KR100593381B1

KR100593381B1 - 아크를 이용한 기판의 홀가공방법 및 장치

Info

Publication number: KR100593381B1
Application number: KR1020000040528A
Authority: KR
Inventors: 김남진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2006-06-28
Also published as: KR20000063463A

Abstract

본 발명은 아크를 이용한 기판의 홀제조방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 섬유질의 폴리머인 절연재(21)의 상하면에 각각 상면동박(22)과 하면동박(22')이 구비된 모재(20)에서 상기 상면동박(22)과 하면동박(22')에 형성되는 회로패턴을 전기적으로 연결하기 위한 홀(25)를 천공함에 있어서 아크(arc)를 이용하는 것이다. 상기 모재(20)의 동박(22)에 홀(25)의 형성을 위한 개구부(23)를 미리 만들고, 직류나 교류전원을 공급하고 상기 개구부(23)의 가장자리에서 아크가 발생하도록 하여 홀(25)을 천공하는 것이다. 이와 같은 본 발명에 의하면 기판에 형성되는 다수개의 홀을 동시에 천공할 수 있게 되는 이점이 있다.

기판, 아크, 홀

Description

아크를 이용한 기판의 홀가공방법 및 장치 {Hole manufacturing method using arc and apparatus thereof}

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 홀가공방법을 설명하는 단면도.

도 2는 종래 기술에 의한 플라즈마를 이용한 기판의 홀가공방법의 문제점을 보인 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 아크를 이용한 기판의 홀가공장치의 제1실시예의 구성을 보인 구성도.

도 4a에서 도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 홀이 가공되는 것을 보인 공정순서도.

도 5는 본 발명에 의한 아크를 이용한 기판의 홀가공장치의 제2실시예의 구성을 보인 구성도.

도 6은 본 발명에 의한 아크를 이용한 기판의 홀가공장치의 제3실시예의 구성을 보인 구성도.

도 7은 본 발명에 의한 아크를 이용한 기판의 홀가공장치의 제4실시예의 구성을 보인 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 교류전원공급원 12: 변환캐패시터

14: 전원인가단자 16: 접지단자

18: 반응쳄버 19: 가스투입구

20: 모재 21: 절연재

22: 상면동박 22': 하면동박

23: 개구부 25: 홀

30: 직류전원공급원 32: 다이오드

34: 축전지 36: 스위치

37: 저항 38: 전원인가단자

40: 반응쳄버 42: 가스투입구

44: 가스배출구

본 발명은 회로가 형성되는 기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아크를 이용하여 기판의 상하면을 전기적으로 연결하는 홀을 가공하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

도 1a 및 도 1b에는 종래 기술에 의한 홀가공방법을 설명하는 단면도가 도시되어 있다.

먼저 도 1a에 도시된 바에 따르면, 기판을 제조하기 위한 모재(1)는 중앙에 절연재(2)가 구비되고 상기 절연재(2)의 상하면에 각각 동박(3,3')이 구비된다. 상 기 동박(3,3')은 추후에 회로패턴으로 될 부분이다.

그리고 상기 상하면에 형성되는 회로패턴을 전기적으로 연결하기 위한 홀(5)이 형성된다. 상기 홀(5)은 상기 회로패턴에 따라 그 크기 및 개수가 결정되고, 상기 홀(5)의 내부에 도금층을 형성하거나 별도의 도전성 페이스트를 충진시켜 상하면의 회로패턴을 전기적으로 연결하게 된다.

이와 같은 홀(5)은 그 형성 위치의 동박(3,3')을 미리 제거하여 홀윈도우(4)를 형성하고, 드릴이나 레이저를 사용하여 절연재(2)를 제거하여 형성한다. 한편, 상기 홀윈도우(4)를 형성하지 않고 동박(3)과 절연재(1)를 동시에 가공하여 홀(5)을 형성할 수도 있다.

도 1a에는 상기 홀(5)의 내면이 수직으로 형성된 것이 도시되어 있고, 도 1b에는 홀(5)의 내면이 소정의 경사를 가지고 형성된 것이 도시되어 있다. 이와 같은 홀(5)의 내면 경사는 필요에 따라 조절할 수 있다.

