KR20140134480A - 인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 제조과정이 간결, 단순하면서도 열변형에 대한 인쇄회로기판의 강성이 확보되도록 함으로써 생산성이 향상되고 생산원가가 절감되며, 품질과 내구성이 향상되도록 한 인쇄회로기판에 관한 것이다.
본 발명에 따른 인쇄회로기판은 절연층에 회로층이 형성된 인쇄회로기판에 있어서, 상기 절연층은 보강기재를 구비하되, 상기 보강기재는 선사에 의해 면상으로 직조되는 절연기재층; 및 상기 절연기재층의 표면에 돌출되는 형태로 배치되는 다수의 선사로 형성된 보강층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인쇄회로기판에 의하면, 회로층이나 이 회로층에 실장되는 반도체 칩으로부터 열기가 인가되더라도 보강층을 구성하는 다수의 선사가 절연기재층에 일체로 연결되어 구조적 강성이 증가되고, 절연수지층에 다수의 선사가 등분포되게 고착되어 결속력을 증가시키게 되므로 인쇄회로기판의 휨이나 뒤틀림을 방지할 수 있고, 온도변화에 의해 발생하는 스트레스에 의해 반도체 칩 및 인쇄회로기판과의 접속재에 응력이 발생하지 않아서 크랙이나 박리가 발생하지 않고, 충분한 접속 신뢰성과 내구성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 인쇄회로기판에 의하면, 보강기재를 직기에 의해 간편하고 신속하게 대량 생산할 수 있으므로 생산성이 향상되고 생산원가를 절감할 수 있다.

Description

인쇄회로기판{PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 제조과정이 간결, 단순하면서도 열변형에 대한 인쇄회로기판의 강성이 확보되도록 함으로써 생산성이 향상되고 생산원가가 절감되며, 품질과 내구성이 향상되도록 한 인쇄회로기판에 관한 것이다.

일반적으로, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)은 페놀수지 절연판 또는 에폭시 수지 절연판 등의 한쪽 면에 구리 등의 박판을 부착시킨 후, 미세회로 패턴을 구성하고, 부품들을 부착 탑재하기 위한 홀(hole)을 형성하여 제작된다.

그리고, 인쇄 회로 기판은 여러 종류의 전기 및 전자소자가 설치되고 이러한 전기 및 전자소자 상호간의 전기적 접속과, 인접하는 회로간에 절연하는 역할을 수행한다.

도1은 종래 기술에 따른 인쇄 회로 기판인 FR-4(Flame retardant) 인쇄 회로 기판을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 FR-4 인쇄 회로 기판은, 모재(110)와 구리 회로층(120) 사이에 절연층(130)이 형성된 구조로 되어 있다.

절연층(130)은 옷감을 짜듯이 씨줄과 날줄로 교차하여 만든 유리섬유(132)에 에폭시(131)를 함침하여 시트 형태로 형성한다. 그리고, 절연층(130)의 양면에는 전해동박을 진공 열 압착하여 CCL(Copper Clad Laminate)을 도전층을 형성하고 포토공정(감광막 도포, 노광, 에칭, 감광막 스트립 등의 공정으로 이루어짐)을 이용하여 인쇄회로 패턴이 형성된 회로층(120)을 형성한다.

한편, 절연층(130)은 통상 두께가 대략 75㎛ 이상으로 형성되고, 절연층을 형성하는 유리섬유(132)와 에폭시(131)의 열전도율이 보통 0.25 W/mK로 매우 낮기 때문에 LED 및 고출력 반도체 소자가 설치될 경우 단층의 유리섬유(132)으로 구성될 경우 열저항의 증가로 열변형이 발생되는 단점이 있었다. 그리고, 절연층의 열저항이 증가로 인해 에폭시 수지가 모재와의 접착력 약화를 초래하고 이로 인해 회로층(120)의 박리 현상이 초래되고 절연이 파괴되는 등의 내구성이 낮은 한계점이 있었다.

이러한 단점을 해결하기 위한 방안으로, 대한민국 공개특허 공개번호 제10-2008-0057354호에 나타난 바와 같은 인쇄회로기판을 위한 섬유강화패널 제조방법 및 이 방법에 따라 제조된 섬유강화패널이 제안되어 있다.

전술한 공개특허 공개번호 제10-2008-0057354호에는 도2에 도시된 바와 같이 섬유 강화 재료를 포함하고, 패널 상부 엣지(panel top edge), 상기 패널 상부 엣지에 평행한 패널 하부 엣지(panel bottom edge), 두 개의 평행 패널 측면 엣지(panel side edge)를 가지며, 상기 측면 엣지에 대하여 미리 정해진 각도 α로 연장되는 제1 섬유 다발 세트, 상기 패널 상부 엣지에 대하여 상기 미리 정해진 각도 α로 연장되는 제2 섬유 다발 세트를 더 가지는 패널; 상기 패널에 배치된 회로 구성요소; 및 상기 패널 상에서 상기 회로 구성요소들 사이에 연장되며(extending on the pannel between the circuit components), 상기 패널 상부 엣지 및 상기 패널 측면 엣지 중 하나에 평행하게 배열된 평행 전송 라인을 포함하는 인쇄회로기판에 관한 것이다.

