KR100827312B1

KR100827312B1 - 인쇄회로기판의 커버레이 형성방법

Info

Publication number: KR100827312B1
Application number: KR1020060097436A
Authority: KR
Inventors: 정현철; 정재우; 조혜진; 백윤아; 오성일
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2008-05-06
Also published as: KR20080030882A; US20080081125A1; CN101160023A; JP2008091922A; CN101160023B

Abstract

인쇄회로기판의 커버레이 형성방법이 개시된다. (a) 회로패턴이 형성된 기판을 제공하는 단계; (b) 잉크젯 방식을 통하여, 기판에 보호잉크를 선택적으로 도포하는 단계; (c) 보호잉크에 열 또는 자외선을 공급하여, 보호잉크를 경화시키는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 커버레이 형성방법은, 고분자 잉크를 잉크젯으로 도포하여 연성회로기판의 커버레이를 형성함으로써, 복잡한 형상의 커버레이를 손쉽게 구현할 수 있으며 높은 정밀도와 향상된 수율을 제공할 수 있다.

인쇄회로기판, 커버레이, 잉크젯

Description

인쇄회로기판의 커버레이 형성방법{Method for manufacturing cover lay of Printed Circuit Board}

도 1은 종래기술에 따른 커버레이를 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 커버레이 형성방법을 나타내는 순서도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 커버레이 형성방법을 나타내는 공정도.

도 4는 압전방식의 잉크젯 헤드를 나타내는 단면도.

도 5는 잉크젯 방식으로 도포된 용매형 폴리이미드 잉크의 이미지를 나타내는 사진.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 기판 20: 회로패턴

30: 잉크젯 헤드 40: 보호잉크

본 발명은 인쇄회로기판의 커버레이 형성방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판은 고분자수지위에 구리동박을 결합시킨 동박적층판(CCL)에 포토리소그래프(photo-lithography) 공정을 이용하여 회로패턴을 형성하여 제조한다. 형성된 회로의 보호를 위하여는 감광성 수지인 솔더레지스트(solder resist)를 이용하여 회로표면에 박막을 형성한 후 노광 및 현상을 거쳐 통상 회로에서 보이는 녹색을 띠는 커버레이를 형성한다.

최근 유연성이 요구되는 분야에 사용되는 연성(flexible)회로기판의 사용이 증가하고 있다. 연성회로기판은 통상의 리지드(rigid) 기판에서 사용되는 에폭시 수지대신에 폴리이미드(polyimide) 등의 고내열성을 지니면서도 유연성이 좋은 고분자 소재를 사용하며 구리 동박과 결합시킨 연성동박적층판(FCCL)을 이용하여 제조된다. FCCL 역시 포토리소그래피(photo-lithography) 공정을 이용하여 회로패턴을 형성하며, 형성된 회로패턴은 커버레이(cover lay)라 불리는 보호층 이용하여 보호한다.

커버레이는 FCCL에 사용되는 수지와 동일한 폴리이미드(polyimide)에 접착제를 결합시킨 구조로서 연성회로기판에 커버레이를 열 압착을 이용하여 부착시킨다.

연성회로기판은 그 특성상 유연성이 필요한 제품에 사용되며, 형상에 있어서도 곡선 및 다양한 형태로 응용되는 경우가 많다. 현재 커버레이는 제품 형상을 만든 후 연성회로기판에 가접(假接)시키고 열을 이용하여 적층(lamination)시켜 부착 하나 이 공정이 대부분 수작업으로 이루어져 효율이 떨어지며 정확도와 수율 또한 좋지 않은 문제점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 커버레이를 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 폴리이미드 필름(1), 접착층(2), 회로패턴(4)이 형성된 기판(3), 부품실장을 위한 패드(5), 개방된 단자부(6)가 도시되어 있다.

도 1을 참조하여 설명하면, 종래기술에 따른 커버레이는 일반적으로 폴리이미드 필름(1)과 접착층(2)으로 구성되어 있다. 폴리이미드는 12.5미크론에서 25미크론 사이의 제품이 많이 사용되고 있다. 접착층(2)은 통상 에폭시 등 열에 의하여 경화되는 열경화성 재료가 많이 사용된다. 접착층의 두께는 형성된 회로의 에칭된 부분을 충진할 수 있어야 하며 회로의 두께에 따라 변한다.

