KR20060003287A

KR20060003287A - 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작방법

Info

Publication number: KR20060003287A
Application number: KR1020040052112A
Authority: KR
Inventors: 강명삼; 류창섭; 배원철; 이재걸; 이두환
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2006-01-10
Also published as: JP2006023269A; JP4469251B2; CN1719274A; KR100619368B1; CN100480722C; US20060001422A1; US7394249B2

Abstract

본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판은 양면에 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로가 각각 형성된 원판; 상기 원판의 양면에 각각 적층되며, 소정 형태의 연자성 코어가 형성된 제 1 적층체; 및 상기 제 1 적층체 상에 각각 적층되며, 상기 연자성 코어를 감는 형태가 되도록 상기 제 1 여자 회로 및 상기 제 1 검출 회로와 각각 비아홀을 통하여 도통되는 제 2 여자 회로 및 제 2 검출 회로가 형성된 제 2 적층체;를 포함하고, 상기 연자성 코어가 자성체 코어 및 상기 자성체 코어의 양면에 형성된 비자성금속층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

인쇄회로기판, 미약자계, 자성체, 여자 회로, 검출 회로

Description

미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법{Printed circuit board having weak-magnetic field sensor and method for manufacturing the same}

도 1은 종래의 미약자계 감지용 센서의 개략적 구성을 나타내는 도면이다.

도 2a 내지 도 2f는 도 1의 미약자계 감지용 센서의 동작을 설명하는 타이밍도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 분해 사시도이다.

도 4는 도 3의 연자성 코어의 S부분을 확대한 단면도이다.

도 5a 내지 도 5o는 도 3의 X-X'선을 따라 절개한 부분으로서, 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법의 흐름을 나타내는 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10, 10' : 연자성 코어

11 : 연자성 코어의 자성체 코어

12, 12' : 연자성 코어의 동도금층

13, 13', 13" : 연자성 코어의 표면처리층

20 : x-축 방향의 제 1 여자 회로

20' : y-축 방향의 제 1 여자 회로

30 : x-축 방향의 제 2 여자 회로

30' : y-축 방향의 제 2 여자 회로

40 : x-축 방향의 제 1 검출 회로

40' : y-축 방향의 제 1 검출 회로

50 : y-축 방향의 제 2 검출 회로

50' : y-축 방향의 제 2 검출 회로

110 : 원판

111 : 원판의 절연 수지층

112, 112' : 원판의 동박층

120, 120' : 제 1 절연층

130, 130' : 제 1 동박

140, 140' : 제 2 절연층

150, 150' : 제 2 동박

160, 160' : 무전해 및 전해 동도금층

200a, 200a', 200b, 200b' : 드라이 필름

300, 300' : 연자성체

400, 400' : 솔더 레지스트

A : 윈도우

B : 비아홀

본 발명은 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판의 상부와 하부에 서로 직교하도록 연자성 코어, 여자 회로 및 검출 회로를 형성하여 지구 자계와 비슷한 범위의 미약자계를 검출하기 위한 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법에 관한 것이다.

최근에 휴대전화 및 휴대단말의 보급에 따른 다양한 부가정보 서비스가 확충되고 있는 추세에서, 위치 정보 서비스도 기본 기능으로 자리잡고 있는 상태이며, 앞으로는 보다 상세하고 편리한 서비스가 요구되고 있다.

위치 정보를 알기 위해서는 현재의 위치를 정확히 감지할 수 있는 센서가 필요로 하며, 이러한 위치 정보를 제공하는 수단으로서 지구 자계를 감지하여 현재의 위치를 검출하는 도 1에 나타낸 바와 같은 미약자계 감지용 센서가 사용되고 있다.

도 1은 종래의 미약자계 감지용 센서의 개략적 구성을 나타내는 도면이고, 도 2a는 제 1 자성 코어에서 발생되는 자계의 타이밍도이며, 도 2b는 제 2 자성 코어에서 발생되는 자계의 타이밍도이고, 도 2c는 제 1 자성 코어에서 발생되는 자속밀도의 타이밍도이며, 도 2d는 제 2 자성 코어에서 발생되는 자속밀도의 타이밍도이고, 도 2e 및 도 2f는 검출 코일에 유도되는 제 1 유도전압(Vind1), 제 2 유도전압(Vind2) 및 제 1과 제 2 유도전압의 합(Vind1+Vind2)의 타이밍도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 미약자계 감지용 센서는 큰 봉 형태의 제 1 및 제 2 자성 코어(1a, 1b), 상기 제 1 및 제 2 자성 코어에 8자 형태를 갖도록 일정한 방향 및 간격으로 권선되며 자장을 여자시키기 위한 여자 코일(2a, 2b), 및 상기 제 1 및 제 2 자성 코어들을 포함하도록 일정한 방향 및 간격으로 권선되며 상기 제 1 및 제 2 자성 코어에서 발생하는 자기장을 검출하기 위한 검출 코일(3a, 3b)을 포함한다.

이러한 종래의 미약자계 감지용 센서의 동작을 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 살펴보면, 교류의 여자전류에 의한 제 1 자성 코어(1a)의 내부자계(H1)는 'Hext(외부자계) + Hexc(여자 코일에 의한 자계)'로 나타나며, 제 2 자성 코어(1b)의 내부자계(H2)는 'Hext - Hexc'로 나타난다.