전술한 공개특허 제10-2008-0057354호에 따른 인쇄회로기판은 제1 및 제2 섬유 다발 세트가 서로 포개어져 결속되므로 열변형에 대한 강성이 증대되는 장점은 있지만, 미리 정해진 각도 α로 연장되는 제1 섬유 다발 세트와 제2 섬유 다발 세트를 별도로 제작하여야 하고, 상기한 제1 및 제2 섬유 다발 세트를 크기에 맞게 재단하여야 할 뿐만 아니라 제1 및 제2 섬유 다발 세트를 포개어 부착하여야 하므로 제조공정이 매우 복잡하고 어려울 뿐만 아니라 제조에 많은 시간과 작업공수가 요구되므로 생산원가가 상승되고 생산성이 저하되는 단점이 있었다.

그리고, 제1 섬유 다발 세트와 제2 섬유 다발 세트의 부착과정에서 제1 및 제2 섬유 다발 세트의 각도를 설정된 각도로 정확하게 부착하기가 어렵고, 접착제의 도포 두께가 균일하지 않을 경우 기판의 두께 편차가 발생되는 등 불량품이 양산되는 단점이 있었다.

또한, 공개특허 제10-2008-0057354호에 따른 인쇄회로기판은 고열이나 장기간의 열변형에 노출될 경우 제1 섬유 다발 세트와 제2 섬유 다발 세트의 접착층이 열화되어 견고한 고정상태를 유지할 수 없어서 충분한 내구성을 확보할 수 없는 단점이 있다.

이에 따라 기판의 휨이나 뒤틀림과 같은 문제점이 발생되고, 이 기판에 실장되는 반도체 칩의 크랙을 유발하게 되는 등 여전히 불량률을 낮출 수 없는 한계점이 있다.

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 제조과정이 간결, 단순하면서도 열변형에 대한 인쇄회로기판의 강성이 증가되도록 함으로써 생산성이 향상되고 생산원가가 절감되도록 한 인쇄회로기판을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 열변형에 대한 인쇄회로기판의 강성이 확보되면서도 품질과 내구성이 향상되도록 한 인쇄회로기판을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 인쇄회로기판은 절연층에 회로층이 형성된 인쇄회로기판에 있어서, 상기 절연층은 보강기재를 구비하되, 상기 보강기재는 선사에 의해 면상으로 직조되는 절연기재층; 및 상기 절연기재층의 표면에 돌출되는 형태로 배치되는 다수의 선사로 형성된 보강층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강층은 상기 절연기재층의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다.

상기 보강기재는 절연성 수지가 함침, 형성된 절연수지층을 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 절연수지층은 상기 절연기재층 부분에만 형성될 수 있다.

그리고, 상기 보강층에 채워져 형성되는 절연기재지지층을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 절연기재지지층은 상기 절연수지층과는 물리적 특성 또는 화학적 특성이 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.

또한, 상기 절연기재지지층은 외력의 인가시에 수축되고 외력의 해제시에 팽창되는 완충성 소재로 형성될 수 있다.

상기 보강층을 형성하는 선사는 상기 절연기재층을 구성하는 선사에 비해 열전도성 또는 탄성계수가 큰 선사가 공급되어 직조될 수 있다.

그리고, 상기 보강층을 형성하는 선사 중 일부는 상기 회로층에 형성되는 회로 패튼과 전기적으로 접속되는 도전선으로 구성될 수 있다.

상기 보강층 내부에 방열 특성이 향상되도록 열흡수부재 또는 코어층이 내장될 수도 있다.

한편, 상기 회로층의 형성을 위해 상기 절연층의 표면에 배치되는 도전성 박막은 외력의 인가여부에 따라 수축 및 팽창되면서 손상되지 않도록 상기 보강층을 향해 굴곡되는 복수의 굴곡부가 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판은 피설치부와의 결속을 위해 상기 보강층에 설치되는 결속수단을 포함할 수 있다.

한편, 상기 보강층은 상기 절연기재층의 일면에 형성되는 일측 보강층과, 상기 절연기재층의 타면에 형성되는 타측 보강층을 구비하고, 상기 일측 보강층 또는 상기 타측 보강층에 이격공간을 갖도록 연결, 형성되는 한 층 이상의 부가 절연기재층을 더 포함할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 인쇄회로기판은 상기 절연기재층 및 상기 부가 절연기재층에 선택적으로 상기 회로층이 형성되어 다층 회로부를 갖도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 일측 및 타측 보강층의 내부에 냉각작용을 위한 열흡수부재 또는 코어층이 구성될 수 있다.

상기 이격공간은 상기 절연성 수지가 채워지지 않는 중공부로 구성될 수 있다.

상기한 본 발명에 따른 인쇄회로기판은 상기 인쇄회로기판은, 상기 절연기재층의 외표면, 상기 보강층 내부 중에서 어느 한 곳에 방열을 위해 배치되는 코어층; 상기 회로층의 회로패튼 및 랜드를 보호하기 위해 적층되는 솔더레지스트층; 상기 절연층과 상기 회로층의 사이에 위치하도록 배치되는 보조절연층; 중에서 적어도 한 가지 이상이 선택적으로 더 구성될 수 있다.

