KR20140007560A

KR20140007560A - 크랙 방지를 위한 연성회로기판

Info

Publication number: KR20140007560A
Application number: KR1020120074567A
Authority: KR
Inventors: 김지혜; 유제건
Original assignee: 하이디스 테크놀로지 주식회사
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-01-20

Abstract

본 발명은 반복적인 동작으로 인한 파괴를 방지하기 위하여 주름을 형성한 연성회로기판을 개시한다. 본 발명에 따른 연성회로기판은 전기장치에 접합되어 전기장치에 전기적 신호를 공급하거나 전기장치로부터의 전기적 신호를 외부로 전달하는 연성회로기판으로서, 연성회로기판의 적어도 일부 영역에 주름이 형성된 것을 특징으로 하며, 연성회로기판에 주름을 형성하여 연성회로기판의 지속적인 움직임에 의해 연성회로기판의 배선층과 전자장치의 패드 영역에 발생하는 스트레스를 최소화할 수 있다.

Description

크랙 방지를 위한 연성회로기판{FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT FOR PREVENTION OF CRACK}

본 발명은 크랙 방지를 위한 연성회로기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 본 발명은 연성회로기판에 주름을 형성하여 연성회로기판의 지속적인 움직임에 의해 연성회로기판의 배선층과 전자장치의 패드 영역에 발생하는 스트레스를 최소화하는 것을 특징으로 하는 크랙 방지를 위한 연성회로기판에 관한 것이다.

일반적으로 연성회로기판은 복잡한 회로를 연성 재료인 Polyester(PET) 또는 Polyimide(PI) 와 같은 내열성 플라스틱 필름 위에 형성한 회로 기판을 말하며, 전원이나 신호를 전달하는 배선 역할을 한다. 이러한 연성회로기판은 비디오 카메라나 카 스테레오, 컴퓨터와 프린터의 헤드 부분 등에 사용되며 휨, 겹침, 접힘, 말림, 꼬임 등의 유연성 때문에 공간의 유효한 이용과 입체 배선 등이 가능하다. 또한 연성회로기판은 액정 표시 장치(LCD)와 같은 박형 전자 부품 및 자동차의 일부 배선으로도 사용되고 있다. 따라서 연성회로기판의 수요는 현재 꾸준히 늘어나는 상황이다.

이러한 연성회로기판은 기술의 발전과 사용자들의 요구에 따라 점점 박막화가 되고 있으나 그에 따른 문제점들도 생기고 있다. 특히 연성회로기판의 장점인 휘거나 접을 수 있는 유연성을 이용한 장치의 경우 잦은 외력을 받으면 피로로 인하여 연성회로기판에 금이 가거나 찢어지는 경우도 생겼다.

도 1은 기존에 전기장치에 장착된 연성회로기판의 단면도이다. 도면에 도시한 것과 같이 연성회로기판(10)은 전기 신호를 전달하는 전도성 배선층(12)을 절연성 필름층(11,13)이 감싸는 형태로 되어 있고, 전기장치와의 전기적 연결을 위하여 절연성 필름층(13)이 제거된 전도성 배선층(12)의 패드 영역(14)으로 구성되어 있다. 상기 전기장치는 연성회로기판을 이용하여 전기 신호를 주고 받는 전기장치들이 해당된다.

이때 연성회로기판에 휨이나 비틀림 등의 외력이 발생하게 되면 전도성 배선층(12)과 절연성 필름층(11,13)은 반복적인 인장과 수축에 인한 피로로 강도가 떨어지게 되고 크랙이나 파손이 발생하게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 선행특허로 한국공개특허 제10-2009-0062078호를 살펴보면, 절연성 필름의 내부 또는 그 하부에 보강층을 형성하여 충격으로 인한 크랙을 방지하는 연성회로기판에 관한 내용이 특허로 출원되어 있다.

