KR100320702B1 - 다층피씨비용기판적층체의기압,가열경화방법및장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다층 PCB(Multi-Layer Printed Circuit Board)를 제조하는 공정에 있어서, 단일기판 여러 장을 동시에 접합하기 위한 가압, 가열경화방법 및 장치에 관한 것이다.

종래의 경우엔 기판적층체를 가압, 가열경화시키는 경우 진공가압과 강제대류가열방식을 채택하거나 유압프레스가압과 전도가열방식을 채택하여 기판적층체엔 불균일한 온도구배를 갖게 하고 가압력의 분포가 균일하지 않아 다층 PCB의 품질을 저하시키는 문제점이 있었던 바,

본 발명은 가압, 가열경화하고자 하는 기판적층체를 감싸는 밀폐공간을 형성한 상태에서 밀폐공간의 내부는 진공상태를 유지시키고, 밀폐공간의 외부에서는 가압유체에 의한 전방향의 동일한 가압이 이루어지도록 하면서 기판적층체엔 전도에 의한 열전달이 이루어지도록 하며, 대류열전달에 의한 열손실을 차단하여 균일한 가압과 가열이 동시에 이루어질 수 있도록 한 기판적층체의 가압, 가열경화방법 및 장치를 제공하는데 그 특징이 있다.

Description

다층 PCB용 기판적층체의 가압, 가열경화방법 및 장치

본 발명은 다층 PCB(Multi-Layer Printed Circuit Board)를 제조하는 공정에 있어서, 단일기판 여러 장을 동시에 접합하기 위한 가압, 가열경화방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 다층 PCB의 제조과정 중에서 단일기판을 여러 장 겹쳐놓고 상호 접합하는 과정이 필수적으로 필요하게 되는데, 이때 가열 및 가압하는 방식에 따라 다층 PCB의 접합두께의 균일도와 전기적 특성상 품질에 큰 영향을 끼치게된다.

그리하여 종래에도 품질의 향상과 생산성의 증대를 꾀하고자 다양한 형태의 가열, 가압방식을 채택하고 있는데, 대표적인 것들을 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래의 방식 중 강제대류가열방식과 진공가압방식을 채택한 일례를 보여주는 것으로, 이 경우엔 가열시 압력용기(1) 내부로서 가압경화시키고자 하는 기판적층체(2)의 주위로 히터(3)에서 발생된 열과 냉각기(4)에서 흡수되는 열이 균형을 이루어 적정온도상태에 있도록 하고, 배면에서 송풍팬(5)을 구동시켜 열풍을 급송시키는 방식을 채택하며, 가압방식은 기판적층체(2)를 가요성 필름(6)으로 기밀유지가 가능하게 감싼 상태에서 내부의 공기를 외부로 배출시켜 진공상태를 유지하는 진공가압방식을 재택한 방식을 보여준다.

이러한 방식은 열풍이 강제대류에 의하여 필름(6)을 거쳐 기판적층체(2)의표면에 전달된 열이 기판적층체(2)의 내부로 전도에 의하여 열전달이 이루어지게 되므로 기판적층체(2)에는 불균일한 온도구배가 발생하고, 기판적층체(2) 전체에 일정한 온도가 유지되도록 하는데엔 많은 시간이 소요되게 되어 기판 자체가 열변형이 발생하거나 기판 상호간 경화 및 접합되는 속도가 달라 품질에 악영향을 주게된다. 또한, 가열수단으로 이용되는 히터(3), 냉각팬(4), 송풍팬(5) 등의 주변기술이 압력용기(1) 내부에서 차지하는 용적이 커져 전체적으로 장비가 비대하여지고, 구조적 특성상 도시한 바와 같이 횡형타입으로 구성될 수 밖에 없으며, 장비크기에 비하여 작업공간이 상대적으로 적은 취약성이 있으므로, 따라서 작업성이 크게 떨어지고 경제성이 없는 것으로 알려져 있다.

