KR101273009B1 - 블랑켓 일체형 방열회로기판의 제조 방법 및 그에 이용되는 패턴 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1면 및 제1면과 연장되는 제2면이 정의되는 방열회로기판을 형성하는 단계, 상기 방열회로기판의 상기 제1면 및 제2면을 절곡하는 단계, 상기 방열회로기판의 상기 제1면 위에 상기 제2면 및 패드를 노출하는 마스크를 형성하고, 상기 마스크에 의해 상기 패드 위에 솔더를 도포하는 단계, 그리고 상기 솔더 위에 발광소자를 부착하는 단계를 포함하는 방열회로기판의 제조 방법을 제공한다. 따라서, 절곡형의 방열회로기판을 형성 시 절곡면을 개방하는 패턴 마스크를 사용함으로써 절곡 후에 솔더링을 수행할 때 마스크의 두께를 줄일 수 있다.

Description

블랑켓 일체형 방열회로기판의 제조 방법 및 그에 이용되는 패턴 마스크{The method for manufacturing the radiant heat circuit board unified blanket and the patterned mask for manufacturing the same}

본 발명은 블랑켓 일체형 방열회로기판의 제조 방법에 관한 것이다.

액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD)는 액정이 상하부의 전극이 이루는 전기장의 세기에 따라 기울어지며, 기울어진 정도에 따라 하부의 백라이트로부터 조사되는 빛을 선택적으로 투과함으로써 영상을 표시하는 디스플레이 장치이다.

이러한 액정표시장치는 동작전압이 낮아 소비전력이 작고, 휴대가 편리해 널리 사용되는 평판 디스플레이이다.

이러한 액정표시장치의 백라이트는 액정패널의 후면으로 빛을 조사하기 위한 광원으로서 광원의 구동을 위한 전원 회로 및 균일한 평면광을 이루도록 해주는 일체의 부속물을 이루는 복합체를 백라이트 유닛(Backlight Unit: BLU)이라고 한다. 백라이트 유닛에는 발광 다이오드(Light emitting diode: LED)와 같은 광원 소자가 인쇄회로기판 위에 탑재되어 있다. 이러한 인쇄회로기판은 광원소자가 발산하는 열을 견딜 수 있는 금속(Metal) 소재를 사용한다.

그러나 이러한 광원소자로부터 발생하는 열을 방출하지 못하면 광원소자가 파괴되거나 수명이 단축되는 문제가 발생한다.

도 1은 종래의 기술에 따라 제작된 방열회로기판(10)과 블랑켓(40)을 백라이트유닛의 도광 통로인 샤시(50)에 장착한 단면도를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 방열회로기판(10)과 이를 샤시(50)에 고정시키기 위한 블랑켓(40)은 별도로 제작되어 접착층(20)을 이용하여 접합시키고, 이를 도광 통로로 이용되는 샤시(40)에 접착층(30)을 이용하여 장착한다.

이때, 블랑켓(40)은 소정의 두께를 가지며, 상기 샤시(50)의 측벽으로부터 수평하게 뻗어 샤시(50)의 측벽와 소정 거리만큼 이격된 뒤 제1 각도(θ1)로 절곡되며, 상기 샤시(50)의 바닥면(110a)과 제2 각도(θ2)로 다시 절곡되어 있다. 상기 블랑켓(40)의 제1 각도(θ1)가 0 내지 90도인 경우, 방열회로기판(10)이 샤시(50)의 베젤(bezel)이 커지며, 제1 각도(θ1)가 90 내지 270도인 경우, 백라이트 유닛의 두께가 증가하고, 제1 각도(θ1)가 270 내지 360인 경우, 발광 다이오드의 광 경로를 방해하는 문제가 발생하였다.

또한, 블랑켓(40)의 측면(110b)과 하면이 이루는 제2 각도(θ1)가 90 내지 270도인 경우, 백라이트 유닛의 두께가 증가하고, 제2 각도(θ1)가 270 내지 360도인 경우, 베젤 크기가 커지는 문제가 발생하였다.

