KR101440750B1

KR101440750B1 - 전기차용 다층 트랜스 pcb구조 및 그것을 위한 다층 트랜스 pcb 제조방법

Info

Publication number: KR101440750B1
Application number: KR1020140014893A
Authority: KR
Inventors: 정찬붕
Original assignee: 두두테크 주식회사
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2014-09-17
Also published as: US20160284460A1; JP6074631B2; US9805857B2; JP2016511943A; WO2015119349A1

Abstract

본 발명은 일정재료로 구성되어 트랜스PCB의 기본기층을 형성하는 베이스기판과; 상기 베이스기판의 양면에 구리(Cu)재료를 반도체 패턴닝하여 일정두께를 갖도록 다수개 수평으로 형성하여 배터리 셀에 연결되는 내층회로를 각기 형성하는 제1 및 제2 커넥팅 구리탭과; 상기 제1 커넥팅 구리탭의 상면과 제2 커넥팅 구리탭의 상면으로 구리(Cu)재료를 다수개 반도체 패턴닝하여 일정두께를 갖도록 적층시키므로 배터리 셀에 연결되는 외층회로를 형성하는 제3 및 제4 커넥팅 구리탭을 포함하는 전기차용 다층 트랜스 PCB구조 및 그것을 위한 다층 트랜스 PCB 제조방법을 제공한다.
상기와 같은 본 발명은 전기차용 트랜스 PCB를 일정두께를 갖는 도체재료를 다층으로 적층시키는 구조로 되므로써, 내층과 외층에 일정두께의 도체재료가 다층으로 적층됨에 따라 처리되는 전하증가량이 매우 높게 분포하므로 그에 따라 전류효율을 극대화시키는 효과가 있다.

Description

전기차용 다층 트랜스 PCB구조 및 그것을 위한 다층 트랜스 PCB 제조방법{Multiple Layer Transformer PCB Structure for Electric Car and Method for Making a Multiple Layer Transformer PCB Structure for the Samee}

본 발명은 전기차용 다층 트랜스 PCB구조 및 그것을 위한 다층 트랜스 PCB 제조방법에 관한 것으로, 특히 전기차용 트랜스 PCB를 일정두께를 갖는 도체재료를 다층으로 적층시키는 구조로 되므로써, 전류효율을 극대화시키는 전기차용 다층 트랜스 PCB구조 및 그것을 위한 다층 트랜스 PCB 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기차는 전기로 동력을 전달받는 차로서, 1880년대말에 등장해서 승용차·트럭·버스 운송 등에 이용되었다. 이러한 전기차는 전기차용 전동기를 구동하는 인버터에 전력 저장부를 조합한 전기차의 제어 장치를 차량에 탑재하고, 차량의 브레이크시에 발생하는 잉여 회생 전력을 상기 전력 저장부에 저장하고, 차량 가속시나 가선(架線) 전압저하시에 저장한 전력을 사용함으로써, 차량이 갖는 운동 에너지를 유효하게 사용할 수 있는 것이 알려져 있다. 특히 상기와 같은 전기차에는 전기자동차의 배터리 제어의 최적화를 통하여 주행거리 향상 및 안전성을 확보하여주는 역할을 수행하는 BMS(Battery Management System)가 채용되어 사용되고 있다. 그리고 상기와 같은 BMS는 트랜스모듈이 구비된 PCB(인쇄회로기판)상에 구현되어 사용되고 있다.

그러면, 상기와 같은 종래 전기차용 트랜스PCB장치를 도 1을 참고로 살펴보면, 전기차(도시안됨)에 동력을 공급하는 다수개의 배터리 셀(70a-n)과;

상기 다수개의 배터리 셀(70a-n)이 직렬 혹은 병렬방식의 전기회로적으로 연결되도록 안치시키는 트랜스PCB(71a-n)와;

상기 트랜스PCB(71a-n)에 탑재되어 외부로부터 인가되는 공급전압을 정류하여 배터리 셀(70a-n)로 인가하는 충전부(72)를 포함하여 구성된다.

이때 상기 트랜스PCB(71a-n)는 재료로 통상 플라스틱을 사용하고, 상기 트랜스PCB(71a-n)의 내부에는 배터리 셀(70a-n)의 직렬 또는 병렬 연결에 필요한 와이어(Wire)를 내재한다. 그리고 상기 트랜스PCB(71a-n)와 각 배터리 셀(70a-n)간의 전기적인 회로연결은 트랜스PCB(71a-n)에 구리탭(Tab: 73a-n)을 도 2에 도시된 바와같이 패턴닝하여 실행한다. 예컨대, 상기와 같은 종래 트랜스PCB(71a-n)에 형성되는 구리탭(73a-n)은 트랜스PCB(71a-n)의 베이스기판(74)의 양면에 Cu 두께가 2 oz(70)에서 4oz(140) 두께를 유지하도록 형성된다.

