KR20080085443A

KR20080085443A - 연성 회로 기판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20080085443A
Application number: KR1020070026980A
Authority: KR
Inventors: 김기수; 임현태; 오종수; 국승정
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-09-24

Abstract

본 발명은 연성 회로 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 전극 라인과 전극 라인의 일단에 형성된 복수 개의 전극 패턴으로 이루어지는 제1 배선 패턴 어레이를 절연성 베이스 필름의 상부면에 형성하고, 제2 배선 패턴 어레이의 각 패드를 절연성 베이스 필름의 상부면에 형성하며, 제2 배선 패턴 어레이의 각 패드를 도전성 물질이 충진된 관통홀을 통해 절연성 베이스 필름의 하부면에 형성된 전극 라인과 연결하는 것을 특징으로 하며, 이에 의하면 연성 회로 기판의 채널의 수를 획기적으로 증가시킬 수 있다.

COF, 연성 회로 기판, 패드, 전극 라인, 채널

Description

연성 회로 기판 및 그 제조방법 { Flexible Printed Circuit and Method for Fabricating Thereof }

도 1은 일반적인 COF용 연성 회로 기판의 개략적인 구조를 나타낸 도면.

도 2a 및 도 2b는 종래의 연성 회로 기판의 배선 패턴을 나타낸 평면도 및 단면도.

도 3a는 본 발명의 연성 회로 기판의 배선 패턴의 평면도.

도 3b는 도 3a의 A-A'의 절단된 면을 나타낸 단면도.

도 3c는 도 3a의 B-B'의 절단된 면을 나타낸 단면도.

도 4a 및 도 4e는 본 발명의 연성 회로 기판의 제조방법을 나타낸 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 절연성 베이스 필름

110 : 제1 배선 패턴 어레이

111 : 제1 배선 패턴 어레이의 전극 라인

115 : 제1 배선 패턴 어레이의 패드

120 : 제2 배선 패턴 어레이

121 : 제1 배선 패턴 어레이의 전극 라인

125 : 제2 배선 패턴 어레이의 패드

본 발명은 연성 회로 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 현대 사회가 정보 사회화되어 감에 따라 정보 표시장치로서 평판 디스플레이 장치의 중요성이 부각되고 있으며, 특히 상기 평판 디스플레이 장치가 가지는 소형화, 경량화, 저전력 소비 등의 장점 때문에 CRT(Cathode Ray Tube)의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로써 점차 그 사용 영역이 증가 되는 추세에 있다.

평판 디스플레이 장치에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 유기 EL(Elctro-Luminescence) 등이 있으며, 상기 평판 디스플레이 장치에는 이를 구동시키기 위한 다수 개의 구동 칩(Driver Chip)이 실장되는 것이 일반적이다.

이러한 구동 칩은 평판 디스플레이 장치를 이루는 각 부품들 중에서도 상기 평판 디스플레이 장치의 전체적인 성능을 결정짓는 매우 중요한 부품이다.

평판 디스플레이 장치 중 액정 표시 장치를 예로 들면, 액정 표시 패널 및 광원의 구동을 위하여 구동 신호를 인가하기 위한 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)을 사용한다.

인쇄회로기판의 경우, 구동 신호 생성을 위하여 다수의 소자들이 실장 되어야하므로 그 점유 면적이 커지게 된다.

그러나, 액정 표시장치는 되도록 불필요한 공간을 제거하여 캠팩트(Compact) 하게 제조하는 것이 요구되므로, 인쇄회로기판이 액정 표시 장치 내에서 존재할 수 있는 공간은 액정 표시 장치의 측면이나 액정 표시 장치의 배면밖에 없다.

따라서, 인쇄회로기판을 액정 표시 장치의 측면이나 배면에 위치시키고, 인쇄회로기판을 에프피씨(Flexible Printed Circuit : FPC)와 연결하여 구동 신호를 전송한다.

여기서, FPC는 신축성을 갖도록 형성된 일정의 연성 회로 기판으로서, 일측에는 액정 패널의 각 화소에 선택적으로 벽전압을 형성하도록 구동 회로부에서 제어되는 신호에 따라 어드레스 전압을 인가하는 구동 칩이 실장된다.

