KR20140099395A - 연성인쇄회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조된 연성인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연성인쇄회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조된 연성인쇄회로기판에 관한 것으로, 알루미나 기판(11)을 준비하는 단계(S10)와, 상기 알루미나 기판(11)에 도전성 페이스트를 이용하여 회로패턴(13)을 형성하는 단계(S20)와, 상기 회로패턴(13)이 형성된 알루미나 기판(11)을 700~900℃의 온도에서 소결하는 단계(S30)와, 상기 소결하는 단계 후, 상기 회로패턴(13)이 형성된 알루미나 기판(11)을 본딩시트와 일치시키고 압착하여 상기 알루미나 기판(11)에 형성된 회로패턴(13)을 상기 본딩시트(15)에 전사시키는 단계(S50)를 포함한다.
본 발명은 알루미나 기판에 저가의 은 페이스트를 인쇄하여 회로패턴을 형성하고, 고온 소결하여 전기 저항값을 낮춘 회로패턴을 형성하고 이를 본딩시트에 전사하여 연성인쇄회로기판을 제조하므로 연성인쇄회로기판의 제조비용을 크게 낮출 수 있는 이점이 있다.

Description

연성인쇄회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조된 연성인쇄회로기판{Method for manufacturing flexible printed circuit board, and flexible printed circuit board manufactured by the method}

본 발명은 연성인쇄회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조된 연성인쇄회로기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제조공정이 간단하고 제조원가의 절감이 가능한 연성인쇄회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조된 연성인쇄회로기판에 관한 것이다.

연성인쇄회로기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)은 부품의 삽입 및 구성시 굴곡을 요구하거나 유연성을 요구하는 휴대폰 홀더, 자동화기기, 캠코더, LCD, PDP 등의 제품에 많이 사용된다.

연성인쇄회로기판은 복잡한 회로를 유연한 절연필름 위에 형성한 회로기판이다.

이와 관련된 선행기술로는 국내공개특허 제10-2006-0005142호(2006.01.17)"연성인쇄회로기판 및 그 제조방법"이 있다.

이러한 연성인쇄회로기판은 폴리이미드 필름에 도전성 나노 페이스트로 회로패턴을 그리고 열을 가해 건조시키는 스크린 방식, 잉크젯 방식이 주로 사용되고 있다.

그러나, 도전성 나노 페이스트와 폴리이미드 필름은 고가이므로 연성인쇄회로기판의 제조원가를 크게 상승시킨다. 그리고, 회로패턴이 도전성 나노 페이스트로 이루어지므로 저항 문제를 해결하기 위해 회로패턴에 도금을 더 수행해야 한다.

도금은 전해 도금의 경우 가격이 저렴한 장점이 있으나 도금 두께가 균일하기 어렵고, 무전해 도금의 경우 전해 도금에 비해 가격이 5배 이상 비싸므로 제조비용 상승을 초래한다.

또한, 폴리이미드 필름은 전사시 버려지는 문제와 전사시 다루기 어려운 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 가격이 저렴한 알루미나 기판에 회로패턴을 형성하여 고온 소결함으로써 전기 저항값을 낮추고, 제조원가의 절감이 가능하며, 제조공정이 간단한 연성인쇄회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조된 연성인쇄회로기판을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 세라믹 기판을 준비하는 단계와,상기 세라믹 기판에 도전성 페이스트를 이용하여 회로패턴을 형성하는 단계와, 상기 회로패턴이 형성된 세라믹 기판을 소결하는 단계와, 상기 소결하는 단계 후, 상기 회로패턴이 형성된 세라믹 기판을 본딩시트와 일치시키고 압착하여 상기 세라믹 기판에 형성된 회로패턴을 상기 본딩시트에 전사시키는 단계를 포함한다.

상기 본딩시트는 일면 또는 양면에 점착층이 형성된 폴리이미드 필름이다.

상기 회로패턴을 본딩시트에 전사시키는 단계 이전에, 상기 본딩시트에 비아홀을 형성하는 단계를 수행하고, 상기 본딩시트의 양면에 상기 회로패턴을 각각 전사한다.

상기 도전성 페이스트는 은 분말과 바인더를 포함하는 은 페이스트이다.

상기 소결은 700~900℃에서 수행한다.

