KR20230007083A - 그래피틱층을 갖는 pcb 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
PCB 필름의 제조 방법이 제공된다. 상기 PCB 필름의 제조 방법은, 금속 기판을 준비하는 단계, 상기 금속 기판 상에 탄소 이온을 제공하여, 상기 금속 기판 상에 그래피틱층(graphitic layer)을 형성하는 단계, 상기 그래피틱층 상에 접착층을 형성하는 단계, 유전 필름의 일면에 구리(Cu)층이 형성된 동박적층판을 준비하는 단계, 및 상기 그래피틱층 및 상기 접착층이 형성된 상기 금속 기판과 상기 동박적층판을 열합지시키는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 출원은 그래피틱층을 갖는 PCB 필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 고방열의 그래피틱층을 갖는 PCB 필름 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.
최근 자동차용 조명기기는 할로겐, 제논 램프에서 고휘도 LED로의 전환이 급증함에 따라, 모듈의 소형화·경량화가 요구됨으로 보다 높은 신뢰성이 요구되어 지고 있다.
주간주행등(DRL) 모듈의 경우 헤드라이트 일체형 혹은 분리형으로 차량의 전면부에 장착되며 낮에도 상시 점등으로 보행자 및 상대운전자의 인지를 도와 교통사고를 예방하는 중요한 역할을 한다.
이러한 교통사고 예방 효과로 인해 미국, 독일, 북유럽, 캐나다에서는 이미 법규로 의무화되었으며, 우리나라는 2015년 7월부터 신규형식 승인 차량에 대하여 주간주행등 의무적용을 시행하고 있다.
LED는 동작 시 고온을 방출하게 되는데, 이는 접합부 온도를 상승시키고 열화를 가속시켜 결국에는 LED 수명을 감소시키게 된다. LED는 동작온도가 10℃ 상승할 때마다 수명이 두배 감소하는 것으로 알려져 있어 패키지 및 모듈의 방열 설계 외에 PCB 원소재의 방열성능 개선에 대한 수요가 증가하고 있는 추세이다. 따라서, 자동차 주간주행등(DRL) 모듈에 적용되는 PCB의 방열성능을 개선할 수 있는 장치 및 방법에 관하여 다양한 연구들이 수행되고 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 고방열 특성의 그래피틱층을 갖는 PCB 필름 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 고열전도도 특성의 그래피틱층을 갖는 PCB 필름 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 공정 비용이 절감된 그래피틱층을 갖는 PCB 필름 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 공정 과정이 간소화된 그래피틱층을 갖는 PCB 필름 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 생산성이 향상된 그래피틱층을 갖는 PCB 필름 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 출원은 PCB 필름의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, PCB 필름의 제조 방법은 금속 기판을 준비하는 단계, 상기 금속 기판 상에 탄소 이온을 제공하여, 상기 금속 기판 상에 그래피틱층(graphitic layer)을 형성하는 단계, 상기 그래피틱층 상에 접착층을 형성하는 단계, 유전 필름의 일면에 구리(Cu)층이 형성된 동박적층판을 준비하는 단계, 및 상기 그래피틱층 및 상기 접착층이 형성된 상기 금속 기판과 상기 동박적층판을 열합지시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 동박적층판을 준비하는 단계는, 유전 필름을 준비하는 단계, 상기 유전 필름 상에 수지 소스물질을 제공하여 코팅층을 형성하는 단계, 및 구리층을 상기 코팅층과 열합지시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래피틱층 및 상기 접착층이 형성된 상기 금속 기판과 상기 동박적층판을 합지시키는 단계에서, 상기 접착층과 상기 유전 필름이 접촉되도록 합지되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래피틱층 상에 형성된 상기 접착층, 및 상기 동박적층판이 포함하는 상기 코팅층은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 기판 상에 상기 그래피틱층을 형성하는 단계는, 상기 금속 기판 상에 탄소 이온을 제공하여, 예비 그래피틱층을 형성하는 단계, 및 상기 예비 그래피틱층을 열처리하여, 상기 금속 기판 상에 상기 그래피틱층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 출원은 PCB 필름을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 PCB 필름은 금속 기판, 상기 금속 기판 상에 배치된 그래피틱층(graphitic layer), 상기 그래피틱층 상에 배치된 접착층, 및 유전 필름, 상기 유전 필름 상에 배치된 코팅층, 및 상기 코팅층 상에 배치된 구리(Cu)층을 포함하고, 상기 접착층 상에 배치되는 동박적층판을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 기판을 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법은, 금속 기판을 준비하는 단계, 상기 금속 기판 상에 탄소 이온을 제공하여, 상기 금속 기판 상에 그래피틱층(graphitic layer)을 형성하는 단계, 상기 그래피틱층 상에 접착층을 형성하는 단계, 유전 필름의 일면에 구리(Cu)층이 형성된 동박적층판을 준비하는 단계, 및 상기 그래피틱층 및 상기 접착층이 형성된 상기 금속 기판과 상기 동박적층판을 열합지시키는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고방열 및 고열전도도 특성을 갖는 PCB 필름이 제공될 수 있다.
