KR101823999B1 - 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 무선 안테나 모듈, 이것이 장착된 전기전자기기 - Google Patents

비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 무선 안테나 모듈, 이것이 장착된 전기전자기기 Download PDF

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전용선
박장호
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Abstract

본 발명은 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 무선 안테나 모듈, 이것이 장착된 전기전자기기에 관한 것으로서, 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)을 사이에 두고 상,하측에 각각 동박층(14,15)이 적층된 양면동박적층판(10)을 기재로 하여 회로기판을 제조하는 방법에 있어서, (A) 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)을 사이에 두고 상,하부에 각각 커버레이(12,13)가 적층되고 상,하부 커버레이에 각각 상,하부 동박층(14,15)이 적층된 양면동박적층판(10)을 준비하는 단계; (B) 상기 양면동박적층판(10)에 드릴링 처리하여 비아홀(20)을 한 개 또는 둘 이상으로 관통 형성하는 단계; (C) 상기 양면동박적층판(10)의 비아홀(20) 내에 절연물질을 충진시켜 절연물질충진층(30)을 형성하는 단계; (D) 상기 양면동박적층판(10)이 갖는 비아홀(20) 내에 충진시킨 절연물질충진층(30)에 드릴링 처리하여 상기 절연물질충진층(30)의 중심부에 절연충진홀(40)을 관통 형성하는 단계; (E) 상기 절연물질충진층(30)의 중심부에 관통 형성시킨 절연충진홀(40)을 갖는 양면동박적층판(10)에 동도금을 행하여 상기 절연충진홀(40)의 중심부를 제외한 내벽에 비아(60)를 형성함과 동시에 상,하부 동박층(14,15)에 적층되어 도전성을 갖도록 연결되는 동도금층(50)을 형성하는 단계; (F) 상기 동도금층(50)의 상,하부에 대해 포토리소그래피공정을 수행하여 패터닝 처리함으로써 상,하부에 회로(71,72)를 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지며, 상기 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)과 동도금에 의해 형성되는 비아(60)와의 사이에 개재되는 절연물질충진층(30)의 절연기능으로 도전성을 갖는 비아(60) 측과의 절연을 확보하면서 회로 단락을 방지하도록 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 메탈파우더 등의 전기전도성물질이 내재된 전도성 폴리머를 사용하여 NFC(Near Field Communication)나 MST(Magnetic Secure Transmission) 또는 무선충전용 WPC(Wireless Power Consortium) 등의 무선 안테나용 회로기판을 제조하는 경우, 비아 측 절연성을 크게 확보할 수 있어 동도금층을 갖는 비아 부분에서 많이 발생되던 회로 단락을 효과적으로 방지할 수 있으며 내벽 동도금층을 형성하는 작업 또한 용이하게 수행할 수 있으며, 동작 신뢰성을 높일 수 있는 무선 안테나용 회로기판 및 이를 이용한 무선 안테나 모듈을 제공할 수 있다.

Description

비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 무선 안테나 모듈, 이것이 장착된 전기전자기기{MANUFACTURING METHOD OF CIRCUIT BOARD FOR WIRELESS ANTENNA USING VIA HOLE FILLING SKILL AND WIRELESS ANTENNA MODULE MANUFACTURED BY THIS METHOD, ELECTRIC-ELECTRONIC DEVICE HAVING WIRELESS ANTENNA MODULE}
본 발명은 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 무선 안테나 모듈, 이것이 장착된 전기전자기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 최근 스마트폰 등의 모바일기기에 많이 접목되고 있는 근거리 결제시스템용 NFC(Near Field Communication), 삼성페이용 MST(Magnetic Secure Transmission), 무선충전용 WPC(Wireless Power Consortium) 안테나 등의 무선 안테나용 회로기판을 제조함에 있어 메탈파우더 등의 전기전도성물질이 내재된 전도성 폴리머가 기재로 사용되고 있는데, 이러한 기재의 특성을 고려하여 회로 형성을 위한 비아(via) 시 비아 부분 절연을 확보할 수 있도록 하고, 특히 비아홀 내에 절연물질을 충진하는 비아홀 충진기술을 이용하여 전도성 폴리머의 비아 측과 접촉되는 경계영역에 절연성을 제공함으로써 비아(via) 부분 절연을 강화함은 물론 전도성 폴리머와의 전기 도통을 막아 회로 단락을 방지할 수 있도록 한 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 무선 안테나 모듈, 이것이 장착된 전기전자기기에 관한 것이다.
최근 모바일기기에 있어 스마트폰의 등장은 새로운 모바일 환경 및 문화를 창출하고 있으며, 이에 의한 새로운 모바일 환경에 대응하여 신용카드나 교통카드의 기능을 위한 결재서비스, 상점 등에서 물품정보나 방문객을 위한 여행정보의 전송서비스, 실시간 교통정보 제공서비스, 출입통제나 광고 서비스 등 그 서비스 영역이 더욱 광범위하게 형성되고 있다.
이와 같이 스마트폰을 이용한 여러 가지 다양한 서비스들은 사용자 편의성을 제공하는 것들로서, 최근 무선인식기술(RFID) 중의 하나인 NFC(Near Filed Communication)나 무선충전을 위한 안테나 등이 탑재되는 등 차세대 기술들이 접목되고 있다.
