KR20170042871A - 연성동박적층필름 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
높은 신호전송속도를 나타내는 미세 선폭의 FPC/COF를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 박리강도를 갖는 연성동박적층필름 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 연성동박적층필름은, 비전도성 고분자 기재 및 상기 비전도성 고분자 기재 상의 금속층을 포함하되, 상기 비전도성 고분자 기재로부터 상기 금속층(200)을 박리시킨 후 상기 금속층의 박리면에 대하여 오제 전자 분광법(AES)을 통해 5 nm/min의 스퍼터링 속도(실리콘 기준)로 깊이 분석을 수행할 때, 금속-탄소 결합 피크(Me-C bond peak)가 40초 이상 동안 나타난다.
Description
본 발명은 연성동박적층필름 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 높은 신호전송속도를 나타내는 미세 선폭(fine line-width)의 FPC/COF를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 박리강도를 갖는 연성동박적층필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
노트북 컴퓨터, 휴대폰, PDA, 소형 비디오 카메라 및 전자수첩 등의 전자기기들이 점점 소형화 및 경량화됨에 따라 FPC(Flexible Printed Circuit) 및 COF(Chip On Film)에 대한 수요가 증가하고 있고, 그 결과, FPC 및 COF 제조에 이용되는 연성동박적층필름(Flexible Copper Clad Laminate: FCCL)에 대한 수요도 증가하고 있다.
연성동박적층필름은 폴리머 필름과 금속층의 적층체로서 유연성이나 굴곡성이 요구되는 전자기기 또는 전자기기의 소재 부분에 이용되며, 전자기기의 소형화, 경량화에 공헌하고 있다.
연성동박적층필름은, i) 금속층 상에 폴리머를 코팅 또는 라미네이팅하거나, 또는 ii) 폴리머 필름 상에 금속층을 증착함으로써 형성될 수 있다.
후자의 방법에 의해 제조되는 연성동박적층필름이 높은 신호전송속도를 나타내는 미세 선폭의 FPC/COF를 구현할 수 있다는 점에서 더 유리하기는 하지만 폴리머 필름과 금속층 사이의 박리강도가 낮다는 문제점이 있다. 폴리머 필름과 금속층 사이의 낮은 박리강도는 FPC/COF 및 그것이 적용된 전자기기의 수율, 내구성, 및 신뢰성을 저하시킨다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 연성동박적층필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 높은 신호전송속도를 나타내는 미세 선폭의 FPC/COF를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 박리강도를 갖는 연성동박적층필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은, 높은 신호전송속도를 나타내는 미세 선폭의 FPC/COF를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 박리강도를 갖는 연성동박적층필름을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
위에서 언급된 본 발명의 관점들 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 제1 면 및 상기 제1 면의 반대 측의 제2 면을 갖는 비전도성 고분자 기재(nonconductive polymer substrate); 및 상기 비전도성 고분자 기재의 상기 제1 면 상의 제1 금속층을 포함하되, 상기 제1 금속층은, 상기 비전도성 고분자 기재의 상기 제1 면 상의 제1 니켈-함유 타이코트층(Ni-containing tiecoat layer); 및 상기 제1 니켈-함유 타이코트층 상의 제1 구리층(copper layer)을 포함하고, 상기 비전도성 고분자 기재로부터 상기 제1 금속층을 박리시킨 후 상기 제1 금속층의 박리면에 대하여 오제 전자 분광법(Auger Electron Spectroscopy: AES)을 통해 5 nm/min의 스퍼터링 속도(실리콘 기준)로 깊이 분석(depth profiling)을 수행할 때, 금속-탄소 결합 피크(Me-C bond peak)가 40초 이상 동안 나타나는 것을 특징으로 하는, 연성동박적층필름이 제공된다.
상기 금속-탄소 결합 피크는 264 eV에서 나타날 수 있다.
상기 금속-탄소 결합 피크는 Ni-C 결합 피크일 수 있다.
상기 비전도성 고분자 기재와 상기 제1 금속층 사이의 박리강도는 0.9 kgf/cm 이상일 수 있다.
150℃에서 24 시간 동안의 열처리 후 측정되는 상기 비전도성 고분자 기재와 상기 제1 금속층 사이의 열처리 후 박리강도(peel strength after heat treatment)는 0.6 kgf/cm 이상일 수 있다.
상기 비전도성 고분자 기재는 폴리이미드를 포함하고, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층은 Ni-Cr 합금, Ni-Mo 합금, Ni-Mo-Nb 합금, Ni-Mo-Co 합금, 및 Ni-Mo-Fe 합금 중 하나일 수 있다.
상기 비전도성 고분자 기재는 10 내지 50 ㎛의 두께를 갖고, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층은 50 내지 300 Å의 두께를 갖고, 상기 제1 구리층은 1.5 내지 18 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 구리층은, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층 상의 제1 구리 씨드층; 및 상기 제1 구리 씨드층 상의 제1 구리 도금층을 포함할 수 있다.
