KR20090062890A

KR20090062890A - 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한연성회로기판과 그 제조시스템 및 제조방법

Info

Publication number: KR20090062890A
Application number: KR1020070130366A
Authority: KR
Inventors: 이제훈; 서정; 노지환; 신동식; 손현기; 조수재
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2009-06-17
Also published as: KR100906408B1

Abstract

본 발명은 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판과 그 제조시스템 및 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 전도성입자가 내포된 베이스필름의 표면에 레이져를 조사하여 조사된 부분의 전도성입자 표출에 의해 시드가 형성되도록 하고, 상기 시드가 형성된 베이스필름을 무전해도금으로 도금시켜 표출된 시드를 기재로 전도성물질이 성장되도록 하여 패턴이 형성되도록 하는 등 신속한 제조공정을 제공하면서 제조시 발생되는 폐수의 방출을 최소화하는 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 연성회로기판과 그 제조시스템 및 제조방법은 전도성입자가 균일하게 분산된 베이스필름에 레이져를 조사하여 합성수지를 일정두께 제거하고 제거에 의해 노출된 전도성입자인 시드가 형성되도록 한 후 무전해도금에 의해 시드를 기재로 전도성물질이 성장되도록 하는 등 작업공정을 단순화시켜 제조비용을 낮추고 생산성을 향상시킨 연성회로기판의 제조방법을 제공하였다. 또한, 본 발명은 에칭공정을 제거하여 금속폐수 생성을 차단시킴으로써 처리비용절감은 물론 환경오염을 방지하도록 한 유용한 제조장치 및 방법과 제품의 제공이 가능하게 된 것이다.

연성회로기판, 전도성입자, 레이져조사, 폴리머 분해, 패턴형성

Description

레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판과 그 제조시스템 및 제조방법{Flexible Printed Cercuit Board having Conductive Circuit Pattern by Laser Direct Writing Method and Manufacturing System and Method Thereof}

일반적으로 여러 전자기기에서 굴곡이 많은 부위에 전기적으로 두 구간을 연결시키는 위하여 연성회로기판(FPCB:Flexible Printed Cirucit Board)이 이용된다. 상기 연성회로기판이 갖는 굴곡성에 의해 반복적인 절첩이 이루어지는 핸드폰이나 노트북에 적용되어 디스플레이측 PCB와 본체측 PCB를 연결하는 연결수단으로 사용되는 등 다양한 형태의 전자기기에 적용되고 있다.

이러한 연성회로기판의 제조방법으로는 리소그래피(lithography)와 같이 노광과 화학용액을 이용한 에칭으로 패턴을 형성시키는 식각방법과, 프린팅에 의해 패턴틀을 형성한 후 에칭 및 도금공정을 수행하는 프린팅 방법등 다수의 제조방법이 공지되어 있다.

일예로 비교적 간단한 공정을 갖는 프린팅에 의한 연성회로기판의 제조방법을 개략적으로 설명하며, 도 6을 참조한 바와같이 금속지그(2)의 상측에 세라믹소재(3)를 적재하는 단계와; 상기 적재된 세라믹소재를 에칭하여 패턴(4)을 형성하는 단계와; 상기 형성된 패턴의 홈에 무전해도금 방법으로 니켈(5)을 도금하는 단계와; 상기 니켈도금층 상부에 접착제를 도포한 후 플렉시블필름(6)을 부착하는 단계와; 금속기판과 도금패턴이 부착되 플렉시블필름을 분리하는 단계를 통해 연성회로기판을 제조한다.

이와같이 종래 방법은 다수의 작업공정으로 제조되기 때문에 생산비와 설비비가 증가되고 생산성이 저하되며, 에칭공정시 폐수가 다량 발생하여 이를 정화하 기 위한 처리비용이 증가되는 단점이 있다.

상기 과제를 해소하기 위한 본 발명의 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판의 제조방법은,

전도성입자가 균일하게 분산된 폴리머인 베이스필름을 준비하는 과정과; 상기 준비된 베이스필름에 회로패턴모양으로 레이져를 직접조사하는 레이져조사 과정과; 상기 조사에 의해 베이스필름의 표피 폴리머를 일정두께 제거하여 전도성입자를 표출시키는 시드형성 과정과; 상기 시드가 형성된 베이스필름을 도금조에 입욕시키고 시드를 기재로하여 전도성물질을 성장시켜 패턴을 형성하는 도금과정;을 포함하여 이루어진다.

