KR100619369B1 - 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작방법 - Google Patents

미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판은 양면에 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로가 각각 형성된 원판; 상기 원판의 상하 양면에 각각 적층되며, 다수의 연자성 코어가 다층으로 형성된 연자성 코어 적층체; 및 상기 연자성 코어 적층체상에 각각 적층되며, 상기 연자성 코어를 감는 형태가 되도록 상기 제 1 여자 회로 및 상기 제 1 검출 회로와 각각 비아홀을 통하여 도통되는 제 2 여자 회로 및 제 2 검출 회로가 형성된 외층;을 포함하고, 상기 원판의 일면에 형성된 다수의 연자성 코어, 여자 회로 및 검출 회로와 상기 원판의 다른 일면에 형성된 다수의 연자성 코어, 여자 회로 및 검출 회로가 각각 서로 수직을 이루는 것을 특징으로 한다.
인쇄회로기판, 미약자계, 자성체, 여자 회로, 검출 회로

Description

미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법{Printed circuit board having weak-magnetic field sensor and method for manufacturing the same}
도 1은 종래의 미약자계 감지용 센서의 개략적 구성을 나타내는 도면이다.
도 2(a) 내지 도 2(f)는 도 1의 미약자계 감지용 센서의 동작을 설명하는 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 분해 사시도이다.
도 4a 내지 도 4q는 도 3의 X-X'선을 따라 절개한 부분으로서, 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 5a는 종래의 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 투시 평면도이다.
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 투시 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 투시 평면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11 : x-축 방향의 제 1 연자성 코어
11' : y-축 방향의 제 1 연자성 코어
12, 12a, 12b : x-축 방향의 제 2 연자성 코어
12' : y-축 방향의 제 2 연자성 코어
20 : x-축 방향의 제 1 여자 회로
20' : y-축 방향의 제 1 여자 회로
30, 30a, 30b : x-축 방향의 제 2 여자 회로
30' : y-축 방향의 제 2 여자 회로
40 : x-축 방향의 제 1 검출 회로
40' : y-축 방향의 제 1 검출 회로
50, 50a, 50b : x-축 방향의 제 2 검출 회로
50' : y-축 방향의 제 2 검출 회로
110 : 원판
111 : 절연 수지층
112, 112' : 동박층
120, 120', 130, 130', 140, 140' : 절연체
150, 150' : 동박
160, 160' : 동도금층
200a, 200a', 200b, 200b', 200c, 200c', 200d, 200d' : 드라이 필름
311, 311', 312, 312' : 연자성체
400, 400' : 솔더 레지스트
A : 비아홀의 윈도우
B : 비아홀
본 발명은 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판의 상부와 하부에 서로 직교하도록 연자성 코어 여자 회로 및 검출 회로를 형성하여 지구 자계와 비슷한 범위의 미약자계를 검출하기 위한 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
최근 미약자계 감지용 센서는 자구자기 검출에 따르는 네비게이션 시스템, 지진예측을 위한 지자기 변동 모니터, 일부 생체 자기계측, 금속재료의 결함검출, 자기 엔코드, 무접점 포텐셜 미터, 전류 센서, 토크 센서, 변위 센서 등의 광범위한 응용분야에서 사용되고 있다.
특히, 휴대전화 및 휴대단말기의 위치 정보 서비스를 제공하기 위하여, 현재의 위치를 정확히 감지할 수 있는 센서가 필요로 하며, 이러한 위치 정보를 제공하는 수단으로서 지구 자계를 감지하여 현재의 위치를 검출하는 도 1에 나타낸 바와 같은 미약자계 감지용 센서가 사용되고 있다.
도 1은 종래의 미약자계 감지용 센서의 개략적 구성을 나타내는 도면이고, 도 2(a)는 제 1 자성 코어에서 발생되는 자계의 타이밍도이며, 도 2(b)는 제 2 자성 코어에서 발생되는 자계의 타이밍도이고, 도 2(c)는 제 1 자성 코어에서 발생되는 자속밀도의 타이밍도이며, 도 2(d)는 제 2 자성 코어에서 발생되는 자속밀도의 타이밍도이고, 도 2(e) 및 도 2(f)는 검출 코일에 유도되는 제 1 유도전압(Vind1), 제 2 유도전압(Vind2) 및 제 1과 제 2 유도전압의 합(Vind1+Vind2)의 타이밍도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 미약자계 감지용 센서는 큰 봉 형태의 제 1 및 제 2 자성 코어(1a, 1b), 상기 제 1 및 제 2 자성 코어에 일정한 방향 및 간격으로 권선되며 자장을 여자시키기 위한 여자 코일(2a, 2b), 및 상기 제 1 및 제 2 자성 코어들을 포함하도록 일정한 방향 및 간격으로 권선되며 상기 제 1 및 제 2 자성 코어에서 발생하는 자기장을 검출하기 위한 검출 코일(3a, 3b)을 포함한다.
이러한 종래의 미약자계 감지용 센서의 동작을 도 2(a) 내지 도 2(f)를 참조하여 살펴보면, 교류의 여자전류에 의한 제 1 자성 코어(1a)의 내부자계(H1)는 'Hext(외부자계) + Hexc(여자 코일에 의한 자계)'로 나타나며, 제 2 자성 코어(1b)의 내부자계(H2)는 'Hext - Hexc'로 나타난다.
또한, 제 1 자성 코어(1a)의 자속밀도(B1)는 'Bext(외부자계에 의한 자속밀도) + Bexc(여자 코일에 의한 자속밀도)'로 나타나며, 제 2 자성 코어(1b)의 자속밀도(B2)는 'Bext - Bexc'로 나타난다.
즉, 제 1 및 제 2 자성 코어(1a, 1b) 각각에서 나타나는 내부자계(H1, H2) 및 자속밀도(B1, B2)는 서로 역방향으로 발생된다.
이때, 제 1 및 제 2 자성 코어(1a, 1b)로부터 검출 코일(3a, 3b)에서 검출되는 제 1 및 제 2 유도전압(Vind1, Vind2)은 도 2e에 도시된 바와 같이 나타난다.
여기서 검출 코일(3a, 3b)은 제 1 및 제 2 자성 코어(1a, 1b)에서 발생되는 자속변화의 합을 취하도록 권선되어 있으므로, 검출 코일(3a, 3b)에서 측정되는 전압은 제 1 및 제 2 유도전압(Vind1, Vind2)이 서로 상쇄되어 도 2f에 도시된 바와 같이 검출된다.
즉, 제 1 및 제 2 자성 코어(1a, 1b)의 축방향에 인가된 여자 코일에 의한 자계 Hexc는 서로 반대방향으로 인가되므로 상쇄되어 0이 되고, 제 1 및 제 2 자성 코어(1a, 1b)의 축방향에 인가된 외부자계 Hext는 제 1 및 제 2 자성 코어(1a, 1b)에 대하여 동일한 방향으로 인가되므로 상쇄가 되지 않는다.
