KR20130051745A - 3차원 성형 상호 접속 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자부품 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사출성형으로 형성되는 전자부품 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 3차원 성형 상호 접속 모듈 및 그 제조방법은 사출 성형 원료를 공급하는 단계, 상기 공급된 원료를 가열하여 용융수지를 형성하는 단계, 상기 용융수지로부터 가스를 배기시키는 단계, 상기 가스가 배기된 용융수지를 사출 성형하여 3차원 사출 성형물을 제조하는 단계, 상기 3차원 사출 성형물에 전극회로를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

3차원 성형 상호 접속 모듈 및 그 제조방법{3-DIMENSIONAL INTERCONNECT MODULE AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은 전자부품 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사출성형으로 형성되는 전자부품 제조방법에 관한 것이다.

최근의 휴대용 전자기기를 생산하는 제조업체에서는 소비자의 욕구를 충족시키기 위하여 제품의 소형화, 슬림화 및 경량화에 주력하고 있다. 또한 다양한 형상을 가진 디자인을 가진 제품이 생산되고 있고, 전자기기의 컨버전스화가 가속화되고 있다.

컨버전스화란 하나의 전자기기의 기존에 여러 개의 전자기기가 가진 기능을 모두 수용할 수 있는 전자기기를 만드는 것을 말한다. 전자기기의 컨버전스화에 따라 기구물은 각종 부품이 구비된 복잡한 구조로 형성되므로 성형이 용이한 열가소성수지로 제작된다. 반면에 기구물에 구비되는 인쇄회로기판은 일반적으로 상술한 동박적층판 등으로 제작되어 기구물의 내측면에 따른 3차원 자유곡면으로의 성형이 곤란하게 된다.

이는 결국 기구물과 인쇄회로기판 사이에 불용공간을 증가시키는 결과를 초래하며, 사용자의 입력신호를 기구장치를 통해 회로에 전달하기 위하여 스위치, 와이어, 커넥터 등의 각종 부가장치를 필요로 하게 된다. 따라서, 제품의 소형화, 슬림화 및 경량화를 요구하는 소비자를 충족시키지 못하고 제조원가만 상승시키는 결과가 초래된다. 또한 기구물에 구속 조건을 유발하여 기구물의 형상이 제한되어 낮은 자유도를 갖게 되는 문제가 발생한다.

이에 최근 3차원 형상의 기구물 케이스 내부에 전극회로를 직접형성하는 방법 또한 소개되고 있으나 이러한 방법 역시 3차원 성형물을 사출성형으로 성형함에 있어서 원료 융용시 융융수지에 포함되는 가스로 인하여 고품질의 성형제품을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 이로인해 3차원 형상의 기구물 케이스 내부에 전극회로를 형성하는데 있어서 많은 어려움을 격게 한다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 3차원 형상의 사출 성형물을 형성하는 용융수지에 포함된 가스를 효과적으로 추출하여 고품질의 3차원 형상의 사출 성형물을 제조할 수 있는 방법 및 이의 방법으로 제조된 3차원 형상의 사출 성형물을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 3차원 형상의 사출 성형물을 이와 같은 방법으로 제조함으로써 3차원 형상의 사출성형물 내부에 전극회로를 용이하게 형성할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 3차원 성형 상호 접속 모듈 및 그 제조방법은 사출 성형 원료를 공급하는 단계, 상기 공급된 원료를 가열하여 용융수지를 형성하는 단계, 상기 용융수지로부터 가스를 배기시키는 단계, 상기 가스가 배기된 용융수지를 사출 성형하여 3차원 사출 성형물을 제조하는 단계, 상기 3차원 사출 성형물에 전극회로를 형성하는 단계를 포함한다.

여기서 상기 원료는 수지재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리스틸렌, 액정고분자 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 원료에는 무기섬유 충전제가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원료는 열가소성 수지와 화합물의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 화합물은 금속과 비금속의 화합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 전극회로를 형성하는 단계는 상기 3차원 사출 성형물의 일부분에 사출마스크를 형성하는 단계, 상기 3차원 사출 성형물을 산에 노출시켜 활성화시키는 단계, 상기 3차원 사출 성형물에 무전해도금을 하는 단계, 상기 3차원 사출 성형물에 전기도금을 하는 단계 그리고, 상기 사출마스크를 3차원 사출 성형물로부터 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 전극회로를 형성하는 단계는 상기 3차원 사출 성형물을 산에 노출시켜 활성화시키는 단계, 상기 3차원 사출 성형물에 무전해도금을 하는 단계, 상기 3차원 사출 성형물의 일부분에 사출마스크를 형성하는 단계, 상기 3차원 사출 성형물에 전기도금을 하는 단계, 상기 3차원 사출 마스크를 사출성형물로부터 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 3차원 사출 성형물은 상기 용융수지를 일정 구간 흐르도록 안내하면서, 그 일정 구간 외측을 링 형태로 형성된 복수의 배기부재가 감싸도록 함으로써 상기 용융수지로부터 가스가 배기되도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 배기부재는 일측면 외주면에 길이방향으로 돌출된 제1돌기와, 일측면 내주면에 길이방향으로 돌출되고 방사방향으로 형성된 배기용 미세홈을 구비한 제2돌기와, 상기 제1돌기와 제2돌기 사이에 형성된 가스 챔버를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 제1돌기는 제2돌기에 비해 길이방향으로 높게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 배기부재는 복수개의 조각으로 분할된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 배기부재의 제1돌기에는 가스를 배출할 수 있는 복수의 배기공이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배기부재의 제1돌기는 가스를 배출할 수 있도록 이격을 두고 분할된 다수의 돌기들로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용융수지를 일정 구간 흐르도록 안내하기 위하여, 외측면에 길이방향을 따라 용융수지의 이동을 안내하는 가이드홈을 구비한 안내부재를 구비하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배기부재의 미세홈은 에칭, 방전 가공, 레이저 가공 중 어느 한 방법으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