상기 연성동박적층필름은 상기 비전도성 고분자 기재의 상기 제2 면 상의 제2 금속층을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 금속층은, 상기 비전도성 고분자 기재의 상기 제2 면 상의 제2 니켈-함유 타이코트층; 및 상기 제2 니켈-함유 타이코트층 상의 제2 구리층을 포함할 수 있다.
상기 제2 구리층은, 상기 제2 니켈-함유 타이코트층 상의 제2 구리 씨드층; 및 상기 제2 구리 씨드층 상의 제2 구리 도금층을 포함할 수 있다.
상기 비전도성 고분자 기재로부터 상기 제2 금속층을 박리시킨 후 상기 제2 금속층의 박리면에 대하여 오제 전자 분광법(AES)을 통해 5 nm/min의 스퍼터링 속도(실리콘 기준)로 깊이 분석을 수행할 때, 금속-탄소 결합 피크가 40초 이상 동안 나타날 수 있다.
상기 제2 금속층의 박리면에 대하여 상기 깊이 분석을 수행할 때 나타나는 상기 금속-탄소 결합 피크는 264 eV에서 나타날 수 있다.
상기 금속-탄소 결합 피크는 Ni-C 결합 피크일 수 있다.
상기 비전도성 고분자 기재와 상기 제2 금속층 사이의 박리강도는 0.9 kgf/cm 이상일 수 있다.
150℃에서 24 시간 동안의 열처리 후 측정되는 상기 비전도성 고분자 기재와 상기 제2 금속층 사이의 열처리 후 박리강도는 0.6 kgf/cm 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 제1 면 및 상기 제1 면의 반대 측의 제2 면을 갖는 비전도성 고분자 기재를 준비하는 단계; 상기 비전도성 고분자 기재에 RF 바이어스 전압을 인가한 상태에서 스퍼터링 공정을 실시함으로써 상기 비전도성 고분자 기재의 상기 제1 면 상에 제1 니켈-함유 타이코트층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 니켈-함유 타이코트층 상에 제1 구리층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연성동박적층필름의 제조방법이 제공된다.
상기 비전도성 고분자 기재에 인가되는 상기 RF 바이어스 전압의 전력밀도는 0.15 내지 0.8 W/cm2일 수 있다.
본 발명의 방법은, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층을 형성하기 전에, 상기 비전도성 고분자 기재의 상기 제1 면을 플라즈마로 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 구리층을 형성하는 단계는, 스퍼터링 공정을 통해 상기 제1 니켈-함유 타이코트층 상에 제1 구리 씨드층을 형성하는 단계; 및 도금 공정을 통해 상기 제1 구리 씨드층 상에 제1 구리 도금층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은, 상기 제1 구리 도금층을 형성한 후, 상기 비전도성 고분자 기재에 RF 바이어스 전압을 인가한 상태에서 스퍼터링 공정을 실시함으로써 상기 비전도성 고분자 기재의 상기 제2 면 상에 제2 니켈-함유 타이코트층을 형성하는 단계; 스퍼터링 공정을 통해 상기 제2 니켈-함유 타이코트층 상에 제2 구리 씨드층을 형성하는 단계; 및 도금 공정을 통해 상기 제2 구리 씨드층 상에 제2 구리 도금층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은, 상기 제2 니켈-함유 타이코트층을 형성하기 전에, 상기 비전도성 고분자 기재의 상기 제2 면을 플라즈마로 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
본 발명에 의하면, 높은 신호전송속도를 나타내는 미세 선폭(fine line-width)의 FPC/COF를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 박리강도를 갖는 연성동박적층필름이 제공될 수 있다.
따라서, 연성동박적층필름으로 제조되는 FPC/COF 및 이들을 포함하는 전자제품의 수율, 내구성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연성동박적층필름의 단면도이고,
도 2는 금속층 박리면의 오제 깊이 분석(Auger Depth Profiling)에 의해 얻어지는 탄소 스펙트럼을 예시하고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 연성동박적층필름의 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연성동박적층필름의 단면도이고,
도 2는 금속층 박리면의 오제 깊이 분석(Auger Depth Profiling)에 의해 얻어지는 탄소 스펙트럼을 예시하고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 연성동박적층필름의 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연성동박적층필름의 단면도이다.
도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 연성동박적층필름은 제1 면 및 상기 제1 면의 반대 측의 제2 면을 갖는 비전도성 고분자 기재(100) 및 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제1 면 상의 제1 금속층(200)을 포함한다.
상기 제1 금속층(200)은, 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제1 면 상의 제1 니켈-함유 타이코트층(210), 및 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210) 상의 제1 구리층(220)을 포함한다.
도 1에 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 연성동박적층필름은 상기 제1 구리층(220) 상의 보호층을 더 포함할 수 있다. 상기 보호층은 상기 제1 구리층(220)의 산화 및 부식을 방지하기 위한 것으로서 유기물로 형성될 수 있다.
