KR20110014460A

KR20110014460A - 토로이드코어가 매립내장된 피씨비 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20110014460A
Application number: KR1020090072134A
Authority: KR
Inventors: 김병청
Original assignee: 김병청
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2011-02-11

Abstract

본 발명은 피씨비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토로이드코어와 각 코일이 인쇄회로기판 내에 내장되도록 하여, 크기가 작고, 두께가 얇아지도록 하는 코일 및 피씨비를 구비하며, 토로이드코어형 코일이 수작업에 의하지 않아 작고 얇더라도 불량이 없도록 함으로써, 노이즈 피터링이 양호하도록 하는 토로이드코어가 매립내장된 피씨비에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명의 특징은 인쇄회로기판(PCB)에 있어서, 상기 인쇄회로기판의 내부 공간에 링형상의 코일용 토로이드코어(TOROID CORE)가 구비되고, 상기 토로이드코어와 이격되어, 링형상의 토로이드코어에 다수 회 감겨지는 형상으로 하여 상기 인쇄회로기판 내부에 임베디드코일이 구비되는 것을 특징으로 한다.

인쇄회로기판, 토로이드, 코어, 코일, 수지

Description

토로이드코어가 매립내장된 피씨비 및 그의 제조방법{PCB WITH EMBEDDED TOROIDAL CORE THEREIN AND ITS MANUFACTURE METHOD}

본 발명은 피씨비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토로이드코어와 각 코일이 인쇄회로기판 내에 내장되도록 하여, 코일이 작고, 두께가 얇아지도록 하는 코일 및 피씨비를 구비하며, 토로이드코어형 코일이 수작업에 의하지 않아 작고 얇더라도 불량이 없도록 함으로써, 전체 전자부품의 크기를 줄일 수 있도록 하는 토로이드코어가 매립내장된 피씨비에 관한 것이다.

일반적으로 인쇄회로기판(PCB)에는 다양한 형태의 회로패턴이 형성되고, 이러한 회로패턴에는 다수의 전자부품이 실장되어, 전기적 신호처리를 하게 되는 것이다.

특히 근래의 인쇄회로기판(PCB)은 대부분 복수의 층으로 하여 형성되는 것으로, 전기도금, 식각 등의 다양한 방법에 의하여 얇으면서도 다양한 용도로 이용될 수 있도록 생산되고 있다.

또한 코일은 일반적으로 코어의 주위를 코일이 돌면서 감겨지도록 하여 마련되는 것으로, 코일에 전기가 흐르도록 인가하게 되면, 코일 및 코어의 주위에 자장이 형성되는 것이다.

이러한 코일 중에서 토로이드코어(Toroidal Cores)는 일명 환상면코어라고도 하는 것으로, 전체적으로 원형링형상으로 하고 있으나, 그 횡단면의 형상을 보면, 사각형상의 면을 형성한 것이다. 이러한 토로이드코어가 탑재된 코일은 일반적인 원형단면의 링코어가 적용된 코일에 비하여, 전류나 전기신호의 필터링 효과가 탁월하게 된다. 특히 근래에는 작은 형태로 형성되는 부품 및 인쇄회로기판이 채용되고, 반면 신호전송 및 전력전송시 고주파를 이용하는 경우가 많으나, 이에 따른 노이즈의 효과적으로 감소시키기 위해서는 토로이드코어가 탁월한 특성을 갖게 된다.

근래에는 이러한 토로이드코어가 실장된 코일이 다양한 용도로 이용되면서, 그 크기는 더욱 작게 축소되고 있다. 그러나 아무리 작게 형성된다 하여도, 그 토로이드코어 주위에 감겨지는 코일은 사람의 손이나 기계로 작업하기에 불가할 정도로 작아질 경우에는 작업하기가 곤란한 경우가 상당하다. 따라서 토로이드코어가 실장된 코일을 형성하기가 곤란하여 전체 전자제품의 크기를 줄이는데 제한요소로 작용하기도 한다. 특히 작은 크기의 코일을 생산하는 과정 중에, 각 코일의 권선시 코일의 코팅층이 벗겨져 전기절연성이 상실되어 제품으로 사용할 수 없게 될 수 있다. 또한 각 코일이 균등간격으로 배열되어 권선되어야 하나, 작은 크기로 되기 때문에 균일간격으로 권선되도록 하기가 곤란한 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 토로이드코어와 각 코일이 인쇄회로기판 내에 내장되도록 하는 것으로, 코일 및 피씨비의 크기가 작고 얇게 형성될 뿐만 아니라 토로이드코어형 코일이 수작업에 의하여 제작하지 않기 때문에 불량률을 낮출 수 있으며, 작고 얇게 하여 코일 및 피씨비가 형성될 수 있어, 전체 전자제품의 크기를 줄일 수 있도록 하는 목적이 있다.

또한 작은 크기의 코일이 제조되는 과정 중에서도, 각 코일이 전기적 절연성이 상실되지 않아, 코일의 작용이 양호할 뿐만 아니라, 권선되는 코일의 간격이 균등하기 때문에 특성이 안정적으로 이뤄지도록 하는 목적이 있다.

특히 하나의 토로이드코어에 대하여, 다수의 층으로 코일이 형성되도록 마련될 수 있기 때문에, 다양한 형태로 코일이 형성될 뿐만 아니라, 나아가 이러한 코일이 다양한 용도로도 이용이 가능하도록 하는 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 토로이드코어가 매립내장된 피씨비는, 인쇄회로기판(PCB)에 있어서, 상기 인쇄회로기판의 내부 공간에 링형상의 코일용 토로이드코어(21)가 구비되고, 상기 토로이드코어(21)와 이격되어, 토로이드코어(21)에 다수 회 감겨지는 형상으로 하여 상기 인쇄회로기판 내부에 형성된 임베디드코일(23)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

이에 상기 토로이드코어(21)는 인쇄회로기판 내부에 형성된 코어홈(11) 내에 위치되며, 상기 코어홈(11)에는 상기 토로이드코어(21)의 아래 측으로 저부접착쉬트(12)가 위치되고, 상기 토로이드코어(21) 상부로는 상부접착쉬트(13)가 위치되며, 접접착쉬트(12), 토로이드코어(21), 상부접착쉬트(13)가 코어홈(11)에 내재된 기판베이스(10)의 상부로 상면쉬트(14)와 동박층(141)이 위치되고, 하부로 하면쉬트(14')와 동박층(141')이 위치되어 열압착에 의하여 일체로 형성되어 구비될 수 있다.