상기 전사시키는 단계는, 상기 세라믹 기판이 냉각되기 전에 상기 회로패턴이 형성된 세라믹 기판을 본딩시트와 일치시키고 압착하여 상기 점착층이 녹으면서 상기 회로패턴과 붙도록 한다.

상기 세라믹 기판은 알루미나(Al₂O₃) 기판이다.

폴리이미드 필름의 일면 또는 양면에 회로패턴이 형성된 연성인쇄회로기판이다.

본 발명은 알루미나 기판에 저가의 은 페이스트를 인쇄하여 회로패턴을 형성하고, 고온 소결하여 전기 저항값을 낮춘 회로패턴을 본딩시트에 전사하여 연성인쇄회로기판을 제조하므로 연성인쇄회로기판의 제조비용을 크게 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 알루미나 기판을 반복해서 사용하는 것이 가능하므로 설비투자비용도 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 고온 소결 후, 알루미나 기판의 열이 식지 않은 상태에서 본딩시트에 회로패턴을 전사하므로 전사가 용이하고 시간도 짧게 걸린다. 따라서 연성인쇄회로기판의 생산성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 고온 소결로 회로의 전기 저항값을 크게 낮추므로 고가의 나노 페이스트를 사용하거나 도금 공정을 추가로 하지 않아도 되며, 전사 후 폴리이미드 필름이 버려지는 문제 등도 방지할 수 있으므로 부수적인 제조비용의 절감 효과가 크다.

도 1은 본 발명에 의한 연성인쇄회로기판의 제조방법을 보인 과정도.
도 2는 본 발명에 의한 양면 구조의 연성인쇄회로기판의 제조방법을 보인 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 단면 구조의 연성인쇄회로기판의 제조방법을 보인 구성도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 연성인쇄회로기판의 제조방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 세라믹 기판을 준비하는 단계(S10)와, 세라믹 기판에 도전성 페이스트를 이용하여 회로패턴을 형성하는 단계(S20)와, 회로패턴이 형성된 세라믹 기판을 700~900℃의 온도에서 소결하는 단계(S30)와, 소결하는 단계 후, 회로패턴이 형성된 세라믹 기판을 본딩시트와 일치시키고 압착하여 세라믹 기판에 형성된 회로패턴을 본딩시트에 전사시키는 단계(S40)를 포함한다.

전사 후에는 본딩시트로부터 세라믹 기판을 분리한다(S50).

본 발명은 고가의 도전성 나노 페이스트를 사용하지 않고, 다루기 어려운 폴리이미드 필름 대신 세라믹 기판을 회로패턴 형성을 위한 베이스 기판으로 사용한다.

세라믹 기판은 고온에서 소결하더라도 치수 변형이 발생하지 않는다.

세라믹 기판으로는 알루미나 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 알루미나 기판은 우수한 내열 특성을 나타내어 700℃ 이상의 고온에서 소결하더라도 치수 변형이 발생하지 않고 도전성 페이스트와 접착력이 우수하다.

또한, 알루미나 기판은 미세패턴 형성이 가능하고 반복 사용이 가능하므로 연성인쇄회로기판의 제조를 위한 설비투자와 재료비를 낮춘다.

반면, 폴리이미드 필름은 300℃ 이상의 고온에서 소결하면 수축이 발생하고 찌그러짐, 탄화 등의 불량이 발생한다. 따라서 700℃ 이상의 고온 소결이 가능한 알루미나 기판에 도전성 페이스트를 스크린 인쇄하여 회로패턴을 형성한다.

스크린 인쇄는 미세패턴 형성이 용이하고 경화속도가 빠르며 접착성 및 굴곡성이 우수하다.

알루미나 기판은 유리성분이 소량 포함되는 것이 바람직하므로 순도가 96% 이상 99% 미만인 것이 좋다. 유리성분은 도전성 페이스트와 쉽게 융착되어 회로패턴과 알루미나 기판의 접착력을 향상시킨다.

도전성 페이스트는 은 분말과 바인더를 포함하는 은 페이스트이다.

은 분말을 포함하는 도전성 페이스트는 소결온도를 높이면 높일수록 은 분말끼리 서로 붙어 밀도가 높아지므로 전기 저항값이 낮아진다. 연성인쇄회로기판은 전도성 확보가 중요하며 전도성 확보를 위해서는 전기 저항값이 낮아야 한다.