따라서, 제 1과 제 2 유도전압의 합(Vind1 + Vind2)의 크기를 측정함으로써, 외부자계 Hext의 크기를 알 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 미약자계 감지용 센서는 여자 코일(2a, 2b) 및 검출 코일(3a, 3b)이 자성 코어(1a, 1b)에 감을 때 그 위치 정밀도를 유지하기 어렵고, 온도, 빛 또는 표면물질에 대하여 쉽게 영향을 받기 때문에 그 특성값에 대한 정밀도가 저하되는 문제점도 있었다.
또한, 미약자계 감지용 센서는 여자 코일(2a, 2b) 및 검출 코일(3a, 3b)이 자성 코어(1a, 1b)에 직접 감기 때문에 코일의 끊어짐 현상이 자주 발생하게 되는 문제점이 있다.
게다가, 종래의 마약자계 감지용 센서는 그 크기가 크고 전력소비가 크기 때 문에, 소형화 및 경량화되어 가는 전자제품의 추세에 맞지 않은 문제점도 있었다.
이러한 종래의 미약자계 감지용 센서의 문제점을 극복하기 위하여, 미국특허공보 제 5,936,403 호 및 제 6,270,686 호는 소정의 패턴을 상하 도통 가능하게 에칭한 에폭시 기판의 양면에 환형 에칭을 한 아몰퍼스 판을 맞추어 적층하여 아몰퍼스 코어를 제조하고, 아몰퍼스 코어의 상하면에 각각 X-코일 및 Y-코일을 에칭한 에폭시기판을 적층하여 이루어지는 미약 자기 센서가 개시되어 있다.
그러나, 미국특허공보 제 5,936,403 호 및 제 6,270,686 호에 개시된 발명은 에폭시 기판에 환형 에칭을 하고 에칭부분을 맞추어 적층하여 아몰퍼스 코어를 제조하여야 하고, 아몰퍼스 코어의 상하면에 X-코일 및 Y-코일을 에칭한 에폭시 기판을 적층하여야 하므로, 그 제조공정이 복잡해지고 회로기판의 층이 많아지게 되며 비용이 많이 든다는 문제점이 있다.
또한, 미국특허공보 제 5,936,403 호 및 제 6,270,686 호에 개시된 발명은 환형의 아몰퍼스 코어의 안쪽에 코일의 랜드(land)가 밀집되기 때문에, 감는 코일의 횟수가 한정되어 단위길이당 코일의 밀도가 낮아 미약자계 검출에 민감도가 떨어지고, 소형화되어 가는 전자제품의 추세에 맞지 않은 문제점도 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인이 2002년 3월 9일에 출원한 대한민국등록특허공보 제 432,622 호는 양면에 제 1 드라이빙 패턴 및 제 1 픽업 패턴이 형성되어 있는 제 1 기판; 상기 제 1 기판의 상하 양면에 적층되며, 소정의 형태로 패턴화된 자성체가 형성된 제 1 적층체; 및 상기 제 1 적층체 상에 각각 적층되며, 상기 자성체를 감는 형태가 되도록 제 1 드라이빙 패턴 및 제 1 픽업 패턴 과 각각 도통되는 제 2 드라이빙 패턴 및 제 2 픽업 패턴이 형성되어 있는 제 2 적층체를 포함하여 이루어지되, 제 1 기판의 상부에 형성되는 자성체, 드라이빙 패턴 및 픽업 패턴과 하부에 형성되는 자성체, 드라이빙 패턴 및 픽업 패턴은 서로 수직인 인쇄회로기판 기술을 이용한 미약자계 감지용 센서가 개시되어 있다.
그러나, 대한민국등록특허공보 제 432,662 호는 소형화, 고집적화 및 다기능화되어 가는 전자제품의 요구에 따라, 미약자계 감지용 센서를 인쇄회로기판에 초소형으로 집적하는데 어려움이 있는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 지구 자계와 같은 미약자계를 정밀하게 검출하기 위한 고감도의 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 소형화, 경량화, 고집적화 및 다기능화의 전자제품에서 요구되는 초소형화의 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판은 양면에 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로가 각각 형성된 원판; 상기 원판의 상하 양면에 각각 적층되며, 다수의 연자성 코어가 다층으로 형성된 연자성 코어 적층체; 및 상기 연자성 코어 적층체상에 각각 적층되며, 상기 연자성 코어를 감는 형태가 되도록 상기 제 1 여자 회로 및 상기 제 1 검출 회로와 각각 비아홀을 통하여 도통되는 제 2 여자 회로 및 제 2 검출 회로가 형성된 외층;을 포함하고, 상기 원판의 일면에 형성된 다수의 연자성 코어, 여자 회로 및 검출 회로와 상기 원판의 다른 일면에 형성된 다수의 연자성 코어, 여자 회로 및 검출 회로가 각각 서로 수직을 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 상기 다수의 연자성 코어의 형태는 2의 배수의 사각형 형태이고, 상기 여자 회로 및 상기 검출 회로는 상기 다수의 연자성 코어와 수직을 이루는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 상기 다수의 연자성 코어의 형태는 다수의 사각링 형태이고, 상기 원판의 일면에 형성된 상기 여자 회로 및 상기 검출 회로는 상기 다수의 연자성 코어의 일변과 수직을 이루며, 상기 원판의 다른 일면에 형성된 상기 여자 회로 및 상기 검출 회로는 상기 다수의 연자성 코어의 상기 일변과 평행을 이루는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법은 (A) 일면에 x-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로가 형성되고 다른 일면에 y-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로가 형성된 원판, 및 다수의 x-축 방향과 y-축 방향의 연자성 코어가 각각 다층으로 형성된 x-축 방향과 y-축 방향의 연자성 코어 적층체들을 제공하는 단계; (B) 상기 원판의 일면에 순차적으로 절연체, 상기 x-축 방향의 연자성 코어 적층체, 절연체 및 동박을 적층하고, 상기 원판의 다른 일면에 순차적으로 절연체, 상기 y-축 방향의 연자성 코어 적층체, 절연체 및 동박을 적층하는 단계; 및 (C) 상기 x-축 방향과 y-축 방향의 연자성 코어를 각각 감는 형태가 되도록, 상기 x-축 방향과 y-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로와 각각 도통되는 x-축 방향과 y-축 방향의 제 2 여자 회로 및 제 2 검출 회로를 상기 동박들에 각각 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법의 상기 (A) 