또한 상기 임베디드코일(23)의 일측은 인쇄회로기판 내부에 형성된 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16)에 위치되어지되, 상기 내측코일역할홀(15)에 위치되는 내측코일역할부(231), 상기 외측코일역할홀(16)에 위치되는 외측코일역할부(232), 상기 토로이드코어(21) 상측과 하측으로 위치되는 외면코일역할부(233)로 구비될 수 있다.

그리고 상기 인쇄회로기판의 기판베이스(10)는, 상기 토로이드코어(21)가 위치되는 코어홈(11)이 형성되고, 상기 코어홈(11)의 내측으로 상기 임베디드코일(23)의 내측코일역할부(231)가 위치되는 내측코일역할홀(15)이 형성되며, 상기 코어홈(11)의 외측으로 상기 임베디드코일(23)의 외측코일역할부(232)가 위치되는 외측코일역할홀(16)이 형성되어 구비될 수 있다.

이에 더하여 본 발명은 상기의 피씨비의 제조방법에 있어서, 토로이드코어(21)가 결합되는 위치의 기판베이스(10)에 코어홈(11)이 형성되도록 하고, 기판베이스(10) 상부와 하부에 접착되는 상면쉬트(14), 하면쉬트(14'), 동박층(141)(141')이 준비되도록 하는 기판베이스준비단계(S01); 상기 기판베이스(10)의 코어홈(11)에 토로이드코어(21)가 안착되도록 하며, 기판베이스(10)의 상부와 하부에 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14'), 동박층(141)(141')이 위치되도록 하는 토로이드코어안착단계(S02); 상기 기판베이스(10)의 코어홈(11) 내부에 토로이드코어(21)가 위치되고, 기판베이스(10)의 상부와 하부에 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14'), 동박층(141)(141')이 위치된 상태에서 열압착에 의하여 기판베이스(10)에 토로이드코어(21)가 일체로 내재되도록 구비되는 열압착단계(S03); 상기 기판베이스(10)에 내재된 토로이드코어(21)의 내부측과 외부측으로 임베디드코일(23)의 일측이 형성되는 위치에 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16)이 형성되도록 하는 코일역할홀가공단계(S04); 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16)이 형성된 기판베이스(10)의 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16)에 각각 내측코일역할부(231)와 외측코일역할부(232)에 해당하는 코일역할홀동도금이 형성되도록 하는 코일역할홀동도금형성단계(S05); 상기 기판베이스(10)의 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16) 내부면 그리고 입구부분의 도전층(17), 코일패턴이 되는 외면코일역할부(233), 내측코일역할홀(15)에 형성된 내측코일역할부(231), 외측코일역할홀(16)에 형성된 외측코일역할부(232)를 제외한 부분의 잉여도전층(18)이 제거되도 록 하는 잉여도전층제거단계(S06)가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 토로이드코어가 매립내장된 피씨비 제조방법이 제공된다.

이에 상기 기판베이스준비단계(S01)에서는 기판베이스(10)의 코어홈(11)에 삽입되는 저부접착쉬트(12)와 상부접착쉬트(13)가 더 준비되도록 하고, 상기 토로이드코어안착단계(S02)에서는 코어홈(11)에 안착되는 토로이드코어(21)의 상부와 하부로 각각 상부접착쉬트(13)와 저부접착쉬트(12)가 위치되어 안착되도록 하며, 상기 열압착단계(S03)에서는 기판베이스(10)의 코어홈(11) 저부로부터 저부접착쉬트(12)-토로이드코어(21)-상부접착쉬트(13)의 층으로 하여 위치되고, 기판베이스(10)의 상부와 하부로 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14'), 동박층(141)(141')이 위치된 상태에서 열압착 단계가 수행되도록 구비될 수 있다.

그리고 상기 잉여도전층제거단계(S06)가 수생된 기판베이스(10)에 외부수지층(31)이 형성되도록 하는 외부수지층형성단계(S07); 상기 외부수지층형성단계(S07)에 따른 기판베이스(10)에 외부코일역할홀(32)이 형성되도록 하는 외부코일역할홀가공단계(S08); 상기 외부코일역할홀(32) 내부에 외부코일역할동도금이 형성되고, 기판베이스(10)의 상부면과 하부면에 외부도전층(33)이 형성되도록 하는 외부코일역할홀동도금형성단계(S09); 상기 외부도전층(33)에서 잉여외부도전층(34)을 제거하는 잉여외부도전층제거단계(S10)가 포함되어 구비될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 토로이드코어와 각 코일이 인쇄회로기판 내에 내장되도록 하기 때문에, 작고 얇게 코일 및 피씨비가 형성될 수 있어, 전체 전자제품의 크기를 줄일 수 있게 되는 탁월한 장점이 있다.

또한 작은 크기의 코일이 제조되는 과정 중에서도, 각 코일이 전기적 절연성이 상실되지 않아, 코일의 작용이 양호할 뿐만 아니라, 권선되는 코일의 간격이 균등하기 때문에 특성이 안정적으로 이뤄지게 되는 장점이 있다.

특히 하나의 토로이드코어에 대하여, 다수의 층으로 코일이 형성되도록 마련될 수 있기 때문에, 다양한 형태로 코일이 형성될 뿐만 아니라, 나아가 이러한 코일이 다양한 용도로도 이용이 가능하도록 하는 장점이 있다.

또한 코일 및 피씨비의 크기가 작고 얇기 때문에 수작업으로 할 경우에는 불량이 발생될 수 있으나, 본 발명에 의하면 수작업을 하지 않기 때문에 불량률을 줄일 수 있는 것이다.