바인더는 은 페이스트의 소결 후 형성되는 회로패턴과 알루미나 기판과의 접착력을 향상시킨다. 바인더는 폴리에스테르 수지가 사용될 수 있다. 은 페이스트는 은 분말과 바인더 외에도 은 분말의 용매 내 안정성을 위한 분산제를 더 포함할 수 있다.

700~900℃의 온도에서 소결은 알루미나 기판에 형성한 회로패턴의 저항을 낮추기 위한 것이다. 700℃ 미만의 소결은 회로패턴의 저항을 낮추는 효과가 미비하고, 900℃ 초과는 은(Ag)의 융점이 962℃ 정도이므로 회로패턴이 녹는 문제가 발생할 수 있다.

소결시간은 30분 정도인 것이 바람직하다. 은 페이스트는 소결온도 및 소결시간에 비례하여 전기 저항값이 감소하므로 회로패턴의 전기 저항값을 낮추려면 은 페이스트의 소결온도, 소결시간이 긴 것이 좋다. 그러나, 본 실시예의 경우 소결온도가 700~900℃로 높으므로 소결시간이 30분을 초과하여 길 필요는 없다.

전사는, 세라믹 기판이 냉각되기 전 열이 있는 상태에서 회로패턴이 형성된 세라믹 기판을 본딩시트와 일치시키고 압착하여 점착층이 녹으면서 회로패턴과 붙도록 한다.

소결 후, 세라믹 기판의 온도가 높을 때(약 200~300℃ 범위) 세라믹 기판의 회로패턴 위에 본딩시트를 올리고 압착하면 세라믹 기판의 열로 인해 본딩시트의 점착층이 녹으면서 회로패턴과 본딩시트가 붙게되므로 전사가 용이하다.

본딩시트는 회로패턴을 전기적으로 분리하고 기계적으로 지지하기 위한 것이다. 본딩시트는 일면 또는 양면에 점착층이 형성된 폴리이미드 필름이다. 폴리이미드 필름은 내열성이 우수하며 얇고 굴곡성이 뛰어나 소형화, 고집적화되는 인쇄회로기판의 추세에 적합하다.

양면 연성인쇄회로기판을 제조하는 경우에는, 회로패턴을 본딩시트에 전사시키는 단계 이전에, 본딩시트에 비아홀을 형성하는 단계를 수행하고, 본딩시트의 양면에 회로패턴을 각각 전사할 수 있다.

본 발명의 연성인쇄회로기판은 본딩시트의 일면에 회로패턴이 형성된 단면 연성인쇄회로기판 또는 본딩시트의 양면에 회로패턴이 형성되며 비아홀을 통해 양면의 회로패턴이 서로 도통되는 양면 연성인쇄회로기판이다.

양면 연성인쇄회로기판의 경우 비아홀을 통해 양면의 회로패턴이 서로 도통되지 않을 수 있으므로, 본딩시트의 비아홀에 도전성 페이스트를 채운 후 세라믹 기판의 회로패턴을 본딩시트에 전사할 수 있다.

비아홀에 도전성 페이스트를 채우는 방법은 스크린 인쇄를 포함한 다양한 방법이 채용될 수 있다.

본딩시트는 일면 또는 양면에 점착층이 형성된 폴리이미드 필름이다.

본딩시트는 폴리이미드 필름 외에도 다양한 종류의 절연필름이 사용될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 작용을 설명한다.

도 2를 참조하여 알루미나 기판에 회로패턴을 형성하고, 회로패턴을 본딩시트에 전사하여 양면 연성인쇄회로기판을 제조하는 방법을 설명하기로 한다.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 알루미나 기판(11)을 준비하고, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 준비된 알루미나 기판(11)에 은 페이스트를 스크린 인쇄하여 회로패턴(13)을 형성한다. 회로패턴(13)이 인쇄된 알루미나 기판(11)은 700~900℃, 바람직하게는 900℃로 세팅된 가열로를 통과시켜 소결한다.

본딩시트(15)는 미리 준비한다. 본딩시트(15)는 양면에 점착층(15a,15c)이 형성된 폴리이미드 필름(15b)이다. 점착층(15c)에는 커버레이(19)가 더 부착되어 있으며, 전사시 커버레이(19)를 제거하고 사용한다.

