KR20110077042A

KR20110077042A - 인쇄회로기판조립체의 제조방법

Info

Publication number: KR20110077042A
Application number: KR1020090133496A
Authority: KR
Inventors: 박민영; 문영준; 한현주; 허균; 장경운; 홍상일; 백동석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2011-07-07
Also published as: US20110154661A1; KR101608745B1; US8327534B2

Abstract

솔더를 사용하지 않고 인쇄회로기판에 부품을 부착하는 인쇄회로기판조립체 제조방법을 개시한다. 이를 위해 잉크젯 프린팅 방식으로 도전체를 포함하는 제1잉크와 절연체를 포함하는 제2잉크를 도포하여 인쇄회로기판을 형성하고, 형성된 인쇄회로기판 위에 부품의 전극과 도전층이 접촉하도록 부품을 안착하고 고온에서 경화시킴으로써 인쇄회로기판조립체를 생성한다.

Description

인쇄회로기판조립체의 제조방법{Method of Making Printed Circuit Board Assembly}

잉크젯 프린팅 방식을 이용하여 인쇄회로기판조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 전자제품의 소형화 추세에 따라 반도체 등의 소자들의 집적화가 이루어지고 있고, 이에 따라 얇고 집적도가 높은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)의 제작이 요구되고 있다. 인쇄회로기판은 에칭을 이용한 리소그래피(Lithography) 기법으로 주로 제조된다. 이는 판 위에 도전막을 올려 놓아, 도전막 중에서 불필요한 부분을 식각하여 회로 이외의 도전막 부분은 부식액으로 용해 제거하여 필요한 도전 배선만을 남김으로써 도전성 도전 배선을 형성하는 방법이다.

또한, 최근 집적도를 향상시키기 위하여 다층 인쇄회로기판이 제조되고 있다. 다층 인쇄회로기판을 제조하기 위해서는 다층 기판간의 도통을 위하여 관통홀 및 비아홀 형서을 위한 드릴공정과 기판을 적층하는 공정, 부품 접합을 위하여 솔더링을 하는 등의 복잡한 공정이 필요하다. 인쇄회로기판과 부품을 접합하기 위하 여 솔더링을 하는 경우에는 솔더(solder)가 녹으면서 퍼지는 공간을 여분으로 배치해야 하므로 부품 자체의 크기보다 큰 크기로 부품을 배치 공간을 설계해야 하므로 소형화에 한계가 있다.

베이스판에 잉크젯 프린팅 방식으로 도전층과 절연층을 형성하여 인쇄회로기판을 생성하고, 생성된 인쇄회로기판에 부품을 안착시켜 경화시킴으로써 인쇄회로기판조립체를 제조하는 방법을 개시한다.

이를 위해 본 발명의 일측면에 의한 인쇄회로기판조립체의 제조방법은 베이스판 위에 회로패턴을 형성하도록 도전체를 포함하는 제1잉크를 도포하여 도전층을 형성하고, 도전층이 형성된 베이스판 위에 부품의 전극이 도전층과 접촉하도록 부품을 안착하고, 도전층을 경화시킴으로써 부품을 도전층이 형성된 베이스판에 접합한다.

이때, 도전층은 잉크젯 프린팅 방식으로 베이스판 위에 제1잉크를 도포함으로써 형성될 수 있으며, 도전층을 경화시키는 것은 도전층에 고온의 열을 가함으로써 수행될 수 있다.

또한, 부품을 안착하기 전에 도전층이 형성된 베이스판에 절연체를 포함하는 제2잉크를 도포하여 절연층을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.

