KR100562621B1 - 플렉서블 배선판의 검사 방법 - Google Patents

플렉서블 배선판의 검사 방법 Download PDF

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Abstract

플렉서블 배선판을 수증기압 30mmHg 이상의 분위기 하에 놓아두어, 수분이 흡수되도록 한 후, 2개의 배선간에 전압을 인가하고, 전압 인가중에 배선간의 절연 저항치를 측정한다. 일정한 간격으로 절연 저항치의 변화량 △log(R)을 구한다. 절연 저항치의 변화량 △log(R)의 최대값이 사전결정된 기준값 이하인지의 여부를 판정하여, 이 판정 결과에 따라 플렉서블 배선판의 불량 여부를 판정한다.

Description

플렉서블 배선판의 검사 방법{METHOD FOR INSPECTING A FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT}
도 1은 플렉서블 배선판의 일례를 나타내는 단면도,
도 2는 도 1의 플렉서블 배선판의 일부 평면도,
도 3은 전압 인가중의 절연 저항치의 측정 결과를 도시한 도면,
도 4는 절연 저항치 변화량의 최대값의 히스토그램을 도시한 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 4 : 절연막 2 : 배선
2a : 본딩 패드 3 : 접착제층
본 발명은 플렉서블 배선판의 검사 방법에 관한 것이다.
여러가지 전기 기기 또는 전자 기기에 플렉서블 배선판(FPC : Flexible Printed Circuits)이 이용되고 있다. 이 플렉서블 배선판 각각은, 폴리이미드(polyimide) 수지 등의 전기적 절연막과, 그 전기적 절연막 상에 형성되는 구리 등과 같은 금속박(metal foil)의 배선 패턴으로 구성된다.
이러한 플렉서블 배선판은, 가요적(flexible)이고 두께가 얇기 때문에, 좁은 공간에 마련될 수 있다. 따라서, 기기의 소형화 및 박형화를 이룰 수 있다.
최근, 전기 기기나 전자 기기에 대한 소형화 및 고집적화의 요구에 따라, 플렉서블 배선판의 배선간 피치도 좁아졌다. 따라서, 플렉서블 배선판의 배선 재료로부터 금속 이온의 용출(이온 이동)이 발생하면, 배선간 단락이 발생하기 쉬워진다. 예컨대, 온도 85℃ 및 습도 85%의 분위기 하의 테스트에서, 이러한 이온 이동에 의해 수명이 100 시간으로 줄어드는 경우가 발생한다.
따라서, 이온 이동에 의해 수명이 줄어드는 플렉서블 배선판은, 출하전의 검사 단계에서 불량품으로서 제거되어야 한다. 이러한 단명의 플렉서블 배선판에서는, 배선 사이에 이온 불순물이나 섬유 등의 이물질이 존재하는 것을 알았다. 따라서, 각 플렉서블 배선판의 배선간 이물을 현미경으로 검출함으로써, 불량품을 검출할 수 있다.
그러나, 개개의 플렉서블 배선판을 현미경으로 관찰하여 배선간 이물질을 검출하는 것은 대단히 비효율적이다. 이 방법은 출하 전의 검사 방법으로서는 비현실적이다.
따라서, 출하 전에 단명의 플렉서블 배선판을 검출하는 검사를 효율적으로 실행하는 방법이 요구되고 있었다.
본 발명의 목적은, 플렉서블 배선판의 불량 여부를 효율적으로 판정할 수 있는 검사 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자는, 여러가지 실험과 연구를 하였다. 그 결과, 수분을 흡수한 후에 플렉서블 배선판에 전압을 인가하는 중의 배선간 절연 저항치가 플렉서블 배선판의 수명과 특정한 관계가 있음을 알았다. 다음 발명은 이 관계에 근거하여 입안되었다.
본 발명에 따르면, 플렉서블 배선판의 검사 방법은, 검사 대상이 되는 플렉서블 배선판에 수분이 흡수되도록 하는 단계와, 사전결정된 전압 인가의 조건 하에서 배선간 절연 저항치의 변화량에 근거하여, 상기 플렉서블 배선판의 불량 여부를 판정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 플렉서블 배선판의 검사 방법에 있어서, 수분 흡수 후의 플렉서블 배선판에 전압을 인가하는 중의 배선간 절연 저항치의 변경량에 근거하여 플렉서블 배선판의 불량 여부가 판정되기 때문에, 플렉서블 배선판의 불량 여부는 전기적 측정에 의해서 이루어질 수 있다. 따라서, 플렉서블 배선판은 효율적으로 검사될 수 있다.
플렉서블 배선판의 검사 방법은, 검사의 대상이 되는 플렉서블 배선판에 수분이 흡수되도록 하는 단계와, 사전결정된 전압이 인가되는 조건 하에서 일정한 간격으로 배선간 절연 저항치의 변경량을 측정하여, 절연 저항치의 변경량의 최대값이 사전결정된 기준치 이하일 때 플렉서블 배선판을 양품이라고 결정하는 것이 바람직하다.
이 경우, 절연 저항치의 변화량의 최대값을 사전결정된 기준값과 비교함으로써 플렉서블 배선판의 불량 여부를 용이하고 일관되게 판정할 수 있다.
