KR102528889B1 - 강성 및 기밀성 있는 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치에 있어서, 인몰드 전자회로 소자가 실장되며 전면상에 인몰드 전자회로용 인쇄회로패턴이 인쇄형성된 내측 회로부품 실장부 필름을 구비하고, 단자용 핀헤더가 장착되며 인몰드 전자회로의 단자연결용 인쇄회로패턴이 배면상에 형성된 내측 단자연결부 필름을 내측 회로부품 실장부 필름과는 별도로 구비하며, 내측 회로부품실장부 필름과 내측 단자연결부 필름을 일부 중첩시켜 중첩부에서 인몰드 전자회로용 인쇄회로패턴과 단자연결용 인쇄회로패턴이 전기적으로 접속되게 연결하되 인쇄회로패턴 중첩부에는 전도성 접착제로 접착하고 중첩된 인쇄회로패턴을 제외한 중첩부에는 구조용 접착제로 접착하여서 단자연결부를 갖는 내측 합체필름을 구성하고, 배면상에 그래픽 및 터치센서 인쇄회로패턴이 인쇄형성된 표면측 외피필름과 상기 단자연결부를 갖는 내측 합체필름 사이에 사출성형에 의해 사출수지층을 구비함에 의해 콘트롤판넬을 구성함으로써 인몰드 전자장치의 단자연결부가 강성 및 기밀성 유지가 가능하게 한 것이다.

Description

강성 및 기밀성 있는 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치{IN-MOLD ELECTRRONICS HAVING TERMINAL CONNECTOR WITH STIFFNESS AND AIRTIGHTNESS}

본 발명은 인몰드 전자장치에 관한 것으로, 특히 단자연결부의 강도 및 기밀성이 유지되게 구현하는 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치에 관한 것이다.

요즈음 인몰드 전자장치(In-mold Electronics)는 대규모로 도입되는 그 중심에 서 있다. 인몰드 전자장치는 인쇄된 장식에 전자회로를 열성형과 몰딩으로 통합한 장치로서, 전자회로가 내장된 입체모양의 물체로 구현된다.

현재 인몰드 전자장치가 접근 가능한 최대 규모의 시장은 주로 자동차 인테리어와 가전제품용 터치패드 분야가 될 수 있으며, 인몰드 전자장치에 관련된 기술은 향후 수년 내지 십수년간 지속 성장할 것으로 예상된다.

이러한 전자회로가 내장된 입체형상의 인몰드 전자장치를 구현함에 있어서는 회로소자를 실장한 필름(인쇄회로 필름이나 플렉시블 회로소자필름 등)과 전기접속을 위한 단자 간의 연결 구성이 반드시 필요하다.

회로소자 실장 필름에 전기접속을 위한 단자를 연결하는 구성의 일 예로는 아래 선행기술문헌란에 언급된 미국등록특허 제9801286호가 있다(특허문헌 1). 특허문헌 1은 후면필름에 개구부를 만들어 가요성 인쇄회로케이블(FPC)를 접착하여서 회로를 연결하는 기술을 개시하고 있다. 하지만 특허문헌 1의 종래기술은 연결부의 강도가 저하되고 기밀성도 저하되는 단점이 있다.

또 회로소자 실장 필름에 전기접속을 위한 단자를 연결하는 구성의 다른 일예로는 아래 선행기술문헌란에 함께 언급된 미국공개특허 제2019/287892호가 있다(특허문헌 2). 특허문헌 2는 단자핀이 후면필름을 관통되게 만든 후 절곡 및 접착되게 하고, 또 회로 연결 또는 필름 말단부 측면으로 절곡되는 단자를 통하여 전후면 회로를 연결하는 기술을 개시하고 있다. 하지만 특허문헌 2의 종래기술 역시도 후면필름 관통부의 강도가 저하되는 단점이 있으며, 측면단자 연결부의 기밀성이 저하되는 단점이 있다.