또한, 상기 PCB 필름이 차량용 주간주행등 모듈에 사용되는 경우, 알루미늄 히트 싱크의 성형을 통해 방열 문제를 해결하던 종래의 기술과 비교하여, 간소화된 제조 공정과 저렴한 공정 비용을 통해 방열 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법 중 금속 기판 상에 그래피틱층 및 접착층이 형성된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법 중 동박적층판을 준비하는 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법 중 동박적층판 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법 중 금속 기판과 동박적층판의 열합지 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름이 적용된 LED 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 종래의 LED 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름이 적용된 주간주행등 모듈과 종래의 주간주행등 모듈을 비교하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실험 예 1-1 내지 1-3에 따라 제조된 코팅층을 촬영한 사진들이다.
도 12는 본 발명의 실험 예 2-1 내지 2-4에 따라 제조된 코팅층을 촬영한 사진들이다.
도 13은 본 발명의 실험 예 3-1 내지 3-3에 따라 제조된 코팅층을 촬영한 사진들이다.
도 14는 본 발명의 실험 예 4-1 내지 4-3에 따라 제조된 코팅층을 촬영한 사진들이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법 중 금속 기판 상에 그래피틱층 및 접착층이 형성된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법 중 동박적층판을 준비하는 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법 중 동박적층판 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법 중 금속 기판과 동박적층판의 열합지 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름이 적용된 LED 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 종래의 LED 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름이 적용된 주간주행등 모듈과 종래의 주간주행등 모듈을 비교하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실험 예 1-1 내지 1-3에 따라 제조된 코팅층을 촬영한 사진들이다.
도 12는 본 발명의 실험 예 2-1 내지 2-4에 따라 제조된 코팅층을 촬영한 사진들이다.
도 13은 본 발명의 실험 예 3-1 내지 3-3에 따라 제조된 코팅층을 촬영한 사진들이다.
도 14는 본 발명의 실험 예 4-1 내지 4-3에 따라 제조된 코팅층을 촬영한 사진들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다.
여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법 중 금속 기판 상에 그래피틱층 및 접착층이 형성된 상태를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 금속 기판(100)이 준비될 수 있다(S100). 일 실시 예에 따르면, 상기 금속 기판(100)은 알루미늄(Al) 기판일 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 금속 기판(100)은 구리(Cu) 기판일 수 있다. 또는, 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 금속 기판(100)은 철(Fe)을 포함하는 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 기판(100)의 두께는 135 μm일 수 있다.
상기 금속 기판(100) 상에 그래피틱층(graphitic layer, 110)이 형성될 수 있다(S200). 일 실시 예에 따르면, 상기 그래피틱층(110) 형성 단계는, 상기 금속 기판(100) 상에 탄소 이온을 제공하여 예비 그래피틱층(미도시)을 형성하는 단계, 및 상기 예비 그래피틱층을 열처리하여, 상기 금속 기판(100) 상에 상기 그래피틱층(110)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 그래피틱층(110)이 포함하는 그래파이트(graphite)는, 결정구조 특성상 평면열전도(In-plane Thermal conductivity)가 높을 수 있다. 이에 따라, 상기 그래피틱층(110)은 높은 방열 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 그래피틱층(110)은 상기 예비 그래피틱층이 열처리되는 과정에서 결정화도가 향상됨으로, 높은 열전도도 특성까지 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 그래피틱층(110)의 두께는 10~20 nm일 수 있다.
상기 그래피틱층(110) 상에 접착층(120)이 형성될 수 있다(S300). 일 실시 예에 따르면, 상기 접착층(120)은, 상기 그래피틱층(120) 상에 접착 물질을 제공한 후 경화시키는 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 접착 물질은 에폭시를 포함할 수 있다. 상기 에폭시의 구체적인 조성은 아래의 <표 1>과 같을 수 있다. 예를 들어, 상기 접착층(120)의 두께는 9~10 μm일 수 있다.