도 2는 도 1에서 문제가 되었던 인장과 수축으로 인한 크랙이나 파손을 방지하기 위하여 고안된 선행발명에 대해 도시한 도면으로, 보강층이 형성된 연성회로기판의 단면도이다. 도면에 도시한 것과 같이 선행발명의 경우, 인장과 수축으로 인한 크랙이나 파손이 발생하기 쉬운 연성회로기판(20)의 패드 영역(24) 위에 보강층을 더 부착하여 크랙이나 파손이 생기는 걸 방지하였다. 하지만 상기와 같이 패드 영역 위에 보강층을 더 부착하는 방법은 보강층을 부착하는데 추가적인 비용이 발생하게 되고, 보강층의 두께만큼 연성회로기판을 이용한 전자제품의 두께도 그만큼 두꺼워지게 되는 단점이 생겼다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연성회로기판에 주름을 형성함으로써, 기존의 보강층이 형성된 연성회로 기판과 비교하여 추가적인 구성요소 없이 외력에 의한 피로파괴를 방지하는 것을 특징으로 하는 크랙 방지를 위한 연성회로기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 주름의 휘어짐, 인장 및 비틀림으로 인한 충격이 접합부분에 바로 전달되지 않도록, 연성회로기판과 전기장치가 접합된 부분에서 일정 길이 이상 떨어진 곳에 주름을 형성하는 것을 특징으로 하는 크랙 방지를 위한 연성회로기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연성회로기판이 휘어짐, 인장 및 비틀림으로 인한 피로파괴를 최대한 견딜 수 있도록 하는 주름의 형태를 제공하는 것을 특징으로 하는 크랙 방지를 위한 연성회로기판을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명에 따른 크랙 방지를 위한 연성회로기판은, 전기장치에 접합되어 전기장치에 전기적 신호를 공급하거나 상기 전기장치로부터의 전기적 신호를 외부로 전달하는 연성회로기판으로서 연성회로기판의 적어도 일부 영역에 주름이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 주름은 연성회로기판이 굴곡되는 영역에 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 주름은 연성회로기판에서 상기 전기장치에 접합될 패드 영역을 제외한 곳에 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 주름은 상기 전기장치 끝단에서 상기 패드 영역의 길이 이상 이격하여 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 주름을 연성회로기판의 길이 방향으로 잘랐을 때의 단면이 정현파(Sine Wave) 형태인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 주름은 연성회로기판에 가해지는 외력의 방향과 직교를 이루어 형성된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전기장치에 연결된 연성회로기판에 주름을 형성함으로써 휘어짐, 인장 및 비틀림과 같은 외력으로 인한 피로파괴를 방지하여 제품의 내구성을 증가시키고, 보강층을 대체함으로 인하여 추가 비용이 절약되는 효과를 가진 크랙 방지를 위한 연성회로기판이 제공된다.

또한, 연성회로기판은 상기 전기장치의 패드 영역과 연성회로기판이 접한된 부분에서 일정 길이 이상 떨어진 곳에 주름을 형성함으로써, 주름의 휘어짐, 인장 및 비틀림으로 인한 충격이 상기 패드 영역과 연성회로기판이 접합된 부분에 가해져 피로파괴가 일어나는 것을 방지한다.

또한, 상기 전기장치를 감싸는 형상으로 이루어진 연성회로기판에 인장력이 발생할 경우, 전기장치의 날카로운 끝단과 연성회로기판이 닿는 충격을 상기 주름의 펴짐을 통해 완화함으로써 기존의 연성회로 기판에 비하여 크랙이 덜 발생한다

또한, 상기 주름을 연성회로기판의 길이 방향으로 잘랐을 때의 단면이 정현파 형태로 하고 주름은 연성회로기판에 가해지는 외력의 방향과 직교를 이루어 형성함으로써, 피로파괴를 최대한 견딜 수 있는 형태의 주름이 있는 크랙 방지를 위한 연성회로기판이 제공된다.

