KR20110003792A - 칼라 인쇄회로기판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 칼라 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로서, 연성재질의 기판에 전도성 패턴을 도전성 잉크로 인쇄하고 장착된 발광소자에 칼라잉크로 칼라패턴을 인쇄하여 색상이 발현되도록 함으로써 칼라 인쇄회로기판을 제조하기 위한 공정수를 줄여 생산성을 향상시키고 칼라 인쇄회로기판을 직접 광고판으로 사용하여 광고판의 제작시간을 줄임과 아울러 제작비용을 절감할 수 있다.
PCB, 인쇄회로기판, 전도성 패턴, 칼라패턴, 칼라잉크, 발색
Description
본 발명은 칼라 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연성재질의 기판에 전도성 패턴을 도전성 잉크로 인쇄하고 장착된 발광소자에 칼라잉크로 칼라패턴을 인쇄하여 색상이 발현되도록 함으로써 칼라 인쇄회로기판의 제작시간을 줄임과 아울러 제작비용을 절감할 수 있도록 한 칼라 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.
교통표지판이나, 각종 안내판, 광고판 등에는 전달하고자 하는 내용이 인쇄나 페인팅 등의 수단을 통하여 표시되고 있고, 야간에도 그 내용을 잘 볼 수 있도록 조명을 설치하고 있다.
조명을 설치하는 구체적인 수단으로는 일반적인 광고간판과 같이 간판의 내부에 형광등과 같은 전구를 설치하여 그 빛의 내용이 표시된 전면의 천이나 얇은 판체(아크릴 등)를 통과하도록 하는 방법이 있고, 또는 표시판의 외부에 조명장치 를 설치하여 그 빛이 표시판을 향하도록 함으로써 내용을 식별할 수 있도록 하기도 하는 것이다.
그런데 이러한 종래의 일반적인 조명장치에는 여러 가지 단점이 존재하는데, 내부에 형광등과 같은 전구 형태의 조명장치를 설치하는 경우에 그 크기와 두께가 매우 커지므로 제작 및 설치에 어려움이 많고, 수명이 짧은 전구를 수시로 교체하여야 하는 등 유지보수에 따르는 인력과 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
위에서 설명한 기술은 본 발명이 속하는 기술분야의 배경기술을 의미하며, 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 반영구적인 엘이디 램프를 적용하여 램프의 수리비용을 절감할 수 있으며 램프 교체 등을 줄일 수 있어 편의성 및 상품성을 향상시키고 있다.
또한, 엘이디 램프 자체를 광고판으로 사용할 경우 발광하는 엘이디 소자에 색상 테이프를 부착하여 색상을 발현시키거나 마스크를 씌워 칼라 잉크를 도포한 후 마스크를 걷어 내어 색상을 발현시킴으로써 광고판 등으로 사용하고 있다.
그러나, 이와 같이 엘이디 소자를 이용한 광고판은 경질의 인쇄회로기판에 엘이디 소자를 납땜하여 연결하기 때문에 납땜 공정에 시간이 오래 소요되고, 인쇄 회로기판에 회로패턴을 형성하기 위해 증착 및 식각 등의 여러 번의 공정을 거쳐야 함에 따라 제조공정이 복잡할 뿐만 아니라 색상을 발현하기 위해 마스크 작업과 잉크 도포 작업 등 후속 공정으로 전체적인 제조공정이 복잡하여 제조단가를 줄일 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 연성재질의 기판에 전도성 패턴을 도전성 잉크로 인쇄하고 장착된 발광소자에 칼라잉크로 칼라패턴을 인쇄하여 색상이 발현되도록 함으로써 칼라 인쇄회로기판의 제작시간을 줄임과 아울러 제작비용을 절감할 수 있도록 한 칼라 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 칼라 인쇄회로기판의 제조방법은 연성재질의 절연기판 상부에 압전잉크젯 방식으로 도전성잉크를 비연속적으로 인쇄하여 전도성 패턴을 형성하는 단계; 발광소자가 장착되는 전도성 패턴의 장착부위에 전도성 접착제를 도포하는 단계; 전도성 접착제가 도포된 장착부위에 발광소자를 장착한 후 발광소자의 전면에 칼라잉크를 통해 칼라패턴을 형성하는 단계; 및 칼라잉크를 통해 칼라패턴을 형성한 후 결과물 전면에 방수층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 발광소자를 장착한 후 발광소자를 고정시키기 위한 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 발광소자를 장착한 후 결과물 전면에 발광소자가 노출되도록 발색층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 발광소자는 엘이디 소자인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 절연기판은 폴리머재질인 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 연성재질의 기판에 전도성 패턴을 도전성 잉크로 인쇄하고 장착된 발광소자에 칼라잉크로 칼라패턴을 인쇄하여 색상이 발현되도록 함으로써 칼라 인쇄회로기판을 제조하기 위한 공정수를 줄여 생산성을 향상시키고 칼라 인쇄회로기판을 직접 광고판으로 사용하여 광고판의 제작시간을 줄임과 아울러 제작비용을 절감할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 칼라 인쇄회로기판의 제조방법의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 인쇄회로기판의 제조방법 을 순차적으로 나타내는 단면도들이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 인쇄회로기판을 나타낸 평면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 연성재질의 절연기판(10) 상부에 압전잉크젯 방식으로 도전성잉크를 비연속적으로 인쇄하여 전도성 패턴(20)을 형성한다.
