KR100509059B1 - 플렉시블인쇄회로기판의제조방법및그방법으로생산한플렉시블인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플렉시블 인쇄 회로기판의 제조방법 및 그 방법으로 생산한 플렉시블 인쇄 회로 기판에 관한 것으로, 특히 경질 회로기판을 제조하는 장비를 사용하여 보다 높은 생산성과 수율로 플렉시블 회로기판을 제조하는 것이다. 이를 위해 중앙에 통공(13)이 형성된 지지프레임(12)의 상면에 폴리이미드(polyimide)의 양면에 구리 호일(copper foil)이 부착된 플렉시블 회로기판의 재료가 되는 원단(10)을 소정의 텐션을 가지도록 접착한다.

이때, 상기 지지프레임(12)의 통공(13)은 상기 원단(10,10‘)중 플렉시블회로기판(20,20’)이 형성되는 부분에 대응되는 크기이므로, 상기 원단(10,10‘)과 지지프레임(12)이 부착되는 부분은 상기 원단(10,10’) 중 플렉시블 회로기판(20,20‘)이 형성되지 않는 부분 만이다. 따라서 상기 원단의 상하면에 회로의 형성이 완료되면 상기 원단(10,10’)중 회로가 형성된 부분만 절제하여 내면 2층 플렉시블 인쇄 회로기판(20,20‘)이 완성된다.

Description

플렉시블 인쇄 회로기판의 제조방법 및 그 방법으로 생산한 플렉시블 인쇄 회로 기판

본 발명은 플렉시블 베이스(Flexible base)의 기질(substrate), 즉 인쇄회로기판(Printed circuit board; PCB), 볼 그리드 어레이(Ball grid array; BGA)등에 사용되는 플렉시블 인쇄 회로기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플렉시블 회로기판을 경질 회로기판의 제조장비를 사용하여 생산할 수 있도록 하는 플렉시블 인쇄 회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 경질 회로기판(Rigid PCB)을 생산하기 위한 방법은 다양한 종류의 것이 제시되어 있는데, 대략 경질의 원재료를 컨베이어 등으로 이동시키면서, 적층공정, 회로형성공정, 금도금공정 및 세정공정을 거쳐 생산하게 된다.

한편, 플렉시블 인쇄 회로기판(Flexible PCB)은 연성의 원재료를 사용하여 제조하게 되는데, 원재료의 특성상, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 릴-투-릴(Reel-to-Reel)(혹은 롤-투-롤(Roll-to-Roll)방식이라 불리우는 제조공정을 통해 생산된다. 즉, 공급측 릴(S)에서부터 권취측 릴(T)로 플렉시블 원재료(1)를 연속적으로 이동시키면서 제조장비(2)를 지나게 하여 플렉시블 인쇄 회로기판(Flexible PCB)를 제조하게 된다.

하지만, 플렉시블 인쇄 회로기판을 만들기 위한 플렉시블 원재료(1)는 제조공정중에 휨이나 비틀림이 잘 발생하여 그 생산수율이 떨어지는 문제점이 있다. 그리고, 플렉시블 회로기판의 제조공정을 수행하기 위해서는 널리 사용되고 있는 경질 회로기판을 제조하기 위한 장비와는 별도의 플렉시블 인쇄 회로기판의 제조에 적합한 장비를 새로 마련하여야 하는 문제점이 있다.

따라서, 플렉시블 회로기판의 제조를 위해 새로운 장비를 마련하지 않고 경질 회로기판을 제조하기 위한 장비를 사용하여 플렉시블 인쇄 회로기판을 제조하기 위해 다음과 같은 방법을 사용한다. 즉, 도 2a 및 도 2b에 잘 도시된 바와 같이, 플렉시블 회로기판을 만들기 위한 원단(6)을 접착제(7)를 사용하여 지지판(8)에 부착한 후, 경질 회로기판을 제조하기 위한 장비에서 공정을 진행하게 된다.

