KR20120009395A

KR20120009395A - 방수 구조를 갖는 연성인쇄회로기판

Info

Publication number: KR20120009395A
Application number: KR1020110018743A
Authority: KR
Inventors: 린 권진; 수 쿠오푸
Original assignee: 어드밴스드플렉서블써키츠컴패니리미티드
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2012-02-01
Also published as: JP5301583B2; EP2410826B1; JP2012028304A; TWI383406B; TW201205605A; EP2410826A1; KR101200279B1; US20120018196A1; US8502080B2

Abstract

제1 금속층(2)이 결합되는 제1 면(11)을 갖는 연성기판(1)을 포함하는, 방수 구조를 갖는 연성인쇄회로기판(100)이 개시되어 있다. 제1 금속층(2)은 커버영역(211)과 적어도 하나의 설치영역이 형성되는 상부면(21)을 갖고, 금속층에는 설치영역 내에서 개선된 방수 구조가 형성된다. 제1 절연층(3)은 제1 금속층의 설치영역을 가리지 않고 노출하는 방식으로 제1 금속층(2) 상부면(21)의 커버영역(211)에 형성된다. 방수부재(300)는 제1 금속층(2)의 설치영역에 단단하게 밀착되어 설치된다. 또한, 연성기판(1)은 제2 금속층(2a)과 제2 절연층(3a)이 형성되는 제 2면(12)을 갖는다. 또한, 제2 금속층(2a)에는 제2 절연층(3a)에 의해 가려지지 않고 노출되어 방수부재(300)가 설치되는 설치영역이 형성된다. 설치영역 내부의 금속 표면에는 개선된 방수 구조가 형성된다. 방수 구조는 노출된 금속 표면에 형성된 홀의 형태, 크기, 및 분산 밀도의 적절한 배열 및 선택을 통해, 연성인쇄회로기판(100)과 방수부재(300) 사이의 결합력을 개선한다. 선택적으로, 홀을 금속층을 완전히 관통하도록 형성하여 고주파 신호에 대한 임피던스 제어 특성을 향상시킬 수 있다.

Description

방수 구조를 갖는 연성인쇄회로기판{FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD WITH WATWERPROOF STRUCTURE}

본 발명은 방수 구조를 갖는 연성인쇄회로기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 절연층이 수반되고, 절연층에 의해 가려지지 않고 노출되어 방수부재가 설치되도록 설치영역이 형성되는 금속층을 포함하는 연성인쇄회로기판에 관한 것이다. 여기서, 설치영역은 연성인쇄회로기판에 대한 방수부재의 결합력을 향상시키는 결합력 향상 구조를 포함하고, 금속층에는 금속층의 표면을 관통하는 홀이 형성되어 고주파 신호에 대한 임피던스 제어를 개선할 수 있다.

연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)은 노트북 컴퓨터, 개인정보단말기(personal digital assistants), 및 휴대폰과 같은 다양한 전자기기에 널리 이용되고 있다. 통상적으로 연성인쇄회로기판은 절연 쟈켓(insulation jacket)에 의해 각각 포장되고, 서로 나란히 배열되어 평면 구조를 이루는 복수의 전도체(conductors)들로 구성된다. 연성인쇄회로기판은 전자신호의 전송을 위해 전기적 커넥터(connectors) 또는 납땜(soldering)을 통해 연결될 수 있다.

전자기기와 연성인쇄회로기판을 연결하는 데 있어, 일반적으로 방수는 중요한 문제가 아니다. 그러나, 휴대폰과 같은 실외용 장비 또는 휴대용 기기의 경우에는 방수가 문제될 수 있다. 예를 들어, 휴대폰은 커넥터 또는 납땜을 통해 부착된 연성인쇄회로기판에 의해 서로 연결된 호스트 장치와 디스플레이 스크린을 포함하고 있다. 만약 연성인쇄회로기판(100)과 휴대폰의 호스트 장치 또는 디스플레이 스크린 사이의 방수가 열악하다면, 호스트 장치 및 디스플레이 스크린의 내부로 물기가 흘러들어가게 될 것이다.

방수성 또는 내습성을 향상하기 위해서, 통상적으로, 전자기기의 인클로저(enclosure)와 연성인쇄회로기판 사이에는 방수부재로서 고무 패드가 마련된다. 이에 따라, 연성인쇄회로기판과 전자기기의 인클로저 사이가 단단하게 밀착됨으로써, 바람직한 방수 또는 내습 효과를 얻을 수 있다.