더불어 상기 절연층에 형성되는 비아홀이 구비되고, 상기 비아홀에는 방열을 위해 형성되는 비아, 또는 전기적 연결을 위해 형성되는 연결전극이 구비될 수 있다.

한편, 상기 선사는 폭에 비해 두께가 얇아 표면이 평평한 플랫형 섬유로 구성될 수 있다.

상기 플랫형 섬유는 굵기가 50 내지 200데니어인 폴리에틸렌 섬유(PE사)이고, 상기 폴리에틸렌 섬유 한 가닥을 구성하는 필라멘트사의 가닥 수는 10 내지 100가닥으로 구성될 수 있다.

상기 선사는 선형몸체의 외면에 다수의 기모가 형성된 기모사가 전부 또는 일부로 포함되어 구성될 수 있다.

상기 선사는 선형몸체에 도전성 물질을 포함하거나, 선형몸체의 외면에 도전성 물질이 부착 또는 코팅된 것이 전부 또는 일부로 포함되어 구성될 수 있다.

한편, 상기 인쇄회로기판은 빌드 업 제조방식으로 상기 보강기재를 포함하는 상기 절연층과 상기 회로층이 적어도 한 층 이상 배치되어 다층으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판에 의하면, 회로층이나 이 회로층에 실장되는 반도체 칩으로부터 열기가 인가되더라도 보강층을 구성하는 다수의 선사가 절연기재층에 일체로 연결되어 구조적 강성이 증가되고, 절연수지층에 다수의 선사가 등분포되게 고착되어 결속력을 증가시키게 되므로 인쇄회로기판의 휨이나 뒤틀림을 방지할 수 있고, 온도변화에 의해 발생하는 스트레스에 의해 반도체 칩 및 인쇄회로기판과의 접속재에 응력이 발생하지 않아서 크랙이나 박리가 발생하지 않고, 충분한 접속 신뢰성과 내구성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따른 인쇄회로기판에 의하면, 보강기재를 직기에 의해 간편하고 신속하게 대량 생산할 수 있으므로 생산성이 향상되고 생산원가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판에 의하면, 보강층 및 절연기재층을 복수로 구성하여 다층의 회로층을 갖는 기판을 간결, 단순하게 구현할 수 있고, 보강층 에 의해 형성되는 이격공간에 충격흡수 기능을 수행하는 완충구조나 방열작용을 수행하는 방열구조 등을 효과적으로 구성할 수 있어서 기판의 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도1 및 도2는 종래 인쇄회로기판을 설명하기 위한 도면,
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면 구조를 간략하게 도시한 단면도,
도4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 보강기재를 나타내는 사시도로서 확대부는 보강기재의 제작에 적용할 수 있는 선사의 일 형태를 나타낸 사시도,
도4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판에 적용할 수 있는 보강기재의 절연기재층의 직조 패튼을 설명하기 위한 저면도,
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판에 적용되는 보강기재의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도,
도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제1 변형예의 단면 구조를 간략하게 도시한 단면도,
도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조과정이 완료된 제품의 예를 간략하게 도시한 단면도,
도8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제2 변형예를 나타낸 개략적인 단면도,
도9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제3 변형예를 나타낸 개략적인 단면도,
도10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제4 변형예를 나타낸 개략적인 단면도,
도11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인쇄회로기판의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도,
도12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 인쇄회로기판의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도,
도13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제1 변형예의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도,
도14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제2 변형예의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도,
도15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제3 변형예의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도,
도16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 인쇄회로기판의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도,
도17은 본 발명의 제5 실시예에 따른 인쇄회로기판의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도,
도18은 본 발명의 제5 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제1 변형예의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도
도19는 본 발명의 제5 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제2 변형예의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도,
도20은 본 발명의 제5 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제3 변형예의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도,
도21은 본 발명의 제5 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제4 변형예의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도3 내지 도21에 의거하여 상세히 설명하고, 도3 내지 도21에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시한다. 이하의 도면에서 도7 및 도9는 인쇄회로기판의 한 형태로 완성한 상태에서의 요부 단면을 나타낸 것이고, 나머지 도면들은 포토공정 등이 수행되지 않은 제조과정 중에 있는 인쇄회로기판의 단면을 나타낸 것이다.

그리고, 각 도면에서 회로층의 두께, 절연기재층과 보강층 사이의 간격, 보강기재를 형성하는 선사의 직경이나 굵기 등은 실제의 치수가 아니고 이해를 돕기 위해 간략화하여 도시한다. 아울러, 본 발명에 따른 인쇄회로기판을 설명하면서 이 분야에서 일반적인 기술인 프레프레그의 형성방법, 회로층의 형성방법, 절연층 및 회로층 세부구조 등은 구체적인 설명을 생략한다.

