KR101630382B1 - 알루미늄을 기반으로 한 플렉시블피씨비의 동도금방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄으로 이루어진 패턴이 양 표면에 형성됨과 더불어 상기 양 표면의 패턴을 서로 통전시키기 위한 하나 혹은, 둘 이상 복수의 스루홀(through hole)이 형성되어 이루어진 플렉시블피씨비를 준비하는 제1단계; 상기 제1단계를 통해 준비된 플렉시블피씨비를 에칭하여 표면 거칠기를 증대시키는 제2단계; 상기 제2단계를 거친 플렉시블피씨비를 징케이트액에 침적시켜 징케이트처리하는 제3단계; 상기 제3단계를 거친 플렉시블피씨비를 니켈 스트라이크도금하는 제4단계; 상기 제4단계를 거친 플렉시블피씨비의 알루미늄 패턴에 전기도금 방식으로 동도금하는 제5단계;가 순차적으로 진행되어 이루어짐을 특징으로 하는 알루미늄을 기반으로 한 플렉시블피씨비의 동도금방법이 제공되며, 이로써 플렉시블피씨비의 제조 단가를 절감할 수 있도록 하면서도 플렉시블필름의 상하면의 패턴 간을 통전하는 스루홀(through hole) 내부의 도금이 원활히 이루어지도록 하여 제품 불량을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

알루미늄을 기반으로 한 플렉시블피씨비의 동도금방법{copper plating method of an Al based FPCB}

본 발명은 플렉시블피씨비의 동도금방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 알루미늄을 기반으로 하여 동도금을 수행함으로써 플렉시블피씨비의 제조 단가를 절감할 수 있도록 한 새로운 방식의 알루미늄을 기반으로 한 플렉시블피씨비의 동도금방법에 관한 것이다.

일반적으로 플렉시블피씨비(FPCB:Flexible Printed Circuit Board)는 유연하게 구부러지는 동박(구리막)을 입힌 회로기판으로써, 얇고 유연한 휨이 가능하다는 점에서 다양한 분야에 사용되고 있다.

특히, 최근 휴대용 모바일 기기를 이용한 다양한 무선 서비스의 제공을 위해 제공되는 안테나 중 NFC(Near Field Communication) 통신에 사용되는 NFC 안테나의 경우 상기 FPCB의 테두리를 따라 루프 안테나 구조로 이루어진 패턴이 형성되어 이루어진다.

이때, 상기 루프 안테나 구조의 패턴은 동박을 필름 상하면에 부착 고정한 후 에칭 과정을 통해 코일부만 남기고 부식처리함으로써 만들어진다.

이러한 NFC 안테나 및 그의 제조 방법에 관련하여는 공개특허 제10-2013-0067380호, 등록특허 제10-1308594호, 등록특허 제10-1320874호, 등록특허 제10-1285195호 등에 개시된 바와 같다.

그러나, 전술된 종래 기술에 따른 NFC 안테나와 같은 플렉시블피씨비에 대한 제조 방법은 안테나 패턴의 형성시 동박을 사용하고, 이 패턴의 형성 부위를 제외한 나머지 부위는 모두 부식되어 제거되기 때문에 제조 단가가 높을 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

이에 최근에는, 등록특허 제10-1379832호에 개시된 바와 같이 제조 단가의 절감을 위해 구리에 비해 상대적으로 저렴한 금속 소재를 베이스로 하여 최종적인 패턴 부위의 표면에만 상기 구리를 도금함으로써 제조 단가를 절감시키고자 하는 노력도 있으나, 상기 구리 도금이 쉽게 벗겨지는 문제점이 있을 뿐만 아니라 플렉시블필름의 상하면의 패턴 간을 통전하는 스루홀(through hole) 내부의 도금이 정확히 이루어지지 못하여 불량 발생이 높았던 문제점이 있었다.

