KR20090077253A - 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 저항잉크를 인쇄하여 저항을 탑재하는 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법에 있어서, a)요구하는 저항값이 형성되는 저항영역에 따라 폭, 너비 및 두께를 설정하는 단계; b)저항영역의 폭 및 두께와 동일한 폭 및 두께가 형성된 적어도 한 쌍의 금속패드를 준비하는 단계; c)한 쌍의 금속패드 간에 저항영역의 너비와 동일한 너비로 간격이 형성되도록 회로 배열하는 단계; 및 d)저항영역에 저항잉크를 인쇄하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면 레이저트리밍과 같은 복잡한 공정을 통하여 저항잉크의 인쇄면적을 맞추지 않아도 용이하게 저항공차관리를 할 수 있다는 장점이 있다.

저항, 탑재, 인쇄면적, 저항공차관리

Description

저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법{Manufacturing method of buried resistor type flexible printed circuit board}

본 발명은 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 저항공차관리가 용이하도록 저항잉크를 인쇄하는 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판은 전자회로의 부품을 장착하는 기판으로서 판상에서 대부분의 배선이 노광 및 에칭에 의하여 형성되고, 그 위에 특정한 회로설계에 따라 부품이 실장 되고 결선된다. 일반적으로, 전자기기에는 다수의 능동부품 및 수동부품들이 회로기판의 표면에 실장 되어 있으며, 수동부품 중에서 특히 저항은 별개의 칩 저항(discrete chip resistor)의 형태로 능동부품들 간의 신호 전달을 원활히 하기 위하여 많은 수가 표면에 실장 되어 있다.

그러나 별개의 칩 저항으로는 전자부품의 경박단소화 추세에 부응하는데 한계가 있었고, 공간 활용 측면에서도 문제가 있었다. 상기 문제점을 해결하기 위하여, 새로운 재료 또는 물질 및 공정을 이용하여 전술한 별개의 칩 저항을 대체하는 방법으로서 인쇄회로기판 자체에 저항을 탑재시키는 방법이 제시되었다.

이러한, 저항 탑재형의 인쇄회로기판은 기판 자체의 내부 또는 외부에 수동소자인 저항이 매립되어 있는 형태로서 기판자체의 크기에 관계없으며, 수동소자가 기판의 부분으로 통합되어 있는 형태이다. 즉, 수동소자가 기판의 일부분으로 포함되어 있기 때문에 별개의 칩 저항을 기판의 표면에 실장하거나 연결할 필요가 없다.

따라서 상기 별개의 칩 저항이 차지하고 있던 공간을 다른 부품용으로 이용하여 고집적의 실장면적을 확보할 수 있으며, 인쇄회로기판의 크기를 더욱 감소시켜 전자기기의 소형화 추세에도 부응할 수 있고, 솔더 조인트(solder joint)의 제거, 열 또는 기계적 충격 및 진동에 영향을 감소시켜 신뢰성을 요하는 기기에 적합한 장점을 갖는다.

이러한 저항 탑재형의 인쇄회로기판을 제조하기 위한 다양한 방법들이 개발되어 왔는데, 현재 상용화되고 있는 방법으로는 첫째, 세라믹 저항 페이스트를 도포하고 소성하여 구현하는 세라믹 후막 형태의 저항(thick film typed resistor)을 형성하는 기술이 있는데, 이와 같은 기술은 세라믹 기판에 적용되는 것으로서 에폭시-글라스, 폴리이미드 등의 수지계 기판에 직접적으로 적용하기는 곤란하다는 문제가 있다.

둘째, 인쇄회로기판 내부에 저항특성을 갖는 별도의 금속층 또는 금속막을 형성하여 인쇄회로기판의 표면에 실장되던 저항을 대체하는 박막 형태의 저항(thin film typed resistor)을 구현하는 기술이 있는데, 상기 방법에서는 저항체가 인쇄회로기판의 내부에 형성되어 절연체에 의해 보호되므로 외부 환경에 의한 영향을 방지하기 위하여 별도의 공법을 필요로 하지 않는다는 문제점이 있다.

셋째, 기판 상에 고분자계 저항 페이스트를 도포하고 열건조(경화)시키는 고분자 후막 형태의 저항을 구현하는 기술이 있다.