단계는, (A-1) 상기 원판의 일면에 x-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로를 형성하고, 상기 원판의 다른 일면에 y-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로를 형성하는 과정; (A-2) 두 개의 절연체의 양면에 각각 연자성 코어의 모재를 적층하는 과정; (A-3) 상기 두 개의 절연체의 네 개의 연자성 코어의 모재의 표면에 에칭 레지스트를 도포한 후, 상기 에칭 레지스트를 노광 및 현상하여 소정의 에칭 레지스트 패턴을 형성하는 과정; (A-4) 상기 에칭 레지스트 패턴을 이용하여 상기 연자성 코어의 모재를 에칭함으로써, 하나의 절연체에 적층된 두 개의 연자성 코어의 모재에 x-축 방향의 연자성 코어들을 형성하여 x-축 방향의 연자성 코어 적층체를 형성하고, 다른 하나의 절연체에 적층된 두 개의 연자성 코어의 모재에 y-축 방향의 연자성 코어들을 형성하여 y-축 방향의 연자성 코어 적층체를 형성하는 과정; 및 (A-5) 상기 에칭 레지스트를 제거하는 과정;을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법의 상기 (A) 단계는 (A-6) 상기 x-축 방향과 상기 y-축 방향의 연자성 코어 적층체의 일면에 각각 절연체 및 연자성 코어의 모재를 적층하는 과정; (A-7) 상기 (A-6) 과 정의 상기 연자성 코어의 모재의 표면에 에칭 레지스트를 도포한 후, 상기 에칭 레지스트를 노광 및 현상하여 소정의 에칭 레지스트 패턴을 형성하는 과정; (A-8) 상기 (A-7) 과정의 상기 에칭 레지스트 패턴을 이용하여 상기 연자성 코어의 모재를 에칭함으로써, 상기 x-축 방향의 연자성 코어 적층체에 적층된 연자성 코어의 모재에 x-축 방향의 연자성 코어를 형성하고, 상기 y-축 방향의 연자성 코어 적층체에 적층된 연자성 코어의 모재에 y-축 방향의 연자성 코어를 형성하는 과정; (A-9) 상기 (A-8) 과정의 에칭 레지스트를 제거하는 과정; 및 (A-10) 상기 (A-6) 과정 내지 상기 (A-9) 과정을 반복 수행하여 형성하고자 하는 층수만큼 x-축 방향과 y-축 방향의 연자성 코어를 형성하는 과정;을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 분해 사시도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판은 위에서부터 순차적으로 x-축 방향의 제 2 여자 회로(30) 및 x-축 방향의 제 2 검출 회로(50)가 형성된 제 1 층, x-축 방향의 제 2 연자성 코어(12)가 형성된 제 2 층, x-축 방향의 제 1 연자성 코어(11)가 형성된 제 3 층, x-축 방향의 제 1 여자 회로(20) 및 x-축 방향의 제 1 검출 회로(40)가 형성된 제 4 층, y-축 방향의 제 1 여자 회로(20') 및 y-축 방향의 제 1 검출 회로(40')가 형성된 제 5 층, y-축 방향의 제 1 연자성 코어(11')가 형성된 제 6 층, y-축 방향의 제 2 연자성 코어(12')가 형성된 제 7 층, 및 y-축 방향의 제 2 여자 회로(30') 및 y-축 방향의 제 2 검출 회로(50')가 형성된 제 8 층을 포함한다.
여기서 제 1 층 내지 제 4 층은 x-축 방향의 미약자계를 감지하기 위한 구성이고, 제 5 층 내지 제 8 층은 상기 x-축에 수직한 방향(즉, y-축 방향)의 미약자계를 감지하기 위한 구성으로, x-축 방향의 미약자계 감지용 센서 및 y-축 방향의 미약자계 감지용 센서가 상하로 겹쳐져 결합되는 구조를 이루고 있다.
따라서, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판은 x-축 및 y-축 방향의 미약자계(예를 들면, 지구 자계)를 동시에 측정할 수 있다.
먼저, x-축 방향의 미약자계 감지용 센서를 살펴보면, 한 쌍의 x-축 방향의 연자성 코어(11, 12)를 사이에 두고, 그 상하 양면에 x-축 방향의 제 1과 제 2 여자 회로(20, 30) 및 x-축 방향의 제 1과 제 2 검출 회로(40, 50)가 형성된다.
여기서 x-축 방향의 제 2 여자 회로(30)와 x-축 방향의 제 2 검출 회로(50)는 동일평면상에 다수의 직선 형태로 일정한 간격을 두고 서로 교번하여 형성된다. 상기 x-축 방향의 제 2 여자 회로(30)는 x-축 방향으로 분리된 두 개의 열로 형성된다. 이에 반해, 상기 x-축 방향의 제 2 검출 회로(50)는 x-축 방향으로 한 개의 열로 형성되고, 일측의 검출 회로 패턴이 다른 측의 대응하는 검출 회로 패턴의 인접한 검출 회로 패턴과 한 방향으로 각각 연결되도록 형성된다.
유사하게, x-축 방향의 제 1 여자 회로(20) 및 x-축 방향의 제 1 검출 회로(40)도 동일평면상에 다수의 직선 형태로 일정한 간격을 두고 서로 교번하여 형성된다. 상기 x-축 방향의 제 1 여자 회로(20)도 x-축 방향으로 분리된 두 개의 열 로 형성된다. 이에 반해, x-축 방향의 제 1 검출 회로(40)는 x-축 방향으로 한 개의 열로 형성되고, 일측의 검출 회로 패턴이 다른 측의 대응하는 검출 회로 패턴과 각각 연결되도록 형성된다.
여기서 x-축 방향의 제 1과 제 2 검출 회로(40, 50)와 x-축 방향의 제 1과 제 2 여자 회로(20, 30)는 소정의 회수로 교번하여 형성될 수 있으나, 서로 1회씩 교번하여 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 x-축 방향의 미약자계 감지용 센서는 x-축 방향의 제 1과 제 2 여자 회로(20, 30)를 전기적으로 연결시키기 위하여, 그 사이에 비아홀(via hole; 도시되지 않음)이 형성된다. 마찬가지로, x-축 방향의 제 1과 제 2 검출 회로(40, 50)도 전기적으로 연결시키기 위하여, 그 사이에도 비아홀(도시되지 않음)이 형성된다.
상술한 x-축 방향의 제 1과 제 2 여자 회로(20, 30)는 비아홀을 통하여 서로 지그재그로 연결되어 하나의 라인을 형성한다.
유사하게, x-축 방향의 제 1과 제 2 검출 회로(40, 50)는 비아홀을 통하여 서로 지그재그로 연결되어 하나의 라인을 형성한다. 그러나, yz-평면으로 자른 단면의 형태가 '0'자 형태가 되도록, x-축 방향의 제 1과 제 2 검출 회로(40, 50)는 한 쌍의 x-축 방향의 연자성 코어(11, 12)를 모두 포함하여 감는 형태로 형성된다.