상기 비전도성 고분자 기재(100)는 폴리이미드 필름일 수 있으며, 10 내지 50 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)은 상이한 물질로 이루어진 비전도성 고분자 기재(100)와 제1 구리층(220) 사이의 접착력을 향상시키기 위하여 이들 사이에 개재된 것으로서, 상기 비전도성 고분자 기재(100)와 상기 제1 금속층(200) 사이의 박리강도를 향상시키기 위해서 Ni-Cr 합금, Ni-Mo 합금, Ni-Mo-Nb 합금, Ni-Mo-Co 합금, 및 Ni-Mo-Fe 합금 중 하나일 수 있다.
상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)이 Ni-Cr 합금인 경우, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210) 내 상기 Cr의 함량은 5 내지 25 중량%일 수 있다.
상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)이 Ni-Mo 합금인 경우, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210) 내 상기 Mo의 함량은 12 내지 70 중량%일 수 있다.
상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)이 Ni-Mo-Nb 합금인 경우, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)은 2 내지 9.5 중량%의 Nb, 6 내지 13.5 중량%의 Mo, 및 잔부의 Ni을 포함할 수 있다.
상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)이 Ni-Mo-Co 합금인 경우, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)은 1 내지 10 중량%의 Co, 10 내지 21 중량%의 Mo, 및 잔부의 Ni을 포함할 수 있다.
상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)이 Ni-Mo-Fe 합금인 경우, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)은 1 내지 8 중량%의 Fe, 10 내지 21 중량%의 Mo, 및 잔부의 Ni을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)은 50 내지 300 Å의 두께를 갖는다.
도 1에 예시된 바와 같이, 상기 제1 구리층(220)은, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210) 상의 제1 구리 씨드층(221) 및 상기 제1 구리 씨드층(221) 상의 제1 구리 도금층(222)을 포함할 수 있다.
상기 제1 구리층(220)이 1.5 내지 18 ㎛의 두께를 갖도록, 상기 제1 구리 씨드층(221)과 상기 제1 구리 도금층(222)의 두께가 각각 조절될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 탄소와 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)의 금속(예를 들어, Ni)이 서로 화학적으로 결합되어 있다. 따라서, 본 발명의 연성동박적층필름은 0.9 kgf/cm 이상의 우수한 박리강도를 상기 비전도성 고분자 기재(100)와 상기 제1 금속층(200) 사이에 갖는다.
도 2의 탄소 스텍트럼에 예시된 바와 같이, 상기 비전도성 고분자 기재(100)로부터 상기 제1 금속층(200)을 박리시킨 후 상기 제1 금속층(200)의 박리면[즉, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)의 박리면]에 대하여 오제 전자 분광법(Auger Electron Spectroscopy: AES)을 통해 5 nm/min의 스퍼터링 속도(실리콘 기준)로 깊이 분석(depth profiling)을 수행할 때, 탄소 메인 피크(at 276 eV) 외에도 금속-탄소 결합을 나타내는 서브 피크[즉, 금속-탄소 결합 피크(Me-C bond peak)]가 예를 들어 264 eV에서 나타난다.
본 발명에 의하면, 위와 같은 오제 깊이 분석(Auger Depth Profiling)을 수행할 때 상기 금속-탄소 결합 피크(Me-C bond peak)가 40초 이상 동안 지속적으로 나타날 정도로, 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 탄소와 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)의 금속의 화학적 결합이 상당한 두께에 걸쳐 존재하게 된다.
상기 금속-탄소 결합 피크는 Ni-C 결합 피크일 수 있다.
한편, 연성동박적층필름을 이용하여 FPC/COF를 제조하는 과정에서 상기 연성동박적층필름에 열이 가해지는 공정(예를 들어, FPC reflow 공정)이 일반적으로 수행된다. 따라서, 열이 가해진 후에도 연성동박적층필름이 우수한 박리강도를 상기 비전도성 고분자 기재(100)와 상기 제1 금속층(200) 사이에 갖는 것이 FPC/COF 자체의 신뢰성은 물론이고 최종 전자기기의 내구성 및 신뢰성 측면에서 매우 중요하다.
상당한 두께에 걸쳐 존재하는 탄소와 금속의 화학적 결합 덕분에, 본 발명의 연성동박적층필름은 0.9 kgf/cm 이상의 우수한 박리강도 뿐만 아니라 0.6 kgf/cm 이상의 우수한 '열처리 후 박리강도' (150℃에서 24 시간 동안의 열처리 후 측정)를 상기 비전도성 고분자 기재(100)와 상기 제1 금속층(200) 사이에 갖는다. 150℃에서 24 시간 동안의 열처리로 인한 박리강도 저하는 FPC 표준 reflow 공정(280℃, 7-10분) 2회 실시로 인한 박리강도 저하와 실질적으로 동일하다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 연성동박적층필름을 제조하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 제1 면 및 상기 제1 면의 반대 측의 제2 면을 갖는 비전도성 고분자 기재(100)를 준비한다.