이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 피씨비의 기판베이스에 토로이드코어가 구비되는 제조과정에 대한 예시도, 도 3 내지 도 10은 본 발명에 따른 피씨비의 제조과정에 대한 순서도, 도 11은 본 발명에 따른 피씨비에 대한 평면도, 도 12는 본 발명에 따른 피씨비의 기판베이스에 대한 분해사시도, 도 13은 본 발명에 따른 피씨 비에 대한 단면도, 그리고 도 14는 본 발명에 따른 피씨비의 제조방법에 대한 순서도가 각각 도시된 것이다.

즉 본 발명에 따른 토로이드코어가 매립내장된 피씨비(A)는 도 1 내지 도 14에서와 같이, 인쇄회로패턴(미도시됨)과 전자부품 등이 실장된 인쇄회로기판(PCB)에 관한 것으로, 특히 이러한 인쇄회로기판 내부에 토로이드코어와 코일이 내장된 피씨비에 관한 것이다.

이러한 토로이드코어(Toroidal Cores)는 일명 환상면코어라고도 하는 것으로, 전체적으로 원형링형상으로 하고 있으나, 그 횡단면의 형상을 보면, 사각형상의 면을 형성한 것이다. 이러한 토로이드코어가 탑재된 코일은 원형단면의 링코어가 적용된 코일에 비하여, 전류나 전기신호의 필터링 효과가 탁월하게 된다. 특히 근래에는 작은 형태로 형성되는 부품 및 인쇄회로기판이 채용되고, 반면 신호전송 및 전력전송시 고주파를 이용하는 경우가 많으나, 이에 따른 노이즈의 효과적으로 감소시키기 위해서는 토로이드코어가 탁월한 특성을 갖게 된다.

따라서 본 발명에서는 이러한 토로이드코어가 작게 형성되면서 그 특성이 양호하도록 하는 것으로, 특히 인쇄회로기판 내에 토로이드코어 및 토로이드코어의 주위를 감도록 형성되는 코일역할 동도금층이 형성되도록 하여, 작으면서도 노이즈 제거에 따른 필터링 효과가 탁월하도록 하는 것이다. 즉 토로이드코어를 중심으로 하여, 단일측으로 권선형태를 갖도록 함과 함께 다수의 권선형태로 하여 코일역할 동도금구조를 갖도록 하기 때문에 단일의 형태보다 탁월한 성능을 발휘하고, 또한 코일역할 부분이 동도금 구조를 갖기 때문에, 절단되거나 결합이 약해진 부분이 없어 그 성능이 양호하게 되는 것이다.

이처럼 양호한 특성을 갖는 본 발명에 따른 토로이드코어가 매립내장된 인쇄회로기판(피씨비, PCB, Printed Circuit Board)가 채용된 분야를 보면, 노트북(Notebooks), 컴퓨터(PCs), 모니터(Monitors), 프린터(Printers), 카메라(digital cameras), 파워서블라이(power supplys), DVD 플레이어(DVD players), 팩스(Fax machines), 기타 의료기계(medical equipments), 인터넷라인 및 인터넷 부재, Internet wire, DATA-PROCESSING EQUIPMENTS, DIGITAL EQUIPMENTS, PERIPHERAL EQUIPMENTS 등 다양한 분야에 적용이 가능하고, 이들의 신호전송에 따른 노이즈 필터링(Noise Suppression)에 효과적이면서, 실장되는 크기도 작게 형성되는 것이다.

이하에서는 이와 같이 구비되는 토로이드코어 및 코일역할 동도금구조의 상세구성을 살펴보기로 한다.

즉 상기 인쇄회로기판의 내부 공간에 링형상의 코일용 토로이드코어(21)가 구비되고, 상기 토로이드코어(21)와 이격되어, 링형상의 토로이드코어(21)에 다수 회 감겨지는 형상으로 하여 상기 인쇄회로기판 내부에 임베디드코일(23)이 구비된 상태로 하여 토로이드코어가 매립내장된 피씨비(A)가 제공되는 것이다.

이처럼 토로이드코어(21)와 임베디드코일(23)이 매립내장된 피씨비(A)는, 일 실시예의 평면도를 보인 도 11에서와 같이, 하나의 토로이드코어(21)에 단일 회선 으로 임베디드코일(23)이 감겨져 실시될 수도 있고(도 11의 작은 크기의 코일), 하나의 토로이드코어(21)에 임베디드코일(23)이 3층에 걸쳐 감겨져서 실시(도 11의 큰 크기의 코일)될 수도 있는 등, 복수 회의 층을 이루어 실시될 수도 있을 것이다.

이러한 토로이드코어(21)는 원형 고리와 같은 형상으로 마련될 수 있는 것으로, 토로이드코어(21)의 주위에 임베디드코일(23)이 감겨지듯이 형성된 경우에는, 자장의 특징이 코일의 외측에는 자장세기가 "0"이 되고, 토로이드코어(21) 내부로 자장이 형성되는 특성이 있는 것이다. 따라서 피씨비(A)에서 토로이드코어(21) 및 임베디드코일(23)에 의하여 실시된다 하여도, 이들에 의하여 발생된 자장에 의하여 근접된 다른 회로패턴 및 전자부품에 자기장 영향을 줄 위험은 적게 된 것이다.

그리고 상기 토로이드코어(21)는 상기 인쇄회로기판 내부에 형성된 코어홈(11) 내에 위치되며, 토로이드코어(21)가 코어홈(11)에 내장된 기판베이스(10)의 상부와 하부측에 각각 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14')가 위치된다. 그리고 상면쉬트(14)의 상부와 하면쉬트(14') 하부에 각각 동박층(141)(141')이 위치된다.

이에 코어홈(11)은 도 1에서와 같이 홈의 아래 부분이 막혀있는 홀 형상으로 형성될 수도 있고, 반면 도 2에서와 같이 상하가 관통되는 통공형태로 형성될 수도 있는 것이다.