즉, 스마트폰에 근거리 결제시스템용 NFC(Near Field Communication), 삼성페이용 MST(Magnetic Secure Transmission), 무선충전용 WPC(Wireless Power Consortium) 안테나 등이 포함되고 있다.
또한, 모바일기기의 슬림화 및 편의성 증진을 위해 이러한 다양한 안테나의 기능들을 하나의 부품으로 일체화하는 시도들이 이루어지고 있다.
한편, 스마트폰 등의 모바일기기에 적용되고 있는 안테나 부품들은 안테나의 동작 신뢰성을 높이기 위해 전자파를 차폐 및 흡수하기 위한 전도성 폴리머가 사용되는데, 상기 전도성 폴리머는 메탈파우더 등의 전기전도성물질이 내재된 폴리머로서, 주로 시트 타입으로 적용되며, 무선 안테나용 회로기판의 기재로도 사용되고 있다.
하지만, 상기 메탈파우더 등의 전기전도성물질이 내재된 전도성 폴리머를 이용하여 무선 안테나용 회로기판을 제조하는 경우, 회로기판 상에 비아홀(via hole)을 형성한 후 동도금을 통해 비아홀을 채워 비아(via)를 만들시 비아에 채워지는 동도금층이 전도성 폴리머 내 전기전도성물질과 접촉되므로 회로기판의 사용시 전기 도통에 의해 단락이 발생되는 문제점이 있었으며, 이로 인해 업계에서는 전도성 폴리머의 사용에 따라 비아 형성을 위한 동도금 수행에 어려움을 겪고 있고 회로기판이 갖는 비아(via) 측 절연 대책이 강력히 요구되고 있는 실정에 있다.
대한민국 특허공개 제10-2012-0033653호 대한민국 특허공개 제10-2013-0052884호
본 발명은 상술한 종래의 문제점 등을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 스마트폰 등의 모바일기기에 많이 접목되고 있는 근거리 결제시스템용 NFC(Near Field Communication), 삼성페이용 MST(Magnetic Secure Transmission), 무선충전용 WPC(Wireless Power Consortium) 안테나 등의 무선 안테나용 회로기판을 제조함에 있어 메탈파우더 등의 전기전도성물질이 내재된 전도성 폴리머가 기재로 사용되고 있는데, 이러한 기재의 특성을 고려하여 회로 형성을 위한 비아(via) 시 비아 부분 절연을 확보할 수 있도록 하고, 특히 비아홀 내에 절연물질을 충진하는 비아홀 충진기술을 이용하여 전도성 폴리머의 비아 측과 접촉되는 경계영역에 절연성을 제공함으로써 비아(via) 부분 절연을 강화함은 물론 전도성 폴리머와의 전기 도통을 막아 회로 단락을 방지할 수 있도록 하며 내벽 동도금을 용이하게 실시할 수 있도록 한 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 무선 안테나 모듈, 이것이 장착된 전기전자기기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 회로기판의 제조품질을 향상시킬 수 있도록 하며, 비아 측 절연성 확보 및 단락 방지를 통해 무선 안테나의 동작 신뢰성을 높일 수 있도록 한 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 무선 안테나 모듈. 이것이 장착된 전기전자기기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법은, 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)을 사이에 두고 상,하측에 각각 동박층(14,15)이 적층된 양면동박적층판(10)을 기재로 하여 무선 안테나용 회로기판을 제조하는 방법에 있어서, (A) 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)을 사이에 두고 상,하부에 각각 커버레이(12,13)가 적층되고 상,하부 커버레이에 각각 상,하부 동박층(14,15)이 적층된 양면동박적층판(10)을 준비하는 단계; (B) 상기 양면동박적층판(10)에 드릴링 처리하여 비아홀(20)을 한 개 또는 둘 이상으로 관통 형성하는 단계; (C) 상기 양면동박적층판(10)의 비아홀(20) 내에 절연물질을 충진시켜 절연물질충진층(30)을 형성하는 단계; (D) 상기 양면동박적층판(10)이 갖는 비아홀(20) 내에 충진시킨 절연물질충진층(30)에 드릴링 처리하여 상기 절연물질충진층(30)의 중심부에 절연충진홀(40)을 관통 형성하는 단계; (E) 상기 절연물질충진층(30)의 중심부에 관통 형성시킨 절연충진홀(40)을 갖는 양면동박적층판(10)에 동도금을 행하여 상기 절연충진홀(40)의 중심부를 제외한 내벽에 비아(60)를 형성함과 동시에 상,하부 동박층(14,15)에 적층되어 도전성을 갖도록 연결되는 동도금층(50)을 형성하는 단계; (F) 상기 동도금층(50)의 상,하부에 대해 포토리소그래피공정을 수행하여 패터닝 처리함으로써 상,하부에 회로(71,72)를 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지며, 상기 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)과 동도금에 의해 형성되는 비아(60)와의 사이에 개재되는 절연물질충진층(30)의 절연기능으로 도전성을 갖는 비아(60) 측과의 