또한, 제 1 자성 코어(1a)의 자속밀도(B1)는 'Bext(외부자계에 의한 자속밀도) + Bexc(여자 코일에 의한 자속밀도)'로 나타나며, 제 2 자성 코어(1b)의 자속밀도(B2)는 'Bext - Bexc'로 나타난다.

즉, 제 1 및 제 2 자성 코어(1a, 1b) 각각에서 나타나는 내부자계(H1, H2) 및 자속밀도(B1, B2)는 서로 역방향으로 발생된다.

이때, 제 1 및 제 2 자성 코어(1a, 1b)로부터 검출 코일(3a, 3b)에서 검출되는 제 1 및 제 2 유도전압(Vind1, Vind2)은 도 2e에 도시된 바와 같이 나타난다.

여기서 검출 코일(3a, 3b)은 제 1 및 제 2 자성 코어(1a, 1b)에서 발생되는 자속변화의 합을 취하도록 권선되어 있으므로, 검출 코일(3a, 3b)에서 측정되는 전압은 제 1 및 제 2 유도전압(Vind1, Vind2)이 서로 상쇄되어 도 2f에 도시된 바와 같이 검출된다.

즉, 제 1 및 제 2 자성 코어(1a, 1b)의 축방향에 인가된 여자 코일에 의한 자계 Hexc는 서로 반대방향으로 인가되므로 상쇄되어 0이 되고, 제 1 및 제 2 자성 코어(1a, 1b)의 축방향에 인가된 외부자계 Hext는 제 1 및 제 2 자성 코어(1a, 1b)에 대하여 동일한 방향으로 인가되므로 상쇄가 되지 않는다.

따라서, 제 1과 제 2 유도전압의 합(Vind1 + Vind2)의 크기를 측정함으로써, 외부자계 Hext의 크기를 알 수 있다.

그러나, 이러한 종래의 미약자계 감지용 센서는 여자 코일(2a, 2b) 및 검출 코일(3a, 3b)이 자성 코어(1a, 1b)에 감을 때 그 위치 정밀도를 유지하기 어렵고, 온도, 빛 또는 표면물질에 대하여 쉽게 영향을 받기 때문에 그 특성값에 대한 정밀도가 저하되는 문제점도 있었다.

또한, 미약자계 감지용 센서는 여자 코일(2a, 2b) 및 검출 코일(3a, 3b)이 자성 코어(1a, 1b)에 직접 감기 때문에 코일의 끊어짐 현상이 자주 발생하게 되는 문제점이 있다.

게다가, 종래의 마약자계 감지용 센서는 그 크기가 크고 전력소비가 크기 때문에, 소형화 및 저전력화되어 가는 전자제품의 추세에 맞지 않은 문제점도 있었다.

이러한 종래의 미약자계 감지용 센서의 문제점을 극복하기 위하여, 미국특허공보 제 5,936,403 호 및 제 6,270,686 호는 소정의 패턴을 상하 도통 가능하게 에칭한 에폭시 기판의 양면에 환형 에칭을 한 아몰퍼스 판을 맞추어 적층하여 아몰퍼 스 코어를 제조하고, 아몰퍼스 코어의 상하면에 각각 X코일 및 Y코일을 에칭한 에폭시기판을 적층하여 이루어지는 미약 자기 센서가 개시되어 있다.

그러나, 미국특허공보 제 5,936,403 호 및 제 6,270,686 호에 개시된 발명은 에폭시 기판에 환형 에칭을 하고 에칭부분을 맞추어 적층하여 아몰퍼스 코어를 제조하여야 하고, 아몰퍼스 코어의 상하면에 X코일 및 Y코일을 에칭한 에폭시 기판을 적층하여야 하므로, 그 제조공정이 복잡해지고 회로기판의 층이 많아지게 되며 비용이 많이 든다는 문제점이 있다.

또한, 미국특허공보 제 5,936,403 호 및 제 6,270,686 호에 개시된 발명은 환형의 아몰퍼스 코어의 안쪽에 코일의 랜드(land)가 밀집되기 때문에, 감는 코일의 횟수가 한정되어 단위길이당 코일의 밀도가 낮아 미약자계 검출에 민감도가 떨어지고, 소형화되어 가는 전자제품의 추세에 맞지 않은 문제점도 있었다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인이 2002년 7월 30일에 출원한 대한민국특허공개공보 제 2004-11287 호는 길이방향이 제 1 축방향으로 형성된 두 개의 바 형태 또는 사각링 형태의 제 1 연자성 코어; 상기 제 1 연자성 코어를 권선한 형태의 금속막으로 형성된 제 1 여자 코일; 상기 제 1 여자 코일과 함께 동일평면상에 교번으로 상기 제 1 연자성 코어를 권선한 형태의 금속막으로 형성된 제 1 검출 코일; 길이방향이 상기 제 1 연자성 코어에 직교되는 제 2 축방향으로 형성된 두 개의 바 형태 또는 사각링 형태의 제 2 연자성 코어; 상기 제 2 연자성 코어를 권선한 형태의 금속막으로 형성된 제 2 여자 코일; 및 상기 제 2 여자 코일과 함께 동일평면상에 교번으로 상기 제 1 연자성 코어를 권선한 형태의 금속막으로 형성된 제 2 검출 코일;을 포함하는 2축 자계검출소자가 집적된 인쇄회로기판이 개시되어 있다.