한편, 상기와 같은 종래 전기차용 트랜스PCB장치의 동작은 먼저 공급전압이 충전부(72)로 인가될 경우 충전부(72)는 인가된 공급전압 예컨대, 교류전압을 설정된 충전전압으로 변환한후 정류하여 트랜스PCB(71a-n)상에 구리탭(73a-n)으로 형성된 전기회로를 통해 각 배터리 셀(70a-n)로 충전시킨다. 그러면, 상기와 같은 충전전압은 트랜스PCB(71a-n)의 구리탭(73a-n) 즉, 2 oz(70) 혹은 4oz(140) 두께를 갖는 구리탭(73a-n)을 경유하여 각 배터리 셀(70a-n)로 인가되는데, 이때, 상기 공급전압의 전류는 트랜스PCB(71a-n)의 구리탭(73a-n) 즉, 2 oz(70) 혹은 4oz(140) 두께를 갖는 구리탭(73a-n)에 의해 전류작용되어 각 배터리 셀(70a-n)로 공급되어 통상의 충전과정을 거치게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 전기차용 트랜스PCB장치는 트랜스PCB의 구조가 2 oz(70) 혹은 4oz(140) 두께를 갖는 구리탭이 트랜스PCB의 양면에 형성되는 구조이어서 공급전압을 배터리 셀에 안정적이고 효율적으로 충진할 경우 PCB를 여러개를 결합하여 사용하여야 하기 때문에 부품삽입공간과 크기가 커져 그에 따라 중량으로 인한 차량의 연비에 상당히 좋지못한 영향을 미쳤을뿐만아니라, 구리탭의 두께가 서로 다를 경우 생산과정에서의 불량률 또한 높게 나타나 생산수율을 저하시키는 문제점을 야기시킨다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기위해 발명된 것으로, 전기차용 트랜스 PCB의 내층과 외층에 동일한 두께를 갖도록 커넥팅 도체재료를 다층으로 적층시키므로써, 다층으로 형성된 커넥팅 도체재료에 의해 처리되는 전하증가량이 매우 높게 분포하게 되므로 그에 따라 전류효율을 극대화시키는 전기차용 다층 트랜스 PCB구조 및 그것을 위한 다층 트랜스 PCB 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 트랜스 PCB의 내층에 외층을 다층으로 형성한후 PSR(Photo solder resist ink)인쇄로 인쇄방향을 바꾸면서 도포시키는 공정을 반복적으로 실행하기 때문에 부품 홀 또는 부품실장위치를 격리시킬 수 있게 되므로 그에따라 트랜스구동시 부품 노이즈를 상당히 방지할 수 있는 전기차용 다층 트랜스 PCB구조 및 그것을 위한 다층 트랜스 PCB 제조방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기위한 본 발명은 일정재료로 구성되어 트랜스PCB의 기본기층을 형성하는 베이스기판과;

상기 베이스기판의 양면에 구리(Cu)재료를 반도체 패턴닝하여 일정두께를 갖도록 다수개 수평으로 형성하여 배터리 셀에 연결되는 내층회로를 각기 형성하는 제1 및 제2 커넥팅 구리탭과;

상기 제1 커넥팅 구리탭의 상면과 제2 커넥팅 구리탭의 상면으로 구리(Cu)재료를 다수개 반도체 패턴닝하여 일정두께를 갖도록 적층시키므로 배터리 셀에 연결되는 외층회로를 형성하는 제3 및 제4 커넥팅 구리탭을 포함하는 전기차용 다층 트랜스 PCB구조를 제공한다.

