KR102321821B1 - Fpcb의 제작을 위한 핫프레스의 핫플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연성회로기판(FPCB) 제작시 소재를 적층하고 열을 가하기 위한 핫플레이트로서 급격한 온도 및 압력편차를 줄임으로써 2번 열압착을 하게 되는 가장자리 부위에 열압착 자국이 생기는 현상을 없애기 위한 FPCB의 제작을 위한 핫프레스의 핫플레이트에 관한 것이다. 이의 구성은; 연성회로기판(FPCB)의 제조시 복수 개의 시트형 소재를 적층하고 가열접합시키기 위한 것으로서, 소재가 놓이게 되는 압착평면을 제공하는 플레이트본체; 상기 플레이트본체 내부에 설치되는 것으로서, 상기 압착평면을 가열하기 위한 히터;를 포함하되; 상기 플레이트본체의 측면 상측에는 상기 플레이트본체의 가장자리를 따라서 방열홈(13)이 띠형태로 패여 있는 것을 특징으로 한다.

Description

FPCB의 제작을 위한 핫프레스의 핫플레이트{Packing For Pressure Head Of Hot-Press}

본 발명은 핫프레스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 연성회로기판(FPCB) 제작시 소재를 적층하고 열을 가하기 위한 핫플레이트로서 가압면의 가장자리에서 온도와 압력의 급격한 변화를 줄임으로써 열압착 자국을 없애기 위한 FPCB의 제작을 위한 핫프레스의 핫플레이트에 관한 것이다.

최근 전자산업 기술분야에서의 제품의 소형 박형화 추세에 따라서 복잡하고 좁은 공간에 많은 회로를 내장시킬 수 있는 인쇄회로기판의 필요성이 더욱 커지고 있다. 이러한 필요성에 따라 연성인쇄회로기판(FPCB)이 개발 및 발전되고 있으며, 이러한 연성인쇄회로기판은 스마트폰, TV, 카메라, 컴퓨터 등 각종 전자장비에 널리 사용되고 있다.

연성인쇄회로기판의 종류로는 회로패턴이 형성된 위치와 그 수에 따라 단면, 양면 및 다층으로 대별된다. 이들 중 단면 연성인쇄회로기판은 회로패턴이 한쪽 면에만 형성된 것으로서, 부품의 실장밀도가 낮고 제조방법이 간단하다. 양면 연성인쇄회로기판은 회로패턴이 상하 양면에 형성된 것으로서, 상하 회로는 관통홀을 통해 전기적으로 연결된다. 다층 연성인쇄회로기판은 내층회로와 외층회로를 갖는 입체구조의 회로기판으로서, 입체배선에 의한 고밀도 부품실장과 배선거리의 단축이 가능하다는 장점을 갖는다.

통상적으로 연성인쇄회로기판은, 폴리이미드(Polyimide) 수지와 같은 절연성 필름의 일면 또는 양면에 동박층이 형성된 동박적층판(FCCL)에 드라이 필름(Dry film)을 라미네이팅(Laminating) 하는 라미네이팅 공정, 순차적으로 노광, 현상 및 에칭으로 회로패턴을 형성하는 회로패턴 형성공정, 동박적층판(FCCL)의 외측에 커버레이 필름(Coverlay film)을 가접하는 커버레이 가접공정, 커버레이 필름의 외측에 보조자재를 적층하는 레이업 공정, 커버레이 필름에 적층된 다수의 보조자재를 적층하는 공정을 통해 제작된다.

여기서 상기 커버레이 필름은 회로의 노출면을 보호하고 절연하기 위한 것으로서, 일정한 크기로 재단한 후, CNC 가공이나 금형 타발에 의해 불필요한 부분을 제거한 다음 동박적층판, 즉 베이스필름에 가접되고 적층된다. 여기서 동박적층판과 커버레이 필름의 적층 접합을 위해 핫프레스가 이용되며, 이렇게 완성된 적층구조를 통상 반도체 패키지라 한다.

반도체 패키지의 하나인 FPCB형 반도체 패키지의 기판에는 회로를 구성하는 도전성을 갖는 패턴이 인쇄되어 있고, 커버레이 필름에는 동적층판(FCCL)에의 접착을 위해 접착제가 도포되어 있다. 이 접착제는 열이 가해지면 용융하여 동적층판의 표면에 고정된다.

