KR102584782B1 - 보호물질 덮개를 가진 공정용 인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

오염방지가 요구되는 요소를 가지는 인쇄회로 기판을 작업대의 정위치에 놓고, 인쇄회로 기판의 해당 요소 부위를 덮도록 액상의 보호물질을 공급하여 고화시키고, 오염 요소가 있는 후속 공정을 진행한 뒤, 고화된 상태의 보호물질을 제거하는 단계를 구비하는 인쇄회로기판 보호 방법 및 이 방법에 의해 이루어지는 공정용 인쇄회로 기판이 개시된다. 본 발명에 따르면, 오염 방지가 요구되는 요소를 가지는 회로기판을 가지고 공정을 진행할 때 보호물질을 해당 요소 위치에 노즐 등의 도구를 이용하여 액상으로 공급하여 해당 요소 위치를 커버할 수 있으므로 커버 작업이 별다른 위험 없이 기계화될 수 있어 단순하고 용이하게 이루어질 수 있고, 제공된 뒤에는 쉽게 고화되어 이후 공정에서 흐르거나 탈락되지 않아 안정적으로 보호 기능을 수행할 수 있고, 오염이 문제되는 공정 후에는 점착성이 적어 쉽게 제거작업을 할 수도 있다.

Description

보호물질 덮개를 가진 공정용 인쇄회로기판{printed circuit board for processing having protection cover}

본 발명은 회로기판 보호 방법 및 공정용 회로기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오염 방지가 요구되는 요소를 가지는 회로기판에서 해당 요소를 보호하기 위한 회로기판 보호 방법 및 이런 보호방법이 사용되어 공정중에 형성되는 공정용 회로기판에 관한 것이다.

다양한 전자제품에 사용되는 회로는 통상 인쇄회로기판과 같은 도선 및 접점이 인쇄된 기판에 다양한 전기 부품 및 전자 부품이 장착되어 통합적 전자전기회로를 구성하는 방식으로 이루어지는 것이 많다.

이때 전자제품을 형성하기 위한 전기 부품 및 전자 부품 가운데 일부는 자체의 기능을 발휘하기 위해 움푹 들어간 홈이나 홀을 형성하는 경우가 많다. 가령, 외부 전원이나 다른 기기와의 전기 접속을 위해 돌출되는 핀과 이런 핀을 수용하는 홈이나 홀 형태의 수용부로 이루어진 전기적 커넥터 부분에서의 홈이나 홀 부분, 외부 음을 잘 받아들이기 위한 마이크(MIC)의 홀 부분 등은 오목하게 형성되어 그 오목한 부분에 작은 파티클이나 물과 같은 액상물질 등 이물질이 삽입되기 쉽고, 이런 이물질이 삽입되면 쉽게 빠져나오지 않아 향후 공정 진행을 어렵게 하거나, 완성단계의 전자제품 사용을 어렵게 하거나, 전자제품의 기능을 저하시키거나, 불능화시키는 문제를 일으킬 수 있다.

보다 구체적으로 하나의 예시적 공정을 통해 살펴보면, 도1은 종래의 한 인쇄회로 기판에 부품으로서 MIC가 설치된 상태를 나타내는 예시적 평면 사진이며, 도2는 해당 부분의 확대 사진, 도3은 해당 부분의 저면 사진이다.

도1과 같은 상태를 만들기 위한 하나의 방법으로 기판과 MIC 등 전기접속 부품들이 결합될 위치에 낮은 온도에서 쉽게 녹는 솔더볼(solder ball)을 설치하고 그 위에 MIC칩(20)을 놓고, 고온의 공정 경로를 거치게 하여 인쇄회로 기판에 MIC 등 전기접속 부품이 일괄적으로 전기접속 가능하게 결합되는 SMT(surface mount technology)가 사용될 수 있다. 도1과 같은 결합상태에서 MIC는 배면의 홀(21)을 제외하면 완전 밀폐형이므로 인쇄회로기판(10)의 홀(11)과 정렬되어 외부로 드러나는 MIC 배면 홀(21)이 유일한 이물질 유입의 위험 부위가 된다.

여기서 이 인쇄회로 기판(10)이 이루는 회로장치는 비교적 작은 제품이고, 능률적 제작을 위해 커다란 집합적 인쇄회로 기판에 해당 장치를 이룰 부분을 다수를 행렬처럼 배열하여 형성한 뒤 집합적 인쇄회로 기판을 절단하여 개별 회로장치를 이룰 단위 인쇄회로 기판(10) 다수개를 얻게 된다.