상기 비전도성 고분자 기재(100)는 10 내지 50 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 열경화성 수지(예를 들어, 페놀 수지, 페놀알데하이드 수지, 알릴 수지, 에폭시 수지 등), 폴리올레핀 수지(예를 들어, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지 등), 폴리에스테르 수지(예를 들어, PET, PEN 등), 또는 폴리이미드 수지로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 비전도성 고분자 기재(110)는 폴리이미드 수지로 형성된다. 예를 들어, 폴리이미드 전구체인 폴리아믹산을 압출하여 필름을 만들고, 상기 폴리아믹산의 이미드화를 위하여 상기 필름을 열처리함으로써 폴리이미드를 포함하는 비전도성 고분자 기재(100)를 제조할 수 있다.
상기 비전도성 고분자 기재(100)의 수분 및 잔류 가스를 제거하기 위한 건조단계가 상압 하에서 롤투롤(roll to roll) 열처리를 통해 수행되거나 진공 분위기에서 적외선(IR) 히터를 이용하여 수행될 수 있다.
이어서, 상기 비전도성 고분자 기재(100)에 RF 바이어스 전압을 인가한 상태에서 DC 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 공정을 실시함으로써 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제1 면 상에 제1 니켈-함유 타이코트층(210)을 형성한다. DC 스퍼터링이 진행될 때 상기 비전도성 고분자 기재(100)에 RF 바이어스 전압을 인가함으로써, 본 발명의 연성동박적층필름에 대하여 오제 깊이 분석(Auger Depth Profiling)을 수행할 때 금속-탄소 결합 피크(Me-C bond peak)가 40초 이상 동안 지속적으로 나타날 정도로, 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 탄소와 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)의 금속의 화학적 결합이 상당한 두께에 걸쳐 존재할 수 있게 된다.
상기 비전도성 고분자 기재(100)에 인가되는 상기 RF 바이어스 전압의 전력밀도는 0.15 내지 0.8 W/cm2일 수 있다.
0.5 내지 1 Pa의 불활성 가스(예를 들어, Ar) 분위기 하에서 3 내지 12 W/ cm2의 DC 전압 전력밀도로 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210) 형성을 위한 타겟(target)과 상기 비전도성 고분자 기재(100) 사이의 거리는 5 내지 12 cm로 유지된다.
상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)은 50 내지 300 Å의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)의 두께가 50Å 미만인 경우에는 상기 비전도성 고분자 기재(100)와 후속 공정에서 형성될 제1 구리층(220) 사이의 접착력이 불충분하게 된다. 반면, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)의 두께가 300Å을 초과할 경우에는, 회로 패턴 형성을 위한 에칭 공정이 수행될 때, 제거되어야 할 제1 니켈-함유 타이코트층(210)의 일부가 잔존하게 되어 회로의 단락이 유발될 우려가 있다.
전술한 바와 같이, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)은 상기 비전도성 고분자 기재(100)와 후속 공정에서 형성될 제1 구리층(220)의 부착력을 높이기 위한 것으로서, Ni-Cr 합금, Ni-Mo 합금, Ni-Mo-Nb 합금, Ni-Mo-Co 합금, 및 Ni-Mo-Fe 합금 중 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)을 형성하기 전에, 1.5 내지 6 Pa의 불활성 가스(예를 들어, Ar) 또는 산소/질소 분위기 하에서 15 내지 30 W/cm2의 전력밀도의 RF 전압에 의해 생성된 플라즈마로 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제1 면을 처리하는 단계가 더 실시될 수 있다.
이와 같은 플라즈마 처리는, 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 표면 상에 있을 수도 있는 오염물질을 제거하고 표면을 개질함으로써 후속 공정에서 형성될 제1 니켈-함유 타이코트층(210)과의 접착력을 향상시킬 수 있다.
이어서, 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210) 상에 제1 구리층(220)을 형성한다.
상기 제1 구리층(220)을 형성하는 단계는, 스퍼터링 공정을 통해 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210) 상에 제1 구리 씨드층(221)을 형성하는 단계 및 도금 공정을 통해 상기 제1 구리 씨드층(221) 상에 제1 구리 도금층(222)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 구리 씨드층(221)은 DC 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 공정을 통해 형성될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 0.5 내지 1 Pa의 불활성 가스(예를 들어, Ar) 분위기 하에서 5 내지 25 W/cm2의 DC 전압 전력밀도로 상기 제1 구리 씨드층(221)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 구리 씨드층(221) 형성을 위한 타겟(target)은 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)이 형성된 상기 비전도성 고분자 기재(100)로부터 5 내지 12 cm 이격될 수 있다.
상기 구리 도금층(222)은 전해 도금 공정을 통해 형성될 수 있다. 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210) 및 상기 제1 구리 씨드층(221)이 형성되어 있는 상기 비전도성 고분자 기재(100)가 통상의 황산구리 도금액이 담겨져 있는 복수개의 도금조들을 순차적으로 통과함으로써 본 발명의 전해 도금 공정이 수행될 수 있다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 연성동박적층필름을 구체적으로 설명한다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연성동박적층필름의 단면도이다.
금속층(200)이 비전도성 고분자 기재(100)의 일 면 상에만 형성되어 있는 도 1에 예시된 연성동박적층필름과는 달리, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연성동박적층필름에서는, 도 3에 예시된 바와 같이, 비전도성 고분자 기재(100)의 양 면들 상에 제1 금속층(200)과 제2 금속층(200a)이 각각 형성되어 있다.
