KR20070065078A - 연성 인쇄회로기판과 이를 절곡하기 위한 절곡장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연성 인쇄회로기판을 절곡하기 위한 절곡장치에 대한것으로서, 연성 인쇄회로기판을 절곡시키기 위한 절곡장치에 있어서, 상기 절곡 기계는 상하로 이동하되 절곡패턴이 형성된 상부 지그 및 상기 상부 지그와 대응하는 절곡패턴이 형성된 하부 지그를 포함하되, 상기 상부 지그 또는 하부 지그 중 적어도 하나는 발열되는 것을 특징으로 하는 절곡장치를 제공한다. 본 발명은 압력 및 열에 의한 절곡장치를 제공하고, 절곡될 연성 인쇄회로기판의 절곡부의 적어도 일부 영역에 절개부를 형성하여 다양한 형상의 멀티미디어 전자기기에 적용이 가능한 절곡된 연성 인쇄회로기판을 제공할 수 있다.

절곡, FPC, 커버레이, 압력, 열, 절개

Description

연성 인쇄회로기판과 이를 절곡하기 위한 절곡장치{FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT AND DEVICE FOR BENDING THE SAME}

도 1은 종래 기술에 따른 연성 인쇄회로기판의 적용예를 도시한 개략 측면도.

도 2는 본 발명에 따른 절곡장치의 개략 측면도.

도 3은 본 발명에 따른 연성 인쇄회로기판의 개략 평면도.

도 4는 도 3의 A-A' 선에서 취한 개략 단면도.

도 5a 내지 도 5c는 도 3의 B-B' 선에서 취한 개략 단면도.

도 6은 본 발명에 따라 절곡된 연성 인쇄회로기판의 개략 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

100: 밴딩 지그 100a: 상부 지그

100b: 하부 지그 110: 홈부

110a: 제 1 홈부 110b: 제 2 홈부

200: 실린더 300: 연성 인쇄회로기판

320a: 동박층 310: 보강판

325: 커버레이 330: 절개부

330a: 제 1 절개부 330b: 제 2 절개부

340: 커넥터

본 발명은 연성 인쇄회로기판과 이를 절곡시키기 위한 절곡장치에 대한 것으로서, 자세하게는 커버레이의 일부 영역에 절개부가 형성된 연성 인쇄회로기판과 이를 절곡시키기 위한 절곡장치에 대한 것이다.

최근 전자산업기술분야에서 반도체 집적회로의 집적도의 급속한 발전 및 소형 칩부품을 직접 탑재하는 표면 실장기술의 발전에 따라 전자장비들이 소형화됨에 따라 보다 복잡하고 협소한 공간에서도 내장이 용이하도록 하는 것을 필요로 하고 있으며, 이러한 요구에 부응하여 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit, FPC)가 개발되고 있다.

이러한 연성 인쇄회로기판은 고밀도 및 3차원 배선이 가능하고, 반복 굽힘에 대한 내구성이 높으며, 배선 오류가 없고 조립이 양호한 등의 장점이 있어, 카메라, 컴퓨터 및 주변기기, 휴대폰, 비디오/오디오 기기, 캠코더, 프린터, DVD, TFT LCD, 위성장비, 군사장비 및 의료장비 등에 폭넓게 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 연성 인쇄회로기판의 적용예를 도시한 개략 측면도이다.

도면을 참조하면, 볼록부가 형성된 상부 구조물(10a)과, 상기 상부 구조물 (10a)의 볼록부에 대응하는 오목부가 형성된 하부 구조물(10b)과, 상기 상부 구조물(10a)과 하부 구조물(10b) 사이에 연성 인쇄회로기판(20)이 위치한다.

이러한 구조에서 종래 기술에 따른 절곡되지 않은 연성 인쇄회로기판은 상부 구조물(10a)과, 하부 구조물(10b)의 볼록부와 오목부에 의해 조립 시 눌려지게 된다. 따라서, 상기 상부 및 하부 구조물(10a, 10b)에 의해 연성 인쇄회로기판이 눌려 내부의 회로가 드러날 수 있으며, 내부 회로가 단락될 수도 있다. 또한, 상기와 같은 문제가 발생되지 않더라도, 상부 및 하부 구조물(10a, 10b)의 조립 시 연성 인쇄회로기판의 양끝이 상기 볼록부 및 오목부로 끌려오게 된다. 따라서, 여분의 길이를 고려하여 연성 인쇄회로기판을 설계하더라도 연성 인쇄회로기판에 장착된 커넥터의 납땜부위가 단락될 수 있다.