미국등록특허공보 제9,801,286호 "MULTILAYER STRUCTURE AND RELATED METHOD OF MANUFACTURE FOR ELECTRONINCS" 미국공개특허공보 제2019/287892호 "MULTILAYER STRUCTURE AND RELATED METHOD OF MANUFACTURE FOR ELECTRONINCS"

따라서 본 발명의 목적은 인몰드 전자장치를 구성함에 있어 단자연결부의 강도 및 기밀성을 유지할 수 있는 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 인몰드 전자장치를 위한 회로소자 실장필름과 단자를 연결함에 있어 공정이 단순하게 구현되는 인몰드전자장치를 제공함에 있다.

상기한 목적에 따른 본 발명은, 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치에 있어서, 인몰드 전자회로 소자가 실장되며 전면상에 인몰드 전자회로용 인쇄회로패턴이 인쇄형성된 내측 회로부품 실장부 필름을 구비하고, 단자용 핀헤더가 장착되며 인몰드 전자회로의 단자연결용 인쇄회로패턴이 배면상에 형성된 내측 단자연결부 필름을 상기 내측 회로부품 실장부 필름과는 별도로 구비하며,

상기 내측 회로부품실장부 필름과 내측 단자연결부 필름을 일부 중첩시켜 중첩부에서 인몰드 전자회로용 인쇄회로패턴과 단자연결용 인쇄회로패턴이 전기적으로 접속되게 연결하되 인쇄회로패턴 중첩부에는 전도성 접착제로 접착하고 중첩된 인쇄회로패턴을 제외한 중첩부에는 구조용 접착제로 접착하여서 단자연결부를 갖는 내측 합체필름을 구성하고,

배면상에 그래픽 및 터치센서 인쇄회로패턴이 인쇄형성된 표면측 외피필름과 상기 단자연결부를 갖는 내측 합체필름 사이에 사출성형에 의해 사출수지층을 구비함에 의해 콘트롤판넬을 구성함을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 강성 및 기밀성 있는 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치에 있어서, 상기 인쇄회로패턴 중첩부에 접착된 전도성 접착제는 인쇄회로패턴들이 중첩 대면한 두께방향으로만 전도성을 나타내는 이방 전도성 접착제로 구성함을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 강성 및 기밀성 있는 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치에 있어서, 상기 내측 합체필름중 외부로 노출된 내측 단자연결부 필름의 인쇄회로패턴을 보호하기 위해 내측 단자연결부 필름의 배면 영역에 접착되는 보호필름을 더 구비함을 특징으로 한다.

본 발명은 전기접속을 위해 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치를 구현함에 있어 회로소자를 실장한 필름에 핀헤더와 같은 단자와 전기적으로 연결되도록 장착함에 있어 단자연결부의 강도가 저하되지 않도록 하면서도 기밀성도 유지될 수 있는 장점이 있고, 또 본 발명의 인몰드 전자장치를 위한 회로소자 실장필름과 단자를 장착함에 있어서도 회로 인쇄하고 접착하는 공정만 필요하므로 단자연결 공정이 단순한 이점이 있다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치의 제조공정도,
도 7은 도 4에서 "A"가 가리키는 점선원 부분의 부분 확대도,
도 8은 도 6에서 "B1"가 가리키는 부분의 부분 확대도,
도 9는 도 6에서 "B2"가 가리키는 부분의 부분 확대도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 인몰드 전자장치가 일 예로 적용된 콘트롤판넬 구성도,
도 11은 본 발명에 따라 내측 회로부품실장부 필름과 내측 단자연결부 필름이 전도성 접착제로 접착된 인쇄회로패턴 중첩부의 요부 단면 구성도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치를 구현함에 있어 단자연결부에 기밀성이 유지됨과 동시에 단자연결부의 강도 저하가 없도록 하는 인몰드 전자장치를 구현함과 아울러 기존에서의 인몰드 전자장치를 위한 사출후 단자를 인출해내기 위한 별도 공정이나 기존에서의 회로 연결을 위해 필름과의 접촉부 단자를 절곡하는 별도 공정도 불필요하게 함으로써 인몰드 전자장치의 제조공정이 아주 단순하게 이루어질 수 있도록 구현한다.

