KR100765022B1 - 플렉시블 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

플렉시블 기판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플렉시블 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명 실시 예에 따른 플렉시블 기판은 베이스 필름; 상기 베이스 필름의 양면에 적층되고, 회로패턴이 형성된 동박층; 상기 베이스 필름 및 동박층의 소정 영역에 하나 이상 형성된 소자 내장 홈; 상기 소자 내장 홈에 내장된 임베디드 타입의 수동 소자를 포함한다.
FPCB, 수동 소자

Description

플렉시블 기판 및 그 제조방법{Flexible Printed Circuit Board and manufacture method thereof}
도 1은 종래 플렉시블 기판을 나타낸 분해 단면도.
도 2는 본 발명 실시 예에 따른 플렉시블 기판을 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명 실시 예에 따른 플렉시블 기판 제조 방법을 나타낸 플로우 챠트.
도 4는 본 발명 실시 예에 따른 적층형 캐패시터를 개략적으로 나타낸 측 단면도.
도 5는 본 발명 실시 예에 따른 적층형 캐패시터의 분해 사시도.
도 6은 도 5의 결합 사시도.
도 7은 본 발명 실시 예에 따른 적층형 인덕터를 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명 실시 예에 따른 적층형 인덕터를 나타낸 분해 사시도.
도 9는 본 발명 실시 예에 따른 적층형 저항을 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명 실시 예에 따른 적층형 저항의 다른 예를 나타낸 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 플렉시블 기판 110 : 동박 적층판
111 : 베이스 필름 113,115,121,123 : 접착제
117,119 : 동박층 125,127 : 커버레이층
130 : 수동수자 140 : 캐패시터
150 : 인덕터 170,180 : 저항
본 발명은 플렉시블 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 플렉시블 기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)은 전자제품이 소형화 및 경량화가 되면서 개발된 전자부품으로 작업성이 뛰어나고, 내열성 및 내곡성, 내약품성이 강하며, 열에 강한 특징을 갖고 있다.
이러한 플렉시블 기판은 모든 전자제품의 핵심부품으로서 카메라, 컴퓨터 및 주변기기, 핸드 폰(HAND PHONE), 비디오 및 오디오 기기, 캠코더, 프린터, 디브이디(DVD), 표시장치(예: TFT LCD), 위성장비, 군사장비, 의료장비등에서 널리 사용되고 있다.
상기 플렉시블 기판은 단면 구조, 양면 구조, 양면노출 구조가 있으며, 굴곡부분의 연속 반복운동이 필요한 곳의 신호 연결용으로 사용되면서 인터페이스 기능을 하고, 폴리이미드(polyimide), 커버레이(cover-lay), 및 접착제(Adhesive)로 이루어져 있다.
도 1은 종래 플렉시블 기판 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 플렉시블 기판(10)은 에폭시 재질의 베이스 필름(11)의 양면에 접착제(13,15)를 이용하여 구리 재질의 박막으로서, 상부 및 하부 동박층(17,19)을 적층하게 된다. 상기 상/하부 동박층(17,19)에는 소정의 회로 패턴이 형성될 수 있으며, 그 동박층 상에 구리 도금층을 형성할 수도 있다.
상기 상/하부 동박층의 양면에는 접착제(21,23)를 이용하여 상/하부 커버레이층(25,27)을 형성하여, 상기 회로 패턴을 보호하게 된다. 이때, 상/하부 커버레이층은 소정의 온도, 시간, 압력에 의해 상/하부 동박층(17,19)에 밀착 결합된다.
이러한 플렉시블 기판의 상면에는 수동소자나 MLCC(Multilayer Ceramic Capacitor) 등의 SMD(Surface Mounting Device) 부품을 별도로 SMT(Surface Mounting Technology) 공정을 통하여 실장하게 된다.
