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WO2020263014A1 - 박막 포일 및 박막 포일 제조 방법 - Google Patents

박막 포일 및 박막 포일 제조 방법 Download PDF

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WO2020263014A1
WO2020263014A1 PCT/KR2020/008357 KR2020008357W WO2020263014A1 WO 2020263014 A1 WO2020263014 A1 WO 2020263014A1 KR 2020008357 W KR2020008357 W KR 2020008357W WO 2020263014 A1 WO2020263014 A1 WO 2020263014A1
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alloy
raw material
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thin film
metal
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단성백
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주식회사 아모그린텍
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a thin film foil and a method of manufacturing a thin film foil, and more particularly, to a thin film foil and a method of manufacturing a thin film foil used as a negative electrode material of a secondary battery.
  • An electric vehicle is an eco-friendly vehicle that uses electricity as its power source, and has a built-in battery to store electricity. Electric vehicles require large-capacity batteries for stable long-distance driving. However, since the volume and weight of the battery increases as the capacity increases, it is difficult to easily increase the capacity of the battery in a vehicle having a limited mounting space, and the charging time is increased.
  • a battery having a light weight, a small size and a short charging time is essentially required. Since the battery is constructed by alternately stacking a negative electrode material and a positive electrode material composed of a thin film foil (copper foil) coated with an active material, the thinner the thin film foil, the more active material can be coded, thereby minimizing the weight and volume of the battery. have.
  • the present invention has been proposed in view of the above circumstances, a thin film foil and a thin film foil in which a metal thin film layer is formed on a base substrate through a sputtering process to produce an ultra-thin film having a thickness of 5 ⁇ m or less, preferably 2 ⁇ m or less. It aims to provide a manufacturing method.
  • the present invention is to provide a thin film foil and a thin film foil manufacturing method in which a metal layer having a multilayer structure is formed by sequentially sputtering a first metal raw material and a second metal raw material on a base substrate through a sputtering process. do.
  • another object of the present invention is to provide a thin film foil and a thin film foil manufacturing method in which a thin metal layer is formed on a base substrate made of a material having excellent release characteristics through sputtering to facilitate separation and transfer of the ultra thin film.
  • the method of manufacturing a thin film foil includes preparing a base substrate having a release characteristic, preparing a metal raw material, and vacuum depositing a metal raw material on the base substrate to the base substrate. And forming a thin film foil by separating the base substrate from the metal layer and forming a metal layer.
  • one of a Teflon film, a Teflon-coated polyimide (PI), a polyimide (PI), an aluminum foil sputtered with a slip alloy, a polyethylene terephthalate (PET) coated with a silicone, and a silicone film are used as the base.
  • PI Teflon-coated polyimide
  • PI polyimide
  • PET polyethylene terephthalate
  • silicone film a silicone film
  • one of a BeCu alloy, a Cu-Ag-Cr ternary alloy, an Ag alloy, a CuMo alloy, and a CuFeP alloy may be prepared as a metal raw material.
  • the step of preparing the metal raw material includes preparing a first metal raw material, and the preparing the first metal raw material includes copper, BeCu alloy, Cu-Ag-Cr ternary alloy, Ag alloy, CuMo alloy, and CuFeP alloy One of them may be prepared as the first metal raw material.
  • the step of preparing the metal raw material further includes preparing a second metal raw material, and in the preparing the second metal raw material, one of a nickel copper alloy, a copper molybdenum alloy, and an Invar alloy is used as a second metal raw material. You can prepare.
  • a metal layer having a plurality of layers may be formed by alternately vacuum depositing the first metal raw material and the second metal raw material.
  • a metal layer in which a copper layer and a nickel copper alloy layer are repeatedly stacked may be formed.
  • a metal layer in which a copper layer and a copper molybdenum alloy layer are repeatedly stacked may be formed.
  • a metal layer in which a copper layer and an Invar alloy layer are repeatedly stacked may be formed.
  • a metal layer may be formed on the base substrate by performing hydrophobic plasma treatment on the base substrate and vacuum depositing the metal raw material on the hydrophobic plasma-treated base substrate.
  • a metal layer can be formed on the base substrate by coating an acrylic-based or polyuritan-based adhesive on the base substrate and vacuum depositing the metal raw material on the adhesive.
  • the metal layer is formed to a thickness of 5 ⁇ m or less.
  • the metal layer includes at least one of a BeCu alloy, a Cu-Ag-Cr ternary alloy, an Ag alloy, a CuMo alloy, and a Cu and CuFeP alloy.
  • the metal layer may be formed in a single layer or multilayer structure.
  • the method of manufacturing a thin film foil is by sputtering a metal raw material composed of at least one of BeCu alloy, Cu-Ag-Cr ternary alloy, Ag alloy, CuMo alloy, and CuFeP alloy to the base substrate to form a metal thin film layer, 5 ⁇ m
  • a metal raw material composed of at least one of BeCu alloy, Cu-Ag-Cr ternary alloy, Ag alloy, CuMo alloy, and CuFeP alloy
  • copper is prepared as a first metal raw material
  • one of a nickel copper alloy, a copper molybdenum alloy, and an Invar alloy is prepared as a second rapid raw material
  • the first is applied to the base substrate through a sputtering process.
  • the thin film foil manufacturing method comprises one of Teflon film, Teflon-coated polyimide (PI), aluminum foil sputtered with slip alloy, and polyethylene terephthalate (PET) coated with silicone as a base substrate, and sputtering on the base substrate.
  • PI Teflon-coated polyimide
  • PET polyethylene terephthalate
  • FIG. 1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a thin film foil according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thin film foil according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a thin film foil manufactured by a method for manufacturing a thin film foil according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thin film foil according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thin film foil according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thin film foil according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a thin film foil manufactured by a method for manufacturing a thin film foil according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a SEM photograph of 15000 times FIB fracture of the Cu thin film foil manufactured by the method of manufacturing a thin film foil according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a SEM photograph of 50,000 times FIB fracture of the Cu thin film foil manufactured by the method of manufacturing a thin film foil according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a SEM photograph of 15000 times FIB fracture of a Cu-CuMo multilayer thin film foil manufactured by a method of manufacturing a thin film foil according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a SEM photograph of 150000 times FIB fracture of a Cu-CuMo multilayer thin film foil manufactured by a method of manufacturing a thin film foil according to a second embodiment of the present invention.
  • the method of manufacturing a thin film foil according to the first embodiment of the present invention includes a base substrate preparation step (S120), a metal raw material preparation step (S140), a metal layer forming step (S160), and a thin film foil forming step (S180). Includes.
  • a base substrate having release properties is prepared.
  • one of a Teflon film having excellent release properties, a Teflon-coated polyimide (PI), an aluminum foil sputtered with a slip alloy, and a polyethylene terephthalate (PET) coated with silicone is prepared as a base substrate.