따라서, 커다란 집합적 인쇄회로 기판에서 도1과 같은 개별 회로장치를 이루는 인쇄회로 기판(10)을 얻기 위해서는 인쇄회로기판을 절단하는 공정이 필요하고, 이 과정에서는 절단시 인쇄회로 기판을 이루는 물질의 부스러기(파티클)이 다수 발생하며, 이들 부스러기 중 일부가 홀에 유입되면서 홀을 일부 막아버릴 수 있고, 향후 만들어진는 제품을 불량으로 만들거나, 수리를 위한 상당한 노력과 비용을 발생시킬 수 있다.

또한, 이러한 절단 작업 뒤에는 절단 과정에서 나온 파티클 들을 제거하기 위한 세척 작업이 이루어지는 것이 일반적인데, 전기, 전자 회로인 만큼 세정수를 이용하는 습식 세정은 적합하지 않고, 개별 인쇄회로 기판 표면의 파티클 들을 압축 공기를 불어 제거하는 건식 세정이 이루어지지만 이런 과정에서 MIC 홀(21)에 끼어있던 파티클이 오히려 더 홀 깊숙히 파고들어 더 단단히 고정되는 문제도 생길 수 있다.

또한, 절단 작업시 MIC 홀(21)에 파티클 오염이 없더라도 이후 제품 제작 공정을 위해 이 개별 인쇄회로 기판을 조립 공정으로 이송하면서 그 이송단계에서도 기판 표면이 노출된 상태로 있으므로 외부 오염의 여지가 있게 된다.

통상, 완성된 제품에서는 이후 유통단계에서의 이런 오목한 부분의 오염 및 문제 발생을 방지하기 위해 그 홀이나 홈과 같은 오목한 부분에 끼워지는 삽입 형태의 핀, 마개, 덮개를 사용하는 경우가 많지만 공정 단계에서는 일일이 이런 보호용품을 사용하기 어렵다. 왜냐하면 보호용품을 만들고, 해당 부분에 적용하는 것이 상당한 비용과 노력이 필요할 수 있기 때문이다.

따라서 기존에는 이런 문제가 심각할 경우, 문제가 되는 공정 단계 전에 집합적 인쇄회로 기판의 다수의 MIC 설치부에서 MIC의 홀 부분을 덮어 이물 유입을 방지하는 커버 테이프(30)를 부착하고, 문제가 되는 단계 이후에는 완성 제품을 만들기 위해 해당 부분은 노출되어야 하므로 다시 커버 테이프를 제거하는 방법을 사용하기도 한다. 도4는 인쇄회로 기판(10)에 MIC 칩(20)이 형성된 상태에서 기판을 뒤집어 MIC 홀(21)과 정렬된 기판 홀(11)을 커버하도록 커버 테이프(30)가 설치된 상태를 나타내는 해당부분의 측단면도이다. 여기서, 커버 테이프(30)의 일부는 작업자가 작업하기 쉽게 점착층이 형성되지 않고, MIC 홀을 덮는 부분에는 점착층(31)이 형성된 것을 볼 수 있다.

그러나, 이런 커버 테이프(30)의 부착 및 제거는 대부분 수작업으로 행해지며, 공정 비용 및 시간 부담을 늘리고 수작업인 만큼 그 작업 자체에서 불량의 요소가 생길 수 있다. 특히 해당 부분이 수작업을 정확히 하기에 매우 작은 크기이거나, 해당 부분이 매끈한 평면 상태가 아니고 부품 결합을 위한 납땜이나 주변의 다른 부품으로 인하여 단차와 요철이 있는 경우, 테이프 작업을 정확히 수행하기가 어려워질 수도 있고, 부착된 테이프가 의도하지 않게 쉽게 탈락되어 다른 부분에 부착되거나 하여 다른 공정상의 불량 문제 등을 유발할 수도 있다.

대한민국 등록특허 10-0486241

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 오염 방지가 요구되는 요소를 가지는 회로기판을 가지고 공정을 진행할 때 해당 요소를 보호할 수 있도록 하면서도 기존에 비해 쉽고 간편하게 보호수단을 설치 및 제거를 할 수 있는 회로기판 보호 방법 및 이런 보호방법을 위해 보호수단이 사용된 상태의 인쇄회로기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회로기판 보호 방법은,

오염방지가 요구되는 요소를 가지는 인쇄회로 기판을 작업대의 정위치에 놓고, 인쇄회로 기판의 해당 요소 부위를 덮도록 액상의 보호물질을 공급하여 고화시켜 보호물질 덮개를 형성시키고, 오염 요소가 있는 후속 공정을 진행한 뒤, 고화된 상태의 보호물질 덮개을 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명 방법에서 액상의 보호물질을 공급하기 전에 해당 요소 부위를 먼저 이형제로 처리하는 과정이 진행될 수 있다.