본 발명의 또 다른 특징은 내층용 트랜스PCB 원자재를 설정된 규격으로 커팅한후 감광필름공정을 통해 내층 회로를 구성시키는 제1 과정과;

상기 제1 과정후에 내층회로가 구성된 내층용 트랜스PCB에 Black oxide 공정을 실행하는 제2 과정과;

상기 제2 과정후에 내층회로가 구성된 내층용 트랜스PCB의 상부로 외층공정을 위한 외층 원재료를 합침시켜 합침공정을 실행하는 제3 과정와;

상기 제3 과정후에 내층용 트랜스PCB의 상부로 합침된 외층 원재료를 설정된 규격으로 커팅한후 감광필름공정을 통해 외층 회로를 구성시키는 제4 과정과;

상기 제4 과정후에 내층회로가 형성된 내층용 트랜스PCB의 상부로 외층회로를 적층시킨다음 PSR(Photo solder resist ink)로 도포시키는 제5 과정과;

상기 제5 과정후에 PSR잉크로 도포된 내외층이 형성된 트랜스PCB의 상면으로 금도금을 실행하고 마킹, 외형가공 및 각종 부품들을 트랜스PCB에 실장시킨다음 CASE를 씌워 전기차용 트랜스PCB를 완성하는 제6 과정을 포함하는 전기차용 다층 트랜스 PCB의 제조방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 전기차용 트랜스 PCB를 동일한 두께를 갖는 커넥팅 도체재료를 다층으로 적층시키는 구조로 형성하므로써, 내층과 외층에 동일한 두께의 커넥팅 도체재료가 다층으로 적층됨에 따라 그 다층의 적층구조에 의해 처리되는 전하증가량이 매우 높게 분포하게 되므로 그에 따라 전류효율이 극대화되어 배터리 셀의 충전효율도 상당히 향상시키는 효과가 있다.

또한 상기와 같은 본 발명은 트랜스 PCB의 내층에 외층을 다층으로 형성한후 PSR(Photo solder resist ink)인쇄로 인쇄방향을 바꾸어 가며 도포시키는 공정을 반복적으로 실행하기 때문에 부품 홀 또는 부품실장위치를 격리시킬 수 있게 되므로 그에따라 트랜스구동시 부품 노이즈를 상당히 방지할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 종래 전기차용 트랜스PCB장치를 간략하게 설명하는 설명도.
도 2는 종래 전기차용 트랜스PCB장치의 구조를 개략적으로 설명하는 설명도.
도 3은 전기차용 다층 트랜스 PCB구조를 개략적으로 설명하는 설명도.
도 4는 본 발명전기차용 다층 트랜스 PCB 제조방법을 설명하는 플로우차트.
도 5는 본 발명의 플로우차트.
도 6은 본 발명에 의한 제조공정중 PSR공정을 설명하는 설명도.
도 7은 본 발명의 PSR공정의 일실시예를 설명하는 설명도.
도 8은 본 발명의 PSR공정의 또다른 실시예를 설명하는 설명도.

이하, 본 발명에 따른 전기차용 다층 트랜스 PCB구조의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 본 발명에 따른 전기차용 다층 트랜스 PCB구조의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)." 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

실시예

도 2는 종래 전기차용 트랜스PCB장치의 구조를 개략적으로 설명하는 설명도이고, 도 3은 전기차용 다층 트랜스 PCB구조를 개략적으로 설명하는 설명도이며, 도 4는 본 발명전기차용 다층 트랜스 PCB 제조방법을 설명하는 플로우차트이고, 도 5는 본 발명의 플로우차트이며, 도 6은 본 발명에 의한 제조공정중 PSR공정을 설명하는 설명도이고, 도 7은 본 발명의 PSR공정의 일실시예를 설명하는 설명도이며, 도 8은 본 발명의 PSR공정의 또다른 실시예를 설명하는 설명도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 전기차용 다층 트랜스 PCB구조는 도 3에 도시된 바와같이 일정재료 예컨대, 에폭시재료로 구성되어 트랜스PCB(1)의 기본기층을 형성하는 베이스기판(2)과;

상기 베이스기판(2)의 양면에 구리(Cu)재료를 반도체 패턴닝공정에 의하여 일정두께를 갖도록 다수개 수평으로 형성하여 배터리 셀(3a-n)에 연결되는 내층회로를 각기 형성하는 제1 및 제2 커넥팅 구리탭(4,5)과;

상기 제1 커넥팅 구리탭(4)의 상면과 제2 커넥팅 구리탭(5)의 상면으로 구리(Cu)재료를 다수개 반도체 패턴닝하여 일정두께를 갖도록 적층시키므로 배터리 셀(3a-n)에 연결되는 외층회로를 형성하는 제3 및 제4 커넥팅 구리탭(6, 7)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제1 커넥팅 구리탭(4)과 제2 커넥팅 구리탭(5)의 각 상면에는 제3 커넥팅 구리탭(6)과 제4 커넥팅 구리탭(7)을 적층시키기전에 1차로 프리프레그(Prepreg)적층(또는 프리프레그층을 형성하는 )과정을 실행하되, 프리프레그 적층재료로는 에폭시수지와 코어(core)를 사용할 수 있다. 즉, 상기 제1 커넥팅 구리탭과 상기 제3 커넥팅 구리탭 사이와, 상기 제2 커넥팅 구리탭과 상기 제4 커넥팅 구리탭 사이에 프리프레그(Prepreg)층을 더 형성한다.

