KR101437494B1

KR101437494B1 - 플렉시블부를 구비하는 리지드 프린트 배선기판의 벤딩복구방법

Info

Publication number: KR101437494B1
Application number: KR1020147016098A
Authority: KR
Inventors: 미쓰아키 도다; 가즈오 시시메; 히사노리 요시미즈
Original assignee: 메이코 일렉트로닉스 컴파니 리미티드
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2014-09-03
Also published as: WO2015132949A1; TW201503783A; JP5596887B1; TWI472279B; CN105102086A; US20150257284A1; JPWO2015132949A1

Abstract

플렉시블부를 구비하는 리지드 프린트 배선기판의 벤딩복구방법은, 열경화성 수지로 이루어지는 프리프레그의 표면에, 도전재료로 이루어지는 도전층이 배치된 준비기판을 형성하는 준비공정과, 상기 준비기판을 복수 매 포개는 적층공정과, 상기 적층공정에서 포개진 복수 매의 상기 준비기판에 대하여, 가열하면서 서로 눌러서 합침과 아울러 상기 열경화성 수지를 열경화시켜 중간기판으로서 일체화하는 열경화공정과, 상기 열경화공정에서 열경화성 수지가 열경화하여 형성된 절연층을 상기 준비기판의 적층방향으로 절삭하고, 상기 중간기판의 대향하는 양 테두리 사이에 걸쳐서 얇게 형성되는 플렉시블부를 형성하여 완성기판으로 하는 절삭공정과, 상기 플렉시블부를 구부리는 벤딩공정과, 상기 벤딩공정에서 구부려진 상기 플렉시블부의 벤딩을 복구하는 벤딩복구공정을 구비하고, 상기 벤딩복구공정 전에, 상기 구부려진 상태의 상기 플렉시블부를 승온시키는 탈수공정을 한다.

Description

플렉시블부를 구비하는 리지드 프린트 배선기판의 벤딩복구방법{METHOD OF BENDING BACK RIGID PRINTED WIRING BOARD WITH FLEXIBLE PORTION}

본 발명은, 열경화성 수지로 이루어지는 절연층만을 구비하는 리지드 프린트 배선기판에 관한 것으로서, 상기 절연층에 형성된 플렉시블부의 벤딩을 복구시킬 때에 사용하는 플렉시블부를 구비하는 리지드 프린트 배선기판의 벤딩복구방법에 관한 것이다.

컴퓨터, 휴대정보 단말기기 등의 각종 전자기기에 있어서는, 수많은 전자부품 등이 실장(實裝)되어 있다. 이들 전자부품 등을 실장하기 위하여 소정의 배선회로 패턴이 형성된 프린트 배선기판이 사용되고 있다. 배선회로 패턴으로 이루어지는 도전층은, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지로 이루어지는 절연층의 표면에 형성되어 있다. 이러한 절연층을 구비하는 프린트 배선기판은 단단해서 구부러지지 않기 때문에 리지드 프린트 배선기판이라고 불리고 있다. 최근에는 배선회로의 고밀도화에 따라 도전층을 다층(多層) 구비하는, 소위 다층 프린트 배선기판이 사용되고 있다. 이 다층 프린트 배선기판 중에서도, 기기의 경박화(輕薄化), 고속화, 접속의 확실성에 대한 요구에 따르기 위하여 가요성(可撓性)이 있는 플렉시블부를 구비하는 것이 있다.

플렉시블부로서는, 폴리이미드나 폴리에스테르 등의 가요성이 있는 절연필름을 에폭시 수지로 이루어지는 절연층과는 별도로 형성한 것이 있다. 또는 상기 열경화성 수지로 이루어지는 절연층을 0.1㎜∼0.3㎜ 이하로 매우 얇게 가공하여, 플렉시블에 가까운 특성을 지니게 한 것이 있다.

