KR20050075641A - 연성회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 연상회로기판의 단부가 스프링백현상으로 인하여 상기 단부가 부착되는 주변부품으로부터 떨어지는 것을 방지하는 구조의 연성회로기판을 제공하는 것을 목적으로 하며, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 단부와, 단부로부터 연장된 굴곡부, 및 굴곡부로부터 연장된 연장회로부를 구비한 연성회로기판에 있어서, 단부와 굴곡부 사이에 형성된 제1비아홀 및 굴곡부와 연장회로부 사이에 형성된 제2비아홀을 구비하고, 연성을 갖는 베이스 필름과, 적어도 단부 및 굴곡부의 외측면에 형성된 제1도전층과, 단부의 내측면에 형성되고, 제1비아홀을 통하여 제1도전층과 전기적으로 연결된 제2도전층과, 연장회로부의 내측면에 형성되고, 제2비아홀을 통하여 제1도전층과 전기적으로 연결되며, 제2도전층과는 이격된 제3도전층, 및 제1도전층 상에 형성되며, 굴곡부에 위치하는 외측면에서는 제1도전층 방향으로 인입된 제1인입부가 형성된 보호층을 구비한 연성회로기판을 제공한다.

Description

연성회로기판{A flexible printed circuit board}

본 발명은 연성회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)에 관한 것으로서, 보다 더 상세하게는 액정표시소자의 단부와 각종 전자제품의 부품을 연결하는 연성회로기판에 관한 것이다.

연성회로기판은 휘어질 수 있는 회로기판을 말하는 것으로서, 통상 소정의 수지로 형성된 베이스 필름 상에 소정의 회로가 라미네이팅된 것이다. 이러한 연성회로기판은 각종 전자제품의 부품들을 서로 연결하는데 널리 사용되고 있다.

도 1 은 한국공개특허공보 1999-0031984호에 개시된 것으로서, 상측기판(22) 및 이와 결합된 하측기판(21)을 구비한 액정표시소자와, 이 액정표시소자에 연결된 연성회로기판(30)을 도시한다. 상기 하측기판(21)의 상측에는 박막트랜지스터와 이에 의하여 구동되는 제1전극이 구비되어 있고, 상기 상측기판(22)의 하측에는 상기 제1전극과 대향되는 제2전극이 구비되어 있다.

상기 제1전극과 제2전극 사이에는 액정이 개재되어 있고, 이 액정은 제1전극과 제2전극 간의 전위차에 의하여 회전된다. 상기 액정의 회전에 의하여 화상이 구현된다. 상기 박막트랜지스터의 각 단자들은 상기 연성회로기판에 의하여 구동회로와 연결된다. 한편 하측기판 상에도 상기 제1전극과 제2전극의 구동에 관련되는 구동IC(23)가 장착되어 있을 수 있다.

도 1 의 Ⅱ부분을 확대하여 도시한 도 2 에는 상기 연성회로기판(30)의 단면이 상세히 도시되어 있다. 연성회로기판(30)은 단부(30a), 상기 단부로부터 연장된 굴곡부(30b), 및 상기 굴곡부로부터 연장된 연장회로부(30c)를 구비한다. 베이스 필름(31)의 내측면(31'') 상에는 단부(30a)로부터 연장회로부(30c)까지 제1도전층(32)이 형성되어 있고, 베이스 필름의 연장회로부(30c)의 외측면(31')에는 비아홀(34)을 통하여 상기 제1도전층과 전기적으로 연결된 제2도전층(33)이 형성되어 있다.

상기 단부(30a) 및 굴곡부(30b)에 배치된 제1도전층(32) 상에는 제1도전층의 산화를 방지하여 전기접촉성을 향상시키는 피니쉬(Finish) 도금층(36)이 니켈-금, 주석 등으로 형성되어 있고, 이 피니쉬 도금층이 형성되지 않은 연장회로부(30c)의 제1도전층(32)과 제2도전층(33) 상에는 도전층의 크랙(crack), 산화, 긁힘, 다른 전기소자와의 단락 등을 방지하는 보호층(35a, 35b; cover layer)이 형성되어 있다. 상기 제1도전층과 제2도전층은 예를 들어 구리와 같은 금속으로 형성되고 상기 베이스 필름(31) 상에서 소정의 회로를 형성하는데, 통상적으로 상기 제1도전층 및 제2도전층은 하나의 비아홀(34)을 통하여 연결된다.