도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면 구조를 간략하게 도시한 단면도, 도4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 보강기재를 나타내는 사시도로서 확대부는 보강기재의 제작에 적용할 수 있는 선사의 일 형태를 나타낸 사시도, 도4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판에 적용할 수 있는 보강기재의 절연기재층의 직조 패튼을 설명하기 위한 저면도, 도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판에 적용되는 보강기재의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판은 절연층(1)과 이 절연층(1)의 상면 및 하면 중에서 적어도 한 곳 이상에 형성되는 회로층(2)을 구비하고, 절연층(1)은 보강기재(11)를 구비하되, 이 보강기재(11)는 선사에 의해 면상으로 직조되는 절연기재층(111)과 이 절연기재층(111)의 표면에 돌출되는 형태로 배치되는 다수의 선사(a)로 형성된 보강층(112)으로 구성되어 있다. 이때, 보강층(12)을 구성하는 다수의 선사(a)는 고리형, 쐐기형, 일자형 등 다양한 형상으로 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판은 보강기재(11)에 별도의 절연수지층(12)을 형성하지 않고 절연기재층(111)에 도전성 박막을 부착, 증착 등의 방법으로 배치하고 회로패튼, 랜드 등을 형성하여 회로층(12)을 구성하는 방식으로도 구현할 수 있지만, 이하의 실시예에서는 보강기재(11)의 절연기재층(111) 또는 보강층(112)에 부분적 또는 전체적으로 절연성 수지를 함침하여 절연수지층(12)을 형성한 것으로, 이에 대한 세부내용은 이하에서 구체적으로 설명하기로 한다.

상기한 보강기재(11)는 도3 및 도4a에 도시된 바와 같이 선사(a)를 위사 및 경사로 공급하여 절연기재층(111)을 직조하는 동시에 보강층(112)을 형성하도록 일체로 직조한다.

이러한 보강기재(11)는 섬유분야에 이용되는 다양한 직기를 이용하여 직조할 수 있고, 직조방법은 섬유 직조분야에서 통용되는 직조기술 또는 이를 변형한 직조기술로 구현할 수 있는 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

그리고, 보강기재(11)는 복층 직물의 직조에 이용되는 벨벳직기나 경편기에 의해 직조할 수 있다. 이와 같이 벨벳직기나 경편기에 의해 복층 직물을 직조하게 되면 도5의 A 부분에 도시된 바와 같이 면상 구조를 갖는 상직물 및 하직물과, 이 상직물 및 하직물 사이에 연결되는 다수의 연결섬유사를 갖는 복층 직물(b)이 얻어지게 된다. 이러한 복층 직물(b)을 도5의 B 부분에 도시된 바와 같이 커터에 절단하게 되면 보강층(112)과 절연기재층(111)으로 이루어진 2개의 보강기재(11)가 얻어지게 된다. 이때, 커터는 직기의 말단에 커터를 설치하여 직조와 동시에 컷팅작업이 이루어지도록 구성할 수 있다.

한편, 보강기재(11)의 직조에 이용되는 선사(a)는 절연수지층을 형성하는 수지에 비해 융점이 높은 무기섬유, 유기섬유, 금속사 등을 제한 없이 적용할 수 있다.

무기섬유는 종방향 및 횡방향의 열팽창 계수가 -20 내지 20ppm/℃ 범위인 저열팽창 계수를 가지는 섬유라면 선택하여 적용할 수 있지만, 대표적으로 E-유리섬유, D-유리섬유, NE-유리섬유, T(S)-유리섬유를 적용할 수 있다.

유기섬유는 전방향족 폴리아라미드 섬유, 폴리벤조옥사졸 섬유 및 액정 폴리에스테르 섬유, PE 섬유(polyethyene yarn) 중에서 종방향 및 횡방향의 열팽창 계수가 -20 내지 20ppm/℃ 범위인 저열팽창 계수를 가지는 것을 선택하여 구성할 수 있지만, 본 실시예에서는 도4b의 확대부에 나타난 바와 같이 적용 선사(a)로서 폭에 비해 두께가 얇아 표면이 평평한 플랫형 섬유(flat type yarn)가 적용된다. 그리고, 플랫형 섬유(a)는 굵기가 50 내지 200 데니어(denier)인 폴리에틸렌 섬유(PE사)이고, 이 폴리에틸렌 섬유 한 가닥을 구성하는 필라멘트사의 가닥 수는 10 내지 100가닥인 것을 적용하되, 더욱 바람직하게는 필라멘트사의 가닥 수가 20 가닥 이하이고 100데니어 이하의 굵기를 갖는 필라멘트사를 적용하여 PE 섬유를 구성한다. 이와 같이 PE 섬유를 선택한 이유는 내열성, 내마모성, 내충격성, 저마찰계수, 내약품성이 우수하여 열변형과 충격에 강한 인쇄회로기판을 구현할 수 있기 때문이다.

또한, 선사를 플랫형 섬유로 적용한 이유는 절연기재층(111)으로 직조된 상태에서 안정된 평탄도를 갖도록 함으로써 인쇄회로기판의 정밀도를 향상시키고 불량율을 줄이기 위해서이다.