이때, 절연층은 잉크젯 프린팅 방식으로 잉크를 도포함으로써 형성될 수 있고, 절연층을 경화시키도록 절연층에 고온의 열을 가하는 것을 더 포함할 수 있으며, 절연층의 높이를 도전층의 높이와 같거나 작게 형성시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일측면에 의한 인쇄회로기판조립체의 제조방법은 베이 스판 위에 회로패턴을 형성하도록 도전체를 포함하는 제1잉크를 도포하여 제1도전층을 형성하고, 제1도전층이 형성된 베이스판에 절연체를 포함하는 제2잉크를 도포하여 절연층을 형성하고, 제1도전층과 절연층이 형성된 베이스판에 제1잉크를 도포하여 제1도전층과 부품을 전기적으로 도통시키기 위한 제2도전층을 형성하고, 제1도전층과 절연층 및 제2도전층이 형성된 베이스판 위에 부품의 전극이 제2도전층과 접촉하도록 부품을 안착하고, 제2도전층을 경화시킴으로써 부품을 제1도전층과 절연층 및 제2도전층이 형성된 베이스판에 접합할 수 있다.

이때, 제1도전층 또는 절연층 또는 제2도전층은 잉크젯 프린팅 방식으로 잉크를 도포함으로써 형성될 수 있고, 제2도전층을 경화시키는 것은 제2도전층에 고온의 열을 가함으로써 수행될 수 있다.

또한, 제1도전층 또는 절연층을 경화시키도록 제1도전층 또는 절연층에 고온의 열을 가하는 것을 더 포함할 수 있으며, 절연층의 높이는 제1도전층의 높이와 같거나 작게 형성시킬 수 있다.

위와 같은 구성으로 솔더를 사용하는 경우에 비해 더 집적도가 높은 인쇄회로기판조립체를 제조할 수 있게 된다. 또한, 솔더를 사용하지 않음으로써 솔더를 공급하기 위한 공정 등의 복잡한 공정이 불필요하게 되며 비용을 절감할 수 있는 효과가 발생한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판조립체의 제조방법의 잉크젯 프린팅 방식으로 베이스판(10)에 회로패턴을 형성하는 것을 나타내는 사시도이다.

도 1에는 베이스판(10)과 잉크젯 헤더(20)가 도시되어 있다. 베이스판(10)은 보통 금속판(Metal plate)로 형성되며, 후술되는 제1잉크(30)와 제2잉크(40)으로 레이어층을 형성하여 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)를 완성하는 기초가 된다. 잉크젯 헤더(20)는 제어부(미도시)로부터 요구되는 원하는 패턴으로 잉크를 도포하는 역할을 수행한다. 이하 도 2a 내지 도 2f 및 도 3a 내지 도 3i를 바탕으로 인쇄회로기판조립체의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판조립체의 제조방법에 의한 단층 인쇄회로기판에 부품(60)을 접합하는 공정을 나타내는 도면이다.

도 2a는 베이스판(10) 위에 회로패턴을 형성하도록 잉크젯 헤더(20)로 도전체를 포함하는 제1잉크(30)를 도포하여 도전층을 형성하는 것을 나타낸다. 제1잉크(30)는 은이나 구리와 같은 도전체와 폴리머 등과 같은 물질이 혼합되어 점성과 유동성이 있는 액체 상태의 물질이다. 잉크젯 헤더(20)는 앞에서 설명한 바와 같이 제어부(미도시)로부터 요구되는 원하는 패턴으로 제1잉크(30)를 도포하여 도전층을 형성한다.

도 2b는 도 2a에서 형성된 도전층에 부품(60)의 전극(50)이 도전층과 접촉하도록 부품(60)을 안착하고, 도전층을 경화시킴으로써 부품(60)을 도전층이 형성된 베이스판(10)에 접합하는 것을 나타낸다. 도전층을 경화시키는 것은 약 200도 정도의 고온의 열을 가함으로써 수행된다. 고온의 열을 가하면 도전층에서 일부 기화성 물질이 기화되고 폴리머 물질 등이 경화되게 된다. 이렇게 제1잉크(30)로 형성된 도전층이 경화되면 그 내부의 은과 같은 도전체에 의해서 전기를 도통시킬 수 있는 회로패턴이 형성된다. 즉, 별도의 솔더링과 같은 작업 없이 제1잉크(30)로 형성되는 도전층이 경화될 때 생기는 접착성을 이용하여 매우 간단한 공정으로 부품(60)을 인쇄회로기판에 접합시킬 수 있게 되는 것이다.