그러나 기판의 상하면을 연결하기 위한 홀(5)은 하나의 기판에 많은 수가 형성되는 것이 일반적이다. 하지만 드릴이나 레이저를 이용하여 홀을 가공하는 경우에는 1개의 홀을 1개의 드릴이나 레이저로 가공하여야 하므로 홀가공시간이 많이 걸려 기판의 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 동시에 다수개의 홀(5)을 가공할 수 있는 플라즈마를 이용한 홀가공방법이 제시되었다. 즉 모재(1)를 플라즈마쳄버 내에 위치시켜 플라즈마를 가해서 상기 절연재(2)를 제거하여 홀(5)을 형성하는 것이다.

하지만 플라즈마를 사용하여 홀(5)을 가공하게 되면, 다수개의 홀(5)을 동시 에 가공하는 것은 가능하게 되지만, 플라즈마의 온도에 의해 전자(+)나 이온(-)이 운동하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 동박(3) 바로 아래의 절연재(2)가 제거되는 언더컷현상이 발생하게 된다. 이와 같이 언더컷이 발생하게 되면 회로패턴의 형성 후 그 신뢰성이 저하되고, 언더컷 현상을 감안하면 가공될 홀(5)의 크기가 제한되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판의 상하면을 전기적으로 연결하기 위한 홀을 보다 정확하게 가공할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 섬유질로 구성되는 절연재의 상면 또는 하면에 개구부를 형성한 금속층을 구비한 모재에 홀을 천공함에 있어서, 일측 금속층과 타측 금속층의 사이에 교류전원을 가하여 상기 개구부의 가장자리인 금속층 모서리에서 발생되는 아크를 이용하여 홀을 천공함을 특징으로 한다.

상기 모재를 별도의 쳄버 내에 투입하고, 상기 쳄버내로 반응촉진가스를 주입할 수 있으며, 상기 반응촉진가스는 산소(O₂)를 포함하는 가스이다.

상기 모재에 가해지는 교류전원의 세기를 조절하는 변환커패시터가 더 구비된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 섬유질로 구성되는 절연재의 상면 또는 하면에 개구부를 형성한 금속층을 구비한 모재에 홀을 천공함에 있어서, 일측 금속층과 타측 금속층의 사이에 직류전원을 가하여 상기 개구부의 가장자리인 금속층 모서리에서 발생되는 아크를 이용하여 홀을 천공함을 특징으로 한다.

상기 직류전원에서 제공된 전원은 축전지에 저장되어 소정값 이상으로 축전된 후에 모재에 가해지는데, 상기 직류전원의 크기는 20kV에서 30kV사이의 값을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은 교류전원공급원과, 상기 교류전원공급원에서 제공되는 전원의 세기를 조절하여 전달하는 가변캐패시터와, 상기 가변캐패시터에서 제공되는 교류전원을, 섬유질로 구성되는 절연재의 상면 또는 하면에 개구부를 형성한 금속층을 구비한 모재에 인가하여 아크를 발생시키는 전원인가부를 포함하여 구성된다.

상기 전원인가부는 별도의 쳄버 내부에 구비될 수 있는데, 상기 쳄버의 내부로는 아크발생을 촉진하기 위한 반응촉진가스가 투입된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은 직류전원공급원과, 상기 직류전원공급원에서 공급되는 전원을 일정 값이상으로 충전하는 축전지와, 상기 축전지에 일정 이상의 전원이 충전되었을 때 충전된 전원을 모재에 인가하기 위한 인가구 동부와, 상기 축전지에서 제공되는 직류전원을, 섬유질로 구성되는 절연재의 상면 또는 하면에 개구부를 형성한 금속층을 구비한 모재에 인가하여 아크를 발생시키는 전원인가부를 포함하여 구성된다.