그리고 상기 제1 내지 제4 커넥팅 구리탭(4~7)의 각각은 10 oz(360)의 두께를 동일하게 갖도록 형성된다.

더 나아가, 상기 내층의 상부로 외층을 적층시킨 후에는 외층의 상부로 PSR(Photo solder resist ink)인쇄로 인쇄방향을 바꾸어 가며 반복적으로 도포시키는 PSR인쇄를(또는 PSR인쇄층을 형성하는 과정을) 실행한다. 즉, 상기 외층의 상부로 PSR(Photo solder resist ink)인쇄로 인쇄방향을 바꾸어 가며 반복적으로 도포시키는 PSR인쇄층을 더 포함한다.

그리고, 상기와 같은 본 발명의 다층 트랜스 PCB가 장착되는 전기차에는 도 4에 도시된 바와같이 다층 트랜스 PCB(1)와 도체재료인 제1 내지 제4 커넥팅 구리탭(4~7)를 매개로 전기회로적으로 연결되어 인버터(11)를 통해 전기차의 전동기(8)에 동력을 공급하는 다수개의 배터리 셀(3a-n)과;

상기 다층 트랜스 PCB(1)의 제1 내지 제4 커넥팅 구리탭(4~7)의 전기회로적 연결통로를 스위칭제어하여 제1 내지 제4 커넥팅 구리탭(4~7)을 경유하여 이동되는 전류량을 제어하고 다수개의 배터리 셀(3a-n)로 공급되는 충방전전압을 제어하는 저장제어부(9)와;

상기 저장제어부(9)의 기능제어신호에 따라 외부로부터 인가되는 공급전압을 정류하여 배터리 셀(3a-n)로 인가시키는 충전부(10)를 더 포함하여 구성된다.

따라서, 상기와 같은 본 발명에 따른 다층 트랜스 PCB(1)는 저장제어부(9)를 통해 통상의 BMS기능을 수행하게 되는데, 이러한 BMS기능에는 다층 트랜스 PCB(1)의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 최적의 상태로 유지관리하여 주고, 다층 트랜스 PCB(1)의 안전운용을 위한 경보 및 사전 안전예방 조치를 하여준다. 또한 상기 다층 트랜스 PCB(1)는 저장제어부(9)는 배터리 셀(3a-n)의 충, 방전시 과충전 및 과방전을 막아주며 셀(cell)간의 전압을 균일하게 하여줌으로써 에너지 효율 및 배터리의 수명을 높여주면서 데이터의 보전 및 다층 트랜스 PCB(1)를 진단하여 경보 관련 이력상태의 저장 및 외부 진단시스템 혹은 모니터링 PC를 통한 진단을 실행할 수 있다.

다음에는 상기와 같은 구성으로 된 본 발명의 제조방법을 설명한다.

본 발명의 방법은 도 5에 도시된 바와같이 초기상태(S1)에서 내층용 트랜스PCB 원자재를 설정된 규격으로 커팅한후 감광필름공정을 포함한 반도체 패턴닝공정을 통해 내층 회로를 구성시키는 제1 과정(S2)과;

상기 제1 과정(S2)후에 내층회로가 구성된 내층용 트랜스PCB에 Black oxide 공정을 실행하는 제2 과정(S3)과;

상기 제2 과정(S3)후에 내층회로가 구성된 내층용 트랜스PCB의 상부로 외층공정을 위한 외층 원재료를 합침시켜 합침공정을 실행하는 제3 과정(S4)와;

상기 제3 과정(S4)후에 내층용 트랜스PCB의 상부로 합침된 외층 원재료를 설정된 규격으로 커팅한후 감광필름공정을 포함한 반도체 패턴닝공정을 통해 외층 회로를 구성시키는 제4 과정(S5)과;

상기 제1 과정(S2) 내지 제4 과정(S5)에 의해 내층회로가 형성된 내층용 트랜스PCB의 상부로 외층회로를 적층시킨상태에서 PSR(Photo solder resist ink)인쇄로 인쇄방향을 바꾸어 가며 반복적으로 도포시키는 제5 과정(S6)과;