에폭시 수지만으로 플렉시블부를 형성한 프린트 배선기판이 특허문헌1에 개시되어 있다. 이와 같이 열경화성 수지로 플렉시블부를 형성하는 경우에, 플렉시블부를 벤딩한 후 복구시킬 때에 플렉시블부에 크랙(crack)이 발생할 우려가 있다. 프린트 배선기판은 플렉시블부의 벤딩공정을 거쳐 장치나 기기 등의 제품에 조립되고, 그 다음에 통전검사 등을 하는 검사공정이 실시된다. 또한 벤딩공정 전에 검사공정을 하는 경우도 있다. 이 검사공정에서 불량이 발견되면 수리공정에서 수리된다. 또는 검사공정에서 양품으로 판단되어 시장에 출하되더라도 제품의 고장 등으로 반품된 경우에는, 역시 수리공정에서 수리된다. 이 수리를 하는 수리공정의 전에, 플렉시블부는 한차례 구부려진 부분이 복구된다. 소위 벤딩복구공정이 이루어진다.

그러나 수리공정에서 수리에 필요한 기간이 길거나 출하 후에 심한 온습도 환경에 노출되어 있던 경우에는, 기판에는 외기(外氣)로부터의 수분이 포함된 상태가 된다. 즉 장기간의 보존에 의하여 기판이 흡수(흡습)(吸水(吸濕))를 하여, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지와 물이 수소결합을 한다. 이 수분의 함유가, 플렉시블부의 벤딩을 복구시킬 때에 크랙이 발생하는 원인이 되고 있다. 주된 요인으로는 열경화성 수지의 분자 내 결합이 수소결합에 의하여 저해되거나, 공유결합에 의한 수지 가교 밀도(resin crosslink density)가 저하되거나, 분자 간의 수소결합이 저해되거나, 스태킹(stacking) 및 반데르발스 힘(van der Waals force)에 의한 분자 간의 결합이 저해되는 것을 생각할 수 있다. 이에 따라 열경화성 수지의 탄성률이 저하되어 파괴되기 쉬워진다.

일본국 공개특허 특개평9-36499호 공보

본 발명은, 상기 종래기술을 고려한 것으로서, 열경화성 수지로 플렉시블부를 형성하는 경우에 있어서도 상기 플렉시블부의 벤딩을 복구시킬 때에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있는 플렉시블부를 구비하는 리지드 프린트 배선기판의 벤딩복구방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 대략 평판 형상의 열경화성 수지로 이루어지는 프리프레그의 표면에, 회로패턴으로서의 도전재료로 이루어지는 도전층이 배치된 준비기판을 형성하는 준비공정과, 상기 준비기판을 복수 매 포개는 적층공정과, 상기 적층공정에서 포개진 복수 매의 상기 준비기판에 대하여, 가열하면서 서로 눌러서 합침과 아울러 상기 열경화성 수지를 열경화시켜 중간기판으로서 일체화하는 열경화공정과, 상기 열경화공정에서 열경화성 수지가 열경화하여 형성된 절연층을 상기 준비기판의 적층방향으로 절삭하고, 상기 중간기판의 대향하는 양 테두리 사이에 걸쳐서 얇게 형성되는 플렉시블부를 형성하여 완성기판으로 하는 절삭공정과, 상기 플렉시블부를 구부리는 벤딩공정과, 상기 벤딩공정에서 구부려진 상기 플렉시블부의 벤딩을 복구하는 벤딩복구공정을 구비하고, 상기 벤딩복구공정 전에, 상기 구부려진 상태의 상기 플렉시블부를 승온시키는 탈수공정을 하는 것을 특징으로 하는 플렉시블부를 구비하는 리지드 프린트 배선기판의 벤딩복구방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 탈수공정 전에 상기 완성기판의 통전을 검사하는 검사공정을 하고, 상기 벤딩복구공정 후에 상기 완성기판을 수리하는 수리공정을 하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 명세서 및 특허청구범위에 있어서, ‘평판 형상’은 평판뿐만 아니라 대략적으로 평판 형상인 것도 포함한다.