연성인쇄회로기판의 절연 표면층에 방수부재를 직접적으로 설치하여 방수 또는 내습 효과를 얻는 것이 종래에 알려져 있으나, 방수부재와 인쇄회로기판 사이의 방수 신뢰성에 관해서는 여전히 많은 문제점이 남아 있다. 이는 방수부재와 인쇄회로기판의 표면 절연 물질(가령, PI 및 절연 잉크) 사이의 단단한 밀착을 구현하기가 어렵다는 것이 하나의 이유가 된다. 이와 같은 문제점을 해소하기 위해 표면 처리제를 적용할 수도 있겠지만, 결과적인 방수 및 결합력이 충분치 않아, 제조공정에서 발생되는 결함으로 방수부재와 인쇄회로기판 사이에 받아들이기 어려운 결합력이 형성될 수 있다. 즉, 방수부재와 인쇄회로기판 사이의 변형, 분리, 침수와 같은 바람직하지 못한 상황이 발생되고, 이는 결국 가해지는 수압에 대한 낮은 저항성을 야기하게 된다.

더 나아가, 연성인쇄회로기판을 고주파의 전자신호를 전송하는데 적용하는 경우, 임피던스 매칭(impedance matching) 및 신호 전송 시간과 관련된 문제가 항상 발생한다. 연성인쇄회로기판의 두께가 감소하고 있기 때문에, 표면 금속 보호층과 전송되는 신호 사이의 거리가 매우 작고, 이에 따라 신호 전송에 대해 과도하게 낮은 임피던스가 발생된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 금속 보호층의 국부 또는 전체 영역에 개구부(openings)를 형성하여 바람직한 임피던스 결과를 얻을 수 있다. 따라서, 방수부재와 연성인쇄회로기판 사이의 효과적인 방수 및 결합을 위한 구조와, 연성인쇄회로기판의 고주파 임피던스를 제어하기 위한 구조를 결합하여, 연성인쇄회로기판의 산업적 가치를 향상시킬 수 있다면 바람직할 것이다.

전술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 절연층이 형성되는 금속층을 수반하는 연성기판을 포함하는, 방수 구조를 갖는 연성인쇄회로기판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 금속층에는 상기 절연층에 의해 가려지지 않고 노출되는 설치영역이 형성된다. 금속층에는 설치영역 내에서 홀 또는 표면에 주름이 형성되어 결합력을 향상시킨다. 금속층의 설치영역에는 방수부재가 설치되어 방수부재와 연성인쇄회로기판 사이의 우수한 방수 및 결합이 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 방수부재와 연성인쇄회로기판 사이의 방수 및 결합 특성과, 연성인쇄회로기판에 요구되는 임피던스 특성을 모두 갖춘 방수 연성인쇄회로기판을 제공하는 것이다. 연성인쇄회로기판에 설치된 방수부재를 장치의 인클로저에 형성된 리셉터클 개구부(receptacle opening)에 적합하게 하여, 방수부재와 연성인쇄회로기판 사이의 우수한 결합력이 구현될 수 있고, 또한 고주파 연성인쇄회로기판에 요구되는 임피던스 제어 효과를 얻을 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 연성기판은 제1 금속층이 결합되는 제1 면을 갖는다. 제1 금속층은 커버영역과 적어도 하나의 설치영역이 형성되는 상부면을 갖는다. 제1 절연층은 제1 금속층의 설치영역을 가리지 않고 노출하는 방식으로 제1 금속층 상부면의 커버영역에 형성된다. 방수부재는 제1 금속층의 설치영역에 단단하게 밀착되어 설치된다. 또한, 연성기판은 제2 금속층이 결합되는 제2 면을 갖고 제2 절연층은 선택적 및 순차적으로 설치된다. 또한, 제2 금속층에는 제2 절연층에 의해 가려지지 않고 노출되어 방수부재가 설치되는 설치영역이 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 각 금속층의 방수부재 설치영역에는 방수부재를 단단히 밀착시키기 위한 결합력 향상 구조가 마련된다. 결합력 향상 구조는 금속층의 상하부 표면을 관통하여 연장되는 적어도 하나의 홀, 또는 금속층의 상하부 표면을 관통하여 연장되지 않는 주름구조를 포함한다. 결합력 향상 구조의 홀은 원형, 정사각형 또는 직사각형, 마름모형, 타원형, 또는 삼각형의 형태로 구성될 수 있다. 홀의 크기는 0.001인치(inches)보다 큰 것이 바람직하다. 다수개의 홀을 구성하는 경우에는, 홀을 균일하게 배열하는 것이 바람직하다. 홀은 통상적인 현상/식각(development/etching) 공정, 또는 은 페이스트 프린팅(printing of silver paste), 또는 기성형된(pre-formed) 홀 구조의 결합, 또는 주름을 형성하기 위해 금속층 표면에 구멍이 형성된 은 페이스트층에 대한 2차 프린팅을 통해 형성될 수 있다. 층을 구성하는 물질 및 홀의 크기와 분산 밀도에 따라 공정은 선택할 수 있다. 금속층은 구리, 금속으로 표면이 코팅된 구리, 은 페이스트, 은 호일, 및 알루미늄 호일의 물질로 구성된다.