일실시예로, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서의 x-축 방향의 제 1과 제 2 연자성 코어(11, 12)는 한 쌍의 사각링(rectangular ring) 형태 또는 그와 유사한 형태로 형성될 수도 있다. 이러한 x-축 방향의 제 1과 제 2 연자성 코어(11, 12)는 아모포스 금속(amorphous metal), 퍼말로이(permalloy) 및 수퍼말로이(supermalloy)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명에 따른 y-축 방향의 미약자계 감지용 센서는 상술한 x-축 방향의 미약자계 감지용 센서와 서로 수직을 이루어 구성되는 것을 제외하고, 세부적인 구성 및 제작 과정은 x-축 방향의 미약자계 감지용 센서와 동일하다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판은 여자 회로(20, 30, 20', 30')에 교류전류를 흐르게 되면, 연자성 코어(11, 12, 11', 12')의 자속밀도가 변화하게 된다. 따라서, 검출 회로(40, 50, 40', 50')에 유도전류가 발생하여 전압차를 일으키게 된다. 이러한 전압차를 검출함으로써 x-축 및 y-축 방향의 자계를 감지한다.
도 4a 내지 도 4q는 도 3의 X-X'선을 따라 절개한 부분으로서, 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 4a에서와 같이, 절연 수지층(111)에 동박층(112, 112')이 입혀진 동박 적층판인 원판(110)을 준비한다.
여기서 원판(110)으로 사용되는 동박 적층판의 종류에는 그 용도에 따라, 유리/에폭시 동박 적층판, 내열수지 동박 적층판, 종이/페놀 동박 적층판, 고주파용 동박 적층판, 플렉시블 동박 적층판(flexible copper clad laminate), 복합 동박 적층판 등의 여러 가지가 있다. 그러나, 양면 인쇄회로기판 및 다층 인쇄회로기판 제조에는 주로 사용되는 절연 수지층(111)에 동박층(112, 112')이 입혀진 유리/에폭시 동박 적층판을 사용하는 것이 바람직하다.
도 4b에서와 같이, 원판(110)에 드라이 필름(dry film; 200a, 200a')을 도포한 후, 소정의 패턴이 인쇄된 아트 워크 필름(art work film; 도시되지 않음)을 이용하여 드라이 필름(200a, 200a')을 노광 및 현상함으로써, x-축 방향의 제 1 여자 회로 패턴 및 제 1 검출 회로 패턴을 포함하는 에칭 레지스트 패턴(etching resist pattern)을 원판(110)의 상부 드라이 필름(200a)에 형성하고, y-축 방향의 제 1 여자 회로 패턴 및 제 1 검출 회로 패턴을 포함하는 에칭 레지스트 패턴을 원판(110)의 하부 드라이 필름(200a')에 형성한다.
여기서 드라이 필름(200a, 200a')은 커버 필름(cover film), 포토레지스트 필름(photo-resist film) 및 마일러 필름(Mylar film)의 3층으로 구성되며, 실질적으로 레지스트 역할을 하는 층은 포토레지스트 필름이다.
드라이 필름(200a, 200a')의 노광 및 현상 공정은 소정의 패턴이 인쇄된 아트 워크 필름을 드라이 필름(200a, 200a')상에 밀착시킨 후 자외선을 조사한다. 이때, 아트 워크 필름의 패턴이 인쇄된 검은 부분은 자외선이 투과하지 못하고, 인쇄되지 않은 부분은 자외선이 투과하여 아트 워크 필름 아래의 드라이 필름(200a, 200a')을 경화시키게 된다. 이렇게 드라이 필름(200a, 200a')이 경화된 동박 적층판을 현상액에 담그면 경화되지 않은 드라이 필름(200a, 200a') 부분이 현상액에 의해 제거되고, 경화된 드라이 필름(200a, 200a') 부분만 남아서 에칭 레지스트 패턴을 형성한다. 여기서 현상액으로는 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 탄산칼륨(K2CO 3)의 수용액 등을 사용한다.
도 4c에서와 같이, 드라이 필름(200a, 200a')을 에칭 레지스트로 사용하여 상하 동박층(112, 112')을 에칭함으로써, 원판(110)의 상부 동박층(112)에 x-축 방향의 제 1 여자 회로(20) 및 제 1 검출 회로(40)를 형성하고, 원판(110)의 하부 동박층(112')에 y-축 방향의 제 1 여자 회로(20') 및 제 1 검출 회로(40')를 형성한다. 이후, 드라이 필름(200a, 200a')을 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH) 등의 박리액을 사용하여 제거한다.
상술한 도 4b 및 도 4c의 과정에서, 에칭 레지스트로 드라이 필름(200a, 200a')을 사용하였으나, 액체 상태의 감광재를 에칭 레지스트로 사용할 수 있다. 이 경우, 자외선에 감광되는 액체 상태의 감광재를 원판(110)에 도포한 후, 건조시킨다. 다음으로, 소정의 패턴이 형성된 아트 워크 필름을 이용하여 감광재를 노광 및 현상함으로써, 감광재에 제 1 여자 회로 패턴 및 제 1 검출 회로 패턴을 포함하는 에칭 레지스트 패턴을 형성한다. 그 다음으로, 소정의 패턴이 형성된 감광재를 에칭 레지스트로 사용하여 상하 동박층(112, 112')을 에칭함으로써, 원판(110)의 상부 동박층(112)에 x-축 방향의 제 1 여자 회로(20) 및 제 1 검출 회로(40)를 형성하고, 원판(110)의 하부 동박층(112')에 y-축 방향의 제 1 여자 회로(20') 및 제 1 검출 회로(40')를 형성한다. 그 다음으로, 감광재를 제거한다. 여기서 액체 상태의 감광재를 코팅하는 방식은 딥 코팅(dip coating) 방식, 롤 코팅(roll coating) 방식, 전기증착(electro-deposition) 방식 등을 사용할 수 있다.
한편으로, 도 4d에서와 같이, 절연체(130)(예를 들면, 프리프레그(prepreg))의 상하면에 x-축 방향의 연자성 코어의 모재(preform)가 되는 연자성체(311, 312) 를 각각 적층한다.
여기서 절연체(130)의 두께가 두꺼우면 최종 인쇄회로기판의 크기가 커지기 때문에, 절연체(130)의 두께는 30㎛∼100㎛인 것이 바람직하다.
도 4e에서와 같이, 연자성체(311, 312)에 드라이 필름(200b, 200b')을 각각 도포한 후, 소정의 패턴이 인쇄된 아트 워크 필름(도시되지 않음)을 이용하여 드라이 필름(200b, 200b')을 노광 및 현상함으로써, 드라이 필름(200b, 200b')에 x-축 방향의 제 1과 제 2 연자성 코어 패턴을 포함하는 에칭 레지스트 패턴을 형성한다.
