KR100541958B1 - 연성인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

반복적인 비틀림 변형에 대하여 높은 신뢰성을 보이는 연성인쇄회로기판을 개시한다. 개시된 본 발명에 의한 연성인쇄회로기판은, 유연한 절연성 재질의 박판에 미세회로가 인쇄되어 이루어지며, 그 양측 가장자리에 비틀림 변형시 펴지는 굴곡부가 각각 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 굴곡부는 파형의 대칭구조로 이루어지는 좋다. 이러한 본 발명의 연성인쇄회로기판은 그 중심부의 길이보다 양측 가장자리의 길이가 길게 설정되어 있기 때문에, 비틀림시 양측 가장자리에 인장변형이 발생되지 않거나 최소화된다. 따라서, 반복적인 인장응력에 의한 피로파괴를 방지할 수 있다.

FPCB, 연성, 인쇄회로기판, 비틀림, 응력, 주름, 굴곡부

Description

연성인쇄회로기판{FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD}

도 1은 일반적인 연성인쇄회로기판의 휴대폰 적용예를 나타낸 도면,

도 2는 도 1에 나타낸 휴대폰의 사용시 연성인쇄회로기판에 작용하는 비틀림 변형을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 연성인쇄회로기판의 요부를 발췌하여 확대한 도면,

도 4a, 4b 및 4c는 도 3의 평면도, 정면도 및 측면도,

도 5는 본 발명에 의한 휴대폰용 연성인쇄회로기판의 비틀림 변형에 대한 완충 작용을 설명하기 위한 도면, 그리고,

도 6a, 6b 및 6c는 본 발명의 연성인쇄회로기판과 종래 연성인쇄회로기판의 시뮬레이션 결과 및 이에 따른 효과를 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1;휴대폰 2;휴대폰 본체

3;폴더 4;힌지

5;메인 기판 6;보조 기판

10,20;연성인쇄회로기판 13;수평부

21,21';굴곡부

본 발명은 본체 및 이 본체에 대하여 회동 가능한 부재, 예컨대 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 등의 디스플레이와 같은 부재를 구비한 전기,전자기기의 상기 본체와 부재 사이에서 전기적 신호를 송수신하는데 사용되는 연성인쇄회로기판에 관한 것이다.

연성인쇄회로기판은 유연한 플라스틱 재질의 박판에 미세회로가 인쇄된 유동 가능한 인쇄회로를 말하는 것으로, 최근의 전기,전자제품의 소형화, 경량화 및 복잡화 추세에 대응하기 위해 개발된 것이다. 이러한 연성인쇄회로기판은 고밀도 및 3차원 배선이 가능하고, 반복 굽힘에 대한 내구성이 높으며, 배선 오류가 없고 조립이 양호한 등의 장점이 있어, 카메라, 컴퓨터 및 주변기기, 휴대폰, 비디오/오디오기기, 캠코더, 프린터, DVD, TFT LCD, 위성장비, 군사장비 및 의료장비 등에 폭넓게 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 연성인쇄회로기판의 휴대폰 적용예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 휴대폰(1)은 본체(2)와 폴더(3)가 힌지(4)에 의해 접철 가능하게 결합되어 구성된다. 연성인쇄회로기판(10)은 상기 본체(2) 내부에 수용되는 메인 기판(5)과 폴더(3) 내부에 수용되는 LCD를 가용하기 위한 보조 기판(6)을 송수신 가능하도록 연결한다.

도 2에 의하면, 상기 연성인쇄회로기판(10)은 상기 메인 기판(5)과 연결되는 일단부(11)와 상기 보조 기판(6)과 연결되는 타단부(12)를 가지며, 상기 일단부(11)와 타단부(12) 사이에 상기 힌지(4)에 수용되는 적어도 하나의 수평부(13)가 존재한다. 상기 일단부(11)와 타단부(12)는 상기 수평부(13)에 대하여 대략 수직하다.

상기와 같은 연성인쇄회로기판(10)에 의해 휴대폰 본체(2)에 대한 폴더(3)의 반복적인 회동 개폐가 가능하면서 메인 기판(5)과 보조 기판(6) 사이의 원활한 송수신이 가능하게 된다.

