KR20030028435A

KR20030028435A - 유연성 인쇄회로기판과 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20030028435A
Application number: KR1020020059754A
Authority: KR
Inventors: 와타나베사카에
Original assignee: 아사히 통신주식회사
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2003-04-08
Also published as: JP3746013B2; CN1196386C; TW540258B; JP2003179322A; CN1411328A

Abstract

유연성 인쇄회로기판은 열저항성의 유연성 트렁크와 리더, 관통구멍 및 솔더를 포함한다. 트렁크와 리더는 절연물질로 이루어져 있다. 관통구멍은 트렁크 내에 형성되어 있다. 솔더는 관통구멍에 채워져서 트렁크와 리더가 서로 부분적으로 중첩되도록 하여 서로 접합한다. 유연성 인쇄회로기판을 위한 제조방법도 개시된다.

Description

유연성 인쇄회로기판과 그의 제조방법 {Flexible printed circuit board and manufacturing method for the same}

본 발명은 전자 장치 등의 하우징과 결합되는 유연성 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래에는 전자장치에서 전자소자들과 기계소자들이 실장되어 원하는 전자회로를 구성하는 인쇄기판이라 불리는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)은 그의 하우징에 결합되었다. 이러한 인쇄기판으로서 단단한 기판이 주로 사용되어 왔지만, 최근에는 유연성 회로기판(이하, FPC라고 칭함)이 자주 사용된다.

FPC는 절연물질로서 폴리이미드와 같이 열에 강하고 유연한 수지물질을 사용한 상당히 유연한 회로기판이다. 이 FPC는 그 위에 실장된 전자소자와 기계소자 등과 함께 구부러질 수 있다. 하우징에 결합될 때, FPC는 하우징 내의 공간을 효과적으로 이용함으로써 연결되어, 전자장치가 콤팩트하게 만들어질 수 있도록 한다.

FPC는 전자장치에서 결합된 상태, 즉 휘어진 상태에 해당하는 평면상에서 개발됨으로써 제조된다. 이러한 경우에, 개발된 설계도가 더 복잡해질수록 하나의 시트로부터 얻어지는 FCB의 수가 더 적어지고, 회로기판이 비싸진다.

이에 대하여 도면을 참조하여, 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 5a 에 나타난 바와 같이 전체적으로 FPC(1)는 트렁크(trunk)(1-1)로부터 신장된 얇은 리더(leader)(1-2)를 가진다. 하나의 FPC(1)의 리더(1-2)는 다른 FPC(1)의 리더(1-2)와 간섭하게 되므로, 하나의 정사각형 시트의 4개의 모서리에 대응하도록 오직 4개의 FPC(1)만이 얻어지는 문제점이 있었다.

그러므로, FPC를 보다 저렴한 가격으로 공급하기 위하여 하나의 정사각형 시트로부터 얻어지는 FPC의 개수를 증가시키면서도, 공정수를 최소한으로 하는 인쇄회로기판 및 그 제조방법이 필요하다.

본 발명이 이루고자 목적은 하나의 시트로부터 더 많은 개수의 인쇄회로기판을 얻을 수 있도록 하여, 저렴한 유연성 인쇄회로기판(FPC) 및 그 제조방법을 제공하는 데에 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 유연성 인쇄회로기판(FPC)의 평면도.

도 2a 는 도 1 에 도시된 FPC를 구성하는 트렁크와 리더를 나타내는 도면.

도 2b 는 도 2a 에 도시된 트렁크와 리더가 하나의 시트로부터 얻어 질 때에 사용되는 레이아웃.

도 3a 내지 도 3f 는 도 1 에 도시된 FPC를 지그를 이용하여 제조하는 방법을 설명하는 도면.

도 4a 는 도 3c 의 선 I-I를 따라 절단된 단면도.

도 4b 는 도 3d 의 선 II-II를 따라 절단된 단면도.

도 4c 는 도 3e 의 선 III-III을 따라 절단된 단면도.

도 4c 는 도 3f 의 선 IV-IV를 따라 절단된 단면도.

도 4e 는 트렁크와 리드를 위한 본딩부분의 단면도.

도 5a 는 종래의 FPC의 평면도.