이때, 절연기판(10)은 도전성잉크를 인쇄하여 전도성 패턴(20)을 형성하기 때문에 일반적인 인쇄지의 재질인 폴리머 재질로 함이 바람직하다. 이는 일반적인 인쇄지인 절연기판(10)을 사용함으로써 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 이 절연기판(10)을 연성을 띄고 있기 때문에 말아서 보관도 가능하고, 외부 충격에 쉽게 파손되지 않아 내구성이 우수하다.
다시 말해서, 절연기판(10)은 절연특성을 가지는 것으로 필름상, 시트상, 판상 등의 평면 형상으로 잉크젯이 가능하다면 곡면의 형상에도 적용할 수 있다.
특히, 절연기판(10)에 분사되는 도전성잉크는 압전잉크젯헤드(도시하지 않음)에 의해 자동 분사됨이 바람직하다.
도전성잉크는 금속 입자가 유기용매에 균일하게 해리된 것이다. 미세패턴을 형성하기 위해서 이 금속 입자가 나노 사이즈인 것이 바람직하다. 이러한 도전성 잉크를 사용하여 배선을 형성하는 방법은 제한 없이 사용 가능하다.
예를 들면 이러한 금속 입자의 종류는 특히 한정되지 않지만, 일반적으로는 금, 은, 동, 백금, 크롬, 니켈, 알루미늄, 티탄, 팔라듐, 주석, 바나듐, 아연, 망간, 코발트, 지르코늄, 철 등의 금속을 적합하게 사용할 수 있다.
이들 금속은 단독으로 사용할 수 있고, 2 종 이상을 적당히 혼합한 합금으로 사용할 수도 있다. 위의 금속 중에서도 바람직하게는 도전성이 우수한 금(Ag), 은(Au), 동(Cu), 니켈(Ni) 등을 들 수 있다. 또한, 이들 바람직한 2 종 이상을 적당히 혼합한 합금으로 사용할 수도 있다. 경제적인 측면에서 더 유리한 은이 특히 바람직하다.
이러한 금속 입자가 수십 마이크로 미터 이하의 미세 배선을 형성하기 위해서는 1 내지 100nm, 바람직하게는 5 내지 50nm 크기의 금속 나노 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 금속 입자가 용매에 균일하고 안정적으로 해리되기 위해서는 금속 입자를 둘러싸기 위한 캐핑분자가 필요하다. 이러한 캐핑분자는 제한 없이 사용이 가능하다. 예를 들면 금속 입자와 배위결합을 형성할 수 있는 질소, 산소 또는 황 원자쌍의 고립전자쌍의 전자를 가지는 화학그룹을 포함하는 화합물일 수 있다. 보다 구체적으로 질소 원자를 포함하는 아미노기(-NH2), 황원자를 포함하는 술파닐기(-SH), 티올기(-S-), 산소원자를 포함하는 히드록시기(-OH), 에테르형의 옥시기(-O-) 등을 가지는 화합물일 수 있다.
도전성 잉크를 형성하기 위하여 사용되는 용매는 금속 입자의 성질에 따라 수계 또는 비수계 용매를 사용할 수 있으며, 이는 특별히 제한되지 않는다.
예를 들면 비수계 용매로 톨루엔과 테트라데칸 또는 이들의 혼합용액을 사용할 수 있고, 수계용매로 물 또는 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이트과 에탄올 수용액 또는 이들의 혼합액을 사용할 수 있다.
위와 같은 용액에 금속 입자를 넣고 소니케이터로 분산시키면 도전성 잉크를 제조할 수 있다. 미세패턴을 인쇄하기에 적합한 도전성 잉크의 바람직한 점도는 사용되는 노즐의 조건, 인쇄조건, 나노 입자의 크기 등에 영향을 받을 수 있지만, 1 내지 50cps이고 바람직하게는 5 내지 20cps이다.
한편, 도전성잉크는 도전성 재료를 수계 또는 유계 용매에 분산시키고, 분산제 등의 첨가제를 혼합하여 사용되고 있다. 금속나노입자의 도전성 잉크는 미세한 배선패턴을 높은 선폭 정밀도 형성할 수 있고 이 금속나노입자 도포층을 소성 처리하여 간편하게 전도성 패턴을 형성할 수 있다.
아울러, 압전잉크젯 방식에 의한 인쇄는 패턴이나 잉크의 종류 등을 고려하여 적절한 분사방식을 채택할 수 있다. 분사방식으로는 압전소자형, 버블제트형, 정전유도형, 연속분사형 등이 있다.