상기한 바와 같은 휴대폰 본체(2)에 대한 폴더(3)의 회동 개폐시 연성인쇄회로기판(10)에는 반복적인 굽힘 변형과 비틀림 변형이 동시에 나타난다. 즉, 연성인쇄회로기판(10)의 수직한 부분에서는 굽힘 변형이, 그리고, 수평부(13)에서는 비틀림 변형이 나타난다. 일반적으로, 연성인쇄회로기판(10)은 굽힘 변형에 대한 신뢰성은 좋으나, 비틀림 변형에 대한 신뢰성은 좋지 않다.

수평부(13)의 비틀림 변형시 도 2에서 보는 바와 같이, 그 가장자리 부분이 원래의 길이보다 더 늘어나는 것에 기인한 인장변형에 따른 응력이 발생하게 된다. 이러한 반복적인 인장응력은 피로파괴를 불러 일으킴으로써 연성인쇄회로기판(10)의 미세회로 단선 및 손상으로 이어진다.

상기와 같은 반복적인 인장응력에 의한 연성인쇄회로기판(10)의 미세회로 단선 및 손상을 방지하고자, 종래에는 연성인쇄회로기판(10)의 수평부(13)의 길이를 비틀림 변형을 감안하여 필요한 길이보다 길게 함으로써 인장변형을 최소화하는 방법을 사용하고 있었다. 그러나, 이러한 경우 연성인쇄회로기판(10)의 수평부의 길 이가 길어져 처짐으로써 힌지(4) 내벽과 마찰 접촉하여 마모된다고 하는 문제를 야기시킨다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 연성인쇄회로기판의 길이를 필요 이상으로 길게 하지 않으면서도 비틀림시 연성인쇄회로기판의 가장자리에서 발생하는 인장변형을 감소 또는 방지함으로써 반복적인 비틀림 변형에 대한 높은 신뢰성을 보이는 연성인쇄회로기판을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 연성인쇄회로기판은, 유연한 절연성 재질의 박판에 미세회로가 인쇄되어 이루어지며, 그 양측 가장자리부 길이가 중심부의 길이보다 길게 설정된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 양측 가장자리부의 길이는 연성인쇄회로기판의 비틀림시 인장변형되는 길이를 감안한 길이로 설정된다. 이 때, 상기 양측 가장자리부의 길이는 연성인쇄회로기판의 폭과 비틀림 각도에 따라 다르게 설정된다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면, 연성인쇄회로기판은 유연한 절연성 재질의 박판에 미세회로가 인쇄되어 이루어지며, 그 양측 가장자리에 비틀림 변형시 펴지는 굴곡부가 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 굴곡부는 파형으로 이루어지는 것이 좋으며, 대칭 구조를 가지는 것이 좋다.

이러한 본 발명에 의한 연성인쇄회로기판은 그 중심부의 길이보다 양측 가장 자리의 길이가 길게 설정되어 있기 때문에, 비틀림시 양측 가장자리에 인장변형이 발생되지 않거나 최소화된다. 따라서, 반복적인 인장응력에 의한 피로파괴를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 연성인쇄회로기판에 의하면, 그 양측 가장자리의 인장변형을 최소하기 위해, 예컨대 휴대폰의 힌지 내부에 수용되는 부분을 필요 이상으로 길게 하지 않아도 된다. 따라서, 종래와 같은 연성인쇄회로기판과 힌지 내벽과의 마찰 문제가 발생되지 않으며, 조립을 용이하게 할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 연성인쇄회로기판의 요부를 발췌하여 확대한 도면 이고, 도 4a, 4b 및 4c는 도 3의 평면도, 정면도 및 측면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 연성인쇄회로기판(20)은 그 양측 가장자리부에 비틀림 변형시 펴지는 굴곡부(21)(21')가 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 굴곡부(21)(21')는 파형으로 형성되는 것이 좋으며, 양측의 굴곡부(21)(21')가 대칭 구조를 이루는 것이 좋다.

상기 굴곡부(21)(21')는 연성인쇄회로기판(20)의 양측 가장자리의 길이를 그 중심부의 길이보다 길게 설정하기 위한 한가지 실시예를 제시한 것으로, 도시한 굴곡부의 구조가 아니어도 연성인쇄회로기판(20)의 양측 가장자리부의 길이를 그 중심부의 길이보다 길게 할 수 있는 구조이면 어떠하여도 무방하다.

상기 굴곡부(21)(21')는 비틀림 변형시 펴지면서 연성인쇄회로기판(20)의 양측 가장자리가 인장 변형되지 않게 하며, 따라서 본 발명의 목적인 연성인쇄회로기 판의 길이를 필요 이상으로 길게 하지 않으면서 비틀림시 인장변형을 최소화할 수 있는 목적에 가장 부합하기 때문에 바람직하다.