그러나, 대한민국특허공개공보 제 2004-11287 호는 2축 자계검출소자가 집적된 인쇄회로기판이 완료된 상태에서 연자성 코어와 절연층(예를 들면, 에폭시 수지층)의 경계면에 이상이 없었으나, 인쇄회로기판의 수명을 알아보기 위한 테스트를 수행한 후 연자성 코어와 절연층의 경계면에서 디라미네이션(delamination)이 발생하는 문제점이 발견되었다.

또한, 대한민국특허공개공보 제 2004-11287 호는 연자성 코어 및 회로패턴을 형성하기 위한 리소그래피(lithography) 공정에서 현상 과정이 완료된 상태의 드라이 필름(dry film)과 연자성 코어의 표면간에 박리 현상이 발생하기 때문에, 에칭 과정에서 드라이 필름과 연자성 코어의 표면간에 에칭액이 침투하므로, 연자성 코어와 회로패턴(즉, 동박층)간에 에칭편차가 발생하는 문제점도 발견되었다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 지구 자계와 같은 미약자계를 정밀하게 검출하기 위한 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 소형화 및 저전력화의 전자제품에서 요구되는 고밀도로 집적할 수 있는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 연자성 코어와 절연층간 및 연자성 코어와 드라이 필름간의 접착력을 향상시키기 위한 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판은 양면에 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로가 각각 형성된 원판; 상기 원판의 양면에 각각 적층되며, 소정 형태의 연자성 코어가 형성된 제 1 적층체; 및 상기 제 1 적층체 상에 각각 적층되며, 상기 연자성 코어를 감는 형태가 되도록 상기 제 1 여자 회로 및 상기 제 1 검출 회로와 각각 비아홀을 통하여 도통되는 제 2 여자 회로 및 제 2 검출 회로가 형성된 제 2 적층체;를 포함하고, 상기 연자성 코어가 자성체 코어 및 상기 자성체 코어의 양면에 형성된 비자성금속층을 포함하고, 상기 원판의 일면에 형성된 연자성 코어, 여자 회로 및 검출 회로와 상기 원판의 다른 일면에 형성된 연자성 코어, 여자 회로 및 검출 회로가 각각 서로 수직을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 상기 연자성 코어는 상기 비자성금속층의 표면에 형성된 표면처리층을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 상기 비자성금속층은 Cu층인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 상기 Cu층의 두께는 5㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 상기 표면처리층은 Cu₂O 및 CuO로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법은 (A) 원판의 일면에 x-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로를 형성하고, 다른 일면에 y-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로를 형성하는 단계; (B) 상기 원판의 양면에 자성체 코어, 비자성금속층 및 표면처리층을 포함하는 연자성 코어의 모재, 제 1 절연층 및 제 1 동박을 각각 적층한 후, 소정 형태의 x-축 방향과 y-축 방향의 연자성 코어를 형성하는 단계; 및 (C) 상기 연자성 코어가 형성된 원판의 양면에 제 2 절연층 및 제 2 동박을 각각 적층한 후, 상기 연자성 코어를 감는 형태가 되도록 상기 x-축 방향과 y-축 방향의 제 1 여자 회로 및 상기 제 1 검출 회로와 각각 도통되는 x-축 방향과 y-축 방향의 제 2 여자 회로 및 제 2 검출 회로를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법의 상기 (B) 단계는, (B-1) 상기 원판의 양면에 자성체 코어, 비자성금속층 및 표면처리층을 포함하는 연자성 코어의 모재, 제 1 절연층 및 제 1 동박을 각각 적층하는 과정; (B-2) 상기 원판의 양면에 적층된 연자성 코어의 모재의 표면처리층을 제거하는 과정; (B-3) 상기 표면처리층이 제거된 연자성 코어의 모재의 표면에 에칭 레지스트를 도포한 후, 상기 에칭 레지스트를 노광 및 현상하여 소정의 에칭 레지스 트 패턴을 형성하는 과정; (B-4) 상기 에칭 레지스트 패턴을 이용하여 상기 연자성 코어의 모재를 에칭함으로써, 상기 에칭 레지스트 패턴에 대응하는 x-축 방향과 y-축 방향의 연자성 코어를 형성하는 과정; 및 (B-5) 상기 x-축 방향과 y-축 방향의 연자성 코어의 표면에 표면처리층을 재형성하는 과정;을 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 연자성 코어의 S부분을 확대한 단면도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판은 위에서부터 순차적으로 x-축 방향의 제 2 여자 회로(30) 및 x-축 방향의 제 2 검출 회로(50)가 형성된 제 1 층, x-축 방향의 연자성 코어(10)가 형성된 제 2 층, x-축 방향의 제 1 여자 회로(20) 및 x-축 방향의 제 1 검출 회로(40)가 형성된 제 3 층, y-축 방향의 제 1 여자 회로(20') 및 y-축 방향의 제 1 검출 회로(40')가 형성된 제 4 층, y-축 방향의 연자성 코어(10')가 형성된 제 5 층, 및 y-축 방향의 제 2 여자 회로(30') 및 y-축 방향의 제 2 검출 회로(50')가 형성된 제 6 층을 포함한다.