절연을 확보하면서 회로 단락을 방지하도록 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비아홀 충진기술을 이용한 회로기판의 제조방법은, 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)을 사이에 두고 상,하측에 각각 동박층(14,15)이 적층된 양면동박적층판(10)을 기재로 하여 무선 안테나용 회로기판을 제조하는 방법에 있어서, (A) 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)을 사이에 두고 상,하부에 각각 커버레이(12,13)가 적층되고 상,하부 커버레이에 각각 상,하부 동박층(14,15)이 적층된 양면동박적층판(10)을 준비하는 단계; (B) 상기 양면동박적층판(10)에 드릴링 처리하여 비아홀(20)을 한 개 또는 둘 이상으로 관통 형성하는 단계; (C) 상기 양면동박적층판(10)의 비아홀(20) 내에 절연물질을 충진시켜 절연물질충진층(30)을 형성하는 단계; (D) 상기 양면동박적층판(10)이 갖는 비아홀(20) 내에 충진시킨 절연물질충진층(30)에 드릴링 처리하여 상기 절연물질충진층(30)의 중심부에 절연충진홀(40)을 관통 형성하는 단계; (E) 상기 절연물질충진층(30)의 중심부에 관통 형성시킨 절연충진홀(40)을 갖는 양면동박적층판(10)에 동도금을 행하여서 상기 절연충진홀(40)의 내부 전체를 채워 비아(60)를 형성함과 동시에 상,하부 동박층(14,15)에 적층되어 도전성을 갖도록 연결되는 동도금층(50)을 형성하는 단계; (F) 상기 동도금층(50)의 상,하부에 대해 포토리소그래피공정을 수행하여 패터닝 처리함으로써 상,하부에 회로(71,72)를 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지며, 상기 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)과 동도금에 의해 형성되는 비아(60)와의 사이에 개재되는 절연물질충진층(30)의 절연기능으로 도전성을 갖는 비아(60) 측과의 절연을 확보하면서 회로 단락을 방지하도록 제조하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 (C)단계를 통해 양면동박적층판(10)의 비아홀(20) 내에 절연물질충진층(30)을 형성할 때, 비아홀(20) 내측을 벗어나 상,하부 동박층(14,15)의 상,하부로 연장되어 돌출되는 부위가 발생되는 경우, 상기 절연충진홀(40)을 형성하는 (D)단계를 수행하기 이전에, 식각 처리공정을 통해 상기 절연물질충진층(30)의 상,하부 돌출부위만을 제거하는 표면 평탄화작업을 수행함으로써 회로 구현시 용이성을 부여함과 더불어 제조품질을 향상시키며 제조되는 회로기판의 두께를 절감 및 슬림화를 구현할 수 있도록 구성함이 바람직하다.
이때, 상기 절연물질충진층(30)의 상,하부 돌출부위를 제거하기 위한 식각 처리공정은, 레이저를 이용한 식각방식 또는 칼날스퀴즈를 이용한 식각방식을 사용할 수 있다.
여기에서, 상기 (B)단계에서는 상기 (C)단계의 수행을 위해 비아홀(20)의 형성 크기를 일반적 비아홀보다 크게 가공하게 되는데, 이러한 비아홀(20) 가공에 따라 상기 (F)단계에서 비아홀(20) 측 인접된 부분의 상,하부 회로(71,72)에 손실 회로가 발생되는 경우, 상기 (F)단계 이후에, 손실 회로 부분을 갖는 절연물질충진층(30) 상에 절연물질로 절연물질평탄화부(80)를 형성하여 평탄화하는 공정을 수행하고, 상기 절연물질평탄화부(80) 위에 도전성물질로 손실회로연결부(90)를 형성하는 손실 회로 연결공정을 수행함으로써 상,하부 회로(71,72)에 대해 안정된 동작특성을 발휘할 수 있도록 구성함이 바람직하다.
이때, 상기 절연물질평탄화부(80)를 형성하여 평탄화하는 공정은, 절연물질을 인쇄하는 인쇄방식 또는 절연물질이 충진된 펜으로 칠하는 펜타입방식을 사용하며; 상기 절연물질평탄화부(80) 위에 도전성물질로 손실회로연결부(90)를 형성하는 공정은, 도전성물질을 인쇄하는 인쇄방식, 도전성물질이 충진된 펜으로 칠하는 펜타입방식, 동도금과 포토리소그래피공정을 수행하는 방식, 스퍼터링(sputtering)방식, 물리적기상증착(PVD)방식, 화학적기상증착(CVD)방식 중에서 선택된 어느 1가지 방식을 사용할 수 있다.
바람직하게, 상기 양면동박적층판(10)은, 상,하부 동박층(14,15)을 폴리머층(11)의 상,하측에 각각 적층하여 구비함에 있어 주파수 및 전류 특성을 고려하여 무선 안테나의 효율을 높일 수 있도록 상부 동박층(14) 또는 하부 동박층(15) 중 어느 하나의 두께를 키우거나 줄여서 구성하되, 상부 동박층(14)의 두께 : 하부 동박층(14)의 두께 = 1 : 1/3~1의 대비로 조절하거나 또는 상부 동박층(14)의 두께 : 하부 동박층(15)의 두께 = 1/3~1 : 1의 대비로 조절하여 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 절연물질충진층(30)을 형성하는 절연물질은, PSR잉크, 폴리이미드, 에폭시, 폴리우레탄, 페놀, PET, 실리콘 중에서 선택된 어느 1종인 것을 특징으로 한다.