더욱이, 절곡되지 않은 연성 인쇄회로기판의 탄성에 의해 조립된 상기 상부 및 하부 구조물(10a, 10b)에 유격이 발생할 수 있으며, 조립공정 또한 어려운 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 압력 및 열에 의한 절곡장치를 제공하고, 절곡될 연성 인쇄회로기판의 절곡부의 적어도 일부 영역에 절개부를 형성하여 다양한 형상의 멀티미디어 전자기기에 적용이 가능한 절곡된 연성 인쇄회로기판을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 연성 인쇄회로기판을 절곡시키기 위 한 절곡장치에 있어서, 상하로 이동하되 절곡패턴이 형성된 상부 지그 및 상기 상부 지그와 대응하는 절곡패턴이 형성된 하부 지그를 포함하되, 상기 상부 지그 또는 하부 지그 중 적어도 하나는 가열되는 것을 특징으로 하는 절곡장치를 제공한다.

이때, 상기 절곡장치에는 톱니형상의 절곡패턴이 형성될 수 있으며, 상기 상부 지그 및 하부 지그 중 적어도 하나는 절곡패턴의 톱니에 대응하는 영역에 홈부가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명은 전기적인 신호를 전달하기 위한 동박층과, 상기 동박층을 둘러싸는 커버레이를 포함하는 연성 인쇄회로기판에 있어서, 절곡되는 절곡부의 적어도 일부 영역의 커버레이(Coverlay)를 제거한 절개부가 형성된 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판을 제공한다.

이때, 상기 절개부는 동박층이 드러나지 않게 형성될 수 있으며, 상기 절곡부는 하나 이상일 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 2는 본 발명에 따른 절곡장치의 개략 측면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 절곡장치는 상부 지그(100a) 및 하부 지그(100b)를 포함하는 밴딩 지그(100)와, 상기 상부 지그(100a)를 이동시키기 위한 실린더(200)를 포함한다.

상기 밴딩 지그(100)는 연성 인쇄회로기판(300)을 절곡시키기 위한 것으로서, 상부 지그(100a)와 하부 지그(100b)를 포함한다. 이때, 상기 상부 지그(100a)와 하부 지그(100b) 사이에는 연성 인쇄회로기판(300)이 위치하게 되며, 상기 상부 지그(100a)가 하부로 이동하여 연성 인쇄회로기판(300)에 압력을 가하여 절곡시키게 된다.

이때, 상기 상부 지그(100a)는 실린더(200)에 의해 상하로 이동하며, 하부면에는 연성 인쇄회로기판(300)을 절곡시키기 위한 소정 패턴이 형성된다.

또한, 상기 하부 지그(100b)는 상부에 연성 인쇄회로기판(300)이 위치하며, 상기 상부 지그(100a)에 형성된 패턴에 대응하는 패턴이 형성된다.

본 실시예에서는 상기 하부 지그(100b)의 상부면에 공급된 연성 인쇄회로기판(300)에 절곡부를 형성하기 위한 영역에는 톱니형상의 패턴이 형성된다. 또한, 상기 상부 지그(100a)의 하부면에는 상기 상부 지그(100a)에 형성된 패턴과 대응하는 패턴이 형성된다. 하지만 이에 한정되지 않고, 상기 패턴은 연성 인쇄회로의 용도에 따라 여러가지 형상으로 절곡될 수 있다.

상기와 같이 패턴이 형성되어 상기 상부 지그(100a)와 하부 지그(100b) 사이에 공급된 연성 인쇄회로기판(300)은 상부 지그(100a)에서 가해진 압력에 의해 상부 지그(100a) 및 하부 지그(100b)에 형성된 패턴과 동일한 형상으로 절곡된다.

한편, 본 발명에 따른 상기 상부(100a) 및 하부 지그(100b)의 패턴에는 홈부(110)가 형성될 수 있다.

상기 홈부(110)는 상부 지그(100a)에 형성된 제 1 홈부(110a)와 하부 지그(100b)에 형성된 제 2 홈부(110b)를 포함한다.

이때, 상기 홈부(110)는 절곡될 연성 인쇄회로기판의 절곡부의 손상을 방지하기 위한 것으로서, 하부 지그(100b)의 톱니형상 패턴 중 뾰족한 부분에 대응하는 상부 지그(100a)의 패턴에는 상기 뾰족한 부분과 이격될 수 있도록 제 1 홈부(110a)가 형성될 수 있다.