본 발명에서, 보호물질은 쉽게 점성을 조절할 수 있고, 일단 기판의 해당부위를 덮도록 도포되면 신속히 고화될 수 있는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 보호물질은 인쇄회로 기판에 제공되어 일단 고화되면 제거할 때 해당부위로부터 쉽게 떨이지면서 부스러기를 남기지 않는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이를 위해 보호물질은 고화된 상태에서 기판 표면에 별도의 이형제를 미리 처리하지 않아도 쉽게 떨어질 수 있도록 이물질 표면과는 친화력이 없고, 자체를 이루는 물질 내에서는 파단, 분쇄가 잘 이루어지지 않도록 부드럽고 질긴 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 보호물질은 액상을 이루기 위해 고체를 용제에 녹이거나, 가열을 통해 녹인 것, 복수 물질 혼합시 화학반응을 통해 경화되는 것을 사용할 수 있으며, 용제를 사용할 경우에는 휘발성이 좋은 것, 가열을 통해 녹인 것이나 화학적으로 경화되는 것이라면 외부 열전도성이 높고 자체 열용량이 작은 것을 채용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 공정용 인쇄회로 기판은 보호를 요하는 기판 일정 부분에 액상으로 공급되어 고화된 보호물질 덮개(커버)가 설치됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 오염 방지가 요구되는 요소를 가지는 회로기판을 가지고 공정을 진행할 때 보호물질을 해당 요소 위치에 노즐 등의 도구를 이용하여 액상으로 공급하여 해당 요소 위치를 커버할 수 있으므로 커버 작업이 별다른 위험 없이 기계화될 수 있어 단순하고 용이하게 될 수 있고, 제공된 뒤에는 쉽게 고화되어 이후 공정에서 흐르거나 탈락되지 않아 안정적으로 보호 기능을 수행할 수 있고, 오염이 문제되는 공정 후에는 점착성이 적어 쉽게 제거작업을 할 수도 있다.

따라서, 기존의 커버 테이프 작업에 비해 오염 위험을 더 안정적으로 방지하면서도 작업의 시간, 노력, 비용을 줄이는 효과를 가질 수 있다.

도1은 개별 인쇄회로기판에 MIC칩이 장착된 것을 위에서 본 상태를 나타내는 평면 사진,
도2는 도1의 보호가 필요한 MIC칩의 홀 부위를 확대하여 나타내는 사진,
도3은 도2의 확대 부위의 저면 사진,
도4는 종래에 인쇄회로 기판에 MIC칩이 설치된 상태에서 MIC 홀을 커버테이프로 보호하는 상태를 나타내는 측단면도,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따라 인쇄회로 기판에 MIC칩이 설치된 상태에서 MIC 홀을 보호물질 커버로 덮어 보호하는 상태를 나타내는 측단면도,
도6은 도5와 같이 구체적 인쇄회로 기판에서 MIC칩이 설치되고 그 상태에서 오염이 문제되는 공정 전에 액상의 보호물질을 기판 표면에 공급하여 굳힘으로써 원형의 보호물질 커버가 설치된 상태를 나타내는 사진,
도7은 도6의 상태에서 오염이 문제되는 공정 뒤 원형의 보호물질 커버를 MIC 홀에서 제거하여 그 측방에 배열한 상태로 도6의 사진의 물체 위상을 시계방향으로 90도 회전시킨 상태를 나타내는 사진이다.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도5는 종래의 기술에 해당하는 도4와 비교를 통해 본 발명을 간단하고 쉽게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 일 실시예를 나타내는 측단면도이다.

여기서 보이듯이, 종래에는 도4와 같이 오염이 문제가 되는 집합적 인쇄회로 전체를 개별적 인쇄회로 기판별로 분리하기 위해 인쇄회로기판(10)을 절단하는 단계 전에 집합적 인쇄회로 기판의 다수의 MIC 칩(20) 설치부에서 MIC 홀(21) 부분을 덮도록 커버 테이프를 부착하던 것을 커버 테이프 대신에 보호물질 덮개(40)로 덮고 있다.