본 발명에 의하면, 벤딩복구공정 전에 구부려진 상태의 플렉시블부를 승온시키는 탈수공정을 하기 때문에, 절연층에 포함되는 수분을 감소시킬 수 있다. 이 때문에 한차례 구부려진 플렉시블부의 벤딩을 복구시킬 때에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이것은 에폭시 수지 등의 열경화성 수지로 형성되는 플렉시블부 특유의 문제점을 해결하는 것이다. 즉 원래 강성을 구비하는 열경화성 수지를 얇게 하여 플렉시블부로 하고 있기 때문에, 벤딩이나 그 복구에 대한 내성은 원래 낮다. 그러나 탈수공정을 거침으로써 벤딩이나 그 복구에 대한 내성을 조금이라도 높일 수 있고, 폴리이미드 등의 절연필름을 사용하지 않더라도 반복하여 벤딩의 복구를 할 수 있게 된다. 즉 상기 벤딩에 대한 내성의 향상과 아울러 플렉시블부를 형성하기 위하여 다른 절연수지재료를 사용할 필요가 없기 때문에 제조효율이 좋은 기판을 형성할 수 있다.

또한 본 발명에 관한 방법을 검사공정과 수리공정을 구비하는 흐름 중에서 사용함으로써, 수리에 있어서의 기판 자체의 교환을 감소시킬 수 있다. 검사공정에서 불량이 발견되거나 또는 출하 후에 반품된 경우에, 기판의 보존장소에서의 환경에 따라 기판이 흡수(흡습)를 하고 있었다고 하더라도, 수리공정에서 플렉시블부의 벤딩을 복구시킬 때에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 본 발명은, 이와 같이 제품의 유통의 흐름에 바람직하게 적용할 수 있다.

도1은, 본 발명에 관한 플렉시블부를 구비하는 리지드 프린트 배선기판의 벤딩복구방법의 플로차트이다.
도2는, 적층공정∼열경화공정을 나타내는 개략도이다.
도3은, 열경화공정으로 형성된 중간기판을 나타내는 개략도이다.
도4는, 절삭공정으로 형성된 완성기판을 나타내는 개략도이다.
도5는, 도4에 나타내는 완성기판의 개략적인 평면도이다.
도6은, 벤딩공정으로 구부려진 상태의 완성기판을 나타내는 개략도이다.
도7은, 본 발명의 효과를 나타내는 그래프이다.
도8은, 본 발명의 효과를 나타내는 그래프이다.
도9는, 본 발명의 효과를 나타내는 그래프이다.

본 발명에 관한 방법을 도1의 플로차트 및 도2∼도6을 참조하여 이하에 설명한다. 본 발명에 관한 플렉시블부(flexible portion)를 구비하는 리지드 프린트 배선기판(rigid printed 配線基板)의 벤딩복구방법(bending back 方法)은, 우선 완성기판(1)(도4 및 도5 참조)인 플렉시블부를 구비하는 리지드 프린트 배선기판을 제조하는 것부터 시작한다.

먼저 준비공정을 한다(스텝S1). 준비공정에서는 준비기판(2)을 형성한다(도2 참조). 준비기판은, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지로 이루어지는 프리프레그(prepreg)(3)를 구비하고 있다. 프리프레그(3)는 평판 형상이다. 이 프리프레그(3)의 표면에는, 회로패턴으로서의 도전재료로 이루어지는 도전층(4)이 배치되어 있다. 또한 프리프레그(3)에는 글라스 클로스(glass cloth)(도면에는 나타내지 않는다)가 거의 전역에 걸쳐서 매설되어 있다. 글라스 클로스는 유리섬유의 실로 짠 천이며, 시트 형상을 하고 있다.