여기서 제 1 층 내지 제 3 층은 x-축 방향의 미약자계를 감지하기 위한 구성이고, 제 4 층 내지 제 6 층은 상기 x-축에 수직한 방향(즉, y-축 방향)의 미약자 계를 감지하기 위한 구성으로, x-축 방향의 미약자계 감지용 센서 및 y-축 방향의 미약자계 감지용 센서가 상하로 겹쳐져 결합되는 구조를 이루고 있다.

따라서, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판은 x-축 및 y-축 방향의 미약자계를 동시에 측정할 수 있다.

먼저, x-축 방향의 미약자계 감지용 센서를 살펴보면, x-축 방향의 연자성 코어(10)를 사이에 두고, 그 상하 양면에 x-축 방향의 제 1과 제 2 여자 회로(20, 30) 및 x-축 방향의 제 1과 제 2 검출 회로(40, 50)가 형성된다.

여기서 x-축 방향의 연자성 코어(10)의 상부의 x-축 방향의 제 2 여자 회로(30) 및 x-축 방향의 제 2 검출 회로(50)는 동일평면상에 다수의 직선 형태로 일정한 간격을 두고 서로 교번하여 형성된다. 마찬가지로, x-축 방향의 연자성 코어(10)의 하부의 x-축 방향의 제 1 여자 회로(20) 및 x-축 방향의 제 1 검출 회로(40)도 동일평면상에 다수의 직선 형태로 일정한 간격을 두고 서로 교번하여 형성된다.

이러한 x-축 방향의 제 1과 제 2 검출 회로(40, 50)와 x-축 방향의 제 1과 제 2 여자 회로(20, 30)는 소정의 회수로 교번하여 형성될 수 있으나, 서로 1회씩 교번하여 형성되는 것이 바람직하다.

또한, x-축 방향의 제 1과 제 2 검출 회로(40, 50)의 길이는 x-축 방향의 제 1과 제 2 여자 회로(20, 30)의 길이보다 각각 길게 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 x-축 방향의 미약자계 감지용 센서는 x-축 방향의 제 1과 제 2 여자 회로(20, 30)를 전기적으로 연결시키기 위하여, 그 사이에 비아홀(via hole; 도시되지 않음)이 형성된다. 마찬가지로, x-축 방향의 제 1과 제 2 검출 회로(40, 50)도 전기적으로 연결시키기 위하여, 그 사이에도 비아홀(도시되지 않음)이 형성된다.

x-축 방향의 제 1과 제 2 여자 회로(20, 30)는 비아홀을 통하여 서로 지그재그로 연결되어 하나의 라인을 형성한다. 또한, yz-평면으로 자른 단면의 형태가 '8'자 형태가 되도록, x-축 방향의 제 1과 제 2 여자 회로(20, 30)는 두 개의 x-축 방향의 연자성 코어(10)를 각각 분리되어 감는 형태로 형성된다.

유사하게, x-축 방향의 제 1과 제 2 검출 회로(40, 50)는 비아홀을 통하여 서로 지그재그로 연결되어 하나의 라인을 형성한다. 그러나, yz-평면으로 자른 단면의 형태가 '0'자 형태가 되도록, x-축 방향의 제 1과 제 2 검출 회로(40, 50)는 두 개의 x-축 방향의 연자성 코어(10)를 모두 포함하여 감는 형태로 형성된다.

본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서의 x-축 방향의 연자성 코어(10)는 두 개의 바(bar) 형태 또는 사각링(rectangular ring) 형태로 형성되며, 도 4에 나타낸 바와 같이, 자성체 코어(11), 동도금층(12, 12'), 및 표면처리층(13', 13")을 포함한다.

자성체 코어(11)는 아모포스 금속(amorphous metal), 퍼말로이(permalloy) 및 수퍼말로이(supermalloy)로 이루어진 군으로부터 선택된다.

동도금층(12, 12')은 자성체 코어(11)의 상하 표면에 각각 형성되며, 무전해 동도금 방식 또는 전해 동도금 방식으로 도금할 수 있으나, 물성이 우수한 전해 동도금 방식으로 도금하는 것이 바람직하다. 이 동도금층(12, 12')의 두께는 5㎛∼ 10㎛가 바람직하다.

표면처리층(13', 13")은 자성체 코어(11)에 형성된 동도금층(12, 12')의 표면에 형성되며, 표면에 거칠기(roughness)가 부여되기 때문에, 프리프레그(prepreg)와 같은 절연층과 접착력을 강화된다. 이러한 표면처리층(13', 13")을 형성하기 위한 표면처리는 화학적으로 동도금층(12, 12')의 표면을 산화시키는 공정으로, 동도금층(12, 12')의 표면에 Cu₂O(갈색; brown oxide) 또는 CuO(흑색; black oxide)를 석출시키는 공정이다.

본 발명에 따른 표면처리층(13', 13")을 형성시키는 공정은 동도금층(12, 12') 표면의 산화물, 오염물질 유지분과 드라이 필름 박리 후에 남아있는 잔류물을 제거하는 산/알칼리 탈지 과정; 동도금층(12, 12') 표면에 미세한 거칠기를 부여하여 산화막의 밀착력을 증대시키는 미세 부식(micro etching) 과정; 표면처리 용액의 농도변화를 억제하고, 반응을 촉진하기 위해 저농도의 표면처리액에 동도금된 자성체 코어(11)를 미리 담그는 프리 딥(pre-dip) 과정; 산화반응에 의해 표면처리하는 흑화처리 과정; 산화막이 환원반응에 의해 손상되는 것을 방지하는 포스트 딥(post dip) 과정; 및 잔류약품의 수세 및 건조하는 수세 및 건조 과정을 포함하여 이루어진다.