방수부재는 절연 특성을 나타내는 물질, 또는 전기전도 특성을 나타내는 물질로 구성될 수 있다. 다양한 장치의 필요에 따라, 선택된 물질은 절연, 전기전도, 또는 자기 차폐 효과를 구현할 수 있다. 방수부재를 전기전도성 물질로 구성하는 경우, 방수부재는 연성인쇄회로기판의 금속 보호층과 금속 케이싱을 연결하는 역할을 하여 효과적인 전자기 차폐 효과를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방수 구조를 갖는 연성인쇄회로기판을 도시한 사시도이다.
도 2는 방수부재를 통해 장치의 인클로저에 형성된 리셉터클 개구부에 결합된 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판을 도시한 사시도이다.
도 3은 방수부재가 제거된 상태의 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판을 도시한 확대 단면도이다.
도 5는 도 1의 5-5선에 따른 단면을 도시한 단면도이다.
도 6은 도 1의 6-6선에 따른 단면을 도시한 단면도이다.
도 7은 표면에 형성된 주름구조를 포함하는 금속층을 도시한 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방수 구조를 갖는 연성인쇄회로기판을 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 방수 구조를 갖는 연성인쇄회로기판을 도시한 사시도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방수 구조를 갖는 연성인쇄회로기판(100)을 도시한 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 연성인쇄회로기판(100)은, 장치의 인클로저(enclosure)(200)에 결합될 때(도 2 참조), 장치의 인클로저(200)에 형성된 리셉터클 개구부(receptacle opening)에 방수부재(300)를 삽입하여, 장치의 인클로저(200)로 물기가 침투되는 것을 방지한다. 연성인쇄회로기판(100)은 다양한 전자기기의 인클로저에 널리 이용되고 있다. 예를 들어 휴대폰 분야에서 이용되는 경우, 연성인쇄회로기판(100)은 부착된 커넥터(101, 102)를 통해 호스트 장치와 디스플레이 스크린에 연결될 수 있다. 연성인쇄회로기판(100)은 통상의 플렉시블 플랫 케이블(Flexible Flat Cable)과 같은 다른 타입의 연성회로기판 또는 케이블로 대체할 수도 있다.

도 3은 방수부재(300)가 제거된 상태의 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판(100)을 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판(100)을 도시한 확대 단면도이다. 도 5는 도 1의 5-5선에 따른 단면을 도시한 단면도이다. 도 6은 도 1의 6-6선에 따른 단면을 도시한 단면도이다.

이들 도면을 참조하면, 연성기판(1)은 제1 금속층(2)이 형성되는 제1 면(11)을 갖는다. 제1 금속층(2)은 커버영역(covered area)(211)과 적어도 하나의 방수부재 설치영역(water resistant member mounting zone)(212)이 한정되는 상부면(21)을 갖는다. 제1 금속층(2)은 반대편에 연성기판(1)의 제1 면(11)에 결합되는 하부면(22)을 갖는다. 제1 금속층(2)은 연성기판(1)에 대한 전자기 보호층으로 작용할 수 있으며, 구리, 금속으로 표면이 코팅된 구리(가령, 주석 코팅 및 금 코팅), 은 페이스트(silver paste), 은 호일(silver foil), 및 알루미늄 호일(aluminum foil) 중 어느 하나의 물질로 구성될 수 있다.

제1 절연층(3)은 제1 금속층(2)의 방수부재 설치영역(212)을 가리지 않고 노출하는 방식으로 제1 금속층(2) 상부면(21)의 커버영역(211) 상에 형성된다.