이와 같은 연성회로기판의 제1도전층(32)은 다른 전자소자(도 2 에서는 액정표시소자)의 단자(24)와 전기적으로 연결되어야 하는데, 통상적으로 상기 제1도전층들이 형성하는 도선들 간의 간격이 매우 좁으므로, 상기 단자(24)와 제1도전층(32)은 이방성도전재료(ACF, 25)에 의하여 전기적으로 연결된다.

그러나 상기와 같은 구조를 갖는 연성회로기판(30)을 제작하여 상기 액정표시소자의 단자(24)와 연결시킴에 있어서는 상기 연성회로기판의 굴곡부(30b)는 주회로부와 연결되는 제조공정 중에 수차례 펴졌다 굽혀졌다를 반복하게 되고, 이로 인한 압축응력과 인장응력 때문에 상기 보호층(35b, 35a)의 단부에 위치한 제1도전층(32)의 일부분(A)에 크랙(C; crack)이 발생한다. 이 크랙은 굽힘이 반복됨에 따라서 점점 커지게 되고, 이로 인하여 상기 제1도전층(32)이 단선되며, 이는 결국 연성회로기판의 기본적인 목적인 두 부품(예를 들어, 액정표시소자의 단자(24)와 상기 액정표시소자를 구동하는 구동회로가 설치된 구동회로기판의 단자) 간의 전기적인 연결을 실현하지 못한다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 상기 굴곡부에서 베이스 필름의 내측면에는 도전층을 제외하고, 베이스 필름의 외측면에는 도전층을 굴곡부 및 단부까지 연장하여 형성시켜서 단부와 연장회로부가 상호 도전되는 구조를 가진 연성회로기판을 제작할 수 있다. 상기 도전층은 보호층이 매립함으로써 보호된다.

이런 구조에서는 굴곡부에 형성된 도전층이 보호층에 의하여 덮여 있으므로, 굴곡부가 제조공정 중에 수 차례 펴졌다 굽혀지더라도 크랙(crack)이 발생하지 않고, 따라서 연성회로기판에 단선이 발생하지 않는 동시에 상기 베이스 필름도 굽힘이 자유로운 소재로 형성되므로 굽힘에 의하여 크랙이 발생하지는 않는다.

그런데, 상기 연성회로기판(30)에 굴곡부가 존재하며, 상기 굴곡부에서 굽힘변형으로 인하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 스프링백(spring back)현상(δθ/θ)이 발생하게 된다. 여기서, 스프링백 현상이란 소성변형 후에 하중을 제거함에 따라 탄성복원되는 현상을 말한다. 스프링백 현상으로 인하여, 이방성도전재료(25)와 접착되어 있던 연성회로기판(30')이 그림에서와 같이 복원하려고 하는 스프링백힘(Fr)이 발생하여, 결국 연성회로기판(30")이 이방성도전재료(25)로부터 떨어지게 된다는 문제점이 있다. 이 경우, 상기 스프링백 현상은 응력이 0으로 되는 굴곡의 중심선(N; Neutral Line)부터의 간격 및 재료의 탄성에 비례하여 커진다. 그런데, 상기 보호층이 탄성이 우수한 재료로 형성되며, 그 두께가 약 25㎛로서 상대적으로 두꺼움으로 인하여 상기 중심선으로부터의 간격이 커짐에 따라 상기 스프링백 현상이 현저하게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 상기 굴곡부(30b)에 위치한 제1도전층(32) 및 피니쉬 도금층(36) 상에도 보호층(35b)을 형성하는 방안을 생각해 볼 수 있으나, 이 경우에는 이방성도전재료(25)의 본딩(bonding) 작업을 방해한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 연상회로기판의 단부가 스프링백현상으로 인하여 상기 단부가 부착되는 주변부품으로부터 떨어지는 것을 방지하는 구조의 연성회로기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 굴곡부의 크랙으로 인한 단선이 발생되지 않는 연성회로기판을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은:

단부, 상기 단부로부터 연장된 굴곡부, 및 상기 굴곡부로부터 연장된 연장회로부를 구비한 연성회로기판에 있어서,

상기 단부와 굴곡부 사이에 형성된 제1비아홀 및 상기 굴곡부와 연장회로부 사이에 형성된 제2비아홀을 구비하고, 연성을 갖는 베이스 필름;

