KR101049228B1 - 방열특성이 향상된 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 도체패턴(Conductive pattern)이 형성되는 상하 한 쌍의 동박(Copper foil) 사이에 상대적으로 두께가 매우 두꺼운 동판(Copper plate)을 배치하고 적층하여 방열특성을 크게 향상시킬 수 있도록 하고, 상기 동판에 형성되는 통공(Through Hole)을 드릴가공이 아닌 프레스 펀칭방식으로 가공하여 버(Burr)나 가공파편(Chips)가 발생되지 않도록 함으로써 전기적인 특성을 개선시킬 수 있도록 한 새로운 방열특성이 향상된 인쇄회로기판 및 그 제조방법이 개시된다.

본 발명은 상대적으로 두꺼운 두께를 가지며, 설계에 따라 정해진 크기로 재단된 동판상의 정해진 위치에 설계에 따라 정해진 크기를 갖는 통공(Through Hole)을 형성하는 통공형성단계(ST1)와; 상기 동판상에 형성된 통공의 내부에 에폭시수지(Epoxy Resin)를 채워 넣는 에폭시수지 충진단계(ST2)와; 상기 동판상의 통공에 채워진 후 경화된 에폭시수지를 다시 천공하여 비아홀(Via Hole)을 형성하는 비아홀 형성단계(ST3)와; 상기 비아홀의 내벽면에 전도성의 동막이 형성되도록 동판을 동 도금하는 도금단계(ST4)와; 도금된 동판의 표면(表面)과 이면(裏面)에 열전도성이 우수한 쉬트형상의 층간 접착제인 프리프레그(Prepreg)를 배치한 후 각 프리프레그의 바깥면에 동박을 밀착시킨 상태에서 가열 압착하여 동판의 표면과 이면에 동박을 적층하는 동박 적층단계(ST5)와; 상기 동판의 표면과 이면에 적층된 동박에 설계에 따라 정해진 패턴을 인쇄하고, 패턴상에 레지스트를 도포한 후 에칭하여 도체패턴을 형성하는 단계(ST6)를 포함한다.

인쇄회로기판, 동판, 동박, 프리프레그, 프레스펀칭, 에폭시수지

Description

방열특성이 향상된 인쇄회로기판 및 그 제조방법{Printed circuit board with enhanced radiating ability and manufacturing process of the same}

본 발명은 방열특성이 향상된 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도체패턴(Conductive pattern)이 형성되는 상하 한 쌍의 동박(Copper foil) 사이에 상대적으로 두께가 매우 두꺼운 동판(Copper plate)을 배치하고 적층하여 방열특성을 크게 향상시킬 수 있도록 하고, 상기 동판에 형성되는 통공(Through Hole)을 드릴가공이 아닌 프레스 펀칭방식으로 가공하여 버(Burr)나 가공파편(Chips)가 발생되지 않도록 함으로써 전기적인 특성을 개선시킬 수 있도록 한 방열특성이 향상된 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)은 전기적 절연체 위에 동박(Copper foil) 같은 전기전도성이 우수한 재질로 도체패턴을 형성하고, 상기 도체패턴상에는 전원 및 증폭기 같이 전력의 공급원을 포함하는 능동소자(Active Component)와 저항기, 콘덴서, 코일 등의 수동소자(Passive Component) 및 음향 또는 영상소자 등이 각각 그 기능을 수행함과 동시에 다른 소자를 지원할 수 있도록 상호 연결된 상태로 실장되어 있는 기구소자를 일컫는다.

이와 같은 인쇄회로기판은 우리가 흔히 볼 수 있는 가전제품인 세탁기, TV, 냉장고 뿐만 아니라 시스템 보드인 라우터, 서버 및 인공위성, 자동차 등에도 적용되어 그 활용분야가 대단히 높아지고 있으며, 최근에는 각종 멀티미디어기기, 통신기기 등 정보 단말기기나 정보통신용의 네트워크장비 및 디스플레이장치 관련 산업 분야가 확대되고 발전되면서 그에 적합한 인쇄회로기판의 수요가 급증하고 있다.