나아가, 상술한 제조방법에 의해 제조되는 회로기판을 이용하고, 기재인 양면동박적층판(10)의 상,하부에 안테나기능을 위한 회로(71,72)가 형성되며, 절연물질충진층(30)을 통해 비아(60) 측 절연성 강화구조를 갖는 무선 안테나 모듈을 제공할 수 있다.
더불어, 상기 무선 안테나 모듈이 장착되는 모바일기기 등을 포함하는 전기전자기기를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 메탈파우더 등의 전기전도성물질이 내재된 전도성 폴리머를 기재로 사용하여 스마트폰 등의 모바일기기에 많이 접목되고 있는 NFC(Near Field Communication)나 MST(Magnetic Secure Transmission) 또는 무선충전용 WPC(Wireless Power Consortium) 등의 무선 안테나용으로 유용하게 사용할 수 있는 회로기판을 제조할 수 있으며, 동도금 처리시 형성되는 비아 측 절연성을 확보함과 더불어 내벽 동도금을 용이하게 수행할 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.
본 발명은 비아홀의 내부에 절연물질을 충진하는 기술을 이용함으로써 전도성 폴리머의 비아 측과 접촉되는 경계영역에 절연물질충진층을 통해 절연층을 형성시킬 수 있어 도전성을 갖는 전도성 폴리머와 비아의 사이에서 절연기능을 담당케 할 수 있으며, 종래 개선이 요구되는 비아(via) 부분에 대한 절연 필요성을 만족시키면서 내벽 동도금 형성작업 또한 용이하게 실시할 수 있으며, 이를 통해 회로 단락을 효과적으로 방지할 수 있는 무선 안테나용 회로기판 및 이를 이용한 무선 안테나 모듈을 제조할 수 있다.
본 발명은 무선 안테나용 회로기판에 대한 제조품질을 향상시킬 수 있고, 비아 측 절연성을 확보함은 물론 단락 방지기능으로 무선 안테나의 동작 신뢰성을 높일 수 있는 유용함을 달성할 수 있으며, 안테나의 고유 특성을 확보할 수 있는 회로기판과 무선 안테나 모듈 및 모바일기기 등을 포함하는 전기전자기기를 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법을 설명하기 위해 나타낸 순차적 공정 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법에 있어 (E)단계에서의 다른 예시를 나타낸 공정도이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명에 있어 표면 평탄화공정을 포함하는 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법을 설명하기 위해 나타낸 요부 공정 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 표면 평탄화공정을 포함하는 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법에 있어 (E)단계에서의 다른 예시를 나타낸 공정도이다.
도 14는 본 발명에 있어 비아홀의 크기를 키움에 따라 발생될 수 있는 손실 회로의 복원공정을 포함하는 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법을 설명하기 위해 나타낸 요부 공정 흐름도이다.
도 15는 본 발명에 따른 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법에 의해 제조될 수 있는 무선 안테나 모듈의 일 예시도 및 이것이 장착된 전기전자기기의 일 예시도이다.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 비아홀 충진기술을 이용한 무선안테나용 회로기판의 제조방법은, 먼저 도 1에 나타낸 바와 같이, (A)단계로서 회로기판을 제조하기 위한 기재가 되는 양면동박적층판(10)을 구비하여 준비한다.
상기 양면동박적층판(10)은 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)을 사이에 두고 상,하측에 각각 동박층(14,15)이 적층된 구조를 갖도록 구비함이 바람직하다.
이때, 상기 양면동박적층판(10)은 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)과 상,하부 동박층(14,15) 간의 절연을 위해 폴리머층(11)과 동박층(14,15)의 사이에 상,하부 커버레이(12,13)가 각각 합지되어 적층되는데, 폴리머층(11)의 상하부에 각각 접착제를 도포하여 접착층(12a,13a)을 형성한 후 상,하부 커버레이(12,13)를 각각 합지한다.
여기에서, 상기 상,하부 동박층(14,15)을 적층하는 데에도 접착제(adhesive)가 사용된다.
상기 양면동박적층판(10)이 갖는 폴리머층(11)은 절연물질인 폴리머와 전자파 차폐 및 흡수 기능을 통해 동작 신뢰성을 높이기 위한 메탈파우더 등의 전기전도성물질을 혼합한 조성으로 이루어진다.
이때, 상기 양면동박적층판(10)의 폴리머층(11)을 구성하는 폴리머는 폴리이미드(PI), 액정폴리머(LCP), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르니트릴(PEN), 폴리아릴레이트(PAR), 에폭시 중에서 선택된 어느 1종을 사용할 수 있다.
또한, 상기 양면동박적층판(10)의 폴리머층(11)을 구성하는 전기전도성물질은 철(Fe)이나 철(Fe)을 포함하는 합금 중에서 선택된 어느 1종을 사용할 수 있으며, 파우더의 형태로 적용된다 할 것이다.
부연하여, 상기 철(Fe)을 포함하는 합금은 Fe-Al계, Fe-Ni계, Fe-Co계, Fe-Si계, Fe-Al-Si계, Fe-Co-Ni계, Fe-B-Si계 등을 예로 들 수 있다.
여기에서, 상기 폴리머층(11)은 100중량% 기준하여 폴리머를 50~70중량%로 하고 전기전도성물질을 30~50중량%로 혼합하여 조성함이 바람직하다 할 수 있다.
