로 적층하여 금속 전도층을 형성한 실시예 1 내지 10의 연성 동장 적층판이 높은 반복 굽힘 횟수를 보여 우수한 내절성을 가짐을 알 수 있다.

특히, 니켈층 한 층의 두께가 0.05um 내지 0.10um인 실시예 6 내지 10의 연성 동장 적층판의 경우, 반복 굽힘 횟수가 크게 증가하였다. 이로써, 금속 전도층에서 구리층 한 층의 두께가 0.5um 내지 1.5um일 때, 니켈층 한 층의 두께가 0.05um 내지 0.10um인 경우, 연성 동장 적층판의 내절성 효과가 크게 향상됨을 알 수 있다.

표 4는, 구리층과 니켈층이 교대로 적층된 연성 동장 적층판의 금속 전도층에서 니켈층 한 층의 두께를 0.05um로 일정하게 유지하면서, 구리층 한 층의 두께를 변화시켰을 때, 연성 동장 적층판의 반복 굽힘 횟수를 측정한 결과이다.

비교예

금속 전도층이 단일 구리층으로만 이루어졌으며, 단일 구리층의 두께는 8um인 연성 동장 적층판을 제조하여, 반복 굽힘 테스트를 실시하였다.

실시예 1 내지 실시예 4

금속 전도층에서 니켈층 한 층의 두께는 0.05um로 하되, 구리층 한 층의 두께는 0.5um에서 2.0um까지 0.5um씩 증가되도록 각각 다른 연성 동장 적층판을 제조하여, 반복 굽힘 테스트를 실시하였다. 이 경우 역시 금속 전도층의 전체 두께는 8um가 되도록 하였다.

표 5는, 구리층과 니켈층이 교대로 적층된 연성 동장 적층판의 금속 전도층에서 니켈층 한 층의 두께를 0.10um로 일정하게 유지하면서, 구리층 한 층의 두께를 변화시켰을 때, 연성 동장 적층판의 반복 굽힘 횟수를 측정한 결과이다.

비교예

금속 전도층이 단일 구리층으로만 이루어졌으며, 단일 구리층의 두께는 8um인 연성 동장 적층판을 제조하여, 반복 굽힘 테스트를 실시하였다.

실시예 1 내지 실시예 4

금속 전도층에서 니켈층 한 층의 두께는 0.10um로 하되, 구리층 한 층의 두께는 0.5um에서 2.0um까지 0.5um씩 증가되도록 각각 다른 연성 동장 적층판을 제조하여, 반복 굽힘 테스트를 실시하였다. 이 경우 역시 금속 전도층의 전체 두께는 8um가 되도록 하였다.

상기 표 4 및 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 금속 전도층이 단일 구리층으로만 이루어진 비교예의 연성 동장 적층판에 비하여, 구리층과 니켈층을 교대로 적층하여 금속 전도층을 형성한 실시예 1 내지 4의 연성 동장 적층판이 높은 반복 굽힘 횟수를 보여 우수한 내절성을 가짐을 알 수 있다.

특히, 구리층 한 층의 두께가 0.5um 내지 1.5um인 실시예 1 내지 3의 연성 동장 적층판의 경우, 반복 굽힘 횟수가 크게 증가하였다. 이로써, 금속 전도층에서 니켈층 한 층의 두께가 0.05um 내지 0.10um일 때, 구리층 한 층의 두께가 0.5um 내지 1.5um인 경우, 연성 동장 적층판의 내절성 효과가 크게 향상됨을 알 수 있다.