이는 열압착단계시 토로이드코어(21)의 두께가 얇은 경우에는 도 2에서와 같이 상하관통된 상태에서 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14')가 열압착시 토로이드코 어(21) 측으로 충분히 스며들 수 있을 경우에는 상하가 관통되도록 실시될 수 있을 것이다. 그리하여 두께가 얇은 토로이드코어(21)와 기판베이스(10)의 코어홈의 주위 틈새가 빈틈없는 층구조를 이루도록 하는 것이다.

반면 토로이드코어(21)의 두께가 두껍게 되어 상면쉬트와 하면쉬트가 녹는 것으로는 토로이드코어 측으로 완전하게 스며들지 못할 수 있을 것이다.

따라서 도 1에서와 같이 관통되지 않는 홀 형태로 하여 코어홈(11)을 형성하고, 코어홈(11) 내부에 위치되는 토로이드코어의 상부와 하부에 별도의 접착쉬트가 마련되도록 할 수 있는 것이다. 그리하여 열압착시 함께 하는 쉬트들에 의하여 토로이드코어 주위의 틈새를 없애도록 마련될 수 있을 것이다.

그리하여 상기 코어홈(11)에는 상기 토로이드코어(21)의 아래 측으로 저부접착쉬트(12)가 위치될 수 있고, 상기 토로이드코어(21) 상부로는 상부접착쉬트(13)가 위치될 수 있어, 열압착에 의하여 일체로 형성되는 것이다.

따라서 코어홈(11)에 토로이드코어(21)가 일체로 결합되는 것으로, 토로이드코어(21)가 기판베이스(10) 등으로부터 요동되거나 위치가 변하지 않기 때문에, 그 결합구조 및 피씨비(A)가 손상될 우려가 없고, 자기장의 형성도 안정적으로 이뤄지기 때문에, 회로의 안정성 및 제품의 내구성에도 양호하게 되는 장점이 있다.

또한 상기 임베디드코일(23)의 일측이 상기 인쇄회로기판 내부에 형성된 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16)에 각각 위치되도록 마련되는 것으로, 상기 임베디드코일(23)은 상기 내측코일역할홀(15)에 위치되는 내측코일역할부(231), 상 기 외측코일역할홀(16)에 위치되는 외측코일역할부(232), 상기 토로이드코어(21) 상측과 하측으로 위치되는 외면코일역할부(233) 등으로 하여 구비되는 것이다. 즉 토로이드코어(21)를 중심으로 하여, 내측코일역할부(231), 외측코일역할부(232), 그리고 상측과 하측의 외면코일역할부(233) 등에 의하여 임베디드코일(23)이 마련되는 것으로, 이러한 임베디드코일(23)이 토로이드코어(21)를 중심으로 하여 주위에 감겨지는 형상으로 하여 마련되는 것이다.

그리고 이처럼 토로이드코어(21)에 몇 번에 걸쳐서 감겨는 형상으로 마련될 것인지는 해당 코어 및 코일, 그리고 해당 피씨비의 구성에 따라 알맞게 정하여져 형성될 수 있을 것이다.

따라서 상기 인쇄회로기판의 기판베이스(10)에는 상기 토로이드코어(21)가 위치되는 코어홈(11)이 우선 형성되는 것이다.

그리고 상기 코어홈(11)의 내측으로 상기 임베디드코일(23)의 내측코일역할부(231)가 위치되는 내측코일역할홀(15)이 형성되며, 상기 코어홈(11)의 외측으로 상기 임베디드코일(23)의 외측코일역할부(232)가 위치되는 외측코일역할홀(16)이 형성되는 것이다.

이처럼 본 발명에 따른 피씨비(A)는 하나의 원형 링 형상으로 환상면코어로 되는 토로이드코어(21)가 위치되고, 그 주위를 감겨지도록 하는 형상으로 하여 임베디드코일(23)이 형성되는 것이다.

이에 이러한 임베디드코일(23)은 철사형태의 코일을 기판베이스(10)에 형성 된 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16)을 번갈아 가면서 끼워 감으면서 코일 패턴이 형성되도록 할 수도 있을 것이다. 보다 바람직하게는 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16)에 별도의 코일층이 형성되도록 하되, 동재질, 은재질과 같이 전기전도 특성이 우수한 재질의 금속선이 삽입되도록 하고, 양측 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16)에 삽입된 양측 금속선의 상측과 하측이 감겨지는 방향으로 하는 코일패턴 형태로 하여, 토로이드코일(21)을 중심으로 연속된 회선의 형태를 이룰 수 있도록 서로 연결되게 마련될 수도 있을 것이다.

그리고 다른 실시로는 내측코일역할홀(15), 외측코일역할홀(16) 그리고 상측과 하측으로 전기동도금 과정에 의하여 동도금의 형성방식에 의하여 내측코일역할부(231), 외측코일역할부(232), 그리고 상측과 하측의 외면코일역할부(233) 등이 형성될 수도 있을 것이다.

이와 같이 본 발명에 따른 피씨비(A)의 제조방법에 대한 바람직한 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

우선 원형 형태의 코어, 특히 토로이드코어가 마련되고, 이러한 토로이드코어가 결합되기 위하여, 도 1, 도 2에서와 같이 기판베이스가 마련될 것이다.

그리고 토로이드코어(21)(toroid core)가 결합되는 위치의 기판베이스(10)(un-clad laminate)에 코어홈(11)이 형성되도록 하고, 코어홈(11)에 삽입되는 기판베이스(10)의 상부와 하부에 상면쉬트(14), 하면쉬트(14')(bonding sheet), 동박층(141)(141')(copper foil)이 준비되도록 하는 기판베이스준비단계(S01)가 수 행된다. 또한 저부접착쉬트(12)와 상부접착쉬트(13)가 더 구비될 수도 있을 것이다.