커버레이 필름의 가접은 동적층판 및 커버레이 시트가 필요한 패널의 크기에 부합되도록 재단된 상태에서, 커버레이 시트의 이형지를 벗겨내고, 커버레이 필름을 동적층판의 표면에 정렬시킨 후, 아이언(Iron)을 이용하여 커버레이 필름에 열을 가하는 방식으로 수행된다. 이와 같이 소정 크기로 재단되어 가접된 기판은 핫프레스 장치에 의해 핫프레스되는 과정을 거치게 된다.

종래 핫프레스 장치를 이용하여 기판을 핫프레스 하는 과정을 설명하면, 먼저, 핫프레스 장치에 서스(SUS)판을 배치하고 그 위에 이형지를 덮는다. 그런 다음, 그 이형지 위에 기판을 얹고, 그 위에 다시 이형지를 덮은 후, 그 위에 다시 기판을 얹는 과정을 반복하여 기판을 적층 한 뒤에, 다시 이형지와 서스판을 얹고, 핫프레스 장치로 가열, 가압하여 기판 핫프레스 과정을 완료한다. 그러나 이와 같은 종래 의 방법은 기판을 수작업으로 일일이 적층해야 하므로 번거롭고, 기판을 적층하는데 많은 인력과 시간이 소요되므로, 기판의 생산비를 크게 상승시키고, 생산성을 저하시키는 문제점이 있다.

그래서 대한민국 실용신안등록출원 제20-2006-0011105호가 제안된 바 있다. 이 종래기술은 릴투릴(Reell to Reel) 방식으로 접착하고자 하는 시트를 연속적으로 공급하고 가열, 가압하여 회수함으로써, 핫프레스 하는데 소요되는 인력과 시간을 절감하고, 전체 생산공정의 생산성을 향상시키는 효과를 제공하기 위한 것이다. 롤투롤(Roll to Roll) 방식도 이와 유사한 방식이다.

도 1은 핫프레스를 이용하여 소재를 열압착하는 범위를 평면적으로 표현한 평면구성도이다. 소재(S)는 단속적으로 도면상 우측으로 이송되며 핫프레스(100)는 연속적으로 소재를 가압한다. 소재(S)의 전체 면에 걸쳐 동일한 열과 압력이 가해지는 것이 이상적이긴 하지만, 불가피하게도 열가압되는 부분, 즉 핫플레이트에 의해 가압되는 구역(101,103. 일점쇄선으로 표시된 영역)이 겹치는 부분(105, 해칭 부분)이 있게 된다. 그러면 이 겹치는 부분(105)은 2번을 열가압하는 형국이 된다. 그러면 이 겹치는 부분(105)이 과도하게 열가압됨으로써 차후 자국을 남기게 된다. 이러한 자국은 소재의 품질을 떨어뜨리게 된다. 사용자는 이렇게 자국이 생긴 부분을 제거하고 사용하는 것이 일반적인데 이는 고가의 소재를 낭비하는 결과를 불러온다.

대한민국 실용신안등록출원 제20-2006-0011105호 대한민국 특허출원 제10-2013-0060776호

위와 같은 문제에 대하여 본 발명의 목적은 연성회로기판의 제작을 위하여 소재시트를 압착하고 열을 가하여 적층 접합되도록 하는 핫프레스에 있어서, 핫프레스의 핫플레이트의 구조를 개선하여 열압착되는 가장자리에 열압착 자국이 생기는 것을 방지하는 방안을 제공하는 것에 있다.

위와 같은 목적은, 연성회로기판의 제조시 복수 개의 시트형 소재를 적층하고 가열접합시키기 위한 것으로서,

소재가 놓이게 되는 압착평면을 제공하는 플레이트본체;

상기 플레이트본체 내부에 설치되는 것으로서, 상기 압착평면을 가열하기 위한 히터;

를 포함하되;

상기 플레이트본체의 측면 상측에는 상기 플레이트본체의 가장자리를 따라서 띠형태의 방열홈이 패여 있는 것을 특징으로 하는 FPCB의 제작을 위한 핫프레스의 핫플레이트에 의해 달성된다.

이 방열홈에 의해 상기 플레이트본체의 가장자리 끝부분은 상부에서 직하방향으로 작용하는 힘에 의하여 탄성변형구간 내에서 탄성변형될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면 상기 방열홈은 "

"와 같이 직사각 형태로 패여 있으며 그 깊이는 5 ~ 20mm일 수 있다. 또한 플레이트본체의 상면에서 방열홈이 시작되는 지점까지의 거리는 1 ~ 5mm 일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 플레이트본체의 가장자리에 설치되는 것으로서 상기 플레이트본체의 가장자리 부분이 냉각되도록 하기 위한 플레이트냉각수단을 포함하되 상기 플레이트냉각수단은; 상기 플레이트본체의 가장자리에 타공되는 냉각홀을 포함하며; 상기 냉각홀은 상기 플레이트본체의 면방향과 같은 방향으로 관통된 것일 수 있다.