여기에서, 상기 양면동박적층판(10)의 폴리머층(11)을 구성하는 전기전도성물질은 폴리머층(11)에 대해 전기절연저항을 높이면서 우수한 전자파 차폐 및 흡수기능을 발휘할 수 있도록 판상입자를 사용하는 것이 바람직하다 할 수 있다.
여기에서, 상기 양면동박적층판(10)은 상,하부 동박층(14,15)을 폴리머층(11)의 상,하측에 각각 적층하여 구비함에 있어 주파수 및 전류 특성을 고려하여 무선 안테나의 효율을 높이고 안정된 동작을 발휘할 수 있도록 상부 동박층(14) 또는 하부 동박층(15) 중 어느 하나의 두께를 키우거나 줄여서 구성할 수 있다 할 것인데, 상부 동박층(14)의 두께 : 하부 동박층(14)의 두께 = 1 : 1/3~1의 대비로 조절하거나 또는 상부 동박층(14)의 두께 : 하부 동박층(15)의 두께 = 1/3~1 : 1의 대비로 조절하여 구성할 수 있다.
상기와 같이, 상기 양면동박적층판(10)을 준비한 다음에는 도 2에 나타낸 바와 같이, (B)단계로서 상기 양면동박적층판(10)에 드릴링 처리하여 비아홀(20)을 한 개 또는 둘 이상으로 관통 형성한다.
이때, 상기 비아홀(20)을 형성하기 위한 드릴링은 레이저를 이용한 레이저 가공이 바람직하다 할 수 있으나, NC/CNC를 이용한 기계적 가공도 수행할 수 있다.
여기에서, 상기 비아홀(20)은 이후 비아 측 절연성 강화를 위한 (C)단계 수행을 위해 일반적 비아홀의 크기보다는 더 큰 직경으로 가공한다 할 것인데, 주로 원형으로 형성한다 할 수 있으나 사각형이나 육각형 등의 형태로도 형성할 수 있는 등 변형이나 수정이 가능하다 할 것이다.
여기에서, 상기 비아홀(20)은 미세 회로의 형성을 위한 필요에 따라 1개나 2개 또는 그 이상의 다수 개로 형성할 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, (C)단계로서 상기 양면동박적층판(10)의 비아홀(20) 내에 절연물질을 충진시켜 절연물질충진층(30)을 형성한다.
이때, 상기 절연물질충진층(30)을 형성하는 절연물질로는 PSR잉크를 비롯하여 폴리이미드, 에폭시, 폴리우레탄, 페놀, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), 실리콘 등의 열경화성수지를 사용함이 바람직하며, PSR잉크나 열경화성수지 중에서 어느 1종이 사용될 수 있다.
여기에서, 상기 양면동박적층판(10)의 비아홀(20) 내에 절연물질충진층(30)을 형성할 시, 다양한 방식이 사용될 수 있는데, 충진효율 및 용이성을 위해 인쇄방식이 바람직하다 할 수 있다.
예를 들어, 상기 양면동박적층판(10)이 갖는 상,하부 동박층(14,15) 표면에 상술한 절연물질 중의 어느 1종을 인쇄함으로써 비아홀(20) 내에 절연물질을 충진시키고, 이후 건조과정을 수행하여 완전 건조 처리할 수 있다.
이때, PSR잉크를 절연물질로 사용하는 경우에는 PSR잉크가 다양한 색상을 갖는 것으로서, 색상 적용으로 다른 구성요소와 구별된 표현이 가능한 장점을 제공할 수 있다.
상기와 같이, 상기 양면동박적층판(10)의 비아홀(20) 내에 절연성을 갖는 절연물질충진층(30)을 형성한 다음에는 도 4에 나타낸 바와 같이, (D)단계로서 절연물질충진층(30)에 2차 드릴링 처리하여 상기 절연물질충진층(30)의 중심부에 절연충진홀(40)을 관통 형성한다.
이어, 도 5에 나타낸 바와 같이, (E)단계로서 상기 절연물질충진층(30)의 중심부에 관통 형성시킨 절연충진홀(40)을 갖는 양면동박적층판(10)에 동도금을 행하여서 상기 절연충진홀(40)의 중심부를 제외한 내벽에 비아(60)를 형성함과 동시에 상,하부 동박층(14,15)에 적층되어 도전성을 갖도록 연결되는 동도금층(50)을 형성한다.
이때, 동도금은 화학동도금을 수행한 이후에 전해동도금을 수행함으로써 동도금층(50)을 형성함이 바람직하다.
여기에서는 상기 (E)단계로서 다른 실시예를 가질 수도 있는데, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 절연물질충진층(30)의 중심부에 관통 형성시킨 절연충진홀(40)을 갖는 양면동박적층판(10)에 동도금을 행하여서 상기 절연충진홀(40)의 내부 전체를 채워 비아(60)를 형성함과 동시에 상,하부 동박층(14,15)에 적층되어 도전성을 갖도록 연결되는 동도금층(50)을 형성하는 형태로 구성할 수 있다.
이후, 상기 동도금층(50)을 형성시킨 (E)단계 다음에는 동도금층(50)의 상,하부에 대해 드라이필름을 라미네이팅하여 부착하고 노광 및 현상하는 포토리소그래피공정의 (F)단계를 수행함으로써 도 6에 나타낸 바와 같이, 동도금층(50)을 패터닝 처리하여 안테나 기능을 위한 회로(71,72)를 상,하부에 각각 형성한다.