다음으로, 본 발명에 따른 y-축 방향의 미약자계 감지용 센서는 상술한 x-축 방향의 미약자계 감지용 센서와 서로 수직을 이루어 구성되는 것을 제외하고, 세부적인 구성 및 제작 과정은 x-축 방향의 미약자계 감지용 센서와 동일하다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판은 여자 회로(20, 20', 30, 30')에 교류전류를 흐르게 되면, 연자성 코어(10, 10')의 자속밀도가 변화하게 된다. 따라서, 검출 회로(40, 40', 50, 50')에 유도전류가 발생하여 전압차를 일으키게 된다. 이러한 전압차를 검출함으로써 x-축 및 y-축 방향의 자계를 감지한다.

도 5a에서와 같이, 절연 수지층(111)에 동박층(112, 112')이 입혀진 동박 적층판인 원판(110)을 준비한다.

이러한 원판(110)으로 사용된 동박 적층판의 종류에는 그 용도에 따라, 유리/에폭시 동박 적층판, 내열수지 동박 적층판, 종이/페놀 동박 적층판, 고주파용 동박 적층판, 플렉시블 동박 적층판(flexible copper clad laminate), 복합 동박 적층판 등의 여러 가지가 있다. 그러나, 양면 인쇄회로기판 및 다층 인쇄회로기판 제조에는 주로 사용되는 절연 수지층에 동박층이 입혀진 유리/에폭시 동박 적층판을 사용하는 것이 바람직하다.

도 5b에서와 같이, 원판(110)에 드라이 필름(200a, 200a')을 도포한 후, 소정의 패턴이 인쇄된 아트 워크 필름(art work film)을 이용하여 드라이 필름(200a, 200a')을 노광 및 현상함으로써, 드라이 필름(200a, 200a')에 x-축 방향의 제 1 여자 회로(20) 및 제 1 검출 회로(40) 패턴을 포함하는 에칭 레지스트 패턴(etching resist pattern)을 원판(110)의 상부에 형성하고, y-축 방향의 제 1 여자 회로 (20') 및 제 1 검출 회로(40') 패턴을 포함하는 에칭 레지스트 패턴을 원판(110)의 하부에 형성한다.

여기서 드라이 필름(200a, 200a')은 커버 필름(cover film), 포토레지스트 필름(photo-resist film) 및 마일러 필름(Mylar film)의 3층으로 구성되며, 실질적으로 레지스트 역할을 하는 층은 포토레지스트 필름이다.

드라이 필름(200a, 200a')의 노광 및 현상 공정은 소정의 패턴이 인쇄된 아트 워크 필름을 드라이 필름(200a, 200a') 위에 밀착시킨 후 자외선을 조사한다. 이때, 아트 워크 필름의 패턴이 인쇄된 검은 부분은 자외선이 투과하지 못하고, 인쇄되지 않은 부분은 자외선이 투과하여 아트 워크 필름 아래의 드라이 필름(200a, 200a')을 경화시키게 된다. 이렇게 드라이 필름(200a, 200a')이 경화된 동박 적층판을 현상액에 담그면 경화되지 않은 드라이 필름(200a, 200a') 부분이 현상액에 의해 제거되고, 경화된 드라이 필름(200a, 200a') 부분만 남아서 레지스트 패턴을 형성한다. 여기서 현상액으로는 탄산나트륨(Na₂CO₃) 또는 탄산칼륨(K₂CO ₃)의 수용액 등을 사용한다.

도 5c에서와 같이, 드라이 필름(200a, 200a')을 에칭 레지스트로 사용하여 상하 동박층(112, 112')을 에칭함으로써, 원판(110)의 상부 동박층(112)에 x-축 방향의 제 1 여자 회로(20) 및 제 1 검출 회로(40)를 형성하고, 원판(110)의 하부 동박층(112')에 y-축 방향의 제 1 여자 회로(20') 및 제 1 검출 회로(40')를 형성한다.

도 5d에서와 같이, 드라이 필름(200a, 200a')을 제거한 후, 원판(110)의 상하 양면에 제 1 절연층(120, 120')(예를 들면, 프리프레그), 미약자계 감지용 센서가 형성되는 부분이 절개된 제 1 동박(130, 130') 및 연자성체(300, 300')를 각각 예비 레이업을 수행한다. 여기서 드라이 필름(200a, 200a')은 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH) 등의 박리액을 사용하여 제거한다.

부분 확대도에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 연자성 코어의 모재(preform)가 되는 연자성체(300, 300')는 자성체 코어(11), 상기 자성체 코어(11)의 양면에 도금된 동도금층(12, 12') 및 상기 동도금층(12, 12')의 표면에 형성된 표면처리층(13, 13')을 포함한다. 그러나, 전체 단면도에서, 설명의 명확함을 위하여 자성체 코어(11)와 표면처리층(13, 13')만 도시하였다.

