KR101259641B1 - 인쇄회로기판의 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판의 성형방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 먼저 열가소성 수지(3)와 화합물(5)의 혼합물로 3차원의 사출성형물(1)을 만든다. 상기 화합물(5)은 금속(9)과 비금속(11)의 화합으로 이루어진다. 그리고, 상기 사출성형물(1)의 일부분에 사출마스크(13)를 형성시킨 후, 상기 사출성형물(1)을 산에 노출시켜 활성화시키면 상기 비금속(11)이 있던 자리에 공극(15)이 형성된다. 다음으로, 상기 공극(15) 및 사출성형물(1)의 표면에 무전해도금 및 전기도금이 차례로 이루어진다. 마지막으로, 상기 사출마스크(13)를 사출성형물(1)로부터 제거하게 된다. 한편, 상기 사출성형물(1)에 무전해도금을 하는 단계는 상기 사출마스크(13)를 형성하는 단계 전에 행해질 수도 있다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 제품의 활용 공간을 늘리고 자유도가 높아지며, 제품의 제조 비용이 절감되고 공정이 간소화되는 이점이 있다.

인쇄회로기판, 열가소성 수지, 마스크, 무전해도금

Description

인쇄회로기판의 성형방법{Molding method for printed circuit board}

도 1은 본 발명에 의한 인쇄회로기판을 구성하는 사출성형물의 예시도.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 성형방법의 바람직한 실시예를 선 Ⅱ-Ⅱ에 따라 순차적으로 보인 단면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 인쇄회로기판이 형성된 사출성형물의 예시도.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 다른 실시예를 선 Ⅱ-Ⅱ에 따라 순차적으로 보인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 사출성형물 3 : 열가소성 수지

5 : 화합물 7 : 혼합물

9 : 금속 11 : 비금속

13 : 사출마스크 15 : 공극

17 : 무전해도금막 19 : 전기도금막

101 : 사출성형물 103 : 열가소성 수지

105 : 화합물 107 : 혼합물

109 : 금속 111 : 비금속

113 : 사출마스크 115 : 공극

117 : 무전해도금막 119 : 전기도금막

본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성 수지로 형성된 3차원 형상의 기구물의 표면에 회로를 형성하는 인쇄회로기판의 성형방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판의 제조에 사용되는 자재는 크게 원자재와 부자재로 구분된다. 원자재란 제조 공정이 완료되었을 때 최종적으로 제품의 일부가 되는 자재를 말하고, 부자재란 제조과정 중에는 사용되었지만 최종 완제품에는 포함되지 않는 보조적인 자재를 말한다.

인쇄회로기판의 제조에 사용되는 원자재의 대표적인 재료로는 동박적층판(Cooper clad laminate)을 들 수 있다. 이외에도 프리프레그, 구리호일 등이 인쇄회로기판의 원자재로 쓰인다. 그리고, 부자재로는 브러쉬, 드라이필름, 실크 스크린, 엔트리 보드 등이 쓰인다.

동박적층판은 인쇄회로기판이 제조되는 원판으로서 절연층에 얇게 구리를 입힌 얇은 적층판을 말한다. 동박적층판의 종류에는 그 용도에 따라, 유리/에폭시 동박적층판, 내열수지 동박적층판, 종이/페놀 동박적층판, 고주파용 동박적층판, 플렉시블 동박적층판(폴리이미드 필름) 및 복합 동박적층판 등 여러 가지가 있으나, 양면 인쇄회로기판 및 다층 인쇄회로기판 제작에는 주로 유리/에폭시 동박적층판이 사용된다.

유리/에폭시 동박적층판은 일반적으로 5~9 ㎛ 직경의 단섬유로 이루어진 섬유다발을 직조하여 만든 유리섬유에 열경화성 수지인 에폭시 수지를 도포하여 반경화 상태의 프리프레그를 만든다. 그리고, 프리프레그를 적층하여 가열, 가압하게 되면 나타나는 본딩(Bonding) 특성을 이용하여 다층의 인쇄회로기판을 만들게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

최근의 휴대용 전자기기를 생산하는 제조업체에서는 소비자의 욕구를 충족시키기 위하여 제품의 소형화, 슬림화 및 경량화에 주력하고 있다. 또한 다양한 형상을 가진 디자인을 가진 제품이 생산되고 있고, 전자기기의 컨버젼스화가 가속화되고 있다. 컨버젼스화란 하나의 전자기기의 기존에 여러 개의 전자기기가 가진 기능을 모두 수용할 수 있는 전자기기를 만드는 것을 말한다.