이에 따라, 이와 같은 상술한 단계를 순차적으로 수행함으로써 상기 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)과 동도금에 의해 형성되는 비아(60)와의 사이에 개재되는 절연물질충진층(30)의 절연기능으로 도전성을 갖는 비아(60) 측과의 절연을 확보하면서 회로 단락을 효과적으로 방지할 수 있는 무선 안테나용 회로기판을 제조할 수 있다.
즉, 메탈파우더 등의 전기전도성물질이 내재된 전도성 폴리머를 사용하여 NFC(Near Field Communication)나 MST(Magnetic Secure Transmission) 또는 무선충전용 WPC(Wireless Power Consortium) 등으로 유용하게 사용할 수 있으며, 전도성 폴리머의 사용에 따라 종래 개선이 요구되는 비아(via) 부분에 대한 절연 필요성을 만족시키는 무선 안테나용 회로기판을 제조할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 (C)단계를 수행하여서 양면동박적층판(10)의 비아홀(20) 내에 절연물질충진층(30)을 형성할 때, 인쇄방식을 적용시 상기 절연물질충진층(30)이 비아홀(20) 내측을 벗어나 상,하부 동박층(14,15)의 상,하부로 연장되어 돌출되는 부위가 발생될 수 있는데, 이때에는 상기 절연충진홀(40)을 형성하는 (D)단계를 수행하기 이전에, 식각 처리공정을 통해 상기 절연물질충진층(30)의 상,하부 돌출부위만을 제거하는 표면 평탄화작업을 수행함이 바람직하다.
즉, 상기 절연물질충진층(30)이 비아홀(20) 내측을 벗어나 상,하부 동박층(14,15)의 상,하부로 연장되어 돌출되는 부위를 갖는 형태의 도 8과 같은 상태에서 상기 절연물질충진층(30)의 상,하부 돌출부위만을 제거하여 표면을 평탄화시킨 형태의 도 9와 같은 상태로 만들어 동도금층(50)을 이용한 회로 구현시 용이성을 부여함과 더불어 제조품질을 향상시키며, 제조되는 회로기판의 두께를 절감 및 슬림화를 구현할 수 있도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 표면 평탄화작업을 위한 식각 처리공정으로는 레이저 조사를 통해 절연물질충진층(30)의 상,하부 돌출부위만을 깎아내 제거하는 레이저를 이용한 식각방식 또는 칼날을 갖는 스퀴즈를 통해 절연물질충진층(30)의 상,하부 돌출부위만을 긁어내 제거하는 칼날스퀴즈를 이용한 식각방식을 사용함이 바람직하며, 이러한 방식이 다른 방식들에 비해 상,하부 동박층(14,15)에 대한 훼손을 방지하면서 안정된 표면 평탄화작업을 가능하게 한다.
도 10은 상기 절연물질충진층(30)의 상,하부 돌출부위만을 제거하는 표면 평탄화작업을 수행(도 9 참조)한 이후에 상술한 (D)단계를 수행하여 양면동박적층판(10)을 표면 평탄화한 상태에서 절연충진홀(40)을 형성하는 단계를 보여주는 도면이며, 도 11은 상기 양면동박적층판(10)을 표면 평탄화한 상태에서 절연충진홀(40)을 형성(도 10 참조)한 이후에 상술한 (E)단계를 수행하여 상기 절연충진홀(40)의 중심부를 제외한 내벽에 비아(60)를 형성함과 동시에 상,하부 동박층(14,15)에 적층되어 도전성을 갖도록 연결되는 동도금층(50)을 형성하는 단계를 보여주는 도면이며, 도 12는 상기 동도금층(50)을 형성(도 11 참조)한 이후에 동도금층(50)의 상,하부에 대해 드라이필름을 라미네이팅하여 부착하고 노광 및 현상하는 포토리소그래피공정의 (F)단계를 수행함으로써 동도금층(50)을 패터닝 처리하여 안테나 기능을 위한 회로(71,72)를 상,하부에 각각 형성하는 단계를 보여주는 도면이다.
또한, 도 13은 상기 양면동박적층판(10)을 표면 평탄화한 상태에서 절연충진홀(40)을 형성(도 10 참조)한 이후에 상술한 (E)단계를 수행하여 상기 절연충진홀(40)의 내부 전체를 채워 비아(60)를 형성함과 동시에 상,하부 동박층(14,15)에 적층되어 도전성을 갖도록 연결되는 동도금층(50)을 형성하는 단계를 보여주는 도면이다.
이에 따라, 본 발명에서는 상기 절연물질충진층(30)의 상,하부 돌출부위를 제거하여 표면을 평탄화시킨 구조를 통해 두께를 절감 및 슬림화를 구현할 수 있으며 비아(60) 측 절연성을 확보할 수 있는 무선 안테나용 회로기판을 제조할 수 있다.
한편, 상술한 제조방법에 있어, 상기 (B)단계에서는 상기한 절연물질충진층(30)을 형성하는 (C)단계의 수행을 위하여 비아홀(20)의 형성 크기를 일반적 비아홀보다 크게 가공하게 되는데, 이렇게 비아홀(20)을 키워 가공함에 따라 도 14의 (a)에서 보여주는 바와 같이 상기한 상,하부 회로(71,72)를 형성하는 (F)단계에서 비아홀(20) 측 인접된 부분의 상,하부 회로(71,72)에 일부 영역이 끊겨져 손실 회로가 발생되는 경우가 있다.