상술한 도 5b 내지 도 5d의 과정에서, 에칭 레지스트로 드라이 필름(200a, 200a')을 사용하였으나, 액체 상태의 감광재를 에칭 레지스트로 사용할 수 있다. 이 경우, 자외선에 감광되는 액체 상태의 감광재를 원판(110)에 도포한 후, 건조시킨다. 다음으로, 소정의 패턴이 형성된 아트 워크 필름을 이용하여 감광재를 노광 및 현상함으로써, 감광재에 제 1 여자 회로(20, 20') 및 제 1 검출 회로(40, 40') 패턴을 포함하는 에칭 레지스트 패턴을 형성한다. 그 다음으로, 소정의 패턴이 형성된 감광재를 에칭 레지스트로 사용하여 상하 동박층(112, 112')을 에칭함으로써, 원판(110)의 상부 동박층(112)에 x-축 방향의 제 1 여자 회로(20) 및 제 1 검출 회로(40)를 형성하고, 원판(110)의 하부 동박층(112')에 y-축 방향의 제 1 여자 회로(20') 및 제 1 검출 회로(40')를 형성한다. 그 다음으로, 감광재를 제거한다. 여 기서 액체 상태의 감광재를 코팅하는 방식은 딥 코팅(dip coating) 방식, 롤 코팅(roll coating) 방식, 전기증착(electro-deposition) 방식 등이 있다.

도 5e에서와 같이, 원판(110)의 상하 양면에 제 1 절연층(120, 120'), 제 1 동박(130, 130') 및 연자성체(300, 300')를 각각 소정의 온도와 압력(예를 들면, 약 150℃∼200℃ 및 30kg/cm²∼40kg/cm²)에서 가온 및 가압하여 1차 적층한다. 여기서 연자성체(300, 300')의 표면처리층(13, 13')의 표면이 거칠기 때문에, 제 1 절연층(120, 120')과의 접착력이 강화된다.

도 5f에서와 같이, 상하에 적층된 연자성체(300, 300')의 표면에 표면처리층(13)을 제거한다. 표면처리층(13)의 제거는 에칭액 등을 사용하여 제거하는 습식 방식 또는 플라즈마 등을 사용한 건식 방식을 사용하여 제거할 수 있고, 화학적인 환원 방식을 통해서도 제거할 수도 있다.

도 5g에서와 같이, 표면처리층(13)이 제거된 연자성체(300, 300')의 표면에 드라이 필름(200b, 200b')을 도포한 후, 소정의 패턴이 인쇄된 아트 워크 필름을 이용하여 드라이 필름(200b, 200b')을 노광 및 현상함으로써, 드라이 필름(200b, 200b')에 x-축 방향 및 y-축 방향의 연자성 코어(10, 10') 패턴을 포함하는 에칭 레지스트 패턴을 형성한다.

여기서 본 발명은 연자성체(300, 300')의 동도금층(12)과 드라이 필름(200b, 200b')의 접착력이 좋기 때문에, 연자성체(300, 300')와 기타 회로패턴이 형성되는 제 1 동박(130, 130')간의 에칭편차가 감소된다. 또한, 본 발명은 제작 공정에서 필요한 연자성체(300, 300')와 드라이 필름(200b, 200b')간의 접착력을 제공하므로, 노광 및 현상 공정 후에 접착력 향상을 위한 건조 공정(약 150℃에서 30분간 수행)을 수행하지 않아도 된다.

도 5h에서와 같이, 드라이 필름(200b, 200b')을 에칭 레지스트로 사용하여 상하 연자성체(300, 300')를 에칭함으로써, 연자성체(300, 300')에 x-축 방향 및 y-축 방향의 연자성 코어(10, 10')를 형성한다.

도 5i에서와 같이, 드라이 필름(200b, 200b')을 제거한 후, x-축 방향 및 y-축 방향의 연자성 코어(10, 10')의 동도금층(12)의 표면에 표면처리층(13")을 재형성한다.

도 5j에서와 같이, 표면처리된 기판의 상하에 제 2 절연층(140, 140') 및 제 2 동박(150, 150')을 각각 소정의 온도와 압력(예를 들면, 약 150℃∼200℃ 및 30kg/cm²∼40kg/cm²)에서 가온 및 가압하여 2차 적층한다.

도 5k에서와 같이, 제 2 동박(150, 150')을 하프에칭(half etching)을 수행하여 두께를 감소시킨 후, 드라이 필름을 이용한 노광, 현상 및 에칭 공정을 수행하여 비아홀을 형성하기 위한 윈도우(A)를 형성한다.

도 5l에서와 같이, 제 2 동박(150, 150')에 형성된 윈도우(A)를 이용하여, x-축 방향의 제 1 여자 회로(20) 및 제 1 검출 회로(40)와 도통되도록 상부 비아홀(도시되지 않음)을 형성하고, y-축 방향의 제 1 여자 회로(20') 및 제 1 검출 회로(40')와 도통되도록 하부 비아홀(B)을 형성한다.

여기서 상부와 하부 비아홀(B)을 형성하는 과정은 레이저 드릴을 이용하여 제 1 및 제 2 절연층(140, 140')을 가공하여 형성하는 것이 바람직하다. 레이저 드릴은 이산화탄소 레이저 드릴을 사용하는 것이 바람직하다. 만약, 동박까지 가공이 가능한 YAG(yttrium aluminum garnet) 레이저 드릴을 사용하여 비아홀(B)을 가공하는 경우, 도 5k의 제 2 동박(150, 150')에 윈도우(A)를 형성하는 공정을 수행하지 않고 비아홀(B)을 가공할 수 있다.