본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 알루미늄을 기반으로 하여 동도금을 수행함으로써 플렉시블피씨비의 제조 단가를 절감할 수 있도록 하면서도 플렉시블필름의 상하면의 패턴 간을 통전하는 스루홀(through hole) 내부의 도금이 원활히 이루어지도록 하여 제품 불량을 방지할 수 있도록 한 새로운 방식의 알루미늄을 기반으로 한 플렉시블피씨비의 동도금방법을 제공하고자 한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 알루미늄을 기반으로 한 플렉시블피씨비의 동도금방법은 알루미늄으로 이루어진 패턴이 양 표면에 형성됨과 더불어 상기 양 표면의 패턴을 서로 통전시키기 위한 하나 혹은, 둘 이상 복수의 스루홀(through hole)이 형성되어 이루어진 플렉시블피씨비를 준비하는 제1단계; 상기 제1단계를 통해 준비된 플렉시블피씨비를 에칭하여 표면 거칠기를 증대시키는 제2단계; 상기 제2단계를 거친 플렉시블피씨비를 징케이트액에 침적시켜 징케이트처리하는 제3단계; 상기 제3단계를 거친 플렉시블피씨비를 니켈 스트라이크도금하는 제4단계; 상기 제4단계를 거친 플렉시블피씨비의 알루미늄 패턴에 전기도금 방식으로 동도금하는 제5단계;가 순차적으로 진행되어 이루어짐을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제2단계의 에칭은 붕불화수소산과 인산이 혼합된 에칭용액에 침적시킴으로써 수행되고, 상기 제3단계의 징케이트액은 황산아연과 황산니켈이 혼합된 pH4~4.5의 산성도를 갖는 용액으로 이루어지며, 상기 제4단계의 니켈 스트라이크도금은 황산니켈, 염화니켈, 붕산으로 이루어진 도금액에 도금함으로써 수행됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 제5단계는 플렉시블피씨비를 알카리 상태에서 동도금하는 시안화동도금과정과, 플렉시블피씨비를 고황산으로 동도금하는 1차 황산동도금과정과, 플렉시블피씨비를 저황산으로 동도금하는 2차 황산동도금과정이 순차적으로 진행되어 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 시안화동도금과정은 시안화칼륨, 롯셀염 및 기타첨가제로 이루어진 도금액으로 도금함으로써 수행되고, 상기 1차 황산동도금과정은 황산동, 황산과 염산을 포함하여 이루어진 도금액에 도금함으로써 수행되며, 상기 2차 황산동도금과정은 황산동, 황산과 염산을 포함하여 이루어진 도금액에 도금함으로써 수행됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 제5단계를 수행할 때에는 플렉시블피씨비에 형성된 스루홀 내에 상기 스루홀에 비해서는 작은 직경의 핀으로 이루어진 티타늄 재질의 보조양극을 관통시킨 상태로 수행되도록 함을 특징으로 한다.

이상에서와 같은 본 발명의 플렉시블피씨비의 동도금방법은 알루미늄을 기반으로 한 안테나의 형성을 통해 제조 단가를 절감시킬 수 있으면서도 이러한 알루미늄에 도금되는 Cu와의 밀착성이 향상될 수 있게 되어 도금이 벗겨짐을 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.

뿐만 아니라, 본 발명의 플렉시블피씨비의 동도금방법은 스루홀 내를 티타늄 재질의 보조양극이 관통되도록 한 상태에서 동도금단계를 수행하도록 함으로써 상기 스루홀에 대한 동도금 역시 정확하면서도 균일하게 이루어질 수 있게 된 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플렉시블피씨비의 동도금방법을 설명하기 위해 나타낸 순서도
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플렉시블피씨비의 동도금방법에 의한 제조 과정을 설명하기 위해 나타낸 상태도

이하, 본 발명의 알루미늄을 기반으로 한 플렉시블피씨비의 동도금방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.

실시예의 설명에 앞서, 본 발명의 알루미늄을 기반으로 한 플렉시블피씨비의 동도금방법에 의해 제조되는 플렉시블피씨비는 NFC임을 그 예로 한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플렉시블피씨비의 동도금방법을 설명하기 위해 나타낸 순서도이고, 도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플렉시블피씨비의 동도금방법에 의한 제조 과정을 나타낸 상태도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 플렉시블피씨비의 동도금방법은 크게 플렉시블피씨비 준비단계(S100), 에칭단계(S200), 징케이트단계(S300), 니켈 스트라이크단계(S400) 및 동도금단계(S510,S520,S530)가 순차적으로 진행되어 이루어짐을 제시하며, 이를 통해 제조 단가의 저감 및 구리 도금이 쉽게 벗겨지는 문제점을 방지할 수 있도록 한 것이다.