즉, 이와 같이 상기 (F)단계 이후에 상,하부 회로(71,72)에 손실 회로가 발생되는 경우에는 도 14의 (b)에서 보여주는 바와 같이 손실 회로 부분을 갖는 절연물질충진층(30) 상에 절연물질로 절연물질평탄화부(80)를 형성하여 평탄화하는 공정을 수행하고, 이어서 도 14의 (c)에서 보여주는 바와 같이 상기 절연물질평탄화부(80) 위에 도전성물질로 손실회로연결부(90)를 형성하여 회로를 복원하는 손실 회로 연결공정을 수행함이 바람직하다.
이를 통해, 완성되는 상,하부 회로(71,72)에 대해 안정된 동작특성을 발휘토록 구성할 수 있다.
이때, 상기 절연물질평탄화부(80)를 형성하여 평탄화하는 공정은 절연물질을 인쇄하는 인쇄방식 또는 절연물질이 충진된 펜으로 칠하는 펜타입방식을 사용할 수 있다.
이때, 상기 절연물질평탄화부(80) 위에 도전성물질로 손실회로연결부(90)를 형성하는 공정은 도전성물질을 인쇄하는 인쇄방식, 도전성물질이 충진된 펜으로 칠하는 펜타입방식, 동도금과 포토리소그래피공정을 수행하는 방식, 스퍼터링(sputtering)방식, 물리적기상증착(PVD)방식, 화학적기상증착(CVD)방식 중에서 선택된 어느 1가지 방식을 사용할 수 있다.
여기에서, 상술한 바와 같이 손실 회로 부분을 갖는 절연물질충진층(30) 상에 절연물질로 절연물질평탄화부(80)를 형성하여 평탄화하는 공정을 수행하고 이어서 상기 절연물질평탄화부(80) 위에 도전성물질로 손실회로연결부(90)를 형성하여 회로를 복원하는 손실 회로 연결공정은, 상하부 회로를 먼저 형성한 후 비아홀을 관통 형성하는 순서의 치환에 의해 제조되는 경우에도 활용할 수 있는 기술로서, 비아홀 가공시 상하부 회로 상에서 비아홀 측 인접 부분의 회로가 제거되어 손실 회로가 발생될 수 있는데, 이때에도 유용하게 활용하여 손실 회로를 복원할 수 있다 할 것이며, 이러한 공정은 무선 안테나용 회로기판뿐만 아니라 모든 회로기판의 제조시 손실 회로를 복원하는 기술로 활용할 수 있다 할 것이다.
나아가, 본 발명은 상술한 단계의 순차적 수행을 통해 제조되는 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판을 이용하여 기재인 양면동박적층판(10)의 상,하부에 안테나기능을 위한 회로(71,72)를 형성시킨 비아(60) 측 절연성 강화구조를 제공하는 무선 안테나 모듈을 제조할 수 있으며, 이렇게 제조된 무선 안테나 모듈이 장착되어 기능하는 모바일기기를 비롯한 각종 전기전자기기를 제공할 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법에 의해 제조될 수 있는 무선 안테나 모듈을 나타낸 일 예시도(왼쪽 중앙) 및 이 무선 안테나 모듈이 장착되어 사용되는 전기전자기기에 있어 스마트폰 등의 모바일기기를 나타낸 일 예시도이다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 이러한 실시예에 극히 한정되지 않는다 할 것이며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 치환이 이루어질 수 있다 할 것이다.
10: 양면동박적층판 11: 폴리머층
12: 상부 커버레이 13: 하부 커버레이
14: 상부 동박층 15: 하부 동박층
20: 비아홀 30: 절연물질충진층
40: 절연충진홀 50: 동도금층
60: 비아 71: 상부 회로
72: 하부 회로 80: 절연물질평탄화부
90: 손실회로연결부

Claims (10)

  1. 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)을 사이에 두고 상,하측에 각각 동박층(14,15)이 적층된 양면동박적층판(10)을 기재로 하여 무선 안테나용 회로기판을 제조하는 방법에 있어서,
    (A) 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)을 사이에 두고 상,하부에 각각 커버레이(12,13)가 적층되고 상,하부 커버레이에 각각 상,하부 동박층(14,15)이 적층된 양면동박적층판(10)을 준비하는 단계;
    (B) 상기 양면동박적층판(10)에 드릴링 처리하여 비아홀(20)을 한 개 또는 둘 이상으로 관통 형성하는 단계;
    (C) 상기 양면동박적층판(10)의 비아홀(20) 내에 절연물질을 충진시켜 절연물질충진층(30)을 형성하는 단계;
    (D) 상기 양면동박적층판(10)이 갖는 비아홀(20) 내에 충진시킨 절연물질충진층(30)에 드릴링 처리하여 상기 절연물질충진층(30)의 중심부에 절연충진홀(40)을 관통 형성하는 단계;
    (E) 상기 절연물질충진층(30)의 중심부에 관통 형성시킨 절연충진홀(40)을 갖는 양면동박적층판(10)에 동도금을 행하여 상기 절연충진홀(40)의 중심부를 제외한 내벽 또는 상기 절연충진홀(40)의 내부 전체에 비아(60)를 형성함과 동시에 상,하부 동박층(14,15)에 적층되어 도전성을 갖도록 연결되는 동도금층(50)을 형성하는 단계;