도 5b는 도 5a 에 각각 도시된 FPC들이 하나의 시트로부터 얻어질 때에 사용되는 레이아웃을 보여주는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 종래의 유연성 인쇄회로기판(FPC)

2 : 본 발명의 유연성 인쇄회로기판(FPC)

2-1 : 트렁크(trunk)2-2 : 리더(leader)

2-3 : 솔더(solder) H 1 : 관통 홀(hole)

P : 기준 핀S : 점착 시트(adhesive sheet)

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 유연성 인쇄회로기판(FPC)은, 절연물질로 이루어진 제 1 및 제 2 열저항 유연 분할 보드와, 상기 제 1 분할 보드 내에 형성된 관통 홀(through hole)과, 상기 관통 홀에 채워져서, 서로 부분적으로 중첩되는 상기 제 1 및 제 2 분할 보드를 서로 연결하는 솔더(solder)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 회로기판을 나타낸다.

도 1 에 도시된 바와 같이, FPC(2)는 트렁크(제 1 분할 보드)(2-1)와, 트렁크(2-1)로부터 신장된 얇은 리더(제2 분할 보드)(2-2)로 이루어진다. 도 2a 에 도시된 바와 같이, 트렁크(2-1)와 리더(2-2)는 서로 분리되어 있고, 트렁크(2-1) 내에 형성된 관통 홀(H1)에 채워진 솔더(2-3)를 통하여 서로 점착되어 있다.

하나의 시트(sheet) 위의 FPC(2)의 레이아웃과 관련하여, 도 2b 에 도시된 바와 같이, 그것은 각각의 FPC(2)를 트렁크(2-1)와 리더(2-2)로 분리함으로써 만들어질 수 있다. 그러므로, 하나의 시트로부터 얻어지는 FPC(2)의 개수는 (종래의) 4개에서 6개로 증가될 수 있고, 이로 인하여 FPC(2)의 가격을 낮출 수 있는 장점이 있다.

트렁크(2-1)와 리더(2-2)의 본딩과정을 설명하기로 한다.

우선, 관통 홀(hole)(H1)이 형성되는 트렁크(2-1)의 부분과 리더(2-2)의 부분(원단)이 리더(2-2)가 하부에서 중첩된다. 다음으로, 솔더(solder)(2-3)는 관통 홀(hole)(H1)내에 채워져 융착되고, 이로써 리더(2-2)를 트렁크(2-1)에 접합시킨다.

솔더(2-3)는 인쇄에 의해 관통 홀(H1)에 채워진다. 본 실시예에서 이러한 인쇄는 전자부품과 기계부품을 설치하기 위한 솔더를 인쇄함과 동시에 수행된다. 채워진 솔더(2-3)는 전자부품과 기계부품을 실장하기 위한 솔더의 융착과 동시에 융착된다. 즉, FPC(2) 상에서 트렁크(2-1)과 리더(2-2)의 접합과 전자부품과 기계부품의 실장이 동일 공정으로 수행되므로, 공정 수가 증가하지 않고, FPC(2)의 제조단가의 증가도 억제될 수 있다.

상술한 FPC(2)는 지그(jig)를 이용하여 제조된다. 이 제조 과정은 도 3a 내지 도 3f 를 참조하여 설명한다. 도 3a 내지 도 3f 에서, 하나의 FPC(2)에만 관련하여 설명되지만, 실재로는 다수개의 FPC(2)가 하나의 지그(jig)를 이용하여 동시에 제조된다.

도 3a 에 도시된 바와 같이, 많은 개수의 위치 핀들(P)이 제 1 지그(jig)로 사용되는 기준 핀 보드(3)에 설치된다. 위치 핀들(P)의 머리는 기준 핀 보드(3)의 상면으로부터 돌출되어 있다.

도 3b 에 도시된 바와 같이, 위치 핀들(P)이 삽입될 구멍들(PH)은 고정판(4) 에 형성되어 기준 핀 보드(3)에 설치된 위치 핀들(P)에 대응하는 위치에서 제 2 지그(jig)로 사용된다. FPC(2)를 임시로 고정하기 위한 점착성이 있는 시트(sheet)들 (이하 점착 시트들이라고 약칭함)(S)은 고정판(4)의 필요한 부분에 점착된다. 본 실시예에서, 각각이 저분자 중량 실록산(siloxane)의 감소된 양을 가지는 열저항성 실리콘 고무막들은 점착 시트(S)로서 사용된다. 점착 시트(S)의 두께에 해당하는 깊이만큼 함몰된 오목한 표면(함몰부들)이 점착 시트(S)가 점착될 고정판(4)의 소정 부분들 상에 형성된다. 점착후에는 점착 시트가 점착되지 않은 고정판(4)의 표면이 고정판(4)과 높이가 같아진다.