하기에서는, 이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 플렉시블피씨비의 동도금방법에 의해 플렉시블피씨비를 제조하는 과정에 대하여 각 단계별 순서에 따라 더욱 상세히 설명하도록 한다.

우선, 첨부된 도 2와 같은 양 표면에 알루미늄 패턴(11)이 형성됨과 더불어 적어도 하나 이상의 스루홀(through hole)(12)이 형성된 플렉시블피씨비(10)를 준비하는 플렉시블피씨비 준비단계(S100)를 수행한다.

이러한 플렉시블피씨비(10)는 부도층으로 이루어진 필름(13)의 양 표면에 알루미늄 박막을 접착제(adhesive)(13)로 접착한 상태에서 포토리소그래피(photolithography) 작업을 통해 안테나 형상의 패턴(11)이 형성되도록 하며, 이후 레이저 가공을 통해 상기 플렉시블피씨비(10)의 양 표면에 형성된 패턴(11) 중 어느 한 부위를 통전시키기 위한 스루홀(12)이 형성되도록 함으로써 만들어진다.

이때, 상기 부도층으로 이루어진 필름(13)은 절연성을 갖는 PET(Poly Ethylene Terephthalate) 또는, PI(Polyimide)로 이루어진 박막 필름이 될 수 있다.

다음으로, 상기한 플렉시블피씨비 준비단계(S100)에 의한 플렉시블피씨비(10)가 준비되면 이 플렉시블피씨비(10)를 에칭(etching)하는 에칭단계(S200)를 수행한다.

이러한 에칭단계는 상기 플렉시블피씨비(10)에 형성된 알루미늄 패턴(11)을 손상시키지 않고 첨부된 도 3에 도시된 바와 같이 표면 거칠기만 증대시킴으로써 해당 패턴(11)의 표면에 도금될 구리와의 접착성이 향상될 수 있도록 하는 과정이다.

이와 같은 에칭단계(S200)는 물에 0.6~1.6%의 붕불화수소산과 0.45~1.2%의 인산이 혼합되어 만들어진 실온(room temperature)의 에칭용액에 상기 플렉시블피씨비(10)를 2분간 침적시킴으로써 수행한다.

이때, 상기 에칭단계(S200)에서 사용되는 에칭용액 중 붕불화수소산의 혼합량 및 인산의 혼합량에 대한 수치 범위는 에칭의 비활성화나 과부식됨을 방지하기 위한 범위이다.

다음으로, 상기 에칭단계(S200)가 완료된 플렉시블피씨비(10)는 세정과정을 거친 다음 징케이트(Zinc Immersion Coating) 처리하는 징케이트처리단계(S300)를 수행한다.

이러한 징케이트처리단계(S300)는 플렉시블피씨비(10)의 알루미늄 패턴(11)으로부터 아연을 치환하여 석출시켜 동도금 과정시 구리와 상기 알루미늄 패턴(11) 간의 밀착성을 향상시키기 위한 과정이다.

이와 같은 징케이트처리단계(S300)에서는 물에 황산아연과 황산니켈이 혼합되어 만들어진 pH4~4.5의 산성도를 갖는 25℃ 정도의 징케이트액에 상기 플렉시블피씨비(10)를 1분간 침적시킴으로써 수행된다.

다음으로, 상기 징케이트처리단계(S300)가 완료된 플렉시블피씨비(10)는 세정과정을 거친 다음 니켈 스트라이크 과정에 의한 니켈 스트라이크도금(Nickel Strike Plating)을 수행하는 니켈 스트라이크단계(S400)를 수행한다.

이러한 니켈 스트라이크단계(S400)는 상기 플렉시블피씨비(10)에 형성된 알루미늄 패턴(11)의 표면에 첨부된 도 4에 도시된 바와 같은 미세한 니켈 도금(15)을 수행하여 후공정의 동도금시 구리와 상기 알루미늄 패턴(11) 간의 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 과정이다.

이와 같은 니켈 스트라이크단계(S400)에서는 황산니켈, 염화니켈, 붕산으로 이루어진 55℃ 정도의 도금액에 상기 플렉시블피씨비(10)를 10분 이내의 시간 동안 전기도금함으로써 수행되며, 이때의 전류는 7V/200A임과 더불어 애노드(anod)는 Ni가 사용된다.