이런 덮개(40)는 노즐로 기판 표면에 액상의 보호물질을 공급하여 기판 상에서 그 액상의 보호물질이 그 점성 혹은 점도에 따라 적당한 넓이로 퍼지면서 보호물질 액적을 만들고 그 액적이 굳어 고화되면서 도6의 사진에서 볼 수 있는 것과 같이 원형으로 만들어진다.

이를 위해 집합적 기판 전체는 MIC 홀(21)에 연결되는 기판 홀(11)이 위를 보도록 작업대의 정확한 작업 위치에 놓이고, 그 위로 액상의 보호물질을 공급하기 위한 노즐이 MIC 홀 위에 위치하여 액상의 보호물질을 기판 표면에 공급하게 된다. 하나의 집합적 기판에는 개별 인쇄회로 기판마다 MIC 홀(21)이 위치하므로 전체 MIC 홀을 덮도록 액상물질을 공급하기 위해서는 다수의 노즐이 사용되는 것이 바람직하며, 노즐이 하나라면 노즐이 기판에 대해 상대적으로 움직이면서 각각의 MIC 홀 위치로 이동하여 액상의 보호물질을 공급하게 될 것이다.

집합적 인쇄회로 기판에서 개별 인쇄회로 기판의 MIC 홀 위치가 행렬 형태로 배치된 경우이고 집합적 인쇄회로 기판이 이 작업대에서 일정 방향, 가령 열방향으로 움직이도록 공정이 이루어진다면, 기판 위쪽에 그 움직이는 방향과 수직하게 복수의 노즐이 배치되고, 기판이 일정 방향으로 움직이면서 MIC 홀이 이루는 행렬의 한 행이 노즐 아래 위치하게 될 때 그 행에 대해 액상 보호물질을 공급하고, 다음 행이 오면 다시 액상 보호물질을 공급하는 과정을 반복하는 방식으로 공급이 이루어질 수도 있다.

액상 물질의 점도를 조절하면 비록 기판 표면에 MIC 홀과 연결된 홀(11)이 있어도 그 홀을 통해 흘러 MIC 홀(21) 내부로 들어가지 않고 위쪽 일부만을 채운 상태로 굳도록 할 수 있다. 기판 홀(11)의 일부를 채우면서 굳은 부분은 보호물질 덮개(40)가 기판과 어느 정도의 결합력을 갖아 공정 진행 상이나 이동 상에서 너무 쉽게 혹은 저절로 빠지지 않도록 하는 역할을 할 수도 있으나, 기판 표면과 수평한 방향의 외력이 작용할 때 혹은 외부에서 덮개를 잡고 기판 홀(11)에서 뽑아내는 방향으로 작용할 때 마개 자체는 부숴지거나 파열되지 않으면서 어렵지 않게 제거될 수 있을 있을 정도로만 기판에 결합되도록 조절한다.

보호물질 덮개(40)를 형성하기 위한 액상물질이 열을 가하여 고체를 녹여 형성한 것이라면 그 온도를 조절하여 점도를 조절할 수 있고, 고체를 다른 액상의 용제에 용해시킨 것이라면 고체를 녹이기 위해 사용된 용제의 양 혹은 용액의 농도를 조절함으로써 점도를 조절할 수도 있다.

문제가 되는 전체 기판을 개별 기판으로 절단, 분리하는 단계와 그 단계에서의 파쇄물을 블로잉으로 제거하는 다음 단계, 경우에 따라 이 개별 기판을 이후 공정을 위해 이송하는 단계 이후에는 완성 제품을 만들기 위해 해당 부분(MIC 홀 부분)은 노출되어야 하므로 각 개별 인쇄회로 기판의 MIC 홀(21) 위치에서 덮개를 일일이 제거하게 된다.

이런 제거하는 단계에서도 제거 작업은 작업자의 수작업에 의해 이루어질 수도 있고, 작업대에 배열된 개별 인쇄회로 기판 위에 설치된 덮개 제거용 기계장치가 외력을 가해 제거하거나 혹은 위쪽에서 강한 접착 테이프를 이용하여 기판 표면에서 돌출된 보호물질 덮개만 부착시킨 후 들어올려 기판으로부터 제거하는 것도 가능하다.

어느 경우나, 보호물질 덮개는 고화된 상태에서 약한 점착 표면을 형성하여 기판 표면과 약하게 결합된 상태이므로 작은 외력만 작용하여도 쉽게 제거될 수 있고 별다른 공정 부담은 없게 된다.