상기 제5 과정(S6)후에 PSR잉크 도포된 내외층이 형성된 트랜스PCB의 상면으로 금도금을 실행하고 마킹, 외형가공 및 각종 부품들을 트랜스PCB에 실장시킨다음 CASE를 씌워 전기차용 트랜스PCB를 완성하는 제6 과정(S7)을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 제1 과정(S2)에는 트랜스PCB의 베이스기판의 양면의 각각에 구리(Cu)재료를 10 oz(360㎛)의 두께를 갖도록 다수개 수평으로 제1 및 제2 커넥팅 구리탭을 각기 형성하고 상기와 같이 형성된 제1 및 제2 커넥팅 구리탭을 경유하여 배터리 셀에 내층회로를 연결시키는 내층회로 연결단계를 더 포함한다.

그리고 상기 제4 과정(S5)에는 내층용 트랜스PCB의 양측 상부로 합침된 외층 원재료의 각각에 구리(Cu)재료를 10 oz(360㎛)의 두께를 갖도록 다수개 수평으로 제3 및 제4 커넥팅 구리탭을 각기 형성하고 상기와 같이 형성된 제3 및 제4 커넥팅 구리탭을 경유하여 배터리 셀에 외층회로를 연결시키는 외층회로 연결단계를 더 포함한다.

더 나아가, 상기 제1 과정(S2)에는 설정된 규격으로 커팅된 내층용 트랜스PCB 원자재 상에 SPEC에 준한 회로도를 형성하기위해 감광용 FILM을 밀착시키고 현상(회로도 구성)후 잔여 Dry Film 제거하는 공정을 더 실행한다.

또한 상기 제2 과정(S3)에는 내층회로가 구성된 내층용 트랜스PCB에 대한 단락여부를 체킹하는 제1 단락체킹단계(AOI)를 더 포함한다.

여기서, 상기 제2 과정(S3)에서 내층회로가 구성된 내층용 트랜스PCB에 Black oxide 공정을 실행하는 이유는 내층 회로와 외층을 적층 하기전에 접착력을 증대시키기위해서 화학반응으로 산화 시켜서 표면을 Rough 하도록 하기 위해서이다.

이에 더하여, 상기 제3 과정(S4)후에는 SPEC에 둔한 Hole을 가공함으로써 1층, 2층, 3층, 4층과의 전류를 통하게 하는 드릴공정과; 상기 드릴공정중에 홀 내벽 및 Cu면 사이에 Epoxy 수지가 드릴 공정중에 드릴 bit와의 마찰력 발생으로 Epoxy Resin이 붙어있는 것을 과망간산칼륨(약품이름)으로 홀 내벽 또는 Cu면사이의 Epoxy Resin을 제거하는 DESMEAR 공정과; 상기 드릴공정 후에 가공된 홀이 비전도체 홀로 구성되어 있으므로 이를 전도체 홀로 전환시키는 목적으로 화학도금과 전기도금, 판넬도금을 하여 판넬도금공정시 원자재두께가 2.0~2.4m/m이므로 구리도금두께를 약 25를 유지하기위해서는 저전류의 도금을 실행하는 도금공정((전류밀도는 1.8~1.9am/dm²);약 100분간 전기도금) 을 더 포함하여 실행한다.

한편, 상기 제4 과정(S5)에는 내층 공정과 동일한 방법으로 회로와 홀이 가공된 홀을 보호하기위하여 Cu 두께가 10 oz(360㎛)이며, 이때 상기 가공된 홀에 도금이 되어 있어서 비전도체에서 전도체로 전환이 되어 있는 상태이기때문에 회로를 형성하는 감광용 DRY FILM을 40㎛이 아닌 50㎛으로 사용한다. 이 과정에서, 만약 상기와 같이 40㎛ Dry Film사용하여 가공된 홀이 파손되면 홀 내벽으로 Etching액이 침투하여 홀 내벽의 Cu도금 된 부분을 부식시킬 수 있기 때문에 해당공정을 철저히 관리해야 하고, 감광용 Dry Film(50㎛ Dry Film)밀착후 현상(회로형성)후 Etching(회로형성완료)공정 3회 반복한 후 감광용 Film(50㎛ Dry Film)을 제거하는 공정을 실행해야 한다. 또한, 상기 제4 과정(S5)에는 내층에 적층된 외층용 트랜스PCB의 외층회로에 대한 단락여부를 체킹하는 제2 단락체킹단계(AOI)를 더 포함한다.