즉, 상기 연성 인쇄회로기판(300)의 절곡부가 상부 지그(100a)와 하부 지그(100b)에서 가해진 압력에 의해 단락되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 상부 지그(100a)의 뾰족한 부분에 대응하는 하부 지그(100b)의 패턴에도 제 2 홈부(110b)가 형성될 수 있다.

상기 실린더(200)는 상부 지그(100a)를 이동시키기 위한 것으로서, 유압 또는 공압 실린더를 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 절곡장치는 상부 지그(100a) 또는 하부 지그(100b) 중 적어도 하나의 지그에 열이 공급될 수 있다. 즉, 상부 지그(100a)의 압력만으로는 연성 인쇄회로기판(300)의 복원력에 의해 절곡부의 절곡상태를 장시간 유지하기가 힘들다. 따라서, 연성 인쇄회로기판(300)에 압력과 함께 열을 가함으로써, 도 6과 같은 상태의 상기 연성 인쇄회로기판(300) 절곡부의 절곡상태를 장시간 유지하고자 한다.

이에 따라, 상기 상부 지그(100a) 또는 하부 지그(100b) 중 적어도 하나의 지그에 열을 공급하기 위해 열선(미도시) 또는 히터(미도시)가 장착될 수 있다.

하지만 상기와 같은 절곡장치만을 사용하여 절곡된 연성 인쇄회로기판은 커버레이(Coverlay)의 복원력에 의해 어느 정도의 시간이 흐른 뒤에는 절곡된 형상에서 다시 평평한 형태로 복원된다. 따라서, 본 발명에서는 연성 인쇄회로기판의 복원력을 줄이기 위한 방법을 추가로 고안하였다.

다음은 복원력을 줄인 본 발명에 따른 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit, FPC)에 대해 살펴보고자 한다.

통상 연성 인쇄회로기판은 작업성이 뛰어나고, 내열성 및 내곡성, 내약품성이 강하며, 열에 강하다. 따라서, 단독으로 3차원 배선이 가능하며, 기기의 소형화 및 경량화가 가능하고, 반복굴곡에 높은 내구성, 고밀도 배선이 가능, 배선의 오류가 없고 조립이 양호하며 신뢰성이 높다. 연속생산 방식이 가능하다.

한편, 이러한 특성을 가진 상기 연성 인쇄회로기판은 통상 단면구조(Single Side), 양면구조(Double Side) 및 양면노출구조(Double Access)로 구분된다.

상기 단면구조는 연성 인쇄회로기판의 가장 기본적인 구조로서, 보강판인 폴리 이미드 필름의 상부에 동박층이 접착된다.

상기 양면구조는 보강판인 폴리 이미드 필름의 상하부에 동박층이 접착된다. 상기와 같은 양면구조의 경우 납땜할 수 있는 영역이 상하부에 모두 형성될 수 있기 때문에 부품을 장착할 경우 동일 크기에서 부품 밀도를 높일 수 있다. 단, 이 경우 폴리 이미드 필름 상하부에 형성된 패턴을 연결해야하기 때문에 단면구조에서는 불필요한 드릴 공정과 동도금 공정을 거치게 된다.

상기 양면노출 구조는 보강판인 폴리 이미드 필름이 없이 동박층 자체가 베이스 필름인 구조이다. 이때, 상기 동박층의 상하부에 커버레이를 형성한다.

하기에서는 상기와 같은 연성 인쇄회로기판 중 가장 기본적인 구조인 단면구조를 실시예로 하여 본 발명에 따른 연성 인쇄회로기판을 살펴보고자 한다.

도 3은 본 발명에 따른 연성 인쇄회로기판의 개략 평면도이고, 도 4는 도 3의 A-A' 선에서 취한 개략 단면도이고, 도 5a 내지 도 5c는 도 3의 B-B' 선에서 취한 개략 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 절곡된 연성 인쇄회로기판의 개략 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 연성 인쇄회로기판은 절연 필름으로 된 베이스층(350)의 상부에 회로패턴을 형성하기 위한 동박층(320a)이 형성되어 있다. 이 동박층(320a)에는 각각 커넥터 연결패턴과 CCM 연결패턴이 형성되어 이에 각각 커넥터(340)와 CCM(370)이 실장되며, 상기 동박층(320a)의 커넥터(340)와 CCM(370)이 실장된 부분을 제외한 부분에는 일부 영역에 절개부(330)가 형성된 커버레이(325)로 커버링 되어 있다.