즉 기판베이스준비단계(S01)에서는, 도 1에서와 같이 기판베이스에 관통되지 않는 홀을 형성하는 것으로, 이는 비교적 두꺼운 토로이드코어가 결합되도록 하는 실시예에 대한 것으로, 홀에 토로이드코어(21)와 함께 저부접착쉬트(12)와 상부접착쉬트(13')가 위치되고, 기판베이스의 상부와 하부에 각각 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14'), 그리고 각가 동박층(141)(141')이 마련되고, 이후 가공작업, 안착단계, 열압착단계가 수행될 것이다.

그리고 도 2에서와 같이 기판베이스에 통공이 형성되도록 하여 비교적 얇은 두께의 토로이드코어(21)가 결합되도록 하는 실시예에서는, 토로이드코어(21)의 두께와 기판베이스(10)의 두께가 같기 때문에 상부와 하부측으로 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14'), 그리고 각각 동박층(141)(141')이 구비되는 것이다.

이에 코어홈(11)에 삽입되도록 하기 위한 토로이드코너(21) 또는 저부접착쉬트(12)와 상부접착쉬트(13) 등은 도 12에서와 같이, 코어홈(11)의 형태와 대응되도록 구비되는 것이다. 따라서 코어홈(11)이 원형으로 되는 도 12에서의 실시예에서는, 토로이드코어(21) 또는 저부접착쉬트(12)와 상부접착쉬트(13) 등도 원형의 형태를 갖게 되고, 기타 타원, 사각, 다각 형으로 형성되는 경우에는 그에 알맞도록 형성될 수도 있을 것이다.

그리고 기판베이스(10) 내에 토로이드코어(21)가 위치되고, 기판베이스(10)의 상부와 하부에 쉬트가 위치되도록 하는 토로이드코어안착단계(S02)가 수행된다.

이에 도 1에서와 같은 실시예에서는, 상기 기판베이스(10)의 코어홈(11)에 저부접착쉬트(12)가 안착되고, 상기 저부접착쉬트(12) 상부로 토로이드코어(21)가 안착되도록 하며, 상기 토로이드코어(21) 상측으로 상부접착쉬트(13)가 위치되도록 한 후, 기판베이스(10)의 상부와 하부에 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14'), 그리고 동박층(141)(141')이 위치되도록 구비되는 것이다.

또한 도 2에서의 실시예일 경우에는, 토로이드코어(21)가 기판베이스(10)의 코어홈(11)에 안착되고, 상부와 하부에 각각 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14'), 그리고 동박층(141)(141')이 위치되는 것이다.

이처럼 도 1 및 도 2에서와 같이 상면쉬트(14)의 상부면, 그리고 하면쉬트(14')의 하부면에 각각 동박층(141)(141')(copper foil)이 형성되는 것으로, 이러한 동박층(141)(141')에 의하여 이후 형성되는 도전층(17)의 형성 및 식각 단계가 수행되는 것이다.

그리고 이들에 대한 열압착단계(S03)가 수행될 것이다.

이에 도 1의 실시예에서의 열압착단계(S03)에서는, 상기 기판베이스(10)의 코어홈(11) 내부에, 저부접착쉬트(12), 토로이드코어(21), 상부접착쉬트(13)가 위치되고, 기판베이스(10)의 상부와 하부에 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14')가 위치되며, 상면쉬트(14)의 상부면, 하면쉬트(14')의 하부면에 각각 동박층(141)(141')이 형성된 상태에서 열압착에 의하여 기판베이스(10)에 토로이드코어(21)가 일체로 내재되도록 구비되는 것이다.

또한 도 2의 실시예에서의 열압착단계(S03)에서는, 기판베이스(10)의 코어홈(11) 내부에, 토로이드코어(21)가 위치되고 상부와 하부로 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14')가 위치되고, 상면쉬트(14)의 상부면, 하면쉬트(14')의 하부면에 각각 동박층(141)(141')이 위치된 상태에서 열압착에 의하여 기판베이스(10)에 토로이드코어(21)가 일체로 내재되도록 구비되는 것이다.

이와 같은 열압착단계(S03)에 있어서, 토로이드코어(21) 및 기판베이스(10)의 두께가 비교적 얇은 경우에는, 도 2에서와 같이 기판베이스(10)에 형성된 코어홈(11)이 상하로 관통되도록 한 후, 코어홈(11)에 토로이드코어(21)가 내재된 상태에서, 상부와 하부로 상면쉬트(14), 하면쉬트(14') 그리고 동박층(141)(141')이 위치된다. 이러한 상부와 하부의 상면쉬트(14), 하면쉬트(14')에 대한 열압착에 의하여 부착되는 것이다. 이에 토로이드코어(21)와 기판베이스(10) 등의 두께가 비교적 얇기 때문에, 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14') 등이 열압착에 의하여 일부 녹으면서 코어홈(11) 내부의 토로이드코어(21)와 기판베이스(10)의 틈새로 스며들게 된다. 그리하여 토로이드코어(21) 주변의 공간 틈새가 없어지게 되는 것이다.

이에 반하여 도 1에서와 같이 토로이드코어(21), 기판베이스(10) 등의 두께가 비교적 두꺼운 경우의 실시예에서는, 기판베이스(10)의 코어홈(11)에 위치되는 토로이드코어(21)의 저부와 상부로 각각 저부접착쉬트(12)와 상부접착쉬트(13) 등이 위치되도록 한 것이다. 그리고 기판베이스(10)의 상부와 하부로 각각 상면쉬 트(14), 하면쉬트(14'), 동박층(141)(141')이 위치된다. 따라서 열압착단계에 의하여, 저부접착쉬트(12)와 상부접착쉬트(13), 그리고 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14') 등이 함께 녹으면서, 두께가 두껍게 되는 토로이드코어(21)와 기판베이스(10)의 사이 틈새로 녹아들게 된다.