여기서, 상기 PSR 도포공정은 내층회로의 상부로 적층된 외층회로에 PSR ink를 도포하므로써, 부품과의 노이즈를 예방하고 부품 홀 또는 부품 실장위치와 격리시킬 수 있다. 즉, 상기 PSR 도포공정을 좀 더 구체적으로 설명하면, 예컨대, 도 6에 도시된 바와같이 인쇄기(도시안됨)에 1차에서 5차까지 인쇄각도의 변화로서(왕복인쇄)회로와 회로 사이에 PSR INK를 채우고, 작업 조건으로 Temp : 120℃ - 5회 반복, 1회~5회 - 40분 pree curing, 5회 - 120℃/110분 post curing, 제판(인쇄막) : 100mesh 사용하여 인쇄한다.

뿐만아니라, 상기 제6 과정(S7)에는 부품 삽입되는 홀에 전류효율이 가장 높은 금도금을 실행할 시 제1 내지 제4 커넥팅 구리탭(4~7)의 위로 니켈(Nickel) 3~5㎛ 와 금(Au) 0.03~0.05㎛을 도금함으로써 부품 삽입 후 가장 이상적인 전류 효율을 유지시킨다. 그리고 상기제6 과정(S7)에는 마킹(식자) 인쇄, 외형가공 등을 실행하고, 제품의 신뢰성 검증목적으로 자동신뢰성 BBT 검사를 수행한 후 최종적으로 육안 검사 및 포장출하 공정(자동 검사 LINE)을 수행할 수도 있다.

환언하면, 본 발명에 의한 전기 자동차용 고효율 트랜스 PCB을 제조하려면, 먼저, PCB 제조용 원자재(소재), Base copper 원자재(Cu=10z), Preprege 원자재를 구입하고(특수 SPEC으로 인한 주문제작)하고, 내층용 원자재를 항목작업에 필요한 규격으로 절단한후 그 설정된 규격으로 커팅된 내층용 트랜스PCB 원자재 상에 SPEC에 준한 회로도를 형성하기위해 감광용 FILM을 밀착시키고 현상(회로도 구성)후 잔여 Dry Film 제거하는 공정을 실행한다. 이때, 상기 트랜스 PCB(1)의 베이스기판(2)의 양면의 각각에 구리(Cu)재료를 10 oz(360㎛)의 두께를 갖도록 다수개 수평으로 제1 및 제2 커넥팅 구리탭(4,5)을 각기 형성하고 배터리 셀(3a-n)에 내층회로를 연결시킨다. 그리고, 상기와 같이 내층회로가 구성된 내층용 트랜스PCB에 Black oxide 공정을 실행한다. 이렇게 Black oxide 공정을 실행하는 이유는 내층 회로와 외층을 적층 하기전에 접착력을 증대시키기 위하여 화학반응으로 산화 시켜서 표면을 거칠게(Rough)하도록 하기위해서이다. 또한 상기와 같이 형성된 내층회로가 구성된 내층용 트랜스PCB에 대한 단락여부를 체킹하는 AOI공정을 실행한다.

한편, 상기와 같은 공정후에 내층회로가 구성된 내층용 트랜스PCB(1)의 상부로 외층공정을 위한 외층 원재료를 합침시키는 합침공정을 실행한다. 그리고 상기 합침공정후에 또한, SPEC에 둔한 Hole을 드릴공정을 통해 가공함으로써 1층, 2층, 3층, 4층과의 전류를 통하게 하고, 상기 드릴공정중에 홀 내벽 및 Cu면 사이에 Epoxy 수지사이에 드릴 bit와의 마찰력 발생으로 Epoxy Resin이 붙어있는 것을 DESMEAR 공정을 수행하여 과망간산칼륨약품으로 홀 내벽 또는 Cu면사이의 Epoxy Resin을 제거하며, 상기 드릴공정 후에 가공된 홀이 비전도체 홀로 구성되어 있으므로 이를 전도체 홀로 전환시키는 목적으로 화학도금과 전기도금, 판넬도금을 하게되는데, 이러한 판넬도금공정시 원자재두께가 2.0~2.4m/m이므로 구리도금두께를 약 25를 유지하기위해서는 저전류의 도금을 실행하는 도금공정(전류밀도는 1.8~1.9am/dm²)약 100분간 전기도금) 을 더 포함하여 실행한다.