이와 같이 각종 전자제품의 기능이 점점 복잡하고 다양해지는 반면, 그 크기는 점차 소형화 및 슬림(Slim)화되는 추세이기 때문에 단일의 절연기판에 여러층의 도체패턴(회로)를 구성하여 두께를 상대적으로 얇게 하면서 고밀도·다기능을 구현할 수 있도록 하고, 도체패턴을 구성하는 동박과 절연기판과의 밀착력이 강화되도록 하여 높은 신뢰성을 나타낼 수 있도록 하는 양면 인쇄회로기판 또는 다층 인쇄로회로기판이 요구되고 있다.

한편, 각종 전자제품이 구동되는 경우 해당 전자제품에 장착된 인쇄회로기판상의 각각의 소자로부터 열이 발생되는데, 상기 인쇄회로기판상의 여러 소자로부터 발생된 열을 적절하게 외부로 방출시키지 못하는 경우 상기 소자들이 열에 의하여 그 기능이 저하되기 때문에 제품의 수명이 단축된다는 문제가 있다.

또, 인쇄회로기판을 제조하는 과정에서 내부 코어층에는 통공(Through Hole)이 형성되는데, 종래에는 상기 통공이 드릴비트의 드릴링 동작에 의하여 형성됨에 따라 통공의 주변에 버(Burr)가 형성되고, 미세한 가공 파편이 발생되기 때문에 후속공정이 요구되면서 작업공수가 많아진다는 문제가 있고, 이와 같은 후속공정이 제대로 수행되지 않은 경우 완성된 인쇄회로기판에서 전기적인 단락현상이 발생되 는 등 치명적인 결함이 발생된다는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 도체패턴(Conductive pattern)이 형성되는 상하 한 쌍의 동박(Copper foil)사이에 상대적으로 매우 두꺼운 동판(Copper plate)을 배치하고 적층하여 방열특성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 새로운 인쇄회로기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 동판상에 형성되는 통공(Through Hole)을 드릴가공이 아닌 프레스 펀칭방식으로 가공하여 버(Burr)가 발생되지 않도록 함으로써 전기적인 특성을 개선시킬 수 있도록 한 새로운 인쇄회로기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 방열특성과 전기적인 특성이 향상된 새로운 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 방열특성이 향상된 인쇄회로기판은 상대적으로 두꺼운 두께를 가지며, 면상의 정해진 위치에는 프레스 펀칭방식에 통공이 형성되고, 상기 통공의 내부에는 에폭시수지가 채워지며, 상기 통공에 채워진 에폭시수지의 중심에 비아홀(Via hole)이 형성된 상태에서 도금된 동판의 표면과 이면에 열전도성이 우수한 프리프레그를 매개로 가열압착되는 방식으로 적층되며, 표면에는 통상의 방식에 의하여 도체패턴이 형성되는 동박이 적층된 구조로 이루어져 도체패턴상에 실장된 각종 소자로부터 발생된 열이 중간의 동판을 통하여 효율적으로 방열되도록 구성된 특징을 갖는다.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 상대적으로 두꺼운 두께를 가지며, 설계에 따라 정해진 크기로 재단된 동판상의 정해진 위치에 설계에 따라 정해진 크기를 갖는 통공(Through Hole)을 형성하는 통공형성단계(ST1)와; 상기 동판상에 형성된 통공의 내부에 에폭시수지(Epoxy Resin)를 채워 넣는 에폭시수지 충진단계(ST2)와; 상기 동판상의 통공에 채워진 후 경화된 에폭시수지를 다시 천공하여 비아홀(Via Hole)을 형성하는 비아홀 형성단계(ST3)와; 상기 비아홀의 내벽면에 전도성의 동막이 형성되도록 동판을 동 도금하는 도금단계(ST4)와; 도금된 동판의 표면(表面)과 이면(裏面)에 열전도성이 우수한 쉬트형상의 층간 접착제인 프리프레그(Prepreg)를 배치한 후 각 프리프레그의 바깥면에 동박을 밀착시킨 상태에서 가열 압착하여 동판의 표면과 이면에 동박을 적층하는 동박 적층단계(ST5)와; 상기 동판의 표면과 이면에 적층된 동박에 설계에 따라 정해진 패턴을 인쇄하고, 패턴상에 레지스트(Resist)를 도포한 후 에칭하여 도체패턴을 형성하는 단계(ST6)를 포함한다.