여기서, FPC와 구동 칩을 이용한 구동 칩의 패키지 형태는 PCB의 유무에 따라 크게 COB(Chip On Board)와 COF(Chip On Film)로 나뉜다.

먼저, COB는 구동 칩이 PCB위에 실장된 것을 말하고, COF는 PCB가 아닌 FPC를 구성하는 필름, 예를 들어 폴리이미드 필름(Polyimide Film) 상에 구동 칩이 직접 실장된 것을 말하는데, 이 중 COF가 COB와는 달리 PCB가 없으므로 구조가 단순하고 가격이 저렴하여 널리 쓰이고 있는 추세이다.

도 1은 일반적인 COF용 연성 회로 기판(FPC)의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다.

이에 도시된 바와 같이, COF용 연성 회로 기판(10)은 절연성 베이스 필름(20)과, 상기 절연성 베이스 필름(20) 상부에 구동칩이 실장되는 영역을 중심으로 양측으로 형성된 복수 개의 배선 패턴(30)과, 상기 배선 패턴(30)의 패드 부분이 노출되도록 형성된 커버층 필름(절연성 수지 보호 필름)(40)으로 이루어진다.

그리고, 상기 절연성 베이스 필름(20)의 양측 가장 자리를 따라 일정한 간격을 두고 스프로킷 홀(Sprocket Hole)(50)이 형성되며, 절연성 베이스 필름(20)에는 절곡 슬릿(미도시) 또는 위치 맞춤용 홀(미도시) 등이 더 형성될 수 있다.

여기서, 상기 배선 패턴(30)은 구동칩이 실장되는 영역을 중심으로 일측으로 형성된 복수 개의 입력 패턴과 타측으로 형성된 복수개의 출력 패턴으로 이루어지는데, 입력 패턴은 인쇄 회로 기판과 접속되며, 출력 패턴은 평판 디스플레이 패널의 입력 패드와 얼라인(Align)되어 접속된다.

상기 배선 패턴(30)의 각 패드 상에는 범프(Bump)가 형성되어 연성 회로 기판(10)에 실장되는 구동 칩과 전기적으로 연결되거나, 외부의 다른 기기(예를 들어, 인쇄회로기판 및 평판 디스플레이 패널)들과 전기적으로 연결된다.

상기 스프로킷 홀(50)은 연성 회로 기판(10)의 제조공정에 있어서, 연성 회로 기판(10)이 릴 대 릴(Reel to Reel)로 연속하여 공급되어 질 수 있도록 연성 회로 기판(10)의 정렬과 이동을 안내하는 역할을 한다.

도 2는 종래의 연성 회로 기판의 배선 패턴을 나타낸 도면으로서, 도 2a는 배선 패턴을 나타낸 평면도이고, 도 2b는 배선 패턴을 나타낸 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 플레서블 프린트 배선 기판의 배선 패턴(30)은 전극 라인(31)과 상기 전극 라인(31)의 일단에 외부와 전기적으로 연결하기 위한 패드(35)가 각각 형성되어 있으며, 서로 일정한 간격(Space)(70)를 두고 상호 이격되어 형성된다.

상기 배선 패턴(30)은 구리(Cu)로 이루어지는 금속층을 절연성 베이스 필 름(20) 상부에 형성한 후, 포토리소그래피 공정을 통하여 소정의 패턴을 형성하게 된다.

이때, 배선 패턴(30)의 폭과 배선 패턴(30) 간의 상호 이격된 간격(70)의 폭은 일정한 제한을 받게 되며, 그로 인해 연성 회로 기판의 채널 수가 제한되는 문제점이 있다.

즉, 배선 패턴(30)을 형성할 때, 배선 패턴(30)의 폭과 배선 패턴(30) 간의 상호 이격된 간격(70)의 폭은 구리층의 두께에 따라 한계가 있는데, 구리층의 두께를 12㎛로 하는 경우, 배선 패턴(30)의 폭과 배선 패턴(30) 간의 상호 이격된 간격(70)의 폭은 최소 50㎛로 할 수 있다.