| 구성 성분 | 함량 (%) |
| 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 | 1 이하 |
| 메틸 이소부틸 케톤 | 10~15 |
| 아세톤 | 1 이하 |
| 메틸 에틸 케톤 | 40~60 |
| 비스페놀 A-비스페놀 A 디글리시딜 에테르 중합체 | 1~8 |
| (클로로메틸)옥시란과 2-메틸페놀과의 중합체 | 5~15 |
| 알파-히드로-오메가-하이드록시-폴리(옥시-1,4-부탄딜) | 1~8 |
| 디하이드라지드 | 1~10 |
| 이소시아네이트 모디파이드 에폭시 | 3~10 |
| 스타이렌화 페놀 | 1 이하 |
| 아크릴로나이트릴-부타디엔 고무 | 1~15 |
| 벤젠설폰산 알킬부산물 | 1 이하 |
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법 중 동박적층판을 준비하는 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법 중 동박적층판 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 유전 필름(210)이 준비된다(S410). 예를 들어, 상기 유전 필름(100)은 폴리이미드(Polyimide) 필름일 수 있다. 또는, 다른 예를 들어, 상기 유전 필름은 PA, PET, PE, PEN 필름일 수 있다. 예를 들어, 상기 유전 필름(210)의 두께는 25 μm일 수 있다.
상기 유전 필름(210) 상에 수지 소스물질이 제공되어 코팅층(220)이 형성되고(S420), 상기 코팅층(220)은 구리층(230)과 열합지될 수 있다(S430). 이에 따라, 상기 유전 필름(210), 상기 코팅층(220), 및 상기 구리층(230)이 순차적으로 적층된 상기 동박적층판(200)이 준비될 수 있다(S400). 일 실시 예에 따르면, 상기 코팅층(220)은 상기 접착층(120)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 상기 코팅층(220) 또한 에폭시를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 제조 방법 중 금속 기판과 동박적층판의 열합지 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 정면도이고, 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 사시도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 그래피틱층(110) 및 상기 접착층(120)이 형성된 상기 금속 기판(100)과 상기 동박적층판(200)이 열합지될 수 있다(S500). 일 실시 예에 따르면, 상기 금속 기판(100) 상의 상기 접착층(120)이 상기 동박적층판(200)의 상기 유전 필름(210)과 접지되도록, 상기 그래피틱층(110) 및 상기 접착층(120)이 형성된 상기 금속 기판(100)과 상기 동박적층판(200)이 열합지될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 실시 예에 따른 PCB 필름이 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 구체적인 특성 데이터는 아래의 <표 2>와 같을 수 있다.
| Item | Unit | Spec. | Test Method |
| Total Thickness | mm | 0.215±0.01 | Digital Upright Gauge |
| Peel strength | gf/10mm | Over 1,200 | IPC TM 650 |
| Glossiness | at 60° | Over 170 | ASTM D523 |
| Thermal conductivity(X-Y axis) | W/mK | Over 200 | ASTM E 1460 AL 135(GCL) |
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름이 적용된 LED 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 종래의 LED 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름이 적용된 주간주행등 모듈과 종래의 주간주행등 모듈을 비교하는 도면이다.
도 8 및 도 10의 (a)를 참조하면, 상기 제1 실시 예에 따른 PCB 필름 상에 LED 구조체(300)가 배치되어, 제1 실시 예에 따른 LED 모듈(10)이 제조될 수 있다. 상기 제1 실시 예에 따른 LED 모듈(10)은 플라스틱 사출판(30)과 결합되어, 차량용 주간주행등(Daytime Running Lamp, DRL) 모듈로 사용될 수 있다.
이와 달리, 도 9 및 도 10의 (b)를 참조하면, 차량용 주간주행등 모듈로 사용되던 종래의 LED 모듈(20)의 경우, 알루미늄 히트 싱크(400) 상에 동박적층판(200)과 LED 구조체(300)가 배치되되, 알루미늄 히트 싱크(400)와 동박적층판(200)이 양면 테이프(double side tape, 210)로 접착된 구조를 가질 수 있다. 또한, 종래의 LED 모듈(200) 역시 플라스틱 사출판(30)과 결합되어, 차량용 주간주행등 모듈로 사용될 수 있다.
종래의 차량용 주간주행등 모듈의 경우, 방열 성능을 높이기 위하여 상대적으로 두꺼운 두께(약 1mm 이상)의 알루미늄 히트 싱크(400)를 특정 형상(예를 들어, 'ㄷ'자 형상)으로 성형하여 사용하였다.
하지만, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름은, 상기 금속 기판(100)과 상기 동판적층판(200) 사이에 상기 그래피틱층(110)이 배치됨으로써, 고방열 특성을 가질 수 있다. 이에 따라, 알루미늄 히트 싱크(400)의 성형 공정이 수행되던 종래의 차량용 주간주행등 모듈과 비교하여, 알루미늄 히트 싱크(400)의 성형 공정이 생략될 수 있으므로, 공정 비용이 절감되고 공정 과정이 간소화되며 생산성 또한 향상될 수 있다.