그리고 3차원 성형 상호 접속 모듈 및 그 제조방법은 사출 성형 원료를 공급하는 공급부, 상기 공급된 원료를 가열하여 용융수지를 형성하는 가열부, 상기 용융수지로부터 가스를 배기시키는 배기부, 상기 가스가 배기된 용융수지를 사출 성형하여 3차원 사출 성형물을 제조하는 사출부, 상기 3차원 사출 성형물에 회로패턴을 형성하는 패턴부를 포함한다.

여기서 상기 배기부는 상기 용융수지를 일정 구간 흐르도록 안내하면서, 그 일정 구간 외측을 링 형태로 형성된 복수의 배기부재가 감싸도록 함으로써 상기 용융수지로부터 가스가 배기되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이에 본 발명은 사출성형용 용융수지에 포함되어 있는 가스를 효과적으로 추출하여 고품질의 3차원 형상의 성형물 성형할 수 있게 한다.

또한, 본 발명은 이와 같은 방법으로 3차원 형상의 성형물을 제조함으로써 3차원 형상의 성형물 내부에 용이하게 전극회로를 형성할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 사용되는 사출부의 사시도.
도 3은 본 발명에 사용되는 사출부의 분해사시도.
도 4는 본 발명에 사용되는 사출부의 종단면도.
도 5는 본 발명에 사용되는 배기부의 안내부재의 구성을 설명하기 위한 시시도.
도 6은 본 발명에 사용되는 배기부의 배기부재를 설명하기 위한 사시도.
도 7은 본 발명에 사용되는 배기부의 배기부재의 정면도.
도 8은 본 발명에 사용되는 배기부의 배기부재의 미세홈을 에칭으로 형성하는 방법을 설명하기 위한 일련의 참조도.
도 9는 본 발명에 사용되는 배기부의 배기부재의 미세홈을 에칭으로 형성하는 것을 설명하기 위한 흐름도.
도 10과 도 11은 본 발명에 사용되는 배기부의 배기부재에 레이저 가공으로 미세홈을 형성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 12는 진공펌프를 이용하여 용융수지로부터 가스를 강제로 분리할 수 있도록 한 구성을 설명하기 위한 사용상태도.
도 13은 본 발명에 사용되는 배기부의 안내부재의 변형된 구성을 설명하기 위한 참조사시도.
도 14는 도 8의 I-I에 따른 단면도.
도 15 내지 도 17은 변형된 형태의 배기부재를 설명하기 위한 참조 정면도.
도 18은 본 발명의 적용 사례를 나타낸 평면도.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 성형 상호 접속 모듈을 생산하기 위한 장치 어셈블리(10)를 나타낸 구성도로서, 크게 공급부(20), 가열부(30), 사출부(40), 배기부(50), 및 전극형성부(60)로 이루어진다.

상기 공급부(20)는 가열부 실린더 내로 원료를 공급하는 장치로, 원료를 공급하는 호퍼와, 상기 호퍼로부터 공급되는 원료를 이송하는 이송스크류 및 이송스크류에 동력을 공급하는 모터로 구성될 수 있다. 여기에 상기 이송스크류로 원료가 정량공급될 수 있도록 원료의 공급을 계측하고 제어할 수 있는 원료감지센서부가 추가로 구성될 수 있다.

상기 공급부(20)에 공급되는 원료는 가열성 수지재료로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리스틸렌, 액정고분자 등의 모든 열가소성 수지가 가능하다. 상기 열가소성 수지들은 성형성이 좋고, 공학적 물성치가 우수하여 기구물을 제작하는데 널리 사용되고 있다.

또한 3차원 사출 성형물의 기계 강도를 향상시키기 위해 상기 열가소성 수지 원료에 무기섬유와 같은 충전제가 더 포함될 수 있다.

또는 상기 원료를 열가소성 수지와 화합물이 혼합된 혼합물에 의해 형성하여 줄 수 있다.

상기 열가소성 수지의 도금은 원칙적으로 불가능하나 현재 ABS의 경우에는 소재에 포함된 부타디엔 성분의 특수성으로 인하여 도금이 가능하게 되었다. 하지만, ABS를 제외한 대부분의 열가소성 수지에 불가능한 도금을 가능하게 하기 위해서는 열가소성 수지에 촉매를 혼합해야 한다.

상기 열가소성 수지로 성형된 제품의 표면에는 미세요철이 있어서 도금촉매가 부착되어 도금될 개연성은 있지만, 실제로 도금을 수행하게 되면 접착특성의 저하로 인해 도금이 불가능함을 알 수 있다.