고정판(4)은 기준 핀 보드(3) 상에서 중첩된다. 이때, 기준 핀 보드(3)와 고정판(4)은 배열되어 있고, 도 3c 와 도 4a 에 도시된 바와 같이, 위치 핀들(P)이 해당 홀(PH)에 삽입되어 있으므로, 그 위치핀들은 고정판(4)의 상면을 관통하여 돌출된다.

도 3d 와 도 4b 에 도시된 바와 같이, FPC(2)의 리더(leader)(2-2)는 고정판(4) 위에서 점착 시트(sheet)(S1, S2)를 가로질러 위치하고 있다. 이때에, 리더(2-2)는 위치 핀들(P1 내지 P4)에 의해 점착 시트(S1, S2) 상의 설치위치로 유도된다. 점착 시트(S1, S2) 상의 리더(2-2)는 점착 시트(S1, S2)의 점착력에 의해 임시로 움직이지 않게 고정된다.

도 3e 와 도 4c 에 도시된 바와 같이, FPC(2)의 트렁크(trunk)(2-1)는 고정판(4) 상의 점착 시트(sheet)(S2 내지 S8) 상에 위치해 있다. 이때에, 트렁크(2-1)는 위치 핀들(P3 내지 P8)에 의해 점착 시트(S2 내지 S8) 상의 설치위치로 유도된다. 점착 시트(S2 내지 S8) 상에 위치한 트렁크(2-1)는 점착 시트(S2 내지 S8)의 점착력에 의해 움직이지 않게 임시로 고정된다. 이렇게 임시로 고정된 상태에서는 관통 홀(hole)(H1)이 형성되는 트렁크(2-1)의 위치와 리더(leader)(2-2)의 먼 단부는 아래쪽에 있는 리더(2-2)와 중첩된다.

도 3f 와 도 4d 에 도시된 바와 같이, 기준 핀 보드(3)는 고정판(4)으로부터 제거된다. 이때에 기준 핀 보드(3)의 위치 핀들(P1 내지 P8)은 제거되므로, 고정판(4)의 상부에는 어떠한 돌출도 남아있지 않게 된다.

고정판(4) 위에 임시로 고정된 트렁크(trunk)(2-1) 및 리더(leader)(2-2)와 함께, 솔더(solder)는 크림 솔더 인쇄기에 의하여 트렁크(2-1)와 리더(2-2) 상에인쇄된다. 따라서, 전자부품과 기계부품을 실장하기 위한 솔더의 인쇄와 솔더를 관통홀(hole)(H1) 속으로 채우는 작업은 동시에 수행된다.

전자부품과 기계부품이 부품 설치 유닛에 의해 트렁크(trunk)(2-1)에 점착된 후, 솔더(solder)는 리플로우 유닛(reflow unt)의 뜨거운 공기에 의해 용융되고, 그 결과 전자부품과 기계부품의 연결과, 트렁크(2-1)와 리더(leader)(2-2)의 접합이 동시에 수행된다.

리플로우 솔더링(reflow soldering)동안에, 고정판(4)에 점착된 점착 시트(sheet)(S)도 가열된다. 그러나 점착 시트(S)는 열 저항성을 가지므로, 그것들은 고정판(4)으로부터 벗겨지지 않을 것이다. 저분자 중량 실록산의 감소된 양을 가지는 각각의 실리콘 고무막은 점착 시트(S)로 사용되므로, 가열하는 동안 저분자 중량 실록산의 증발량은 작다. 이는 절연막이 증발된 저분자 중량 실록산에 의해 형성되는 접촉 등의 위에 형성되는 것을 방지한다.

도 4e 에 도시된 바와 같이, 트렁크(trunk)(2-1)와 리더(leader)(2-2)가 접합될 때에 관통 홀(hole)(H1) 내에 채워진 솔더(solder)(2-3)가 융착되므로, 트렁크(2-1)의 도체(2-1a)와 리더(2-2)의 도체(2-2a)는 서로 솔더 연결된다. 이때 도체(2-1a)의 관통 홀(hole)(H1)의 내벽 및 가장자리와, 도체(2-2a)의 표면은 솔더를 통해서 서로 전기적으로 연결된다. 그러므로, 트렁크(2-1)와 리더(2-2)는 물리적 및 전기적으로 서로 연결된다. 트렁크(2-1)와 리더(2-2)의 접합 표면은 솔더(2-3)가 용융될 때 발생하는 표면장력으로 인해 서로 밀착된다.