적어도 상기 단부 및 굴곡부의 외측면에 형성된 제1도전층;

상기 단부의 내측면에 형성되고, 상기 제1비아홀을 통하여 상기 제1도전층과 전기적으로 연결된 제2도전층;

상기 연장회로부의 내측면에 형성되고, 상기 제2비아홀을 통하여 상기 제1도전층과 전기적으로 연결되며, 상기 제2도전층과는 이격된 제3도전층; 및

상기 제1도전층 상에 형성되며, 상기 굴곡부에 위치하는 외측면에서는 상기 제1도전층 방향으로 인입된 제1인입부가 형성된 보호층;을 구비한 연성회로기판을 제공한다.

상기 제1인입부는 상기 보호층을 하프에칭(half etching)하여 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 베이스 필림은 상기 굴곡부에서 내측면이 인입된 제2인입부를 구비하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 제2인입부는 상기 베이스 필름을 하프에칭(half etching)하여 형성된 것이 바람직하다.

상기 제2도전층 상에는 피니쉬 도금층이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제3도전층 상에는 보호층이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1도전층은 굴곡시 굴곡의 중심선에 위치되는 것이 바람직하다.

이어서, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 연성회로기판에 대하여 상세히 설명한다. 연성회로기판(130)은 다른 부품(예를 들면 액정표시소자 등)의 단자(24)와 연결되는 단부(130a), 상기 단부로부터 연장되어 굴곡되는 굴곡부(130b), 및 상기 굴곡부로부터 연장되는 연장회로부(130c)를 구비한다. 여기서 상기 굴곡부는 연성회로기판이 휘어지는 부분을 의미하며, 상기 연장회로부는 굴곡부를 중심으로 상기 단부의 반대쪽에 있는 부분을 의미한다. 도 4에 도시된 영역(B)은 제2도전층(132)과 제3도전층(137) 사이의 영역을 의미하며, 이 영역에 있던 도전층은 에칭에 의하여 제거된다.

상기 단부(130a)는 베이스 필름(131), 상기 베이스 필름의 외측면(131')에 형성된 제1도전층(133), 및 상기 베이스 필름의 내측면(131'')에 형성된 제2도전층(132)을 구비한다. 상기 제1도전층 상에는 제1도전층을 보호하는 보호층(135a; cover layer)이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제2도전층 상에는 상기 단자(24)와의 접촉성을 향상시키고 구리회로의 산화를 방지하는 피니쉬 도금층(136)이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 굴곡부(130b)는 베이스 필름(131) 및 상기 베이스 필름의 외측면(131')에 형성된 제1도전층(133)을 구비한다. 상기 단부(130a)와는 달리 베이스 필름의 내측면(131'')에는 도전층이 형성되지 않는다. 굴곡부(130b)의 베이스 필름(131), 제1도전층(133), 및 보호층(135a)은 각각 상기 단부(130a)의 베이스 필름(131), 제1도전층(133), 및 보호층(135a)과 일체로서 형성된다.

상기 제1도전층(133) 상에는 제1도전층(133)을 보호하는 보호층(135a)이 형성된다. 상기 굴곡부에 형성된 보호층의 외측면(135')에는 상기 제1도전층(133)으로 오목한 인입부(135c)가 형성된다.

스프링백 현상은 응력이 0 으로 되는 굴곡의 중심선(N; Neutral Line)과의 간격이 컬수록 현저해지고, 그 재료의 탄성이 높을수록 커진다. 따라서 굴곡부(130b)에서 보호층(135a)의 일부를 제거함으로써, 스프링백 현상을 감소시킴과 동시에 연성회로기판의 연성을 확보하게 되어서, 결과적으로 상기 연성회로기판(130)과 단자(24)가 스프링백 현상으로 인하여 떨어지는 것이 방지된다.

이 경우 상기 보호층(135a)은 단부(130a)로부터 굴곡부(130b)를 거쳐 연장회로부(130c)까지 일체로 형성된 후에, 상기 굴곡부(130b)가 하프에칭(half etching)됨으로써 형성되는 것이 바람직하다. 상기 보호층이 일체로 형성됨으로 인하여, 상기 연성회로기판의 제조공정이 줄어든다는 장점이 있다. 상기 보호층을 하프에칭하기 위하여 여러가지 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 레이져를 사용하여 직접 마모하여 형성하는 레이져 마모법(laser abrasion)이나, 상기 인입부를 제외한 영역을 마스킹(masking)한 후 플라즈마를 사용하여 에칭하는 플라즈마 에칭법이나, 굴곡부를 제외한 영역을 마스킹한 후 화학적으로 에칭하는 화학에칭법(chemical etching) 등을 이용하여 인입부를 형성시킬 수 있다.