다음 도 2는 종래의 방식 중 전도가열방식과 유압프레스가압방식을 채택한 일례를 보여주는 것으로서, 이 경우엔 가열방식으로 기판적층체(2)의 상부 또는 하부에 가열판(Hot Plate)(7)을 설치하여 가열하는 방식인데 기판적층체(2)에 비교적 균일하게 가열할 수 있다는 장점이 있으나, 기판적층체(2)의 측면부위가 개방되어 있는 관계로 주변에서 발생되는 자연대류현상에 의하여 외부로 열이 발산되게 되므로 기판적층체(2)의 불균일한 온도구배가 어느 정도 나타나게 되어 품질에 바람직하지 아니한 단점이 있다. 더욱이 가압방식으로서 유압프레스방식을 채택하고 있어 유압프레스기(8)에 의한 외력이 작용하는 부위가 일부분으로 집중되게 되고, 기판이 정교한 두께를 갖도록 이루어지더라도 여러 기판이 중첩상태에 있게 되는 기판적층체(2)에 외력이 작용하는 경우 가압력의 불균일한 분포에 의해 국부적 변형이 발생될 수 있으며, 기판단일체 상호간 간극에 의한 편차를 피할 수 없게 되어 다층PCB의 품질을 저하시키는 요인이 되고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하고자, 가열방식상 진공상태에서는 대류열전달이 발생될 수 없고 순수하게 전도에 의한 열전달이 이루어지게 된다는 원리와, 가압방식상 밀폐공간에서는 유체에 압력이 가해지는 경우 피가압물체의 전방향에 걸쳐 동일한 압력분포를 갖는다는 기초원리에 따라 연구 개발되었다.

본 발명의 목적은 가압, 가열경화하고자 하는 기판적층체를 감싸는 밀폐공간을 형성한 상태에서 밀폐공간의 내부는 진공상태를 유지시키고, 밀폐공간의 외부에서는 가압유체에 의한 전방향의 동일한 가압이 이루어지도록 하면서 기판적층체엔 전도에 의한 열전달이 이루어지도록 하며, 대류열전달에 의한 열손실을 차단하여 균일한 가압과 가열이 동시에 이루어질 수 있도록 한 기판적층체의 가압, 가열경화방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다층 PCB를 제작하고자 하는 기판적층체와, 기판적층체에 의하여 가압, 가열경화처리된 기판적층체를 장치의 내부에 각각 내장 및 인출시 사용이 편리하고, 장치의 내부공간활용을 극대화할 수 있도록 한 기판적층제의 가압, 가열경화장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래에 있어서 기판적층체의 가압, 가열경화방법을 설명하기 위한 일례를 보여주는 개략도,

도 2는 종래에 있어서 기판적층체의 가압, 가열경화방법을 설명하기 위한 다른 일례를 보여주는 개략도,

도 3은 본 발명인 가압, 가열경화방법을 설명하기 위한 개략도,

도 4는 도 3에 도시한 가압, 가열경화방법을 이용하여 이루어진 장치의 바람직한 일례로서 요부를 중심으로 보여주는 일부생략사시도,

도 5는 도 4에 도시한 예의 종단면도,

도 6은 도 5의 종단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 본체 12 : 제 1 밀페공간

14 : 기판적층체 16 : 제 2 밀폐공간

20 : 개폐문 22 : 가압유체주입구

24 : 지지프레임 30 : 지그

32 : 저부판 34 : 신축커버

36 : 상부부재 38 : 내압호스

40 : 가열기구

이하 첨부된 도면에 의거 본 발명에 대하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.