그리고 상기 베이스층(350)의 저면 중 상기 동박층(320a)의 커넥터(340)가 실장되는 부분에 대응되는 부분에는 보강판(Stiffener, STF)(도면부호 310)이 형성되어 있다.

또한, 상기 동박층(320a)은 상기 베이스층(350)의 저면에 형성된 상기 보강판(310)의 저면으로 그라운드 보강을 위해 연장 형성되며, 이 연장 형성된 그라운드 동박층(320a)은 도전성의 도전 테이프(360)에 의해 연결되어 있다.

여기서, 상기 동박층(320a)으로부터 상기 보강판(310)의 저면으로 연장 형성되는 그라운드 동박층(320a)은 상기 동박층(320a)의 그라운드 부분으로부터 연장 형성되는 그라운드 보강을 위한 동박층으로, 상기 베이스층(350)과 보강판(310)의 일측면을 따라 상기 동박층(320a)의 그라운드 부분으로부터 보강판(310)의 저면으로 연장 형성되어 있다.

상기 동박층(320a)은 연성 인쇄회로기판(300)에 장착된 부품에 전기적인 신호를 전달하기 위한 것으로서, 통상 전해동박(E.D cu)과 압연동박(R.A cu)을 포함한다.

상기 전해동박은 접착력이 우수하고 생산이 용이하여 수매가 쉽다는 장점이 있으며, 주로 고정적인 부위에 사용된다.

이러한 전해동박의 제조공정은 크게 제박 공정과 후처리 공정으로 나눌 수 있다. 전해동박은 먼저 드럼형태의 티타늄 음극과 불용성 납 양극으로 이루어진 제박기에 고전류를 가하여 황산구리 용액 중 구리를 티타늄 음극에 석출시킴으로서 구리 원박을 제조한 후 접착력 향상을 위한 방식, 방청, 내열성 향상 등을 위한 여러 개의 단위 셀 조합으로 이루어진 후처리 공정을 거쳐 제조된다. 또한, 상기 압연동박은 내굴곡성이 우수하고 밀도가 높다는 장점이 있으나, 생산공정이 어려운 단점이 있다. 상기 압연동박은 주로 움직이는 부위에 사용된다.

한편, 상기 보강판(310)은 연성 인쇄회로기판(300)에 내곡성을 주기 위한 것으로서, 통상 폴리 이미드(Poly Imide), Glass Epoxy, PET를 포함한다. 이때, 상기 보강판(310)은 종류에 따라 유연성이 다르므로, 연성 인쇄회로기판(300)의 용도에 따라 상기 폴리 이미드(Poly Imide), Glass Epoxy, PET 중 어느 하나를 적용할 수 있다.

상기 커버레이(Coverlay)(도면부호 325)는 에칭된 동박 적층 필름(Flexible Copper Clad Laminate, FCCL) 회로 즉, 동박층(320a)의 노출면을 보호하고 절연하기 위한 것으로서, 내열접착성, 전기절연성, 난연성, 내굴곡성 및 접착제의 흐름성이 균일하여 미세회로에 적용이 가능하다.

상기한 연성 인쇄회로기판(300)은 유연한 플라스틱과 같은 절연성 재질의 박판에 전기적인 신호 전달을 위한 미세회로가 인쇄되어 이루어짐은 종래의 경우와 다르지 않다. 다만, 본 발명에 의한 연성 인쇄회로기판(300)은 절곡장치에 의해 절곡되는 연성 인쇄회로기판(300)의 절곡부의 적어도 일부 영역의 커버레이(325)가 제거된 것을 특징으로 한다.

즉, 도 4에 도시된 것처럼 연성 인쇄회로기판(300)에서 절곡장치에 의해 절곡될 절곡부의 적어도 일부분을 제거하여 절곡부의 복원력을 줄여준다.

따라서, 예를 들어 연성 인쇄회로기판(300)에 두 개의 절곡부를 형성하기 위해서는 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 제 1 절개부(330a) 및 제 2 절개부(330b)를 포함하는 절개부(330)가 형성된다. 즉, 도 5a에 도시된 것처럼 상기 절개부(330)는 동박층(320a)이 드러나도록 커버레이(325)를 제거하여 형성할 수도 있으 나, 회로를 보호하기 위해 도 5b 및 도 5c에 도시된 것처럼 동박층(320a)이 드러나지 않도록 오목한 홈을 형성하거나 절개라인을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 절개부(330)는 연성 인쇄회로기판(300)의 절곡부 전체의 커버레이(325)를 제거하여 형성될 수도 있으며, 이에 한정되지 않고, 절곡부의 커버레이(325)의 일부 영역에만 절개부(330)를 형성할 수도 있다.