본 발명에서 상기 동판에 대한 통공형성단계에서는 드릴가공이 아닌 프레스를 이용한 판칭방식에 의하여 통공을 형성하여 버(Burr)나 가공파편이 발생되지 않도록 하는 특징을 갖는다.

본 발명을 적용하면, 상대적으로 두께가 두꺼운 동판을 도체패턴이 형성되는한 쌍의 동박 사이에 배치한 상태에서 가열·압착하는 적층한 구조로 만들어짐에 따라 전자제품의 구동시 인쇄회로기판상에 실장된 각 소자들로부터 발생되는 열이 중간의 동판으로 전달된 후 외부로 방출되기 때문에 방열효율이 크게 향상된다는 효과가 있다.

또, 상기 동판에 형성되는 통공이 일반적인 드릴가공에 의하여 형성되는 것이 아니라 프레스로 펀칭하여 가공하기 때문에 통공의 가장자리면에 버(Burr)와 가공파편이 발생되지 않아 전기적인 특성이 개선된다는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 방열특성이 향상된 인쇄회로기판의 구조를 나타내는 분리사시도이고 도 2는 본 발명에 따른 인쇄회로기판에 적용되는 동판을 나타내는 확대 사시도이다.

또, 도 3은 본 발명에 의하여 제조된 인쇄회로기판의 확대 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조공정을 나타내는 플로우차트이다.

이를 참조하면, 본 발명에 따른 인쇄회로기판(10)은 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는 동판(12)의 표면과 이면에 각각 도체패턴이 형성되는 동박(22)(22')이 적층되어 전자제품에 적용되어 구동될 때 소자로부터 발생되는 열이 동판(12)으로 전달된 후 외부로 방출될 수 있도록 하는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 인쇄회로기판(10)을 다음과 같은 공정에 의하여 제조된다.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 상대적으로 두꺼운 0.8∼1.2㎜의 두께를 갖는 동판(12)을 재단기(Sawing Machine)로 설계에 따라 정해진 크기에 맞추어 재단하고, 재단된 동판(12)상의 정해진 위치에 설계에 따라 정해진 크기를 갖는 통공(14)을 형성한다(ST1).

상기 동판(12)을 재단할 때에는 휨현상(Warp), 의도하지 않은 구멍(Pit)이나 홈(Dent)은 물론, 긁힘현상(Scratch) 찍힘 현상이 발생되지 않도록 주의하여야 한다.

상기 동판(12)상에 통공(14)을 형성하고자 하는 경우, 기존의 드릴비트를 이용한 드릴가공대신 다수매의 동판(14)을 정확하게 스택킹(Stacking)한 상태에서 설게에 따라 정해진 위치를 프레스로 정확하게 펀칭하는 방식으로 통공(14)을 형성하여 통공의 주변에 버(Burr) 및 가공파편이 발생되지 않도록 하는 것이 중요하다.

이와 같이 프레스로 펀칭하여 동판(12)상에 통공(14)을 형성하는 과정에서도 역시 작은 조각이 발생되지 않도록 하는 것이 중요하다.

이와 같이 상기 동판(12)상에 통공(14)을 형성한 후에는 다시 통공(14)의 내부에 에폭시수지(Epoxy Resin:16)를 채워 넣고(ST2), 통공(14)에 채워진 에폭시수지(16)가 경화된 후 그 중심을 천공하여 비아홀(18)을 형성한다(ST3).

그런 다음, 상기 에폭시수지(16)의 중심에 비아홀(18)이 형성된 동판(12)을 동(銅) 도금하여 상기 비아홀(18)의 내벽면에 전도성의 동막(銅膜))이 형성되도록 한다(ST4).

상기 동판(12)에 대한 동 도금은 비금속으로 된 통공(Through Hole)의 내벽에 전도성 물질을 코팅하는 방식인 무전해 동도금방식에 의하여 이루어지며, 이 때 비아홀(18)의 내벽면에 형성되는 동막의 두께는 0.5∼10㎛ 정도이다.