이에 의하면, 연성 회로 기판에서 한 채널당 차지하는 폭이 100㎛가 되며, 그로 인해 연성 회로 기판에 형성할 수 있는 채널의 수가 제한되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 동일한 면적에 보다 많은 수의 채널을 형성하기 위한 연성 회로 기판 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 연성 회로 기판의 바람직한 실시예는, 베이스 필름 상부에 형성되며, 전극 라인 및 상기 전극 라인의 일단에 형성되는 패드로 구성되는 복수 개의 상호 이격된 배선 패턴으로 이루어지는 제1 배선 패턴 어레이와, 상기 베이스 필름 상부에 형성된 패드 및 상기 베이스 필름 하부에 형성된 전극 라인으로 구성되는 복수 개의 상호 이격된 배선 패턴으로 이루어지는 제2 배선 패턴 어레이를 포함하며, 상기 제2 배선 패턴 어레이의 패드 및 전극 라인은 상기 베이스 필름을 관통하 며 형성된 관통홀에 충진되는 도전성 물질에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 연성 회로 기판의 제조방법의 바람직한 실시예는, 베이스 필름에 관통홀을 형성한 후, 상기 관통홀에 도전성 물질을 충진하는 단계와, 상기 베이스 필름의 상부 및 하부에 각각 제1 도전성 물질층 및 제2 도전성 물질층을 형성하는 단계와, 상기 베이스 필름 상부에 형성된 제1 도전성 물질층을 패터닝하여, 제1 배선 패턴 어레이 및 제2 배선 패턴 어레이의 패드를 형성하는 단계와, 상기 베이스 필름 하부에 형성된 제2 도전성 물질층을 패터닝하여, 상기 제2 배선 패턴 어레이의 전극 라인을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 연성 회로 기판 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 3은 본 발명의 연성 회로 기판의 배선 패턴을 나타낸 도면으로서, 도 3a는 본 발명의 연성 회로 기판의 배선 패턴의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 A-A'의 절단된 면을 나타낸 단면도이며, 도 3c는 도 3a의 B-B'의 절단된 면을 나타낸 단면 도이다.

도 3a를 참조하면, 절연성 베이스 필름(100) 상에 각각 다른 배치형태를 가지는 제1 배선 패턴 어레이(110) 및 제2 배선 패턴 어레이(120)가 형성되어 있다.

여기서, 상기 제1 배선 패턴 어레이(110) 및 제2 배선 패턴 어레이(120)는 복수 개의 상호 이격된 배선 패턴들로 이루어진다.

상기 제1 배선 패턴 어레이(110)의 경우, 각 배선 패턴의 전극 라인(111) 및 패드(115)가 모두 절연성 베이스 필름(100)의 상부면에 형성된다.

한편, 상기 제2 배선 패턴 어레이(120)의 경우, 각 배선 패턴의 전극 라인(121)은 절연성 베이스 필름(100)의 하부면에 형성되고, 각 배선 패턴의 패드(125)는 절연성 베이스 필름(100)의 상부면에 형성된다.

즉, 본 발명에서는 절연성 베이스 필름(100)의 동일한 면상에 기존과 동일한 구조의 배선 패턴인 제1 배선 패턴 어레이(110)가 형성될 뿐만 아니라, 제2 배선 패턴 어레이(120)의 각 패드(125)도 형성되기 때문에 외부와 전기적으로 연결되는 채널의 수를 증가시킬 수 있게 된다.

도 3b를 참조하면, 상기 제2 배선 패턴 어레이(120)의 각 전극 라인(121)은 절연성 베이스 필름(100)의 하부면에 상호 이격되어 형성되는데, 절연성 베이스 필름(100)의 상부면에 상호 이격되어 형성된 제1 배선 패턴 어레이(110)의 각 전극 라인(111)과 대응되는 위치에 형성된다.

여기서, 상기 제2 배선 패턴 어레이(120)의 각 전극 라인(121)이 상기 제1 배선 패턴 어레이(110)의 각 전극 라인(111)과 반드시 대응되는 위치에 형성되어야 하는 것은 아니나, 제1 배선 패턴 어레이(120)의 각 전극 라인(111)의 상호 이격된 폭과 제2 배선 패턴 어레이(120)의 각 전극 라인(121)의 상호 이격된 폭은 동일하게 형성된다.