상기 직류전원공급원과 직렬로 연결되게 상기 직류전원공급원을 보호하기 위한 보호수단이 구비되고, 상기 인가구동부와 전원인가부의 사이에는 에너지 소모 및 고압펄스 길이를 조정하기 위한 조정수단이 더 구비된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 장치 및 방법에 의하면 기판의 상하면을 전기적으로 연결하기 위한 홀을 천공하는 작업이 보다 신속하고 정확하게 이루어지게 되는 이점이 있다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 홀가공장치 및 방법의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 발명의 제1실시예의 구성이 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 아크를 발생시키기 위한 원동력이 되는 교류전원공급원(10)이 구비되고, 상기 교류전원공급원(10)에서 제공되는 교류전원을 받아 그 세기를 조절하고 상기 교류전원공급원을 보호하는 역할을 하는 변환캐패시터(12)가 상기 교류전원공급원(10)과 연결된다.

그리고 절연재(21)의 상하양면에 각각 상면동박(22)과 하면동박(22')이 구비되고, 상기 동박(22,22')의 소정 위치가 다수개의 개구부(23)가 형성된 모재(20)에 전원을 인가하기 위한 전원인가단자(14)가 상기 변환캐패시터(12)와 연결된다.

여기서 상기 전원인가단자(14)는 상기 상면동박(22)과 전기적으로 연결된다. 그리고 모재(20)의 하면동박(22')은 접지단자(16)와 연결된다.

이와 같은 구성에서 모재(20)에 홀(25)을 형성하는 과정을 설명한다. 도 4a에 도시된 모재(20)는 전단계에서 그 상하동박(22,22')의 소정 위치에 개구부(23)가 형성된다. 상기 개구부(23)는 상기 모재(20)에 홀(25)을 천공하기 위한 위치이다.

이와 같은 모재(20)에서 상기 상면동박(22)에 상기 전원인가단(14)을 연결하고, 상기 하면동박(22')에 접지단(16)을 연결한다. 그리고 상기 교류전원공급원(10)에서 교류전원을 상기 변환캐패시터(12)로 공급하고, 상기 교류전원을 소정의 크기로 만든 후, 상기 전원인가단자(14)를 통해 모재(20)에 인가한다. 이와 같이 되면, 금속층인 상기 상면동박(22)의 개구부(23) 둘레에서 아크(arc)가 발생하면서 개구부(23) 아래의 절연재(21)를 태우게 된다.

이때, 상기 동박(22)의 모서리에서 발생된 아크는 그 성질상 외측 방향으로 발전되므로 개구부(23)이외의 절연재(21)는 그대로 남아 있게 된다. 이와 같이 아크가 발생되어 홀(25)이 형성되는 과정이 도 4b에 도시되어 있다.

상기와 같이 발생된 아크에 의해 개구부(23)에 대응되는 절연재(21)가 모두 타서 없어지게 되면 도 4c에 도시된 바와 같이 홀(25)이 형성된다.

한편, 상기 전원인가단자(14)를 통해 모재(20)에 인가되는 교류전원의 세기를 상기 변환캐패시터(12)를 통해 조절하게 되면 홀(25)을 천공하는 속도 등을 조 절할 수 있게 된다.

도 5에는 본 발명의 제2실시예가 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 본 실시예에서는 상기 모재(30)를 별도의 반응쳄버(18) 내에 위치시킨 상태에서 반응촉진가스를 투입하면서 작업을 수행하는 것이다. 상기 반응쳄버(18)에는 반응촉진가스를 투입하기 위한 가스투입구(19)와 상기 반응쳄버(18)에서 가스를 배출하기 위한 가스배출구(19')가 각각 구비되어 있다. 여기서 상기 반응촉진가스는 산소(O₂)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 반응쳄버(18) 이외의 구성은 상기 1실시예와 동일하므로 장치의 구성에 대한 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.

이와 같은 제2실시예에서는 상기 모재(20)에 고압의 교류전원을 가하는 동시에 상기 가스투입구(19)를 통해 반응촉진가스를 투입하여 반응을 촉진시켜 신속하게 홀(25)이 형성되도록 한다. 그리고 제2실시예에서 모재(20)의 가공이 이루어지는 순서는 도 4a에서 도 4c에 도시된 바와 같다.