따라서, 베젤 크기를 줄이기 위한 블랑켓 일체형 PCB가 제안되었다.

그러나, 블랑켓 일체형 PCB의 경우, PCB 자체를 절곡하고 발광소자 패키지를 실장하기 위한 새로운 제조 방법이 필요한 실정이다.

실시예는 새로운 구조를 가지는 패턴 마스크 및 블랑켓 일체형 방열회로기판의 제조 방법을 제공한다.

실시예는 제1면 및 제1면과 연장되는 제2면이 정의되는 방열회로기판을 형성하는 단계, 상기 방열회로기판의 상기 제1면 및 제2면을 절곡하는 단계, 상기 방열회로기판의 상기 제1면 위에 상기 제2면 및 패드를 노출하는 마스크를 형성하고, 상기 마스크에 의해 상기 패드 위에 솔더를 도포하는 단계, 그리고 상기 솔더 위에 발광소자를 부착하는 단계를 포함하는 방열회로기판의 제조 방법을 제공한다.

한편, 실시예는 발광소자를 실장하는 절곡형의 인쇄회로기판에 솔더를 도포하는 패턴 마스크에 있어서, 상기 패턴 마스크는 인쇄회로기판의 제1면에 형성되는 패드를 노출하는 패드홀, 그리고 상기 제1면으로부터 절곡되어 있는 제2면을 노출하는 기판홀을 포함한다.

본 발명에 따르면, 발광 소자가 부착되는 방열회로기판을 절곡형으로 형성하고, 상기 방열회로기판을 샤시의 측면과 직접접합함으로써 샤시와 방열회로기판이 베젤 없이 결합된다. 또한 방열회로기판의 열을 샤시에 직접 전달함으로써 방열성이 향상되며, 베젤이 필요하지 않으므로 도광판이 형성되는 공간이 확장될 수 있다.

또한, 절곡형의 방열회로기판을 형성 시 선 절곡 후 솔더링을 수행함으로써 절곡에 따른 발광 소자의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 절곡형의 방열회로기판을 형성 시 절곡면을 개방하는 패턴 마스크를 사용함으로써 절곡 후에 솔더링을 수행할때보다 패턴 마스크의 두께를 줄일 수 있다.

또한, 패턴 마스크에 절곡면을 개방하는 개구부를 형성하면서 개구부의 주변으로 가이드돌기를 형성하여 솔더가 화학물질이 흐르는 것을 방지함으로써 불량을 줄일 수 있다.

도 1은 종래의 블랑켓 일체형 방열회로기판 및 샤시 구조물의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 블랑켓 일체형 방열회로기판 및 이를 포함하는 샤시 구조물의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시되어 있는 블랑켓 일체형 방열회로기판의 상면도이다.
도 4 내지 도 8은 한 방법에 따른 도 2의 방열회로기판을 제조하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 9 및 도 10은 다른 방법에 따른 도 2의 방열회로기판을 제조하는 공정을 설명하는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

본 발명은 블랑켓 일체형 방열회로기판으로서, 샤시와 직접 접하도록 구성되어 있는 방열회로기판을 제공한다.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열회로 기판을 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 블랑켓 일체형 방열회로기판 및 이를 포함하는 샤시 구조물의 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시되어 있는 블랑켓 일체형 방열회로기판의 상면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 샤시 구조물(100)은 블랑켓 일체형 방열회로기판, 접착층(120), 샤시(110)를 포함한다.

샤시(110)는 액정표시장치 등의 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치의 바텀 샤시일 수 있으며, 내부에 도광판(180) 및 표시 패널 등을 수용할 수 있도록 바닥면(110a)과 수직으로 형성되는 측면(110b)을 포함한다.

상기 샤시(110)는 열전도율이 높은 금속으로 형성될 수 있으며, 구리 또는 알루미늄 등을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.