도 4f에서와 같이, 드라이 필름(200b, 200b')을 에칭 레지스트로 사용하여 연자성체(311, 312)를 에칭함으로써, x-축 방향의 제 1과 제 2 연자성 코어(11, 12)를 형성한다. 이후, 드라이 필름(200b, 200b')을 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH) 등의 박리액을 사용하여 제거한다.
상술한 도 4b 및 도 4c의 과정과 유사하게, 도 4e 및 도 4f의 과정도 액체 상태의 감광재를 에칭 레지스트로 사용하여 x-축 방향의 제 1과 제 2 연자성 코어(11, 12)를 형성할 수 있다.
실시예에서, 두 개의 x-축 방향의 연자성 코어(11, 12)가 도시되어 있으나, 세 개이상의 연자성 코어를 형성할 수 있다. 이 경우, x-축 방향의 제 1과 제 2 연자성 코어(11, 12) 중 일면에 절연체 및 연자성 코어의 모재를 적층한다. 이후, 연자성 코어의 모재에 드라이 필름 또는 액체 상태의 감광재를 도포한 후, 노광 및 현상하여 에칭 레지스트 패턴을 형성한다. 다음으로, 에칭 레지스트 패턴을 이용하여 연자성 코어의 모재에 x-축 방향의 제 3 연자성 코어를 형성한다. 이러한 과정 을 반복하여 형성하고자 하는 개수만큼 연자성 코어를 형성할 수 있다. 다른 방법으로, x-축 방향의 제 1과 제 2 연자성 코어(11, 12)의 양면에 절연체 및 연자성 코어의 모재를 적층하여 x-축 방향의 제 3과 제 4 연자성 코어를 형성할 수도 있다.
다른 한편으로, 도 4g에서와 같이, 절연체(130')의 상하면에 y-축 방향의 연자성 코어의 모재가 되는 연자성체(311', 312')를 각각 적층한다.
도 4d의 절연체(130)와 마찬가지로, 절연체(130')의 두께가 두꺼우면 최종 인쇄회로기판의 크기가 커지기 때문에, 절연체(130')의 두께는 30㎛∼100㎛인 것이 바람직하다.
도 4h에서와 같이, 연자성체(311', 312')에 드라이 필름(200c, 200c')을 각각 도포한 후, 소정의 패턴이 인쇄된 아트 워크 필름(도시되지 않음)을 이용하여 드라이 필름(200c, 200c')을 노광 및 현상함으로써, 드라이 필름(200c, 200c')에 y-축 방향의 제 1과 제 2 연자성 코어 패턴을 포함하는 에칭 레지스트 패턴을 형성한다.
도 4i에서와 같이, 드라이 필름(200c, 200c')을 에칭 레지스트로 사용하여 연자성체(311', 312')를 에칭함으로써, y-축 방향의 제 1과 제 2 연자성 코어(11', 12')를 형성한다. 이후, 드라이 필름(200c, 200c')을 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH) 등의 박리액을 사용하여 제거한다.
이후, x-축 방향의 연자성 코어와 마찬가지로, 세 개 이상의 연자성 코어를 형성할 수 있다.
상술한 도 4b 및 도 4c의 과정과 유사하게, 도 4h 및 도 4i의 과정도 액체 상태의 감광재를 에칭 레지스트로 사용하여 y-축 방향의 제 1과 제 2 연자성 코어(11', 12')를 형성할 수 있다.
도 4j에서와 같이, 위에서부터 순차적으로 상부 동박(150), 상부 제 2 절연체(140), x-축 방향의 제 1과 제 2 연자성 코어(11, 12), 상부 제 1 절연체(120), 원판(110), 하부 제 1 절연체(120'), y-축 방향의 제 1과 제 2 연자성 코어(11', 12'), 하부 제 2 절연체(140') 및 하부 동박(150')의 예비 레이업을 수행한다.
여기서 상하부 제 1과 제 2 절연체(120, 120', 140, 140')는 프리프레그를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 최종 인쇄회로기판의 크기 때문에, 절연체(120, 120', 140, 140')의 두께는 30㎛∼100㎛인 것이 바람직하다.
또한, 상하부 동박(150, 150')은 두께가 12㎛∼35㎛인 것을 사용할 수 있으나, 12㎛ 두께의 동박(150, 150')을 사용하는 것이 바람직하다.
도 4k에서와 같이, 상부 동박(150), 상부 제 2 절연체(140), x-축 방향의 제 1과 제 2 연자성 코어(11, 12), 상부 제 1 절연체(120), 원판(110), 하부 제 1 절연체(120'), y-축 방향의 제 1과 제 2 연자성 코어(11', 12'), 하부 제 2 절연체(140') 및 하부 동박(150')을 소정의 온도와 압력(예를 들면, 약 150℃∼200℃ 및 30kg/cm2∼40kg/cm2)에서 가온 및 가압하여 적층한다.
도 4l에서와 같이, 상하부 동박(150, 150')을 균일하게 에칭하여 두께를 감소시킨 후, 드라이 필름(도시되지 않음)을 이용한 노광, 현상 및 에칭 공정을 수행 하여 비아홀을 형성하기 위한 윈도우(A)를 형성한다.
여기서 에칭된 동박(150, 150')의 두께는 3㎛∼7㎛인 것이 바람직하며, 에칭 방식은 습식 방식(예를 들면, 에칭액을 사용하여 에칭) 또는 건식 방식(예를 들면, 플라즈마를 이용하여 에칭)을 사용할 수 있다
도 4m에서와 같이, 동박(150, 150')에 형성된 윈도우(A)를 이용하여, x-축 방향의 제 1 여자 회로(20) 및 x-축 방향의 제 1 검출 회로(40)와 도통되도록 상부 비아홀(도시되지 않음)을 형성하고, y-축 방향의 제 1 여자 회로(20') 및 y-축 방향의 제 1 검출 회로(40')와 도통되도록 하부 비아홀(B)을 형성한다.
여기서 상부와 하부 비아홀(B)을 형성하는 과정은 레이저 드릴을 이용하여 상하 절연체(120, 120', 130, 130', 140, 140')을 가공하여 형성하는 것이 바람직하다. 레이저 드릴은 이산화탄소 레이저 드릴을 사용하는 것이 바람직하다. 만약, 동박(150, 150')까지 가공이 가능한 YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 레이저 드릴을 사용하여 비아홀(B)을 가공하는 경우, 도 4l의 동박(150, 150')에 윈도우(A)를 형성하는 공정을 수행하지 않고 비아홀(B)을 가공할 수 있다.