상기 기술은 기판의 내층에 도포하는 내장형 및 최외층에 페이스트를 도포하는 외장형으로 구분되는데, 상기 내장형 기술은 양 측면 상에 도체선로가 구비된 인쇄회로기판의 내층에 저항을 프린팅에 의하여 후막상으로 형성하고, 표면실장소자(SMD)를 외층 상에 실장하여 상기 인쇄회로기판이 유전물질로 이루어진 중간층 상에서 상기 내층이 상호 마주보면서 프레스 되도록 하는 것으로서, 상기 내장형 기술에 의하면 기판 내부에 저항이 형성되어 외부 환경에 의한 영향을 억제하기 위한 별도의 저항 보호층을 필요로 하지 않는다는 장점은 있지만, 저항값의 예측성(predictability) 및 허용한계(tolerance limitation) 조절하기 어렵다는 문제점이 있다.

한편, 외장형 기술의 경우, 저항특성을 갖는 고분자를 스크린 프린팅을 통하여 기판 상에 도포한 후에 솔더 마스크 또는 솔더 레지스트를 인쇄하여 고분자 저항을 보호하는 방법인데, 이 경우에도 공정지연으로 인하여 노출된 구리 단자가 외부 환경에 의하여 쉽게 산화되고, 이처럼 산화된 단자 상에 다시 액상의 레지스터 페이스트가 도포되고 건조되면 구리산화가 촉진되어 레지스터와 단자의 계면에서의 접착력 저하로 인한 저항값 상승을 가져온다는 문제점이 있었다.

따라서 상기 외장형 기술을 이용한 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법에서는 저항값을 조절하기가 용이하도록 구성되는 것이 중요하다.

이하, 도 1a 및 도 1b를 참고하여 종래의 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법을 설명하도록 한다.

도 1a는 종래의 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법에 따라 저항잉크가 인쇄된 저항 탑재형 연성인쇄회로기판을 나타낸 평면도이고, 도 1b는 도 1a에 나타낸 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도이다.

도 1a 및 도 1b를 참고하면, 종래 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법에서는 D₁의 간격만큼 이격되어 있는 적어도 한 쌍의 금속패드(11)에 있어서 D₁은 부식을 통하여 조절하기 용이하지만, 저항이 형성되는 저항잉크(13)의 인쇄 폭에 해당하는 W₁은 저항잉크(13)의 번지는 특성상 조절하기가 어렵다는 문제가 있었다.

여기서, a선은 전류가 흐르는 선에 해당되는데, 종래의 방법에 의하여 제조된 저항 탑재형 연성인쇄회로기판(10)은 인쇄된 형태에 따라 저항값이 결정되었기 때문에 인쇄면적을 정밀하게 맞추기 어려운 저항잉크의 특성상 저항공차관리에 어려움이 많았다.

이에, 상기 저항값을 조절하는 방법으로서 종래에는 선택적으로 레이저트리밍 홈을 형성함으로써 균일한 저항값을 구현하는 방법을 사용하였으나, 이 경우에도 정밀하게 저항잉크의 인쇄면적을 맞추기는 어렵다는 문제점이 있었고, 아울러 레이저트리밍공정을 실시하여 저항잉크의 인쇄면적을 조절하는 경우에는 공정이 복잡하고 작업시간이 많이 소요된다는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 저항공차관리가 용이하며, 공정이 단순화된 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저항 탑재형 연성인쇄회로기판은 저항잉크를 인쇄하여 저항을 탑재하는 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법에 있어서, a)요구하는 저항값이 형성되는 저항영역에 따라 폭, 너비 및 두께를 설정하는 단계; b)상기 저항영역의 폭 및 두께와 동일한 폭 및 두께가 형성된 적어도 한 쌍의 금속패드를 준비하는 단계; c)상기 한 쌍의 금속패드 간에 상기 저항영역의 너비와 동일한 너비로 간격이 형성되도록 회로 배열하는 단계; 및 d)상기 저항영역에 저항잉크를 인쇄하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 저항잉크는 상기 저항영역을 모두 포함하도록 인쇄되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 요구하는 저항값과 실제 형성된 저항값은, 상기 한 쌍의 금속패드 간의 간격을 조절함으로써 일치시키는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명의 저항 탑재형 연성인쇄회로기판은,

첫째, 저항잉크를 인쇄하는데 있어서 정확하게 범위를 맞추어서 인쇄하거나 불필요한 레이저트리밍공정을 수행할 필요가 없으므로 공정이 보다 단순해지고, 공정시간이 단축되며, 저항공차 관리가 용이하게 된다는 장점이 있다.