상기 도광판(180)은 상기 발광 소자(170)로부터 제공된 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(180)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.

상기 블랑켓 일체형 방열회로기판은 열전도율이 높아 방열성이 뛰어난 구리, 알루미늄 또는 니켈 등을 포함하는 합금의 지지 기판(130)을 포함한다.

상기 지지 기판(130) 위에 에폭시계 수지 또는 폴리 이미드계 수지를 포함하는 절연층(140)이 형성되어 있으며, 상기 절연층(140) 위에 동박층을 패터닝하여 형성되어 있는 패턴(150), 구체적으로 패드(150a, 150b) 또는 회로 패턴(150c)가 형성되어 있다.

이때, 상기 패드(150a, 150b)는 상부에 실장되는 발광 소자(170)의 전극 패드(150a) 및 복수의 전극 패드(150a)와 회로 패턴(150b)를 통해 전기적으로 연결되어 외부 전원을 전달하는 커넥터 패드(150c)일 수 있으며, 상기 패드(150a, 150b)는 솔더 레지스트(160)에 의해 노출되어 있을 수 있다.

한편, 도 3과 같이, 방열회로기판은 두 개의 절곡 영역(130a, 130b)으로 구성되어 있는데, 한 절곡 영역(130a)는 제1 폭(X)을 가지고, 다른 절곡 영역(130b)는 제2 폭(Y)을 가진다.

제1 폭(X) 및 제2 폭(Y)은 서로 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 두 개의 절곡 영역(130a, 130b) 중 한 절곡 영역(130b)에 발광 소자(170)가 실장되도록 패드(150a, 150b) 및 회로 패턴(150c)이 형성되어 있다.

즉, 한 절곡 영역(130b)에 패드(150a, 150b) 및 회로 패턴(150c)이 형성되어 있으며, 패드(150a, 150b) 및 회로 패턴(150c)이 형성되어 있는 절곡 영역(150b)에는 금속의 지지 기판(130) 위에 절연층(140)이 형성된다.

이때, 상기 한 절곡 영역(130b)의 전극 패드(150a) 위에는 복수의 발광 소자(170), 예를 들어 발광 다이오드가 장착되는 소자 영역(A)이 정의되어 있다.

도 3과 같이, 두 절곡 영역(130a, 130b) 중 한 절곡 영역(130b)에만 절연층(140) 및 패턴(150)이 모두 형성되고, 다른 절곡 영역(130a)은 더미 영역으로 형성할 수 있으나, 이와 달리 두 절곡 영역(130a, 130b)에 모두 절연층(140)이 형성되고, 한 절곡 영역(130b)에는 발광 소자(170)의 전극 패드(150a)가 형성되며, 다른 절곡 영역(130a)에는 각각의 발광 소자(170)에 신호를 전달하기 위한 회로 패턴(150c)이 형성될 수도 있다.

한편, 상기 절곡 영역(130a, 130b)은 발광 소자(170)를 실장하지 않는 절곡 영역(130a)이 샤시(110)의 바닥면(110a)과 접하며, 발광 소자(170)를 실장하기 위한 소자 영역(A)이 정의되어 있는 절곡 영역(130b)이 상기 샤시(110)의 측면(110b)과 접하도록 장착된다.

이때, 상기 절곡 영역(130b)의 제2폭(Y)은 상기 샤시(110)의 측면(110b)와 동일한 높이를 가질 수 있으나, 샤시(110)의 측면(110b)보다 낮을 수도 있다.

상기 샤시(110)와 방열회로기판의 고정은 상기 샤시(110)의 바닥면(110a)과 상기 방열회로기판 사이에 접착층(120)을 도포함으로써 형성할 수 있다.

상기 접착층(120)은 열전도성이 높고 접착성이 뛰어난 써멀그리스(thermal grease) 또는 써멀 컴파운드(thermal compound) 등의 열전달물질(Thermal interface material:TIM)을 사용한다.