한편, 이와 같이 도금된 동판(12)의 표면(表面)과 이면(裏面)에는 각각 도체패턴이 형성되는 동박(22)(22')이 본딩(Bonding)방식에 의하여 적층되는데, 이를 위하여 상기 동판(12)의 표면과 이면에 열전도성이 우수한 쉬트형상의 층간 접착제인 프리프레그(20)(20')를 배치한 다음 상기 각 프리프레그(20)(20')의 바깥면에 동박(22)(22')을 밀착시킨 상태에서 가열·압착하면 상기 동판(12)의 표면과 이면에 동박(22)(22')이 적층된다(ST5).

상기와 같은 방식으로 동판(12)의 표면과 이면에 동박(22)(22')이 적층된 상태에서 상기 동박(22)(22')의 표면에 설계에 따라 정해진 패턴을 인쇄하고, 패턴상에 레지스트를 도포한 후 에칭하여 도체패턴을 형성하면 본 발명에 따른 방열특성이 향상되고, 전기적인 특성이 개선된 인쇄회로기판(10)이 제조된다(ST6).

이렇게 제조된 본 발명에 따른 인소쇄회로기판(10)의 도체패턴상에 전자제품의 기능에 따라 각종 소자를 실장하고, 전자제품에 적용하는 경우 상기 각 소자로부터 발생되는 열은 프리프레그(20)(20')와 에폭시수지(16)을 통하여 중간의 동판(12)으로 전달된 후 외부로 방출되기 때문에 방열효율이 크게 향상되는 것이며, 동판(12)상의 통공(14)이 종래의 드릴가공방식이 아닌 프레스 펀칭방식에 의하여 형성되기 때문에 통공(14)의 주변에 버(Burr)가 발생되지 않아 인쇄회로기판의 전기적 특성의 저하가 발생되지 않게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방열특성이 향상된 인쇄회로기판의 구조를 나타내는 분리사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 인쇄회로기판에 적용되는 동판을 나타내는 확대 사시도이다.

도 3은 본 발명에 의하여 제조된 인쇄회로기판의 확대 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조공정을 나타내는 플로우차트이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 인쇄회로기판 12 : 동판

14 : 통공(Hole) 16 : 에폭시수지

18 : 비아홀 20,20' : 프리프레그(Prepreg)

22,22' : 동박.

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 동박보다 상대적으로 두꺼운 0.8 ~ 1.2 mm의 두께를 갖도록 설계에 따라 정해진 크기로 재단된 동판(12)상의 정해진 위치에 설계에 따라 정해진 크기를 갖는 통공(14)을 프레스를 이용하여 펀칭방식으로 형성하는 통공 형성단계(ST1)와;

   상기 동판(12)상에 형성된 통공(14)의 내부에만 에폭시수지(16)를 채워 넣는 에폭시수지 충진단계(ST2)와;

   상기 동판(12)상의 통공(14)에 채워진 후 경화된 에폭시수지(16) 중심을 다시 천공하여 비아홀(18)을 형성하는 비아홀 형성단계(ST3)와;

   상기 에폭시수지(16)의 중심에 비아홀(18)이 형성된 동판(12)을 도금하여 상기 비아홀(18)의 내벽면에 전도성의 동막이 형성되도록 하는 도금단계(ST4)와;

   도금된 동판(12)의 표면(表面)과 이면(裏面)에 열전도성을 갖는 쉬트형상의 층간 접착제인 프리프레그(20)(20')를 배치하고, 각 프리프레그(20)(20')의 바깥면에 동박(22)(22')을 밀착시킨 상태에서 가열·압착하여 동판(12)의 표면과 이면에 동박(22)(22')을 동시에 적층하는 동박 적층단계(ST5)와;

   상기 동판(12)의 표면과 이면에 적층된 동박(22)(22')에 설계에 따라 정해진 패턴을 인쇄하고, 패턴상에 레지스트를 도포한 후 에칭하여 도체패턴을 형성하는 단계(ST6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열특성이 향상된 인쇄회로기판의 제조방법.
4. 삭제

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