절연 저항치의 변화량을 2개의 시점(point of time)에서의 절연 저항치의 상용 대수의 차로 나타내는 것이 바람직하다. 이 경우, 사전결정된 기준값은 0.05일 수 있다.
절연 저항치의 변화량을 2개의 시점에서의 절연 저항치의 상용 대수의 차로 나타냄으로써, 배선간 거리 및 배선간 인가 전압에 편차의 악영향이 줄어들어, 정확한 판정 결과가 얻어진다.
검사 대상이 되는 플렉서블 배선판을 고온 및 고습 하에 일정 시간 놓아두어, 수분이 흡수되게 한다. 일정한 온도 및 일정한 습도 하에서 사전결정된 시간동안 놓아두어, 플렉서블 배선판이 수분을 흡수하도록 하면, 플렉서블 배선판의 수분 흡수량을 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수분 흡수 후에 사전결정된 전압 인가의 조건 하에서 일정한 간격으로 측정된 배선간 절연 저항치의 변화량의 최대값이 사전결정된 기준값 이하인 플렉서블 배선판이 제공된다.
수분 흡수후에 사전결정된 전압 인가의 조건 하에서 일정한 간격으로 측정된 배선간 절연 저항치의 변화량의 최대값이 사전결정된 기준값 이하이면, 이온 이동에 의한 배선간 단락이 발생하지 않아, 플렉서블 배선판은 수명이 길어진다.
본 발명의 특징 및 효과는 첨부 도면을 참조로 하여 설명하는 이하의 상세한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 플렉서블 배선판의 일례를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 플렉서블 배선판의 부분 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전기적 절연막(1) 상에 접착제층(3)이 형성된다. 접착제층(3) 내에 금속박(metal foil)으로 이루어진 배선(2)이 마련된다. 접착제층(3)의 상부 표면은 전기적 절연막(4)으로 덮혀 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 절연막(4)과 접착제층(3) 둘 다의 일부가 제거되어, 배선(2)의 종단에 형성된 본딩 패드(bonding pad : 2a)가 전기적 절연막(1) 상에 노출된다.
전기적 절연막(1, 4)으로서, 폴리이미드막, 폴리파라바닉(polyparabanic)막, 폴리에스테르(polyester)막, 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate)막, 폴리에테르-술폰(polyether-sulfone)막, 폴리에테르- 이미드(polyether-imide)막, 폴리에테르-에테르-케톤(polyether-ether-ketone)막 등이 이용된다. 특히, 우수한 기계적 특성, 전기적 특성 및 화학적 특성을 갖는 폴리이미드막을 이용하는 것이 바람직하다.
배선(2)으로서, 동박(copper foil), 알루미늄박, 니크롬박 등의 양호한 도전성을 갖는 금속박이 이용된다. 필요에 따라서 금속박에 주석, 땜납, 금, 니켈 등으로 도금이 실시된다.
접착제층(3)으로서, 열경화성 접착제(예컨대, 에폭시(epoxy) 고무계 접착제, 또는 폴리에스테르 수지에 이소시아네이트(isocyanate)계 경화제를 첨가한 폴리에스테르계 접착제), 열가소성 접착제(예컨대, 합성 고무계 접착제, 또는 폴리 이미드계 접착제), 점착제(감압성 접착제, 예컨대 아크릴(acrylic)계 점착제) 등이 이용된다. 또한, 상기 각종 접착제를 조합하여 사용하더라도 무방하다.
다음에, 플렉서블 배선판의 검사 방법에 대하여 설명한다.
검사 대상이 되는 플렉서블 배선판을 수증기압 30mmHg 내지 760mmHg, 바람직하게는 45mmHg 내지 400mmHg의 분위기 하에서 1 시간 이상, 바람직하게는 6 시간 이상 방치한다. 혹은, 검사 대상이 되는 플렉서블 기판을 온도 20℃ 내지 100℃, 바람직하게는 30℃ 내지 50℃의 순수한 물에 침적하여 물을 흡수시켜도 된다. 그 후, 플렉서블 배선판의 2개의 본딩 패드(2a)에 직류 전원의 접촉 탐침을 연결하여 2개의 배선(2) 사이에 50V 내지 1000V, 바람직하게는 300V 내지 600V의 전압을 인가한다. 전압의 인가 시간은 1초간 내지 20초간, 바람직하게는 5초간 내지 15초간이다.
배선(2) 간에 처음부터 고전압을 인가하면 큰 충전 전류가 흘러, 직류 전원의 보호 회로가 작동될 우려가 있는 경우, 배선(2)간 인가 전압을 낮은 전압으로부터 서서히 높은 전압으로 상승시키더라도 무방하다.
전압 인가 중에 배선(2)간 절연 저항치 R을 일정한 간격으로 측정한다. 그리고, 일정한 간격으로 절연 저항치의 변화량 △log(R)을 구한다. 여기서, R1, R2가 임의 시간 간격의 두 시점에서의 배선(2)간 절연 저항치일 때에, △log (R)=log(R2)-log(R1)이다. 또한, 임의 시간 간격은 0.025초 내지 0.5초, 바람직하게는 0.05초 내지 0.3초의 범위에 있다.