지그(jig)가 기준 핀 보드와 고정판의 이중구조를 가지기 때문에 얻어지는장점을 설명한다. 기준 핀 보드(3)가 제공되지 않고 위치 핀이 고정판(4) 위에 직접적으로 형성되면, 위치 핀은 FPC의 두께와 같거나 더 두꺼운 돌출량을 가져서는 안 된다. 왜냐하면 그것들이 솔더 인쇄를 방해할 수도 있기 때문이다. 이 경우에 고정판(4)으로부터 돌출된 돌출핀의 돌출량은 감소하고, 트렁크(trunk)(2-1)와 리더(leader)(2-2)가 임시로 고정판(4)에 고정될 때 위치 이동이 발생하는 경향을 띄게 된다.

이와 반대로 본 실시예에 의하면, 지그(jig)는 기준 핀 보드(3)와 고정판(4)의 이중구조를 가지며, 기준 핀 보드(3)는 솔더 인쇄 전에 제거된다. 따라서 위치 핀(P1 내지 P8)의 높이는 증가될 수 있고, 고정판(4)으로부터 돌출된 위치 핀(P1 내지 P8)의 돌출량은 증가하여 결과적으로, 트렁크(trunk)(2-1)와 리더(leader) (2-2)가 고정판(4)에 임시로 고정될 때, 위치 이동이 쉽게 일어나지 않을 것이다. 즉, 좀 더 견고하게 고정이 될 것이다.

그리고, 점착 시트(sheet)(S)는 고정판(4)의 필요한 위치에 점착된다. 또는 점착 시트는 고정판(4)의 전면을 덮도록 점착될 수도 있다. 이러한 경우에, 필요한 부분을 제외하고 점착 시트의 표면은 레이저 빔(laser beam)이나 샌드블래스팅 (sandblasting)에 의해 선택적으로 거칠게 만들어져서 점착 시트(S1 내지 S8)에 해당하는 고정판(4) 상의 점착부분을 형성할 수도 있다.

상기한 실시예에서는, 관통 홀(hole)(H1)은 트렁크(trunk)(2-1) 내에 형성된다. 그러나, 관통 홀(H1)은 리더(leader)(2-2) 내에 형성될 수도 있다. FPC(2)는 두 분할부분, 즉 트렁크(2-1)과 리더(2-2)로부터 만들어진다. 그러나 회로기판의분할부분의 수는 3 내지 4로 증가할 수도 있다. 분할 회로기판은 이층으로 중첩될 필요는 없다. 그러나 층의 개수는 3 내지 4로 증가될 수도 있다. 관통 홀(hole)은 2개 이상의 분할부분으로 나뉘어서 만들어진 유연성 인쇄회로기판의 적어도 하나의 회로기판 내에 형성된다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하고 , 본 기술분야의 통상의 지식수준으로 용이하게 변경가능하거나 균등한 다른 실시예, 세부적 내용의 변경이나 치환은 본 발명의 보호범위내에 있다. 또한 본 발명에서 사용한 용어는 본 발명을 효과적으로 사용하기 위한 수단일 뿐이므로, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 종래에 하나의 일체로 구성된 유연성 인쇄회로기판(FPC)을 트렁크부분과 리더부분으로 분할한 후 관통홀(hole)을 솔더 (solder)로 접합되도록 함으로서, 하나의 시트(sheet)로 부터 얻을 수 있는 FPC의 수를 증가시킬수 있고, 이로 인하여 FPC의 가격을 하락시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 솔더(solder)가 인쇄에 의하여 관통 홀(hole)에 채워지므로, 회로기판의 접합과 전자부품및 기계부품의 실장은 동일한 공정에서 수행된다. 따라서 공정의 수가 증가되지 않고, 제조단가의 증가를 억제할 수 있는 장점이 있다.

또한 지그(jig)는 기준 핀 보드와 고정판의 이중구조로 하여, 돌출되는 위치 핀들의 높이를 증가시킬 수 있다. 이로 인하여 유연성 인쇄회로기판이 임시로 고정판에 고정될 때, 좀 더 견고하게 고정하여 위치이동이 일어나지 않도록 할 수 있는 장점이 있다.