커버레이에서 회로의 연결이나 부품의 실장을 위한 부분(5)은 커버레이로 덮이지 않도록 노출하여야 하며 이러한 부분은 커버레이에서 펀치 등을 이용하여 오픈 시켜 재단한다. (Cover lay window punching)

커버레이의 펀칭된 윈도우를 연성회로기판과 정렬시켜 가장자리를 가접하고 열압착(hot press)을 이용하여 부착시킨다. 커버레이의 정렬과 가접은 수작업으로 이루어지는 경우가 많아 장시간이 소요되며 제품 불량의 요인으로 작용한다.

본 발명은 고분자 잉크를 잉크젯으로 도포하여 연성회로기판의 커버레이를 형성함으로써, 정밀도와 수율이 향상된 커버레이 형성방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, (a)회로패턴이 형성된 기판을 제공하는 단계; 및 (b)잉크젯 방식을 통하여, 기판에 보호잉크를 선택적으로 도포하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 커버레이 형성방법을 제공할 수 있다.

기판에 보호잉크를 도포 하기에 앞서, 보호잉크를 여과하는 단계를 더 수행할 수 있고, 보호잉크는 폴리이미드(polyimide), 에폭시 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리우레탄 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.

기판에 보호잉크를 도포한 후, 보호잉크를 경화시키는 단계를 더 수행할 수 있으며, 보호잉크의 경화는 보호잉크에 열 또는 자외선을 공급함으로써 수행될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위을 포함한 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 커버레이 형성방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 커버레이 형성방법을 나타내는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 커버레이 형성방법을 나 타내는 공정도이다. 도 3을 참조하면, 회로패턴(20)이 형성된 기판(10), 잉크젯 헤드(30), 보호잉크(40)가 도시되어 있다.

단계 S1은 회로패턴(20)이 형성된 기판(10)을 제공하는 단계이다. 기판(10)에는 회로패턴(20)이 형성되어 있으며, 회로패턴(20)은 이후 전기적 신호를 전달하는 기능을 수행하게 된다. 이러한 회로패턴(20)을 보호하기 위하여 커버레이를 형성하는 것이다.

단계 S2는 잉크젯 방식을 통하여, 기판(10)에 보호잉크(40)를 선택적으로 도포하는 단계이다. 단계 S2에 대한 구체적인 설명에 앞서, 본 실시예에서 사용되는 압전방식의 잉크젯 헤드에 대해 도 4를 참조하여 간략히 설명하도록 한다.

도 4는 압전방식의 잉크젯 헤드(30)를 나타내는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 리저버(31), 리스트릭터(32), 챔버(33), 노즐(34), 진동판(35), 압전소자(36), 전원(37)이 도시되어 있다.

리저버(31)는 보호잉크를 수용하여, 이하에서 설명할 리스트릭터(32)를 통하여 챔버(33)에 보호잉크를 제공한다.

리스트릭터(32)는 리저버(31)와 추후 설명할 챔버(33)를 서로 연통하게 하여 리저버(31)로부터 챔버(33)에 보호잉크를 공급하는 유로로서의 기능을 수행한다. 리스트릭터(32)는 리저버(31)보다 작은 단면적을 갖도록 형성되며, 압전소자(36)에 의해 진동판(35)이 진동하는 경우 리저버(31)로부터 챔버(33)로 공급되는 보호잉크의 양을 조절할 수 있다.

챔버(33)는 리스트릭터(32)와 연결되어 리저버(31)와 연통된다. 또한, 리스 트릭터(32)와 연결된 측 외의 타 측면을 통하여 노즐(34)과 연결된다. 이러한 구조를 통해, 리저버(31)로부터 보호잉크를 공급받고, 이를 다시 노즐(34)에 공급함으로써 인쇄작업을 가능케 할 수 있다.