그리고, 보강기재(11)의 직조에 이용되는 무기 섬유 및 유기 섬유 중에서 열변형이 심한 섬유사는 보강기재의 직조 전에 열변형도가 적은 물질을 코팅하거나 사전에 열가공을 시행하여 선 변형시킴으로써 추후 열에 노출될 경우 변형되지 않도록 한 것을 적용하여 직조할 수 있다.

또한, 절연기재층(111) 및 보강층(112)을 형성하는 선사는 도4a의 확대부에 나타난 바와 같이 선형몸체의 외면에 다수의 기모(a1,털)가 형성된 기모사(a')를 적용할 수 있다. 이러한 기모사(a')를 보강기재(11)의 직조시 일부 또는 전부로 공급되어 직조하게 되면 다수의 기모(a1)가 절연수지층(12)을 형성하는 수지 내부로 침투된 후 일체로 경화되므로 마치 콘크리트구조물에 내장되는 철근과 유사한 기능을 수행하여 상호간에 부착력과 결속력을 증가시키게 되므로 기판의 변형, 크랙 등을 저감할 수 있다.

그 외에도, 상기 선사(a)는 다수의 필라멘트사 묶음으로 구성된 선형몸체의 외면에 도전성 폴리머(도전성 잉크)가 코팅되거나 금속산화물나노입자, 그래핀 등의 도전성 물질이 부착된 것을 적용하거나, 섬유의 방사과정에서 도전성 물질이 포함되도록 방사한 것을 적용함으로써 보강기재(11) 자체가 방열작용(회로패튼, 반도체 침 등으로부터 발생된 열기를 배출하는 작용)을 수행하도록 구성될 수 있다.

아울러, 보강기재(11)의 두께는 특별한 제한은 없으나 5 내지 1000㎛이고, 범용 인쇄회로기판용으로 제조되는 경우 70 내지 200㎛가 적합하다.

한편, 본 발명에 따른 인쇄회로기판은 절연기재층(111)의 직조 패튼 또는 직조 밀도를 열변형에 대한 강성을 향상시킬 수 있도록 직조한 점에 주요한 특징이 있다.

예컨대, 도4b의 확대부에 도시된 바와 같이 절연기재층(111)을 형성하는 위사 및 경사로 배치되는 선사의 배치 패튼은 x축 및 y축 방향으로 서로 직교되게 배치되고, 직조된 상태에서 안정된 평탄도를 갖도록 하기 위해 위사 및 경사의 직조 밀도를 최대한 조밀하게 하여 틈새가 형성되지 않도록 하는 것이 중요하다. 그 이유는 위사 및 경사 사이에 틈새가 형성될 경우 절연수지층(12)의 표면 평탄도가 저하되고 이로 인해 덧대어지는 회로층(2)의 평탄도 또한 저하되므로 인쇄회로기판의 품질 저하와 불량을 유발하기 때문이다.

그리고, 보강층(112)은 다수의 선사(a)가 절연기재층(111)에 돌출되게 배치되므로 절연수지층(12)을 형성하는 수지 조성물과 일체로 고착, 결속된 상태에서 열변형력이나 물리적 변형력이 보강기재(11)에 작용될 경우 교량, 건축물 등과 같은 각종 구조물의 트러스 구조와 유사하게 서로 얽여매여져 구조적 강성을 증가시키므로 휨 및 뒤틀림에 대한 강성을 제공할 수 있다.

한편, 절연수지층(12)의 형성을 위해 적용할 수 있는 절연성 수지는 인쇄회로기판에서 만족하는 절연성과 내열성을 갖는다면 일반적으로 사용되는 에폭시 수지, 페놀 수지 등을 특별한 제한 없이 사용할 수 있지만, 본 실시예에서는 액정 폴리에스테르 수지와 같은 열가소성 수지를 주원료로 조성된 조성물을 적용한다. 액정 폴리에스테르 수지는 종방향 및 횡방향의 열팽창 계수가 -20 내지 20ppm/℃이하이고, 녹는 점이 보강기재(11)의 녹는점보다 높으므로 적절하게 조성하여 적용할 수 있다. 이때, 액정 폴리에스테르 수지는 열경화성 수지, 이종의 열가소성 수지, 기타 공지의 유기·무기 충전제, 염료, 안료, 증점제, 소포제, 분산제, 광택제 등의 각종 첨가제가 적당량 첨가되어 조성될 수 있다.

그리고, 보강기재(11)로부터 절연수지층(12)의 형성 두께는 특별한 제한은 없으나, 도3에 도시된 구조에서는 일반적인 형태인 5 내지 100㎛의 두께가 되도록 형성한다. 아울러, 절연수지층(12)은 보강기재(11)에 함침한 후 진공도 10 mmHg 이하의 제조실에서 보강기재의 녹는점보다 낮은 온도로 가열하면서 가압하여 형성한다.

한편, 전술한 보강기재(11) 중 보강층(112)을 형성하는 선사는 후술되는 실시예에서 구체적으로 설명되는 바와 같이 열전도율이 높은 선사를 적용하여 방열 특성이 향상되도록 할 수 있고, 탄성계수가 높은 선사를 적용함으로써 외력에 대한 완충작용을 수행하여 회로층(2)이나 반도체 칩의 변형 및 손상 등이 저감되도록 구성할 수도 있다.