Claims

절연물질로 이루어진 제1 및 제2 열저항성의 유연 분할 보드(2-1, 2-2)와;

상기 제1 분할 보드 내에 형성된 관통홀(H1)과;

상기 관통홀에 채워져서, 서로 부분적으로 중첩되는 상기 제 1 및 제 2 분할 보드를 서로 연결하는 솔더(2-3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 인쇄회로기판.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 분할 보드는 상기 제1 분할 보드의 아래에 중첩되도록 상기 솔더에 의하여 상기 제 1 분할 보드에 접합되는 것을 특징으로 하는 유연성 인쇄회로기판.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 분할 보드는 도체를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 분할 보드의 도체들은 상기 솔더를 통하여 전기적으로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 유연성 인쇄회로기판.
절연물질로 이루어진 열저항 유연 인쇄회로기판을 제1 및 제2 분할 보드(2-1, 2-2)로 분할하는 단계와;

상기 제1 분할 보드 내에 관통홀(H1)을 형성하는 단계와;

상기 관통홀 내에 솔더(2-3)를 채우고 상기 솔더을 융착하여, 서로 부분적으로 중첩되는 상기 제 1 및 제 2 분할 보드를 서로 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 인쇄회로기판의 제조방법.
제 4 항에 있어서 상기 접합단계는,

아래쪽에 있는 상기 제 2 분할 보드로 상기 제 1 및 제 2 분할 보드를 서로 부분적으로 중첩시키는 단계와;

상기 제 1 분할 보드의 관통홀 내에 솔더(2-3)를 채우는 단계와;

상기 관통홀에 채워진 솔더를 융착하여 상기 제 1 및 제 2 분할 보드를 서로 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 인쇄회로기판의 제조방법.
제 5 항에 있어서 상기 채우는 단계는,

전자/기계 부품을 상기 제 1 분할 보드 상에 연결하는 역할을 하는 솔더 인쇄에 의하여 상기 관통홀에 솔더를 채우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 인쇄회로기판의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 상기 방법은 상기 관통홀의 형성 후에 상기 제 1 및 제 2 분할 보드를 임시로 고정하는 단계를 더 포함하며, 상기 채우는 단계는 임시로 고정된 상기 제 1 및 제 2 분할 보드를 서로 접합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 인쇄회로기판의 제조방법.
제 5 항에 있어서, 상기 임시로 고정하는 단계는,

많은 수의 위치 핀들(P1 내지 P8)이 돌출되는 기준 핀 보드(3)와, 상기 위치 핀들에 대응하는 위치에 형성된 관통홀들(PH)과 상기 관통홀들이 개방되는 그의 한 쪽 표면에 점착되는 점착 시트(S)를 가지는 고정판(4)을 서로 중첩시켜 상기 위치 핀들이 상기 점착 시트가 점착된 상기 고정판의 표면으로부터 상기 관통홀을 통하여 돌출되도록 하는 단계와;

상기 위치 핀들을 가이드로 이용하여, 상기 점착 시트가 점착된 상기 고정판의 표면에 상기 제2 분할 보드를 위치시켜, 상기 제2 분할 보드를 상기 부착 시트와 임시로 고정하는 단계와;

상기 위치 핀들을 가이드로 이용하여, 상기 점착 시트가 점착된 상기 고정판의 표면에, 상기 관통홀이 형성된 상기 제 1 분할 보드의 영역을 위치시켜, 임시로 고정된 상기 제 2 분할 보드의 부분에 중첩되도록 하고, 상기 제 1 분할 보드를 상기 점착 시트와 임시로 고정하는 단계와;

상기 제 1 및 제 2 분할 보드가 임시로 고정된 후, 상기 기준 핀 보드를 상기 고정판으로부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성 인쇄회로기판의 제조방법.
제 8 항에 있어서, 상기 점착 시트는 열저항 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유연성 인쇄회로기판의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 점착 시트는 소량의 저분자 중량 실록산을 함유하는 실리콘 고무막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유연성 인쇄회로기판의 제조방법.
제 8 항에 있어서, 상기 점착 시트는 상기 점착 시트의 두께에 해당하는 깊이로 함몰된 상기 고정판에 형성된 함몰부에 부착된 것을 특징으로 하는 유연성 인쇄회로기판의 제조방법.