표 1 내지 표 5를 참조하면, 구리층과 니켈층이 교대로 적층된 금속 전도층에서 구리층 한 층의 두께가 0.5um 내지 1.5um이고, 니켈층 한 층의 두께가 0.05um 내지 0.10um일 때, 연성 동장 적층판의 내절성이 크게 향상됨을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 연성 동장 적층판의 금속 전도층은 구리층과 니켈층이 교대로 적층되어 있되, 구리층 한 층의 두께가 0.5um 내지 1.5um이고, 니켈층 한 층의 두께가 0.05um 내지 0.10um인 것이 바람직하다. 이와 같이 구리층 한 층과 니켈층 한 층의 두께를 한정함으로써 제조공정상 비용을 절감하고, 후공정에서 에칭 특성이 나빠지는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 실시예에서는 금속 전도층의 전체 두께를 8um로 하였으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 통상적인 경우와 마찬가지로, 본 발명에 따른 연성 동장 적층판의 금속 전도층의 전체 두께는 6um 내지 12um일 수 있다.

도 3은, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 연성 동장 적층판 제조 방법의 흐름을 나타내는 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 먼저 폴리이미드와 같은 고분자 필름을 준비한 후(S110), 준비된 고분자 필름의 상부에 니켈크롬 합금과 같은 금속으로 이종 금속층을 형성한다(S120). 다음으로, 이종 금속층의 상부에 스퍼터링법에 의해 구리를 증착시켜 금속 시드층을 형성하며(S130), 형성된 금속 시드층의 상부에 구리층과 니켈층을 교대로 적층하여 금속 전도층을 형성한다(S140).

이때, 상기 금속 전도층을 형성하는 단계(S140)는 단일 구리층, 즉 구리층 한 층의 두께를 0.5um 내지 1.5um로 하고, 니켈층 한 층의 두께를 0.05um 내지 0.10um로 적층하는 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은, 종래 기술에 따른 연성 동장 적층판의 구조를 간략하게 나타낸 단면도이다.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 동장 적층판의 구조를 간략하게 나타낸 단면도이다.

도 3은, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 연성 동장 적층판 제조 방법의 흐름을 나타내는 흐름도이다.

Claims (6)

1. 고분자 필름, 이종 금속층, 금속 시드층, 및 금속 전도층을 포함하는 연성 동장 적층판에 있어서,

   상기 금속 전도층은 상기 금속 시드층 상부에서 하나 이상의 구리층과 하나 이상의 니켈층이 적층되어 형성되되, 상기 구리층과 상기 니켈층은 교대로 적층된 것을 특징으로 하는 연성 동장 적층판.
2. 제1항에 있어서,

   상기 금속 전도층의 구리층 한 층의 두께는 0.5㎛ 내지 1.5㎛이고, 니켈층 한 층의 두께는 0.05㎛ 내지 0.10㎛인 것을 특징으로 하는 연성 동장 적층판.
3. 제1항에 있어서,

   상기 금속 전도층은 상기 구리층 및 상기 니켈층 중 적어도 하나 이상이 복수 개 적층된 것을 특징으로 하는 연성 동장 적층판.
4. 연성 동장 적층판을 제조하는 방법에 있어서,

   고분자 필름을 준비하는 단계;

   상기 고분자 필름의 상부에 이종 금속층을 형성하는 단계;

   상기 이종 금속층의 상부에 금속 시드층을 형성하는 단계; 및

   상기 금속 시드층의 상부에 하나 이상의 구리층과 하나 이상의 니켈층을 적층하되, 상기 구리층과 상기 니켈층은 교대로 적층되도록 하여 금속 전도층을 형성하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 동장 적층판 제조 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 금속 전도층을 형성하는 단계는, 구리층 한 층의 두께를 0.5㎛ 내지 1.5㎛로 하고, 니켈층 한 층의 두께를 0.05㎛ 내지 0.10㎛로 하여 교대로 적층하는 것을 특징으로 하는 연성 동장 적층판 제조 방법.
6. 제4항에 있어서,

   상기 금속 전도층을 형성하는 단계는, 상기 구리층 및 상기 니켈층 중 적어도 하나 이상을 복수 개 적층하는 것을 특징으로 하는 연성 동장 적층판 제조 방법.

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