전자기기의 컨버젼스화에 따라 기구물은 각종 부품이 구비된 복잡한 구조로 형성되므로 성형이 용이한 열가소성 수지로 제작된다. 반면에 기구물에 구비되는 인쇄회로기판은 일반적으로 상술한 동박적층판 등으로 제작되어 기구물의 내측면에 따른 3차원 자유곡면으로의 성형이 곤란하게 된다.

이는 결국 기구물과 인쇄회로기판 사이에 불용공간을 증가시키는 결과를 초래하며, 사용자의 입력신호를 기구장치를 통해 회로에 전달하기 위하여 스위치, 와이어, 커넥터 등의 각종 부가장치를 필요로 하게 된다. 따라서, 제품의 소형화, 슬 림화 및 경량화를 요구하는 소비자를 충족시키지 못하고 제조원가만 상승시키는 결과가 초래된다. 또한 기구물에 구속 조건을 유발하여 기구물의 형상이 제한되어 낮은 자유도를 갖게 되는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 3차원의 기구물에 인쇄회로기판을 성형할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 열가소성 수지와 금속과 비금속의 화합물의 혼합물로 3차원의 사출성형물을 만드는 단계, 상기 사출성형물의 일부분에 사출마스크를 형성하는 단계; 상기 사출성형물을 산에 노출시켜 비금속재료를 제거하는 활성화 단계, 상기 사출성형물에 무전해도금을 하는 단계, 상기 사출성형물에 전기도금을 하는 단계, 그리고, 상기 사출마스크를 사출성형물로부터 제거하는 단계를 포함하여 구성된다.

삭제

상기 금속은 팔라듐, 금, 은 또는 백금이고, 상기 비금속은 주석이다.

상기 사출마스크는 열에 의하여 사출성형물에서 제거 가능한 고무로 형성된다.

상기 사출마스크는 산성수용액에 의하여 사출성형물에서 제거 가능한 수용성수지로 형성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 열가소성 수지와 금속과 비금속의 화합물의 혼합물로 3차원의 사출성형물을 만드는 단계, 상기 사출성형물을 산에 노출시켜 비금속재료를 제거하는 활성화 단계, 상기 사출성형물에 무전해도금을 하는 단계; 상기 사출성형물의 일부분에 사출마스크를 형성하는 단계, 상기 사출성형물에 전기도금을 하는 단계; 상기 사출마스크를 사출성형물로부터 제거하는 단계를 포함하여 구성된다.

삭제

상기 금속은 팔라듐, 금, 은 또는 백금이고, 상기 비금속은 주석이다.

상기 사출마스크는 열에 의하여 사출성형물에서 제거 가능한 고무로 형성된다.

상기 사출마스크는 산성수용액에 의하여 사출성형물에서 제거 가능한 수용성수지로 형성된다.

상기 사출마스크가 제거된 후에, 상기 사출마스크가 제거된 부분에 남아있는 무전해도금막을 제거하기 위한 단계를 더 포함한다.

이와 같은 본 발명에 의하면 3차원 기구물에 인쇄회로기판을 형성할 수 있어 활용 공간을 늘릴 수 있고 기구물의 자유도가 증가하며, 제품의 소형화가 이루어져 제작 비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.

이하 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 성형방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 인쇄회로기판을 구성하는 사출성형물의 예시도이고, 도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 성형방법의 바람직한 실시예를 선 Ⅱ-Ⅱ에 따라 순차적으로 보인 단면도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 인쇄회로기판이 형성된 사출성형물의 예시도이다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 사출성형물(1)은 열가소성 수지(3)와 화합물(5)이 혼합된 혼합물(7)에 의해 형성된다. 상기 사출성형물(1)의 상기 열가소성 수지(3)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리스틸렌, 액정고분자 등의 모든 열가소성 수지(3)가 가능하다. 상기 열가소성 수지(3)들은 성형성이 좋고, 공학적 물성치가 우수하여 기구물을 제작하는데 널리 사용되고 있다.

상기 열가소성 수지(3)의 도금은 원칙적으로 불가능하나 현재 ABS의 경우에는 소재에 포함된 부타디엔 성분의 특수성으로 인하여 도금이 가능하게 되었다. 하지만, ABS를 제외한 대부분의 열가소성 수지(3)에 불가능한 도금을 가능하게 하기 위해서는 열가소성 수지(3)에 촉매를 혼합해야 한다. 따라서, 이하에서는 ABS를 제외한 열가소성 수지(3)를 중심으로 설명하도록 한다.