상기 제1 금속층(200)의 구성 및 형성 방법에 대한 설명 및 상기 비전도성 고분자 기재(100)와 상기 제1 금속층(200) 사이의 박리강도 관련 설명은 상술한 설명들로 대체하며, 이하에서는 상기 제2 금속층(200a)에 대하여 구체적으로 설명한다.
상기 제2 금속층(200a)은, 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제2 면 상의 제2 니켈-함유 타이코트층(210a) 및 상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a) 상의 제2 구리층(220a)을 포함한다.
도 3에 예시된 바와 같이, 상기 제2 구리층(220a)은, 상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a) 상의 제2 구리 씨드층(221a) 및 상기 제2 구리 씨드층(221a) 상의 제2 구리 도금층(222a)을 포함할 수 있다. 상기 제2 구리층(220a)이 1.5 내지 18 ㎛의 두께를 갖도록, 상기 제2 구리 씨드층(221a)과 상기 제2 구리 도금층(222a)의 두께가 각각 조절될 수 있다.
상기 제2 금속층(200a)은 상기 제1 금속층(200)이 형성된 후 형성될 수 있으며, 상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a), 제2 구리 씨드층(221a), 및 제2 구리 도금층(222a)은, 상술한 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210), 제1 구리 씨드층(221), 및 제1 구리 도금층(222) 형성을 위한 방법과 동일한 방법을 통해 각각 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 금속층(200a) 형성은, i) 상기 제1 구리 도금층(222)을 형성한 후 상기 비전도성 고분자 기재(100)에 RF 바이어스 전압을 인가한 상태에서 스퍼터링 공정을 실시함으로써 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제2 면 상에 제2 니켈-함유 타이코트층(210a)을 형성하는 단계, ii) 스퍼터링 공정을 통해 상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a) 상에 제2 구리 씨드층(221a)을 형성하는 단계, 및 iii) 도금 공정을 통해 상기 제2 구리 씨드층(221a) 상에 제2 구리 도금층(222a)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a)을 형성하기 전에, 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제2 면을 플라즈마로 처리하는 단계를 더 수행할 수 있다.
도 3에 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 연성동박적층필름은 상기 제2 구리층(220a) 상의 보호층을 더 포함할 수 있다. 상기 보호층은 상기 제2 구리층(220a)의 산화 및 부식을 방지하기 위한 것으로서 유기물로 형성될 수 있다.
상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a)은 상이한 물질로 이루어진 비전도성 고분자 기재(100)와 제2 구리층(220a) 사이의 접착력을 향상시키기 위하여 이들 사이에 개재된 것으로서, 상기 비전도성 고분자 기재(100)와 상기 제2 금속층(200a) 사이의 박리강도를 향상시키기 위해서 Ni-Cr 합금, Ni-Mo 합금, Ni-Mo-Nb 합금, Ni-Mo-Co 합금, 및 Ni-Mo-Fe 합금 중 하나일 수 있다.
상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a)이 Ni-Cr 합금인 경우, 상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210) 내 상기 Cr의 함량은 5 내지 25 중량%일 수 있다.
상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a)이 Ni-Mo 합금인 경우, 상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a) 내 상기 Mo의 함량은 12 내지 70 중량%일 수 있다.
상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a)이 Ni-Mo-Nb 합금인 경우, 상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a)은 2 내지 9.5 중량%의 Nb, 6 내지 13.5 중량%의 Mo, 및 잔부의 Ni을 포함할 수 있다.
상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a)이 Ni-Mo-Co 합금인 경우, 상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a)은 1 내지 10 중량%의 Co, 10 내지 21 중량%의 Mo, 및 잔부의 Ni을 포함할 수 있다.
상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a)이 Ni-Mo-Fe 합금인 경우, 상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a)은 1 내지 8 중량%의 Fe, 10 내지 21 중량%의 Mo, 및 잔부의 Ni을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a)은 50 내지 300 Å의 두께를 갖는다.
상기 비전도성 고분자 기재(100)로부터 상기 제2 금속층(200a)을 박리시킨 후 상기 제2 금속층(200a)의 박리면에 대하여 오제 전자 분광법(AES)을 통해 5 nm/min의 스퍼터링 속도(실리콘 기준)로 깊이 분석을 수행할 때, 금속-탄소 결합 피크가 40초 이상 동안 나타날 수 있다.
상기 제2 금속층(200a)의 박리면에 대하여 상기 깊이 분석을 수행할 때 나타나는 상기 금속-탄소 결합 피크는 264 eV에서 나타날 수 있으며, Ni-C 결합 피크일 수 있다.
상기 비전도성 고분자 기재(100)와 상기 제2 금속층(200a) 사이의 박리강도는 0.9 kgf/cm 이상일 수 있으며, 150℃에서 24 시간 동안의 열처리 후 측정되는 상기 비전도성 고분자 기재(100)와 상기 제2 금속층(200a) 사이의 '열처리 후 박리강도'는 0.6 kgf/cm 이상일 수 있다.