그런 후, 절연 저항치 변화량 △log(R)의 최대값이 사전결정된 기준값 이하인지의 여부에 의해 검사가 이루어진다. 이 검사에 근거하여 플렉서블 배선판의 불량 여부가 판정된다.
이 판정의 기준값은, 동일 종류의 복수의 플렉서블 배선판에 대하여 상술한 방법으로 절연 저항치의 변화량 △log(R)를 측정한 후, 각 플렉서블 배선판의 불량 여부를 별도의 시험 방법으로 판정함으로써 사전에 결정될 수 있다. 별도의 시험 방법이란, 고온 및 고습의 조건 하에서 절연 불량 시험, 현미경에 의한 배선간 이물질 관찰 등을 이용하는 방법이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플렉서블 배선판의 검사 방법에 있어서, 수분을 흡수한 후의 각 플렉서블 배선판에 전압을 인가하는 도중의 절연 저항치의 변화량 △log(R)에 근거하여 각 플렉서블 배선판의 불량 여부를 판정할 수 있다. 이 경우, 전기적인 측정에 근거하여 플렉서블 배선판의 불량 여부를 판정할 수 있어, 다수의 플렉서블 배선판을 효율적이고 일관되게 검사할 수 있다.
이 검사 방법에서는, 각 플렉서블 배선판의 배선간 절연 저항치 R이 아니라, 절연 저항치의 변화량 △log(R)의 최대값이 기준값 이하인지의 여부에 근거하여 플렉서블 배선판의 불량 여부를 판정한다. 따라서, 배선간 거리 및 배선간 인가 전압의 편차의 악영향이 줄어들어, 정확한 판정 결과가 얻어진다.
상술한 검사 방법에서, 복수의 플렉서블 배선판에 대하여 절연 저항치의 변화량과 플렉서블 배선판의 불량 여부의 관계에 대하여 조사하였다. 샘플수는 31개이다.
샘플로서 이용된 플렉서블 배선판의 전기적 절연막(1, 4)의 재료는 폴리이미드이다, 배선(2)의 재료는 구리이다. 또한, 전기적 절연막(1)의 두께는 25㎛이고, 전기적 절연막(4)의 두께는 25㎛이다. 또한, 배선(2)의 두께는 35㎛이고, 이웃하는 배선(2)간의 피치는 0.2mm이다. 각 배선(2)의 폭은 0.1mm이며, 각 배선(2)의 길이는 45mm이다.
플렉서블 배선판 샘플을 온도 85℃ 및 습도 85%(수증기압 368.6mmHg)의 분위기 하에서 6 시간동안 방치한 후, 상술한 방법으로 2개의 배선(2) 간에 500V의 전압을 인가하고, 전압 인가 중의 배선(2)간 절연 저항치 R을 0.2초간격으로 측정하였다. 전압의 인가 시간은 총 10초간으로 하였다. 절연 저항치는 전류치를 측정하여 구하였다.
0.2초 간격의 절연 저항치의 측정 결과를 그래프로 플롯(plot)하였다.
도 3에 전압 인가중의 절연 저항치의 측정 결과를 나타낸다. 도 3의 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 배선간 절연 저항치를 나타낸다.
도 3에는, 전체 샘플중 8개 샘플의 측정 결과를 나타낸다. 파선(broken line)은, 후술하는 절연 불량 시험에 의해 불량품으로 여겨지는 샘플을 나타낸다. 다른 실선은 양품으로 여겨지는 샘플을 나타낸다.
또한, 각 샘플의 절연 저항치의 변화량 △log(R)의 최대값을 구하여, 절연 저항치 변화량의 최대값의 히스토그램을 작성하였다. 도 4는 절연 저항치의 변화량의 최대값의 히스토그램을 도시한 도면이다.
도 4의 횡축은 절연 저항치의 변화량의 절대치의 최대값이고, 종축은 도수(frequency)이다. 도 4에서는, 절연 저항치의 변화량의 절대값의 최대값을 max│△log(R)│으로 나타내고 있다.
모든 샘플에 대하여 고온 및 고습 하에서 절연 불량 시험 및 현미경에 의한 관찰을 하였다. 이 경우, 온도 85℃ 및 습도 85%의 분위기 하에 100 시간동안 샘플을 방치하고, 배선 사이에 100V의 직류 전압을 인가했을 때에 절연 저항치가 1×106Ω 이하인 샘플을 불량품으로 하였다.
상술한 테스트에서 절연 저항치가 1×106Ω을 초과한 양품의 샘플은 절연 저항치의 변화량의 최대값 max│△log(R)│가 0.05 이하였다. 다른 한편, 상술한 테스트에서 절연 저항치가 1×106Ω 이하인 불량품의 샘플은 절연 저항치의 변화량의 최대값 max│△log(R)│가 0.05를 초과하였다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 절연 저항치의 변화량 △log(R)이 0.05 이하일 때 샘플을 양품으로 판정하고, 절연 저항치의 변화량 △log(R)이 0.05를 초과하면 샘플을 불량품으로 판정하였다.
또, 각 샘플을 온도 85℃ 및 습도 85%의 분위기 하에 12 시간 및 24 시간 방치한 후, 상기와 마찬가지 방법으로 절연 저항치의 변화량을 측정한 경우에도, 상기와 마찬가지 결과가 얻어졌다.
이들 결과, 절연 저항치 변화량의 최대값이 0.05인지 여부를 조사하는 상기 검사 방법에 근거하여, 플렉서블 배선판의 불량 여부를 판정할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