이와 같이, 플렉시블 기판에 SMD 부품을 SMT 기술을 이용하여 별도의 공정을 통하여 실장하게 되므로, 플렉시블 기판의 단가 상승 및 각 종 부대 비용이 필요하게 된다.
또한 플렉시블 기판에서 SMT 공정의 추가로 이동 및 검사 등으로 작업 시간이 많이 소요되며, 표면 실장 후 냉납 및 납볼 등 불량이 발생될 수 있다. 또한 플렉시블 기판 상에 회로 부품이 실장되므로, 부품 실장 높이 등을 고려하여 제작하게 된다.
본 발명은 플렉시블 기판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명은 임베디드 타입의 수동소자를 갖는 플렉시블 기판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명 실시 예에 따른 플렉시블 기판은, 베이스 필름; 상기 베이스 필름의 양면에 적층되고, 회로패턴이 형성된 동박층; 상기 베이스 필름 및 동박층의 소정 영역에 하나 이상 형성된 소자 내장 홈; 상기 소자 내장 홈에 내장된 임베디드 타입의 수동 소자를 포함한다.
본 발명 실시 예에 따른 플렉시블 기판 제조방법은, 베이스 필름의 양면에 상/하부 동박층을 접착하여 동박 적층판을 형성하는 단계; 상기 동박 적층판의 내부에 소자 내장 홈을 하나 이상 형성하는 단계; 상기 동박 적층판의 하부에 하부 커버레이층을 접착하는 단계; 상기 소자 내장 홈으로 수동 소자를 각각 내장하는 단계; 상기 수동 소자가 내장된 동박 적층판의 상부에 상부 커버레이층을 접착하는 단계를 포함한다.
본 발명 실시 예에 따른 플렉시블 기판 및 그 제조방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 실시 예에 따른 플렉시블 기판의 단면도이며, 도 3은 본 발명 실시 예에 따른 플렉시블 기판 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 플렉시블 기판(100)은 베이스 필름(111), 동박층(117,119), 커버 레이층(125,127), 임베디드 타입의 수동 소자(130)를 포함한다.
상기 베이스 필름(111)은 에폭시 재질의 절연층으로서, 폴리 이미드 필름(polyimide)을 이용하게 되며, 이러한 베이스 필름(111)의 양면에 접착제(113,115)를 이용하여 상/하부 동박층(117,119)을 각각 접착하여, 도 3의 (a)와 같은 동박 적층판(CCL : Copper Clad Laminate)(110)을 형성하게 된다.
상기 상부 또는/및 하부 동박층(117,119)은 구리 재질의 박막으로서, 소정의 회로 패턴이 형성되며, 오픈된 영역에는 외부 단자 형성을 위해 도금층이 형성될 수도 있다.
여기서, 상기 동박 적층판의 종류에는 그 용도에 따라 유리/에폭시 동박 적층판, 내열수지 동박 적층판, 종이/페놀 동박 적층판, 고주파용 동박 적층판, 플렉시블 동박 적층판, 복합 동박 적층판 등의 여러 가지가 사용될 수 있다. 본 발명은 플렉시블 동박 적층판을 사용하게 된다.
그리고 도 3의 (b)와 같이 동박 적층판(110)에는 기계적 드릴을 이용하여 설정된 위치에 소자 내장 홈(120)을 형성하게 된다. 이러한 소자 내장 홈(120)은 비아 홀(via hole)을 형성하는 것과 같은 방식으로 형성될 수 있으며, CNC 드릴(Computer Numerical Control drill), 라우터 드릴(router drill) 방식 및 금형 펀칭 방식 중 어느 하나의 방식을 이용하여 형성된다.
그리고 도 3의 (c)와 같이 동박 적층판(110)의 하부에 하부 커버레이층(127)을 접착제(123)를 이용하여 접착하게 된다. 이러한 하부 커버레이층(127)의 접착 공정은 임베디드 타입의 수동 소자를 동박 적층판에 내장한 다음 접착할 수도 있다.