그래서, 상기 3차원 사출성형물의 전도성 확보를 위해 상기 열가소성 수지에 혼합물을 혼합하는 것이다. 상기 화합물은 금, 은, 백금, 팔라듐 등의 금속과 주석 등의 비금속을 혼합한다.

상기 금속으로는 팔라듐이 주로 쓰이고, 비금속으로는 주석이 주로 쓰인다. 상기 금속과 비금속의 혼합비율은 혼합되는 물질의 특성에 따라 약간의 차이는 있지만 25%(질량비)의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 혼합물의 선정에 있어서는 아래의 몇 가지 조건을 고려해야 한다. 먼저, 상기 혼합물 자체는 부도체이어야 하고, 도금 이외의 공정에서는 혼합물끼리의 화학적 반응이 없어야 하며, 열가소성 수지와 화합물 간에 친화성이 있어야 한다. 또한, 상기 혼합물은 고온특성이 우수하고, 화학적으로 안정해야 하며, 독성이 없어야 한다.

이와 같은 구비된 상기 원료는 상기 공급부를 통하여 가열부로 이송되며 상기 가열부에서 가열수단에 의해 용융수지로 용융된다.

상기 가열부(30)는 원료 공급 파이프를 통하여 상기 공급부(20) 몸체에 연결되어 있다. 따라서, 상기 공급부(20)에서 공급된 원료는 원료 공급 파이프를 통하여 가열 실린더에 공급된다.

상기 가열 실린더의 외주면에는 상기 원료 공급 파이프와 연결되는 원료 투입구가 형성되어 있으며, 가열 실린더의 내부에는 스크류가 설치되어 있다. 또한, 상기 가열 실린더에는 원료를 용융하기 위한 가열 수단이 내장되어 있다.

따라서, 가열 실린더에 공급된 원료는 상기 가열 수단에 의하여 용융수지로 용융되고, 상기 용융 수지는 스크류가 회전함에 따라 상기 사출부(40)에 공급된다. 상기 가열 수단은 전기 저항이 높은 코일로 구비하여 줄 수 있다.

이하에서는 상기 융융수지에서 가스를 배기시키이 위한 사출부(40) 및 배기부(50)에 대하여 도 2 및 도 17을 참고하여 자세히 설명하기로 한다.

먼저, 이와 같이 가열부(30)에 의해 용융된 용융수지는 상기 사출부(40)를 통해 사출된다. 상기 사출부(40)는, 메인몸체(110), 헤드(120)로 구성된다. 그리고 이와 같은 사출부(40)는 상기 용융수지에 포함된 가스를 배기시키는 배기부(50)를 포함하여 이루어지는데 상기 배기부(50)는 안내부재(130), 배기부재(140)를 포함하여 이루어진다.

상기 배기부(50)의 상기 안내부재(130)와 배기부재(140)의 협력 작업에 의하여 상기 사출부(40) 메인몸체(110) 내부의 통로(111)로 흐르는 용융수지로부터 가스를 효과적으로 추출하여 외부로 배출할 수 있게 된다.

아래에서는 상기 용융수지로부터 가스를 배기하는 상기 안내부재(130) 및 배기부재(140)에 대해 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 사출부(40)의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 의한 사출부(40)의 분해사시도이며, 도 4는 본 발명에 의한 사출부(40)의 종단면도이다.

먼저, 상기 메인몸체(110)는 내부가 관통된 원통 형상이다. 상기 메인몸체(110)는 그 일단이 사출기 실린더에 연결되어 용융수지를 공급받으며, 그 타단은 헤드(120)와 결합된다. 상기 메인몸체(110)의 내부에는 용융수지 통로(111)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 메인몸체(110)의 일단을 통해 공급된 용융수지는 상기 통로(111)를 통해 상기 헤드(120)에 공급된다.

또한, 상기 메인몸체(110)의 내부공간에는 용융수지에 포함된 가스 성분을 배출하기 위한 배기부(50)의 배기부재(140)가 삽입 설치된다.

또한, 상기 메인몸체(110)에는 다수의 가스 배기구(112)가 형성된다. 상기 가스 배기구(112)는 상기 메인몸체(110)의 내주면에서 외주면까지 연통되어 용융수지에 포함된 가스 성분을 상기 메인몸체(110)의 외부로 최종 배출하는 역할을 한다.

상기 헤드(120)는 그 일단이 상기 메인몸체(110)와 결합하고 그 타단에는 분사구(121)가 형성되어 있어, 용융수지를 금형을 향해 분사하는 역할을 수행한다. 여기서, 상기 메인몸체(110)와 헤드(120)의 결합은 나사결합일 수도 있고 단순히 억지끼움 방식일 수도 있다. 하지만, 도면에 도시된 것처럼 메인몸체(110)의 일측 내주면과 헤드(120) 외주면에 나사산이 형성되어 서로 나사결합할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 헤드(120)는 필요로 하는 직경을 가진 용융수지를 분출시키기 위해 상기 메인몸체(110)측 단부로부터 상기 분사구(121)로 점차 내경이 축소되도록 구성된다.