그러나 상기한 바와 같이 플렉시블 회로기판을 만들기 위한 원단(6)을 지지판(8)에 접착제(7)로 부착하여 사용하게 되면 다음과 같은 문제가 있다. 상기 원단(6)의 이면 전체를 접착제(7)를 사용하여 지지판(8)에 부착시키기 때문에 원단(6)을 지지판(8)으로부터 떼어내는 과정에서 플렉시블한 원단(6)이 휘거나 구겨지게 되는 경우가 발생한다. 그리고, 접착제(7)가 원단(6)의 이면에 약간 남아 있게 되어 별도의 공정을 통해 이를 제거하여야 한다.

그리고, 상기와 같이 지지판(8)에 원단(6)을 접착하는 과정에서 원단(6)의 편평도가 나쁘면 회로를 정확하게 형성할 수 없어 불량이 발생하게 된다. 하지만 종래의 기술에서는 원단(6)의 편평도를 유지하면서 지지판(8)에 부착시킬 수 있는 방법이 없어 불량이 많이 발생하게 되어 생산성이 저하 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 경질 회로기판을 제조하는 장비를 사용하여 플렉시블 인쇄 회로기판을 보다 높은 생산성으로 생산할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 플렉시블 회로기판을 제조하기 위한 원단을 경질 회로기판 제조장비에서 공정을 진행할 수 있도록 경질화하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 플렉시블 회로기판을 제조하기 위한 원단에 보다 높은 편평도를 부여하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 플렉시블 회로기판의 생산공정중에 부여되는 원단이 수분이나 열에 의한 수축 또는 팽창이 발생하는 현상을 방지 또는 억제하여 치수안정성을 높여주는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 플렉시블 인쇄 회로기판의 재료가 되는 원단을 중앙부에 완성될 플렉시블 인쇄 회로기판에 대응되는 크기의 통공이 형성된 지지부재 상에 부착시켜 공정을 진행함을 특징으로 한다.

상기 지지부재에 원단을 부착시킴에 있어서 상기 원단의 가장자리 둘레를 따라 진공을 형성하여 원단에 텐션을 주어 원단의 편평도를 유지함을 특징으로 한다.

상기 원단 상에 회로형성이 완성되면 상기 지지부재의 통공 내측을 따라 상기 원단을 절취하여 플렉시블 회로기판을 완성하게 된다.

상기 통공 내에는 원단을 지지하는 중앙지지부재가 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 플렉시블 인쇄 회로기판의 재료가 되는 원단과 중앙부에 완성될 플렉시블 인쇄 회로기판에 대응되는 크기의 통공이 형성된 지지부재와 상기 지지부재상에 상기 원단과 접착되는 접착부재를 적층 시켜 상기 원단을 상기 지지부재상에 접착시키는 적층단계와, 상기 적층단계를 거쳐 완성된 기판의 원단상에 회로를 형성하며, 상기 지지부재 상에서 상기 원단을 분리하는 분리 단계를 포함하는 회로 형성 단계로 공정을 진행한다.

상기 적층단계에는 상기 통공에 대응 되는 크기의 지지판이 개재된 상태에서 상기 원단을 상기 지지부재상에 접착시키게 된다.

이와 같은 본 발명에 의하면 경질 회로기판을 제조하는 장비를 사용하여 플렉시블 회로기판을 제작할 수 있게 되고, 이에 더해 그 생산성이 크게 좋아지고 수율이 개선되는 이점이 있다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명은 플렉시블 회로기판(20)을 경질 회로기판을 제조하는 장비를 사용하여 제조할 수 있도록 하는 것으로, 플렉시블 인쇄 회로기판(20)을 만들기 위한 재료인 원단(10)을 지지프레임(12)으로 지지시킨 상태로 경질 회로기판을 제조하는 장비에서 공정을 진행하는 것이다. 즉, 상기 지지프레임(12)으로 플렉시블한 성질을 갖는 원단(10)을 지지하여 휘거나 비틀어지지 않도록 하여 공정을 진행하는 것이다.