도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제1 변형예의 단면 구조를 간략하게 도시한 단면도이다.

도6을 참조하면, 제1 변형예에 따른 인쇄회로기판은 회로층(2)과 대향되는 절연층(1)의 저면에 방열 등을 위해 통상 코어기판이라 호칭되는 코어층(3)이 구성되어 있다.

코어층(3)은 박판으로 형성한 상태에서 종방향 및 횡방향으로의 열팽창계수가 -20 내지 20ppm/℃의 범위에 있고 방열효과가 우수하도록 열전도율이 높은 소재라면 제한 없이 다양한 소재가 선택되어 적용될 수 있다. 예컨대, 코어층은 알루미늄, 동, 철, 니켈, 마그네슘, 코발트, 텅스텐, 티탄 등 공지의 금속을 단독 또는 합금화하여 적용할 수 있다. 이때, 열팽창계수를 목적으로 하는 인쇄회로기판이 아니고 고주파 용도를 목적으로 하는 인쇄회로기판이라면 동박을 사용할 수도 있다.

그리고, 코어층(3)의 표면은 수지 조성물에 부착시키기 위해 한 면에 작은 요철을 만들거나, 표면 처리를 하는 것이 바람직하다.

도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조과정이 완료된 제품의 예를 간략하게 도시한 단면도이다.

도7에 도시된 인쇄회로기판은 도6에 도시된 인쇄회로기판의 중간재를 가공한 것으로, 회로층(2)에 회로패턴(21)과 반도체 칩(미도시)이 실장되는 솔더(23)가 올려지는 랜드(22)가 형성되어 있고, 랜드(22)를 보호하기 위한 솔더레지스트층(4)이 형성되어 있다.

그리고, 절연층(12)에 비아홀(121)이 형성되어 있고, 비아홀(121)에는 코어층(3)과 회로층(2)에 연결되어 방열작용(냉각작용)이 효과적으로 이루어지도록 하는 비아(122)가 형성되어 있다.

전술한 솔더레지스트층(4)은 열팽창계수가 20ppm/℃이하인 금속층, 액정 폴리에스테르 필름, 무기섬유 또는 유기섬유의 직조물에 액정 폴리에스테르 수지 조성물을 적층시킨 절연시트 등을 적용할 수 있다.

한편, 전술한 도7에 도시된 인쇄회로기판은 제1 실시예에서 제조할 수 있는 인쇄회로기판의 형태 중에서 예시한 것에 불과하고 도7에 도시된 형태 외에도 다양한 형태로 형성될 수 있음은 물론이다.

한편, 도7에 도시된 바와 같은 인쇄회로기판은 인쇄회로기판의 제조과정 및 사용중에 열기가 인가되더라도 절연기재층(111)이 조밀한 직조 패튼과 직조 밀도를 갖도록 직조되어 있을 뿐만 아니라 보강층(112)을 형성하는 다수의 선사가 절연수지층(12)의 내부에 함침되는 형태로 결속, 고착되어 있으므로 인쇄회로기판의 휨이나 뒤틀림을 방지할 수 있고, 온도변화에 의해 발생하는 스트레스에 의해 반도체 칩 및 인쇄회로기판과의 접속재(미도시)에 응력이 발생하지 않아서 크랙이나 박리가 발생하지 않고 충분한 접속 신뢰성과 내구성을 확보할 수 있다.

도8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제2 변형예를 나타낸 개략적인 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 인쇄회로기판은 절연기재층(111) 및 보강층(112)이 일체로 형성된 보강기재(11)와 이 보강기재(11)에 함침, 형성된 절연수지층(12)을 구비한 절연층(1)과, 이 절연층(1)에 형성되는 회로층(2)을 구비하되, 상기 회로층(2)은 절연층(1)의 상면에 도전성 박막에 의해 형성된 제1 회로층(2a)과, 절연층(1)의 하면에 도전성 박막에 의해 형성된 제2 회로층(2b)으로 구성되어 있다.

전술한 제1 실시예의 제2 변형예에 따르면, 하나의 절연층(1)에 2개의 회로층(2)을 형성하면서도 구조가 간결, 단순하고 두께가 얇은 인쇄회로기판을 구현할 수 있다. 이러한 구조로 제조된 인쇄회로기판을 적용할 경우 스마트폰과 같은 통신기기, 가전제품 등 각종 전기,전자 기기를 컴팩트 하게 구현할 수 있다.

도9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제3 변형예를 나타낸 개략적인 단면도로서, 본 도면은 회로층(2)에 포토공정이 수행되고 솔더레지스트층(4)과 솔더(23)가 배치된 상태를 나타낸 것이고, 확대부는 요부 확대 사시도이다.