이하에서는, 실시예들 및 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로, 본 발명의 권리범위가 이들 실시예들로 제한되지 않는다.
실시예 1
폴리이미드 필름을 적외선(IR) 히터로 건조시킨 후 3 Pa 압력의 Ar 분위기 하에서 25 W/cm2 전력밀도의 RF 전압으로 플라즈마 표면 처리를 수행하였다.
이어서, 상기 폴리이미드 필름에 0.2 W/cm2 전력밀도의 RF 바이어스 전압을 인가한 상태에서 12 W/cm2 전력밀도의 DC 전압으로 스퍼터링 공정(0.4 Pa 압력의 Ar 분위기)을 실시함으로써 상기 폴리이미드 필름 상에 Ni-Mo-Nb 합금으로 이루어진 타이코트층을 200 Å의 두께로 형성하였다.
이어서, 20 W/cm2 전력밀도의 DC 전압으로 스퍼터링 공정(0.4 Pa 압력의 Ar 분위기) 및 통상의 전기도금 공정을 순차적으로 실시함으로써 상기 Ni-Mo-Nb 타이코트층 상에 구리 씨드층 및 구리 도금층을 순차적으로 형성하여, 금속층의 두께를 12㎛가 되도록 하였다.
실시예 2
폴리이미드 필름에 대한 플라즈마 표면 처리가 생략되었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 연성동박적층필름을 완성하였다.
실시예 3
Ni-Mo-Nb 합금이 아닌 Ni-Cr 합금으로 이루어진 타이코트층을 형성하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 연성동박적층필름을 완성하였다.
실시예 4
Ni-Mo-Nb 합금이 아닌 Ni-Mo 합금으로 이루어진 타이코트층을 형성하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 연성동박적층필름을 완성하였다.
실시예 5
Ni-Mo-Nb 합금이 아닌 Ni-Mo-Co 합금으로 이루어진 타이코트층을 형성하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 연성동박적층필름을 완성하였다.
실시예 6
Ni-Mo-Nb 합금이 아닌 Ni-Mo-Fe 합금으로 이루어진 타이코트층을 형성하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 연성동박적층필름을 완성하였다.
비교예 1
타이코트층 형성을 위한 스퍼터링 공정을 수행할 때 폴리이미드 필름에 RF 바이어스 전압이 인가되지 않았다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 연성동박적층필름을 완성하였다.
비교예 2
폴리이미드 필름에 대한 플라즈마 표면 처리가 생략되었다는 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 연성동박적층필름을 완성하였다.
비교예 3
Ni-Mo-Nb 합금이 아닌 Ni-Cr 합금으로 이루어진 타이코트층을 형성하였다는 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 연성동박적층필름을 완성하였다.
비교예 4
Ni-Mo-Nb 합금이 아닌 Ni-Mo 합금으로 이루어진 타이코트층을 형성하였다는 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 연성동박적층필름을 완성하였다.
비교예 5
Ni-Mo-Nb 합금이 아닌 Ni-Mo-Co 합금으로 이루어진 타이코트층을 형성하였다는 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 연성동박적층필름을 완성하였다.
비교예 6
Ni-Mo-Nb 합금이 아닌 Ni-Mo-Fe 합금으로 이루어진 타이코트층을 형성하였다는 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 연성동박적층필름을 완성하였다.
위 실시예들 및 비교예에 의해 제조된 연성동박적층필름들의 i) 박리강도, ii) 열처리 후 박리강도, 및 iii) 금속-탄소 결합 피크 지속 시간을 아래의 방법들에 의해 각각 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
* 박리강도
구리 도금층을 형성하고 7일이 지난 후에 각 연성동박적층필름마다 8개의 샘플들을 취하였다. 이어서, IPC-TM-650 No. 2.4.9에 규정된 방법에 따라 만능재료시험기(Universal Testing Machine: UTM)를 이용하여 각 샘플의 폴리머 필름과 타이코트층 사이의 박리강도(kgf/cm)를 측정하였다. 최대값과 최소값을 제외한 나머지 6개 데이터의 산술평균을 산출함으로써 연성동박적층필름의 박리강도를 구하였다.
* 열처리 후 박리강도
구리 도금층을 형성하고 7일이 지난 후에 각 연성동박적층필름마다 8개의 샘플들을 취하였다. 이어서, 상기 샘플들을 150℃에서 24시간 동안 열처리하였다. 이어서, IPC-TM-650 No. 2.4.9에 규정된 방법에 따라 만능재료시험기(UTM)를 이용하여 각 샘플의 폴리머 필름과 타이코트층 사이의 박리강도(kgf/cm)를 측정하였다. 최대값과 최소값을 제외한 나머지 6개 데이터의 산술평균을 산출함으로써 연성동박적층필름의 열처리 후 박리강도를 구하였다.