이상과 유사하게, 연성기판(1)은 제2 금속층(2a)이 형성되는 제 2면(12)을 반대편에 갖는다. 제2 금속층(2a)은 제2 절연층(3a)이 부착되는 하부면(22)을 갖는다. 또한, 제2 금속층(2a)의 하부면에는 커버영역(211a)와 적어도 하나의 방수부재 설치영역(212a)이 형성된다.

방수부재(300)는 제1 금속층(2)의 방수부재 설치영역(212), 제2 금속층(2a)의 방수부재 설치영역(212a), 및 연성기판(1)의 주변부에 단단히 밀착되어 설치된다. 방수부재(300)는 실리콘 고무(silicone rubber), 고무(rubber), 실리카겔(silica gel)과 같이 절연 특성을 나타내는 물질로 구성되며, 이에 따라 이들 물질의 사용을 통해 우수한 절연 특성을 얻을 수 있다. 선택적으로, 방수부재(300)는 전기전도성 입자(electrically conductive particles)(가령, 흑연, 은, 니켈)을 함유하는 실리콘 고무, 고무, 실리카겔, 또는 수지와 같이 전기전도성을 나타내는 물질로 구성될 수 있으며, 이에 따라 이들 물질의 사용을 통해 전기전도성과 자기차폐 특성을 얻을 수 있다.

방수부재(300)는, 방수부재 설치영역(212, 212a)을 덮을 뿐만 아니라, 추가적으로 방수부재 설치영역(212)과 제1 절연층(3) 사이의 접점영역(interface area) 및 방수부재 설치영역(212a)과 제2 절연층(3a) 사이의 접점영역을 덮는 것이 바람직하다.

방수부재 설치영역(212) 내에서, 제1 금속층(2)에는 제1 금속층(2)의 상부면(21)과 하부면(22)을 관통하여 연장되는 적어도 하나의 홀(hole)(213)이 형성되어(도면들에 도시된 바와 같은 복수의 홀), 방수부재 설치영역(212)에 동공패턴(hollow opening pattern)을 형성한다. 동공패턴을 마련함으로써 제1 금속층(2)의 임피던스 및 전송 시간(impedance and transmission time)을 제어할 수 있다. 본 실시예에서 설명하는 홀(213)은 원형이나, 마름모형, 정사각형 또는 직사각형, 타원형, 삼각형, 또는 다른 적합한 기하학적 구조와 같이 다양한 형태가 될 수도 있다.

제1 금속층(2)의 방수부재 설치영역(212)에 형성된 동공패턴은, 금속층의 임피던스 및 전송 시간을 제어할 뿐만 아니라, 제1 금속층(2)의 방수부재 설치영역(212)과 방수부재(300) 사이의 결합력을 향상시키는 데에도 도움이 된다.

제1 금속층(2)의 상부면(21)과 하부면(22)을 관통하여 연장되는 홀(213) 외에도, 제1 금속층(2)의 방수부재 설치영역(212)에는 제1 금속층(2)의 상부면(21)과 하부면(22)을 관통하여 연장되지 않는 주름구조(corrugation structure)(214)가 선택적 및/또는 추가적으로 형성될 수도 있다(도 7 참조). 주름구조는(214) 제1 금속층(2)의 방수부재 설치영역(212)과 방수부재(300) 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다. 주름구조(214)는 원형, 마름모형, 정사각형 또는 직사각형, 타원형, 삼각형, 또는 다른 적합한 기하학적 구조의 패턴으로 형성될 수 있다. 전술한 실시예에서는, 양면 연성인쇄회로기판을 예로 하여 설명하였으나, 본 발명은 단면 또는 다층의 연성인쇄회로기판에도 적용될 수 있음은 물론이다. 도 8을 참조하면, 연성기판(1)은 제1 금속층(2)이 형성되는 제1 면(11)을 갖고; 제1 절연층(3)은 커버영역(211) 내에서 제1 금속층(2)의 상부면(21)에 형성되고; 방수부재(300)는 제1 금속층(2)의 방수부재 설치영역(212)과 연성기판(1) 사이의 접점영역 주위에 단단히 설치된다. 도 5에 도시된 이전의 실시예와 비교할 때, 본 실시예에서는 연성기판(1)이 제2 금속층(2a)과 제2 절연층(3a)이 형성되지 않은 제2 면(12)을 갖는다.

더 나아가, 방수부재(300)는, 규칙적인 직사각형 형태로 구성되는 것 외에도, 다양한 장치 인클로저의 필요에 따라, 원형 방수부재(300a)와 같이 다양한 기하학적 형태로 구성될 수도 있다(도 9 참조).