이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판과 그 제조시스템 및 제조방법은,

전도성입자가 균일하게 분산된 베이스필름에 레이져를 조사하여 합성수지를 일정두께 제거하고 제거에 의해 노출된 전도성입자인 시드가 형성되도록 한 후 무전해도금에 의해 시드를 기재로 전도성물질이 성장되도록 하는 등 작업공정을 단순화시켜 제조비용을 낮추고 생산성을 향상시킨 연성회로기판의 제조방법을 제공하였다. 또한, 본 발명은 에칭공정을 제거하여 금속폐수 생성을 차단시킴으로써 처리비 용절감은 물론 환경오염을 방지하도록 한 유용한 제조방법 및 제품의 제공이 가능하게 된 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1a를 참조한 바와같이 본 발명의 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판의 제조방법은, 베이스필름 준비과정(P1)과, 레이져조사과정(P2)과, 시드형성과정(P3)과, 도금과정(P4)으로 이루어진다.

상기 베이스필름 준비과정(P1)은 전도성입자(30)가 균일하게 분산된 폴리머인 베이스필름(20)을 준비하는 과정이다. 상기 베이스필름(20)은 절연성을 갖는 폴리머와 전도성입자(30)를 혼합하여 구성된다. 상기 전도성입자(30)는 2~40%의 체적비로 혼합되는 것으로, 2%이하로 혼합될 시에는 전도가 이루어지지 않고, 40% 이상의 체적을 갖을 시에는 인접 패턴과 통전되는 문제가 발생될 수 있으므로, 상기 범위내로 혼합사용되는 것이 바람직하다.

이 때 상기 전도성입자(30)는 전도성이 우수한 물질을 사용가능하며, 후술되는 레이져에 의한 손실을 방지하기 위해서 금속성 물질인 Fe, Ni, Sn, Pb, Cu, Ag, Pt, Au 로 이루어진 군으로부터 선택사용하는 것이 바람직하며, 사용되는 입자크기는 0.01~1mm 이다.

또한, 상기 베이스필름(20)을 구성하는 폴리머는 PET PMMA PI 등 이며, 이 중 선택사용될 수 있으고, 가장 바람직하게는 레이져에 의한 분해제거가 용이하게 이루어질 수 있는 레이저를 선택하여 사용 할 수 있다.

아울러 상기 베이스필름 준비과정(P1)에는 도 1b를 참조한 바와같이 베이스필름(20) 표면에 전도성입자(30)가 표출되는 것을 방지하기 위해 폴리머로 코팅하는 과정이 더 이루어질수 있다. 상기 코팅은 전도성입자(30)를 폴리머용액에 디핑하여 코팅시킨 후 베이스필름제조에 혼합시키는 전도성입자 코팅과정으로 이루어져 도 2a에 도시된 바와같이 전도성입자(30)가 베이스필름(20)의 표면으로 노출되어도 전도성입자 자체에 폴리머층(31)이 형성됨으로 통전되는 것을 방지 할 수 있다.

또한, 코팅을 베이스필름 코팅과정으로 이루어져 도 2b에 도시된 바와같이 전도성입자(30)와 폴리머를 혼합하여 베이스필름을 제조한 후 표면에 폴리머를 분사 또는 도포시켜 폴리머층(21)을 형성시킴으로써 전도성입자(30)의 노출을 방지하도록 할 수 있다.

다음으로 상기 레이져조사과정(P2)은 상기 준비된 베이스필름(20)에 회로패턴모양으로 레이져를 직접조사하는 과정이다.

이 과정에서는 레이져의 파장에 의해 도 3a에 도시된 바와같이 베이스필름 표면의 중 폴리머부분만 일부 분해제거되도록 함으로써 전도성입자(30)가 일부 표출되어 시드(40)를 형성하는 과정이다. 따라서, 상기 레이져는 전도성입자의 손실을 최소화하면서 폴리머를 분해제거할 수 있는 파장으로 조사하는 것이다. 사용 가능한 파장으로는 266nm - 10700nm 대의 레이저를 사용 할 수 있다.