즉, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 내부에 통공(13)을 가지고 소정의 형상으로 된 지지프레임(12)의 상면에 플렉시블 회로기판(20)의 원재료가 되는 원단(10)을 접착부재(14)로 부착하여 공정을 진행하는 것이다. 상기 접착부재(14)는 접착용 절연기재인 프리프레그(Prepreg)를 이용 한다. 상기 원단은 폴리이미드(polyimide)로 된 지지부(미도시)의 상하면에 구리 호일(copper foil)이 부착된 2층 기판이다.

이때 상기 통공(13)은 대략 상기 원단(10)중에서 플렉시블 회로기판(20)으로 형성되는 부분과 대응되고, 상기 지지프레임(12)과 원단(10)이 부착되는 부분은 상기 원단(10)의 가장자리 부분이다.

그리고, 상기 지지프레임(12)의 통공(13) 내에는 상기 원단(10)을 지지하는 중앙지지판(16)이 위치된다. 상기 중앙지지판(16)은 상기 통공(13)과 대응되는 형상으로 만들어지게 되는 상기 지지프레임(12)과 동일한 재료로 만들어 질 수 있다.

여기서 상기 지지프레임(12)은 에폭시 수지, 알루미늄 판재, 혹은 강철판 등으로 만들어지는 것이나, 상기 재료에 한정되는 것은 아니며, 상기 원단(10)을 지지한 상태로 공정을 진행할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 상관없다. 그리고, 상기 접착부재인 프리프레그(14)는 일종의 절연 고분자로서 고분자 및 중합체가 중합반응을 하기전의 재료를 얇고 균일한 두께로 1차 건조시켜 표면에 끈적거림을 없앤 상태의 재료이다. 또한 접착부재(14)는 테이프 형태의 플라스틱 필름을 사용하는 것이 바람직하나 반드시 그러한 것은 아니다.

한편, 상기한 바와 같이 원단(10)을 지지하게 되면, 상기 원단(10)이 휘거나 비틀어지지 않게 되고, 열이나 수분과 같은 환경의 영향을 거의 받지 않게 된다. 따라서, 도 3b에 도시된 것은 마치 하나의 경질 회로기판과 같이 되어, 그 상태로 경질 회로기판을 제조하는 장비에서 공정을 진행할 수 있게 된다. 이때, 필요에 따라서는 상기 원단(10)을 상기 지지프레임(12)의 양면에 접착시켜 공정을 진행할 수도 있다.

여기서 도 4와 도 5를 참고하여 본 발명의 실시예에 의해 플렉시블 회로기판(20)을 제조하는 것을 설명하기로 한다.

먼저, 적층공정단계를 수행한다. 적층공정이란 원단(10), 지지프레임(12), 접착부재인 프리프레그(14) 및 중앙지지판(16)을 상,하적층판(18,18‘) 사이에 차례로 적층하는 공정을 말한다. 즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 하적층판(18’) 상에 통공(13)이 형성된 지지프레임(12)이 놓여진다. 상기 지지프레임(12)의 통공(13)에는 중앙지지판(16)이 놓여진다. 그리고, 상기 지지프레임(12) 상에 다시 접착부재인 프리프레그(14)가 놓여지고, 그 위에 원단(10)이 놓여진다. 도면 부호 18은 상적층판이다.

이때, 접착부재인 프리프레그(14)는 상기 원단(10‘)의 가장자리에 해당되는 부분에만 놓여지게 된다. 다시 말해 원단(10’) 중 최종적으로 플렉시블 인쇄 회로기판(20‘)이 형성되는 부분에는 위치되지 않게 된다. 상기 중앙지지판(16)은 원단(10)의 중앙부분을 지지하는 역할을 하는 것이다.