상기와 같이, 연성인쇄회로기판(20)의 양측 가장자리부 길이가 그 중심부의 길이보다 길게 형성되면, 비틀림 변형시 양측 가장자리의 길이가 인장되는 것이 아니라 펴지는 결과를 초래하므로 실제 연성인쇄회로기판(20)의 양측 가장자리에는 인장변형이 발생되지 않고 약간의 굽힘 변형만 발생된다. 앞서도 언급한 바와 같이 연성인쇄회로기판은 기본적으로 굽힘에 대해서는 높은 신뢰성을 보이기 때문에, 비틀림 변형에 대한 신뢰성만 확보한다면 그 수명을 대폭적으로 늘릴 수 있다.

상기 양측 가장자리부의 길이는 연성인쇄회로기판(20)의 비틀림시 인장변형되는 길이를 감안한 길이로 설정되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기의 길이는 연성인쇄회로기판(20)의 폭과 비틀림 각도 등에 따라 다르게 나타나기 때문에, 폭과 비틀림 각도를 감안하여 실험적 및/또는 수식으로 계산하여 적용하는 것이 좋다.

한편, 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기한 연성인쇄회로기판(20)은 유연한 플라스틱과 같은 절연성 재질의 박판에 전기적인 신호 전달을 위한 미세회로가 인쇄되어 이루어짐은 종래의 경우와 다르지 않다. 다만, 본 발명에 의한 연성인쇄회로기판(20)은 그 양측 가장자리에 이 부분의 길이를 중심부의 길이보다 길게하여 비틀림 변형시 가장자리에 인장변형이 발생되지 않도록 하기 위한 굴곡부(21)(21')가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 굴곡부(21)(21')는 연성인쇄회로기판(20)을 제작하는 공정의 하나인 열압착 공정(hot press)에서 금형에 상기 굴곡부(21)(21')와 대응하는 요철형상을 가 공하여 열압착과 동시에 형성할 수 있다. 즉, 별도의 추가적인 공정없이 기존의 연성인쇄회로기판 제조라인에서 열압착용 금형의 구조만 바꿔서 간단하게 형성할 수 있는 것이다.

도 5는 휴대폰용으로 이용되는 본 발명에 의한 연성인쇄회로기판(20)을 나타낸 도면으로, 이를 참조하여 본 발명에 의한 휴대폰용 연성인쇄회로기판에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1에 의하면, 휴대폰(1)은 본체(2)와 폴더(3)가 힌지(4)에 의해 접철 가능하게 결합되어 구성된다. 상기 본체(2)에는 메인 기판(5)이 수용되고, 상기 폴더(3)에는 LCD를 가용하기 위한 보조 기판(6)이 수용된다.

도 5에 의하면, 본 발명에 의한 연성인쇄회로기판(20)은 상기 메인 기판(5)과 연결되는 일단부(11)와 상기 보조 기판(6)과 연결되는 타단부(12)를 가지며, 상기 일단부(11)와 타단부(12) 사이에 상기 힌지(4)에 수용되는 적어도 하나의 수평부(13)가 존재한다. 상기 일단부(11)와 타단부(12)는 상기 수평부(13)에 대하여 대략 수직하다.

또한, 상기 수평부(13)에는 그 양측 가장자리에 상기 폴더(3)의 회동 개폐에 의한 비틀림 변형시 펴지는 굴곡부(21)(21')가 각각 형성되어 있다. 상기 굴곡부(21)(21')는 앞서 설명한 것과 동일한 구조 및 작용을 하는 것으로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.

한편, 도시예에서는 폴더형 휴대폰을 예시하였기 때문에, 연성인쇄회로기판(20)의 수평부(13)에 굴곡부(21)(21')가 형성된 것을 도시하고 있 으나, 카메라를 구비하여 폴더가 본체에 대한 개폐 방향을 포함하여 다른 여러방향으로도 회전하는 구조의 휴대폰에 사용되는 연성인쇄회로기판에서는 수평부 뿐만 아니라 수직부에도 상기한 바와 같은 굴곡부를 형성하여 연성인쇄회로기판이 반복적인 인장변형을 받지 않도록 할 수 있음은 당연하다.