일실시예로, 비아홀(B)을 형성한 후에, 형성 시 발생하는 열로 인하여 절연체(120, 120', 130, 130', 140, 140') 등이 녹아서 비아홀(B)의 측벽에 발생하는 스미어(smear)를 제거하는 디스미어(desmear) 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
다른 실시예로, 상부 동박(150)과 하부 동박(150)을 연결하는 도통홀(through hole)을 형성하는 경우, 레이저 드릴이 아닌 CNC 드릴(Computer Numerical Control drill)과 같은 기계적 드릴을 사용할 수 있다.
도 4n에서와 같이, 제 1 여자 회로(20, 20') 및 제 1 검출 회로(40, 40')와 동박(150, 150')의 전기적 연결을 위하여, 비아홀(B)의 측벽 및 동박(150, 150')에 동도금층(160, 160')을 형성한다.
여기서 비아홀(B)의 측벽이 절연체(120, 120', 130, 130', 140, 140')이므로, 비아홀(B) 형성 후 바로 전해 동도금을 수행할 수 없다.
따라서, 형성된 비아홀(B)의 전기적 연결 및 전해 동도금 수행하기 위하여 무전해 동도금을 수행한다. 무전해 동도금은 절연체(120, 120', 130, 130', 140, 140')에 대한 도금이므로, 전기를 띤 이온에 의한 반응을 기대할 수 없다. 이러한 무전해 동도금은 석출반응에 의해 이루어지며, 석출반응은 촉매에 의해 촉진된다. 도금액으로부터 동이 석출되기 위해서는 도금하려는 재료의 표면에 촉매가 부착되어야 한다. 이는 무전해 동도금이 많은 전처리를 필요로 함을 나타낸다.
일실시예로, 무전해 동도금 공정은 탈지(cleanet) 과정, 소프트 부식(soft etching) 과정, 예비 촉매처리(pre-catalyst) 과정, 촉매처리 과정, 활성화(accelerator) 과정, 무전해 동도금 과정 및 산화방지 처리 과정을 포함한다.
탈지 과정에서, 상하 동박(150, 150') 표면에 존재하는 산화물이나 이물질, 특히 유지분 등을 산 또는 알칼리 계면활성제가 포함된 약품으로 제거한 후, 계면활성제를 완전히 수세한다.
소프트 부식 과정에서, 상하 동박(150, 150') 표면에 미세한 거칠기(예를 들면, 약 1㎛∼2㎛)를 만들어 도금단계에서 동입자가 균일하게 밀착되도록 하며, 탈지 과정에서 처리되지 않은 오염물을 제거한다.
예비 촉매처리 과정에서, 낮은 농도의 촉매약품에 인쇄회로기판을 담금으로써, 촉매처리 단계에서 사용되는 약품이 오염되거나 농도가 변화하는 것을 방지한다. 더욱이, 같은 성분의 약품조에 인쇄회로기판을 미리 담그는 것이므로 촉매처리가 보다 활성화되는 효과가 있다. 이러한 예비 촉매처리 과정은 1%∼3%로 희석된 촉매약품을 사용하는 것이 바람직하다.
촉매처리 과정에서, 동박(150, 150')과 절연체(120, 120', 130, 130', 140, 140')면(즉, 비아홀(B)의 측벽)에 촉매입자를 입혀준다. 촉매입자는 Pd-Sn 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 이 Pd-Sn 화합물은 도금되는 입자인 Cu2 +와 Pd2 -가 결합하여 도금을 촉진하는 역할을 한다.
무전해 동도금 과정에서, 도금액은 CuSO4, HCHO, NaOH 및 기타 안정제로 이루어지는 것이 바람직하다. 도금반응이 지속되기 위해서는 화학 반응이 균형을 이루어야 하며, 이를 위해 도금액의 조성을 제어하는 것이 중요하다. 조성을 유지하기 위해서는 부족한 성분의 적절한 공급, 기계 교반, 도금액의 순화 시스템 등이 잘 운영되어야 한다. 반응의 결과로 발생되는 부산물을 위한 여과장치가 필요하며, 이를 활용함으로써 도금액의 사용시간이 연장될 수 있다.
산화방지 처리 과정에서, 무전해 동도금 후에 잔존하는 알칼리 성분으로 인해 도금막이 산화되는 것을 방지하기 위해 산화방지막을 전면에 코팅한다.
그러나, 상술한 무전해 동도금 공정은 일반적으로 전해 동도금에 비하여 물리적 특성이 떨어지므로 얇게 형성한다.
무전해 동도금이 완료된 후, 인쇄회로기판을 동도금 작업통에 침식시킨 후 직류 정류기를 이용하여 전해 동도금을 수행한다. 이러한 전해 동도금은 도금될 면적을 계산하여 직류 정류기에 적당한 전류를 동을 석출하는 방식을 사용하는 것이 바람직하다. 전해 동도금은 동도금층의 물리적 특성이 무전해 동도금층보다 우수하고, 두꺼운 동도금층을 형성하기 용이한 장점이 있다.
상술한 바와 같이 형성된 동도금층(160, 160')의 두께는 15㎛∼18㎛인 것이 바람직하다.
도 4o에서와 같이, 상하 동박(150, 150') 및 동도금층(160, 160')에 드라이 필름(200d, 200d')을 각각 도포한 후, 소정의 패턴이 인쇄된 아트 워크 필름(도시되지 않음)을 이용하여 드라이 필름(200d, 200d')을 노광 및 현상함으로써, x-축 방향의 제 2 여자 회로 패턴 및 제 2 검출 회로 패턴을 포함하는 에칭 레지스트 패턴 상부 드라이 필름(200d)에 형성하고, y-축 방향의 제 2 여자 회로 패턴 및 제 2 검출 회로 패턴을 포함하는 에칭 레지스트 패턴을 하부 드라이 필름(200d')에 형성한다.
도 4p에서와 같이, 상하부 드라이 필름(200d, 200d')을 에칭 레지스트로 사용하여 상하부 동박(150, 150') 및 동도금층(160, 160')을 에칭함으로써, 상부 동박(150) 및 동도금층(160)에 x-축 방향의 제 2 여자 회로(30) 및 제 2 검출 회로(50)를 형성하고, 하부 동박(150') 및 동도금층(160')에 y-축 방향의 제 2 여자 회로(30') 및 제 2 검출 회로(50')를 형성한다. 이후, 드라이 필름(200d, 200d')을 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH) 등의 박리액을 사용하여 제거한다.
상술한 도 4b 및 도 4c의 과정과 유사하게, 도 4o 및 도 4p의 과정도 액체 상태의 감광재를 에칭 레지스트로 사용하여, x-축 방향의 제 2 여자 회로(30), x-축 방향의 제 2 검출 회로(50), y-축 방향의 제 2 여자 회로(30') 및 y-축 방향의 제 2 검출 회로(50')를 형성할 수 있다.
도 4q에서와 같이, 솔더 레지스트(solder resist; 400, 400')를 도포한 후, 경화시킨다.