상기 레이져조사에 의해 표면에 회로패턴형태로 폴리머를 일부 제거한 베이스필름(20)은 무전해도금방법에 의한 도금과정을 통해 전도성물질을 성장시켜 최종적인 패턴(50)을 형성한다.

즉, 베이스필름(20)을 도금조에 입욕시키면 입수된 베이스필름에서는 폴리머가 제거되어 표출된 전도성입자인 시드(40)를 기재로 전도성물질이 성장됨으로 최종적으로는 도 3b에 도시된 바와같이 폴리머가 제거된 부분이 전도성물질로 메우게 되어 패턴(50)이 완성되는 것이다. 이 때 상기 도금용액으로는 전도성입자와 동일한 금속이온을 갖도록 하여 전도성물질의 성장이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이와같은 본 발명의 제조과정에 의해 베이스필름(20)에 전도성물질로 패턴(50)을 형성한 연성회로기판(10)은 에칭공정을 생략하여 자재손실을 최소화하고 제조공정을 단순화시켰다. 또한 패턴(50)이 형성되지 않은 필름면에도 전도성입자(30)가 분산위치하기 때문에 전자기기에 적용시 전자기기 내부에서 발생되는 전자파의 진행을 차단하는 차폐효과를 얻을 수 있으므로, 별도의 차폐수단 없이 본 발명의 연성회로기판을 사용하여 신호 및 전원의 전달과 차폐 기능을 모두 제공할 수 있다.

상기한 제조방법에 의해 제조되는 연성회로기판(10)은 도 4a에 도시된 바와 같이 전도성입자에 폴리머층(31)이 코팅형성되어 전도성입자(30)가 연성회로기판의 표면으로 표출되어도 노출되지 않고 패턴이 형성된 부분만 노출되도록 한다. 또한, 도 4b에 도시된 바와같이 베이스필름(20)의 표면에 폴리머층(21)이 형성되어 표면을 통해 전도성입자(30)가 노출되는 것을 차단시켜 전원 및 신호의 전달이 이루어지도록 한다.

상기 연성회로기판의 제조시스템을 도5a를 참조하여 설명하면,

본 발명의 제조시스템(10)은 전도성물질이 균일하게 분산된 베이스필름(20)을 공급하는 공급롤(110)과, 상기 공급롤에서 공급되는 베이스필름 표면의 폴리머일부를 제거하는 레이져장치(120)와, 상기 레이져조사에 의해 표면의 폴리머가 제거된 베이스필름을 입욕시켜 전도성물질의 확산에 의한 도금이 이루어지는 도금조(130)를 포함하여 구성된다.

상기 공급롤(110)에서는 전도성물질이 균일하게 분산된 베이스필름을 일정한 속도로 공급하여 레이져장치를 통과하도록 한다.

상기 레이져장치(120)는 상술된 바와같이 베이스필름 표면의 폴리머를 일부 제거하기 위한 파장을 조사하는 것으로, 10640 CO2 레이져를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 레이져장치에 의해 표면의 폴리머가 회로패턴형태로 제거되어 베이스필름에 내포된 전도성물질이 일부 표출되어 시드를 형성하게 된다.

상기 레이져가공이 완료된 베이스필름(20)은 도금조(130)에 공급된다. 상기 도금조는 도금용액으로 베이스필름에 내포된 전도성물질과 동일한 물질로 형성하여 도금에 의한 시드의 성장이 용이하게 이루어지도록 하고 있다. 즉, 상기 도금조로 투입된 베이스필름은 도금이 이루어져 회로패턴 형태로 노출된 시드를 성장시켜 최종적으로 회로패턴이 형성되도록 한다.

아울러 도 5b를 참조한 바와같이 상기 시스템(100)에는 도금이 완료된 베이스필름을 건조시키는 건조장치(140)가 더 장착되어 신속한 건조가 이루어지도록 할 수 있으며, 또한, 형성된 회로패턴을 갖는 연성회로기판을 판매되는 모듈단위로 분리하는 절단장치(150)가 더 장착될 수 있다.

한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.

도 1a와 도 1b는 본 발명에 따른 연성회로기판의 제조과정을 도시한 흐름도.