첨부한 도 6a는 종래의 연성인쇄회로기판의 시뮬레이션 결과도 이고, 도 6b는 본 발명에 의한 연성인쇄회로기판의 시뮬레이션 결과도이다. 양자 공히 LS-Dyna라는 해석 소프트웨어를 사용하였으며, 한 쪽을 고정한 상태에서 다른 쪽을 180°회전시켰을 때 그 가장자리부에 발생되는 주응력값을 측정하였다. 시뮬레이션 결과, 종래에는 주응력값이 155Mpa로 나왔으나, 본 발명의 경우는 주응력값이 90Mpa로 나왔다.

도 6c은 주응력(σ)과 반복 비틀림 횟수(N)와의 상관도를 나타낸 대표적인 그래프로서, 세로축의 주응력(σ)이 높을수록 가로축의 반복 비틀림 횟수(N)는 현저히 감소하며, 주응력(σ)이 작을수록 반복 비틀림 횟수(N)는 현저히 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서, 종래의 155Mpa의 주응력에 비하여 본 발명의 90Mpa의 주응력의 경우가 반복 비틀림 횟수(N)를 증가시킬 수 있다. 여기서, 상기한 반복 비틀림 횟수(N)는 휴대폰의 경우 휴대폰 본체에 대한 폴더의 개폐 횟수를 말한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 비틀림에 의한 연성인쇄회로기판의 가장자리부의 응력을 감소시킬 수 있기 때문에, 연성인쇄회로기판의 수명을 증가시킬 수 있어, 이 연성인쇄회로기판이 사용되는 전기, 전자기기의 품질 향상 및 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 비틀림에 의한 연성인쇄회로기판의 가장자리부 응력을 감소시키기 위하여, 예컨대, 휴대폰의 힌지에 수용되는 연성인쇄회로기판의 길이를 필요한 길이보다 길게 할 필요가 없기 때문에, 연성인쇄회로기판의 마찰에 의한 마모 등의 불량이 일어날 소지가 전혀 없다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. 제 1 부재 및 이 제 1 부재에 대하여 움직임 가능한 제 2 부재를 갖춘 전기, 전자기기에서 상기 제 1 부재와 제 2 부재를 송수신 가능하게 연결하는 부재로서,

   유연한 절연성 재질의 박판에 미세회로가 인쇄되어 이루어지며;

   그 양측 가장자리부의 길이가 그 중심부의 길이보다 길게 설정된 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 양측 가장자리부의 길이는 연성인쇄회로기판의 비틀림시 인장변형되는 길이를 감안한 길이로 설정된 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 양측 가장자리부의 길이는 연성인쇄회로기판의 폭과 비틀림 각도에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
4. 제 1 부재 및 이 제 1 부재에 대하여 움직임 가능한 제 2 부재를 갖춘 전기, 전자기기에서 상기 제 1 부재와 제 2 부재를 송수신 가능하게 연결하는 부재로서,

   유연한 절연성 재질의 박판에 미세회로가 인쇄되어 이루어지며,

   그 양측 가장자리에는 비틀림 변형시 펴지는 굴곡부가 각각 형성된 것을 특 징으로 하는 연성인쇄회로기판.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 굴곡부는 파형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
6. 제 5 항에 있어서,

   파형의 상기 굴곡부가 대칭 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
7. 메인 기판을 수용한 휴대폰 본체; 및 상기 본체에 대하여 회동 개폐 가능하게 힌지로 결합되며, LCD를 가용하기 위한 보조 기판을 수용한 폴더;를 구비하는 휴대폰에서 상기 메인 기판과 보조 기판을 송수신 가능하도록 연결하는 부재로서,

   유연한 절연성 재질의 박판에 전기적인 신호 전달을 위한 미세회로가 인쇄되어 이루어지며;

   상기 메인 기판에 연결되는 일단부, 상기 보조 기판에 연결되는 타단부 및 상기 일단부와 타단부 사이에 위치되며 상기 힌지에 수용되는 수평부를 포함하며; 그리고,

   상기 수평부는 그의 양측 가장자리에 상기 폴더의 회동 개폐에 의한 비틀림 변형시 펴지는 굴곡부가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 휴대폰용 연성인쇄회로기판.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 굴곡부가 펴지는 경우 수평부의 양측 가장자리 길이는 그 중심부의 길이보다 길도록 설정된 것을 특징으로 하는 휴대폰용 연성인쇄회로기판.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 양측 가장자리의 길이는 비틀림시 인장변형되는 길이를 감안한 길이인 것을 특징으로 하는 휴대폰용 연성인쇄회로기판.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 양측 굴곡부는 파형의 대칭 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 휴대폰용 연성인쇄회로기판.

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