도 5m에서와 같이, 제 1 여자 회로(20, 20') 및 제 1 검출 회로(40, 40')가 형성된 제 1 동박(130, 130')과 제 2 동박(150, 150')의 전기적 연결을 위하여, 비아홀(B)의 측벽 및 제 2 동박(150, 150')에 동도금층(160, 160')을 형성한다.

여기서 동도금층(160, 160')을 형성하는 공정은 비아홀(B)의 측벽이 절연체이므로, 무전해 동도금을 먼저 수행한 후, 물성이 좋은 전해 동도금을 수행하여 형성하는 것이 바람직하다.

도 5n에서와 같이, 드라이 필름을 이용한 노광, 현상 및 에칭 공정을 수행하여, 상부 제 2 동박(150)과 동도금층(160)에 x-축 방향의 제 2 여자 회로(30) 및 제 2 검출 회로(50)를 형성하고, 하부 제 2 동박(150')과 동도금층(160')에 y-축 방향의 제 2 여자 회로(30') 및 제 2 검출 회로(50')를 형성한다.

도 5o에서와 같이, 솔더 레지스트(400, 400')를 도포하고 경화시킨다.

이후, 라우터(router) 또는 파워 프레스(power press) 등을 이용하여 인쇄회로기판의 외곽 형성을 수행하면, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판이 제작된다.

상술한 제작 방법에서, 연자성체(300, 300')의 동도금층(12, 12') 두께는 5㎛∼10㎛인 것이 바람직하다. 그 이유는 도 5d의 표면처리층(13, 13')의 두께, 도 5f의 드라이 필름(200b, 200b')과의 접착시키기 전에 수행되는 표면처리층(13)의 제거 공정, 및 도 5i의 표면처리층(13")의 재형성 두께 등을 고려해야 하기 때문이다.

부가적으로, 본 발명의 실시예에서, 연자성 코어(10, 10')에 도금된 동도금층(12, 12')의 표면에 거칠기를 부여하기 위하여, 표면을 산화시켜 Cu₂O 또는 CuO를 석출하였으나, 동도금층(12, 12')의 표면에 거칠기를 부여하는 다른 방법(예를 들면, 화학적으로 에칭액을 이용한 에칭 방법)도 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 연자성 코어(10, 10')에 동도금층(12, 12')을 도금하였으나, 드라이 필름 및 절연층과 접착력이 우수한 임의의 비자성금속을 사용할 수도 있다. 이 경우, 사용된 비자성금속이 절연층과의 접착력이 우수하다면, 비자성금속층의 표면에 표면처리층을 형성하지 않을 수도 있다.

본 발명의 실시예에서, 두 개의 바 형태의 연자성 코어(10, 10')를 사용하였으나, 사각링 형태의 연자성 코어를 사용할 수 있다. 이 경우, 상부의 연자성 코어의 서로 마주보는 두 개의 변들을 감는 x-축 방향의 여자 회로 및 검출 회로를 형성하고, 하부의 연자성 코어의 서로 마주보는 두 개의 다른 변들을 감는 y-축 방향의 여자 회로 및 검출 회로를 형성하여 미약자계 감지용 센서를 제작할 수 있다.

이상에서 본 발명에 대하여 설명하였으나 이는 일실시예에 지나지 않는 바, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 다양한 변화 및 변형이 가능함은 당업자에게는 자명한 사실일 것이다. 하지만, 이들은 본 발명의 범위 내에 속한다는 것은 이하의 청구범위를 통해서 확연해 질 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 지구 자계와 같은 미약자계를 정밀하게 검출하기 위한 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법을 제공한다.

따라서, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법은 인쇄회로기판에 x-축 방향 및 y-축 방향의 미약자계 감지용 센서를 형성하여 고밀도로 집적하므로, 소형화 및 저전력화되어 가는 전자제품에 적합한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법은 연자성 코어의 표면에 동도금층을 형성하므로, 에칭 공정에서 연자성 코어와 드라이 필름간의 접착력이 향상되는 효과도 있다.

또한, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법은 연자성 코어와 드라이 필름간의 접착력 향상으로, 연자성 코어와 동박간에 에칭편차가 감소하는 효과도 있다.

또한, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법은 노광 및 현상 공정 후, 연자성 코어와 드라이 필름간의 접착력 향상을 위한 건조 공정을 수행하지 않아도 되므로, 총 공정 시간이 감소하는 효과도 있다.

또한, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법은 동도금된 연자성 코어의 동도금층의 표면에 표면처리층을 형성하므로, 연자성 코어와 절연층간의 접착력이 향상되는 효과도 있다.

또한, 본 발명에 따른 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제작 방법은 연자성 코어와 절연층간의 접착력 향상으로, 항온 및 항습 등의 환경시험 후 디라미네이션(delamination)이 발생하지 않으므로, 혹한 기후와 열악한 환경조건에서도 정밀하기 미약자계를 검출할 수 있는 효과도 있다.