도 5는 본 발명에 따른 안내부재의 구성을 설명하기 위한 시시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 안내부재(130)는 양 단부에 콘(135a,135b)이 형성되어 있으며, 상기 안내부재(130)의 외주면에는 길이 방향으로 제1가이드홈(131)과 제2가이드홈(132)이 형성되어 있다. 또한, 안내부재(130)의 일측부에 배기부재(140)를 지지하기 위한 지지부(133)가 일체로 형성되어 있다. 상기 지지부(133)에는 복수개의 연결공(134)이 형성되어 있다.

또한, 상기 안내부재(130)의 외주면에는 길이 방향으로 형성된 제1가이드홈(131)은 상기 헤드(120) 방향으로 뚫려 있으며, 상기 제2가이드홈(132)은 상기 헤드(120) 방향으로 막혀 있다.

또한, 상기 연결공(134)은 상기 용융수지 통로(111)와 상기 제2가이드홈(132)을 연결하는 역할을 한다.

이와 같은 구성에 따르면, 상기 용융수지 통로(111)로 공급된 용융수지가 상기 제2가이드홈(132)을 통하여 헤드(120) 방향으로 이동하는 것이 가능해진다. 그 후, 상기 용융수지는 막혀있는 제2가이드홈(132)에 의해 그 이동을 제한 받게 되고, 그 주위에 형성된 제1가이드홈(131)으로 넘어가게 된다. 이 과정에서 용융수지는 얇고 고르게 펴지면서 용융수지에 포함되어 있는 가스 성분이 효과적으로 추출된다.

이 후, 용융수지는 제1가이드홈(131)을 따라 헤드(120)로 이동하게 되고, 상기 분사구(121)를 통해 금형으로 분사된다.

도 6는 본 발명에 따른 배기부재를 설명하기 위한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 배기부재의 정면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배기부재(140)는 상기 안내부재(130)에 끼워지며, 추출된 가스를 메인몸체(110)의 외부로 배출시키는 역할을 한다. 이를 위해 상기 배기부재(140)는 제1돌기(143), 제2돌기(144), 그리고 가스 챔버(145)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제1돌기(143)는 상기 배기부재(140)의 일측면 외주면에 길이방향으로 돌출되고, 상기 제2돌기(144)는 상기 배기부재(140)의 일측면 내주면에 길이방향으로 돌출된다. 또한, 상기 가스 챔버(145)는 상기 제1돌기(143)와 상기 제2돌기(144) 사이에 형성된다.

상기 배기부재(140)는 복수개 구비되어 일렬로 연접하여 정렬되며, 상기 제2돌기(144)에는 미세홈(142)이 형성된다. 이로써 용융수지에 포함된 가스 성분은 압력에 의하여 상기 미세홈(142)을 통해 가스 챔버(145) 내로 수집된다.

여기서, 상기 배기부재(140)는 방사상으로 분할된 복수개의 조각들로 구성될 수 있다. 각각의 조각 사이에는 미세한 틈이 존재하게 되고, 이 틈을 통하여 가스가 배출된다. 도면에 따르면 상기 배기부재(140)는 8개의 조각으로 분할된 것으로 도시되었으나 분할된 개수는 조절 가능하다. 또한, 상기 배기부재(140)의 제1돌기(143)에는 가스를 배출할 수 있도록 복수의 배기공(147)이 형성된다.

또한, 상기 제2돌기(144)는 제1돌기(143)에 비해 길이방향으로 짧게 형성될 수 있다. 이로써 상기 배기부재(140)가 서로 연접했을 때 상기 제1돌기(143)의 짧은 폭으로 인해 가스가 흐를 수 있는 통로가 마련되어 상기 안내부재(130)를 따라 이동하는 용융수지로부터 추출된 가스 성분이 가스 챔버(145)에 보다 원활하게 유입될 수 있다.

또한, 상기 미세홈(142)의 깊이는 상기 용융수지로부터 가스 성분이 원활하게 분리되면서도 상기 용융수지가 유출되지 않는 깊이로 형성되며, 0.001~0.02mm의 깊이면 적당하다.

상기 배기부재(140)에 상기 미세홈(142)을 형성하는 것은 대단히 정밀한 가공을 필요로 하는 것으로, 통상의 금속 가공 방법으로 미세홈(142)이 형성된 배기부재(140)를 대량으로 생산하는 것은 상당한 비용과 시간을 요한다. 따라서, 생산 단가를 낮추고 생산 시간을 단축하기 위한 방법으로 본 발명에 따른 배기부재(140)의 미세홈(142)을 에칭(etching)으로 형성하는 것을 제안하는 바이다. 이에 대해 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.

먼저, 도 8에 도시한 바와 같이 배기부재(140)를 준비한다.

이후, 도 8에 도시된 바와 같이 배기부재(140) 상에 레지스트층(161)을 형성한다. 이 때 레지스트층(161)을 이루는 물질은 포토 레지스트 또는 열경화성 레지스트 등 일반적으로 사용되는 다양한 종류의 레지스트가 적용될 수 있으며, 필름 형식이나 스프레이 도포 등으로 형성될 수 있다.

이후, 도 8c에 도시된 바와 같이 레지스트층(161)에 마이크로 패턴을 형성한다. 마이크로 패턴 형성 방법은 광 리소그래피, 임프린트 리소그래피, 연성 식각, 사출 성형 등 다양한 방법이 적용될 수 있다.