이상, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PCB 필름 및 그 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 PCB 필름 및 그 제조 방법이 설명된다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 PCB 필름 및 그 제조 방법은, 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명된 상기 제1 실시 예에 따른 PCB 필름 및 그 제조 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 제2 실시 예에 따른 PCB 필름은, 상기 동박적층판이 포함하는 상기 코팅층의 조성이 상기 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 코팅층의 조성과 다를 수 있다. 이하, 상기 제2 실시 예에 따른 PCB 필름이 포함하는 동박적층판 및 그 제조 방법이 설명된다.
유전 필름 상에 수지 소스물질이 제공되어 상기 코팅층이 형성될 수 있다. 이후, 상기 코팅층이 구리층과 열합지되어 동박적층판이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 유전 필름 및 상기 구리층은 상기 제1 실시 예에 따른 PCB 필름이 포함하는 동박적층판(200)의 유전 필름(210) 및 구리층(230)과 같을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 수지 소스물질은 제1 용매 및 제2 용매가 혼합된 혼합 용매에, 제1 금속 화합물 입자 및 제2 금속 화합물 입자가 분산된 것일 수 있다. 상기 수지 소스물질은, 상기 혼합 용매에 상기 제1 금속 화합물 입자 및 상기 제2 금속 화합물 입자를 제공한 후, 비드 밀(bead mill) 공정을 수행하여 제조될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 용매는 톨루엔을 포함할 수 있고, 상기 제2 용매는 MEK(Methyl Ethyl Ketone)를 포함할 수 있다. 또는, 다른 예를 들어, 상기 제1 용매는 톨루엔을 포함할 수 있고, 상기 제2 용매는 에틸 아세테이트를 포함할 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 제1 금속 화합물 입자는 BaTiO3일 수 있다. 반면, 상기 제2 금속 화합물 입자는 BaZrO3일 수 있다. BaTiO3는 고유전 물질로써, 고유전 필름에 일반적으로 사용된다. 하지만, 높은 유전특성에도 불구하고, BaTiO3가 사용된 고유전 필름의 경우, 작동 온도 범위가 좁고, 고온 의존성이 높으며, 신뢰성이 낮은 문제점이 발생될 수 있다. 이에 따라, 상술된 문제점들을 해결하기 위하여, BaTiO3 및 BaZrO3가 함께 사용될 수 있다. 즉, BaTiO3 및 BaZrO3가 고유전 필름에 함께 사용되는 경우, 상술된 문제점들이 해결될 수 있을 뿐만 아니라, 높은 유전특성을 나타낼 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 수지 소스물질에는, 상기 제1 용매, 상기 제2 용매, 상기 제1 금속 화합물 입자, 및 상기 제2 금속 화합물 입자 외에, 다른 물질들은 첨가되지 않을 수 있다. 구체적으로, 소포제, 계면 활성제 등 추가적인 케미칼 없이, 제조될 수 있고, 후술되는 바와 같이, 상기 수지 소스물질의 코팅 시 공정 온도에 따라서 상기 수지 소스물질 내의 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매의 비율을 제어하는 간소한 방법으로, 상기 수지 소스물질이 용이하게 코팅될 수 있다. 이로 인해, 상기 동박적층판의 제조 공정이 단순화되고 제조 비용이 절감되는 것은 물론, 추가적인 케미칼 사용을 최소화하여, 유전 특성이 향상될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 수지 소스물질은 상기 제1 용매 및 상기 제 2 용매가 혼합된 상기 혼합 용매에 상기 제1 금속 화합물 입자 및 상기 제2 금속 화합물 입자가 분산된 것일 수 있다. 이 경우, 상기 수지 소스물질을 상기 유전 필름 상에 코팅하는 공정은 개방된 공간에서 수행될 수 있고, 주변 공정 온도에 따라서, 상기 수지 소스물질 내의 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매의 혼합 비율이 제어될 수 있다.
보다 구체적으로, 일 실시 예에 따르면, 공정 온도가 상대적으로 높은 경우, 상기 제1 용매(예를 들어 톨루엔)의 무게 비율이 상대적으로 높고 상기 제2 용매(예를 들어 MEK)의 무게 비율이 상대적으로 낮도록 제어될 수 있다. 이와 달리, 공정 온도가 상대적으로 낮은 경우, 상기 제1 용매(예를 들어 톨루엔)의 무게 비율이 상대적으로 낮고 상기 제2 용매(예를 들어, MEK)의 무게 비율이 상대적으로 높도록 제어될 수 있다.