도 1은 종래의 전기장치에 장착된 연성회로기판의 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 보강층이 형성된 연성회로기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 크랙 방지를 위하여 주름이 형성된 연성회로기판의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 주름의 형태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 크랙 방지를 위하여 주름이 형성된 연성회로기판의 사시도이다.
도 6은 본 발명에서 주름이 형성된 연성회로기판에 작용하는 휘어짐 변형을 설명하기 위한 단면도이다.

본 발명은 크랙 방지를 위한 연성회로기판으로써, 기존의 연성회로기판에 가해지는 휘어짐, 인장 및 비틀림 같은 외력으로 인한 파손을 방지하기 위하여 주름을 형성함으로써 피로파괴를 방지하는 것을 특징으로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 크랙 방지를 위한 연성회로기판구조에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 크랙 방지를 위하여 주름(115)이 형성된 연성회로기판의 단면도이다.

본 발명에 따른 연성회로기판(110)은 전기장치에 접합되어 전기장치에 전기적 신호를 공급하거나 상기 전기장치로부터의 전기적 신호를 외부로 전달하며, 도면에 도시한 것과 같이 절연성 필름층(111,113) 및 전도성 배성층(112)으로 이루어져 있다. 이러한 연성회로기판(110)은 전기장치(100)와 접합 되는 패드 영역(114)을 통하여 전기장치(100)에 전기신호를 전달한다.

전기장치(100)는 연성회로기판(110)을 이용하여 전기 신호를 주고 받는 장치들이 해당된다.

전도성 배선층(112)은 각종 전자부품들을 연결하여 전기신호를 전달하는 역할을 한다. 구리 같은 전기가 잘 통하는 재료를 이용하여 사용목적에 맞게 회로를 구성하며 보통 2~30㎛ 두께의 얇은 동박으로 구성된다. 동박을 형성하는 방식으로는 전기 도금 방식을 이용하는 전해동박(Electro Deposited Copper)과 용융사출을 이용하는 압연 동박 (Roll Annealed)이 사용되지만 굴곡성과 인장성이 뛰어난 압연 동박이 주로 사용되는 편이다.

절연성 필름층(111,113)은 전도성 배선층(112)이 형성한 회로의 기판재가 되어 회로를 보호하는 역할을 하며 FCCL(Flexible Copper Clad laminate)라고도 한다. 절연성 필름은 보통 25~40㎛ 정도 두께의 얇은 절연재로서 보통 폴리이미드 필름을 사용하며 그에 따라 굴곡성, 내열성, 내알칼리성, 난연성이 높은 강점을 가진다.

주름(115)은 도 4에 도시한 것과 같이 단면이 정현파(Sine Wave) 구조가 되도록 할 수도 있다.

도 3 또는 도 4와 같은 형태로 형성된 주름은 연성회로기판에 지속적인 외력으로 굴곡이 발생할 때 주름이 있는 영역부터 굴곡이 발생함으로써, 연성회로기판의 전도성 배선층의 패드 영역(114)에서 발생되는 피로 파괴 영역을 전자장치의 끝단에서 일정 거리이상 이격시키는 역할을 한다.

그리고 주름이 전기장치(100)와 맞닿아 형성되면 외력으로 인한 피로가 패드 영역(114)에 전달되어 연성회로기판과 전기장치가 접합된 부분이 약해지고 파괴가 일어날 수 있으므로 전기장치의 끝단에서 부터 패드 영역의 길이 이상 이격하여 형성하는 것이 바람직하다.

주름(115)을 형성하기 위한 방법으로는 금형을 이용한 프레스 공정이 있다. 프레스 공정은 미리 주름을 생성하는 틀을 금형제작하고 이 틀에 연성회로 기판을 넣어 압착시켜 원하는 형태를 만들어 내는 방법으로, 과정이 단순하여 시간과 비용이 많이 소요되지 않는 장점이 있다. 그러나 본 발명에 따른 연성회로기판이 갖는 주름을 형성하기 위한 방법은 프레스 공정에 한정되지 않으며, 주름을 형성할 수 있는 어떠한 방법도 사용될 수 있음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 크랙 방지를 위하여 주름이 형성된 연성회로기판의 사시도이다. 도면에 도시한 것과 같이 움직임이 있는 전기장치(100)에 전기적 연결을 위한 연성회로기판(110)은 일부분에 외력으로 인하여 휘어지는 주름(115)이 형성된 것을 특징으로 한다. 이렇게 형성된 주름은 유연한 연성회로기판의 재질과 함께 시너지 효과를 일으켜 스프링과 같은 작용을 하게 되고, 이에 따라 주름이 없을 때와 비교하여 외력으로 인하여 발생하는 상기 패드 영역의 피로 파괴를 최소화할 수 있다.