이와 같이, 별도의 블랑켓 없이 절곡형의 방열회로기판을 형성하면서, 상기 방열회로기판을 L자로 구성하여, 샤시(110)의 측면(110b)과 밀착되도록 부착함으로써 샤시(110)의 측면(110b)과 발광 소자(170) 사이에 공간이 형성되지 않고, 샤시(110)에 열을 직접 전달함으로써 방열성이 향상된다.

또한, 블랑켓이 차지하는 면적이 제거되어 백라이트 유닛의 면광원으로 동작하는 면적이 넓어진다.

이상에서는 샤시(110)에 L자형의 방열회로기판을 부착하는 백라이트 유닛을 설명하였으나, 상기 방열회로기판이 금속 기판을 채용함으로 상기 금속의 샤시(110)에 직접 회로 패턴을 형성하고, 발광 소자(170)를 실장하는 구조의 백라이트 유닛도 응용 가능하다. 이하에서는 도 4 내지 도 8을 참고하여, 발랑켓 일체형 방열회로기판의 제조 방법을 설명한다.

먼저, 도 4와 같이, 방열회로기판을 준비한다.

상기 방열회로기판은 도 3과 같이 두 절곡 영역(130a, 130b)이 정의되어 있으며, 동일 평면 상에 형성된다.

상기 방열회로기판은 회로패턴(150)이 형성되어 있으며, 패드를 제외한 회로패턴(150)을 덮도록 솔더레지스트(160)가 도포되어 있다.

다음으로, 도 5와 같이 상기 방열회로기판을 양 절곡영역(130a, 130b)이 90도의 각도를 갖도록 절곡한다.

이때, 절곡 공정은 V자 금형틀 또는 L자 금형틀을 이용하여 절곡할 수 있다.

다음으로 도 6과 같이 상기 절곡 영역(130a, 130b)의 패드에 발광소자(170)의 접착을 위한 솔더(151)를 도포한다.

상기 솔더(151)는 마스크(200)에 의해 개방된 패드 위에 프린팅 등을 통하여 도포될 수 있다.

이때, 상기 패턴 마스크(200)는 도 6 및 도 7과 같이 각 패드를 노출하는 패드홀(210) 및 솔더(151)가 도포되지 않는 절곡된 한 절곡 영역(130a)을 노출하는 기판홀(220)을 포함한다.

상기 기판홀(220)은 상기 방열회로기판의 형상을 따라 바 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 패드홀(210)은 서로 분리되어 있는 패드를 따라 분리되어 형성될 수 있다.

따라서, 상기 패드홀(210)에 의해 노출되는 패드 위에 솔더(151)를 프린팅하여 도포할 수 있으며, 상기 절곡된 기판의 영역(130a)을 동시에 노출함으로써 절곡 뒤에 솔더(151)를 도포할 때에도 마스크(200)의 두께를 줄일 수 있다.

이러한 패턴 마스크(200)는 박막의 금속으로 형성될 수 있으며, 알루미늄, 크롬 등의 금속을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.

이때, 하나의 패턴 마스크(200)로 복수의 기판에 솔더(151)를 도포할 수 있도록 복수의 쌍을 갖는 패드홀(210) 및 기판홀(220)이 형성될 수 있다.

상기 솔더(151)는 주석 등을 포함하는 전도성 금속으로 형성될 수 있다.

다음으로 도 8과 같이 상기 솔더(151) 위에 발광 소자(170)가 부착된다.

상기 발광 소자(170)의 부착은 상기 발광 소자(170)를 솔더(151) 위에 배치하고, 가압하면서 리플로우를 수행하면 상기 솔더(151)의 성분이 합금화하면서 패드와 상기 발광 소자(170)를 전기적, 물리적으로 연결한다.

한편, 방열회로기판은 도 9 및 도 10과 같은 패턴 마스크(300)를 이용하여 솔더를 도포할 수도 있다.