더나아가, 상기와 같이 내층용 트랜스PCB의 상부로 외층 원재료를 합침한 후에는 외층 원재료를 설정된 규격으로 커팅한후 감광필름공정을 통해 외층 회로를 구성시킨다. 그리고 상기와 같은 함침공정에 따라 내층회로가 형성된 내층용 트랜스PCB의 상부로 외층회로를 적층시킨다음 PSR(Photo solder resist ink)인쇄로 인쇄방향을 바꾸어 가며 반복적으로 도포시킨다(도 7 및 도 8 참조). 즉, 상기와 같이 형성된 내층용 트랜스PCB(1)의 양측 상부로 합침된 외층 원재료의 각각에 구리(Cu)재료를 10 oz(360㎛)의 두께를 갖도록 다수개 수평으로 제3 및 제4 커넥팅 구리탭(6,7)을 각기 형성하고 배터리 셀(3a-n)에 외층회로를 연결시킨다.

여기서 상기 PSR인쇄공정에서는 내층 공정과 동일한 방법으로 회로와 홀이 가공된 홀을 보호하기위하여 Cu 두께가 10 oz(360㎛)이며, 이때 상기 가공된 홀에 도금이 되어 있어서 비전도체에서 전도체로 전환이 되어 있는 상태이기때문에 회로를 형성하는 감광용 DRY FILM을 40㎛이 아닌50㎛으로 사용한다. 이 과정에서, 만약 상기와 같이 40㎛ Dry Film사용하여 가공된 홀이 파손되면 홀 내벽으로 Etching액이 침투하여 홀 내벽의 Cu도금 된 부분을 부식시킬 수 있기 때문에 해당공정을 철저히 관리해야 하고, 감광용 Dry Film(50㎛ Dry Film)밀착후 현상(회로형성)후 Etching(회로형성완료)공정 3회 반복한 후 감광용 Film(50㎛ Dry Film)을 제거하는 공정을 실행해야 한다. 다시말해서, 상기 PSR 도포공정은 내층회로의 상부로 적층된 외층회로에 PSR ink를 도포하므로써, 부품과의 노이즈를 예방하고 부품 홀 또는 부품 실장위치와 격리시킬 수 있다. 즉, 상기 PSR 도포공정을 좀 더 구체적으로 설명하면, 예컨대, 도 6에 도시된 바와같이 인쇄기(도시안됨)에 1차에서 5차까지 인쇄각도의 변화로서(왕복인쇄)회로와 회로 사이에 PSR INK를 채우고, 작업 조건으로 Temp : 120℃ - 5회 반복, 1회~5회 - 40분 pree curing, 5회 - 120℃/110분 post curing, 제판(인쇄막) : 100mesh 사용하여 인쇄한다. 또한, 상기 PSR과정후에 내층에 적층된 외층용 트랜스PCB의 외층회로에 대한 단락여부를 체킹한다. 한편, 상기와 같이 외층회로를 적층한 후에 PSR잉크 도포된 내외층이 형성된 트랜스PCB의 상면으로 금도금을 실행하고 마킹, 외형가공 및 각종 부품들을 트랜스PCB에 실장시킨다음 CASE를 씌워 전기차용 트랜스PCB를 완성한다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 방법에 의해 제조된 전기차용 트랜스PCB는 먼저 공급전압이 충전부(10)로 인가될 경우 충전부(10)는 인가된 공급전압 예컨대, 교류전압을 설정된 충전전압으로 변환한후 정류하여 트랜스PCB(1a-n)상에 제1 내지 제4 커내팅 구리탭(4-7)으로 형성된 내층 및 외층 전기회로를 통해 각 배터리 셀(3a-n)로 충전시킨다. 즉, 상기와 같은 충전전압은 트랜스PCB(1)의 제1 내지 제4 커내팅 구리탭(4-7)즉, 10 oz(360㎛) 두께를 갖는 내, 외층의 구리탭을 경유하여 각 배터리 셀(3a-n)로 인가되는데, 이때, 상기 공급전압의 전류는 트랜스PCB(1)의 제1 내지 제4 커내팅 구리탭(4-7)이 10 oz(360㎛)두께를 갖는 내, 외층으로 형성되어 있기 때문에 전류가 대용량으로 흐르게 되어 급속히 각 배터리 셀(3a-n)로 공급된다. 이때 상기 다층 트랜스 PCB(1)의 제1 내지 제4 커넥팅 구리탭(4~7)의 전기회로적 연결통로를 저장제어부(9)가 스위칭제어하여 제1 내지 제4 커넥팅 구리탭(4~7)을 경유하여 이동되는 전류량을 제어한다.