다시 말하면, 고온의 환경인 경우 상기 수지 소스물질 내 상기 제1 용매(예를 들어 톨루엔)의 무게비율은 저온 환경인 경우 상기 수지 소스물질 내 상기 제1 용매(예를 들어 톨루엔)의 무게비율보다 높도록 제어되고, 저온 환경의 경우 상기 수지 소스물질 내 상기 제2 용매(예를 들어 MEK)의 무게비율은 저온 환경인 경우 상기 수지 소스물질 내 상기 제2 용매(예를 들어 EMK)의 무게비율보다 낮도록 제어될 수 있다. 즉, 공정온도가 높을수록 상기 제1 용매(예를 들어 톨루엔)의 무게 비율을 증가시키고, 상기 제2 용매(예를 들어 MEK)의 무게 비율을 감소시키며, 공정온도가 낮을수록 상기 제1 용매(예를 들어 톨루엔)의 무게 비율을 감소시키고 상기 제2 용매(예를 들어 MEK)이 무게 비율을 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 수지 소스물질 내에 상기 제1 금속 화합물 입자 및 상기 제 2 금속 화합물 입자가 균일하게 분산된 상태를 용이하게 유지할 수 있고, 상기 유전 필름 상의 상기 코팅층이 용이하게 형성될 수 있고, 상기 코팅층 내 상기 제1 금속 화합물 입자 및 상기 제2 금속 화합물 입자가 균일하게 분산될 수 있다.
상술된 바와 달리, 공정 온도에 따라서, 상기 수지 소스물질 내의 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매의 비율을 제어하지 않는 경우, 상기 유전 필름 상에 상기 코팅층을 균일한 두께로 유니폼하게 형성하는 것이 용이하지 않고, 코팅 과정에서 상기 제1 금속 화합물 입자 및 상기 제2 금속 화합물 입자의 응집으로, 상기 코팅층의 표면 조도값이 증가할 수 있다. 이로 인해, 상기 코팅층과 상기 구리층과의 접합이 용이하지 않다.
하지만, 상술된 바와 같이, 본 출원의 제2 실시 예에 따르면, 상기 수지 소스물질의 코팅 시 공정 온도에 따라서, 상기 수지 소스물질 내의 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매의 비율이 제어될 수 있고, 이로 인해, 매끈한고 낮은 표면 조도의 상기 코팅층이 용이하게 형성될 수 있다. 특히, 여름 및 겨울과 같이, 계절에 따른 기온 변화가 높은 지역에서는 계절에 따라 상기 수지 소스물질 내의 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매의 비율을 제어하여 상기 수지 소스물질을 제조할 수 있고, 이로 인해, 공정 신뢰성 및 제조 수율이 향상될 수 있다.
일 변형 예에 따르면, 상기 수지 소스물질을 상기 유전 필름상에 코팅하기 전, 즉, 상기 코팅층을 형성하기 전, 상기 유전 필름이 상기 혼합 용매로 프리(pre) 코팅될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매를 포함하는 상기 혼합 용매를 상기 유전 필름 상에 얇게 도포한 이후, 상기 수지 소스물질을 코팅하여 상기 코팅층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 코팅층이 균일한 두께로 형성될 수 있고, 상기 코팅층 내의 기포 형성이 예방될 수 있다. 이 경우, 즉 프리 코팅 공정에서도, 상기 혼합 용매 내에서 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매의 비율은, 상술된 바와 같이, 공정 온도에 따라서 제어될 수 있다.
이상, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 PCB 필름 및 그 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 PCB 필름 및 그 제조 방법이 설명된다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 PCB 필름 및 그 제조 방법은, 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명된 상기 제1 실시 예에 따른 PCB 필름 및 그 제조 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 제3 실시 예에 따른 PCB 필름은, 상기 동박적층판이 포함하는 상기 코팅층의 조성이 상기 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 코팅층의 조성과 다를 수 있다. 이하, 상기 제3 실시 예에 따른 PCB 필름이 포함하는 동박적층판 및 그 제조 방법이 설명된다.
유전 필름 상에 수지 소스물질이 제공되어 상기 코팅층이 형성될 수 있다. 이후, 상기 코팅층이 구리층과 열합지되어 동박적층판이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 유전 필름 및 상기 구리층은 상기 제1 실시 예에 따른 PCB 필름이 포함하는 동박적층판(200)의 유전 필름(210) 및 구리층(230)과 같을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 수지 소스물질은 제1 수지 소스 및 제2 수지 소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 수지 소스는 톨루엔을 포함할 수 있고, 상기 제2 수지 소스는 MEK(Methyl Ethyl Ketone)를 포함할 수 있다. 또는, 다른 예를 들어, 상기 제1 수지 소스는 톨루엔을 포함할 수 있고, 상기 제2 수지 소스는 에틸 아세테이트를 포함할 수 있다.