Claims (12)

  1. 검사 대상이 되는 플렉서블 배선판에 수분이 흡수되도록 하는 단계와,
    상기 수분이 흡수된 플렉서블 배선판의 배선에 사전결정된 전압을 인가하는 단계와,
    사전결정된 전압의 인가 조건 하에서 배선간 절연 저항치의 변화량을 측정하여, 상기 배선간 절연 저항치의 변화량에 근거해서 상기 플렉서블 배선판의 불량 여부를 판정하는 단계를 포함하는 플렉서블 배선판의 검사 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    검사 대상이 되는 상기 플렉서블 배선판을 고온 및 고습 환경 하에 사전결정된 시간동안 놓아두어, 수분이 흡수되게 하는 단계를 더 포함하는 플렉서블 배선판의 검사 방법.
  3. 검사 대상이 되는 플렉서블 배선판에 수분이 흡수되도록 하는 단계와,
    상기 수분이 흡수된 플렉서블 배선판의 배선에 사전결정된 전압을 인가하는 단계와,
    상기 사전결정된 전압의 인가 조건 하에서 일정한 간격으로 측정된 배선간 절연 저항치의 변화량을 측정하여, 상기 절연 저항치의 변화량의 최대값이 사전결정된 기준값 이하일 때 상기 플렉서블 배선판을 양품으로 판정하는 단계를 포함하는 플렉서블 배선판의 검사 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 절연 저항치의 변화량은 2개의 시점(point of time)에서의 상기 절연 저항치의 상용대수의 차로 나타내는 플렉서블 배선판의 검사 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 검사의 대상이 되는 상기 플렉서블 배선판을 고온 및 고습 환경 하에 사전결정된 시간동안 놓아두어, 수분이 흡수되게 하는 단계를 더 포함하는 플렉서블 배선판의 검사 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 검사 대상이 되는 상기 플렉서블 배선판을 고온 및 고습 환경 하에 사전결정된 시간동안 놓아두어, 수분이 흡수되게 하는 단계를 더 포함하는 플렉서블 배선판의 검사 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 사전결정된 전압은 50V 내지 1000V의 범위 내에 있는 플렉서블 배선판의 검사 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 사전결정된 전압은 300V 내지 600V의 범위 내에 있는 플렉서블 배선판의 검사 방법.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 일정한 간격은 0.025초 내지 0.5초의 범위 내에 있는 플렉서블 배선판의 검사 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 일정한 간격은 0.05초 내지 0.3초의 범위 내에 있는 플렉서블 배선판의 검사 방법.
  11. 삭제
  12. 검사 대상으로 되는 플렉서블 배선판에 수분을 흡수시킨 후, 1초간 내지 20초간 전압을 인가하는 전압 인가 조건 하에서 소정 시간 마다 전압 인가 중의 배선간의 절연 저항치를 측정하고, 절연 저항치의 변화량을 각 2개의 시점에서의 절연 저항치의 상용 대수의 차로 나타내고, 절연 저항치의 변화량의 최대치가 소정의 기준치 이하로 되는 플렉서블 배선판을 양품으로 판정하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 배선판의 검사 방법.
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