준비기판(2)의 형성의 일례로서는, 우선 상기 글라스 클로스를 기재(基材)로 하여 에폭시 수지를 함침(含浸)시키고, 동박(銅箔)으로 적층하여 접착시킨 판인 글라스 에폭시 동 클래드 적층판(glass epoxy copper clad laminate)(도면에는 나타내지 않는다)을 준비한다. 그리고 동박에 대하여 인쇄법 또는 사진법에 의하여 소정의 회로 마스크를 형성한 후에, 염화제2철 등의 에칭액에 의하여 불필요한 부분의 동박을 제거하여 도전층(4)을 형성한다. 소위 서브트랙티브법(subtractive method)이다. 준비기판(2)은 복수 매 형성된다. 각각의 준비기판(2)에 회로패턴이 다른 도전층(4)이 형성되어 있어도 좋다.

준비공정 후에 적층공정을 한다(스텝S2). 적층공정에서는, 준비공정에서 형성된 준비기판(2)을 복수 매 포갠다. 이 후에 적층공정에서 포개진 복수 매의 준비기판(2)을 가열하면서 가압하고, 서로 눌러서 합치는(도2의 화살표T 방향) 열경화공정을 한다(스텝S3). 이 가열 가압에 의하여 준비기판(2)이 서로 접착되어 일체화되고, 곧 열경화성 수지가 열경화되고 일체화되어, 중간기판(5)이 된다. 따라서 준비기판(2)의 표면에 형성되어 있던 도전층(4)의 일부는 중간기판(5) 내에 매설되고, 일부는 표면에 노출되어 있다. 이들 도전층(4) 사이의 전도를 꾀하기 위하여, 미리 준비기판(2)에 전도 비아(conductive via) 등을 형성하여 두어도 좋다. 열경화공정에서 일체화된 프리프레그(3)는 절연층(6)이 된다(도3 참조).

열경화공정 후에 절삭공정을 한다(스텝S4). 절삭공정에서는 중간기판(5)에 홈부(7)를 형성한다. 구체적으로는, 중간기판(5)의 일방(一方)의 면으로부터 절연층(6)에 대하여 준비기판(2)의 적층방향(중간기판(5)의 두께방향)으로 절삭(切削)한다. 이 절삭가공은 중간기판(5)의 양 테두리 사이에 걸쳐서 형성되기 때문에, 중간기판(5)은 그 측면째 절삭된다. 즉 홈부(7)는 대향(對向)하는 두 개의 측면만을 구비하고, 이들 두 개의 측면과 저면은 수직이다. 절삭가공은 중간기판(5)의 일부를 남기고 이루어지고, 이 남은 부분이 플렉시블부(8)가 된다. 도4의 예에서는, 절삭하는 쪽의 면과는 반대쪽의 면에 형성된 도전층(4) 및 약간의 절연층(6)을 남기고 절삭되어 있다. 이 남겨진 부분인 플렉시블부(8)의 두께는 1㎜ 이하, 바람직하게는 200㎛ 정도이다. 이렇게 얇게 형성함으로써, 열경화성 수지로 이루어지는 절연층(6)이 남아 있다고 하더라도 플렉시블부(8)는 가요성(可撓性)을 구비하게 된다. 또한 절삭가공은 도전층(4)이 형성되어 있지 않은 부분에 실시된다. 또한 절삭은 라우터(router)나 레이저 등을 사용하여 이루어진다. 절삭가공이 실시되지 않은 영역은 절연층(6)이 경화하여 강성(剛性)이 높은 상태이기 때문에, 리지드부(9)가 된다. 이렇게 하여 형성되는 완성기판(1)(도4 및 도5 참조)은, 평판(平板) 형상의 리지드부(9)가 마찬가지로 평판 형상인 플렉시블부(8)와 서로 접속된 것 같은 형상으로 되어 있다. 또 도5에서는 도전층(4)은 생략되어 있다.