그리고, 도 3의 (d)와 같이 상기 동박 적층판(110)에 하나 이상이 형성된 소자 내장 홈(120)으로 임베디드 타입의 수동 소자(130)를 내장하게 된다. 이때의 임베디드 타입의 수동 소자(130)는 적층형 캐패시터, 적층형 인덕터, 적층형 저항 중 어느 하나 이상이 내장될 수 있으며, 동박층(117,119)의 회로 패턴과 전기적으로 연결된다.
도 3의 (e)와 같이 동박 적층판(110)의 소자 내장 홈(120)에 임베디드 타입의 수동 소자(130)가 내장되면, 동박 적층판(110)의 상부에 접착제(121)를 이용하여 상부 커버레이층(125)을 접착하게 된다.
마지막으로 동박 적층판(110)의 양면에 상/하부 커버레이층(125,127)이 적층되면, 소정의 온도, 시간, 압력을 가하여 압착함으로써, 양면 구조의 플렉시블 기판(100)을 완성하게 된다. 여기서, 본 발명은 설명의 편의를 위해 양면 구조의 플렉시블 기판에 임베디드 타입의 수동 소자를 내장한 것으로 설명하였으나, 단면 구조의 플렉시블 기판에도 적용할 수 있다.
이러한 플렉시블 기판 내부에 임베디드 타입의 수동 소자를 내장함으로써, 플렉시블 기판의 두께를 낮추어 줄 수 있을 뿐만 아니라, 표면에 부품이 실장될 때 보다 전기적인 특성이 개선될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명 실시 예에 따른 플렉시블 기판에 내장된 적층형 캐패시터의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 적층형 캐패시터(140)는 복수개의 유전체층이 적층되어 형성된 캐패시터 본체(141)를 포함한다. 상기 캐패시터 본체(141)는 유전체층을 사이 에 두고 대향하도록 배치된 적어도 한 쌍의 제 1 및 제 2내부전극(142,143)을 형성된다. 또한, 상기 캐패시터 본체(141)의 대향하는 양단면에는 상기 제 1 및 제 2내부전극(142,143)에 각각 연결되도록 제 1 및 제 2외부전극(144,145)이 형성된다.
도 5를 참조하면, 복수의 내부 유전체층(141b~141g)의 상/하부에 외부 유전체층(141a,141h)이 적층된다. 상기 내부 유전체층(141b~141g) 각각에 내부전극이 형성된다. 상기 내부전극은 제1 및 제2 내부전극(142,143)으로 구분되며, 대향되는 두 변에는 각각 2개의 리드(142a,143a)가 마련된다.
도 5에 도시된 내부전극(142,143)이 형성된 유전체층(141b-141g)은 적층되어 도 6과 같이 캐패시터 본체(141)를 형성하고, 추가적으로 각 리드(142a,143a)에 연결된 외부전극(144,145)을 형성하여 적층형 캐패시터(140)로 완성된다. 여기서, 상기 제1 내부전극(142) 및 제 2내부 전극(143)의 리드(142a, 143a)는 교대로 배치되어 있어서, 리드들을 서로 밀 결합하여 외부 전극(144,145)을 형성하게 된다. 그리고 상기 외부 전극(144,145)은 탄탈륨 또는 니켈(Ni)과 주석(Sn) 합금으로 형성될 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명 실시 예에 따른 플렉시블 기판에 내장된 적층형 인덕터를 나타낸 사시도 및 그 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 적층형 인덕터(150)는 내부 전극이 나선형으로 인쇄된 다수의 세라믹시트를 적층, 가압, 소결하여 세라믹블록(151)을 형성한 후, 상기 세라믹블록(151)의 양 측부에 외부전극(153)을 도포하여 이루어진다.