다음으로, 상기 니켈 스트라이크단계(S400)가 완료된 플렉시블피씨비(10)는 세정과정을 거친 다음 알루미늄 패턴(11)을 전기도금 방식으로 동도금(Cu Plating)하는 동도금단계(S510,S520,S530)를 수행한다.

본 발명의 실시예에서는 상기한 동도금단계(S510,S520,S530)가 시안화동도금과정(S510)과, 1차 황산동도금과정(S520) 및 2차 황산동도금과정(S530)으로 구분되어 순차적으로 진행됨을 제시한다. 즉, 동도금이 서로 구분되어 순차적으로 진행되도록 함으로써 알루미늄 패턴(11)의 데미지를 최소화하면서도 균일한 도금 및 완전한 도금이 이루어질 수 있도록 한 것이다.

여기서, 상기 시안화동도금과정(S510)은 플렉시블피씨비(10)를 알카리 상태에서 동도금하는 과정으로써, 상기 플렉시블피씨비(10)의 알루미늄 패턴(11)에 실질적인 동도금을 수행하는 도중 야기될 수 있는 데미지 발생을 방지하기 위한 과정이다.

이러한 시안화동도금과정(S510)은 시안화칼륨, 롯셀염을 포함하여 이루어진 도금액에 상기 플렉시블피씨비(10)를 25분 이내의 시간 동안 전기도금함으로써 수행되며, 이때의 전류는 5V/200A임과 더불어 애노드(anod)는 Cu가 사용된다.

또한, 상기 1차 황산동도금과정(S520)은 상기 플렉시블피씨비(10)를 고황산으로 동도금하는 과정으로써, 이를 통해 상기 플렉시블피씨비(10)의 알루미늄 패턴(11)에는 동도금이 균일한 두께로 도금될 수 있게 된다.

이러한 1차 황산동도금과정(S520)은 황산동, 황산과 염산을 포함하여 이루어진 도금액에 상기 플렉시블피씨비(10)를 25분 이내의 시간 동안 전기도금함으로써 수행되며, 이때의 전류는 5V/200A임과 더불어 애노드(anod)는 Cu플레이트가 사용된다.

또한, 상기 2차 황산동도금과정(S530)은 플렉시블피씨비(10)를 저황산으로 동도금하는 과정으로써, 이를 통해 상기 플렉시블피씨비(10)의 알루미늄 패턴(11)에 완전한 도금이 이루어질 수 있게 된다.

이러한 2차 황산동도금과정(S530)은 황산동, 황산과 염산을 포함하여 이루어진 도금액에 상기 플렉시블피씨비(10)를 25분 이내의 시간 동안 전기도금함으로써 수행되며, 이때의 전류는 5V/200A임과 더불어 애노드(anod)는 Cu플레이트가 사용된다.

한편, 전술된 동도금단계(S510,S520,S530)의 시안화동도금과정(S510)과 1차 황산동도금과정(S520) 및 2차 황산동도금과정(S530)이 진행될 때에는 첨부된 도 5에 도시된 바와 같이 플렉시블피씨비(10)에 형성된 스루홀(12) 내에 상기 스루홀(12)에 비해서는 작은 직경의 핀으로 이루어진 보조양극(16)을 관통시킨 상태로 수행되도록 한다. 이때 상기 보조양극(16)은 티타늄 재질로 이루어진 핀으로 형성하며, 이러한 보조양극(16)의 추가 제공을 통해 상기 스루홀(12) 내주면에도 동도금(17)이 완벽히 이루어질 수 있게 되고, 이로써 플렉시블피씨비(10)의 양 면에 형성된 알루미늄 패턴(11)들은 상기 동도금(17)에 의해 서로 통전된 상태를 이룰 수 있게 된다.

물론, 상기 보조양극(16)을 이용한 도금과정은 상기 시안화동도금과정(S510)과 1차 황산동도금과정(S520) 및 2차 황산동도금과정(S530) 중 어느 한 과정이나 어느 두 과정에서만 수행하더라도 스루홀(12) 내주면에 대한 동도금은 원활히 이루어질 수 있다.