도 9 및 도 10을 참고하면, 제2 실시예에 따른 패턴 마스크(300)는 도 8의 패턴 마스크(200)와 같이 패드를 노출하는 복수의 패드홀(310) 및 기판의 절곡 영역을 노출하는 기판홀(320)을 포함한다.

이때, 상기 패턴 마스크(300)는 기판홀(320)의 가장자리 영역을 따라 상부로 돌출되는 가이드돌기(330)를 포함한다.

상기 가이드돌기(330)는 노출되는 절곡 영역(130a)보다 낮게 형성될 수 있다.

도 9 및 도 10과 같이 가이드돌기(330)를 포함함으로써 상기 솔더(151)가 기판홀(220)을 통하여 기판으로 흐르는 것을 방지할 수 있으며, 상기 패턴 마스크(300) 한장을 가지고 복수의 기판에 솔더(151)를 도포할 때, 가이드돌기(330)의 형성으로 힘이 위아래로 분산되어 얇은 패턴 마스크(300)가 장력에 의해 쳐지는 것을 방지할 수 있다. 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

샤시 구조물 100
지지 기판 130
샤시 110
발광 소자 170
패턴 마스크 200, 300

Claims (13)

1. 제1면 및 상기 제1면과 연장되는 제2면이 정의되는 방열회로기판을 형성하는 단계,
   상기 방열회로기판의 상기 제1면 및 제2면을 절곡하는 단계,
   상기 방열회로기판의 상기 제1면 위에 상기 제2면 및 상기 제1면에 형성되어 있는 패드를 노출하는 마스크를 형성하고, 상기 마스크에 의해 상기 패드 위에 솔더를 도포하는 단계, 그리고
   상기 솔더 위에 발광소자를 부착하는 단계
   를 포함하는 방열회로기판의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 방열회로기판을 형성하는 단계는
   상기 제1면 및 제2면을 포함하는 지지 기판,
   상기 지지 기판 위에 형성되어 있는 절연층,
   상기 제1면의 상기 절연층 위에 형성되어 있는 회로 패턴 또는 상기 패드, 그리고
   상기 패드를 노출하는 솔더 레지스트를 갖도록 형성하는 방열회로기판의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 발광소자를 상기 제1면 위에 부착하는 방열회로기판의 제조 방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 지지 기판은 금속 기판으로 형성하는 방열회로기판의 제조 방법.
5. 제2항에 있어서,
   상기 마스크는 상기 제2면을 노출하는 기판홀 및 서로 분리되어 있는 패드홀을 가지는 방열회로기판의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 기판홀은 바 형상을 갖도록 형성하는 방열회로기판의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 기판홀을 둘러싸는 가이드돌기를 형성하는 방열회로기판의 제조 방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 마스크는 알루미늄으로 형성하는 방열회로기판의 제조 방법.
9. 제1항에 있어서,
   한 장의 상기 마스크로 복수의 방열회로기판에 동시에 솔더를 도포하는 방열회로기판의 제조 방법.
10. 발광소자를 실장하는 절곡형의 인쇄회로기판에 솔더를 도포하는 패턴 마스크에 있어서,
    상기 패턴 마스크는
    인쇄회로기판의 제1면에 형성되는 패드를 노출하는 패드홀, 그리고
    상기 제1면으로부터 절곡되어 있는 제2면을 노출하는 기판홀
    을 포함하는 패턴 마스크.
11. 제10항에 있어서,
    상기 패턴 마스크의 패드홀은 서로 분리되어 있는 패턴 마스크.
12. 제11항에 있어서,
    상기 기판홀은 상기 인쇄회로기판의 형상을 따라 바 형상을 가지는 패턴 마스크.
13. 제10항에 있어서,
    상기 기판홀의 가장자리를 따라 돌출되는 가이드돌기를 포함하는 패턴 마스크.

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