    (F) 상기 동도금층(50)의 상,하부에 대해 포토리소그래피공정을 수행하여 패터닝 처리함으로써 상,하부에 회로(71,72)를 형성하는 단계; 를 포함하여 이루어지며,
    상기 전도성 폴리머로 이루어진 폴리머층(11)과 동도금에 의해 형성되는 비아(60)와의 사이에 개재되는 절연물질충진층(30)의 절연기능으로 도전성을 갖는 비아(60) 측과의 절연을 확보하면서 회로 단락을 방지하도록 제조하고,
    상기 (C)단계를 통해 양면동박적층판(10)의 비아홀(20) 내에 절연물질충진층(30)을 형성할 때, 비아홀(20) 내측을 벗어나 상,하부 동박층(14,15)의 상,하부로 연장되어 돌출되는 부위가 발생되는 경우, 상기 절연충진홀(40)을 형성하는 (D)단계를 수행하기 이전에, 식각 처리공정을 통해 상기 절연물질충진층(30)의 상,하부 돌출부위만을 제거하는 표면 평탄화작업을 수행함으로써 회로 구현시 용이성을 부여함과 더불어 제조품질을 향상시키며 제조되는 회로기판의 두께를 절감 및 슬림화를 구현할 수 있도록 구성하며,
    상기 절연물질충진층(30)의 상,하부 돌출부위를 제거하기 위한 식각 처리공정은 레이저를 이용한 식각방식 또는 칼날스퀴즈를 이용한 식각방식을 사용하고,
    상기 (B)단계에서는 상기 (C)단계의 수행을 위해 비아홀(20)의 형성 크기를 일반적 비아홀보다 크게 가공하게 되는데, 이러한 비아홀(20) 가공에 따라 상기 (F)단계에서 비아홀(20) 측 인접된 부분의 상,하부 회로(71,72)에 손실 회로가 발생되는 경우, 상기 (F)단계 이후에, 손실 회로 부분을 갖는 절연물질충진층(30) 상에 절연물질로 절연물질평탄화부(80)를 형성하여 평탄화하는 공정을 수행하고, 상기 절연물질평탄화부(80) 위에 도전성물질로 손실회로연결부(90)를 형성하는 손실 회로 연결공정을 수행함으로써 상,하부 회로(71,72)에 대해 안정된 동작특성을 발휘할 수 있도록 구성하고,
    상기 절연물질평탄화부(80)를 형성하여 평탄화하는 공정은, 절연물질을 인쇄하는 인쇄방식 또는 절연물질이 충진된 펜으로 칠하는 펜타입방식을 사용하며,
    상기 절연물질평탄화부(80) 위에 도전성물질로 손실회로연결부(90)를 형성하는 공정은, 도전성물질을 인쇄하는 인쇄방식, 도전성물질이 충진된 펜으로 칠하는 펜타입방식, 동도금과 포토리소그래피공정을 수행하는 방식, 스퍼터링(sputtering)방식, 물리적기상증착(PVD)방식, 화학적기상증착(CVD)방식 중에서 선택된 어느 1가지 방식을 사용하고,
    상기 절연물질충진층(30)을 형성하는 절연물질은 PSR잉크가 사용되며,
    상기 폴리머층(11)은 100중량%를 기준으로, 폴리이미드(PI), 액정폴리머(LCP), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르니트릴(PEN), 폴리아릴레이트(PAR), 에폭시 중에서 선택된 어느 1종의 폴리머 50~70중량%와, 철(Fe) 또는 철(Fe)을 포함하는 합금으로 이루어진 판상입자 형태의 전기전도성물질 30~50중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 양면동박적층판(10)은,
    상,하부 동박층(14,15)을 폴리머층(11)의 상,하측에 각각 적층하여 구비함에 있어 주파수 및 전류 특성을 고려하여 무선 안테나의 효율을 높이고 안정된 동작을 발휘할 수 있도록 상부 동박층(14) 또는 하부 동박층(15) 중 어느 하나의 두께를 키우거나 줄여서 구성하되,
    상부 동박층(14)의 두께 : 하부 동박층(14)의 두께 = 1 : 1/3~1의 대비로 조절하거나 또는 상부 동박층(14)의 두께 : 하부 동박층(15)의 두께 = 1/3~1 : 1의 대비로 조절하여 구성하는 것을 특징으로 하는 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 의한 제조방법에 의해 제조되는 회로기판을 이용하고, 기재인 양면동박적층판(10)의 상,하부에 안테나기능을 위한 회로(71,72)가 형성되며, 절연물질충진층(30)을 통해 비아(60) 측 절연성 강화구조를 갖는 것을 특징으로 하는 무선 안테나 모듈.
  4. 청구항 3에 의한 무선 안테나 모듈이 장착되어 사용되는 것을 특징으로 하는 전기전자기기.
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KR1020170013631A KR101823999B1 (ko) 2017-01-31 2017-01-31 비아홀 충진기술을 이용한 무선 안테나용 회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 무선 안테나 모듈, 이것이 장착된 전기전자기기

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