본 발명에서는 단자연결부 필름을 별도로 마련하고 또 별도로 마련된 단자연결부 필름이 회로부품실장부 필름에 접착되게 하여 일부 중첩으로 합체한 후에 사출성형을 통해 콘트롤판넬에 일체형이 되게 구성함으로써 단자연결부가 기밀성을 갖음과 동시에 높은 강도가 유지될 수 있게 한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 단자연결부의 내구성 및 기밀성이 보장된 인몰드 전자장치가 적용된 일예인 콘트롤판넬(30)의 구성도로서, 본 발명의 실시 예에 따른 도 1 내지 도 6에 도시된 인몰드 전자장치의 제조공정을 통해 완성된다.

본 발명의 실시예에 따른 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치는, 인몰드 전자회로 소자가 실장되며 전면상에 인몰드 전자회로용 인쇄회로패턴(10)이 인쇄형성된 내측 회로부품 실장부 필름(8)을 구비하고, 단자용 핀헤더(6)가 장착되며 인몰드 전자회로의 단자연결용 인쇄회로패턴(4)이 배면상에 형성된 내측 단자연결부 필름(2)을 내측 회로부품 실장부 필름(8)과는 별도로 구비하며,

내측 회로부품실장부 필름(8)과 내측 단자연결부 필름(2)을 일부 중첩시켜 중첩부(12)에서 인몰드 전자회로용 인쇄회로패턴(10)과 단자연결용 인쇄회로패턴(4)이 전기적으로 접속되게 연결하되 인쇄회로패턴 중첩부에는 전도성 접착제로 접착하고 중첩된 인쇄회로패턴을 제외한 중첩부에는 구조용 접착제로 접착하여서 단자연결부를 갖는 내측 합체필름(16)을 구성하고,

배면상에 그래픽 및 터치센서 인쇄회로패턴이 인쇄형성된 표면측 외피필름(18)과 단자연결부를 갖는 내측 합체필름(16) 사이에 사출성형에 의해 사출수지층(20)을 구비함에 의해 콘트롤판넬(30)을 구성하여서 인몰드 전자장치의 단자연결부가 강성 및 기밀성을 유지할 수 있게 한다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치의 제조공정도이다.

먼저 본 발명에서는 단자용의 핀헤더(도 2의 6)를 장착할 수 있는 내측 단자연결부 필름(2)을 도 1에서와 같이 별도 마련한다.

단자연결부의 강도유지 및 기밀성을 갖도록 하기 위해 본 발명에 따라 별도로 마련되는 내측 단자연결부 필름(2)은 인서트 사출시의 고온에 충분히 견딜 수 있는 내열성 수지재로서 PC(PolyCarbonate) 수지를 사용하며, 0.25~0.38mm 두께를 가진다.

그리고 본 발명에서는 내측 단자연결부 필름(2)의 배면상에 인몰드 전자회로의 단자연결용 인쇄회로패턴(4)을 인쇄형성한다.

그후 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에서와 같이, 인몰드 전자회로의 단자연결용 인쇄회로패턴(4)이 인쇄형성된 배면상의 단자배치영역에 단자용 핀헤더(6)를 부착한다.

본 발명에서 단자용 핀헤더(6)를 부착시, 회로간 연결 영역에서는 전도성 접착제를 사용하고 그외 접착강도유지를 위한 영역에서는 구조용 접착제를 사용한다.

즉 단자부 인쇄회로패턴(4)과 접촉되는 단자용 핀헤더(6)의 바닥영역에는 전도성 접착제를 사용하고, 그외 부분인 핀헤더 단자주변의 회로접착부 노출부분에는 단자형 핀헤더(6)를 고정시키기 위해서 구조용 접착제(도 7의 24)를 사용한다. 전도성 접착제로는 이방성전도필름을 포함하는 전도성 접착제가 있으며, 구조용 접착제(24)로는 도포 접착하는 보호코팅제나 에폭시가 있다.

본 발명에서는 전기한 바와 같이 배면상에 인몰드 전자회로의 단자연결용 인쇄회로패턴(4)이 인쇄형성되고 단자형 핀헤더(6)가 탑재된 내측 단자연결부 필름(2)을 구비한다.