  • a copper alloy is prepared as a sputtering raw material.
  • one of a BeCu alloy, a Cu-Ag-Cr ternary alloy, a CuMo alloy, and a CuFeP alloy is prepared as a metal raw material.
  • Preparing a copper alloy as a sputtering raw material in the metal raw material preparation step S140 is to select a material having high rigidity.
  • one of an Ag alloy and an Al alloy may be prepared as a metal raw material.
  • Ag alloy may prepare AgPd
  • Al alloy may prepare duralumin.
  • one of an Ag alloy and an Al alloy is prepared as a metal raw material to select a material having high conductivity and high rigidity.
  • an ultra-thin metal layer is formed on the base substrate through vacuum deposition.
  • vacuum deposition There are various methods of vacuum deposition, and the first embodiment selects and performs a sputtering process, which is one of the vacuum deposition methods.
  • an ultra-thin metal layer is formed on the base substrate through a sputtering process.
  • an ultra-thin metal layer is formed on the base substrate by stuffing a metal raw material.
  • a metal layer having a thickness of 5 ⁇ m, preferably 2 ⁇ m or less is formed on the base substrate through a sputtering process.
  • the base substrate having release characteristics is separated from the metal layer to form an ultra-thin foil.
  • an ultra-thin foil having a thickness of 5 ⁇ m or less, preferably 2 ⁇ m or less is manufactured.
  • a method of manufacturing a thin film foil according to a second embodiment of the present invention includes preparing a base substrate (S210), preparing a first metal raw material (S230), preparing a second metal raw material (S250), and forming a metal layer. It includes a step (S270) and a thin film foil forming step (S290).
  • a base substrate having release characteristics is prepared.
  • one of a Teflon film having excellent release properties, a Teflon-coated polyimide (PI), an aluminum foil sputtered with a slip alloy, and a polyethylene terephthalate (PET) coated with silicone is prepared as a base substrate.
  • copper is prepared as a first metal raw material.
  • the step of preparing the first metal raw material one of a BeCu alloy, a Cu-Ag-Cr ternary alloy, an Ag alloy, a CuMo alloy, and a CuFeP alloy is prepared as the first metal raw material.
  • a copper alloy is prepared as a second metal raw material.
  • one of a nickel copper alloy, a copper molybdenum alloy, and an Invar alloy is prepared as a second metal raw material.
  • the first metal raw material and the second metal raw material are vacuum-deposited to form a metal layer on the base substrate.
  • the second embodiment selects and performs a sputtering process, which is one of the vacuum deposition methods.
  • a metal layer is formed on the base substrate by sputtering the first metal raw material and the second metal raw material.
  • the first metal raw material and the second metal raw material are sequentially sputtered on the base substrate.
  • a first metal raw material 120 and a second metal raw material 140 are sequentially stacked on the base substrate 100 to form a metal layer having a plurality of layers. To form.
  • a metal layer having a four-layer structure in which a copper layer, a nickel copper (NiCu) alloy layer, a copper layer, and a nickel copper alloy layer are sequentially stacked is formed.
  • the strength of the thin film foil can be increased by applying a four-layer structure in which a copper layer and a nickel copper alloy layer are sequentially stacked.
  • a copper layer, a copper molybdenum (CuMo) alloy layer, a copper layer, and a copper molybdenum alloy layer are sequentially stacked to form a metal layer having a four-layer structure.
  • the strength of the thin film foil can be increased by applying a four-layer structure in which a copper layer, a copper molybdenum (CuMo) alloy layer, a copper layer, and a copper molybdenum alloy layer are sequentially stacked.
  • a metal layer having a four-layer structure in which a copper layer, an Invar alloy layer, a copper layer, and an Invar alloy layer are sequentially stacked is formed.
  • the strength of the thin film foil can be increased by applying a four-layer structure in which a copper layer, an Invar alloy layer, a copper layer, and an Invar alloy layer are sequentially stacked.
  • the base substrate having release characteristics is separated from the metal layer to form an ultra-thin foil.
  • an ultra-thin foil having a thickness of 5 ⁇ m or less, preferably 2 ⁇ m or less is manufactured.
  • Ultra-thin foils having a thickness of 5 ⁇ m or less, preferably 2 ⁇ m or less are thin and tend to be torn when the strength is low. Therefore, it is possible to increase the strength by applying the above-described copper alloy rare or multi-layer structure rather than a copper single layer structure.
  • a method of manufacturing a thin film foil according to a third embodiment of the present invention includes a base substrate preparation step (S310), a metal raw material preparation step (S330), a plasma treatment step (S350), a metal layer formation step (S370), and And forming a thin film foil (S390).
  • one of polyimide (PI), a silicone film, and an aluminum foil is prepared as a base substrate.
  • a copper alloy is prepared as a sputtering raw material.
  • one of a BeCu alloy, a Cu-Ag-Cr ternary alloy, a CuMo alloy, and a CuFeP alloy is prepared as a metal raw material.
  • Preparing a copper alloy as a sputtering raw material in the metal raw material preparation step S140 is to select a material having high rigidity.
  • one of an Ag alloy and an Al alloy may be prepared as a metal raw material.
  • Ag alloy may prepare AgPd
  • Al alloy may prepare duralumin.
  • Preparing one of an Ag alloy and an Al alloy as a metal raw material in the metal raw material preparation step S330 is to select a material having high conductivity and high rigidity.
  • a release characteristic is applied to the base substrate.
  • hydrophobic plasma treatment is performed in order to impart a release property to the base substrate having a weak release property.
  • a hydrophobic material such as CF4 is used to impart hydrophobic properties to the base substrate so that the base substrate has release characteristics.
  • an ultra-thin metal layer is formed on the base substrate through vacuum deposition.
  • vacuum deposition There are various methods of vacuum evaporation, and the third embodiment is performed by selecting one of the vacuum evaporation methods, a sputtering process.
  • an ultra-thin metal layer is formed on the base substrate through a sputtering process.
  • a metal raw material is stuffed onto the hydrophobic plasma-treated base substrate to form an ultra-thin metal layer on the base substrate.
  • a metal layer having a thickness of 5 ⁇ m or less, preferably 2 ⁇ m or less is formed on the base substrate through a sputtering process.
  • a base substrate having a release characteristic by plasma treatment is separated from the metal layer to form an ultra-thin foil.
  • an ultra-thin foil having a thickness of 5 ⁇ m or less, preferably 2 ⁇ m or less is manufactured.
  • the method of manufacturing a thin film foil according to the fourth embodiment of the present invention includes a base substrate preparation step (S410), a metal raw material preparation step (S430), an adhesive coating step (S450), a metal layer forming step (S470), and And forming a thin film foil (S490).
  • one of polyimide (PI), silicon film, and aluminum foil is prepared as a base substrate.