절삭공정에서 제조된 완성기판(1)은, 장치나 기기 등의 제품에 조립하기 위하여 벤딩공정이 실시된다(스텝S5). 이 벤딩공정에서는 플렉시블부(8)가 구부려진다. 그 벤딩각도는 90°∼180°이다. 예를 들면 도6에서는 180° 구부린 상태의 완성기판(1)을 나타내고 있다. 또 도6에서는 완성기판(1)의 외형만을 나타내고, 도전층(4)은 생략되어 있다. 이렇게 구부린 상태로 완성기판(1)은 제품에 조립되어, 제품과 함께 시장에 유통된다. 유통 전에 보존장소에 보관되는 경우도 있다. 또한 제품에 조립한 후에 플렉시블부(8)를 구부려도 좋다.

완성기판(1)은 일단 제품에 조립된 후에 검사공정이 이루어진다(스텝S6). 검사공정에서는 완성기판(1)의 통전상태(通電狀態)를 검사한다. 여기에서 완성기판(1)의 양품과 불량품이 판단된다. 불량품이라고 판단되는 경우에 제품은 수리 구역으로 반송되고, 완성기판(1)은 제품으로부터 꺼내진다. 또한 완성기판(1)에 벤딩공정을 실시하기 전에 검사공정을 하여도 좋다. 즉 스텝S5와 S6은 어느 쪽을 먼저 하여도 좋다.

수리를 할 때에 우선 탈수공정이 이루어진다(스텝S7). 탈수공정에서는, 적어도 플렉시블부(8)를 승온(昇溫)시켜 보존장소에서 절연층(6)에 흡수된 수분을 감소시킨다. 또한 완성기판(1)의 전체에 대하여 탈수공정을 하여도 좋다. 이 탈수공정 후에 완성기판(1)에는 벤딩복구공정이 이루어진다(스텝S8). 벤딩복구공정에서는, 벤딩공정을 통해 구부려진 상태의 플렉시블부(8)를 다시 편다. 즉 플렉시블부(8)의 벤딩을 복구시킨다. 그 후에 완성기판(1)에는 수리공정이 이루어져(스텝S9), 소정의 방법으로 수리된다.

이와 같이 벤딩복구공정 전에, 구부려진 상태의 플렉시블부(8)를 승온시키는 탈수공정을 하기 때문에, 절연층(6)에 포함되는 수분을 감소시킬 수 있다. 이 때문에 한차례 구부려진 플렉시블부(8)의 벤딩을 복구시킬 때에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이것은 에폭시 수지 등의 열경화성 수지로 형성되는 플렉시블부(8) 특유의 문제점을 해결하는 것이다. 즉 완성기판(1)은 원래 강성을 구비하는 열경화성 수지를 얇게 하여 플렉시블부(8)로 하고 있기 때문에, 벤딩이나 그 복구에 대한 내성은 원래 낮다. 그러나 탈수공정을 거침으로써 벤딩이나 그 복구에 대한 내성을 조금이라도 높일 수 있고, 폴리이미드(polyimide) 등의 절연필름을 사용하지 않더라도 반복하여 벤딩의 복구를 할 수 있게 된다. 즉 상기 벤딩에 대한 내성의 향상과 아울러 플렉시블부(8)를 형성하기 위하여 다른 절연수지재료를 사용할 필요가 없기 때문에 제조효율이 좋은 기판을 형성할 수 있다.

또한 상기 탈수공정을 검사공정과 수리공정을 구비하는 완성기판(1)의 유통의 흐름에서 실시함으로써, 수리할 때에 있어서의 완성기판(1) 그 자체의 교환을 감소시킬 수 있다. 이러한 유통과정에서는, 완성기판(1)을 구부려 장치나 기기 등의 제품에 실장하고, 검사공정에서 불량이 발견되거나 또는 출하 후에 반품되거나 한 경우에, 완성기판(1)의 보존장소에서의 환경에 따라 완성기판(1)이 흡수(흡습)를 하고 있었다고 하더라도, 수리공정에서 플렉시블부(8)의 벤딩을 복구시킬 때에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 제품의 유통의 흐름에 본 발명은 바람직하게 적용할 수 있다.

실제로 탈수공정을 함으로써 어떠한 효과가 있는지를 실험으로 확인하였다. 샘플은 6개를 준비하고, 각각 아래와 같이 하였다.