상기 제3 실시 예에 따른 PCB 필름이 포함하는 동박적층판의 코팅층 제조 공정 또한, 상기 제2 실시 예에 따른 PCB 필름이 포함하는 동박적층판의 코팅층 제조 공정과 같이, 주변 공정 온도에 따라 상기 수지 소스물질 내의 상기 제1 수지 소스 및 상기 제2 수지 소스의 혼합 비율이 제어될 수 있다. 즉, 공정 온도가 상대적으로 높은 경우, 상기 제1 수지 소스(예를 들어 톨루엔)의 무게 비율이 상대적으로 높고 상기 제2 수지 소스(예를 들어 MEK)의 무게 비율이 상대적으로 낮도록 제어될 수 있다. 이와 달리, 공정 온도가 상대적으로 낮은 경우, 상기 제1 수지 소스(예를 들어 톨루엔)의 무게 비율이 상대적으로 낮고 상기 제2 수지 소스(예를 들어, MEK)의 무게 비율이 상대적으로 높도록 제어될 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 실시 예에 따른 PCB 필름이 포함하는 동박적층판 또한, 상기 유전 필름 상의 코팅층이 용이하게 형성될 수 있다.
이상, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 PCB 필름 및 그 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 변형 예에 따른 PCB 필름 및 그 제조 방법이 설명된다.
본 발명의 제1 변형 예에 따른 PCB 필름 및 그 제조 방법은, 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명된 상기 제1 실시 예에 따른 PCB 필름 및 그 제조 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 제1 변형 예에 따른 PCB 필름은 상기 그래피틱층의 조성이 상기 제1 실시 예에 따른 PCB 필름의 그래피틱층의 조성과 다를 수 있다. 이하, 상기 제1 변형 예에 따른 PCB 필름이 포함하는 그래피틱층 및 그 제조 방법이 설명된다.
금속 기판(예를 들어 알루미늄 기판) 상에 탄소 이온 및 합금이 제공되어 그래피틱층이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 합금은 니켈(Ni)과 크롬(Cr)의 합금일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 그래피틱층은 상기 금속 기판 상에 탄소 타겟 및 합금(예를 들어 니켈과 크롬의 합금) 타겟이 스퍼터링 방법으로 제공되어 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 그래피틱층의 접착력이 향상될 수 있다.
본 발명의 제2 변형 예에 따른 PCB 필름 및 그 제조 방법은, 상기 제1 변형 예에 따른 PCB 필름 및 그 제조 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 제2 변형 예에 따른 PCB 필름의 그래피틱층 형성 단계는, 상기 제1 변형 예에 따른 PCB 필름의 그래피틱층 형성 단계와 다를 수 있다. 구체적으로, 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 변형 예에 따른 PCB 필름의 그래피틱층 형성 단계는, 제1 타겟 증착 단계, 제2 타겟 증착 단계, 및 열처리 단계를 포함할 수 있다. 이와 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제2 변형 예에 따른 PCB 필름의 그래피틱층 형성 단계는, 제1 타겟 증착 단계, 제1 열처리 단계, 제2 타겟 증착 단계, 및 제2 열처리 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 타겟 증착 단계에서는, 상기 금속 기판 상에 탄소 타겟과 합금(예를 들어 니켈과 크롬의 합금) 타겟이 스퍼터링 방법으로 제공되되, 상기 합금 타겟에 파워가 인가되며 제공될 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 타겟 증착 단계에서는, 상기 금속 기판 상에 탄소 타겟과 합금(예를 들어 니켈과 크롬의 합금) 타겟이 스퍼터링 방법으로 제공되되, 상기 합금 타겟에 파워가 인가되지 않으며 제공될 수 있다.
이에 따라, 상기 그래피틱층은, 상기 제1 타겟 증착 단계를 통해 접착력이 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제2 타겟 증착 단계를 통해 상기 그래피틱층의 결정성이 향상되어 열전도도 또한 향상될 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 PCB 필름이 포함하는 동박적층판의 코팅층에 대한 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다.
실험 예 1-1 내지 1-3에 따른 코팅층 형성
제1 금속 화합물 입자로 BaTiO3를 준비하고, 제2 금속 화합물 입자로 BaZrO3를 준비하였다.
제1 용매로 톨루엔을 준비하고 제2 용매로 MEK를 준비하였다. 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율을 아래의 <표 3>과 같이 조정하여 혼합 용매를 제조하고, 상기 혼합 용매에 제1 금속 화합물 입자 및 제2 금속 화합물 입자를 동일한 무게 비율로 전체 50wt%의 비율로 혼합하고, 직경 0.3mm의 Zr 비드를 이용하여 200~300rpm으로 혼합하여, 수지 소스물질을 제조하였다.