이처럼 토로이드코어(21), 기판베이스(10) 등의 두께 형태 등에 따라서, 기판베이스(10)의 코어홈(11)의 형태를 관통되지 않는 단순홀로 형성하거나 아니면 상하로 관통되도록 하는 통공의 형태로 형성시킬 수 있을 것이다. 또한 토로이드코어의 두께가 얇아 상하의 본딩쉬트(bonding sheet)에 의하여 열압착 공정시에 토로이드코어 주변 틈새를 막을 수 있으면, 상하면에만 본딩쉬트가 위치되도록 실시될 수 있을 것이다. 반면 토로이드코어가 두꺼운 경우에는 상하면의 쉬트로는 부족할 수 있어, 별도의 접착쉬트가 토로이드코어의 상부와 하부측으로 더 부가되도록 할 수 있는 것이다. 따라서 토로이드코어의 주변에 틈새가 없도록 하는 것으로, 이는 이후의 드릴링 공정시 기판베이스(10)의 구조형태가 손상되지 않도록 하기도 하며, 또한 토로이드코어 측으로 화학약품이 침투되는 것을 방지하는 효과도 있는 것이다.

그리하여 토로이드코어(21)가 기판베이스(10) 내에 위치되는 것으로, 기판베이스(10), 토로이드코어(21)에 대하여 상면쉬트(14), 하면쉬트(14') 또는 저부접착쉬트(12), 상부접착쉬트(13), 그리고 이들의 최상부 및 최하부에 각각 위치되는 동박층(141)(141') 등이 열압착에 의하여, 토로이드코어(21) 주변의 코어홈(11) 내부의 공간을 메우게 되고, 또한 토로이드코어(21)와 기판베이스(10)가 서로 일체로 형성되게 된다. 그리하여 요동이나 외부의 물리적 충격을 받더라도 토로이드코어(21)의 위치나 형태가 안정적으로 이뤄지기 때문에, 이후 사용할 때 자기장의 변화가 없고 안정적으로 사용이 가능하게 되는 것이다.

이후 기판베이스(10) 내에 임베디드코일(23)이 형성되도록 하는 임베디드코일형성단계에 관한 것으로, 우선 도 3에서와 같이 상기 기판베이스(10)에 내재된 토로이드코어(21)의 내부측과 외부측으로 임베디드코일(23)의 일측 형성되는 위치에 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16)이 상하로 관통되게 가공(in layer drilling)되도록 하는 코일역할홀가공단계(S04)가 수행된다.

또한 도 4에서와 같이 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16)에 내측코일역할부(231), 외측코일역할부(232), 그리고 기판베이스(10)의 상하면의 외면코일역할부(233)가 포함되는 도전층(17)이 형성(inner via hole plating)되도록 하는 코일역할홀동도금형성단계(S05)가 수행된다. 따라서 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16) 등에 대하여, 무전해 및 전해의 전기동도금 등과 같은 방법에 의하여 기판베이스(10)의 상부측과 하부측, 그리고 각 홀 내부의 코일패턴에 해당되는 부분이 서로 통전될 수 있게 되는 것이다.

이후 도 5에서와 같이 상기 기판베이스(10)의 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16) 내부면, 그리고 입구 부분의 도전층(17)을 제외한 부분, 각 내측코일 역할부(231)와 외측코일역할부(232)를 이어주는 외면코일역할부(233)를 제외한 부분 등의 잉여도전층(18)이 제거(inner pattern etching)되도록 하는 잉여도전층제거단계(S06)가 수행된다.

이러한 잉여도전층제거단계(S06)에서의 잉여도전층(18)은, 이미 임베디드코일(23)이 형성될 수 있도록 각각의 내측코일역할부(231)와 외측코일역할부(232) 등이 서로 전기적으로 연결될 수 있는 외면코일역할부에 대한 패턴 설계가 이뤄진 것이다. 따라서 잉여도전층(18)이 제거됨으로써, 내측코일역할부(231), 외측코일역할부(232) 그리고 상측과 하측의 외면코일역할부(233) 등에 의하여, 토로이드코어(21)를 중심으로 하여, 하나의 단일 회선으로 돌면서 감겨지도록 하는 구조가 이뤄지는 것으로 하여 임베디드코일(23)이 마련될 수 있는 것이다.

그리하여 이처럼 임베디드코일(23)은 토로이드코어(21)를 중심으로 하여, 외측코일역할홀(16)에 외측코일역할부(232)가 형성되고, 내측코일역할홀(15)에 내측코일역할부(231)가 형성되며, 토로이드코어(21)의 상부측 또는 하부측으로 외면코일역할부(233) 등으로 하는 다수의 부분이 서로 연결되어 연속된 하나의 회선 형태의 코일구조로 형성되는 것이다.

이를 위하여 잉여도전층제거단계에서 잉여도전층이 제거되도록 하는 것은 동박층 제거방법이 이용될 수 있을 것이다. 즉 동박층의 외부로 임베디드코일(23)이 형성되도록 하는 형태로 하여 드라이필름층이 형성되고, 드라이필름층에 대한 노출, 현상을 하며, 에칭과정을 거치도록 하는 등으로 하여 동박층인 잉여도전층(18) 이 제거될 수 있을 것이다.

특히 기판베이스(10)에 형성된 도전층(17)에 대해 상부측과 하부측의 잉여도전층(18)이 제거됨으로써, 다수의 내측코일역할부(231)와 외측코일역할부(232) 등이 외면코일역할부(233)에 의하여 연결되어, 연속 코일구조로 되어 토로이드코어(21) 주변을 돌면서 감져지도록 하는 형태로 하여 임베디드코일(23)을 형성하게 되는 것이다. 따라서 내측코일역할부(231), 외측코일역할부(232)와 함께 기판베이스(10)의 상부면과 하부면의 외면코일역할부(233)에 의하여 형성되는 임베디드코일(23)은, 결국 토로이드코어(21)를 돌면서 감겨지도록 하여 형성되어지되, 연속 연결되는 단일의 회선으로 연결되어 마련되는 것이다.

이와 같이 마련되는 본 발명의 피씨비(A)에 있어서, 도 6에서와 같이 상기 기판베이스(10)에서 잉여도전층(18)이 제거된 부분에 외부수지층(31)이 형성(MLB lamination, Multi Layer Board lamination)되도록 하는 외부수지층형성단계(S07)가 수행되는 것이다.