이후, 도 8d에 도시된 바와 같이 에칭을 하여 상기 배기부재(140)의 표면 일부를 부식시킨 후 상기 배기부재(140)의 표면에 존재하는 레지스트층(161)을 제거한다. 이때 에칭은 건식 에칭, 또는 습식 에칭 등 다양한 방식의 에칭이 적용될 수 있다. 즉, 상기 배기부재(140)를 부식액(solution)에 노출시켜 부식시키거나, 플리즈마(plasma)에 노출시켜 상기 미세홈(142)을 형성할 수도 있다.

도 9는 본 발명에 따른 배기부재에 에칭으로 미세홈을 형성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도시된 바와 같이 배기부재(140) 상에 레지스트층을 형성하는 단계(S110), 상기 레지스트층에 마이크로 패턴을 형성하는 단계(S120), 상기 배기부재(140)의 표면 일부를 부식시키는 단계(S130) 및 상기 레지스트층을 제거하는 단계(S140)를 통해 상기 미세홈(142)을 형성할 수 있다.

이때 티타늄 코팅 단계(S150)를 추가할 수 있으며, 티타늄 코팅에 의하여 부식 방지하고, 미세홈(142)이 확장되는 것을 방지할 수 있다.

이처럼 배기부재(140)에 에칭으로 미세홈(142)을 형성하게 되면 용융수지와 가스를 원활히 분리하여 배출할 수 있다.

또한, 상기 배기부재(140)의 미세홈(142)은 레이져(light amplification by stimulated emission of radiation) 가공을 통해 형성할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 상기 미세홈(142)의 깊이는 0.001~0.02mm의 범위인 것이 바람직하므로, 이러한 정밀도를 갖도록 하기 위해서는 정밀 가공에 적합한 레이저 가공을 적용할 수 있다.

도 10과 도 11은 본 발명에 따른 배기부재에 레이저 가공으로 미세홈을 형성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도시된 바와 같이, 배기부재(140) 표면을 연마하는 단계(S210), 배기부재(140) 표면의 이물질 제거하는 단계(S220), 배기부재(140) 표면에 레이저 가공을 하여 미세홈(142)을 형성하는 단계(S231), 폴리싱(polishing) 단계(S233), 배기부재(140) 표면에 티타늄 코팅하는 단계(S235)를 통해 미세홈(142)을 형성할 수 있다.

여기서, 배기부재(140) 표면의 이물질 제거하는 단계(S220)는 배기부재(140) 미세홈(142)의 정밀도를 높일 수 있도록 각각의 단계 중간에 실시할 수도 있고, 상기 폴리싱(polishing) 단계(S233) 또한 제작 공정 중간에 삽입 될 수 있다.

상기 배기부재(140) 표면에 티타늄 코팅하는 단계(S235)를 거치게 되면, 배기부재(140)의 표면에서 발생할 수 있는 부식을 방지할 수 있고, 미세홈(142)이 커지는 현상을 방지할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 레이저 가공 단계(S239) 전후에 티타늄 코팅 단계(S237)를 거칠 수 있으며, 이는 표면 정밀도를 높이며 가공 후 부식을 방지할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 마찬가지로, 배기부재(140) 표면의 이물질 제거하는 단계(S220)가 배기부재(140)에 형성되는 미세홈(142)의 정밀도를 높일 수 있도록 각각의 단계 중간에 실시할 수도 있다. 상기 폴리싱(polishing) 단계(S233) 또한 제작 공정 중간에 삽입 될 수도 있다.

이처럼 레이저 가공으로 미세홈(142)을 형성하게 되면 표면 가공 단계를 거쳐 표면 보다 매끄럽게 가공되어 가스 배출이 보다 원활해 질 수 있다.

소형 기계에 사용될 기어 같은 작은 금속부품을 만드는 경우처럼 몇몇 경우에는 주조를 하면 상당히 많은 기계 가공을 해야 하며, 손실되는 금속조각이 많기 때문에 분말야금을 이용하는 것이 보다 경제적일 수 있다. 또한 텅스텐 같은 금속처럼 녹는점이 매우 높거나, 또는 구리와 흑연처럼 서로 녹지 않는 물질로 이루어진 합금을 만드는 경우에도 용융시키는 것이 비실용적이다. 이러한 분말야금법은 액체나 기체가 투과할 수 있는 다공성 물체를 만드는 데 이용되기도 한다.

이러한 분말야금법 중 소결(sintering)방법을 이용하여 상기 미세홈(142)이 형성된 배기부재(140)를 만들 수 있다. 소결방법으로 배기부재(140)를 형성하게 되면, 정밀하게 상기 배기부재(140)를 형성할 수 있고, 이에 추가하여 상기 미세홈(142)을 형성하면 용융수지에 포함된 가스 성분이 투과할 수 있어 더욱 효과적인 가스 배출을 기대할 수 있다.

도 12는 진공펌프를 이용하여 용융수지로부터 가스를 강제로 분리할 수 있도록 한 구성을 설명하기 위한 사용상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 배기부(50)는 메인몸체(110) 외주면에 진공펌프(150)를 설치하여 용융수지로부터 가스를 강제로 분리할 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면 상기 가스 챔버(145), 분할된 배기부재(140)의 조각 틈새, 상기 제1가이드홈(131)과 제2가이드홈(132) 등으로부터 보다 빠르고 효율적으로 가스를 추출하여 배출할 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 배기부의 작용 및 동작을 첨부한 도면에 의거 설명하면 다음과 같다.