여기서 보호물질로는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)를 주원료로 하되 파라핀을 포함하는 점착성 조절 물질을 첨가하여 만들어진 수지 혼합물을 사용한다. 이를 통해 비교적 낮은 온도에서 액상을 이룰 수 있고, 액상에서 온도을 많이 변화시키지 않아도 안정적으로 쉽게 점도 조절이 가능하게 된다.

여기서 점착성 조절 물질로 포함된 파라핀은 고화된 상태에서 보호물질 표면이 매끈하고 낮은 점착성을 가지도록 기능하게 된다.

여기서 EVA는 고화된 상태의 보호물질이 강하고 끈질겨 쉽게 부숴지지 않고 따라서 파티클과 같은 오염물질을 쉽게 만들고 남기지 않는 속성을 가지도록 한다.

이런 혼합물은 130℃ 내지 160℃에서 충분히 열을 흡수하여 액상으로 존재할 수 있고, 인쇄기판 표면에 닿으면 자체적으로 열용량이 크지 않아 쉽게 기판으로 열을 전달하면서 굳어져 대략 10초 이내의 짧은 시간 내에 고체상태가 될 수 있다. 기판 및 MIC칩의 MIC홀의 크기가 크기 않을 때에는 공급되는 액상의 보호물질의 점성이 큰 문제가 되지 않지만 홀의 크기가 상당할 경우, 액상 보호물질의 온도를 최대한 낮게 한 상태로 공급하여 점도가 높도록 함으로써 보호물질이 홀 속으로 깊이 뼈져들지 않은 상태에서 고화가 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

이런 상태로 큰 집합적 인쇄회로 기판을 쏘잉하여 절단하는 작업과 블로잉 세정 작업을 진행하면 이들 공정 진행 중에 MIC 홀로 파티클이 유입되어 MIC의 기능을 저하시키는 등의 문제를 효과적으로 예방할 수 있고, 아울러, 개별 인쇄회로 기판의 상태로 다른 장치 부품과 조립, 장착을 위해 다른 작업장으로 이송될 때, 이송과정에서의 오염도 예방할 수 있게 된다.

물론, 오염의 위험이 있는 공정 단계와 이송 단계를 거친 후에는 MIC 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 고화된 보호물질을 제거되어야 하며, 고화된 보호물질은 작업자의 손가락이나 다른 지그로 인쇄회로 기판 표면과 평행한 방향으로 조금만 외력을 가해도 쉽게 변형되면서 해당 위치로부터 이탈되어 제거될 수 있다. 물론, 고화된 보호물질 커버는 탄성과 연성을 가져 외력에 의해 쉽게 변형될 수는 있지만 부숴지거나 찢어지지는 않고 따라서 제거과정에서 이물질, 파티클을 양산하고 잔류시키지 않는다.

도7과 같은 보호물질 덮개를 제거한 상태의 사진을 보면 보호물질 덮개(cover)는 인쇄회로 기판의 해당부위 표면에서 깨끗하게 제거되어 해당 부분 오염이 없음을 보여주고 있다.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다.

따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 동일한 복수의 회로패턴이 구비된 인쇄회로기판(10)에서 상기 회로패턴마다 홀(11)과 MIC칩의 배면 홀(21)을 정렬시켜 상기 MIC칩의 배면 홀(21)이 외부로 드러날 수 있도록 상기 제1 인쇄회로기판과 MIC칩을 결합하고, 상기 인쇄회로기판(10)을 절단하여 상기 회로패턴 별로 분할시켜 단위 인쇄회로 기판 복수개를 얻는 공정에 사용되는 공정용 인쇄회로기판으로서,
   오염방지를 위한 보호가 요구되는 상기 MIC칩 배면 홀과 정렬되어 결합된 상태의 상기 인쇄회로기판(10)의 홀(11)에 대해 상기 인쇄회로기판(10)의 절단 전에 에칠렌 비닐 아세테이트(EVA)와 파라핀을 포함하여 이루어지는 액상의 보호물질을 공급하고 고화시켜 보호물질 덮개를 형성함으로써 이루어지는 공정용 인쇄회로기판.
4. 삭제
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 보호물질은 130도씨 내지 160도씨의 저융점 물질이며, 고화시 인쇄회로 기판 표면에 대해 저점착성 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 공정용 인쇄회로 기판.
6. 삭제

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