상기 열가소성 수지(3)로 성형된 제품의 표면에는 미세요철이 있어서 도금촉매가 부착되어 도금될 개연성은 있지만, 실제로 도금을 수행하게 되면 접착특성의 저하로 인해 도금이 불가능함을 알 수 있다. 그래서, 상기 사출성형물(1)의 전도성 확보를 위해 상기 열가소성 수지(3)에 화합물(5)을 혼합하는 것이다. 상기 화합물(5)은 금, 은, 백금, 팔라듐 등의 금속(9)과 주석 등의 비금속(11)을 혼합한다. 상기 금속(9)으로는 팔라듐이 주로 쓰이고, 비금속(11)으로는 주석이 주로 쓰인다. 상기 금속(9)과 비금속(11)의 혼합비율은 혼합되는 물질의 특성에 따라 약간의 차이는 있지만 25%(질량비)의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 혼합물(7)의 선정에 있어서는 아래의 몇 가지 조건을 고려해야 한다. 먼저, 상기 혼합물(7) 자체는 부도체이어야 하고, 도금 이외의 공정에서는 혼합물(7)끼리의 화학적 반응이 없어야 하며, 열가소성 수지(3)와 화합물(5) 간에 친화성이 있어야 한다. 또한, 상기 혼합물(7)은 고온특성이 우수하고, 화학적으로 안정해야 하며, 독성이 없어야 한다.

한편, 상기 사출성형물(1)의 성형 후에는 사출성형물(1)과 아래에서 설명될 사출마스크(13)의 접착력 향상을 위하여 에칭 등을 이용해 표면조화를 하거나, 플라즈마 처리 및 화학처리 등을 하게 된다.

상기 사출성형물(1)이 형성되면, 도 2b에 도시된 것처럼 그 표면에 이중사출을 통해 사출마스크(13)를 형성한다. 상기 사출마스크(13)는 상기 사출성형물(1)의 부분적인 도금을 위하여 형성되는 것이다. 상기 사출마스크(13)의 형성으로 인해 사출마스크(13)가 형성된 부분은 도금이 되지 않게 된다. 상기 사출마스크(13)의 소재로는 후공정에서의 제거가 용이한 고무나 수용성수지(WSR:Water Soluble Resin)를 사용한다. 상기 사출마스크(13)를 사출성형물(1)에 형성하는 것을 오버몰딩이라고 한다.

그 다음에 상기 사출성형물(1)의 무전해도금을 위해서 상기 금속(11)을 화학적으로 반응이 가능한 상태로 만드는 활성화 단계를 거치게 된다. 상기 사출성형물(1)이 활성화 단계를 거친 상태가 도 2c에 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 사출성형물(1)을 산성수용액 등에 담가 산에 노출시키면 상기 화합물(5) 중에 비금속(11)이 제거된다. 따라서, 상기 비금속(11) 이 있던 자리는 비워져 공극(15)이 생기게 되고, 금속(9)은 서로 뭉치면서 커지게 되어 일종의 촉매 역할을 하게 된다. 상기 비금속(11)은 상기 사출마스크(13)가 형성되지 않은 부분의 표면에서만 제거된다.

그리고, 상기 사출성형물(1)에 무전해도금을 하게 된다. 무전해도금이란 외부로부터 전기에너지를 공급받지 않고 금속염 수용액 중의 금속이온을 환원제의 힘에 의해 자기 촉매적으로 환원시켜 피처리물의 표면 위에 금속을 석출시키는 방법을 말한다. 일반적으로 무전해도금은 니켈이나 동이 사용된다.

무전해도금 후에는 회로특성이나 두께의 조절을 위해 금, 은, 백금, 크롬 등의 도금을 추가적으로 수행할 수 있다. 무전해도금을 하게 되면, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 공극(15) 및 상기 사출성형물(1)의 표면에 무전해도금막(17)이 형성된다. 물론, 상기 사출마스크(13)가 형성된 부분에는 상기 무전해도금막(17)이 형성되지 않을 것이다.

무전해도금 공정이 끝나면, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 사출성형물(1)에 전기도금을 하여 전기도금막(19)을 형성하게 된다. 일반적으로 상기 무전해도금막(17)은 전기도금막(19)에 비해 얇게 형성되기 때문에, 이를 보완하기 위해 전기도금을 하게 된다.

전기도금 공정이 끝나면, 상기 사출성형물(1)에 형성된 사출마스크(13)를 제거하게 된다. 상기 사출마스크(13)가 고무로 형성된 경우에는 사출마스크(13)에 열을 가해 제거하게 된다. 그리고, 상기 사출마스크(13)가 수용성수지로 형성된 경우에는 사출성형물(1)을 산성수용액에 담가 사출마스크(13)를 제거하게 된다. 이와 같은 단계를 거쳐 완성된 인쇄회로기판이 도 3에 도시되어 있다.

본 발명의 다른 실시예로는 무전해도금 단계를 상기 사출마스크(13)를 형성하는 단계 전에 실시하는 것이다. 그 이유는 다음과 같다.