소결 후, 도 2의 (d) 및 (e)에 도시된 바와 같이, 회로패턴(13)이 형성된 알루미나 기판(11)을 뜨거운 상태에서 본딩시트(15)와 일치시키고 압착하여 알루미나 기판(11)에 형성된 회로패턴(13)을 본딩시트(15)에 전사시킨다.

이때, 알루미나 기판(11)의 회로패턴(13)과 본딩시트(15)의 점착층(15a)은 마주하게 배치한 후 일치시키고 압착시킨다. 그러면 본딩시트(15)의 점착층(15a)이 녹으면서 본딩시트(15)와 회로패턴(13)을 접착시키고 회로패턴(13)은 비아홀(17)을 막게 된다.

전사 후에는 도 2의 (f)에 도시된 바와 같이, 본딩시트(15)로 부터 알루미나 기판(11)을 분리하고, 건조한다. 건조는 100~150℃의 온도에서 수행할 수 있다.

상기와 같은 방법으로 본딩시트(15)의 일면에 회로패턴(13)이 전사되면, 도 2의 (g)에 도시된 바와 같이, 본딩시트(15)를 뒤집어서 반대면 점착층(15c)이 상부를 향하게 한 후, 상술한 방법과 동일한 방법으로 점착층(15c)에 세라믹 기판(11a)에 형성한 회로패턴(13a)을 열이 있는 상태에서 전사한다.

그러면, 도 2의 (h)에 도시된 바와 같이, 본딩시트(15)의 양면의 점착층(15a,15c)에 알루미나 기판(11)의 회로패턴(13,13a)이 전사되고, 양면의 회로패턴(13,13a)은 비아홀(17)을 충진하여 서로 전기적으로 도통된다.

한편, 단면 연성인쇄회로기판은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 알루미나 기판(11)을 준비하고, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 준비된 알루미나 기판(11)에 은 페이스트를 스크린 인쇄하여 회로패턴(13)을 형성한다. 회로패턴(13)이 인쇄된 알루미나 기판(11)은 700~900℃, 바람직하게는 900℃로 세팅된 가열로를 통과시켜 소결한다.

소결 후, 도 3의 (d) 및 (e)에 도시된 바와 같이, 회로패턴(13)이 형성된 알루미나 기판(11)을 뜨거운 상태에서 본딩시트(15)와 일치시키고 압착하여 알루미나 기판(11)의 회로패턴(13)을 본딩시트(15)에 전사시킨다. 전사 후에는 본딩시트로부터 세라믹 기판을 분리한다. 그러면, 도 3의 (f)에 도시된 바와 같은, 단면 연성인쇄회로기판이 된다.

이와 같은 본 발명은 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

11:알루미나 기판 13:회로패턴
15:본딩시트 15a,15c:점착층
15b:폴리이미드 필름 17:비아홀
19:커버레이

Claims (8)

1. 세라믹 기판을 준비하는 단계;
   상기 세라믹 기판에 도전성 페이스트를 이용하여 회로패턴을 형성하는 단계;
   상기 회로패턴이 형성된 세라믹 기판을 소결하는 단계;
   상기 소결하는 단계 후, 상기 회로패턴이 형성된 세라믹 기판을 본딩시트와 일치시키고 압착하여 상기 세라믹 기판에 형성된 회로패턴을 상기 본딩시트에 전사시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 본딩시트는 일면 또는 양면에 점착층이 형성된 폴리이미드 필름인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판의 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 회로패턴을 본딩시트에 전사시키는 단계 이전에, 상기 본딩시트에 비아홀을 형성하는 단계를 수행하고,
   상기 본딩시트의 양면에 상기 회로패턴을 각각 전사하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판의 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 도전성 페이스트는 은 분말과 바인더를 포함하는 은 페이스트인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판의 제조방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 소결은 700~900℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판의 제조방법.
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 전사시키는 단계는, 상기 세라믹 기판이 냉각되기 전에 상기 회로패턴이 형성된 세라믹 기판을 본딩시트와 일치시키고 압착하여 상기 점착층이 녹으면서 상기 회로패턴과 붙도록 한 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판의 제조방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 세라믹 기판은 알루미나(Al₂O₃) 기판인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판의 제조방법.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 방법으로 제조되고, 절연필름의 일면 또는 양면에 회로패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
   

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