도9를 참조하면, 인쇄회로기판은 보강기재(11)에 함침, 형성된 절연수지층(12)을 구비한 절연층(1)과, 이 절연층(1)의 상면에 도전성 박막에 의해 형성된 회로층(2)을 구비하되, 보강기재(11)의 보강층(112)을 형성하는 선사 중 일부는 회로층(2)에 형성되는 회로 패튼과 전기적으로 접속되는 도전선(5)으로 구성되어 있다. 이때, 도전선(5)이 노출되는 절연수지층(12)과 접한 부분은 포토공정이나 레이저 가공 등을 통해 랜드(22) 형성 부분을 삭제하여 솔더(23)와 도전선(5)이 직접 전기적으로 연결되도록 구성할 수도 있다.

도전선(5)은 전기의 통전, 전기신호의 전달 특성을 갖는다면 제한 없이 적용될 수 있지만, 절연기재층(111) 및 보강층(112)의 직조과정에서 도전선(5)이 직조용 선사의 일부로 공급됨에 따라 선사로 공급시 직기의 바늘에 걸림 또는 꿰어질 수 있어야 하므로 직경이 1000마이크로미터(㎛) 이하이고, 가요성을 갖는 것을 적용한다.

이를 위해 본 실시예에서 도전선(5)은 섬유기반 도전선(5a)으로 구성되어 있다. 이와 같이 도전선(5)이 섬유기반 도전선(5a)으로 구성되면 섬유 고유의 가요성 및 부드러움을 제공하고 가벼우면서도 변형이나 충격력, 인장력과 같은 외력에 쉽게 손상되지 않는 장점을 갖게 된다.

도전선(5)은 도9의 확대부에 도시된 바와 같이 중심에 배치되는 중심사(51)와, 이 중심사(51)에 엮어지는 복수 가닥의 도전사(52)를 구비한다. 아울러, 도전사(52)의 외주면에는 절연기능이나 보호용 외피기능을 수행하는 복수 가닥의 외피사(미도시)가 선택적으로 감겨져 배치될 수 있다.

중심사(51)는 다양한 종류의 천연 및 인조 섬유사가 적용될 수 있다. 예컨대, 중심사(51)는 절연 특성이 뛰어나고 내열특성을 갖는 고장력 섬유사, 세라믹 섬유사, 유리섬유사 중에서 어느 하나를 선택하여 구성한다. 그리고, 고장력 섬유사가 선택, 적용될 경우에는 내열 특성이 뛰어나고 인장강도가 큰 것으로 알려진 아라미드사(상품명)나 케브라사(상품명)가 적용된다.

그리고, 중심사(51)는 스판사 또는 폴리우레탄사와 같이 인장력의 작용시 신축성을 갖는 신축성 고분자사로 구성될 수 있다. 이와 같이 중심사가 신축성 고분자사로 구성되면 도전선(5)에 인장력이 작용될 경우 전체적으로 늘어날 수 있으므로 손상을 방지할 수 있다. 그 이유는 중심사(51)가 신축 가능한 신축성 고분자사로 적용되고, 그 외부에 배치되는 도전사(52) 및 외피사(미도시) 또한 길이가 늘어날 수 있도록 감김구조로 배치되므로 인장력이 작용될 경우 전체적으로 늘어날 수 있게 된다.

도전사(52)는 수십 내지 수백 마이크로미터(㎛) 정도의 직경을 갖는 금속사로 구성하되, 바람직하게는 10 내지 500 마이크로미터(㎛)정도의 직경을 갖는 스텐레스선, 티타늄선, 동선 등에 절연 피복층이 형성된 금속사 중에서 선택하여 구성한다.

전술한 제1 실시예의 제3 변형예에 따르면, 보강층(112)을 구성하는 선사의 일부로 공급, 배치되는 도전선(5) 자체가 연결전극의 기능을 수행하므로 회로층을 전기적으로 연결하기 위한 관통홀(비아홀)을 천공하거나 이 관통홀에 연결전극을 형성할 필요가 없으므로 인쇄회로기판의 제조공정을 더욱 단순화할 수 있고, 이로 인해 제조비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.

도10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제4 변형예를 나타낸 개략적인 단면도이다.

도10을 참조하면, 제4 변형예에 따른 인쇄회로기판은 회로층(2)으로부터 생성, 발산되는 열기를 흡수하여 방출하는 열흡수부재(7)가 보강층(112)에 내장되어 있다.

열흡수부재(7)는 열기의 흡수성이 우수한 구조라면 형태나 구조에 특별한 제한 없으나, 도10의 확대부에 도시된 바와 같이 중공을 갖는 마이크로미터 직경(단, 보강층(112)의 형성높이 보다는 작은 직경으로 형성됨)의 중공체(71)로 구성되어 있다. 이때, 중공체(71)는 열전도 특성이 우수하고 중공의 내경이 1 내지 500㎛인 탄소나노튜브나 세라믹튜브로 구성되어 있다.