즉, 제1 배선 패턴 어레이(110)를 이루는 도전성 물질층과 제2 배선 패턴 어레이(120)를 이루는 도전성 물질층은 동일한 금속으로 이루어지고, 동일한 두께로 형성되는데, 여기서 도전성 물질층의 두께는 여러 가지 조건(예를 들어, 채널 수, 배선 패턴의 신뢰성 등)을 고려한 최적의 두께로 형성한다.

따라서, 도전성 물질층을 선택적으로 에칭하여 제1 배선 패턴 어레이(120)의 전극 라인(111) 및 제2 배선 패턴 어레이(120)의 전극 라인(121)을 형성할 때, 제1 배선 패턴 어레이(120)의 각 전극 라인(111)의 상호 이격된 폭과 제2 배선 패턴 어레이(120)의 각 전극 라인(121)의 상호 이격된 폭은 동일하게 형성된다.

도 3c를 참조하면, 절연성 베이스 필름(100)의 상부면에 형성된 제2 배선 패턴 어레이(120)의 각 패드(125)와 절연성 베이스 필름(100)의 하부면에 형성된 제2 배선 패턴 어레이(120)의 각 전극 라인(121)은 절연성 베이스 필름(100)을 관통하는 관통홀(105)을 통해 서로 전기적으로 연결된다.

상기 관통홀(105)은 도전성 물질로 충진되어 상기 제 2 배선 패턴 어레이(120)의 패드(125)와 전극 라인(121)을 전기적으로 연결하게 된다.

본 발명에서는 이와 같이, 제2 배선 패턴 어레이(120)의 각 패드(125)를 절연성 베이스 필름(100)의 상부면에 형성하고, 상기 패드(125)를 도전성 물질이 충진된 관통홀(105)을 통해 절연성 베이스 필름(100)의 하부면에 형성된 전극 라 인(121)과 연결함으로써, 연성 회로 기판의 채널의 수를 획기적으로 증가시킬 수 있다.

즉, 본 발명에서는 동일한 면적의 연성 회로 기판에 제1 배선 패턴 어레이(110)와 제2 배선 패턴 어레이(120)를 형성함으로써, 기존의 연성 회로 기판의 채널의 수보다 두 배가량 되는 채널을 가질 수 있게 된다.

도 4a 및 도 4e는 본 발명의 연성 회로 기판의 제조방법을 나타낸 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 먼저 절연성 베이스 필름(200)에 관통홀(205)을 형성한다(도 4a).

상기 절연성 베이스 필름(200)으로는 폴리이미드 필름, 폴리아미드 필름, 폴리 에스테르 필름, 폴리에테르이미드 필름, 폴리에테르설폰 필름, 액정 폴리머 필름 등을 이용할 수 있다.

상기 절연성 베이스 필름(200)은 에칭시 사용되는 에칭액 혹은 세정시 사용되는 알칼리 용액 등에 의해 침식되지 않도록 내산성 및 내알카리성을 가져야 하며, 또한 전자부품을 실장할 때 가열에 의해 크게 열변형이 되지 않도록 내열성을 가져야 한다.

상기 절연성 베이스 필름(200)은 일반적으로 5㎛ ~ 125㎛의 두께를 가지나, 25㎛ ~ 75㎛의 두께를 가지는 것이 바람직하다.

상기 관통홀(205)의 경우, 그 직경이 이후에 형성될 배선 패턴의 폭보다 크지 않게 형성한다. 만약, 관통홀(205)의 직경이 배선 패턴의 폭보다 크게 되면, 관 통홀(205)에 충진되는 도전성 금속이 이웃하는 배선 패턴과 접촉할 염려가 있기 때문이다.

다음으로, 상기 관통홀(205)에 도전성 물질(210)을 충진한다(도 4b).

여기서, 상기 도전성 물질(210)은 무전해 도금 및 전해 도금 방식을 이용하여 상기 관통홀(205)에 충진한다.