상기 연장회로부(130c)는 베이스 필름(131)과, 상기 베이스 필름의 외측면(131')에 형성된 제1도전층(133)과, 상기 베이스 필름의 내측면(131'')에 형성된 제3도전층(137)을 구비한다. 상기 제1도전층과 제3도전층 상에는 이들을 보호하는 보호층들(135a, 135b)이 각각 형성되는 것이 바람직하다. 연장회로부(130c)의 베이스 필름(131), 및 제1도전층(133)은 각각 상기 굴곡부(130b)의 베이스 필름(131), 및 제1도전층(133)과 일체로서 형성된다.

상기 단부(130a)와 굴곡부(130b) 사이에는 제1비아홀(134a)이 형성되며, 제1비아홀을 통하여 제1도전층(133)과 제2도전층(132)이 전기적으로 연결된다. 또한 상기 굴곡부(130b)와 연장회로부(130c) 사이에는 제2비아홀(134b)이 형성되며, 제2비아홀을 통하여 제1도전층(133)과 제3도전층(137)이 전기적으로 연결된다. 결국 단자(24)와 전기적으로 연결되는 제2도전층(132)은 제1도전층(133)을 통하여 제3도전층(137)과 전기적으로 연결된다.

상기 제1비아홀 및 제2비아홀은, 소위 마이크로 비아홀이라 불리는 작은 직경을 갖는 비아홀을 예로 든 것으로서, 그 직경이 작기 때문에 그 내면에 도전성재료를 도금함으로써 비아홀의 내부가 충진된다. 이로 인하여, 이방성도전재료를 도포하더라도 상기 비아홀의 내부로 침입하지 않고, 따라서 본딩헤드의 오염이 방지된다는 장점이 있다.

연성회로기판(130)의 제조에 있어서는, 제1비아홀과 제2비아홀이 형성된 베이스 필름(131)을 폴리이미드(polyimide) 등으로 제조하여, 그 외측면(131')에 제1도전층을 라미네이팅 및 에칭에 의하여 소정의 패턴으로 형성하고, 그 내측면(131'')에 제2도전층과 제3도전층을 라미네이팅 및 에칭에 의하여 소정의 패턴으로 형성한다. 특히 상기 제2도전층과 제3도전층은 단일의 라미네이팅 공정에 의하여 일체로 형성된 후에, 이들 사이의 부분(C)이 에칭에 의하여 제거됨으로써 서로 이격되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 액정표시소자 상의 단자(24)와 접속하기 위한 단부(130a)와 굴곡되어 연장되는 연장회로부(130c)를 분리하기 위한 구조이다. 본 발명에 따른 연성회로기판에 있어서는 응력이 0 으로 되는 굴곡의 중심선(N; Neutral Line)이 제1도전층에 있게 될 뿐만 아니라, 상기 제2도전층과 제3도전층이 굴곡부(130b)를 사이에 두고 이격되어 있기 때문에, 굴곡부에 형성된 제1도전층에는 응력이 가해지지 않고, 따라서 도전층에 크랙이 발생되지 않는다.

이 경우, 베이스 필림(131)은 상기 굴곡부(130b)에서 내측면(131")이 상기 제1도전층으로 오목한 제2인입부(131c)를 구비하는 것이 바람직하다. 이는 굴곡부에서의 연성회로보드의 두께를 작게하여 스프링백 현상을 방지하고, 중심선을 제1도전층에 있게 할 수 있기 때문이다.

이 경우, 상기 제2인입부(131c)는 상기 베이스플름(131)을 하프에칭(half etching)하여 형성되는 것이 바람직한데, 상기 베이스 필름을 하프에칭하기 위하여 여러가지 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 레이져를 사용하여 직접 마모하여 형성하는 레이져 마모법(laser abrasion)이나, 상기 인입부를 제외한 영역을 마스킹(masking)한 후 플라즈마를 사용하여 에칭하는 플라즈마 에칭법이나, 굴곡부를 제외한 영역을 마스킹한 후 화학적으로 에칭하는 화학에칭법(chemical etching) 등을 이용하여 인입부를 형성시킬 수 있다.