도 3에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 가압, 가열방식을 살펴보면, 압력 용기형태로 형성된 본체(10)의 내부에 마련된 제 1 밀폐공간(12)의 내부에 기판적층체(14)를 내장한 별도의 제 2 밀폐공간(16)을 신축이 가능하게 마련하고, 제 2 밀폐공간(16)의 내부공기는 강제로 배출시켜 상기 별도의 제 2 밀폐공간(16)을 진공상태가 유지되도록 하며, 상기 제 1 밀폐공간의 내측엔 외부로부터 가압매체인 유체를 공급하여 소정압력인 가압상태를 유지시키고, 상기 별도의 제 2 밀폐공간(16) 및 기판적층체(14)와 인접되게 가열기구(40)를 설치하여 기판적층체(14)에 전도에 의한 균일한 열전달이 이루어질 수 있도록 한 가압, 가열경화방법을 채택한다.

도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이 본 발명인 가압, 가열경화장치의 바람직한 일례를 살펴보면, 일측에 개폐문(20)이 기밀유지가 가능하게 설치되는 압력용기형태의 본체(10)의 내부엔 제 1 밀페공간(12)을 형성하고, 본체(10)의 일측엔 상기 제 1 밀폐공간(12)과 연통되는 가압유체주입구(22)를 마련하며, 상기 제 1 밀폐공간(12)의 내부에 마련된 지지프레임(24)엔 각각 기판적층체(14)가 내장되는 제 2 밀폐공간(16)을 갖는 다수의 지그(30)를 설치하되, 상기 지그(30)는 상기 제 2 밀폐공간(16)과 연통된 유로가 형성되는 저부판(32)과 저부판(32)의 상부에 신축이 가능한 필름형태인 신축커버(34)의 외주단부가 밀폐고정된 상부부재(36)가 내부에 상기 제 2 밀폐공간(16)을 갖도록 하면서 저부판(32)과 연통되게 연결된 내압호스(38)를 거쳐 본체(10) 외부로 내부공기를 배출시킬 수 있도록 하며, 상기 지지프레임(24)엔 상기 다수의 지그(30)의 저부에 위치하도록 고정부재(42)에 의하여 가열기구(40)를 설치하여 이루어져, 기판적층체(14)가 상기 제 2 밀폐공간(16)은 진공상태에서 상기 제 1 밀폐공간(12)이 가압되면서 가압상태를 유지하고,지그(30)를 거쳐 동시에 가열이 이루어질 수 있게 구성된다.

이때, 지그(3O)는 지지프레임(24)에 각각 설치되는 슬라이드급송기구(50)상에 결합설치될 수 있는데, 슬라이드급송기구(50)는 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이 가이더(52,52)와 슬라이더(54,54)의 결합형태인 상, 하부 슬라이드급송기구(56,58)를 상, 하 방향으로 직교되게 설치하고, 하부 슬라이드급송기구(58)와 개폐문(2O)을 연동되게 설치하여, 개폐문(20)의 개방시 상부 슬라이드급송기구(56)가 하부 슬라이드급송기구(58)에 얹혀진 상태에서 하부 슬라이드급송기구(58)가 지그(30)와 함께 개폐문(20)이 외부로 이동하고, 지그(30)는 상부 슬라이드급송기구(56)에 의하여 하부 슬라이드급송기구(58)의 진행방향과 직교하는 수평방향으로 이동이 가능하게 되어 하나의 본체(10)내에 상, 하 여러개의 지그(30,30,30,30)가 동시에 장착활용되고, 인접 지그(30,30,30) 상호간 간격이 좁은 경우에도 지그(30)의 개폐가 용이하여 기판적층체(14)의 가압, 가열경화처리과정 전, 후에 기판적층제(14)의 내장 또는 인출을 손쉽게 행할 수 있게 된다.

또한, 별도로 도시하지는 아니하였으나 전술한 바와 같이 슬라이드급송기구(50)를 상, 하부 슬라이드급송기구(56,58)의 2중 구조를 채택하지 않고 단순히 하부 슬라이드급송기구(58)와 지그(30)가 서로 연동되도록 하면서 개폐문(20)을 개방시킨 상태에서 전, 후 방향으로 슬라이드급송이 가능하도록 하여, 기판적층체(14)의 가압, 가열경화처리과정 전, 후에 기판적층체(14)를 지그(30) 내부 제 2 밀폐공간(16)에 내장시키거나 아니면 지그(30) 내부의 제 2 밀폐공간(16)으로부터 꺼낼때 편리하게 활용할 수도 있다.