도 2b에서는 베이스판(10) 위에 제1잉크(30)로 형성된 절연층 위에 바로 부품(60)을 접합하는 것을 도시하였지만, 부품(60)을 안착하기 전에 제2잉크(40)로 절연층을 더 형성할 수도 있으며, 도전층과 부품을 전기적으로 도통시킬 수 있도록 하는 도전층을 추가로 형성시킬 수 도 있다. 이를 도 2c 내지 도 2f를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2c는 도 2a의 공정 후에 제1잉크(30)로 형성된 도전층 주위의 빈 곳에 절연체를 포함하는 제2잉크(40)를 도포하여 절연층을 형성하는 것을 나타낸다. 제2잉크(40)는 절연성을 가지는 절연체로 이루어지며, 점성과 유동성이 있는 액체 상태의 물질이다. 잉크젯 헤더(20)는 제어부(미도시)로부터 요구되는 원하는 부분에 제2잉크(40)를 도포하여 절연층을 형성한다. 도 2c에서는 절연층 주위의 빈 곳 모두에 도전층과 같은 높이로 제2잉크(40)를 도포하여 절연층을 형성한 것을 예시하였지만, 설계 사양에 따라서 제2잉크(40)를 도전층의 일부분만 덮도록 할 수도 있으며, 도전층보다 더 높게 도포할 수도 있다. 하지만, 전기적으로 도통할 수 있도록 하는 도전층을 부품(60)과 더 잘 연결시킬 수 있도록 하기 위하여 제2잉크(40)로 형성되는 절연층은 도전층과 같은 높이 또는 더 낮은 높이로 도포하는 것이 일반적 이다. 이와 같은 과정으로 베이스판(10) 위에 도전층과 절연층으로 이루어지는 제1레이어층이 형성된다.

도 2d에는 이렇게 제1레이어층이 형성된 베이스판(10)에 부품(60)을 안착하는 것을 나타낸다. 이때, 설계 사양에 따라서 부품(60)의 전극(50)이 도전층의 원하는 부분과 접촉하도록 부품(60)을 제1레이어층이 형성된 베이스판(10)에 안착시킨다. 부품(60)이 베이스판(10)에 안착되면 위에서 언급한 바와 같이 도전층에 약 200도 정도의 고온의 열을 가하여 도전층을 경화시킴으로써 부품(60)을 베이스판(10)에 접합시킨다. 이렇게 도전층과 절연층을 포함하는 제1레이어층이 형성된 경우에는 도전층과 절연층에 동시에 고온의 열을 가함으로써 절연층도 동시에 경화시키는 것이 일반적이다.

도 2d에 도시된 바와 같이 제1레이어층이 형성된 베이스판(10)에 바로 부품(60)을 접합시킬 수도 있지만, 복잡한 회로패턴을 형성하도록 도전층이 형성된 경우나 부품(60)의 사이즈 등의 문제로 인하여 제1레이어층에 형성된 도전층에 부품(60)의 전극(50)을 연결시키기 어려운 경우에는 제1레이어층 위에 제1잉크(30)를 도포하여 도전층을 추가로 형성시킬 수도 있다. 이를 도 2e 및 도 2f를 참조하여 설명한다.