여기서 동박(150, 150') 및 동도금층(160, 160')에 제 2 여자 회로(30, 30') 및 제 2 검출 회로(50, 50')가 형성된 인쇄회로기판에 지문, 기름, 먼지 등이 묻어 있는 경우, 이후 공정에서 형성되는 솔더 레지스트(400, 400')와 인쇄회로기판이 완전히 밀착되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 솔더 레지스트(400, 400')를 도포하기 전에, 솔더 레지스트(400, 400')와 인쇄회로기판과의 밀착력을 향상시키기 위하여 기판 표면을 세정하고 기판 표면에 거칠기를 부여하는 전처리를 수행하는 것이 바람직하다.
솔더 레지스트(400, 400')를 도포하는 방식은 스크린 인쇄(screen printing) 방식, 롤러 코팅(roller coating) 방식, 커튼 코팅(curtain coating) 방식, 스프레이 코팅(spray coating) 방식 등을 사용할 수 있다.
이후, 니켈/금도금과 같은 표면 처리 공정, 및 라우터(router) 또는 파워 프레스(power press) 등을 이용하여 인쇄회로기판의 외곽 형성 공정을 수행하면, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판이 제작된다.
상술한 방법에 따라 제작된 본 발명의 미약자계 센서의 감도 S는 다음의 수 학식 1과 같다.
S = α × N × A × μ × f
여기서 α는 연자성 코어의 B(자속밀도)-H(내부자계) 곡선에서 평형상태와 감소하는 부분의 기울기에 관련된 계수이고, N은 연자성 코어에 감겨진 여자 회로 또는 검출 회로의 감는 횟수이며, A는 연자성 코어의 단면적이고, μ는 연자성 코어의 투자율이며, f는 연자성 코어를 여자시키는 주파수이다.
수학식 1에서 알 수 있는 바와 같이, 연자성 코어의 단면적 A가 증가할수록 미약자계 센서의 감도 S는 증가한다. 따라서, 본 발명의 미약자계 센서는 연자성 코어(11, 12, 11', 12')의 수의 증가에 따라 그 단면적을 증가하므로, 감도가 증가한다. 이는 연자성 코어(11, 12, 11', 12')에 감겨진 여자 회로(20, 30, 20', 30') 또는 검출 회로(40, 50, 40', 50')의 감는 횟수를 줄여도 우수한 감도의 미약자계 센서(α, μ 및 f가 변하지 않는 경우)를 얻을 수 있다.
도 5a는 본 출원인이 2002년 3월 9일에 출원한 대한민국등록특허공보 제 432,622 호에 따라 제작한 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 x-축 방향의 제 2 드라이빙 패턴(3)(본 발명의 제 2 여자 회로에 대응)과 x-축 방향의 제 2 픽업 패턴(5)(본 발명의 제 2 검출 회로에 대응)이 형성된 제 1 층, 및 두 개의 바 형태의 x-축 방향의 자성체(1)(본 발명의 x-축 방향의 연자성 코어에 대응)가 형성된 제 2 층의 투시 평면도이다. 그리고, 도 5b는 본 발명에 따라 제작한 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 x-축 방향의 제 2 여자 회로(30a)와 x- 축 방향의 제 2 검출 회로(50a)가 형성된 제 1 층, 및 두 개의 바 형태의 x-축 방향의 연자성 코어(12a)가 형성된 제 2 층의 투시 평면도이다.
도 5a에 나타낸 바와 같이, 종래의 미약자계 감지용 센서는 자성체(1)를 드라이빙 패턴(3) 및 픽업 패턴(5)이 12회 감는 형태로 형성하였다.
이에 반하여, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서는 동일한 감도를 얻기 위하여 연자성 코어(12a)를 여자 회로(30a) 및 검출 회로(50a)가 6회 감는 형태로 형성하였다.
또한, 종래의 미약자계 감지용 센서는 12회의 드라이빙 패턴(3) 및 픽업 패턴(5)을 제 1 층에 집적하기 위하여, 두 개의 자성체(1) 외부에 형성된 비아홀의 랜드(land)가 4행으로 배열된다. 따라서, 종래의 미약자계 감지용 센서의 크기는 전체 드라이빙 패턴(3) 및 픽업 패턴(5)의 크기에 따라 결정된다.
이에 반하여, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서는 6회의 여자 회로(30a) 및 검출 회로(50a)를 제 1 층에 집적하기 위하여, 두 개의 연자성 코어(12a) 외부에 형성된 비아홀의 랜드가 2행으로 배열된다. 이는 여자 회로(30a) 및 검출 회로(50a)의 감는 횟수가 감소하게 되면, 연자성 코어(12a)에서 비아홀의 랜드 부분까지 연결되는 여자 회로(30a) 및 검출 회로(50a)를 수직방향에서 사선방향으로 형성하는 것이 가능하게 되므로, 비아홀의 랜드 부분의 공간을 넓혀 2행의 배열로 형성할 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서의 크기는 비아홀의 랜드들의 위치에 따라 결정된다.
일실시예로, 종래의 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 크기는 5.3mm×5.3mm=28.09mm2인데 반하여, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 크기는 4.0mm×4.0mm=16.0mm2(약 57%의 크기)로 동일한 감도를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 투시 평면도로서, x-축 방향의 제 2 여자 회로(30b)와 x-축 방향의 제 2 검출 회로(50b)가 형성된 제 1 층, 및 사각링 형태의 x-축 방향의 연자성 코어(12b)가 형성된 제 2 층이 도시되어 있다.
도 5b의 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판과 도 6의 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판을 비교하면, 도 5b의 미약자계 감지용 센서는 두 쌍의 사각형 형태의 연자성 코어(12a)인데 반해, 도 6의 미약자계 감지용 센서는 한 쌍의 사각링 형태의 연자성 코어(12b)를 사용하는 차이점이 있다.
실시예에서, 두 쌍의 사각형 형태 또는 한 쌍의 사각링 형태의 연자성 코어가 사용되었으나, 동등하거나 유사한 형태의 연자성 코어도 목적이나 용도에 따라 사용될 수 있다.
또한, 실시예에서, 일축 방향(예를 들면, x-축 방향 또는 y-축 방향)의 여자 회로 및 검출 회로가 감는 연자성 코어가 두 쌍(또는 두 개)이 사용되었으나, 집적도의 향상을 위하여 세 쌍(또는 세 개)이상의 연자성 코어가 사용될 수도 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 설명하였으나 이는 일실시예에 지나지 않는 바, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 다양한 변화 및 변형 이 가능함은 당업자에게는 자명한 사실일 것이다. 하지만, 이들은 본 발명의 범위 내에 속한다는 것은 이하의 청구범위를 통해서 확연해 질 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 연자성 코어의 단면적을 증가시킴으로써, 지구 자계와 같은 미약자계를 정밀하게 검출하는 고감도의 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법을 제공한다.