메인몸체(110)의 용융수지 통로(111)로 공급된 용융수지는 연결공(134)을 통하여 제2가이드홈(132)으로 공급되고, 상기 제2가이드홈(132)을 따라 이동한다. 그러나, 상기 제2가이드홈(132)은 그 끝이 막혀 있으므로 상기 용융수지는 이동을 제한받으면서 제1가이드홈(131)으로 넘어간 후 제1가이드홈(131)을 따라 이동한다. 이 과정에서 용융수지는 얇고 고르게 펴지게 되며, 이때 용융수지에 포함되어 있는 가스 성분이 효과적으로 추출된다.

이후, 추출된 가스 성분은 배기부재(140)들 사이에 형성된 틈을 통하여 가스 챔버(145)에 수집된다. 또한, 상기 배기부재(140)를 구성하는 각 조각들 사이의 틈을 통하여도 가스 챔버(145)에 수집된다. 그 후, 수집된 가스는 배기부재(140)를 구성하는 각 조각들 사이의 틈을 통하여 메인몸체(110)의 내주면으로 이동되고, 상기 메인몸체(110)에 형성된 가스 배기구(112)를 통하여 메인몸체(110)의 외부로 최종 배출된다.

계속해서 본 발명에 따른 안내부재(130) 및 배기부재(140)의 변형된 구성에 대해 설명하기로 한다.

도 13은 본 발명에 따른 안내부재의 변형된 구성을 설명하기 위한 참조사시도이고, 도 14는 도 8의 I-I에 따른 단면도이다.

도시된 바와 같이, 변형된 안내부재(130-2)는 변형전과 같이 복수의 가이드홈(131-2)이 형성되어 있는 구성에는 변함이 없으나 상기 가이드홈(131-2)은 변형전보다 촘촘하게 밀집되게 형성되고 헤드(120)방향과 그 반대방향 양편으로 모두 뚫려 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 따르면 변형전 안내부재(130)와 비교하여 구성이 더욱 간단하여 생산비용을 줄일 수 있는 장점을 갖게 된다.

도 15 내지 도 17은 변형된 형태의 배기부재를 설명하기 위한 참조 정면도이다.

도 15의 경우, 변형전 배기부재(140)와 비교하여 여러 조각들로 분할된 구성은 동일하나 제1돌기(143)에 형성된 배기공(147)을 제거한 것을 특징으로 한다. 이같이 상기 배기공(147)이 배제되더라도 각 조각들의 틈 사이로 미세한 유로가 형성되어 가스의 배출이 가능하다.

도 16의 경우, 변형전 배기부재(140)와 비교하여 여러 조각들로 분할되지 않은 단일의 몸체로 형성되고 제1돌기(143)에 복수의 배기공(147)이 구비된 것을 특징으로 한다. 이같은 구성에 따르면 각 조각들의 틈 사이로 가스의 배출은 이루어지지 않더라도 제1돌기(143)에 구비된 복수의 배기공(147)들에 의해 가스의 배출이 원활하게 이루어진다.

도 17의 경우, 변형전 배기부재(140)와 비교하여 여러 조각들로 분할되지 않은 단일의 몸체로 형성되는 대신 제1돌기(143)가 가스를 배출할 수 있도록 이격을 두고 분할된 복수의 조각 돌기들로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이같은 구성에 따르면 상기 배기공(147)과 마찬가지로 각 조각 돌기들의 틈 사이로 가스의 배출이 원활하게 이루어진다.

이와 같이 배기부에 의해 가스가 제거된 융용수지는 사출부로부터 3차원 금형으로 사출되어 3차원 성형물을 성형하게 된다.

이하에서는 이와 같이 형성된 3차원 성형물에 전극회로를 형성하는 방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

한편, 상기 3차원 사출성형물의 성형 후에는 3차원 사출성형물과 아래에서 설명될 사출마스크의 접착력 향상을 위하여 에칭 등을 이용해 표면조화를 하거나, 플라즈마 처리 및 화학처리 등을 할 수 있다.

상기 3차원 사출성형물이 형성되면, 그 표면에 이중사출을 통해 사출마스크를 형성한다. 상기 사출마스크는 상기 사출성형물의 부분적인 도금을 위하여 형성되는 것이다. 상기 사출마스크의 형성으로 인해 사출마스크가 형성된 부분은 도금이 되지 않게 된다. 상기 사출마스크의 소재로는 후공정에서의 제거가 용이한 고무나 수용성수지(WSR:Water Soluble Resin)를 사용한다. 상기 사출마스크를 사출성형물에 형성하는 것을 오버몰딩이라고 한다.

그 다음에 상기 3차원 사출성형물의 무전해도금을 위해서 상기 금속을 화학적으로 반응이 가능한 상태로 만드는 활성화 단계를 거치게 된다. 상기 3차원 사출성형물을 산성수용액 등에 담가 산에 노출시키면 상기 화합물 중에 비금속이 제거된다. 따라서, 상기 비금속이 있던 자리는 비워져 공극이 생기게 되고, 금속은 서로 뭉치면서 커지게 되어 일종의 촉매 역할을 하게 된다. 상기 비금속은 상기 사출마스크가 형성되지 않은 부분의 표면에서만 제거된다.