  • a copper alloy is prepared as a sputtering raw material.
  • one of a BeCu alloy, a Cu-Ag-Cr ternary alloy, a CuMo alloy, and a CuFeP alloy is prepared as a metal raw material.
  • Preparing a copper alloy as a sputtering material in the metal raw material preparation step S430 is for selecting a material having high rigidity.
  • one of an Ag alloy and an Al alloy may be prepared as a metal raw material.
  • Ag alloy may prepare AgPd
  • Al alloy may prepare duralumin.
  • Preparing one of an Ag alloy and an Al alloy as a metal raw material in the metal raw material preparation step S430 is to select a material having high conductivity and high rigidity.
  • a release property is applied to the base substrate.
  • a pressure-sensitive adhesive is coated to impart a release property to a base substrate having a weak release property.
  • one of acrylic and polyuritan-based pressure-sensitive adhesives is coated on the base substrate. Releasability is improved by coating an adhesive on a base substrate with weak releasability and forming a metal layer through a sputtering process.
  • an ultra-thin metal layer is formed on the base substrate through vacuum deposition.
  • vacuum deposition There are various methods for vacuum deposition, and the fourth embodiment selects and performs a sputtering process, which is one of the vacuum deposition methods.
  • an ultra-thin metal layer is formed on the base substrate through a sputtering process.
  • an ultra-thin metal layer is formed on the adhesive of the base substrate by sputtering a metal raw material on the adhesive coated on the base substrate.
  • a metal layer having a thickness of 5 ⁇ m or less, preferably 2 ⁇ m or less is formed on the pressure-sensitive adhesive of the base substrate through a sputtering process.
  • an adhesive is coated to separate the base substrate having release characteristics from the metal layer to form an ultra-thin foil.
  • an ultra-thin foil having a thickness of 5 ⁇ m or less, preferably 2 ⁇ m or less is manufactured.
  • the method of manufacturing a thin film foil according to a fifth embodiment of the present invention includes a base substrate preparation step (S510), a first metal raw material preparation step (S530), a second metal raw material preparation step (S550), and a base substrate.
  • one of polyimide (PI), a silicone film, and an aluminum foil is prepared as a base substrate.
  • copper is prepared as a first metal raw material.
  • one of a BeCu alloy, a Cu-Ag-Cr ternary alloy, an Ag alloy, a CuMo alloy, and a CuFeP alloy is prepared as the first metal raw material.
  • a copper alloy is prepared as a second metal raw material.
  • one of a nickel copper alloy, a copper molybdenum alloy, and an Invar alloy is prepared as a second metal raw material.
  • a release property is imparted by performing a hydrophobic plasma treatment on the base substrate or a release property by coating an adhesive on the base substrate.
  • the first metal raw material and the second metal raw material are vacuum-deposited to form a metal layer on the base substrate.
  • the fifth embodiment is performed by selecting one of the vacuum evaporation methods, a sputtering process.
  • a metal layer is formed on the base substrate by sputtering the first metal raw material and the second metal raw material on the hydrophobic plasma-treated base substrate or the adhesive-coated base substrate.
  • the first metal raw material and the second metal raw material are sequentially sputtered on the hydrophobic plasma-treated base substrate or the adhesive-coated base substrate.
  • the first metal raw material 120 and the second metal raw material 140 are formed on the base substrate 100 coated with a hydrophobic plasma treatment or an adhesive 110. It is sequentially stacked to form a metal layer having a plurality of layers.
  • the metal layer has a four-layer structure in which a copper layer, a nickel copper (NiCu) alloy layer, a copper layer, and a nickel copper alloy layer are sequentially stacked.
  • the metal layer has a four-layer structure in which a copper layer, a copper molybdenum (CuMo) alloy layer, a copper layer, and a copper molybdenum alloy layer are sequentially stacked.
  • the metal layer has a four-layer structure in which a copper layer, an Invar alloy layer, a copper layer, and an Invar alloy layer are sequentially stacked.
  • the metal layer has a four-layer structure, but a six-layer structure, an eight-layer structure, and a ten-layer structure in which the first metal raw material 120 and the second metal raw material 140 are sequentially stacked are possible as needed.
  • the base substrate treated with hydrophobic plasma or coated with the pressure-sensitive adhesive 110 is separated from the metal layer to form an ultra-thin foil.
  • an ultra-thin foil having a thickness of 5 ⁇ m or less, preferably 2 ⁇ m or less is manufactured.
  • the thin film foil manufactured by the above-described method comprises a metal layer having a thickness of 5 ⁇ m or less.
  • the metal layer is formed in a single layer or multilayer structure.
  • the single-layered metal layer may be made of at least one of a BeCu alloy, a Cu-Ag-Cr ternary alloy, an Ag alloy, a CuMo alloy, and a CuFeP alloy.
  • the multilayered metal layer may have a structure in which a copper layer and a nickel copper alloy layer are repeatedly stacked.
  • the multilayered metal layer may have a structure in which a copper layer and a copper molybdenum alloy layer are repeatedly stacked.
  • the multilayered metal layer may have a structure in which a copper layer and an Invar alloy layer are repeatedly stacked.
  • the multilayered metal layer may have a structure in which a copper alloy and a copper molybdenum alloy layer are repeatedly stacked.
  • the first to fifth embodiments described above can be mixed and applied as necessary.
  • FIB fracture analysis of a thin film foil sample prepared by a method of manufacturing a thin film foil according to an embodiment of the present invention was performed.
  • FIG. 8 is a SEM photograph of 15000 times FIB fracture of the BeCu thin film foil manufactured by the method for manufacturing a thin film foil according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a method for manufacturing a thin film foil according to the first embodiment of the present invention. This is a SEM photograph of 50,000 times FIB fracture of the manufactured BeCu thin film foil.
  • a BeCu thin film foil sample manufactured by the method of manufacturing a thin film foil according to the first embodiment is irradiated with ions such as Ge + to create a defect, and as a result of confirming the cross section, the thickness of the cross section ( m) is confirmed to be 2.71 ⁇ m.
  • FIG. 10 is a 15000-times FIB fracture SEM photograph of a Cu thin film foil manufactured by the method for manufacturing a thin film foil according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a method of manufacturing a thin film foil according to the first embodiment of the present invention. This is a SEM photograph of 50,000 times FIB fracture of Cu thin film foil.
  • the Cu thin film foil sample prepared by the method of manufacturing the thin film foil according to the first embodiment was irradiated with ions such as Ge + to cause defects, and the cross-section of the Cu thin film foil sample was confirmed.
  • the thickness (n) of the resulting cross section was confirmed to be 1.56 ⁇ m.