물론 이러한 외부수지층형성단계(S07)와 같은 인쇄회로기판 형성방법의 과정 중에 의하여, 외부와 전기적으로 접촉되지 않아야 하는 부분은 절연수지층이 형성되도록 하고, 다만 전기적으로 연결되어야 하는 단자연결부분 등은 금도금층, 동도금층과 같은 단자연결부분으로 형성되도록 마련될 수 있을 것이다.

이처럼 토로이드코어(21) 주변으로 단일 회선의 단일 층으로 하여 임베디드코일(23)이 형성되는 실시예에서는, 수지층이 형성된 후, 회로패턴(미도시됨) 및 각 부품들이 실장될 수 있는 것이다.

즉 피씨비(A)의 제조방법 중에서, 토로이드코어(21)를 중심으로 하여 단일 층의 임베디드코일(23)이 형성될 수 있을 것이다. 이에 더하여 원형 링 형상의 토로이드코어(21)를 중심으로 하여, 복수 층으로 하여 임베디드코일(23)이 형성될 수도 있는 것으로, 보다 강한 자기장이 형성되도록 하거나, 또는 노이즈 제거 특성이 우수하도록 마련될 수 있을 것이다.

이처럼 임베디드코일(23)이 복수의 층으로 형성되는 제조방법을 살펴보면, 우선 앞서 설명한 바와 같이, 상기 잉여도전층제거단계(S06) 이후, 상기 내측코일역할홀(15), 상기 외측코일역할홀(16) 그리고 기판베이스(10)의 외면으로 외부수지층(31)이 형성되도록 하는 외부수지층형성단계(S07)가 수행된다. 그리고 이후의 도전층 형성을 위하여 외부수지층(31)의 상부와 하부의 외부면에 각각 외부동박층(311)이 더 형성되는 것이다.

따라서 기판베이스(10)에 형성되어 있던, 토로이드코어(21)와 임베디드코일(23) 등은 외부수지층(31)에 의하여 감싸여지는 것으로, 이들이 전기적으로는 외부와 절연된 상태가 되고, 다만 임베디드코일(23)의 끝단 단자부분은 외부의 회로패턴의 접속부분, 또는 외부층의 코일역할부분 등과 전기적으로 연결되도록 마련될 수 있을 것이다.

그리고 도 7에서와 같이 상기 외부수지층형상단계(S07)에 따른 기판베이 스(10)에 대하여, 외부코일역할홀(32)이 형성(MLB hole drilling)되도록 하는 외부층코일역할홀가공단계(S08)가 수행되는 것이다.

또한 도 8에서와 같이 상기 외부코일역할홀(32) 내부에 외부코일역할동도금, 그리고 기판베이스(10)의 외부로 외부도전층(33)이 형성(hole plating)되도록 하는 외부코일역할홀동도금형성단계(S09)가 수행되는 것이다. 따라서 각각의 외부코일역할홀(32) 내부로 형성된 외부코일역할동도금 및 기판베이스(10) 외면의 외부도전층(33)이 외부의 복수층으로 되는 코일부분이 되는 것이다. 그리고 이러한 외부코일역할동도금의 형성은 무전해동도금, 전해동도금 등과 같은 전기동도금 형성방법을 이용할 수 있는 것이다.

그리고 도 9에서와 같이 상기 외부도전층(33)에서 잉여외부도전층(34)을 제거(EXTended layer etching)하는 잉여외부도전층제거단계(S10)가 수행되는 것으로, 결국 토로이드코어(21)를 중심으로 하여, 내부, 외부 및 상부와 하부 측의 외부도전층(33)에 의하여 외부의 코일이 마련되는 것이다.

물론 이러한 외부도전층(33) 형성방법 및 잉여외부도전층(34)의 제거(etcing)방법 등은 앞선 실시예의 도전층(17)의 형성방법 및 잉여도전층(18)의 제거(에칭)방법에 따라 수행될 수도 있을 것이다.

이에 이러한 외부의 코일은 내부의 임베디드코일(23)에 대한 앞선 설명에서와 같이, 단일의 회선으로 하여 토로이드코어(21)를 중심으로 하여 돌면서 감겨지도록 마련되는 것이다.

이에 더하여 도 10에서와 같이 상기 잉여외부도전층(34)이 제거된 부분과 외 부도전층(33)의 외면으로 외부절연수지층(35)이 형성(Photo Solder Resist)되도록 하는 외부절연수지층형성단계(S11)가 수행되는 것이다.

그리하여 외부절연수지층(35)에 의하여, 외부도전층(33)의 코일이 외부와 전기적으로 전연되는 것이다.

물론 이처럼 토로이드코어(21)를 중심으로 하여, 단일층의 임베디드코일(23)이 형성될 수도 있고, 또한 복층의 임베디드코일이 형성될 수도 있으며, 나아가 도 11의 큰 코일 그림에서와 같이 3층 이상의 코일로 하여 형성될 수도 있는 것으로, 본 발명에 따른 피씨비(A)가 사용되는 상황에 알맞게 하여 그 층과 형태가 알맞게 구성될 수 있을 것이다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 일실시예를 기재한 것이므로, 상기 실시예의 기재에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 제한적으로 해석되어서는 아니된다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 피씨비의 기판베이스에 토로이드코어가 구비되는 제조과정에 대한 예시도.

도 3 내지 도 10은 본 발명에 따른 피씨비의 제조과정에 대한 순서도.

도 11은 본 발명에 따른 피씨비에 대한 평면도.

도 12는 본 발명에 따른 피씨비의 기판베이스에 대한 분해사시도.

도 13은 본 발명에 따른 피씨비에 대한 단면도.