Claims

양면에 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로가 각각 형성된 원판;

상기 원판의 양면에 각각 적층되며, 소정 형태의 연자성 코어가 형성된 제 1 적층체; 및

상기 제 1 적층체 상에 각각 적층되며, 상기 연자성 코어를 감는 형태가 되도록 상기 제 1 여자 회로 및 상기 제 1 검출 회로와 각각 비아홀을 통하여 도통되는 제 2 여자 회로 및 제 2 검출 회로가 형성된 제 2 적층체;를 포함하고,

상기 연자성 코어가 자성체 코어 및 상기 자성체 코어의 양면에 형성된 비자성금속층을 포함하며,

상기 원판의 일면에 형성된 연자성 코어, 여자 회로 및 검출 회로와 상기 원판의 다른 일면에 형성된 연자성 코어, 여자 회로 및 검출 회로가 각각 서로 수직을 이루는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
제 1 항에 있어서,

상기 연자성 코어의 형태는 두 개의 바(bar) 형태이고,

상기 여자 회로 및 상기 검출 회로는 상기 연자성 코어와 수직을 이루는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
제 1 항에 있어서,

상기 연자성 코어의 형태는 사각링 형태이고,

상기 원판의 일면에 형성된 상기 여자 회로 및 상기 검출 회로는 상기 연자성 코어의 일변과 수직을 이루며,

상기 원판의 다른 일면에 형성된 상기 여자 회로 및 상기 검출 회로는 상기 연자성 코어의 일변에 수직한 다른 일변과 수직을 이루는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
제 1 항에 있어서,

상기 자성체 코어는 아모포스 금속(amorphous metal), 퍼말로이(permalloy) 및 수퍼말로이(supermalloy)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
제 1 항에 있어서,

상기 비자성금속층은 Cu층인 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
제 5 항에 있어서,

상기 Cu층의 두께는 5㎛ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
제 1 항에 있어서,

상기 연자성 코어는 상기 비자성금속층의 표면에 형성된 표면처리층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
제 7 항에 있어서,

상기 비자성금속층은 Cu층인 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
제 8 항에 있어서,

상기 Cu층의 두께는 5㎛ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
제 8 항에 있어서,

상기 표면처리층은 Cu₂O 및 CuO로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판.
(A) 원판의 일면에 x-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로를 형성하고, 다른 일면에 y-축 방향의 제 1 여자 회로 및 제 1 검출 회로를 형성하는 단계;

(B) 상기 원판의 양면에 자성체 코어, 비자성금속층 및 표면처리층을 포함하는 연자성 코어의 모재, 제 1 절연층 및 제 1 동박을 각각 적층한 후, 소정 형태의 x-축 방향과 y-축 방향의 연자성 코어를 형성하는 단계; 및

(C) 상기 연자성 코어가 형성된 원판의 양면에 제 2 절연층 및 제 2 동박을 각각 적층한 후, 상기 연자성 코어를 감는 형태가 되도록 상기 x-축 방향과 y-축 방향의 제 1 여자 회로 및 상기 제 1 검출 회로와 각각 도통되는 x-축 방향과 y-축 방향의 제 2 여자 회로 및 제 2 검출 회로를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 (B) 단계는,

(B-1) 상기 원판의 양면에 자성체 코어, 비자성금속층 및 표면처리층을 포함하는 연자성 코어의 모재, 제 1 절연층 및 제 1 동박을 각각 적층하는 과정;

(B-2) 상기 원판의 양면에 적층된 연자성 코어의 모재의 표면처리층을 제거하는 과정;

(B-3) 상기 표면처리층이 제거된 연자성 코어의 모재의 표면에 에칭 레지스트를 도포한 후, 상기 에칭 레지스트를 노광 및 현상하여 소정의 에칭 레지스트 패턴을 형성하는 과정;

(B-4) 상기 에칭 레지스트 패턴을 이용하여 상기 연자성 코어의 모재를 에칭함으로써, 상기 에칭 레지스트 패턴에 대응하는 x-축 방향과 y-축 방향의 연자성 코어를 형성하는 과정; 및

(B-5) 상기 x-축 방향과 y-축 방향의 연자성 코어의 표면에 표면처리층을 재형성하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 (C) 단계는,

(C-1) 상기 연자성 코어가 형성된 원판의 양면에 제 2 절연층 및 제 2 동박을 각각 적층하는 과정;

(C-2) 상기 x-축 방향과 y-축 방향의 제 1 여자 회로 및 상기 제 1 검출 회로와 도통되도록 상기 제 2 절연층 및 상기 제 2 동박층에 비아홀을 가공한 후, 상기 비아홀의 측벽과 상기 제 2 동박층의 표면에 동도금층을 형성하는 과정;

(C-3) 상기 동도금층의 표면에 에칭 레지스트를 도포한 후, 상기 에칭 레지스트를 노광 및 현상하여 소정의 에칭 레지스트 패턴을 형성하는 과정; 및

(C-4) 상기 에칭 레지스트 패턴을 이용하여 상기 제 2 동박층 및 상기 동도금층을 에칭함으로써, 상기 에칭 레지스트 패턴에 대응하는 x-축 방향과 y-축 방향의 제 2 여자 회로 및 제 2 검출 회로를 형성하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 자성체 코어는 아모포스 금속(amorphous metal), 퍼말로이(permalloy) 및 수퍼말로이(supermalloy)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 비자성금속층은 Cu층인 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 Cu층의 두께는 5㎛ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 표면처리층은 Cu₂O 및 CuO로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미약자계 감지용 센서를 구비한 인쇄회로기판의 제작 방법.