상기 주름의 개수는 연성회로기판(110)의 움직임으로 인한 변화의 최대 범위에서 주름이 완전히 펴지는 부분이 없도록 여유있게 형성함으로써, 주름이 완전히 펴졌을 때 연성회로기판과 전기장치가 접합된 패드 영역에 스트래스가 발생하는 일을 방지한다

또한, 주름(115)은 연성회로기판에 가해지는 외력의 방향과 직교를 이루도록 형성하여 외력으로 인한 피로가 연성회로기판의 주름에 최대한 분산되도록 하는 것이 좋다.

도 6은 본 발명에서 주름(115)이 형성된 연성회로기판에 작용하는 휘어짐 변형을 설명하기 위한 단면도이다. 도면에 도시한 것과 같이 전기장치(100)의 끝단 위에 연성회로기판(110)이 접합되어 있는 상태에서 연성회로기판(110)에 휘어짐 변형이 일어날 경우, 연성회로기판(110)에 전기장치(100)의 날카로운 끝단이 힘을 가하기 전에 주름이 먼저 휘어짐으로써 연성회로기판에 일어날 수 있는 크랙을 방지하고 패드 영역의 피로 파괴를 최소화한다.

지금까지 본 발명에 따른 크랙 방지를 위한 연성회로기판을 첨부된 도면을 참조로 구체적인 실시예로 한정되게 설명하였으나 이는 하나의 실시예일 뿐이며, 첨부된 특허청구범위에서 청구된 발명의 사상 및 그 영역을 이탈하지 않으면서 다양한 변화 및 변경이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

10 : 연성회로기판 11 : 절연성 필름층
12 : 전도성 배선층 13 : 절연성 필름층
14 : 패드 영역 20 : 연성회로기판
21 : 절연성 필름층 22 : 전도성 배선층
23 : 절연성 필름층 24 : 패드 영역
100 : 전기장치 110 : 연성회로기판 111 : 절연성 필름층 112 : 전도성 배선층 113 : 절연성 필름층 114 : 패드 영역 115 : 주름 116 : 주름

Claims

전기장치에 접합되어 상기 전기장치에 전기적 신호를 공급하거나 상기 전기장치로부터의 전기적 신호를 외부로 전달하는 연성회로기판으로서,
상기 연성회로기판의 적어도 일부 영역에 주름이 형성된 것을 특징으로 하는 크랙 방지를 위한 연성회로기판.
제 1항에 있어서,
상기 주름은
연성회로기판이 굴곡되는 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 크랙 방지를 위한 연성회로기판.
제1항에 있어서,
상기 주름은
상기 연성회로기판과 전기장치가 접합될 패드 영역을 제외한 곳에 형성된 것을 특징으로 하는 크랙 방지를 위한 연성회로기판.
제3항에 있어서,
상기 주름은
상기 전기장치 끝단에서 상기 패드 영역의 길이 이상 이격하여 형성된 것을 특징으로 하는 크랙 방지를 위한 연성회로기판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주름을 연성회로기판의 길이 방향으로 잘랐을 때의 단면이 정현파(Sine Wave) 형태인 것을 특징으로 하는 크랙 방지를 위한 연성회로기판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주름은 연성회로기판에 가해지는 외력의 방향과 직교를 이루어 형성된 것을 특징으로 하는 크랙 방지를 위한 연성회로기판.