한편 본 발명에서는 도 3에서와 같이 내측 회로부품 실장부 필름(8) 역시도 별도로 마련한다.

도 3에 도시된 내측 회로부품실장부 필름(8)은 내측 단자연결부 필름(2)이 배면 상에 인쇄회로패턴(4)이 인쇄형성된 것과는 반대로 전면 상에 인몰드 전자회로용 인쇄회로패턴(10)을 인쇄형성하고 인몰드 전자회로 소자를 실장시킨다.

내측 회로부품실장부 필름(8)의 소재 역시도 내측 단자연결부 필름(2)과 마찬가지로 인서트 사출시의 고온에 충분히 견딜 수 있는 내열성 수지재로서 PC(PolyCarbonate) 수지를 사용하며, 내측 회로부품실장부 필름(8)의 두께 역시도 내측 단자연결부 필름(2)과 동일한 0.25~0.38mm이다.

그 후 본 발명에서는 도 4에서와 같이, 각기 별도로 마련된 내측 회로부품실장부 필름(8)과 내측 단자연결부 필름(2)을 함께 이용해서 내측 합체필름(16)을 구성한다.

즉 본 발명에서는 도 4의 (a)에서와 같이 별도로 마련된 내측 회로부품실장부 필름(8)과 또 별도로 마련된 내측 단자연결부 필름(2)을 도 4의 (b)에서와 같이 일부 중첩시켜서 중첩부(12)에서 인몰드 전자회로용 인쇄회로패턴(10)과 단자연결용 인쇄회로패턴(4)이 전기적으로 접속되게 연결한다.

이 경우 도 4의 (b)에서와 같이 인쇄회로패턴 중첩부(12)에는 전도성 접착제(도 11의 32)로 접착하고 중첩된 인쇄회로패턴(10)(4)을 제외한 중첩부에는 구조용 접착제로 접착함으로써, 도 4에서와 같은 단자연결부를 갖는 내측 합체필름(16)을 마련한다.

도 7에서는 도 4의 내측 합체필름(16)에서 "A"가 가리키는 점선원 부분의 부분 확대도로서, 내측 단자연결부 필름(2)과 내측 회로부품실장부 필름(8)의 중첩 구성을 보더 상세히 볼 수 있다.

도 11에서는 전도성접착제(32)로서 이방성 전도필름이 열가압 접합되어서 인쇄회로패턴(10)(4)을 전기적으로 연결하는 단면 구성을 보여주고 있다. 이방성 전도필름으로 된 전도성접착제(32)는 두께방향으로 대면한 인쇄회로패턴(10)(4)만이 도전된다.

도 11에 도시된 본 발명의 전도성접착제(32)인 이방성 전도필름(Anisotropic Conductive Film; ACF)은 도전볼(전도성입자)을 고분자 수지의 복합화합물에 분산시킨 필름 형태의 접착제로서 면방향으로는 절연성을 지니며 길이방향이 아닌 인쇄회로패턴(10)(4)이 대면한 두께방향으로만 전도성을 나타내는 성능의 이방 전도성을 보유한 접착제이다.

도 4로 다시 돌아가면, 본 발명의 내측 합체필름(16)에서는 내측 회로부품 실장부 필름(8)이 전면상에 인쇄회로패턴(10)이 인쇄형성되어 추후 사출수지층(도 8의 20)에 의해서 인쇄회로패턴(10)이 기밀성 유지 및 내구성을 유지할 수 있는 것과는 달리, 내측 단자연결부 필름(2)은 외부로 노출되는 배면측에 인쇄회로패턴(4)이 형성되어 있기에 기밀성 및 내구성이 약화될 수 있다.

그에 따라 본 발명에서는 내측 합체필름(16)중 내측 회로부품 실장부 필름(8)과 내측 단자연결부 필름(2)의 핀헤더(6) 사이의 내측 단자연결부 필름(2)의 배면 영역에 도 7에 도시된 바와 같이, 외부로 노출된 인쇄회로패턴(4)을 보호하기 위해 보호필름(14)을 접착시킨다.