둘째, 저항잉크의 인쇄형태에 따라 저항값을 형성하는 것이 아니라 금속패드의 회로 사이의 간격만을 조절함으로써 원하는 저항값을 형성할 수 있으므로 저항공차를 관리하기가 수월하다는 장점이 있다.

셋째, 설정하고자 하는 저항값을 맞추기가 용이하므로 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 2 내지 도 3b를 참고하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법을 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방 법을 나타낸 블록흐름도이고, 도 3a는 도 2에 나타낸 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법에 따라 저항잉크가 인쇄된 저항 탑재형 연성인쇄회로기판을 나타낸 평면도이고, 도 3b는 도 3a에 나타낸 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 저항값과 근사한 저항값이 형성되도록 저항잉크가 인쇄된 저항 탑재형 연성인쇄회로기판을 나타낸 평면도이다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법은 a)저항영역 설정단계(S110), b)금속패드 준비단계(S120), c)회로 배열단계(S130) 및 d)저항잉크 인쇄단계(S140)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 저항 탑재형 연성인쇄회로기판(100)의 제조방법에서는 우선 요구하는 저항값이 형성되는 저항영역을 정하고, 이에 따라 폭, 너비 및 두께가 설정된 저항영역을 결정한다(S110).

상기 저항영역이 결정되면, 상기 저항영역의 폭 및 두께와 동일한 폭 및 두께가 형성된 적어도 한 쌍의 금속패드(110)를 준비한다(S120). 즉, 회로패턴이 형성되는 금속패드(110)의 폭을 저항잉크(130)를 인쇄하여 전류가 흐르도록 하고자 하는 영역의 폭과 동일하도록 제조한다.

도 3a를 참고하면, 상기 금속패드(110)의 폭에 해당되는 D₂는 전류가 흘러 저항을 형성시키고자 하는 저항영역의 폭에 해당된다.

이것은 저항잉크(130)의 번지는 특성상 조절하기 어려운 D₃을 저항영역의 폭과 일치하도록 조절하는 것이 아니라 저항을 형성하고자 하는 저항영역의 폭에 맞 추어 금속패드(110)의 폭에 해당되는 D₂만을 조절하는 것이므로 불필요한 인쇄영역에 대한 정밀한 레이저트리밍공정 등을 생략할 수 있어 공정시간 단축 및 생산성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

즉, 금속패드(110)의 폭 조절은 회로패턴 형성 시 부식에 의하여 용이하게 조절할 수 있기 때문에 레이저트리밍에 의하여 저항잉크의 인쇄면적을 조절하는 것에 비하여 상대적으로 용이하고, 간편하여 전류가 흘러 저항이 형성되기를 원하는 저항영역의 폭에 맞추어 일정 부분을 부식하기만 하면 저항잉크(130)의 번짐 현상으로 인한 저항공차관리 상의 문제점을 용이하게 해결할 수 있다.

상기와 같이 원하는 폭이 형성된 금속패드(110)가 준비되면, 요구하는 저항값이 형성되도록 상기 한 쌍의 금속패드(110)를 일정한 간격으로 이격하여 회로 배열한다(S130). 즉, 상기 한 쌍의 금속패드(110) 간에 형성된 간격이 상기 저항영역의 너비와 동일한 너비가 되도록 회로를 배열한다.

상기 한 쌍의 금속패드(110)의 폭은 D₂로 결정되어 있으므로 요구하는 저항값에 맞추어 한 쌍의 금속패드(110) 간의 간격을 조절함으로써 상기 요구하는 저항값과 실질적으로 동일한 저항값을 얻을 수 있다. 따라서, 도 3a에 나타난 바와 같이 상기 한 쌍의 금속패드(110) 사이의 간격에 해당하는 W₂가 저항영역의 너비와 동일한 크기로 형성된다.