여기서 상기 냉각홀은 복수개가 평행하게 마련되어 있으며 외기가 소통되도록 하여 공랭식 냉각방식이 이루어지도록 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 연성회로기판의 제작을 위하여 소재시트를 압착하고 열을 가하여 적층 접합되도록 하는 핫프레스에 있어서, 플레이트본체의 가장자리 끝부분이 방열홈에 의해 중심부위 보다 온도가 완만하게 낮아지게 된다. 그래서 플레이트본체와 외부와의 온도차가 급격하게 변화되지 않도록 한다. 또한 위에서 가해지는 수직압력에 의해 플레이트본체의 끝부분이 탄성변형됨으로써 시트에 가해지는 압력 또한 완만하게 변화된다. 이로써 소재시트의 가장자리 부분에 열압착 자국이 없어지거나 최소한으로 생기게 된다. 즉 연속 공급되는 소재를 열압착하는 경우에도 압착부위의 경계에 자국이 남거나 회로 등 부품이 손상되는 현상을 없앨 수 있어서 제품의 품질향상에 기여하게 된다.

도 1은 종래기술에 의한 핫프레스의 작업과정을 평면적으로 표현한 평면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 핫프레스의 핫플레이트의 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 핫프레스의 핫플레이트의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 핫프레스의 핫플레이트의 일부확대 정면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 핫프레스의 핫플레이트의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 핫프레스의 핫플레이트의 온도 및 압력분포도이다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 6을 동시에 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 FPCB의 제작을 위한 핫프레스의 핫플레이트(1. 이하, '핫플레이트'라 한다)는 연성회로기판의 제조시 복수 개의 시트형 소재(S. 이하 '소재'라 한다)를 적층하고 가열접합시키기 위한 것이다.

핫플레이트(1)는 소재(S)가 놓이게 되는 압착평면(5)을 제공하는 플레이트본체(7)와, 플레이트본체(7)의 내부에 설치되는 히터(9)를 포함한다. 히터(9)는 소재를 가열하기 위한 것이며 전열선 또는 전열봉으로 구성될 수 있다. 히터(9)는 핫플레이트를 일정한 온도로 가열시키기 위하여 플레이트본체(7)의 길이방향(L)을 따라서 일정한 간격으로 복수 개가 설치된다. 참고로 핫플레이트(1)의 가장자리를 따라서 패킹(미도시됨)이 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 플레이트본체(7)의 가장자리 부위(7a,7b)에 방열홈(13)이 설치된다. 이 방열홈(13)에 의해 플레이트본체(7)의 가장자리에 돌출단(15)이 마련된다. 돌출단(15)은 얇은 판재의 형태를 갖고 있다.

이 방열홈(13)은 플레이트본체(7)의 가장자리가 중심부 보다 온도가 낮도록 하기 위한 것이다. 열전달매체의 단면적이 줄어들게 되고 공기와의 접촉면적이 많아지므로 온도는 하강하게 된다. 특히 도 6에 그래프로 표시된 것처럼 온도는 완만한 곡선 형태로 하강하게 된다.

이 방열홈의 설치위치는 플레이트본체의 상면에 근접해 있다. 이것은 플레이트본체의 가장자리 끝부분, 즉 돌출단(15)이 상부에서 직하방향으로 작용하는 힘에 의하여 도 4에 도시된 바와 같이 탄성변형구간 내에서 탄성변형될 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명의 다른 특징에 의하면 방열홈은 "

"와 같이 직사각 형태로 패여 있으며 그 깊이(D)는 5 ~ 20mm일 수 있다. 또한 플레이트본체(7)의 상면, 즉 압착평면(5)에서 방열홈이 시작되는 지점까지의 거리(L)는 1 ~ 5mm 일 수 있다. 이 거리는 곧 돌출단의 두께(C)와 같다. 돌출단의 길이(G)는 방열홈(13)의 깊이(D)에 대응된다.