다음으로 도 2와 같이 발광소자(40)가 장착되는 전도성 패턴(20)의 장착부위에 전도성 접착제(30)를 도포한다.
전도성 접착제(30)는 납땜을 대신하여 발광소자(40)인 엘이디 소자가 전도성 패턴(20)과 접촉상태를 유지할 수 있도록 하는 것으로써 투명한 실리콘 재질로 유동액에 도전성을 갖는 은이나 구리 등 금속성 가루들이 포함되어 발광소자)를 전도성 패턴(20)에 고정시킬 뿐만 아니라 발광소자(40)의 양극과 음극이 전도성 패턴(20)에 연결되어 전기적으로 동작할 수 있도록 한다.
특히, 전도성 접착제(30)는 전도성 패턴(20)이 완전히 건조된 후에 발광소자(40)의 장착부위에 도포된 후 열 건조됨에 따라 발광소자(40)를 견고히 접촉하도록 한다.
이후 도 3과 같이 전도성 접착제(30)가 도포된 전도성 패턴(20)에 발광소자(40)를 장착하여 열건조 등을 통해 견고히 접착될 수 있도록 한다.
그런다음 도 4와 같이 발광소자(40)를 장착한 이후 공정이나 외부의 충격에 의해 발광소자(40)가 움직이거나 떨어지는 것을 방지하기 위해 방수접착제를 발광소자(40) 상부에 도포하여 발광소자 둘레에 스페이서(50)를 형성하여 더욱 견고히 전도성 패턴(20)에 고정될 수 있도록 한다.
다음으로 도 5에 도시된 바와 같이 발광소자(40)를 장착한 결과물 전면에 발광소자(40)가 노출되도록 흰색의 발색잉크를 도포하여 발색층(60)을 형성한다.
발색층(60)은 발광소자(40)의 빛을 반사하여 선명하도록 할 뿐만 아니라 하부층의 전도성 패턴(20)의 변질을 방지한다.
이후 칼라패턴(70)을 형성하기 위해 도 6에 도시된 바와 같이 발광소자(40)의 전면에 칼라잉크로 인쇄하여 다양한 칼라패턴(70)을 형성한다.
이와 같이 칼라잉크를 통해 칼라패턴(70)을 인쇄함으로써 도 8과 같이 칼라 인쇄회로기판(90)에 'D'라는 패턴을 형성할 수 있다.
그런다음 도 7에 도시된 바와 같이 결과물 전면에 방수층(80)을 형성하여 외부로부터 물 등의 이물질로부터 발광소자(40)를 비롯한 전도성 패턴(20) 및 칼라패턴(70)을 보호할 수 있도록 할 뿐만 아니라 전기적 절연을 유지하도록 한다.
방수층(80)은 필름지를 코팅하거나 투명한 실리콘수지를 도포하여 건조시킴으로 형성할 수 있다.
이와 같은 방법으로 도 8과 같이 칼라 인쇄회로기판(90)은 다양한 패턴을 도 전성잉크를 압전잉크젯 방식으로 절연기판(10)에 인쇄하여 전도성 패턴(20)을 형성한 후 발광소자(40)를 장착하여 인쇄회로기판을 제조할 뿐만 아니라 발광소자(40)에 칼라잉크를 통해 칼라패턴(70)을 형성함으로써 공정수를 줄여 생산성을 향상시키고 칼라 인쇄회로기판(90)을 직접 광고판으로 사용하여 제작시간을 줄일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
도 1내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 인쇄회로기판의 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 인쇄회로기판을 나타낸 평면도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
10 : 절연기판 20 : 전도성 패턴
30 : 전도성 접착제 40 : 엘이디 소자
50 : 스페이서 60 : 발색층
70 : 칼라패턴 80 : 방수층
90 : 칼라 인쇄회로기판
Claims (5)
- 연성재질의 절연기판 상부에 압전잉크젯 방식으로 도전성잉크를 비연속적으로 인쇄하여 전도성 패턴을 형성하는 단계;발광소자가 장착되는 상기 전도성 패턴의 장착부위에 전도성 접착제를 도포하는 단계;상기 전도성 접착제가 도포된 상기 장착부위에 상기 발광소자를 장착한 후 상기 발광소자의 전면에 칼라잉크를 통해 칼라패턴을 형성하는 단계; 및상기 칼라잉크를 통해 상기 칼라패턴을 형성한 후 결과물 전면에 방수층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 인쇄회로기판의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 발광소자를 장착한 후 상기 발광소자를 고정시키기 위한 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 인쇄회로기판의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 발광소자를 장착한 후 결과물 전면에 상기 발광소자가 노출되도록 발색층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 인쇄회로기판의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 발광소자는 엘이디 소자인 것을 특징으로 하는 칼라 인쇄회로기판의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 절연기판은 폴리머재질인 것을 특징으로 하는 칼라 인쇄회로기판의 제조방법.
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