한편, 챔버(33)는 일면이 진동판(35)에 의해 커버되며, 챔버(33)의 위치에 상응하는 진동판(35)의 상면에는 압전소자(36)가 결합된다.

압전소자(36)는 챔버(33)의 위치에 상응하는 진동판(35)의 상면에 결합되어, 전원(37)에 의해 진동을 발생하는 수단이다. 압전소자(36)는 압전소자(36)에 공급되는 전압에 따라 진동을 발생하여 진동판(35)을 통해 챔버(33)에 압력을 공급한다.

노즐(34)은 챔버(33)와 연결되어 챔버(33)로부터 보호잉크를 공급받아 보호잉크를 분사하는 기능을 수행한다. 압전소자(36)에 의해 발생한 진동이 진동판(35)을 통하여 챔버(33)에 전달되면, 챔버(33)에는 압력이 가해지고, 이 압력에 의해 노즐(34)이 보호잉크를 분사할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서는 잉크젯 헤드로서, 상술한 구조를 갖는 압전방식의 잉크젯 헤드를 제시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 설계자 또는 사용자의 필요에 따라 다양한 형태의 잉크젯 헤드를 적용할 수 있음은 물론이다.

보호잉크(40)는 회로패턴이 형성된 기판(10)에 도포되고, 추후에 설명할 단계 S3를 통해 경화됨으로써 커버레이를 이루게 되는 것으로서, 폴리이미드(polyimide), 에폭시 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리우레탄 수지 가운데 적어도 하나를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 이 밖에도, 잉크젯 헤드를 통하여 토출할 수 있는 성질의 것이라면 다양하게 그 성분을 변경하여 적용할 수 있음은 물론이다. 본 실시예에서는 보호잉크의 일 예로 폴리이미드를 제시하여 설명하도록 한다.

폴리이미드는 메인 체인(Main chain)에 이미드기가 있는 것을 말한다. 이러한 폴리이미드는 기계적인 특성으로서, 높은 압축강도, 내충격강도, 인장강도를 나타내며, 전기적 특성으로서, 저 유전율, 고 전기저항을 나타내는 특징이 있다. 또한, 내열성과 내열산화성 및 내화학성이 우수하고, 저 열팽창성을 나타낸다.

한편, 보호잉크(40)는 상술한 폴리이미드와 같은 고분자를 용매에 분산시킨 형태나, 고분자 단량체가 용매에 분산되어 있는 형태 또는, 고분자의 단량체로 이루어진 형태 등이 있을 수 있다.

용매를 이용하여 단량체나 고분자를 분산시킨 형태의 보호잉크는 점도가 낮아 잉크젯을 이용하여 도포 하기에 용이하며, 도포 후 열에 의해 용매의 증발 및 중합이 일어나 공정을 단순화 할 수 있다는 장점이 있다. 한편, 고분자의 단량체로 이루어진 형태의 보호잉크는 10 미크론 이상이며 접착력 및 강도가 우수한 장점이 있다.

이와 같이 보호잉크의 형태는 설계자 또는 사용자의 필요에 따라 다양하게 변경되어 적용될 수 있다.

한편, 잉크젯 방식으로 보호잉크(40)를 분사하기 전에, 잉크젯 헤드의 노즐을 막을 수 있는 큰 입자를 제거하기 위한 적절한 여과 과정을 거치는 것이 바람직하다.

또한, 보호잉크(40)의 표면 부착력을 향상시키고 접촉각을 조절하기 위하여, 기판(10)의 표면에, 적절한 표면 세정 과정 또는 표면 처리 과정을 수행할 수도 있다. 표면 세정 방법은 유기 용매나 알칼리 세정액에 의한 오염 물질의 세척, 크롬산, 황산, 염산 등의 산성 물질을 이용한 에칭, 연마나 쇼트블라스트(shot blast)와 같은 물리적 방법, 전기화학적 방식에 의한 산화피막 처리(anodizing), 이온 또는 플라즈마에 의한 오염물질 제거 등의 방법이 사용될 수도 있으며, 기타 일반적인 오염 물질 제거 방법이 사용될 수 있다.