상기와 같이 적층을 한 후에는 도 5b에 도시된 바와 같이, 상,하적층판(18,18‘)으로 가압과 가열을 하면서 원단(10)을 지지프레임(12)에 부착시키게 된다. 이때, 상기 원단(10)의 가장자리를 둘러서 진공(V)을 형성하여 상기 원단(10)이 가장자리 방향으로 당겨지게 한다. 따라서, 이와 같은 상태로 원단(10)이 지지프레임(12)에 부착되면, 상기 원단(10,10’)이 어느 정도의 텐션으로 가장자리 방향으로 잡아당겨져 원단(10)의 편평도가 소정의 값으로 유지된다. 이와 같이 원단(10)의 편평도를 소정의 값으로 유지할 수 있게 되면, 공정중에 수분이나 열 등에 의해 원단(10)이 휘거나 비틀리는 것이 방지되어 보다 정확하게 회로를 형성할 수 있게 된다.

이와 같이 하여 원단(10)과 지지프레임(12)이 접착되고 나면 냉각시켜 접착부재인 프리프레그(14)가 충분히 경화되도록 하여 적층공정을 완성한다.

그리고, 다음으로는 상기 중앙지지판(16)을 제거 하고, 회로형성공정을 수행한다. 먼저, 회로형성을 위한 가이드홀을 천공하는 드릴링을 수행한다. 그리고 나서, 도 5c에 도시되어 있는 상태에서, 일반적인 경질 회로기판 제조공정과 동일한 공정을 경질 회로기판 제조장비에서 진행하게 된다.

즉, 상기 원단(10)의 상,하 구리 호일 표면에 회로를 형성하는 회로형성공정을 먼저 수행한다. 경우에 따라서 상기 원단(10) 각각의 회로에 홀을 가공하여 원판의 앞뒤면의 회로를 연결시키기 위한 동도금을 수행할 수도 있다. 그리고는 절연공정을 수행한다. 상기 절연공정은 회로의 절연특성을 향상시키고 회로의 손상을 방지하기 위한 것으로, 납이 번져 회로가 인접회로와 도통되는 것을 방지하기 위한 절연 잉크를 도포하는 것이다.

다음으로는 도금공정을 수행하게 된다. 즉, 반도체등의 패키지공정에서 실행하는 와이어 본딩력을 강화하기 위한 공정이다. 이와 같은 회로형성공정, 절연공정 및 도금공정은 만들어지는 플렉시블 회로기판의 종류에 특성에 따라 달라질 수 있다.

이와 같이 하여 원단(10)에 회로가 완성되면, 도 5c에 도시된 바와 같이 커팅공정을 수행하게 된다. 이때 커팅선(C,C')은 상기 원단(10)과 지지프레임(12)이 접착되어 있는 부분의 내측, 다시 말해 통공(13)의 가장자리를 따라 이루어진다. 이처럼 커팅이 이루어지면, 도 5d에 도시된 바와 같이, 플렉시블 회로기판(20)이 완성된다.

그리고, 커팅공정을 마친 후에는 수세공정을 진행하여 플렉시블 회로기판(20)에 묻어 있는 이물을 제거하기위해 금도금 표면을 세척하게 된다. 이와 같이 되면 플렉시블 회로기판(20)이 완성되는 것이다.

이와 같이 본 발명에 의한 제조방법으로 플렉시블 회로기판을 제조하게 되면 다음과 같은 이점이 있다.

먼저, 기존의 경질 회로기판을 제조하기 위한 장비를 그대로 사용하여 플렉시블 회로기판을 제조할 수 있다. 따라서, 별도의 초기 비용을 들이지 않고도 경질 회로기판을 제조하는 장비를 사용하여 선택적으로 플렉시블 회로기판을 제조할 수 있게 된다.