  • FIG. 12 is a SEM photograph of 15000 times FIB fracture of a Cu-CuMo multilayer thin film foil manufactured by a method of manufacturing a thin film foil according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a diagram according to a second embodiment of the present invention. This is a SEM photograph of 150000 times FIB fracture of a Cu-CuMo multilayer thin film foil manufactured by a thin film foil manufacturing method.
  • a Cu-CuMo multilayer thin film foil sample manufactured by the method for manufacturing a thin film foil according to the second embodiment is irradiated with ions such as Ge + to generate defects, and Cu -As a result of checking the cross section of the CuMo multilayer thin film foil sample, the thickness (p) of the cross section is confirmed to be 5 ⁇ m or less.
  • an ultra-thin foil having a thickness of 5 ⁇ m or less, preferably 2 ⁇ m or less can be manufactured by forming a single-layer or multi-layered metal thin film layer on the base substrate through a sputtering process.

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Abstract

본 발명은 진공 증착 공정을 통해 베이스 기재에 금속 박막층을 형성하여 5㎛이하, 바람직하게는 2㎛ 이하의 두께를 갖는 초박막 포일을 제조하도록 한 박막 포일 제조 방법을 제시한다. 제시된 박막 포일 제조 방법은 이형 특성을 갖는 베이스 기재를 준비하는 단계, 금속 원료를 준비하는 단계, 베이스 기재에 금속 원료를 진공 증착하여 베이스 기재에 금속층을 형성하는 단계 및 금속층에서 베이스 기재를 분리하여 박막 포일을 형성하되, BeCu 합금, Cu-Ag-Cr 삼원계 합금, Ag 합금, CuMo 합금 및 CuFeP 합금 중 하나를 금속 원료로 준비한다.

Description

박막 포일 및 박막 포일 제조 방법
본 발명은 박막 포일 및 박막 포일 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차전지의 음극재로 사용되는 박막 포일 및 박막 포일을 제조하는 방법에 관한 것이다.
자동차 제조 업체는 친환경 자동차에 대한 요구가 증가함에 따라 하이브리드 자동차, 수소 자동차, 전기 자동차 등과 같이 다양한 형태의 친환경 자동차를 개발하고 있다.
전기 자동차는 전기를 동력원으로 하는 친환경 자동차로, 전기를 저장하기 위한 배터리를 내장한다. 전기 자동차는 안정적인 장거리 운행을 위해서는 대용량의 배터리가 요구된다. 하지만, 배터리는 용량이 커질수록 부피 및 무게가 커지기 때문에 한정적인 실장 공간을 갖는 자동차에서 배터리의 용량을 쉽게 증가시키기 어렵고, 충전 시간이 길어지는 단점이 있다.
이에, 전기 자동차가 실용화되기 위해서는 경량화, 소형화 및 짧은 충전 시간을 갖는 배터리가 필수적으로 요구된다. 배터리는 활물질이 코팅된 박막 포일(동박)로 구성되는 음극재와 양극재를 교대로 적층하여 구성되기 때문에, 박막 포일이 얇을수록 활물질을 더 많이 코딩할 수 있어 배터리의 무게 및 부피를 최소화할 수 있다.
배터리 제조 업체는 배터리의 경량화 및 소형화를 위해서 박막 포일의 두께를 최소화하기 위한 연구를 진행하고 있다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 제안된 것으로, 스퍼터링 공정을 통해 베이스 기재에 금속 박막층을 형성하여 5㎛ 이하, 바람직하게는 2㎛ 이하의 두께를 갖는 초박막 포일을 제조하도록 한 박막 포일 및 박막 포일 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 스퍼터링 공정을 통해 베이스 기재에 제1 금속 원료 및 제2 금속 원료를 순차적으로 스퍼터팅하여 다층 구조를 갖는 금속층을 형성하도록 한 박막 포일 및 박막 포일 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 이형특성이 우수한 재질의 베이스 기재에 스퍼터링을 통해 박막 금속층을 형성하여 초박막 포일의 분리 및 전사가 용이하도록 한 박막 포일 및 박막 포일 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법은 이형 특성을 갖는 베이스 기재를 준비하는 단계와 금속 원료를 준비하는 단계와 베이스 기재에 금속 원료를 진공 증착하여 상기 베이스 기재에 금속층을 형성하는 단계와 금속층에서 베이스 기재를 분리하여 박막 포일을 형성하는 단계를 포함한다.
베이스 기재를 준비하는 단계에서는, 테플론 필름, 테플론 코팅 폴리이미드(PI), 폴리이미드(PI), 슬립 알로이가 스퍼터된 알루미늄 포일, 실리콘이 코팅된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 실리콘 필름 중 하나를 베이스 기재로 준비할 수 있다.
금속 원료를 준비하는 단계에서는, BeCu 합금, Cu-Ag-Cr 삼원계 합금, Ag 합금, CuMo 합금 및 CuFeP 합금 중 하나를 금속 원료로 준비할 수 있다.
금속 원료를 준비하는 단계는 제1 금속 원료를 준비하는 단계를 포함하고, 제1 금속 원료를 준비하는 단계에서는 구리, BeCu 합금, Cu-Ag-Cr 삼원계 합금, Ag 합금, CuMo 합금 및 CuFeP 합금 중 하나를 제1 금속 원료로 준비할 수 있다.
금속 원료를 준비하는 단계는 제2 금속 원료를 준비하는 단계를 더 포함하고, 제2 금속 원료를 준비하는 단계에서는 니켈구리 합금, 구리몰리브덴 합금 및 인바(Invar) 합금 중 하나를 제2 금속 원료로 준비할 수 있다.
금속층을 형성하는 단계에서는 제1 금속 원료 및 제2 금속 원료를 교대로 진공 증착하여 복수의 레이어를 갖는 금속층을 형성할 수 있다.
금속층을 형성하는 단계에서는 구리 레이어 및 니켈구리 합금 레이어가 반복 적층된 금속층을 형성할 수 있다.
금속층을 형성하는 단계에서는 구리 레이어 및 구리몰리브덴 합금 레이어가 반복 적층된 금속층을 형성할 수 있다.
금속층을 형성하는 단계에서는, 구리 레이어 및 인바(Invar) 합금 레이어가 반복 적층된 금속층을 형성할 수 있다.
베이스 기재에 상기 금속 원료를 진공 증착하여 베이스 기재에 금속층을 형성하는 단계는, 베이스 기재에 소수성 플라즈마 처리하고 소수성 플라즈마 처리된 베이스 기재에 금속 원료를 진공 증착하여 베이스 기재에 금속층을 형성할 수 있다.
베이스 기재에 금속 원료를 진공 증착하여 베이스 기재에 금속층을 형성하는 단계는, 베이스 기재에 아크릴계, 폴리우리탄계 중 하나의 점착제를 코팅하고 점착제에 금속 원료를 진공 증착하여 베이스 기재에 금속층을 형성할 수 있다.