그리고, 상기 세라믹블록(151)의 내부를 살펴보면, 도 8에 도시된 바와 같 이, 상하부에서 내부 인쇄된 전극패턴을 보호하는 커버용 제 1세라믹시트(161)와 제6세라믹시트(166)를 마련하고, 상기 제1세라믹시트(161)와 제6세라믹시트(166)의 사이에 위치하는 제2세라믹시트(162)~제5세라믹시트(165)의 상부에 나선형의 전극패턴(162a~165a)이 인쇄되며, 인접한 시트의 전극 패턴간을 전기적으로 연결하기 위한 비아홀(162b, 163b, 163c, 164b, 164c,165b)이 각각 형성된다. 이때 제 1전극패턴(162a)과 제 4전극패턴(165a)의 일단은 측면의 외부전극(153)에 각각 연결되어, 두 외부전극(153) 사이에 구비되는 인덕터(L)가 구현된다.
상기한 바와 같이, 적층형 인덕터(150)는 제1~제6세라믹시트(161~166)의 적층, 가압, 소결 공정 후에, 측면에 대한 연마작업이 수행된다. 그리고 측면에 형성된 외부전극(153)이 내부의 동박층 회로 패턴과 전기적으로 연결된다.
도 9는 본 발명 실시 예에 따른 플렉시블 기판에 내장된 적층형 저항을 나타낸 단면도이다.
도 9를 참조하면, 적층형 저항(170)은 베이스 필름 또는 절연층(171)의 상면 양측에 소정의 간격을 두고 상면전극(172)이 형성되며, 상기 절연층(171)의 하면 양측에 소정의 간격을 두고 하면전극(173)이 형성된다. 여기서, 상면 및 하면 전극(173)은 스퍼터링 공정을 통해 형성되며, 형성된 전극은 포토 리소그라피 및 에칭 공정을 통해 원하는 패턴으로 형성될 수 있다.
그리고 상기 상면 전극(172) 사이에 스퍼터링 공정에 의해 박막 저항체(174)가 형성되며, 상기 박막 저항체(174) 상에 보호층(175)이 형성되어 박막 저항체 (174)를 보호하게 된다. 상기 상면전극(172)의 일부영역부터 절연층의 하면전극(173)의 일부영역까지 측면전극(177)이 형성되며, 각 전극(172,173,177) 상에 도금층(178)이 형성된다.
여기서, 박막 저항체(174)의 저항 값의 안정화를 위해 열처리를 수행하고, 정밀한 저항 값을 얻기 위해 저항체(174)에 레이저 트리밍을 실시한다.
이러한 적층형 저항은 다수개를 절연 기판 상에 제조한 후 저항 단위로 다이싱하고, 니켈(Ni), 팔라듐-주석(Pd-Sn) 합금으로 도금공정을 수행하여 도금층(178)을 형성된 최종 제품인 적층형 저항을 완성하게 된다.
도 10은 본 발명에 따른 적층형 저항의 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 10을 참조하면, 적층형 저항(180)은 베이스 필름 또는 절연층(181) 상에는 박막 저항체(182)가 형성되며, 상기 절연층(181)의 외측에는 외부 전극(184)이 형성되며, 상기 외부 전극(184)의 외측에는 니켈 전극(185) 및 주석 전극(186)을 이용한 도금층이 형성되며, 상기 박막 저항체(182)의 상에는 보호층(183)이 형성된다.
이러한 본 발명은 플렉시블 기판에 적층형 캐패시터, 적층형 인덕터, 적층형 저항 등의 수동 소자를 내장함으로써, 플렉시블 기판이 적용될 수 있는 모듈 또는 장치 예컨대, 휴대 단말기의 액정 표시 장치의 두께를 낮추어 줄 수 있으며, 전기적인 특성을 개선시켜 줄 수 있다.
즉, 플렉시블 기판은 액정 표시 장치의 액정 패널과 메인 기판 사이에 접속되어 입/출력 인터페이스를 수행하게 되는데, 이러한 플렉시블 기판 내부에 수동 소자들을 임베디드 타입으로 내장한 후 회로 설계함으로써, 동일한 전기적인 특성을 갖고 인터페이스를 수행하게 되며 액정 표시 장치의 두께를 낮추어 줄 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.