* 금속-탄소 결합 피크 지속 시간
IPC-TM-650 No. 2.4.9에 규정된 방법에 따라 만능재료시험기(UTM)를 이용하여 폴리머 필름으로부터 타이코트층을 박리시킨 후 상기 타이코트층의 박리면에 대하여 오제 깊이 분석(Auger Depth Profiling)을 실시하였다. 즉, 오제 전자 분광법(Auger Electron Spectroscopy: AES)용 기기인 PHI700(ULVAC-PHI)을 이용하여 5 nm/min의 스퍼터링 속도(실리콘 기준)로 깊이 분석(depth profiling)을 수행하되 Cu 함량이 99% 이상이 될 때까지 수행함으로써 탄소 스펙트럼의 raw data를 지속적으로 관찰하였다. 이때, 탄소 메인 피크(at 276 eV) 외에 264 eV에서 금속-탄소 결합 피크(Me-C bond peak)가 발견된 최초 시간과 상기 금속-탄소 결합 피크가 사라진 시간을 비교함으로써 금속-탄소 결합 피크의 지속 시간(sec.)을 산출하였다.
| PI 필름 플라즈마 처리 | RF 바이어스 전압 인가 | 타이코트층 조성 | Me-C 결합 피크 지속 시간 (sec) | 박리강도 (kgf/cm) |
열처리 후 박리강도 (kgf/cm) |
|
| 실시예1 | ○ | ○ | Ni-Mo-Nb | 55 | 0.98 | 0.62 |
| 실시예2 | × | ○ | Ni-Mo-Nb | 40 | 0.92 | 0.60 |
| 실시예3 | ○ | ○ | Ni-Cr | 78 | 1.12 | 0.65 |
| 실시예4 | ○ | ○ | Ni-Mo | 53 | 0.93 | 0.64 |
| 실시예5 | ○ | ○ | Ni-Mo-Co | 56 | 1.00 | 0.62 |
| 실시예6 | ○ | ○ | Ni-Mo-Fe | 54 | 0.95 | 0.61 |
| 비교예1 | ○ | × | Ni-Mo-Nb | 24 | 0.72 | 0.30 |
| 비교예2 | × | × | Ni-Mo-Nb | 0 | 0.11 | 0.01 |
| 비교예3 | ○ | × | Ni-Cr | 30 | 0.85 | 0.55 |
| 비교예4 | ○ | × | Ni-Mo | 28 | 0.70 | 0.50 |
| 비교예5 | ○ | × | Ni-Mo-Co | 29 | 0.69 | 0.48 |
| 비교예6 | ○ | × | Ni-Mo-Fe | 31 | 0.68 | 0.51 |
표 1에 나타난 바와 같이, DC 스퍼터링 공정을 통해 폴리이미드 필름 상에 타이코트층을 형성할 때 상기 폴리이미드 필름에 RF 바이어스 전압을 인가한 본 발명의 실시예들의 경우 연성동박적층필름의 금속-탄소 결합 피크의 지속 시간이 40초 이상이었고, 박리강도가 0.9 kgf/cm 이상이었으며, '열처리 후 박리강도'가 0.6 kgf/cm 이상이었다. 이에 반해, 상기 폴리이미드 필름에 RF 바이어스 전압을 인가하지 않을 경우(비교예 1 내지 6)의 연성동박적층필름의 금속-탄소 결합 피크의 지속 시간이 40초 미만이었고, 0.9 kgf/cm 미만의 낮은 박리강도 및 0.6 kgf/cm 미만의 낮은 '열처리 후 박리강도'를 나타냄을 알 수 있다.
100: 비전도성 고분자 기재
200: 제1 금속층
210: 제1 니켈-함유 타이코트층 220: 제1 구리층
221: 제1 구리 씨드층 222: 제1 구리 도금층
210: 제1 니켈-함유 타이코트층 220: 제1 구리층
221: 제1 구리 씨드층 222: 제1 구리 도금층
Claims (21)
- 제1 면 및 상기 제1 면의 반대 측의 제2 면을 갖는 비전도성 고분자 기재(nonconductive polymer substrate)(100); 및
상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제1 면 상의 제1 금속층(200)을 포함하되,
상기 제1 금속층(200)은,
상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제1 면 상의 제1 니켈-함유 타이코트층(Ni-containing tiecoat layer)(210); 및
상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210) 상의 제1 구리층(copper layer)(220)을 포함하고,
상기 비전도성 고분자 기재(100)로부터 상기 제1 금속층(200)을 박리시킨 후 상기 제1 금속층(200)의 박리면에 대하여 오제 전자 분광법(Auger Electron Spectroscopy: AES)을 통해 5 nm/min의 스퍼터링 속도(실리콘 기준)로 깊이 분석(depth profiling)을 수행할 때, 금속-탄소 결합 피크(Me-C bond peak)가 40초 이상 동안 나타나는 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름. - 제1항에 있어서,
상기 금속-탄소 결합 피크는 264 eV에서 나타나는 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름. - 제1항에 있어서,
상기 금속-탄소 결합 피크는 Ni-C 결합 피크인 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름. - 제1항에 있어서,
상기 비전도성 고분자 기재(100)와 상기 제1 금속층(200) 사이의 박리강도는 0.9 kgf/cm 이상인,
연성동박적층필름. - 제4항에 있어서,
150℃에서 24 시간 동안의 열처리 후 측정되는 상기 비전도성 고분자 기재(100)와 상기 제1 금속층(200) 사이의 열처리 후 박리강도(peel strength after heat treatment)는 0.6 kgf/cm 이상인,
연성동박적층필름. - 제1항에 있어서,
상기 비전도성 고분자 기재(100)는 폴리이미드를 포함하고,
상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)은 Ni-Cr 합금, Ni-Mo 합금, Ni-Mo-Nb 합금, Ni-Mo-Co 합금, 및 Ni-Mo-Fe 합금 중 하나인 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름. - 제1항에 있어서,
상기 비전도성 고분자 기재(100)는 10 내지 50 ㎛의 두께를 갖고,
상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)은 50 내지 300 Å의 두께를 갖고,