이후, 40℃의 공정 온도에서 구리 호일 상에 수지 소스물질을 코팅하여 코팅층을 제조하였다.
| 공정온도 40℃ | 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율 |
| 실험 예 1-1 | 7:3 |
| 실험 예 1-2 | 8:2 |
| 실험 예 1-3 | 9:1 |
도 11은 본 발명의 실험 예 1-1 내지 1-3에 따라 제조된 코팅층을 촬영한 사진들이다.
도 11을 참조하면, 상술된 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-3에 따라 제조된 코팅층을 촬영하였다. 도 13의 (a), (b), 및 (c)는 각각 실험 예 1-1, 실험 예 1-2, 및 실험 예 1-3에 따른 코팅층에 대응된다.
도 11에서 알 수 있듯이, 공정온도 40℃에서 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율이 7:3 또는 9:1인 경우와 비교하여, 8:2인 경우, 실질적으로 균일하게 코팅된 것을 확인할 수 있다.
실험 예 2-1 내지 2-4에 따른 코팅층 형성
상술된 실험 예와 동일하게 수행하되, 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율을 아래의 <표 4>와 같이 조정하여 혼합 용매를 제조하고, 수지 소스물질을 제조하였다.
이후, 30℃의 공정 온도에서 구리 호일 상에 수지 소스물질을 코팅하여 코팅층을 제조하였다.
| 공정온도 30℃ | 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율 |
| 실험 예 2-1 | 6:4 |
| 실험 예 2-2 | 7:3 |
| 실험 예 2-3 | 8:2 |
| 실험 예 2-4 | 9:1 |
도 12는 본 발명의 실험 예 2-1 내지 2-4에 따라 제조된 코팅층을 촬영한 사진들이다.
도 12를 참조하면, 상술된 실험 예 2-1 내지 실험 예 2-4에 따라 제조된 코팅층을 촬영하였다. 도 12의 (a), (b), (c), 및 (d)는 각각 실험 예 2-1, 실험 예 2-2, 실험 예 2-3, 및 실험 예 2-4에 따른 코팅층에 대응된다.
도 12에서 알 수 있듯이, 공정온도 30℃에서 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율이 6:4 또는 9:1인 경우 제1 금속 화합물 입자 및 제2 금속 화합물 입자가 응집되는 것을 확인할 수 있다. 반면, 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율이 7:3 및 8:2인 경우, 제1 금속 화합물 입자 및 제2 금속 화합물 입자가 응집되지 않으며, 실질적으로 균일하게 코팅된 것을 확인할 수 있다.
실험 예 3-1 내지 3-3에 따른 코팅층 형성
상술된 실험 예와 동일하게 수행하되, 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율을 아래의 <표 5>와 같이 조정하여 혼합 용매를 제조하고, 수지 소스물질을 제조하였다.
이후, 10℃의 공정 온도에서 구리 호일 상에 수지 소스물질을 코팅하여 코팅층을 제조하였다.
| 공정온도 10℃ | 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율 |
| 실험 예 3-1 | 5:5 |
| 실험 예 3-2 | 6:4 |
| 실험 예 3-3 | 7:3 |
도 13은 본 발명의 실험 예 3-1 내지 3-3에 따라 제조된 코팅층을 촬영한 사진들이다.
도 13을 참조하면, 상술된 실험 예 3-1 내지 실험 예 3-3에 따라 제조된 코팅층을 촬영하였다. 도 13의 (a), (b), 및 (c)는 각각 실험 예 3-1, 실험 예 3-2, 및 실험 예 3-3에 따른 코팅층에 대응된다.
도 15에서 알 수 있듯이, 공정온도 10℃에서 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율이 5:5 또는 7:3인 경우 제1 금속 화합물 입자 및 제2 금속 화합물 입자가 응집되는 것을 확인할 수 있다. 반면, 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율이 6:4인 경우, 제1 금속 화합물 입자 및 제2 금속 화합물 입자가 응집되지 않으며, 실질적으로 균일하게 코팅된 것을 확인할 수 있다.
실험 예 4-1 내지 4-3에 따른 코팅층 형성
상술된 실험 예와 동일하게 수행하되, 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율을 아래의 <표 6>과 같이 조정하여 혼합 용매를 제조하고, 수지 소스물질을 제조하였다.