샘플A : 96시간 흡수시킨 완성기판(1)

샘플B : 144시간 흡수시킨 완성기판(1)

샘플C : 192시간 흡수시킨 완성기판(1)

샘플D : 보존장소에 3개월간 방치하고, 그 후 192시간 흡수시킨 완성기판(1)

샘플E : 보존장소에 3개월간 방치하고, 그 후 288시간 흡수시킨 완성기판(1)

샘플F : 보존장소에 3개월간 방치하고, 그 후 288시간 흡수시키고, 탈수공정을 거친 완성기판(1)

도7에 나타나 있는 바와 같이 흡수시간이 길면 길수록 절연층(6)의 전체에 대한 흡수율은 증가하였다(샘플A∼C). 보존장소에 3개월간 방치하면 흡수율은 현저히 증가하였다(샘플D, E). 그러나 탈수공정을 실시함으로써 흡수율은 가장 낮은 결과가 되었다(샘플F).

도8에 나타나 있는 바와 같이 샘플별로 벤딩공정 및 벤딩복구공정을 반복 실시하여 크랙이 발생할 때까지의 벤딩회수(벤딩 및 벤딩복구 회수)를 측정하였다. 그 결과, 탈수공정을 실시한 샘플F가 가장 벤딩회수에 대한 내성이 높은 것을 확인할 수 있었다.

다른 실험으로서, 도9에 나타나 있는 바와 같이 온도 30℃, 습도 60%의 환경하에서 96시간 노출시킨 완성기판(1)과, 포화흡수량까지 흡수를 시킨 완성기판(1)의 탄성률을 비교하였다. 도면에서는 전자를 P로, 후자를 Q로 나타내고 있다. P로 나타내는 기판(1)보다도 Q로 나타내는 기판(1)의 쪽이 흡수율은 높다. 그 결과, 흡수율이 낮은 쪽인 P로 나타내는 기판(1)의 쪽이 탄성률이 높다는 것을 확인할 수 있었다.

1 : 완성기판(플렉시블부를 구비하는 리지드 프린트 배선기판)
2 : 준비기판
3 : 프리프레그
4 : 도전층
5 : 중간기판
6 : 절연층
7 : 홈부
8 : 플렉시블부
9 : 리지드부

Claims

평판 형상의 열경화성 수지로 이루어지는 프리프레그(prepreg)의 표면에, 회로패턴으로서의 도전재료로 이루어지는 도전층이 배치된 준비기판을 형성하는 준비공정과,
상기 준비기판을 복수 매 포개는 적층공정과,
상기 적층공정에서 포개진 복수 매의 상기 준비기판에 대하여, 가열하면서 서로 눌러서 합침과 아울러 상기 열경화성 수지를 열경화시켜 중간기판으로서 일체화하는 열경화공정과,
상기 열경화공정에서 열경화성 수지가 열경화하여 형성된 절연층을 상기 준비기판의 적층방향으로 절삭(切削)하고, 상기 중간기판의 대향하는 양 테두리 사이에 걸쳐서 얇게 형성되는 플렉시블부를 형성하여 완성기판으로 하는 절삭공정과,
상기 플렉시블부를 구부리는 벤딩공정과,
상기 벤딩공정에서 구부려진 상기 플렉시블부의 벤딩을 복구하는 벤딩복구공정
을 구비하고,
상기 벤딩복구공정 전에, 상기 구부려진 상태의 상기 플렉시블부를 승온(昇溫)시키는 탈수공정을 하는 것을 특징으로 하는, 플렉시블부를 구비하는 리지드 프린트 배선기판의 벤딩복구방법.
제1항에 있어서,
상기 탈수공정 전에 상기 완성기판의 통전(通電)을 검사하는 검사공정을 하고,
상기 벤딩복구공정 후에 상기 완성기판을 수리하는 수리공정을 하는 것을 특징으로 하는, 플렉시블부를 구비하는 리지드 프린트 배선기판의 벤딩복구방법.