도 2e에는 도 2c에서 형성된 제1레이어층이 형성된 베이스판(10) 위에 제1잉크(30)를 도포하여 도전층을 추가로 형성하는 것을 나타낸다. 도 2e에서 볼 수 있듯이 부품(60)을 안착시키는 데 필요한 부분 즉, 좌측에서 첫 번째, 세 번째, 다섯 번째, 여섯 번째의 도전층에만 제1잉크(30)을 도포하여 도전층을 추가로 형성시킨 것을 볼 수 있다. 이렇게 도전층이 추가로 형성되면 도 2f에 도시된 바와 같이 부품(60)의 전극(50)이 추가로 형성된 도전층과 접촉하도록 부품(60)을 제1레이어층 및 추가로 형성된 도전층을 포함하는 베이스판(10)에 안착시킨다. 이렇게 부품(60)이 안착되면 약 200도 정도의 고온의 열을 가하여 도전층을 경화시킴으로써 부품(60)을 베이스판(10)에 접합시킨다. 이때, 부품(60)을 안착시키기 전에 제1레이어층에 고온의 열을 가하여 경화시킨 다음 부품(60)을 안착시킨 후 추가로 형성된 도전층에 고온의 열을 가하여 경화시킴으로써 부품(60)을 베이스판(10)에 접합할 수도 있으며, 부품(60)을 안착시킨 후 제1레이어층과 추가로 형성된 도전층 모두에 고온의 열을 가하여 경화시킴으로써 부품(60)을 베이스판(10)에 접합할 수도 있다. 지금까지 단층 인쇄회로기판에 부품을 접합하는 공정에 대해서 설명하였다. 이하 다층 인쇄회로기판에 부품을 접합하는 공정에 대해서 설명한다.

도 3a 내지 도 3i는 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판조립체의 제조방법에 의한 다층 인쇄회로기판에 부품을 접합하는 공정을 나타내는 도면이다.

도 3a 내지 도 3c는 앞에서 도 2a, 도 2c, 도 2e에서 설명한 것과 같은 공정을 나타내므로 설명을 생략하기로 한다. 도 3d는 도 3c의 공정 후에 제1잉크(30)로 형성된 도전층 주위의 빈 곳에 절연체를 포함하는 제2잉크(40)를 도포하여 절연층을 형성하는 것을 나타낸다. 이렇게 절연층을 형성하면 앞에서 형성된 제1레이어층 위에 제2레이어층이 형성된다.

도 3e와 도 3f는 앞에서 형성된 제2레이어층 위에 도전층과 절연층을 형성하여 제3레이어층을 형성하는 것을 나타낸다. 즉, 요구되는 설계사양에 따라서 제2레 이어층의 도전층과 도통되도록 제1잉크(30)를 도포하여 도전층을 형성하고, 도전층 주위의 빈 곳에 제2잉크(40)를 도포하여 절연층을 형성시킨다.

이렇게 베이스판(10) 위에 제1레이어층, 제2레이어층 및 제3레이어층이 형성되면 바로 부품(60)을 접합시키거나 추가로 도전층을 형성하여 부품(60)을 접합시킬 수 있다. 먼저 도 3g에서는 제3레이어층이 형성된 베이스판(10) 위에 바로 부품(60)을 안착시키는 것을 나타낸다. 도 2b에서 설명한 바와 같이 제3레이어층의 도전층에 부품(60)의 전극(50)이 도전층과 접촉하도록 부품(60)을 안착하고, 도전층을 경화시킴으로써 부품(60)을 도전층과 절연층이 형성된 베이스판(10)에 접합시킨다. 도전층을 경화시키는 것은 약 200도 정도의 고온의 열을 가함으로써 수행된다. 물론, 도전층과 절연층에 동시에 고온의 열을 가함으로써 도전층과 절연층을 동시에 경화시킬 수도 있다. 제1레이어층, 제2레이어층, 제3레이어층을 형성시켜 3층의 레이어를 형성시킨 경우에는 각 레이어층을 형성시킨 후 바로 경화시키는 작업을 수행할 수도 있으며, 제3레이어층까지 형성한 후 부품(60)을 안착 후에 한꺼번에 경화시킬 수도 있다.