베이스 기재에 금속 원료를 진공 증착하여 베이스 기재에 금속층을 형성하는 단계는, 금속층을 5㎛ 이하의 두께로 형성한다.
두께가 5㎛ 이하인 금속층으로 이루어지며, 금속층은 BeCu 합금, Cu-Ag-Cr 삼원계 합금, Ag 합금, CuMo 합금, Cu 및 CuFeP 합금 중 적어도 하나를 포함한다.
금속층은 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 박막 포일 제조 방법은 BeCu 합금, Cu-Ag-Cr 삼원계 합금, Ag 합금, CuMo 합금 및 CuFeP 합금 중 적어도 하나로 구성된 금속 원료를 베이스 기재에 스퍼터링하여 금속 박막층을 형성함으로써, 5㎛ 이하, 바람직하게는 2㎛ 이하의 두께를 갖는 초박막 포일을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 박막 포일 제조 방법은 구리를 제1 금속 원료로 준비하고, 니켈구리 합금, 구리몰리브덴 합금 및 인바(Invar) 합금 중 하나를 제2 급속 원료로 준비하고, 스퍼터링 공정을 통해 베이스 기재에 제1 금속 원료와 제2 금속 원료를 순차적으로 스퍼터팅하여 다층 구조를 갖는 금속층을 형성함으로써, 5㎛ 이하, 바람직하게는 2㎛ 이하의 두께를 갖는 초박막 포일을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 박막 포일 제조 방법은 테플론 필름, 테플론 코팅 폴리이미드(PI), 슬립 알로이가 스퍼터된 알루미늄 포일 및 실리콘이 코팅된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중 하나를 베이스 기재로 구성하고, 베이스 기재에 스퍼터링을 통해 박막 금속층을 형성함으로써, 초박막 포일의 분리 및 전사가 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법에 의해 제조되는 박막 포일을 보인 구성도.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법에 의해 제조되는 박막 포일을 보인 구성도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 BeCu 박막 포일의 15000배 FIB 파단 SEM 사진.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 BeCu 박막 포일의 50000배 FIB 파단 SEM 사진.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 Cu 박막 포일의 15000배 FIB 파단 SEM 사진.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 Cu 박막 포일의 50000배 FIB 파단 SEM 사진.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 Cu-CuMo 복수 레이어(Multilayer) 박막 포일의 15000배 FIB 파단 SEM 사진.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 Cu-CuMo 복수 레이어(Multilayer) 박막 포일의 150000배 FIB 파단 SEM 사진.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법은 베이스 기재 준비 단계(S120), 금속 원료 준비 단계(S140), 금속층 형성 단계(S160) 및 박막 포일 형성 단계(S180)를 포함한다.
베이스 기재 준비 단계(S120)에서는 이형 특성을 갖는 베이스 기재를 준비한다. 베이스 기재 준비 단계(S120)에서는 이형 특성이 우수한 테플론 필름, 테플론 코팅 폴리이미드(PI), 슬립 알로이가 스퍼터된 알루미늄 포일 및 실리콘이 코팅된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중 하나를 베이스 기재로 준비한다.
금속 원료 준비 단계(S140)에서는 구리 합금을 스퍼터 원료로 준비한다. 금속 원료 준비 단계(S140)에서는 BeCu 합금, Cu-Ag-Cr 삼원계 합금, CuMo 합금 및 CuFeP 합금 중 하나를 금속 원료로 준비한다. 금속 원료 준비 단계(S140)에서 구리 합금을 스퍼터 원료로 준비하는 것은 강성이 높은 재료를 선택하기 위한 것이다.
또는, 금속 원료 준비 단계(S140)에서는 Ag 합금, Al 합금 중 하나를 금속 원료로 준비할 수 있다. 일 예로 Ag 합금은 AgPd를 준비할 수 있고, Al 합금은 두랄루민을 준비할 수 있다. 금속 원료 준비 단계(S140)에서 Ag 합금, Al 합금 중 하나를 금속 원료로 준비하는 것은 전도성이 높으면서 강성이 높은 재료를 선택하기 위한 것이다.
금속층 형성 단계(S160)에서는 진공 증착을 통해 베이스 기재 상에 초박막의 금속층을 형성한다. 진공 증착에는 여러 가지 방법이 있으며, 제1 실시예는 진공 증착 방법 중 하나인 스퍼터링 공정을 선택해서 수행한다.
금속층 형성 단계(S160)에서는 스퍼터링 공정을 통해 베이스 기재 상에 초박막의 금속층을 형성한다. 금속층 형성 단계(S160)에서는 금속 원료를 스터퍼링하여 베이스 기재에 초박막의 금속층을 형성한다. 이때, 금속층 형성 단계(S160)에서는 스터퍼링 공정을 통해 베이스 기재 상에 5㎛, 바람직하게는 2㎛ 이하의 두께를 갖는 금속층을 형성한다.
박막 포일 형성 단계(S180)에서는 이형 특성을 갖는 베이스 기재를 금속층으로부터 분리하여 초박막 포일을 형성한다. 이때, 박막 포일 형성 단계(S180)에서는 5㎛ 이하, 바람직하게는 2㎛ 이하의 두께를 갖는 초박막 포일을 제조한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법은 베이스 기재 준비 단계(S210), 제1 금속 원료 준비 단계(S230), 제2 금속 원료 준비 단계(S250), 금속층 형성 단계(S270) 및 박막 포일 형성 단계(S290)를 포함한다.
베이스 기재 준비 단계(S210)에서는 이형 특성을 갖는 베이스 기재를 준비한다. 베이스 기재 준비 단계(S210)에서는 이형 특성이 우수한 테플론 필름, 테플론 코팅 폴리이미드(PI), 슬립 알로이가 스퍼터된 알루미늄 포일 및 실리콘이 코팅된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중 하나를 베이스 기재로 준비한다.
제1 금속 원료 준비 단계(S230)에서는 구리를 제1 금속 원료로 준비한다.
또는, 제1 금속 원료를 준비하는 단계(S230)에서는 BeCu 합금, Cu-Ag-Cr 삼원계 합금, Ag 합금, CuMo 합금 및 CuFeP 합금 중 하나를 제1 금속 원료로 준비한다.
제2 금속 원료 준비 단계(S250)에서는 구리 합금을 제2 금속 원료로 준비한다. 제2 금속 원료 준비 단계(S250)에서는 니켈구리 합금, 구리몰리브덴 합금 및 인바(Invar) 합금 중 하나를 제2 금속 원료로 준비한다.
금속층 형성 단계(S270)에서는 제1 금속 원료 및 제2 금속 원료를 진공 증착하여 베이스 기재에 금속층을 형성한다. 진공 증착에는 여러 가지 방법이 있으며, 제2 실시예는 진공 증착 방법 중 하나인 스퍼터링 공정을 선택해서 수행한다.