방열홈(13)은 "

"와 같이 반원 형태가 될 수도 있고 기타 다각형의 형태가 될 수도 있다. 이것은 온도와 압력의 변화패턴을 다르게 하기 위한 것이다.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 본 실시예에 의하면, 상기 플레이트본체(7)의 가장자리에 플레이트본체(7)의 가장자리 부분이 냉각되도록 하기 위한 플레이트냉각수단이 설치된다.

플레이트냉각수단은 플레이트본체(7)의 가장자리 부위에 타공되는 냉각홀(17)을 더 포함할 수 있다. 이 냉각홀(17)는 플레이트본체의 면방향과 같은 방향으로 관통된 것일 수 있다. 또한 이 냉각홀(17)의 연장방향은 소재의 이송방향이며 핫플레이트(1)의 길이방향에 대하여 직각을 이루도록 마련될 수 있다. 도시된 바에 의하면 냉각홀(17)는 좌우측에 하나씩 마련되고 있지만, 복수개가 평행하게 마련되어 있을 수도 있다.

냉각홀(17)의 직경(H)은 20 ~ 50mm일 수 있으며, 복수 개가 마련되는 경우에는 그 직경이 모두 같을 수도 있으나 단계적으로 변화되끔 되어 있을 수 있다. 냉각홀(17)은 외기로 노출되어 있어 작업장의 공기가 자연스럽게 소통되면서 핫플레이트의 가장자리 부위가 냉각되도록 하는 것일 수 있다. 즉 공랭식 냉각방식을 취하고 있는 것이다.

그러나 작업환경이 고온이거나 기타 작업조건 상 냉각홀의 냉각기능이 부족할 경우에는 강제냉각방식도 사용될 수 있다.

위와 같은 구성에 의하면, 도 6에 도시된 바와 같이 플레이트본체(7)의 가장자리 구간, 즉 이웃하는 열압착 구간(A1,A2) 사이의 겹치는(overlap) 구간(A3)의 온도가 온도 및 압력분포선(TL, PL)에서 나타난 바와 같이 중심부위 보다 낮게 된다.

따라서 과열압착 현상이 없게 되어 소재(S)를 보호할 수 있으며 압착부의 가장자리 부위에 자국이 생기는 것을 방지하게 된다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다. 위에 개시된 실시예는 다양한 조합이 가능할 것이며, 가능한 모든 조합은 본 발명의 권리범위 내에 있는 것이 된다.

1: 핫플레이트 5 : 압착평면
7 : 플레이트본체 9 : 히터
13 : 방열홈 15 : 돌출단
17 : 냉각홀
S : 소재 TL : 온도분포선
PL : 압력분포선

Claims (5)

1. 연성회로기판(FPCB)의 제조시 복수 개의 시트형 소재를 적층하고 가열접합시키기 위한 것으로서,
   소재가 놓이게 되는 압착평면을 제공하는 플레이트본체;
   상기 플레이트본체 내부에 설치되는 것으로서, 상기 압착평면을 가열하기 위한 히터;를 포함하되;
   상기 플레이트본체의 측면 상측에는 상기 플레이트본체의 가장자리를 따라서 방열홈(13)이 띠형태로 패여 있으며;
   상기 방열홈(13)에 의해 상기 플레이트본체의 가장자리 끝부분에 마련되는 돌출단(15)은 상부에서 직하방향으로 작용하는 힘에 의하여 탄성변형구간 내에서 탄성변형되도록 하는 것을 특징으로 하는 FPCB의 제작을 위한 핫프레스의 핫플레이트.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 방열홈(13)은 "

   

   "와 같이 직사각 형태로 패여 있으며 그 깊이는 5 ~ 20mm일 수 있으며;
   상기 플레이트본체의 상면에서 상기 방열홈(13)이 시작되는 지점까지의 거리는 1 ~ 5mm 인 것을 특징으로 하는 FPCB의 제작을 위한 핫프레스의 핫플레이트.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 플레이트본체의 가장자리에 설치되는 것으로서 상기 플레이트본체의 가장자리 부분이 냉각되도록 하기 위한 플레이트냉각수단;을 포함하되;
   상기 플레이트냉각수단은;
   상기 플레이트본체의 가장자리에 타공되는 냉각홀을 포함하며;
   상기 냉각홀은 상기 플레이트본체의 면방향과 같은 방향으로 관통된 것을 특징으로 하는 FPCB의 제작을 위한 핫프레스의 핫플레이트.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 냉각홀은 복수개가 평행하게 마련되어 있으며 외기가 소통되도록 하여 공랭식 냉각방식이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 FPCB의 제작을 위한 핫프레스의 핫플레이트.

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