상기 제1 구리층(220)은 1.5 내지 18 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름. - 제1항에 있어서,
상기 제1 구리층(220)은,
상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210) 상의 제1 구리 씨드층(221); 및
상기 제1 구리 씨드층(221) 상의 제1 구리 도금층(222)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름. - 제1항에 있어서,
상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제2 면 상의 제2 금속층(200a)을 더 포함하되,
상기 제2 금속층(200a)은,
상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제2 면 상의 제2 니켈-함유 타이코트층(210a); 및
상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a) 상의 제2 구리층(220a)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름. - 제9항에 있어서,
상기 제2 구리층(220a)은,
상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a) 상의 제2 구리 씨드층(221a); 및
상기 제2 구리 씨드층(221a) 상의 제2 구리 도금층(222a)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름. - 제9항에 있어서,
상기 비전도성 고분자 기재(100)로부터 상기 제2 금속층(200a)을 박리시킨 후 상기 제2 금속층(200a)의 박리면에 대하여 오제 전자 분광법(AES)을 통해 5 nm/min의 스퍼터링 속도(실리콘 기준)로 깊이 분석을 수행할 때, 금속-탄소 결합 피크가 40초 이상 동안 나타나는 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름. - 제11항에 있어서,
상기 제2 금속층(200a)의 박리면에 대하여 상기 깊이 분석을 수행할 때 나타나는 상기 금속-탄소 결합 피크는 264 eV에서 나타나는 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름. - 제11항에 있어서,
상기 금속-탄소 결합 피크는 Ni-C 결합 피크인 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름. - 제11항에 있어서,
상기 비전도성 고분자 기재(100)와 상기 제2 금속층(200a) 사이의 박리강도는 0.9 kgf/cm 이상인,
연성동박적층필름. - 제14항에 있어서,
150℃에서 24 시간 동안의 열처리 후 측정되는 상기 비전도성 고분자 기재(100)와 상기 제2 금속층(200a) 사이의 열처리 후 박리강도는 0.6 kgf/cm 이상인,
연성동박적층필름. - 제1 면 및 상기 제1 면의 반대 측의 제2 면을 갖는 비전도성 고분자 기재(100)를 준비하는 단계;
상기 비전도성 고분자 기재(100)에 RF 바이어스 전압을 인가한 상태에서 스퍼터링 공정을 실시함으로써 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제1 면 상에 제1 니켈-함유 타이코트층(210)을 형성하는 단계; 및
상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210) 상에 제1 구리층(220)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름의 제조방법. - 제16항에 있어서,
상기 비전도성 고분자 기재(100)에 인가되는 상기 RF 바이어스 전압의 전력밀도는 0.15 내지 0.8 W/cm2인 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름의 제조방법. - 제16항에 있어서,
상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210)을 형성하기 전에, 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제1 면을 플라즈마로 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름의 제조방법. - 제16항에 있어서,
상기 제1 구리층(220)을 형성하는 단계는,
스퍼터링 공정을 통해 상기 제1 니켈-함유 타이코트층(210) 상에 제1 구리 씨드층(221)을 형성하는 단계; 및
도금 공정을 통해 상기 제1 구리 씨드층(221) 상에 제1 구리 도금층(222)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름의 제조방법. - 제19항에 있어서,
상기 제1 구리 도금층(222)을 형성한 후, 상기 비전도성 고분자 기재(100)에 RF 바이어스 전압을 인가한 상태에서 스퍼터링 공정을 실시함으로써 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제2 면 상에 제2 니켈-함유 타이코트층(210a)을 형성하는 단계;
스퍼터링 공정을 통해 상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a) 상에 제2 구리 씨드층(221a)을 형성하는 단계; 및
도금 공정을 통해 상기 제2 구리 씨드층(221a) 상에 제2 구리 도금층(222a)을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름의 제조방법. - 제20항에 있어서,
상기 제2 니켈-함유 타이코트층(210a)을 형성하기 전에, 상기 비전도성 고분자 기재(100)의 상기 제2 면을 플라즈마로 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
연성동박적층필름의 제조방법.
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|---|---|---|---|---|
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2015
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