또한, 가열기구(40)는 지지프레임(24)과 고정판(42)에 의하여 고정설치되어지되, 냉, 열매공급라인(44) 및 냉, 열매배출라인(46)에 의하여 외부로부터 냉매 또는 열매를 공급 또는 배출하여 온도를 조절할 수 있게 이루어진 열판형태나, 별도로 도시하지는 않았으나 전열시이트형태의 가열매체가 내장된 형태의 열판형태 등 적절한 것을 선택, 설치하여 활용할 수 있다.

도면 중 미설명부호로서 48은 내압호스(38)를 거쳐 제 2 밀폐공간(16) 내부의 공기를 본체(10)의 외부로 배출시키기 위한 관로를 나타낸다.

한편, 작동관계를 살펴보면, 개폐문(20)을 열고 슬라이드급송기구(501에 의하여 여러 지그(30)가 개폐문(20)과 함께 외부로 나오게 되고, 필요시 상부 슬라이드급송기구(56)를 이용하여 지그(30)를 외측으로 당긴 상태에서 지그(30)를 차례로 개방시킨 다음, 여러 지그(30)의 내부에 위치한 제 2 밀폐공간(16) 내부에 가압, 가열경화처리를 행하고자 하는 기판적층체(14)론 각각 내장시키고 지그(30)를 닫아 고정시키며 상부 슬라이드급송기구(56)에 의하여 원위치시킨 후 하부 슬라이드급송기구(58)를 이용하여 복귀시키고 개폐문(20)을 닫아 고정시킨다.

다음 진공펌프를 가동시키면 제 2 밀폐공간(16) 내부에 있던 공기는 내압호스(38)와 관로(48)를 거쳐 외부로 배출되고, 신축커버(34)는 기판적층체(14)에 점점 근접되면서 제 2 밀폐공간(16)은 진공상태를 유지하게 되며, 가압유체공급용 컴프레서를 가동시키면 가압유체로서 질소가스나 공기 등을 가압유체주입구(22)를 거쳐 주입하여 제 1 밀폐공간(12) 내부의 압력을 상승시키면, 제 1 밀폐공간(12)의 내부로서 제 2 밀폐공간(16)의 외부에도 동일한 압력이 전방향에서 동일하게 작용하게 되나 표면적이 가장 큰 신축커버(34)부위에 상부로부터 하부로 가해지는 압력이 가장 크게 미치게 된다.

한편, 가열기구(40)엔 미리 적정온도를 유지하도록 하게 하며, 가열기구(40)에서 발생되는 열은 가열기구(40)와 바로 인접된 지그(30)의 저부판(32)을 거쳐 제 2 밀폐공간(16)으로 전달이 이루어지고, 제 2 밀폐공간(16)은 내부는 진공상태를 유지하고 열전달매체가 존재하지 않게 되므로 대류현상이 없이 순수한 열전도에 의한 열전달만이 이루어지게 되어 기판적층체(14)에도 순수한 열전도에 의한 열전도가 고르게 이루어지게 된다.

즉, 제 2 밀폐공간(16) 내부가 진공을 유지하되 제 1 밀폐공간(12)에 공급되는 가변유체에 의하여 신축커버(34)를 거쳐 기판적층체14)에 균일한 압력분포를 갖는 가압상태에서 순수한 열전도의 열전달에 의할 균일한 온도변화를 유지하게 되어 기판적층체(14)의 가압, 가열경화가 가능하게 되는 것이다.