상기 도전성 물질(210)로는 구리, 알루미늄, 금, 은 등을 사용할 수 있으나, 이후에 형성될 배선 패턴과 동일한 물질을 사용하는 것이 바람직하다.

이어서, 상기 절연성 베이스 필름(200)의 상부에 제1 도전성 물질층(220)을 형성하고, 절연성 베이스 필름(200)의 하부에 제2 도전성 물질층(230)을 형성한다(도 4c).

상기 제1 도전성 물질층(220) 및 제2 도전성 물질층(230)으로는 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 금, 은 등을 사용할 수 있으나, 구리를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제1 도전성 물질층(220) 및 제2 도전성 물질층(230)의 두께는 5㎛ ~ 50㎛로 할 수 있으며, 8㎛ ~ 20㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.

연이어, 상기 절연성 베이스 필름(200) 상부에 형성된 제1 도전성 물질층(220)을 패터닝하여, 제1 배선 패턴 어레이(240) 및 제2 배선 패턴 어레이의 패드(255)를 각각 형성한다(도 4d).

즉, 상기 제1 도전성 물질층(220) 상부에 감광성 수지층을 형성하고, 감광성 수지층을 노광 및 현상함하여 원하는 패턴을 형성하며, 이 패턴을 마스크로 하여 제1 도전성 물질층(220)을 선택적으로 에칭함으로써, 절연성 베이스 필름(200) 상부에 제1 배선 패턴 어레이(240) 및 제2 배선 패턴 어레이의 패드(255)를 각각 형성한다.

다음으로, 상기 절연성 베이스 필름(200) 하부에 형성된 제2 도전성 물질층(220)을 패터닝하여, 제2 배선 패턴 어레이의 전극 라인(251)을 형성한다(도 4e).

상기 절연성 베이스 필름(200) 하부에 형성된 제2 배선 패턴 어레이의 전극 라인(251)은 상기 관통홀에 충진된 도전성 물질(210)에 의해 상기 절연성 베이스 필름(200) 상부에 형성된 제2 배선 패턴 어레이의 패드(255)와 전기적으로 연결된다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 제1 배선 패턴 어레이 절연성 베이스 필름의 상부면에 형성하고, 제2 배선 패턴 어레이의 각 패드를 절연성 베이 스 필름의 상부면에 형성하며, 상기 패드를 도전성 물질이 충진된 관통홀을 통해 절연성 베이스 필름의 하부면에 형성된 전극 라인과 연결함으로써, 연성 회로 기판의 채널의 수를 획기적으로 증가시킬 수 있다.

Claims

베이스 필름 상부에 형성되며, 전극 라인 및 상기 전극 라인의 일단에 형성되는 패드로 구성되는 복수 개의 상호 이격된 배선 패턴으로 이루어지는 제1 배선 패턴 어레이; 및

상기 베이스 필름 상부에 형성된 패드 및 상기 베이스 필름 하부에 형성된 전극 라인으로 구성되는 복수 개의 상호 이격된 배선 패턴으로 이루어지는 제2 배선 패턴 어레이를 포함하며,

상기 제2 배선 패턴 어레이의 패드 및 전극 라인은 상기 베이스 필름을 관통하며 형성된 관통홀에 충진되는 도전성 물질에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 연성 회로 기판.
베이스 필름에 관통홀을 형성한 후, 상기 관통홀에 도전성 물질을 충진하는 단계;

상기 베이스 필름의 상부 및 하부에 각각 제1 도전성 물질층 및 제2 도전성 물질층을 형성하는 단계;

상기 베이스 필름 상부에 형성된 제1 도전성 물질층을 패터닝하여, 제1 배선 패턴 어레이 및 제2 배선 패턴 어레이의 패드를 형성하는 단계; 및

상기 베이스 필름 하부에 형성된 제2 도전성 물질층을 패터닝하여, 상기 제2 배선 패턴 어레이의 전극 라인을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 연성 회로 기판의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 배선 패턴 어레이 및 제2 배선 패턴 어레이는 8㎛ ~ 20㎛의 동일한 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 연성 회로 기판 및 그 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 관통홀의 직경은 상기 제2 배선 패턴 어레이의 전극 라인의 폭보다 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 연성 회로 기판 및 그 제조방법.