1 : 트랜스PCB 2 : 베이스기판
3a-n: 배터리 셀 4 : 제1 커넥팅 구리탭
5 : 제2 커넥팅 구리탭 6 : 제3 커넥팅 구리탭
7 : 제4 커넥팅 구리탭 8 : 전동기
9 : 저장제어부 10: 충전부
11: 인버터

Claims

일정재료로 구성되어 트랜스PCB의 기본기층을 형성하는 베이스기판과;
상기 베이스기판의 양면에 구리(Cu)재료를 반도체 패턴닝공정에 의하여 10 oz(360㎛)의 두께를 갖도록 다수개 수평으로 형성하여 배터리 셀에 연결되는 내층회로를 각기 형성하는 제1 및 제2 커넥팅 구리탭과;
상기 제1 커넥팅 구리탭의 상면과 제2 커넥팅 구리탭의 상면으로 구리(Cu)재료를 다수개 반도체 패턴닝하여 10 oz(360㎛)의 두께를 갖도록 적층시키므로 배터리 셀에 연결되는 외층회로를 형성하는 제3 및 제4 커넥팅 구리탭을 포함하여 구성하되;
상기 제1 커넥팅 구리탭과 상기 제3 커넥팅 구리탭 사이와, 상기 제2 커넥팅 구리탭과 상기 제4 커넥팅 구리탭 사이에 프리프레그(Prepreg)층을 더 형성하고,
상기 외층회로의 상부측으로 1차에서 5차까지 인쇄방향을 바꾸어 가며 100mesh의 제판(인쇄막)을 통해 PSR 잉크(Photo solder resist ink)로 도포시키는 PSR인쇄층을 형성하며,
상기 PSR인쇄층이 형성된 제1 내지 제4 커넥팅 구리탭의 위로 니켈(Nickel) 3~5㎛ 와 금(Au) 0.03~0.05㎛을 도금함으로 부품삽입홀의 전류효율을 높이는 것을 특징으로 하는 전기차용 다층 트랜스 PCB구조.
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내층용 트랜스PCB 원자재를 설정된 규격으로 커팅한후 감광필름공정을 포함한 반도체 패턴닝공정을 통해 내층 회로를 구성시키는 제1 과정과;
상기 제1 과정후에 내층회로가 구성된 내층용 트랜스PCB에 Black oxide 공정을 실행하는 제2 과정과;
상기 제2 과정후에 내층회로가 구성된 내층용 트랜스PCB의 상부로 외층공정을 위한 외층 원재료를 합침시켜 합침공정을 실행하는 제3 과정와;
상기 제3 과정후에 내층용 트랜스PCB의 상부로 합침된 외층 원재료를 설정된 규격으로 커팅한후 감광필름공정을 포함한 반도체 패턴닝공정을 통해 외층 회로를 구성시키는 제4 과정과;
상기 제1 과정 내지 제4 과정에 의해 내층회로가 형성된 내층용 트랜스PCB의 상부로 외층회로를 적층시킨상태에서 상기 외층회로의 상부측으로 1차에서 5차까지 인쇄방향을 바꾸어 가며 PSR 잉크(Photo solder resist ink)로 도포시키는 PSR인쇄층을 형성하는 제5 과정과;
상기 제5 과정후에 PSR인쇄층이 형성된 트랜스PCB의 상부측으로 금도금을 실행하고 마킹, 외형가공 및 각종 부품들을 트랜스PCB에 실장시킨다음 CASE를 씌워 전기차용 트랜스PCB를 완성하는 제6 과정을 포함하여 구성하되;
상기 제1 과정에는 트랜스PCB의 베이스기판의 양면의 각각에 구리(Cu)재료를 10 oz(360㎛)의 두께를 갖도록 다수개 수평으로 제1 및 제2 커넥팅 구리탭을 각기 형성하고 배터리 셀에 내층회로를 연결시키는 내층회로 연결단계를 더 포함하고,
상기 제4 과정에는 내층용 트랜스PCB의 양측 상부로 합침된 외층 원재료의 각각에 구리(Cu)재료를 10 oz(360㎛)의 두께를 갖도록 다수개 수평으로 제3 및 제4 커넥팅 구리탭을 각기 형성하고 배터리 셀에 외층회로를 연결시키는 외층회로 연결단계를 더 포함하며,
상기 제6 과정에는 제1 내지 제4 커넥팅 구리탭의 위로 니켈(Nickel) 3~5㎛ 와 금(Au) 0.03~0.05㎛을 도금함으로 부품삽입홀의 전류효율을 높이는 도금단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차용 다층 트랜스 PCB의 제조방법.
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