그리고, 상기 3차원 사출성형물에 무전해도금을 하게 된다. 무전해도금이란 외부로부터 전기에너지를 공급받지 않고 금속염 수용액 중의 금속이온을 환원제의 힘에 의해 자기 촉매적으로 환원시켜 피처리물의 표면 위에 금속을 석출시키는 방법을 말한다. 일반적으로 무전해도금은 니켈이나 동이 사용된다.

무전해도금 후에는 회로특성이나 두께의 조절을 위해 금, 은, 백금, 크롬 등의 도금을 추가적으로 수행할 수 있다. 무전해도금을 하게 되면, 상기 공극 및 상기 3차원 사출성형물의 표면에 무전해도금막이 형성된다. 물론, 상기 사출마스크가 형성된 부분에는 상기 무전해도금막이 형성되지 않을 것이다.

무전해도금 공정이 끝나면, 상기 3차원 사출성형물에 전기도금을 하여 전기도금막을 형성하게 된다. 일반적으로 상기 무전해도금막은 전기도금막에 비해 얇게 형성되기 때문에, 이를 보완하기 위해 전기도금을 하게 된다.

전기도금 공정이 끝나면, 상기 3차원 사출성형물에 형성된 사출마스크를 제거하게 된다. 상기 사출마스크가 고무로 형성된 경우에는 사출마스크에 열을 가해 제거하게 된다. 그리고, 상기 사출마스크가 수용성수지로 형성된 경우에는 사출성형물을 산성수용액에 담가 사출마스크를 제거하게 된다. 이와 같은 단계를 거쳐 회로패턴이 완성된다.

본 발명의 전극회로를 형성의 다른 실시예로는 무전해도금 단계를 상기 사출마스크를 형성하는 단계 전에 실시하는 것이다. 그 이유는 다음과 같다.

상기 3차원 사출성형물의 일측에는 3차원 사출성형물을 도금용액에 담궈 도금욕을 하기 위한 도금고리가 구비된다. 이때 사출마스크를 형성하는 단계를 무전해도금 단계보다 먼저 실시하면, 상기 사출마스크를 제거하고 최종적으로 도금고리를 제거할 때, 도금고리가 구비되었던 부분에 흔적이 남게 된다. 그리고, 무전해도금 단계를 먼저 실시하면, 전하 밀도차에 의해 부분적으로 발생하던 도금불량을 해결할 수 있게 된다. 따라서, 상기 사출마스크를 형성하는 단계를 무전해도금 이전에 할 수도 있는 것이다.

상기 3차원 사출성형물은 열가소성 수지와 화합물의 혼합에 의해 혼합물로 형성된다. 상기 화합물은 금속과 비금속의 화합으로 이루어진다. 상기 3차원 사출성형물이 형성되면 상기 금속이 화학적으로 반응이 가능한 상태를 만드는 활성화 단계가 진행된다. 이때 상기 비금속이 제거되면서 공극이 형성된다. 여기에서 상기 3차원 사출성형물의 표면에 무전해도금을 하게 된다. 그러면, 상기 공극과 사출성형물의 표면에 무전해도금막이 형성된다. 그 다음에, 상기 무전해도금막의 표면에 사출마스크를 형성한다. 그리고, 상기 무전해도금막의 표면에 전기도금을 통해 전기도금막을 형성한다.

한편, 상기 사출마스크가 제거되고, 마지막으로 에칭 단계를 거치면 상기 사출마스크에 형성되었던 무전해도금막이 산에 의해 제거된다.

따라서 이와 같은 방법을 통하여 3차원 성형 상호 접속 모듈을 제조할 수 있다. 이하에서는 이와 같은 3차원 성형 상호 접속 모듈을 적용한 다양한 적용예에 대하여 설명하기로 한다.

먼저 도 18을 참고하여 설명하면, 본 발명에 따라 제조된 3차원 성형 상호 접속 모듈에 IC 패키지를 실장하여 3차원 성형 상호 접속 기판을 제작할 수 있다 .

상기 기판은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 입체 형상을 지니고 그 표면에 전기회로가 형성된 상기 3차원 성형 상호 접속 모듈(300)에 IC 패키지(310), 저항(330), 그리고 수동칩(320)을 실장하여 이루어진다.

그리고 이와 같은 IC 패키지 위에 3차원 성형 상호 접속 모듈과 IC 패키지 사이 공간에 박막의 폴리머 타입이나 금속 필름 등의 저항체를 내장하여, 실장 밀도 및 설계 자유도를 향상시키며, 공정의 효율성을 높여줄 수 도있다.

그리고 다른 적용예로는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 상기 3차원 성형 상호 접속 모듈에 광전소자를 실장하여 광전소자부품으로 구성하여 줄 수도 있다.

그리고 또 다른 적용예로는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 상기 3차원 성형 상호 접속 모듈에 광파이버가 접속되며 상기 광파이버를 경유하여 광 신호를 송/수신하는 플러그를 상기 3차원 성형 상호 접속 모듈에 결합하여 주어 광파이버용 광전변환 커넥터로 구성하여 줄 수도 있다.