예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 플렉시블 기판 및 그 제조방법에 의하면 플렉시블 기판에 수동 소자들을 임베디드 타입으로 배치함으로써, SMT 부품을 표면에 실장하지 않게 되어, 플렉시블 기판 및 그 기판이 적용되는 모듈의 두께를 줄일 수 있으며, 가격 절감, SMT 부품 실장으로 인해 발생되는 전기적인 문제를 해결할 수 있다.
또한 수동 소자 부품이 임베디드 타입으로 실장으로써 전기적 특성이 좋으며, SMT 후 납땜 및 납볼 등 공정을 줄일 수 있어, 수율이 향상될 수 있다.
또한 플렉시블 기판을 액정 표시 모듈에 적용함으로써 액정 표시 모듈의 두께를 낮추어 줄 수 있다.

Claims (11)

  1. 베이스 필름;
    상기 베이스 필름의 양면에 적층되고, 회로패턴이 형성된 동박층;
    상기 베이스 필름 및 동박층의 소정 영역에 하나 이상 형성된 소자 내장 홈;
    상기 소자 내장 홈에 내장된 임베디드 타입의 수동 소자를 포함하는 플렉시블 기판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수동 소자는 적층형 세라믹 커패시터, 적층형 저항, 적층형 인덕터 중 하나 이상을 포함하는 플렉시블 기판.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 동박층의 단면 또는 양면으로 커버레이층이 형성되는 플렉시블 기판.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 소자 내장 홈은 베이스 필름 및 동박층 사이에 수직 구조로 형성되는 플렉시블 기판.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 세라믹 캐패시터는 복수개의 세라믹 유전체층과, 상기 유전체층 상/하에 서로 교차되게 배치되는 적어도 한 쌍의 제 1 및 제 2내부 전극과, 상기 제 1 및 제 2내부 전극에 연결되는 제 1 및 제 2외부 전극을 포함하는 플렉시블 기판.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 적층형 인덕터는 수직 방향으로 적층되는 상/하 세라믹 시트 및 복수개의 내부 세라믹 시트와, 상기 내부 세라믹 시트 상에 형성된 나선형의 전극패턴과, 인접한 시트의 전극 패턴간을 전기적으로 연결하기 위해 형성된 비아 홀과, 상기 전극패턴의 양 끝단을 외부에 연결하기 위한 외부 전극을 포함하는 플렉시블 기판.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 적층형 저항은 절연층 상에 형성된 박막 저항체와, 상기 박막 저항체에 연결되며 절연층 외측에 형성된 복수개의 외부 전극과, 상기 전극 외측에 형성된 도금층과, 상기 박막 저항체를 보호하기 위한 보호층을 포함하는 플렉시블 기판.
  8. 제 5내지 도 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 전극은 동박층의 회로 패턴과 전기적으로 연결되는 플렉시블 기판.
  9. 베이스 필름의 양면에 상/하부 동박층을 접착하여 동박 적층판을 형성하는 단계;
    상기 동박 적층판의 내부에 소자 내장 홈을 하나 이상 형성하는 단계;
    상기 동박 적층판의 하부에 하부 커버레이층을 접착하는 단계;
    상기 소자 내장 홈으로 수동 소자를 각각 내장하는 단계;
    상기 수동 소자가 내장된 동박 적층판의 상부에 상부 커버레이층을 접착하는 단계를 포함하는 플렉시블 기판 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 수동 소자는 적층형 커패시터, 적층형 인덕터, 적층형 저항 중 하나 이상으로 이루어지는 플렉시블 기판 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 동박 적층판은 동박층에 소정의 회로 패턴을 형성한 후, 상기 내장된 수동 소자와 전기적으로 연결시켜 주는 플렉시블 기판 제조방법.
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