물론 가압, 가열경화가 완료되면 진공펌프, 컴프레서 및 가열기구(40)의 가동을 중지시키고 압력을 해제하며, 전술한 초기의 기판적층체(14)의 장착 및 제 1 밀폐공간(12) 내부에 거치시키는 일련의 과정과 역순으로 지그(30)로부터 처리된 기판적층체(14)를 인출시키면 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명인 가압, 가열경화방법 및 장치에 의하면, 가압, 가열경화시키고자 하는 기판적층제(14)를 감싸는 제 2 밀폐공간(16)은 진공상태를 유지지키고, 제 2 밀폐공간(6)의 외부엔 제 1 밀폐공간(12)을 형성하여 가압유체에 의해 전방향의 동일한 가압력이 고르게 작용하도록 하면서 기판적층체(14)엔 전도에 의한 고른 열전달이 이루어지도록 하여 균일한 가압과 가열이 동시에 이루어질 수 있고, 장치의 경우 슬라이드급송기구(50)를 채택하여 기판적층체(14)를 장치의 내부에 각각 내장시키거나 인출하는 경우 보다 사용이 편리할 뿐만아니라 가열기구(46)의 구성을 단순화시킬 수 있어, 장치 내부의 작업공간을 넓고도 효율적으로 활용할 수 있어 경제적으로 이용할 수 있는 장점을 갖는다.

Claims (3)

1. 압력용기형태로 형성된 본체(10)의 내부에 마련된 제 1 밀폐공간(12)의 내부에 기판적층체(14)를 내장한 별도의 제 2 밀폐공간(16)을 신축이 가능하게 마련하고, 제 2 밀폐공간(16)의 내부공기는 강제로 배출시켜 상기 별도의 제 2 밀폐공간(16)을 진공상태가 유지되도록 하며, 상기 제 1 밀폐공간의 내측엔 외부로부터 가압매체인 유체를 공급하여 소정압력인 가압상태를 유지시키고, 상기 별도의 제 2 밀폐공간(16) 및 기판적층체(14)와 인접되게 가열기구(40)를 설치하여 기판적층체(14)에 전도에 의한 균일한 열전달이 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 다층 PCB용 기판적층체의 가압, 가열경화방법.
2. 일측에 개폐문(20)이 기밀유지가 가능하게 설치되는 압력용기형태의 본체(10)의 내부엔 제 1 밀페공간(12)을 형성하고, 본체(10)의 일측엔 상기 제 1 밀폐공간(12)과 연통되는 가압유체주입구(22)를 마련하며, 상기 제 1 밀폐공간(12)의 내부에 마련된 지지프레임(24)엔 각각 기판적층체(14)가 내장되는 제 2 밀폐공간(16)을 갖는 다수의 지그(30)를 설치하되, 상기 지그(30)는 상기 제 2 밀폐공간(16)과 연통된 유로가 형성되는 저부판(32)과 저부판(32)의 상부에 신축이 가능한 필름형태인 신축커버(34)의 외주단부가 밀폐고정된 상부부재(36)가 내부에 상기 제 2 밀폐공간(16)을 갖도록 하면서 저부판(32)과 연통되게 연결된 내압호스(38)를 거쳐 본체(10) 외부로 내부공기를 배출시킬 수 있도록 하며, 상기지지프레임(24)엔 상기 다수의 지그(30)의 저부에 위치하도록 고정부재(42)에 의해 가열기구(40)를 설치하여 이루어져, 기판적층체(14)가 상기 제 2 밀페공간(16)은 진공상태에서 상기 제 1 밀폐공간(12)이 가압되면서 가압상태를 유지하고, 지그(30)를 거쳐 동시에 가열이 이루어질 수 있게 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 PCB용 기판적층체의 가압, 가열경화장치.
3. 제2항에 있어서,

   지그(30)가 지지프레임(24)에 설치되는 슬라이드급송기구(50)상에 설치되어지되, 슬라이드급송기구(50)가 가이더(52,52)와 슬라이더(54,54)의 결합형태인 상하부 슬라이드급송기구(56,58)를 상, 하 방향으로 직교되게 설치하고, 하부 슬라이드급송기구(58)와 개폐문(20)을 연동되게 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 PCB용 기판적층체의 가압, 가열경화장치.