그리고, 위에서 설명된 바와 같이 원단(10)이 상기 지지프레임(12)과 특정 부분에서만 접착된다. 다시 말해 상기 원단(10,10’)의 가장자리에서만 지지프레임(12)에 부착되고 나머지 부분은 단지 중앙지지판(16)에 의해 단지 지지되어 있는 상태이다. 따라서, 중앙지지판(16)을 제거하면 통공부에 위치한 원단의 하면이 노출되어 상기 원단의 하면에 회로 형성을 손쉽게 할 수있다. 또한, 완성된 플렉시블 회로기판(20)을 쉽게 지지프레임(12)으로부터 분리할 수 있어 완성된 플렉시블 회로기판(20)을 떼어내는 과정에서의 불량이 거의 없어지게 된다.

또한 지지프레임(12)에 원단(10)을 한쪽면에만 접착하여 양면의 플렉시블 회로기판(20)을 제작할 수 있어 고부가가치 제품을 생산할 수 있다.

또한 플렉시블 회로기판(20)의 제작중에 상기 원단(10)은 지지프레임(12)에 접착되어 있고 어느 정도의 텐션을 가지고 당겨져 있으므로 열이나 수분 등에 의해 비틀어지거나 휘는 일이 없어 제조공정중에 치수안정성이 좋아지게 되어 보다 정밀한 회로를 형성할 수 있게 된다. 따라서 별도로 상기 원단(10)의 장력을 유지하기 위한 과정을 생략할 수 있게 되어 작업성이 좋아지게 된다.

도 6과 도 7에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 다른 실시예는 먼저, 적층공정단계를 수행한다. 적층공정이란 원단(10,10‘), 지지프레임(12), 접착부재인 프리프레그(14) 및 중앙지지판(16)을 상,하적층판(18,18‘) 사이에 차례로 적층하는 공정을 말한다.

즉, 도 7a에 도시된 바와 같이, 하적층판(18’) 상에 원단(10‘)을 위치시킨다. 그리고, 상기 원단(10’) 상에 접착부재인 프리프레그(14)를 위치시킨다. 이때, 접착부재인 프리프레그(14)는 상기 원단(10‘)의 가장자리에 해당되는 부분에만 놓여지게 된다. 다시 말해 원단(10’) 중 최종적으로 플렉시블 회로기판(20‘)이 형성되는 부분에는 위치되지 않게 된다.

그리고, 상기 접착부재인 프리프레그(14) 상에 지지프레임(12)이 놓여진다. 상기 지지프레임(12)은 상기 접착부재인 프리프레그(14) 상에만 위치되는 것으로, 즉, 상기 원단(10‘) 중 회로가 형성되지 않는 부분에 위치되어 지지하는 것이다.

상기 지지프레임(12)의 통공(13)에는 중앙지지판(16)이 놓여진다. 상기 중앙지지판(16)은 원단(10,10‘)의 중앙부분을 지지하는 역할을 하는 것이다. 그리고, 상기 지지프레임(12) 상에 다시 접착부재인 프리프레그(14)가 놓여지고, 그 위에 원단(10)이 놓여진다. 도면 부호 18은 상적층판이다.

이와 같이 적층한 상태에서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 상,하적층판(18,18‘)을 통해 가압, 가열하여 상기 원단(10,10’)과 지지프레임(12)을 부착시켜 주게 된다. 이때, 상기 원단(10,10‘)의 가장자리를 둘러 진공(V)을 형성하여 상기 원단(10,10’)을 당겨서 어느 정도의 텐션을 가지도록 한다.

상기와 같이 적층공정을 행한 후에는, 도 7c와 7d에 도시된 바와 같이, 상기 일실시예에서 설명한 바와 같은 회로형성과정을 수행하여 회로를 형성하고, 회로가 형성된 부분만을 절제하여 내여 플렉시블 인쇄회로기판(20,20‘)을 완성하게 된다.