도 3h와 도 3i는 제1레이어층, 제2레이어층 및 제3레이어층이 형성된 베이스판(10) 위에 추가로 도전층을 형성시킨 다음 부품(60)을 접합하는 것을 나타낸다. 도 2e 및 도 2f에서 설명한 바와 같이 부품(60)을 안착시키는 데 필요한 부분 즉, 좌측에서 첫 번째, 세 번째, 다섯 번째, 여섯 번째의 절연층에만 제1잉크(30)를 도포하여 도전층을 추가로 형성시킨 것을 볼 수 있다. 이렇게 도전층이 추가로 형성되면 부품(60)의 전극(50)이 추가로 형성된 도전층과 접촉하도록 부품(60)을 제1레 이어층, 제2레이어층, 제3레이어층 및 추가로 형성된 도전층을 포함하는 베이스판(10)에 안착시킨다. 이렇게 부품(60)이 안착되면 앞에서 설명한 바와 동일한 방식으로 경화 작업을 거쳐 부품(60)을 베이스판(10)에 접합시킨다. 다음 도 4와 도 5의 순서도를 참조하여 인쇄회로기판조립체의 제조방법을 전체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판조립체의 제조방법에 의한 단층 인쇄회로기판에 부품을 접합하는 공정을 나타내는 순서도이다.

먼저, 베이스판(10) 위에 회로패턴을 형성하도록 잉크젯 헤더(20)로 도전체를 포함하는 제1잉크(30)를 도포하여 도전층을 형성시킨다.(100) 베이스판(10)에 도전층이 형성되면, 절연층에 부품(60)의 전극(50)의 도전층과 접촉하도록 부품(60)을 안착시킨다.(120) 도전층이 형성된 베이스판(10)에 부품(60)을 안착하면, 도전층을 경화시킴으로써 부품(60)을 도전층이 형성된 베이스판(10)에 접합시킨다.(140) 이와 같은 과정으로 인쇄회로기판에 부품(60)을 접합함으로써 인쇄회로기판조립체를 완성시킨다.(160) 물론, 앞에서 설명한 것처럼 베이스판(10) 위에 제1잉크(30)로 형성된 절연층 위에 바로 부품(60)을 접합할 수도 있지만, 부품(60)을 안착하기 전에 제2잉크(40)로 절연층을 더 형성할 수도 있으며, 도전층과 부품을 전기적으로 도통시킬 수 있도록 하는 도전층을 추가로 더 형성시킬 수도 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판조립체의 제조방법에 의한 다층 인쇄회로기판에 부품을 접합하는 공정을 나타내는 순서도이다.

특히, 도 5는 제1레이어층, 제2레이어층, 제3레이어층을 포함하는 3층 인쇄회로기판에 부품을 접합하는 공정을 나타낸다. 먼저, 베이스판(10) 위에 회로패턴 을 형성하도록 잉크젯 헤더(20)로 도전체를 포함하는 제1잉크(30)를 도포하여 도전층을 형성시킨다.(200) 베이스판(10)에 도전층이 형성되면, 절연체를 포함하는 제2잉크(40)를 도포하여 절연층을 형성시킨다.(210) 이렇게 베이스판(10) 위에 제1레이어층이 형성되면 위와 같은 방식으로 도전체를 포함하는 제1잉크(30)를 도포하여 도전층을 형성하고(220), 절연체를 포함하는 제2잉크(40)를 도포하여 절연층을 형성하여(230) 제2레이어층을 완성한다. 제2레이어층이 완성되면 같은 방식으로 도전체를 포함하는 제1잉크(30)를 도포하여 도전층을 형성하고(240), 절연체를 포함하는 제2잉크(40)를 도포하여 절연층을 형성하여(250) 제3레이어층을 완성한다. 제3레이어층이 완성되면 부품(60)의 전극(50)이 제3레이어층의 도전층과 접촉하도록 부품(60)을 안착시킨다.(260) 부품(60)이 안착되면 도전층을 경화시킴으로써 부품(60)을 베이스판(10)에 접합시킨다.(270) 도 4에서 언급한 바와 같이 부품(60)을 안착하기 전에 추가로 도전층을 형성할 수도 있음은 물론이다. 이와 같은 과정으로 인쇄회로기판에 부품(60)을 접합함으로써 인쇄회로기판조립체를 완성시킨다.(280)