이상 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 발명의 청구범위에 의해 정의되는 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야의 당업자에게 다양한 변형 및 응용이 가능하다는 점은 명백하다.

100: 연성인쇄회로기판 200: 인클로저
300: 방수부재 1: 연성기판
2: 제1 금속층 2a: 제2 금속층
211: 커버영역 212: 방수부재 설치영역
3: 제1 절연층 3a: 제2 절연층

Claims

연성인쇄회로기판(100)에 있어서,
제1 면(11)과 제2 면(12)을 갖는 연성기판(1)과;
하부면(22)과 상부면(21)을 갖되, 상기 하부면(22)은 상기 연성기판(1)의 제1 면(11)에 결합되고, 상기 상부면(21)에는 커버영역(211)과 적어도 하나의 설치영역이 형성되고, 상기 설치영역에는 결합력 향상 구조가 형성되는 제1 금속층(2)과;
상기 제1 금속층(2)의 설치영역이 노출되는 방식으로 상기 제1 금속층(2) 상부면(21)의 커버영역(211)에 형성되는 제1 절연층(3); 및
상기 제1 금속층(2) 설치영역의 결합력 향상 구조와 상기 연성기판(1)의 제 2 면(12)에 결합되는 방수부재(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판(100).
제1항에 있어서,
상기 제1 금속층(2)의 결합력 향상 구조는 상기 제1 금속층(2)의 상부면(21)과 하부면(22)을 관통하여 연장되는 적어도 하나의 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판(100).
제2항에 있어서,
상기 홀은 원형, 마름모형, 직사각형, 타원형, 및 삼각형을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판(100).
제1항에 있어서,
상기 제1 금속층(2)의 결합력 향상 구조는 상기 제1 금속층(2)의 상부면(21)과 하부면(22)을 관통하여 연장되지 않는 주름구조(214)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판(100).
제1항에 있어서,
상기 제1 금속층(2)은 구리, 금속으로 표면이 코팅된 구리, 은 페이스트, 은 호일, 및 알루미늄 호일을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판(100).
제1항에 있어서,
상기 방수부재(300)는 전기전도성 입자를 함유하는 실리콘 고무, 전기전도성 입자를 함유하는 고무, 전기전도성 입자를 함유하는 실리카겔, 및 전기전도성 입자를 함유하는 수지를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판(100).
제1항에 있어서,
상기 방수부재(300)는 실리콘 고무, 고무, 및 실리카겔을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판(100).
제1항에 있어서,
하부면(22)과 상부면(21)을 갖되, 상기 상부면(21)은 상기 연성기판(1)의 제2 면(12)에 결합되고, 상기 하부면(22)에는 커버영역(211)과 적어도 하나의 설치영역이 형성되고, 상기 설치영역에는 결합력 향상 구조가 형성되는 제2 금속층(2a); 및
상기 제2 금속층(2a)의 설치영역이 노출되는 방식으로 상기 제2 금속층(2a) 하부면(22)의 커버영역(211)에 형성되는 제2 절연층(3a)을 더 포함하고,
상기 방수부재(300)는 상기 제1 금속층(2)과 상기 제2 금속층(2a)의 설치영역에 결합되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판(100).
제8항에 있어서,
상기 제2 금속층(2a)의 결합력 향상 구조는 상기 제2 금속층(2a)의 상부면(21)과 하부면(22)을 관통하여 연장되는 적어도 하나의 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판(100).
제9항에 있어서,
상기 홀은 원형, 마름모형, 직사각형, 타원형, 및 삼각형을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판(100).
제8항에 있어서,
상기 제2 금속층(2a)의 결합력 향상 구조는 상기 제2 금속층(2a)의 상부면(21)과 하부면(22)을 관통하여 연장되지 않는 주름구조(214)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판(100).
제8항에 있어서,
상기 제2 금속층(2a)은 구리, 금속으로 표면이 코팅된 구리, 은 페이스트, 은 호일, 및 알루미늄 호일을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판(100).
제8항에 있어서,
상기 방수부재(300)는 전기전도성 입자를 함유하는 실리콘 고무, 전기전도성 입자를 함유하는 고무, 전기전도성 입자를 함유하는 실리카겔, 및 전기전도성 입자를 함유하는 수지를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판(100).
제8항에 있어서,
상기 방수부재(300)는 실리콘 고무, 고무, 및 실리카겔을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판(100).