그리고, 전술된 동도금단계(S510,S520,S530)가 완료되면 세정과정을 수행한 후 건조(S600)시킴으로써 플렉시블피씨비(10)로 이루어진 NFC의 제조가 완료된다.

한편, 본 발명의 알루미늄을 기반으로 한 플렉시블피씨비의 동도금방법은 전술된 실시예에서와 같은 NFC로만 제조되는 것으로 한정되지 않는다. 즉, 알루미늄으로 패터닝된 상태에서 동도금하여 이루어지는 모든 플렉시블피씨비에 적용할 수 있는 유용한 발명이라 할 수 있다.

결국, 본 발명의 플렉시블피씨비의 동도금방법은 알루미늄을 기반으로 한 안테나의 형성을 통해 제조 단가를 절감시킬 수 있으면서도 이러한 알루미늄에 도금되는 Cu와의 밀착성이 향상될 수 있게 되어 도금이 벗겨짐을 방지할 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 본 발명의 플렉시블피씨비의 동도금방법은 스루홀(12) 내를 보조양극(16)이 관통되도록 한 상태에서 동도금단계(S510,S520,S530)를 수행하도록 함으로써 상기 스루홀(12)에 대한 동도금 역시 정확하면서도 균일하게 이루어질 수 있게 된다.

10. 플렉시블피씨비 11. 알루미늄 패턴
12. 스루홀 13. 필름
14. 접착제 15. 니켈 도금
16. 보조양극 17. 동도금

Claims (5)

1. 알루미늄으로 이루어진 패턴이 양 표면에 형성됨과 더불어 상기 양 표면의 패턴을 서로 통전시키기 위한 하나 혹은, 둘 이상 복수의 스루홀(through hole)이 형성되어 이루어진 플렉시블피씨비를 준비하는 제1단계;
   상기 제1단계를 통해 준비된 플렉시블피씨비를 에칭하여 표면 거칠기를 증대시키는 제2단계;
   상기 제2단계를 거친 플렉시블피씨비를 징케이트액에 침적시켜 징케이트처리하는 제3단계;
   상기 제3단계를 거친 플렉시블피씨비를 니켈 스트라이크도금하는 제4단계;
   상기 제4단계를 거친 플렉시블피씨비의 알루미늄 패턴에 전기도금 방식으로 동도금하는 제5단계;가 순차적으로 진행되어 이루어며,
   상기 제5단계를 수행할 때에는 플렉시블피씨비에 형성된 스루홀 내에 상기 스루홀에 비해서는 작은 직경의 핀으로 이루어진 티타늄 재질의 보조양극을 관통시킨 상태로 수행되도록 함을 특징으로 하는 알루미늄을 기반으로 한 플렉시블피씨비의 동도금방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2단계의 에칭은 붕불화수소산과 인산이 혼합된 에칭용액에 침적시킴으로써 수행되고,
   상기 제3단계의 징케이트액은 황산아연과 황산니켈이 혼합된 pH4~4.5의 산성도를 갖는 용액으로 이루어지며,
   상기 제4단계의 니켈 스트라이크도금은 황산니켈, 염화니켈, 붕산로 이루어진 도금액에 도금함으로써 수행됨을 특징으로 하는 알루미늄을 기반으로 한 플렉시블피씨비의 동도금방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제5단계는
   플렉시블피씨비를 알카리 상태에서 동도금하는 시안화동도금과정과,
   플렉시블피씨비를 고황산으로 동도금하는 1차 황산동도금과정과,
   플렉시블피씨비를 저황산으로 동도금하는 2차 황산동도금과정이 순차적으로 진행되어 이루어짐을 특징으로 하는 알루미늄을 기반으로 한 플렉시블피씨비의 동도금방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 시안화동도금과정은 시안화칼륨, 롯셀염을 포함하여 이루어진 도금액으로 도금함으로써 수행되고,
   상기 1차 황산동도금과정은 황산동, 황산과, 염산을 포함하여 이루어진 도금액으로 도금함으로써 수행되며,
   상기 2차 황산동도금과정은 황산동, 황산과, 염산을 포함하여 이루어진 도금액으로 도금함으로써 수행됨을 특징으로 하는 알루미늄을 기반으로 한 플렉시블피씨비의 동도금방법.
   
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