그리고 또 다른 적용예로는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 상기 3차원 성형 상호 접속 모듈에 상기 3차원 성형 상호 접속 모듈에 실장되며 가속도를 전기적 신호로 변환하는 센서칩과 상기 3차원 성형 상호 접속 모듈에 실장되며 상기 센서칩의 전기적 신호를 프로세싱하기 위한 IC칩을 구비하여 주어 가속도 센서로 구성하여 줄 수도 있다.

그리고 또 다른 적용예로는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 상기 3차원 성형 상호 접속 모듈에 금속체 본체 및 LED 칩 및 상기 LED 칩의 전극들에 전기적으로 접속된 한 쌍의 리드 단자를 가지는 복수의 LED 칩 유닛과 상기 본체와 상기 LED 칩 유닛 사이에 개재시켜 양자를 전기적으로 연결하는 동시에, 양자를 열결합시키는 유전체를 구비하여 주어 조명장치로도 구성하여 줄 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

10: 장치어셈블리 20: 공급부 30: 가열부 40: 사출부
50: 배기부 60: 전극형성부 110: 메인몸체
120: 헤드 130: 안내부재 140: 배기부재
111: 통로 112: 배기구 121: 분사구
135a, 135b: 콘 131: 제1가이드홈 132: 제2가이드홈
133: 지지부 134: 연결공 143: 제1돌기
144: 제2돌기 145: 가스챔버 142: 미세홈
161: 레지스트층

Claims (18)

1. 사출 성형 원료를 공급하는 단계;
   상기 공급된 원료를 가열하여 용융수지를 형성하는 단계;
   상기 용융수지로부터 가스를 배기시키는 단계;
   상기 가스가 배기된 용융수지를 사출 성형하여 3차원 사출 성형물을 제조하는 단계;
   상기 3차원 사출 성형물에 전극회로를 형성하는 단계;를 포함하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 원료는 수지재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리스틸렌, 액정고분자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
3. 제 3항에 있어서,
   상기 원료에는 무기섬유 충전제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 원료는 열가소성 수지와 화합물의 혼합물인 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 화합물은 금속과 비금속의 화합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 전극회로를 형성하는 단계는
   상기 3차원 사출 성형물의 일부분에 사출마스크를 형성하는 단계;
   상기 3차원 사출 성형물을 산에 노출시켜 활성화시키는 단계;
   상기 3차원 사출 성형물에 무전해도금을 하는 단계;
   상기 3차원 사출 성형물에 전기도금을 하는 단계; 그리고,
   상기 사출마스크를 3차원 사출 성형물로부터 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 전극회로를 형성하는 단계는
   상기 3차원 사출 성형물을 산에 노출시켜 활성화시키는 단계;
   상기 3차원 사출 성형물에 무전해도금을 하는 단계;
   상기 3차원 사출 성형물의 일부분에 사출마스크를 형성하는 단계;
   상기 3차원 사출 성형물에 전기도금을 하는 단계;
   상기 3차원 사출 마스크를 사출성형물로부터 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 3차원 사출 성형물은 상기 용융수지를 일정 구간 흐르도록 안내하면서, 그 일정 구간 외측을 링 형태로 형성된 복수의 배기부재가 감싸도록 함으로써 상기 용융수지로부터 가스가 배기되도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 배기부재는 일측면 외주면에 길이방향으로 돌출된 제1돌기와, 일측면 내주면에 길이방향으로 돌출되고 방사방향으로 형성된 배기용 미세홈을 구비한 제2돌기와, 상기 제1돌기와 제2돌기 사이에 형성된 가스 챔버를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1돌기는 제2돌기에 비해 길이방향으로 높게 형성된 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
11. 제 9항에 있어서,
    상기 배기부재는 복수개의 조각으로 분할된 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
12. 제 9항에 있어서,
    상기 배기부재의 제1돌기에는 가스를 배출할 수 있는 복수의 배기공이 더 구비된 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
13. 제 9항에 있어서,
    상기 배기부재의 제1돌기는 가스를 배출할 수 있도록 이격을 두고 분할된 다수의 돌기들로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
14. 제 9항에 있어서,
    상기 용융수지를 일정 구간 흐르도록 안내하기 위하여, 외측면에 길이방향을 따라 용융수지의 이동을 안내하는 가이드홈을 구비한 안내부재를 구비하여 사용하는 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
15. 제 9항에 있어서,
    상기 배기부재의 미세홈은 에칭, 방전 가공, 레이저 가공 중 어느 한 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 방법.
16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈.
17. 사출 성형 원료를 공급하는 공급부;
    상기 공급된 원료를 가열하여 용융수지를 형성하는 가열부;
    상기 용융수지로부터 가스를 배기시키는 배기부;
    상기 가스가 배기된 용융수지를 사출 성형하여 3차원 사출 성형물을 제조하는 사출부;
    상기 3차원 사출 성형물에 회로패턴을 형성하는 패턴부;를 포함하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 장치.
18. 제 17항에 있어서,
    상기 배기부는 상기 용융수지를 일정 구간 흐르도록 안내하면서, 그 일정 구간 외측을 링 형태로 형성된 복수의 배기부재가 감싸도록 함으로써 상기 용융수지로부터 가스가 배기되도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 성형 상호 접속 모듈 제조 장치.

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