기판(10)과 보호잉크(40) 사이의 접착력을 향상시키기 위하여, 잉크젯 노즐을 통한 분사 공정 전에 기판(10)의 표면에 부착향상제 처리를 할 수도 있다.

이렇게 미리 처리된 기판의 표면에 잉크젯 방식을 이용하여 여과된 보호잉크(40)를 도포한다.

단계 S3은 보호잉크(40)를 경화하는 단계이다. 커버레이를 형성하기 위해 도포된 보호잉크(40)는 액상 또는 페이스트 상태이므로, 이후 회로패턴(20)을 보호하는 커버레이로서의 기능을 수행하기 위해서는 경화되는 것이 좋기 때문이다.

보호잉크를 경화시키는 방법으로는, 열공급 또는 자외선 공급 등을 제시할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 보호잉크가 고분자를 용매에 분산시킨 형태인 경우에는, 약 200℃에서 약 30분간 열처리 함으로써 용매를 증발시켜 보호잉크를 경화시킬 수 있다. 또한, 보호잉크가 고분자의 단량체가 용매에 분산된 형태이거나, 고분자의 단량체로 이루어지는 형태인 경우에는, 보호잉크에 열 또는 자외선을 공급함으로써 단량체가 고분자화 되도록 함으로써 보호잉크가 경화되도록 할 수 있 다.

도 4는 잉크젯 방식으로 도포된 용매형 폴리이미드 잉크, 즉 보호잉크(40)의 이미지를 나타내는 사진이다. 도 4의 (a)는 100V의 구동전압을 인가하였을 때의 이미지이고, 도 4의 (b)는 (a)를 확대하여 나타내는 사진이다. 또한, 도 4의 (c)는 70V의 구동전압을 인가하였을 때의 이미지이고, 도 4의 (d)는 (c)를 확대하여 나타내는 사진이다.

커버레이는 회로패턴(20)의 보호를 위하여 개방되는 영역을 제외하고는 면으로 형성되는 경우가 많이 있으나, 도 4에서는 잉크젯을 이용한 미세형상의 구현 능력을 확인하기 위하여 선 형상의 이미지를 형성하였다.

도 4를 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 잉크젯 방식을 이용하는 경우, 구동전압 등과 같은 구동 파라미터를 조절함으로써 도포되는 잉크액적의 크기를 조절할 수 있게 된다. 도포되는 잉크액적은 기판의 표면에서 통상 300% 이상 퍼지게 되나, 상술한 바와 같이 표면처리를 수행함으로써 퍼짐성을 억제하고, 미세한 형상을 용이하게 구현할 수 있게 된다.

이처럼, 잉크젯은 drop on demand 방식으로 원하는 곳에 원하는 양을 물질을 정확히 도포할 수 있는 장점이 있다. 패턴형성을 위하여 마스크가 필요 없는 직접인쇄(direct printing) 방식을 취하면서 다양한 물질을 동시에 도포할 수 있고, 단차가 있는 곳에도 인쇄할 수 있는 장점이 있는 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 청구범위 내에 존재한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 커버레이 형성방법은 고분자 잉크를 잉크젯으로 도포하여 연성회로기판의 커버레이를 형성함으로써, 복잡한 형상의 커버레이를 손쉽게 구현할 수 있으며 높은 정밀도와 향상된 수율을 제공할 수 있다.

Claims

(a) 회로패턴이 형성된 기판을 제공하는 단계;

(b) 잉크젯 방식을 통하여, 상기 기판에 보호잉크를 선택적으로 도포하는 단계; 및

(c) 상기 보호잉크에 열 또는 자외선을 공급하여, 상기 보호잉크를 경화시키는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 커버레이 형성방법.
제1항에 있어서,

상기 보호잉크를 도포하는 단계 이전에, 상기 보호잉크를 여과하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판의 커버레이 형성방법.
제1항에 있어서,

상기 보호잉크는 폴리이미드(polyimide), 에폭시 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리우레탄 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 커버레이 형성방법.
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