금속층 형성 단계(S270)에서는 제1 금속 원료 및 제2 금속 원료를 스퍼터링하여 베이스 기재에 금속층을 형성한다. 금속층 형성 단계(S270)에서는 베이스 기재에 제1 금속 원료 및 제2 금속 원료를 순차적으로 스퍼터링한다.
도 3을 참조하면, 금속층 형성 단계(S270)에서는 베이스 기재(100) 상에 제1 금속 원료(120) 및 제2 금속 원료(140)가 순차적으로 적층되어 복수의 레이어(Layer)를 갖는 금속층을 형성한다.
금속층 형성 단계(S270)에서는 구리 레이어, 니켈구리(NiCu) 합금 레이어, 구리 레이어 및 니켈구리 합금 레이어가 순차적으로 적층된 4 레이어 구조의 금속층을 형성하는 것을 일례로 한다. 구리 레이어 및 니켈구리 합금 레이어가 순차적으로 적층된 4 레이어 구조를 적용하여 박막 포일의 강도를 높일 수 있다.
금속층 형성 단계(S270)에서는 구리 레이어, 구리몰리브덴(CuMo) 합금 레이어, 구리 레이어 및 구리몰리브덴 합금 레이어가 순차적으로 적층된 4 레이어 구조의 금속층을 형성하는 것을 일례로 한다. 구리 레이어, 구리몰리브덴(CuMo) 합금 레이어, 구리 레이어 및 구리몰리브덴 합금 레이어가 순차적으로 적층된 4 레이어 구조를 적용하여 박막 포일의 강도를 높일 수 있다.
금속층 형성 단계(S270)에서는 구리 레이어, 인바(Invar) 합금 레이어, 구리 레이어 및 인바 합금 레이어가 순차적으로 적층된 4 레이어 구조의 금속층을 형성하는 것을 일례로 한다. 구리 레이어, 인바(Invar) 합금 레이어, 구리 레이어 및 인바 합금 레이어가 순차적으로 적층된 4 레이어 구조를 적용하여 박막 포일의 강도를 높일 수 있다.
박막 포일 형성 단계(S290)에서는 이형 특성을 갖는 베이스 기재를 금속층으로부터 분리하여 초박막 포일을 형성한다. 이때, 박막 포일 형성 단계(S290)에서는 5㎛ 이하, 바람직하게는 2㎛ 이하의 두께를 갖는 초박막 포일을 제조한다.
5㎛ 이하, 바람직하게는 2㎛ 이하의 두께를 갖는 초박막 포일은 얇아 강도가 낮으면 찢어지기 쉽다. 따라서 구리 단독 레이어 구조보다는 전술한 구리 합금 레어어 또는 다층 레이어 구조를 적용하여 강도를 높일 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법은 베이스 기재 준비 단계(S310), 금속 원료 준비 단계(S330), 플라즈마 처리 단계(S350), 금속층 형성 단계(S370) 및 박막 포일 형성 단계(S390)를 포함한다.
베이스 기재 준비 단계(S310)에서는 폴리이미드(PI), 실리콘 필름 및 알루미늄 포일 중 하나를 베이스 기재로 준비한다.
금속 원료 준비 단계(S330)에서는 구리 합금을 스퍼터 원료로 준비한다. 금속 원료 준비 단계(S330)에서는 BeCu 합금, Cu-Ag-Cr 삼원계 합금, CuMo 합금 및 CuFeP 합금 중 하나를 금속 원료로 준비한다. 금속 원료 준비 단계(S140)에서 구리 합금을 스퍼터 원료로 준비하는 것은 강성이 높은 재료를 선택하기 위한 것이다.
또는, 금속 원료 준비 단계(S330)에서는 Ag 합금, Al 합금 중 하나를 금속 원료로 준비할 수 있다. 일 예로 Ag 합금은 AgPd를 준비할 수 있고, Al 합금은 두랄루민을 준비할 수 있다. 금속 원료 준비 단계(S330)에서 Ag 합금, Al 합금 중 하나를 금속 원료로 준비하는 것은 전도성이 높으면서 강성이 높은 재료를 선택하기 위한 것이다.
플라즈마 처리 단계(S350)에서는 베이스 기재에 이형 특성을 부여한다. 플라즈마 처리 단계(S350)에서는 이형성이 약한 베이스 기재에 이형 특성을 부여하기 위해 소수성 플라즈마 처리를 수행한다. 플라즈마 처리 단계(S350)에서는 CF4와 같은 소수성 물질을 이용해 베이스 기재에 소수성 특성을 부여하여 베이스 기재가 이형 특성을 갖도록 한다. 폴리이미드(PI), 실리콘 필름 및 알루미늄 포일 등의 베이스 기재에 소수성 플라즈마 처리를 수행하고 스퍼터링 공정을 통해 금속층을 형성하면 이형 특성이 향상된다.
금속층 형성 단계(S370)에서는 진공 증착을 통해 베이스 기재 상에 초박막의 금속층을 형성한다. 진공 증착에는 여러 가지 방법이 있으며, 제3 실시예는 진공 증착 방법 중 하나인 스퍼터링 공정을 선택해서 수행한다.
금속층 형성 단계(S370)에서는 스퍼터링 공정을 통해 베이스 기재 상에 초박막의 금속층을 형성한다. 금속층 형성 단계(S370)에서는 소수성 플라즈마 처리된 베이스 기재에 금속 원료를 스터퍼링하여 베이스 기재에 초박막의 금속층을 형성한다. 이때, 금속층 형성 단계(S370)에서는 스터퍼링 공정을 통해 베이스 기재 상에 5㎛ 이하, 바람직하게는 2㎛ 이하의 두께를 갖는 금속층을 형성한다.
박막 포일 형성 단계(S390))에서는 플라즈마 처리되어 이형 특성을 갖는 베이스 기재를 금속층으로부터 분리하여 초박막 포일을 형성한다. 이때, 박막 포일 형성 단계(S390)에서는 5㎛ 이하, 바람직하게는 2㎛ 이하의 두께를 갖는 초박막 포일을 제조한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법은 베이스 기재 준비 단계(S410), 금속 원료 준비 단계(S430), 점착제 코팅 단계(S450), 금속층 형성 단계(S470) 및 박막 포일 형성 단계(S490)를 포함한다.
베이스 기재 준비 단계(S410)에서는 폴리이미드(PI), 실리콘 필름, 알루미늄 포일 중 하나를 베이스 기재로 준비한다.
금속 원료 준비 단계(S430)에서는 구리 합금을 스퍼터 원료로 준비한다. 금속 원료 준비 단계(S430)에서는 BeCu 합금, Cu-Ag-Cr 삼원계 합금, CuMo 합금 및 CuFeP 합금 중 하나를 금속 원료로 준비한다. 금속 원료 준비 단계(S430)에서 구리 합금을 스퍼터 원료로 준비하는 것은 강성이 높은 재료를 선택하기 위한 것이다.