상기 사출성형물(1)의 일측에는 사출성형물(1)을 도금용액에 담궈 도금욕을 하기 위한 도금고리(도시되지 않음)가 구비된다. 이때 사출마스크(13)를 형성하는 단계를 무전해도금 단계보다 먼저 실시하면, 상기 사출마스크(13)를 제거하고 최종적으로 도금고리를 제거할 때, 도금고리가 구비되었던 부분에 흔적이 남게 된다. 그리고, 무전해도금 단계를 먼저 실시하면, 전하 밀도차에 의해 부분적으로 발생하던 도금불량을 해결할 수 있게 된다. 따라서, 상기 사출마스크(13)를 형성하는 단계를 무전해도금 이전에 할 수도 있는 것이다.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 다른 실시예를 선 Ⅱ-Ⅱ에 따라 순차적으로 보인 단면도이다. 이에 도시된 바에 따르면, 사출성형물(101)은 열가소성 수지(103)와 화합물(105)의 혼합에 의해 혼합물(107)로 형성된다. 상기 화합물(105)은 금속(109)과 비금속(111)의 화합으로 이루어진다.

상기 사출성형물(101)이 형성되면 상기 금속(111)이 화학적으로 반응이 가능한 상태를 만드는 활성화 단계가 진행된다. 이때 상기 비금속(111)이 제거되면서 공극(115)이 형성된다(도 4b).

여기에서 상기 사출성형물(101)의 표면에 무전해도금을 하게 된다. 그러면, 상기 공극(115)과 사출성형물(101)의 표면에 무전해도금막(117)이 형성된다(도 4c).

그 다음에, 상기 무전해도금막(117)의 표면에 사출마스크(113)를 형성한다(도 4d). 그리고, 상기 무전해도금막(117)의 표면에 전기도금을 통해 전기도금막(119)이 형성한다(도 4e).

한편, 상기 사출마스크(113)가 제거되고(도 4f), 마지막으로 에칭 단계를 거치면 상기 사출마스크(113)에 형성되었던 무전해도금막(117)이 산에 의해 제거된다(도 4g).

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 성형방법에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

먼저, 본 발명에서는 3차원의 기구물의 표면에 인쇄회로기판을 바로 형성하도록 하였다. 따라서, 제품의 소형화 및 슬림화가 가능해지면서 활용할 수 있는 공간이 늘어나고, 제품의 자유도가 높아지게 된다.

그리고, 3차원의 기구물에 회로가 일체로 형성되어 있기 때문에, 별도의 부가장치가 필요 없어도 바로 사용자의 입력신호가 기구물을 통해 회로로 전달되게 된다. 따라서, 제품의 제작 비용이 절감되고, 공정이 간소화되는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 열가소성 수지와, 금속과 비금속 화합물의 혼합물로 3차원의 사출성형물을 만드는 단계;

   상기 사출성형물의 일부분에 사출마스크를 형성하는 단계;

   상기 사출성형물을 산에 노출시켜 비금속재료를 제거하는 활성화 단계;

   상기 사출성형물에 무전해도금을 하는 단계;

   상기 사출성형물에 전기도금을 하는 단계; 그리고,

   상기 사출마스크를 사출성형물로부터 제거하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 성형방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속은 팔라듐, 금, 은 또는 백금이고, 상기 비금속은 주석임을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 성형방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 사출마스크는 열에 의하여 사출성형물에서 제거 가능한 고무로 형성됨 을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 성형방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 사출마스크는 산성수용액에 의하여 사출성형물에서 제거 가능한 수용성수지로 형성됨을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 성형방법.
6. 열가소성 수지와, 금속과 비금속 화합물의 혼합물로 3차원의 사출성형물을 만드는 단계;

   상기 사출성형물을 산에 노출시켜 비금속재료를 제거하는 활성화 단계;

   상기 사출성형물에 무전해도금을 하는 단계;

   상기 사출성형물의 일부분에 사출마스크를 형성하는 단계;

   상기 사출성형물에 전기도금을 하는 단계; 그리고

   상기 사출마스크를 사출성형물로부터 제거하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 성형방법.
7. 삭제
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 금속은 팔라듐, 금, 은 또는 백금이고, 상기 비금속은 주석임을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 성형방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 사출마스크는 열에 의하여 사출성형물에서 제거 가능한 고무로 형성됨을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 성형방법.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 사출마스크는 산성수용액에 의하여 사출성형물에서 제거 가능한 수용성수지로 형성됨을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 성형방법.
11. 제 6 항, 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 사출마스크가 제거된 후에, 상기 사출마스크가 제거된 부분에 남아있는 무전해도금막을 제거하기 위한 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 성형방법.

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