한편, 본 실시예에서는 단면구조의 연성 인쇄회로기판만을 설명하였으나, 양면구조 및 양면노출구조에서도 절개부(330)를 형성할 수 있다. 이때, 연성 인쇄회로기판의 상하부에 모두 커버레이(325)가 형성된 경우 상부 또는 하부 모두 절개부(330)를 형성할 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 어느 한쪽에만 형성할 수도 있다.

따라서, 이러한 절개부(330)가 형성된 본 발명에 따른 연성 인쇄회로기판은 종래보다 오랜 시간 동안 절곡된 상태를 유지할 수 있으며, 상술한 본 발명에 따른 절곡장치를 사용하여 절곡부를 형성할 경우 절곡부의 절곡된 상태를 더욱 오랫동안 유지할 수 있다.

한편, 상기 각 층들은 접착제(미도시)에 의해 접착될 수 있다.

이때, 상기 접착제는 열가소성(Acryl Type) 접착제와 열경화성(Epoxy Type) 접착제를 포함한다.

상기 열가소성 접착제는 유연성이 우수하여 내굴곡성이 유리하며, 비교적 투명하며, 상기 열경화성 접착제는 열경화성 타입으로 회로의 신뢰도가 높으며, 생산공정상 대량 생산에 유리한 장점이 있다.

이하 상기와 같은 구조의 본 발명에 따른 연성 인쇄회로기판의 제조공정에 대해 간략히 살펴보고자 한다. 하기에 설명될 본 발명에 따른 연성 인쇄회로기판의 공정은 상부층에서부터 하부층으로 결합이 진행된다.

본 발명에 따른 연성 인쇄회로기판은 커버레이(325)의 하부에 동박층(320a)이 열압착 등에 의해 결합되고, 상기 동박층(320a)의 하부에 베이스층(350)이 결합된다.

여기서, 상기 커버레이(325)는 상기 동박층(320a)의 커넥터(340)와 CCM(370)이 실장되는 부분에 대응되는 부분 및 절곡될 부분은 오픈된다.

또한, 상기 동박층(320a)은 상기 베이스층(350)의 저면에 형성될 보강판(310)의 저면으로 베이스층(350) 및 보강판(310)의 일측면을 따라 동박층(320a)의 그라운드 부분으로부터 연장 형성되는 그라운드 보강을 위한 그라운드 동박층(320a)을 갖고 있다.

상기 베이스층(350)이 동박층(320a)에 결합된 후, 상기 베이스층(350)의 저면 중 상기 동박층(320a)의 커넥터(340) 실장부분에 대응되는 부분에 단면 형상의 보강판(310)이 결합되어 본 발명에 따른 연성 인쇄회로기판이 완성된다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

상기와 같이 본 발명은 압력 및 열에 의한 절곡장치를 제공하고, 절곡될 연 성 인쇄회로기판의 절곡부의 적어도 일부 영역에 절개부를 형성하여 다양한 형상의 멀티미디어 전자기기에 적용이 가능한 절곡된 연성 인쇄회로기판을 제공할 수 있다.

Claims (6)

1. 연성 인쇄회로기판을 절곡시키기 위한 절곡장치에 있어서,

   상하로 이동하되 절곡패턴이 형성된 상부 지그 및

   상기 상부 지그와 대응하는 절곡패턴이 형성된 하부 지그를 포함하되, 상기 상부 지그 또는 하부 지그 중 적어도 하나는 가열되는 것을 특징으로 하는 절곡장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 절곡패턴은 톱니형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 절곡장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 상부 지그 및 하부 지그 중 적어도 하나는 절곡패턴의 톱니에 대응하는 영역에 홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 절곡장치.
4. 전기적인 신호를 전달하기 위한 동박층과, 상기 동박층을 둘러싸는 커버레이를 포함하는 연성 인쇄회로기판에 있어서,

   절곡되는 절곡부의 적어도 일부 영역의 커버레이(Coverlay)를 제거한 절개부가 형성된 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 절개부는 동박층이 드러나지 않게 형성되는 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판.
6. 청구항 4에 있어서,

   상기 절곡부는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판.

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