이후, 5℃의 공정 온도에서 구리 호일 상에 수지 소스물질을 코팅하여 코팅층을 제조하였다.
| 공정온도 5℃ | 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율 |
| 실험 예 4-1 | 5:5 |
| 실험 예 4-2 | 6:4 |
| 실험 예 4-3 | 7:3 |
도 14는 본 발명의 실험 예 4-1 내지 4-3에 따라 제조된 코팅층을 촬영한 사진들이다.
도 14를 참조하면, 상술된 실험 예 4-1 내지 실험 예 4-3에 따라 제조된 코팅층을 촬영하였다. 도 16의 (a), (b), 및 (c)는 각각 실험 예 4-1, 실험 예 4-2, 및 실험 예 4-3에 따른 코팅층에 대응된다.
도 14에서 알 수 있듯이, 공정온도 5℃에서 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율이 5:5 또는 7:3인 경우 제1 금속 화합물 입자 및 제2 금속 화합물 입자가 응집되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 공정온도 10℃인 경우와 비교하여, 코팅층의 품질이 급격하게 열화되는 것을 확인할 수 있다.
반면, 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율이 6:4인 경우, 제1 금속 화합물 입자 및 제2 금속 화합물 입자가 응집되지 않으며, 실질적으로 균일하게 코팅된 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 11 내지 도 14에서 알 수 있듯이, 상대적으로 고온 환경(예를 들어, 40℃)에서는 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율이 8:2인 경우 코팅층의 품질이 우수하였으나, 상대적으로 저온 환경(예를 들어, 5℃ 또는 10℃)에서는 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율이 6:4인 경우 코팅층의 품질이 우수하였다. 즉, 코팅되는 주변 공정 온도에 따라서 수지 소스물질 내의 제1 용매 및 제2 용매의 비율을 제어하는 것이, 코팅층의 품질을 향상시키는 효과적인 방법인 것을 확인할 수 있다. 특히, 고온 환경(예를 들어 여름)에서 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율을 8:2로 제어하고, 저온 환경(예를 들어 겨울)에서 제1 용매 및 제2 용매의 무게 비율을 6:4로 제어하는 것이 코팅층의 품질을 향상시키는 효과적인 방법인 것을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 금속 기판
110: 그래피틱층
120: 접착층
200: 동박적층판
210: 유전 필름
220: 코팅층
230: 구리층
110: 그래피틱층
120: 접착층
200: 동박적층판
210: 유전 필름
220: 코팅층
230: 구리층
Claims (7)
- 금속 기판을 준비하는 단계;
상기 금속 기판 상에 탄소 이온을 제공하여, 상기 금속 기판 상에 그래피틱층(graphitic layer)을 형성하는 단계;
상기 그래피틱층 상에 접착층을 형성하는 단계;
유전 필름의 일면에 구리(Cu)층이 형성된 동박적층판을 준비하는 단계; 및
상기 그래피틱층 및 상기 접착층이 형성된 상기 금속 기판과 상기 동박적층판을 열합지시키는 단계를 포함하는 PCB 필름의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 동박적층판을 준비하는 단계는,
유전 필름을 준비하는 단계;
상기 유전 필름 상에 수지 소스물질을 제공하여 코팅층을 형성하는 단계; 및
구리층을 상기 코팅층과 열합지시키는 단계를 포함하는 PCB 필름의 제조 방법.
- 제2 항에 있어서,
상기 그래피틱층 및 상기 접착층이 형성된 상기 금속 기판과 상기 동박적층판을 합지시키는 단계에서,
상기 접착층과 상기 유전 필름이 접촉되도록 합지되는 것을 포함하는 PCB 필름의 제조 방법.
- 제2 항에 있어서,
상기 그래피틱층 상에 형성된 상기 접착층, 및 상기 동박적층판이 포함하는 상기 코팅층은 동일한 물질을 포함하는 PCB 필름의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 금속 기판 상에 상기 그래피틱층을 형성하는 단계는,
상기 금속 기판 상에 탄소 이온을 제공하여, 예비 그래피틱층을 형성하는 단계; 및
상기 예비 그래피틱층을 열처리하여, 상기 금속 기판 상에 상기 그래피틱층을 형성하는 단계를 포함하는 PCB 필름의 제조 방법.
- 금속 기판;
상기 금속 기판 상에 배치된 그래피틱층(graphitic layer);
상기 그래피틱층 상에 배치된 접착층; 및
유전 필름, 상기 유전 필름 상에 배치된 코팅층, 및 상기 코팅층 상에 배치된 구리(Cu)층을 포함하고, 상기 접착층 상에 배치되는 동박적층판을 포함하는 PCB 필름.
- 제6 항에 있어서,
상기 금속 기판을 알루미늄(Al)을 포함하는 PCB 필름.
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2021
- 2021-07-05 KR KR1020210087883A patent/KR102618169B1/ko active Active
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