도 4와 함께 전술한 바와 같이 내측 합체필름(16)을 마련한 다음, 본 발명에서는 도 5에서와 같이 표면측 외피필름(18)을 마련하되 표면측 외피필름(18)의 배면상에 그래픽 및 터치센서 인쇄회로패턴(도 10의 22)을 인쇄형성한다.

그 후에는 도 6에서와 같이, 표면측 외피필름(18)과 단자연결부를 갖는 내측 합체필름(16)을 금형내에 삽입후 사출성형하여 표면측 외피필름(18)의 후면과 내측 합체필름(16)의 전면 사이에 사출수지층(20)을 형성함에 의해 도 10과 같은 인몰드 전자부를 갖는 콘트롤판넬(30)을 제조한다.

사출성형으로 형성되는 사출수지층(30)은 3~6mm 두께를 가지며, PC재질의 투명수지를 사용하는 것이 바람직하다.

도 8에서는 도 6에 도시된 콘트롤판넬(30)의 단면도에서 "B1"가 가리키는 부분의 단면 부분 확대도를 보여주고 있고, 도 9에서는 도 6의 도시된 콘트롤판넬(30)의 후면도에서 "B2"가 가리키는 부분의 부분 확대도를 보여주고 있다.

그리고 도 10에서 (a)는 콘트롤판넬(30)의 전면부이고 (b)는 콘트롤판넬(30)의 후면부이다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는 단자연결부 필름(2)을 별도로 마련하고 또 별도로 마련된 단자연결부 필름(2)이 회로부품실장부 필름(8)에 접착되게 하되 일부 중첩을 통한 합체를 행한 후에 사출성형을 통해 콘트롤판넬(30)에 일체형이 되게 구성함으로써 단자연결부가 높은 강도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라 기밀성도 유지될 수 있는 것이다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위 및 그 청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

(2)-- 내측 단자연결부 필름 (4)-- 단자연결용 인쇄회로패턴
(6)-- 핀헤더 (8)-- 내측 회로부품실장부 필름
(10)-- 인몰드 전자회로용 인쇄회로패턴 (12)-- 중첩부
(14)-- 보호필름 (16)-- 내측 합체필름
(18)-- 표면측 외피필름 (20)-- 사출수지층
(30)-- 콘트롤판넬

Claims (3)

1. 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치에 있어서,
   인몰드 전자회로 소자가 실장되며 전면상에 인몰드 전자회로용 인쇄회로패턴이 인쇄형성된 내측 회로부품 실장부 필름을 구비하고, 단자용 핀헤더가 장착되며 인몰드 전자회로의 단자연결용 인쇄회로패턴이 배면상에 형성된 내측 단자연결부 필름을 상기 내측 회로부품 실장부 필름과는 별도로 구비하며,
   상기 내측 회로부품실장부 필름과 내측 단자연결부 필름을 일부 중첩시켜 중첩부에서 인몰드 전자회로용 인쇄회로패턴과 단자연결용 인쇄회로패턴이 전기적으로 접속되게 연결하되 인쇄회로패턴 중첩부에는 전도성 접착제로 접착하고 중첩된 인쇄회로패턴을 제외한 중첩부에는 구조용 접착제로 접착하여서 단자연결부를 갖는 내측 합체필름을 구성하고,
   배면상에 그래픽 및 터치센서 인쇄회로패턴이 인쇄형성된 표면측 외피필름과 상기 단자연결부를 갖는 내측 합체필름 사이에 사출성형에 의해 사출수지층을 구비함에 의해 콘트롤판넬을 구성함을 특징으로 하는 강성 및 기밀성 있는 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 인쇄회로패턴 중첩부에 접착된 전도성 접착제는 인쇄회로패턴들이 중첩 대면한 두께방향으로만 전도성을 나타내는 이방 전도성 접착제로 구성함을 특징으로 하는 강성 및 기밀성 있는 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내측 합체필름중 외부로 노출된 내측 단자연결부 필름의 인쇄회로패턴을 보호하기 위해 내측 단자연결부 필름의 배면 영역에 접착되는 보호필름을 더 구비함을 특징으로 하는 강성 및 기밀성 있는 단자연결부를 갖는 인몰드 전자장치.

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