또한, 상기 제1도전층이 형성된 후에는 그 위에 보호층(135a)을 형성하고, 제2도전층이 형성된 후에는 그 위에 피니쉬 도금층(136)을 형성하며, 제3도전층이 형성된 후에는 그 위에 보호층(135b)을 형성한다. 상기 제1도전층, 제2도전층, 및 제3도전층은 도전성이 좋은 금속, 예를 들면 구리로 형성되고, 상기 피니쉬 도금층은 니켈, 금, 알루미늄 등으로 형성된다.

상기와 같은 구조를 갖는 연성회로기판(130)에 있어서는, 굴곡부에서 상기 베이스필름의 외측면(131')에 형성된 제1도전층(133)이 보호층(135a)에 의하여 덮여 있으며, 상기 보호층은 단부 및 연장회로부와 비교하여 제1도전층으로 인입된 형상을 함으로써, 스프링백 현상을 방지할 수 있으며, 굴곡부가 제조공정 중에 수 차례 펴졌다 굽혀지더라도 크랙(crack)이 발생하지 않고, 따라서 연성회로기판에 단선이 발생하지 않는다. 한편 상기 베이스 필름(131)도 굽힘이 자유로운 소재로 형성되므로 굽힘에 의하여 크랙이 발생하지는 않는다.

본 발명에 의하여, 연성회로기판의 굴곡부에 인입부가 형성됨으로써, 스프링백 현상으로 인하여 연성회로기판의 단자부가 주변부품으로부터 떨어지는 것이 방지되는 연성회로기판이 제공된다.

이와 더불어, 굴곡부에서 크랙이 발생되지 않음으로써, 크랙으로 인한 단선이 발생되지 않는다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1 은 디스플레이 패널의 일 단부에 연결된 연성회로기판을 도시하는 단면도이고,

도 2 는 도 1 의 Ⅱ부분을 도시하는 단면도이고,

도 3 은 종래의 연성회로기판에서의 스프링백 현상을 도시하는 단면도이고,

도 4 는 디스플레이 패널에 장착된 본 발명에 따른 연성회로기판을 도시하는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

130: 연성회로기판 130a: 단부

130b: 굴곡부 130c: 연장회로부

131: 베이스 필름 131c: 제2인입부

131": 베이스 플름 내측면 132: 제2도전층

133: 제1도전층 134a: 제1비아홀

134b: 제2비아홀 135: 보호층

135c: 제1인입부 135': 보호층 외측면

136: 피니쉬(Finish) 도금층 137: 제3도전층

N: 중심선

Claims (6)

1. 단부, 상기 단부로부터 연장된 굴곡부, 및 상기 굴곡부로부터 연장된 연장회로부를 구비한 연성회로기판에 있어서,

   상기 단부와 굴곡부 사이에 형성된 제1비아홀 및 상기 굴곡부와 연장회로부 사이에 형성된 제2비아홀을 구비하고, 연성을 갖는 베이스 필름;

   적어도 상기 단부 및 굴곡부의 외측면에 형성된 제1도전층;

   상기 단부의 내측면에 형성되고, 상기 제1비아홀을 통하여 상기 제1도전층과 전기적으로 연결된 제2도전층;

   상기 연장회로부의 내측면에 형성되고, 상기 제2비아홀을 통하여 상기 제1도전층과 전기적으로 연결되며, 상기 제2도전층과는 이격된 제3도전층; 및

   상기 제1도전층 상에 형성되며, 상기 굴곡부에 위치하는 외측면에서는 상기 제1 도전층방향으로 오목한 제1인입부가 형성된 보호층;을 구비한 연성회로기판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1인입부는 상기 보호층이 하프에칭(half etching)되어 형성된 것을 특징으로 하는 연성회로기판.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 베이스 필림에는 굴곡부에서 내측면이 인입된 제2인입부가 형성된 것을 특징으로 하는 연성회로기판.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제2인입부는 상기 베이스 필름이 하프에칭(half etching)되어 형성된 것을 특징으로 하는 연성회로기판.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1비아홀과 제2비아홀의 내부는 도전성재료로 충진된 것을 특징으로 하는 연성회로기판.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 제1도전층은 굴곡시 굴곡의 중심선에 위치되는 것을 특징으로 하는 연성회로기판.