도 6에는 본 발명의 제3실시예에 의한 장치의 구성이 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 홀(25)의 가공을 위한 아크를 발생시키는 원동력인 직류전원공급원(30)이 구비되고, 상기 직류전원공급원(30)과 직렬로 고압다이오드(32)가 연결된다. 상기 고압다이오드(32)는 상기 직류전원공급원(30)을 보호하는 역할을 한다.

그리고 상기 직류전원공급원(30)과 병렬로 축전지(34)가 연결되어 있다. 상 기 축전지(34)는 상기 직류전원공급원(30)에서 공급되는 직류전원을 저장하였다가 일시에 방출하게 된다.

다음으로 상기 축전지(34)에 저장된 직류전원을 모재(20)에 원하는 시기에 공급할 수 있도록 하는 스위치(36)가 구비된다. 즉 상기 스위치(36)가 온되면 상기 축전지(34)에 저장되었던 직류전원이 모재(20)에 공급되고, 오프되면 직류전원의 공급이 차단되는 것이다.

상기 스위치(36)와 아래에서 설명될 전원인가단자(38)의 사이에는 소정 크기의 저항(37)이 구비되어 상기 축전지(34)에서 공급되는 직류전원의 에너지 소모 및 고압펄스길이를 조정하는 역할을 하게 된다.

한편, 공급되는 직류전원을 모재(20)에 인가하기 위한 전원인가단자(38)가 구비되는데, 상기 전원인가단자(38)는 모재(20)의 상면에 형성된 상면동박(22)에 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 모재(20)의 하면동박(22')을 접지시키기 위한 접지단자(39)가 또한 구비된다.

이와 같은 구성으로 되는 제3실시예에서 상기 직류전원공급원(30)에서 직류전원을 공급하여 축전지(34)에 충전시켜 에너지를 저장하여 원하는 만큼의 에너지가 저장되면 상기 스위치(36)를 온시켜 직류전원을 상기 모재(20)에 인가한다. 참고로 상기 직류전원공급원(30)에서는 약 20kV에서 30kV의 전압이 공급된다.

이때, 상기 모재(20)의 상면동박(22)은 전원인가단자(38)와 전기적으로 연결되고, 상기 하면동박(22')은 상기 접지단자(39)와 연결되어 있다. 따라서 상기 모재(20)에는 공급되는 고압의 직류전원이 걸려 일시에 많은 전류가 흐르게 되면서 아크가 발생하게 된다. 상기 아크는 상기 개구부(23)의 가장자리를 따라 형성되어 상기 개구부(23)의 하부에 해당되는 절연재(21)를 태워 제거하게 된다. 따라서 상기 개구부(23)에 해당되는 부분에는 홀(25)이 형성된다.

도 7에는 본 발명의 제4실시예를 수행하는 장치의 구성이 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 본 실시예에서는 상기 모재(30)를 별도의 반응쳄버(40) 내에 위치시킨 상태에서 반응촉진가스를 투입하면서 작업을 수행하는 것이다. 상기 반응쳄버(40)에는 반응촉진가스를 투입하기 위한 가스투입구(42)와 상기 반응쳄버(40)에서 가스를 배출하기 위한 가스배출구(44)가 각각 구비되어 있다. 여기서 상기 반응촉진가스는 산소(O₂)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 반응쳄버(40) 이외의 구성은 상기 1실시예와 동일하므로 장치의 구성에 대한 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.

이와 같은 제4실시예에서는 상기 모재(20)에 고압의 교류전원을 가하는 동시에 상기 가스투입구(42)를 통해 반응촉진가스를 투입하여 반응을 촉진시켜 신속하게 홀(25)이 형성되도록 한다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 아크를 이용한 기판의 홀가공방법 및 장치에 의하면 기판 전체에 형성되는 다수개의 홀을 동시에 천공할 수 있어 기판의 제조시간을 줄일 수 있게 된다.