이와 같은 본 실시예를 사용하게 되면, 두 개의 원단(10,10‘)을 하나의 지지프레임(12)에 접착시켜 한번에 2장의 플렉시블 회로기판(20,20’)을 제조하므로 한번에 한 장의 플렉시블 회로기판을 생산하는 것에 비해 그 생산성이 극대화된다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 플렉시블 인쇄 회로기판의 제조방법은 양면에 구리 호일이 형성된 2층 플렉시블 회로기판의 재료인 원단을 중앙에 통공이 형성된 지지프레임 상에 프리프레그로 접착시켜 경질 회로기판의 제조장비에서 공정을 진행할 수 있게 한 것이다. 그리고, 상기 원단의 접착과정에서 원단의 가장자리를 따라 진공을 형성하여 상기 원단의 편평도를 유지시켜 주도록 하고 있다. 따라서, 기존의 경질 회로기판 생산장비를 사용하면서도 보다 정밀한 플렉시블 인쇄 회로기판을 보다 높은 생산성과 높은 수율로 만들어 낼 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 플렉시블 인쇄 회로기판의 제조공정을 설명하기 위한 제조공정도.

도 2a는 종래에 플렉시블 인쇄 회로기판을 경질회로기판장비에서 제조하기 위한 구성을 보인 평면도.

도 2b는 도 2a의 A-A' 선 단면도.

도 3a는 본 발명에 의한 플렉시블 인쇄 회로기판의 제조방법의 일실시예를 설명하기 위한 평면도.

도 3b는 도 3a의 B-B'선 단면도.

도 4는 본 발명의 일실시예의 공정흐름을 보인 제작공정순서도.

도 5a,5b,5c,5d는 본 발명 일실시예의 공정순서를 설명하는 공정설명도.

도 6은 본 발명에 의한 플렉시블 인쇄회로기판의 제조방법의 다른 실시예를 설명하는 단면도.

도 7a,7b,7c,7d는 본 발명의 다른 실시예의 공정순서를 설명하는 공정설명도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10,10‘: 원단 12: 지지프레임

14: 접착제 18: 상적층판

18‘: 하적층판 20,20’: 플렉시블 인쇄 회로기판

Claims (8)

1. 플렉시블 인쇄 회로기판의 재료가 되는 원단을 중앙부에 완성될 플렉시블 인쇄 회로기판에 대응되는 크기의 통공이 형성된 지지부재 상에 부착시켜 공정을 진행함을 특징으로 하는 플렉시블 인쇄 회로기판의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 원단은 상기 지지부재의 상하 양면에 각각 부착됨을 특징으로 하는 플렉시블 인쇄 회로기판의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 지지부재에 원단을 부착시킴에 있어서 상기 원단의 가장자리 둘레를 따라 진공을 형성하여 원단이 소정의 편평도를 유지할 수 있을 정도의 텐션을 줌을 특징으로 하는 플렉시블 인쇄 회로기판의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 원단 상에 회로형성이 완성되면 상기 지지부재의 통공 내측을 따라 상기 원단을 절취하여 플렉시블 인쇄 회로기판을 완성함을 특징으로 하는 플렉시블 인쇄 회로기판의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 통공 내에는 원단을 지지하는 중앙지지부재가 더 구비됨을 특징으로 하는 플렉시블 인쇄 회로기판의 제조방법.
6. 플렉시블 인쇄 회로기판의 재료가 되는 원단과 중앙부에 완성될 플렉시블 인쇄 회로기판에 대응되는 크기의 통공이 형성된 지지부재와 상기 지지부재상에 상기 원단과 접착되는 접착부재를 적층 시켜 상기 원단을 상기 지지부재상에 접착시키는 적층단계;

   상기 적층단계를 거쳐 완성된 기판의 원단상에 회로를 형성하며, 상기 지지부재 상에서 상기 원단을 분리하는 분리 단계를 포함하는 회로 형성 단계; 로 공정을 진행함을 특징으로 하는 플렉시블 인쇄 회로기판의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 적층단계에는 상기 통공에 대응 되는 크기의 지지판이 개재된 상태에서 상기 원단을 상기 지지부재상에 접착시키는 것을 특징으로 하는 플렉시블 인쇄 회로기판의 제조방법.
8. 제1항 내지 제7항중 어느 하나의 방법으로 생산된 플렉시블 인쇄 회로 기판.