이에 상기 한 쌍의 금속패드(110) 간의 간격 조절에 의하여 저항을 형성시키고자 하는 저항영역에 맞게 상기 한 쌍의 금속패드(110)의 사이에 저항잉크를 인쇄 할 영역이 형성되면, 상기 한 쌍의 금속패드(110)의 사이에 저항을 형성시키고자 하는 영역이 모두 포함되도록 저항잉크(130)를 충분히 도포하여 인쇄한다(S140).

저항잉크(130)를 정밀하게 인쇄하지 않고 상기 저항을 형성시키고자 하는 영역을 포함하도록 넓게 인쇄하기만 하면 원하는 저항값을 얻을 수 있으므로 공정의 시간을 단축하고, 불필요한 정밀공정을 생략할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.

즉, 도 3a를 참고하면, 전류는 가장 흐르기 편한 쪽으로 흐르는 특성이 있는데 저항을 형성시키고자 하는 저항영역에 해당하는 폭 D₂ 및 너비 W₂로 이루어진 영역보다 넓게 저항잉크(130)를 인쇄하더라도 전류는 가장 흐르기 편한 a선으로 주로 흐르게 되고, 상기 저항을 형성시키고자 하는 저항영역보다 넓게 형성된 폭 D₃ 및 너비 W₃로 이루어진 영역에서도 상기 저항영역을 벗어나 흐르는 b선과 같은 전류흐름은 미세하여 저항값에 영향을 주지 못한다.

따라서, 도 3b에 나타난 바와 같이 실질적으로는 금속패드(110)의 폭과 금속패드(110) 간의 너비에 맞추어 저항잉크(130)가 인쇄된 것과 동일한 형상 구현이 가능하다.

물론 상기와 같은 저항값의 형성은 저항영역의 두께와 동일한 두께로 형성된 금속패드(110)의 두께에도 동일하게 적용된다.

이와 같이 공정단계 중 복잡한 레이저트리밍공정 등을 이용하여 저항잉크(130)의 인쇄면적을 정밀하게 제어하지 않아도 간편하게 금속패드(110)의 형상 및 간격만을 조절하고, 원하는 저항값을 얻기 위해서 저항을 형성시키고자 하는 저항영역을 포함하게만 저항잉크(130)를 인쇄하면 되므로 공정의 단순화 및 저항공차관리의 효율성을 높일 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1a는 종래의 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법에 따라 저항잉크가 인쇄된 저항 탑재형 연성인쇄회로기판을 나타낸 평면도,

도 1b는 도 1a에 나타낸 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법을 나타낸 블록흐름도,

도 3a는 도 2에 나타낸 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법에 따라 저항잉크가 인쇄된 저항 탑재형 연성인쇄회로기판을 나타낸 평면도,

도 3b는 도 3a에 나타낸 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 저항값과 근사한 저항값이 형성되도록 저항잉크가 인쇄된 저항 탑재형 연성인쇄회로기판을 나타낸 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 저항 탑재형 연성인쇄회로기판

110 : 금속패드 130: 저항잉크

Claims (3)

1. 저항잉크를 인쇄하여 저항을 탑재하는 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법에 있어서,

   a)요구하는 저항값이 형성되는 저항영역에 따라 폭, 너비 및 두께를 설정하는 단계;

   b)상기 저항영역의 폭 및 두께와 동일한 폭 및 두께가 형성된 적어도 한 쌍의 금속패드를 준비하는 단계;

   c)상기 한 쌍의 금속패드 간에 상기 저항영역의 너비와 동일한 너비로 간격이 형성되도록 회로 배열하는 단계; 및

   d)상기 저항영역에 저항잉크를 인쇄하는 단계를 포함하는 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 저항잉크는 상기 저항영역을 모두 포함하도록 인쇄되는 것을 특징으로 하는 저항 탑재형 연성인쇄회로기판의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 요구하는 저항값과 실제 형성된 저항값은, 상기 한 쌍의 금속패드 간의 간격을 조절함으로써 일치시키는 것을 특징으로 하는 저항 탑재형 연성인쇄회로기 판의 제조방법.

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