도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 베이스필름의 실시예를 도시한 단면도.

도 3a는 본 발명에 따른 시드가 형성된 베이스필름의 단면도.

도 3b는 본 발명에 따른 패턴이 형성된 연성회로기판의 단면도.

도 4a와 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연성회로기판의 단면도.

도 5a와 도 5b는 본 발명에 따른 연성회로기판의 제조시스템을 도시한 개략도.

도 6은 종래 연성회로기판의 제조과정을 도시한 공정도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 연성회로기판 20 : 베이스필름

21, 31 : 폴리머층 30 : 전도성입자

40 : 시드 50 : 패턴

100 : 제조시스템 110 : 공급롤

120 : 레이져장치 130 : 도금조

140 : 건조장치 150 : 절단장치

P1 : 베이스필름 준비과정 P2 : 레이져 조사과정

P3 : 시드형성과정 P4 : 도금과정

Claims

전도성입자(30)가 균일하게 분산된 폴리머로 제조되는 베이스필름(20)을 준비하는 과정(P1)과;

상기 준비된 베이스필름에 회로패턴모양으로 레이져를 직접조사하는 레이져조사 과정(P2)과;

상기 조사에 의해 베이스필름의 표피 폴리머를 일정두께 제거하여 전도성입자(30)를 표출시키는 시드형성 과정(P3)과;

상기 시드가 형성된 베이스필름을 도금조에 입욕시키고 시드(40)를 기재로하여 전도성물질을 성장시켜 패턴(50)을 형성하는 도금과정(P4);을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 준비과정(P1)에서는 베이스필름(20) 표면에 전도성입자(30)가 표출되는 것을 방지하기 위해 전도성입자에 폴리머층(31)이 형성되도록 코팅 한 후 폴리머와 혼합하여 베이스필름을 제조하는 전도성입자 코팅과정이 더 이루어짐을 특징으로 하는 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 준비과정(P1)에서의 베이스필름(20) 표면에는 전도성입자가 표출되는 것을 방지하기 위해 폴리머를 분사하여 폴리머층(21)을 형성하는 베이스필름 코팅과정이 더 이루어짐을 특징으로 하는 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 베이스필름(20)에 분산되는 전도성입자(30)는 전도성이 우수한 금속인 Fe, Ni, Sn, Pb, Cu, Ag, Pt, Au 로 이루어진 군으로부터 선택사용됨을 특징으로 하는 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 베이스필름(20)을 구성하는 폴리머는 PI PET PMMA 등으로 이루어진 군으로부터 선택사용됨을 특징으로 하는 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판의 제조방법.
전도성입자가 분산된 베이스필름준비과정(P1)과, 상기 베이스필름에 회로패턴모양으로 레이져를 직접조사하는 과정(P2)과, 상기 조사에 의해 베이스필름의 표피 폴리머를 일정두께 제거하여 전도성입자를 표출시키는 시드형성 과정(P3)과, 상 기 시드가 형성된 베이스필름을 도금조에 입욕시켜 시드를 기재로하여 전도성물질을 성장시켜 패턴을 형성하는 도금과정(P4)으로 제조된 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판.
연성회로기판 제조시스템(100)에 있어서,

전도성입자가 분산된 베이스필름을 공급하는 공급롤(110)과;

상기 공급롤에서 공급되는 베이스필름의 표면에 레이져를 직접 조사하여 회로패턴형태로 폴리머를 제거해 전도성입자를 표출시키는 레이져장치(120)와;

상기 레이져장치에 의해 표면 폴리머가 일부 제거된 베이스필름을 입욕시켜 표출된 전도성입자를 성장시켜 회로패턴을 형성시키는 도금조(130);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판 제조시스템.
제7항에 있어서,

상기 시스템에는 건조장치(140)를 더 장착하여 도금된 베이스필름의 건조가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판 제조시스템.
제7항에 있어서,

상기 시스템에는 절단장치(150)를 더 장착하여 도금된 베이스필름을 판매형 태의 모듈단위로 분리하도록 한 것을 특징으로 하는 레이져 직접묘화 방법으로 전도성회로패턴을 형성한 연성회로기판 제조시스템.