위와 같은 구성으로 솔더를 사용하는 경우와 비교하여 더 집적도가 높은 인쇄회로기판조립체를 제조할 수 있게 된다. 또한, 솔더를 사용하지 않음으로써 솔더를 공급하기 위한 공정 등의 복잡한 공정이 불필요하게 되며 비용을 절감할 수 있는 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판조립체의 제조방법의 잉크젯 프린팅 방식으로 베이스판에 회로패턴을 형성하는 것을 나타내는 사시도이다.

도 2a 내지 2f는 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판조립체의 제조방법에 의한 단층 인쇄회로기판에 부품을 접합하는 공정을 나타내는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 베이스판 20 : 잉크젯 헤더

30 : 제1잉크 40 : 제2잉크

50 : 전극 60 : 부품

Claims

베이스판 위에 회로패턴을 형성하도록 도전체를 포함하는 제1잉크를 도포하여 도전층을 형성하고,

상기 도전층이 형성된 베이스판 위에 부품의 전극이 상기 도전층과 접촉하도록 상기 부품을 안착하고,

상기 도전층을 경화시킴으로써 상기 부품을 상기 도전층이 형성된 상기 베이스판에 접합하는 인쇄회로기판조립체의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 도전층은 잉크젯 프린팅 방식으로 상기 베이스판 위에 상기 제1잉크를 도포함으로써 형성되는 인쇄회로기판조립체의 제조방법.
상기 도전층을 경화시키는 것은 상기 도전층에 고온의 열을 가함으로써 수행되는 인쇄회로기판조립체의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 부품을 안착하기 전에 상기 도전층이 형성된 상기 베이스판에 절연체를 포함하는 제2잉크를 도포하여 절연층을 형성하는 것을 더 포함하는 인쇄회로기판조립체의 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 절연층은 잉크젯 프린팅 방식으로 잉크를 도포함으로써 형성되는 인쇄회로기판조립체의 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 절연층을 경화시키도록 상기 절연층에 고온의 열을 가하는 것을 더 포함하는 인쇄회로기판조립체의 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 절연층의 높이를 상기 도전층의 높이와 같거나 작게 형성시키는 인쇄회로기판조립체의 제조방법.
베이스판 위에 회로패턴을 형성하도록 도전체를 포함하는 제1잉크를 도포하여 제1도전층을 형성하고,

상기 제1도전층이 형성된 상기 베이스판에 절연체를 포함하는 제2잉크를 도포하여 절연층을 형성하고,

상기 제1도전층과 상기 절연층이 형성된 상기 베이스판에 상기 제1잉크를 도포하여 상기 제1도전층과 부품을 전기적으로 도통시키기 위한 제2도전층을 형성하고,

상기 제1도전층과 상기 절연층 및 상기 제2도전층이 형성된 상기 베이스판 위에 상기 부품의 전극이 상기 제2도전층과 접촉하도록 상기 부품을 안착하고,

상기 제2도전층을 경화시킴으로써 상기 부품을 상기 제1도전층과 상기 절연층 및 상기 제2도전층이 형성된 상기 베이스판에 접합하는 인쇄회로기판조립체의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 제1도전층 또는 상기 절연층 또는 상기 제2도전층은 잉크젯 프린팅 방식으로 잉크를 도포함으로써 형성되는 인쇄회로기판조립체의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 제2도전층을 경화시키는 것은 상기 제2도전층에 고온의 열을 가함으로써 수행되는 인쇄회로기판조립체의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 제1도전층 또는 상기 절연층을 경화시키도록 상기 제1도전층 또는 상기 절연층에 고온의 열을 가하는 것을 더 포함하는 인쇄회로기판조립체의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 절연층의 높이는 상기 제1도전층의 높이와 같거나 작게 형성시키는 인 쇄회로기판조립체의 제조방법.