도 14는 본 발명에 따른 피씨비의 제조방법에 대한 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

A : 피씨비

10 : 기판베이스 11 : 코어홈

15 : 내측코일역할홀 16 : 외측코일역할홀

21 : 토로이드코어 23 : 임베디드코일

Claims

인쇄회로기판(PCB)에 있어서,

상기 인쇄회로기판의 내부 공간에 링형상의 코일용 토로이드코어(21)가 구비되고,

상기 토로이드코어(21)와 이격되어, 토로이드코어(21)에 다수 회 감겨지는 형상으로 하여 상기 인쇄회로기판 내부에 형성된 임베디드코일(23)이 구비되는 것을 특징으로 하는 토로이드코어가 매립내장된 피씨비.
제 1항에 있어서,

상기 토로이드코어(21)는 인쇄회로기판 내부에 형성된 코어홈(11) 내에 위치되며, 상기 코어홈(11)에는 상기 토로이드코어(21)의 아래 측으로 저부접착쉬트(12)가 위치되고, 상기 토로이드코어(21) 상부로는 상부접착쉬트(13)가 위치되며, 접접착쉬트(12), 토로이드코어(21), 상부접착쉬트(13)가 코어홈(11)에 내재된 기판베이스(10)의 상부로 상면쉬트(14)와 동박층(141)이 위치되고, 하부로 하면쉬트(14')와 동박층(141')이 위치되어 열압착에 의하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 토로이드코어가 매립내장된 피씨비.
제 1항에 있어서,

상기 임베디드코일(23)의 일측은 인쇄회로기판 내부에 형성된 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16)에 위치되어지되, 상기 내측코일역할홀(15)에 위치되는 내측코일역할부(231), 상기 외측코일역할홀(16)에 위치되는 외측코일역할부(232), 상기 토로이드코어(21) 상측과 하측으로 위치되는 외면코일역할부(233)로 구비되는 것을 특징으로 하는 토로이드코어가 매립내장된 피씨비.
제 1항에 있어서,

상기 인쇄회로기판의 기판베이스(10)는,

상기 토로이드코어(21)가 위치되는 코어홈(11)이 형성되고,

상기 코어홈(11)의 내측으로 상기 임베디드코일(23)의 내측코일역할부(231)가 위치되는 내측코일역할홀(15)이 형성되며,

상기 코어홈(11)의 외측으로 상기 임베디드코일(23)의 외측코일역할부(232)가 위치되는 외측코일역할홀(16)이 형성되어 구비되는 것을 특징으로 하는 토로이드코어가 매립내장된 피씨비.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 피씨비의 제조방법에 있어서,

토로이드코어(21)가 결합되는 위치의 기판베이스(10)에 코어홈(11)이 형성되 도록 하고, 기판베이스(10) 상부와 하부에 접착되는 상면쉬트(14), 하면쉬트(14'), 동박층(141)(141')이 준비되도록 하는 기판베이스준비단계(S01);

상기 기판베이스(10)의 코어홈(11)에 토로이드코어(21)가 안착되도록 하며, 기판베이스(10)의 상부와 하부에 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14'), 동박층(141)(141')이 위치되도록 하는 토로이드코어안착단계(S02);

상기 기판베이스(10)의 코어홈(11) 내부에 토로이드코어(21)가 위치되고, 기판베이스(10)의 상부와 하부에 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14'), 동박층(141)(141')이 위치된 상태에서 열압착에 의하여 기판베이스(10)에 토로이드코어(21)가 일체로 내재되도록 구비되는 열압착단계(S03);

상기 기판베이스(10)에 내재된 토로이드코어(21)의 내부측과 외부측으로 임베디드코일(23)의 일측이 형성되는 위치에 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16)이 형성되도록 하는 코일역할홀가공단계(S04);

내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16)이 형성된 기판베이스(10)의 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16)에 각각 내측코일역할부(231)와 외측코일역할부(232)에 해당하는 코일역할홀동도금이 형성되도록 하는 코일역할홀동도금형성단계(S05);

상기 기판베이스(10)의 내측코일역할홀(15)과 외측코일역할홀(16) 내부면 그리고 입구부분의 도전층(17), 코일패턴이 되는 외면코일역할부(233), 내측코일역할홀(15)에 형성된 내측코일역할부(231), 외측코일역할홀(16)에 형성된 외측코일역할부(232)를 제외한 부분의 잉여도전층(18)이 제거되도록 하는 잉여도전층제거단 계(S06)가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 토로이드코어가 매립내장된 피씨비 제조방법.
제 5항에 있어서,

상기 기판베이스준비단계(S01)에서는 기판베이스(10)의 코어홈(11)에 삽입되는 저부접착쉬트(12)와 상부접착쉬트(13)가 더 준비되도록 하고,

상기 토로이드코어안착단계(S02)에서는 코어홈(11)에 안착되는 토로이드코어(21)의 상부와 하부로 각각 상부접착쉬트(13)와 저부접착쉬트(12)가 위치되어 안착되도록 하며,

상기 열압착단계(S03)에서는 기판베이스(10)의 코어홈(11) 저부로부터 저부접착쉬트(12)-토로이드코어(21)-상부접착쉬트(13)의 층으로 하여 위치되고, 기판베이스(10)의 상부와 하부로 상면쉬트(14)와 하면쉬트(14'), 동박층(141)(141')이 위치된 상태에서 열압착 단계가 수행되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 토로이드코어가 매립내장된 피씨비 제조방법.
제 5항에 있어서,

상기 잉여도전층제거단계(S06)가 수생된 기판베이스(10)에 외부수지층(31)이 형성되도록 하는 외부수지층형성단계(S07);

상기 외부수지층형성단계(S07)에 따른 기판베이스(10)에 외부코일역할홀(32)이 형성되도록 하는 외부코일역할홀가공단계(S08);

상기 외부코일역할홀(32) 내부에 외부코일역할동도금이 형성되고, 기판베이스(10)의 상부면과 하부면에 외부도전층(33)이 형성되도록 하는 외부코일역할홀동도금형성단계(S09);

상기 외부도전층(33)에서 잉여외부도전층(34)을 제거하는 잉여외부도전층제거단계(S10)가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 토로이드코어가 매립내장된 피씨비 제조방법.