Claims

섬유질로 구성되는 절연재의 상면 또는 하면에 개구부를 형성한 금속층을 구비한 모재에 홀을 천공함에 있어서, 일측 금속층과 타측 금속층의 사이에 교류전원을 가하여 상기 개구부의 가장자리인 금속층 모서리에서 발생되는 아크를 이용하여 홀을 천공함을 특징으로 하는 아크를 이용한 기판의 홀가공방법.
제 1 항에 있어서, 상기 모재를 별도의 쳄버 내에 투입하고, 상기 쳄버내로 반응촉진가스를 주입함을 특징으로 하는 아크를 이용한 기판의 홀가공방법.
제 2 항에 있어서, 상기 반응촉진가스는 산소(O₂)를 포함하는 가스임을 특징으로 하는 아크를 이용한 기판의 홀가공방법.
제 1 항내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 모재에 가해지는 교류전원의 세기를 조절하는 변환커패시터가 더 구비됨을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기판의 홀가공방법.
섬유질로 구성되는 절연재의 상면 또는 하면에 개구부를 형성한 금속층을 구비한 모재에 홀을 천공함에 있어서, 일측 금속층과 타측 금속층의 사이에 직류전원 을 가하여 상기 개구부의 가장자리인 금속층 모서리에서 발생되는 아크를 이용하여 홀을 천공함을 특징으로 하는 아크를 이용한 기판의 홀가공방법.
제 5 항에 있어서, 상기 모재를 별도의 쳄버 내에 투입하고, 상기 쳄버내로 반응촉진가스를 주입함을 특징으로 하는 아크를 이용한 기판의 홀가공방법.
제 6 항에 있어서, 상기 반응촉진가스는 산소(O₂)를 포함하는 가스임을 특징으로 하는 아크를 이용한 기판의 홀가공방법.
제 5 항에 있어서, 상기 직류전원에서 제공된 전원은 축전지에 저장되어 소정값 이상으로 축전된 후에 모재에 가해짐을 특징으로 하는 아크를 이용한 기판의 홀가공방법.
제 5 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가해지는 직류전원의 크기는 20kV에서 30kV사이의 값을 가짐을 특징으로 하는 아크를 이용한 기판의 홀가공방법.
교류전원공급원과,

상기 교류전원공급원에서 제공되는 전원의 세기를 조절하여 전달하는 가변캐 패시터와,

상기 가변캐패시터에서 제공되는 교류전원을, 섬유질로 구성되는 절연재의 상면 또는 하면에 개구부를 형성한 금속층을 구비한 모재에 인가하여 아크를 발생시키는 전원인가부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 아크를 이용한 기판의 홀가공장치.
제 10 항에 있어서, 상기 전원인가부는 별도의 쳄버 내부에 구비될 수 있는데, 상기 쳄버의 내부로는 아크발생을 촉진하기 위한 반응촉진가스가 투입됨을 특징으로 하는 아크를 이용한 기판의 홀가공장치.
직류전원공급원과,

상기 직류전원공급원에서 공급되는 전원을 일정 값이상으로 충전하는 축전지와,

상기 축전지에 일정 이상의 전원이 충전되었을 때 충전된 전원을 모재에 인가하기 위한 인가구동부와,

상기 축전지에서 제공되는 직류전원을, 섬유질로 구성되는 절연재의 상면 또는 하면에 개구부를 형성한 금속층을 구비한 모재에 인가하여 아크를 발생시키는 전원인가부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 아크를 이용한 기판의 홀가공장치.
제 12 항에 있어서, 상기 전원인가부는 별도의 쳄버 내부에 구비될 수 있는 데, 상기 쳄버의 내부로는 아크발생을 촉진하기 위한 반응촉진가스가 투입됨을 특징으로 하는 아크를 이용한 기판의 홀가공장치.
제 12 항에 있어서, 상기 직류전원공급원과 직렬로 연결되게 상기 직류전원공급원을 보호하기 위한 보호수단이 구비되고, 상기 인가구동부와 전원인가부의 사이에는 에너지 소모 및 고압펄스 길이를 조정하기 위한 조정수단이 더 구비됨을 특징으로 하는 아크를 이용한 기판의 홀가공장치.