따라서, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법은 연자성 코어의 단면적이 증가되었으므로, 여자 회로 및 검출 회로의 감는 횟수를 감소시켜도 미약자계를 우수한 감도로 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법은 여자 회로 및 검출 회로의 감는 횟수를 감소시켜도 우수한 감도를 제공하므로, 초소형화 및 고집적화의 미약자계 감지용 센서를 제공하는 효과도 있다.
또한, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법은 초소형화된 미약자계 감지용 센서를 제공하므로, 소형화, 경량화, 고집적화 및 다기능화의 전자제품에 대응할 수 있는 효과도 있다.

Claims (10)

  1. 양면에 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로가 각각 형성된 원판;
    상기 원판의 상하 양면에 각각 적층되며, 다수의 연자성 코어가 다층으로 형성된 연자성 코어 적층체; 및
    상기 연자성 코어 적층체상에 각각 적층되며, 상기 연자성 코어를 감는 형태가 되도록 상기 제 1 여자 회로 및 상기 제 1 검출 회로와 각각 비아홀을 통하여 도통되는 제 2 여자 회로 및 제 2 검출 회로가 형성된 외층;을 포함하고,
    상기 원판의 일면에 형성된 다수의 연자성 코어, 여자 회로 및 검출 회로와 상기 원판의 다른 일면에 형성된 다수의 연자성 코어, 여자 회로 및 검출 회로가 각각 서로 수직을 이루는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연자성 코어는 아모포스 금속(amorphous metal), 퍼말로이(permalloy) 및 수퍼말로이(supermalloy)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 여자 회로와 상기 제 1 검출 회로, 및 상기 제 2 여자 회로와 상 기 제 2 검출 회로는 각각 서로 1회씩 교번하여 형성되는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 연자성 코어의 형태는 2의 배수의 바(bar) 형태이고,
    상기 여자 회로 및 상기 검출 회로는 상기 다수의 연자성 코어와 수직을 이루는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 연자성 코어의 형태는 다수의 사각링 형태이고,
    상기 원판의 일면에 형성된 상기 여자 회로 및 상기 검출 회로는 상기 다수의 연자성 코어의 일변과 수직을 이루며,
    상기 원판의 다른 일면에 형성된 상기 여자 회로 및 상기 검출 회로는 상기 다수의 연자성 코어의 상기 일변과 평행을 이루는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
  6. (A) 일면에 x-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로가 형성되고 다른 일면에 y-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로가 형성된 원판, 및 다수의 x-축 방향과 y-축 방향의 연자성 코어가 각각 다층으로 형성된 x-축 방향과 y-축 방향의 연자성 코어 적층체들을 제공하는 단계;
    (B) 상기 원판의 일면에 순차적으로 절연체, 상기 x-축 방향의 연자성 코어 적층체, 절연체 및 동박을 적층하고, 상기 원판의 다른 일면에 순차적으로 절연체, 상기 y-축 방향의 연자성 코어 적층체, 절연체 및 동박을 적층하는 단계; 및
    (C) 상기 x-축 방향과 y-축 방향의 연자성 코어를 각각 감는 형태가 되도록, 상기 x-축 방향과 y-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로와 각각 도통되는 x-축 방향과 y-축 방향의 제 2 여자 회로 및 제 2 검출 회로를 상기 동박들에 각각 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 (A) 단계는,
    (A-1) 상기 원판의 일면에 x-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로를 형성하고, 상기 원판의 다른 일면에 y-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로를 형성하는 과정;
    (A-2) 두 개의 절연체의 양면에 각각 연자성 코어의 모재를 적층하는 과정;
    (A-3) 상기 두 개의 절연체의 네 개의 연자성 코어의 모재의 표면에 에칭 레지스트를 도포한 후, 상기 에칭 레지스트를 노광 및 현상하여 소정의 에칭 레지스트 패턴을 형성하는 과정;
    (A-4) 상기 에칭 레지스트 패턴을 이용하여 상기 연자성 코어의 모재를 에칭함으로써, 하나의 절연체에 적층된 두 개의 연자성 코어의 모재에 x-축 방향의 연자성 코어들을 형성하여 x-축 방향의 연자성 코어 적층체를 형성하고, 다른 하나의 절연체에 적층된 두 개의 연자성 코어의 모재에 y-축 방향의 연자성 코어들을 형성하여 y-축 방향의 연자성 코어 적층체를 형성하는 과정; 및
    (A-5) 상기 에칭 레지스트를 제거하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    (A-6) 상기 x-축 방향과 상기 y-축 방향의 연자성 코어 적층체의 일면에 각각 절연체 및 연자성 코어의 모재를 적층하는 과정;
    (A-7) 상기 (A-6) 과정의 상기 연자성 코어의 모재의 표면에 에칭 레지스트를 도포한 후, 상기 에칭 레지스트를 노광 및 현상하여 소정의 에칭 레지스트 패턴을 형성하는 과정;
    (A-8) 상기 (A-7) 과정의 상기 에칭 레지스트 패턴을 이용하여 상기 연자성 코어의 모재를 에칭함으로써, 상기 x-축 방향의 연자성 코어 적층체에 적층된 연자성 코어의 모재에 x-축 방향의 연자성 코어를 형성하고, 상기 y-축 방향의 연자성 코어 적층체에 적층된 연자성 코어의 모재에 y-축 방향의 연자성 코어를 형성하는 과정;
    (A-9) 상기 (A-8) 과정의 에칭 레지스트를 제거하는 과정; 및
    (A-10) 상기 (A-6) 과정 내지 상기 (A-9) 과정을 반복 수행하여 형성하고자 하는 층수만큼 x-축 방향과 y-축 방향의 연자성 코어를 형성하는 과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방 법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 (C) 단계는,
    (C-1) 상기 x-축 방향과 y-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로와 도통되도록 비아홀을 형성하는 과정;
    (C-2) 상기 비아홀의 측벽, 및 상기 원판의 양면에 적층된 동박의 표면에 동도금층을 형성하는 과정;
    (C-3) 상기 동도금층의 표면에 에칭 레지스트를 도포한 후, 상기 에칭 레지스트를 노광 및 현상하여 소정의 에칭 레지스트 패턴을 형성하는 과정;
    (C-4) 상기 에칭 레지스트 패턴을 이용하여 상기 동박 및 동도금층을 에칭함으로써, 상기 에칭 레지스트 패턴에 대응하는 x-축 방향과 y-축 방향의 제 2 여자 회로 및 제 2 검출 회로를 형성하는 과정; 및
    (C-5) 상기 에칭 레지스트를 제거하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 (C-1) 과정 이전에,
    (C-6) 상기 원판의 양면에 적층된 동박을 균일하게 부분 에칭하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법.
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