또는, 금속 원료 준비 단계(S430)에서는 Ag 합금, Al 합금 중 하나를 금속 원료로 준비할 수 있다. 일 예로 Ag 합금은 AgPd를 준비할 수 있고, Al 합금은 두랄루민을 준비할 수 있다. 금속 원료 준비 단계(S430)에서 Ag 합금, Al 합금 중 하나를 금속 원료로 준비하는 것은 전도성이 높으면서 강성이 높은 재료를 선택하기 위한 것이다.
점착제 코팅 단계(S450)에서는 베이스 기재에 이형 특성을 부여한다. 점착제 코팅 단계(S450)에서는 이형성이 약한 베이스 기재에 이형 특성을 부여하기 점착제를 코팅한다. 점착제 코팅 단계(S450)에서는 베이스 기재에 아크릴계, 폴리우리탄계 중 하나의 점착제를 코팅한다. 이형성이 약한 베이스 기재에 점착제를 코팅하고 스퍼터링 공정을 통해 금속층을 형성하면 이형성이 향상된다.
금속층 형성 단계(S470)에서는 진공 증착을 통해 베이스 기재 상에 초박막의 금속층을 형성한다. 진공 증착에는 여러 가지 방법이 있으며, 제4 실시예는 진공 증착 방법 중 하나인 스퍼터링 공정을 선택해서 수행한다.
금속층 형성 단계(S470)에서는 스퍼터링 공정을 통해 베이스 기재 상에 초박막의 금속층을 형성한다. 금속층 형성 단계(S470)에서는 베이스 기재에 코팅된 점착제에 금속 원료를 스퍼터링하여 베이스 기재의 점착제 상에 초박막의 금속층을 형성한다. 이때, 금속층 형성 단계(S470)에서는 스터퍼링 공정을 통해 베이스 기재의 점착제 상에 5㎛ 이하, 바람직하게는 2㎛ 이하의 두께를 갖는 금속층을 형성한다.
박막 포일 형성 단계(S490))에서는 점착제가 코팅되어 이형 특성을 갖는 베이스 기재를 금속층으로부터 분리하여 초박막 포일을 형성한다. 이때, 박막 포일 형성 단계(S490)에서는 5㎛ 이하, 바람직하게는 2㎛ 이하의 두께를 갖는 초박막 포일을 제조한다.
도 6를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법은 베이스 기재 준비 단계(S510), 제1 금속 원료 준비 단계(S530), 제2 금속 원료 준비 단계(S550), 베이스 기재에 플라즈마 처리 또는 베이스 기재에 점착제 코팅 단계(S570), 금속층 형성 단계(S590) 및 박막 포일 형성 단계(S610)를 포함한다.
베이스 기재 준비 단계(S510)에서는 폴리이미드(PI), 실리콘 필름 및 알루미늄 포일 중 하나를 베이스 기재로 준비한다.
제1 금속 원료 준비 단계(S530)에서는 구리를 제1 금속 원료로 준비한다.
또는, 제1 금속 원료를 준비하는 단계(S530)에서는 BeCu 합금, Cu-Ag-Cr 삼원계 합금, Ag 합금, CuMo 합금 및 CuFeP 합금 중 하나를 제1 금속 원료로 준비한다.
제2 금속 원료 준비 단계(S550)에서는 구리 합금을 제2 금속 원료로 준비한다. 제2 금속 원료 준비 단계(S550)에서는 니켈구리 합금, 구리몰리브덴 합금 및 인바(Invar) 합금 중 하나를 제2 금속 원료로 준비한다.
베이스 기재에 플라즈마 처리 또는 베이스 기재에 점착제 코팅 단계(S570)에서는 베이스 기재에 소수성 플라즈마 처리를 수행하여 이형 특성을 부여하거나 베이스 기재에 점착제를 코팅하여 이형 특성을 부여한다.
금속층 형성 단계(S590)에서는 제1 금속 원료 및 제2 금속 원료를 진공 증착하여 베이스 기재에 금속층을 형성한다. 진공 증착에는 여러 가지 방법이 있으며, 제5 실시예는 진공 증착 방법 중 하나인 스퍼터링 공정을 선택해서 수행한다.
금속층 형성 단계(S590)에서는 소수성 플라즈마 처리된 베이스 기재 또는 점착제가 코팅된 베이스 기재에 제1 금속 원료 및 제2 금속 원료를 스퍼터링하여 베이스 기재에 금속층을 형성한다. 금속층 형성 단계(S590)에서는 소수성 플라즈마 처리된 베이스 기재 또는 점착제가 코팅된 베이스 기재에 제1 금속 원료 및 제2 금속 원료를 순차적으로 스퍼터링한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 금속층 형성 단계(S590)는 소수성 플라즈마 처리되거나 점착제(110)가 코팅된 베이스 기재(100) 상에 제1 금속 원료(120) 및 제2 금속 원료(140)가 순차적으로 적층되어 복수의 레이어(Layer)를 갖는 금속층을 형성한다.
금속층은 구리 레이어, 니켈구리(NiCu) 합금 레이어, 구리 레이어 및 니켈구리 합금 레이어가 순차적으로 적층된 4 레이어 구조인 것을 일례로 한다.
금속층은 구리 레이어, 구리몰리브덴(CuMo) 합금 레이어, 구리 레이어 및 구리몰리브덴 합금 레이어가 순차적으로 적층된 4 레이어 구조인 것을 일례로 한다.
금속층은 구리 레이어, 인바(Invar) 합금 레이어, 구리 레이어 및 인바 합금 레이어가 순차적으로 적층된 4 레이어 구조인 것을 일례로 한다.
금속층은 4 레이어 구조인 것을 일례로 기재하였지만 필요에 따라 제1 금속 원료(120) 및 제2 금속 원료(140)가 순차적으로 적층된 6 레이어 구조, 8 레이어 구조 및 10 레이어 구조도 가능하다.
박막 포일 형성 단계(S610)에서는 소수성 플라즈마 처리되거나 점착제(110)가 코팅된 베이스 기재를 금속층으로부터 분리하여 초박막 포일을 형성한다. 이때, 박막 포일 형성 단계(S290)에서는 5㎛ 이하, 바람직하게는 2㎛ 이하의 두께를 갖는 초박막 포일을 제조한다.
상술한 방법에 의해 제조된 박막 포일은 두께가 5㎛ 이하인 금속층으로 이루어진다. 금속층은 단층 또는 다층 구조로 형성된다.
단층 구조의 금속층은 BeCu 합금, Cu-Ag-Cr 삼원계 합금, Ag 합금, CuMo 합금, CuFeP 합금 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
다층 구조의 금속층은 구리 레이어 및 니켈구리 합금 레이어가 반복 적층된 구조일 수 있다. 또는 다층 구조의 금속층은 구리 레이어 및 구리몰리브덴 합금 레이어가 반복 적층된 구조일 수 있다. 또는 다층 구조의 금속층은 구리 레이어 및 인바(Invar) 합금 레이어가 반복 적층된 구조일 수 있다. 또는 다층 구조의 금속층은 구리 합금 및 구리몰리브덴 합금 레이어가 반복 적층된 구조일 수 있다.
상술한 제1 실시예 내지 제5 실시예는 필요에 따라 혼용하여 적용 가능하다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법에 의해 제조한 박막 포일 샘플의 FIB 파단 분석을 수행하였다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 BeCu 박막 포일의 15000배 FIB 파단 SEM 사진이 도시되어 있고, 도 9에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 BeCu 박막 포일의 50000배 FIB 파단 SEM 사진이다.
도 8 및 도 9에 의하면, 제1 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 BeCu 박막 포일 샘플에 Ge +와 같은 이온을 조사하여 결함(defect)이 생기게 하고, 단면을 확인한 결과 단면의 두께(m)가 2.71㎛으로 확인된다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 Cu 박막 포일의 15000배 FIB 파단 SEM 사진이고, 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 Cu 박막 포일의 50000배 FIB 파단 SEM 사진이다.
도 10 및 도 11에 의하면, 제1 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 Cu 박막 포일 샘플에 Ge +와 같은 이온을 조사하여 결함(defect)이 생기게 하고, Cu 박막 포일 샘플의 단면을 확인한 결과 단면의 두께(n)가 1.56㎛으로 확인된다.
도 8 내지 도 11의 실험 결과에 의하면, BeCu 박막 포일 샘플의 FIB 파단 단면은 깨끗한 반면 Cu 박막 포일 샘플의 FIB 파단 단면은 파단 과정에서 일부 세로 크랙이 생긴 것이 관찰된다. 이는 Cu 단독 박막 포일이 Cu 합금 박막 포일에 비해 강도가 낮아 발생한 것으로 확인된다. 따라서 Cu 단독보다는 Cu 합금 박막 포일로 제조하여 강도를 높일 수 있다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 Cu-CuMo 복수 레이어(Multilayer) 박막 포일의 15000배 FIB 파단 SEM 사진이고, 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 Cu-CuMo 복수 레이어(Multilayer) 박막 포일의 150000배 FIB 파단 SEM 사진이다.
도 12 및 도 13에 의하면, 제2 실시예에 따른 박막 포일 제조 방법으로 제조된 Cu-CuMo 복수 레이어(Multilayer) 박막 포일 샘플에 Ge +와 같은 이온을 조사하여 결함(defect)이 생기게 하고, Cu-CuMo 복수 레이어(Multilayer) 박막 포일 샘플의 단면을 확인한 결과 단면의 두께(p)가 5㎛ 이하로 확인된다.
위 실험 결과로부터, 스퍼터링 공정을 통해 베이스 기재에 단층 또는 다층 구조의 금속 박막층을 형성하여 5㎛ 이하, 바람직하게는 2㎛ 이하의 두께를 갖는 초박막 포일을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (14)

  1. 이형 특성을 갖는 베이스 기재를 준비하는 단계;
    금속 원료를 준비하는 단계;
    상기 베이스 기재에 상기 금속 원료를 진공 증착하여 상기 베이스 기재에 금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 금속층에서 상기 베이스 기재를 분리하여 박막 포일을 형성하는 단계를 포함하는 박막 포일 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기재를 준비하는 단계에서는,
    테플론 필름, 테플론 코팅 폴리이미드(PI), 폴리이미드(PI), 슬립 알로이가 스퍼터된 알루미늄 포일, 실리콘이 코팅된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 실리콘 필름 중 하나를 베이스 기재로 준비하는 박막 포일 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 원료를 준비하는 단계에서는,
    BeCu 합금, Cu-Ag-Cr 삼원계 합금, Ag 합금, CuMo 합금 및 CuFeP 합금 중 하나를 금속 원료로 준비하는 박막 포일 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 원료를 준비하는 단계는 제1 금속 원료를 준비하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 금속 원료를 준비하는 단계에서는 구리, BeCu 합금, Cu-Ag-Cr 삼원계 합금, Ag 합금, CuMo 합금 및 CuFeP 합금 중 하나를 상기 제1 금속 원료로 준비하는 박막 포일 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 금속 원료를 준비하는 단계는 제2 금속 원료를 준비하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제2 금속 원료를 준비하는 단계에서는 니켈구리 합금, 구리몰리브덴 합금 및 인바(Invar) 합금 중 하나를 제2 금속 원료로 준비하는 박막 포일 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 금속층을 형성하는 단계에서는 상기 제1 금속 원료 및 상기 제2 금속 원료를 교대로 진공 증착하여 복수의 레이어를 갖는 금속층을 형성하는 박막 포일 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 금속층을 형성하는 단계에서는 구리 레이어 및 니켈구리 합금 레이어가 반복 적층된 금속층을 형성하는 박막 포일 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 금속층을 형성하는 단계에서는 구리 레이어 및 구리몰리브덴 합금 레이어가 반복 적층된 금속층을 형성하는 박막 포일 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 금속층을 형성하는 단계에서는 구리 레이어 및 인바(Invar) 합금 레이어가 반복 적층된 금속층을 형성하는 박막 포일 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기재에 상기 금속 원료를 진공 증착하여 상기 베이스 기재에 금속층을 형성하는 단계는,
    상기 베이스 기재에 소수성 플라즈마 처리하고 상기 소수성 플라즈마 처리된 상기 베이스 기재에 상기 금속 원료를 진공 증착하여 상기 베이스 기재에 금속층을 형성하는 박막 포일 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기재에 상기 금속 원료를 진공 증착하여 상기 베이스 기재에 금속층을 형성하는 단계는,
    상기 베이스 기재에 아크릴계, 폴리우리탄계 중 하나의 점착제를 코팅하고 상기 점착제에 상기 금속 원료를 진공 증착하여 상기 베이스 기재에 금속층을 형성하는 박막 포일 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기재에 상기 금속 원료를 진공 증착하여 상기 베이스 기재에 금속층을 형성하는 단계는,
    상기 금속층을 5㎛ 이하의 두께로 형성하는 박막 포일 제조방법.
  13. 두께가 5㎛ 이하인 금속층으로 이루어지며,
    상기 금속층은 BeCu 합금, Cu-Ag-Cr 삼원계 합금, Ag 합금, CuMo 합금, Cu 및 CuFeP 합금 중 적어도 하나를 포함하는 박막 포일.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 금속층은 단층 또는 다층 구조로 형성되는 박막 포일.
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