도10에 도시된 바와 같은 형태의 열흡수부재(7)가 절연층(1)의 내부에 배치되어 있게 되면 회로층(2)으로부터 발열되는 열기가 열전도율이 우수한 소재인 탄소나노튜브나 세라믹튜브로 전달, 흡수되고, 내부의 중공(711)을 통해 외부로 열기가 방출되므로 인쇄회로기판의 휨이나 뒤틀림을 방지할 수 있고, 온도변화에 의해 발생하는 스트레스에 의해 반도체 칩 및 인쇄회로기판과의 접속재에 응력이 발생하지 않아서 반도체 칩 또는 무연 솔더 범프 등의 크랙이나 박리가 발생하지 않고 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 도면으로 도시하지는 않았으나 전술한 열흡수부재(7)는 다수 가닥의 중공체(71)를 절연층(1)의 내부에 등분포되게 배치하되 중공체의 일측 부분을 발열량이 많은 반도체나 전기소자의 배치위치로 집중 배치하고, 중공체(71)의 타측 부분을 다발 형태로 모아 집속한 다음 이 집속 부위에 냉각작용을 수행하는 냉각팬(미도시)을 배치하거나 열전모듈(미도시)의 냉각측 기판이 위치하도록 하여 방열구조를 구성하게 되면 보다 효과적으로 냉각작용을 수행할 수 있다.

또한, 중공체(71)는 중공(711) 내부에 물 등과 같은 냉매가 수용되어 순환되도록 구성할 수도 있다.

한편, 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판은 도면으로 구체화하여 도시하지는 않았으나 절연층(1)과 회로층(2)의 사이에 위치하도록 배치되는 절연시트와 같은 보조절연층(미도시)이 배치될 수 있다.

그 외에, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판은 보강기재(11)를 포함하는 절연층(1) 및 회로층(2)이 빌드 업 제조방식으로 적어도 한 층 이상 더 배치되도록 함으로써 다층 인쇄회로기판을 구성할 수 있다. 이때, 빌드 업 제조방식은 인쇄회로기판 제조분야에서 이용되는 빌드 업 제조법을 동일, 유사하게 적용할 수 있으므로 구체적인 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 제2 내지 제5 실시예 및 변형예를 설명하되, 전술한 제1 실시예와 그 변형예에 나타난 구성요소와 유사한 구성요소에 대하여는 구체적인 설명을 생략하고 차이점을 갖는 구성요소를 중심으로 설명한다. 그리고, 이하의 제2 및 제5 실시예에서는 제1 실시예와 그 변형예 등에 나타난 구성요소 중 실시 가능한 구조라면 선택적으로 적용할 수 있다. 또한, 제2 내지 제5 실시예 및 그 변형예에 나타난 구성요소는 실시 가능한 범위 내에서 서로 간에 선택하여 적용할 수도 있는 것으로 구체적인 설명이나 도면상 도시는 생략한다.

첨부도면, 도11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인쇄회로기판의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도이다.

도11을 참조하면, 제2 실시예에 따른 인쇄회로기판은 절연기재층(111) 및 보강층(112)이 일체로 형성된 보강기재(11)와 이 보강기재(11)에 함침, 형성된 절연수지층(12)을 구비한 절연층(1)과, 이 절연층(1)에 형성되는 회로층(2)을 구비하되, 절연수지층(12)은 절연기재층(111) 부분에만 형성되어 있다.

그리고 절연수지층(12)이 형성된 부분을 제외한 보강층(112) 부분에는 절연기재지지층(15)이 채워져 형성된다. 다시 말해서 절연수지층(12)은 절연기재층을 중심으로 상하로 일정 부분만 형성되고, 이 절연수지층(12)의 하측에는 절연기재지지층(15)이 형성되어 있다.

그리고, 절연기재지지층(15)은 인쇄회로기판의 사용목적, 대상제품의 종류나 특징에 맞게 경도, 녹는점, 등 물리적, 화학적 물성이 서로 다른 다양한 종류의 물질을 주입, 함침, 도포, 증착, 등의 방법으로 형성할 수 있다. 그리고, 절연기재지지층(15)을 형성하는 방법은 보강기재(11)를 직조한 상태에서 선행공정으로 수지 등을 주입하는 방법으로 절연기재지지층(15)을 형성하고, 이후 액정 폴리에스테르 수지를 함침, 경화하는 후행공정을 통해 절연수지층(12)을 형성한다. 이때, 절연기재지지층(15)을 형성하는 물질은 절연수지층(12)을 형성하는 액정 폴리에스테르 수지와 마찬가지로 절연성이 우수하고 열팽창계수가 낮은 물질을 선택하여 적용한다.

예컨대, 상기 절연기재지지층(15)은 절연수지층(12)의 소재로 적용되는 액정 폴리에스테르 수지 보다 경화된 상태에서 경도가 높은 수지가 주입되어 형성될 수 있다. 이와 같이 절연기재지지층(15)이 절연수지층(12)에 비해 경도가 높은 물질로 형성될 경우 프리프레그 상태에서 도전성 박막을 가열, 압착하는 공정의 시행시 압착력을 지지하는 지지체로서의 기능을 수행하므로 보강층(112)을 구성하는 선사의 변형을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 절연기재지지층(15)은 절연수지층(12)의 소재로 적용되는 액정 폴리에스테르 수지 보다 녹는 점이 높은 수지가 주입되어 형성될 수 있다. 이와 같이 절연기재지지층(15)이 절연수지층(12)에 비해 녹는 점이 높은 물질로 형성될 경우 완성된 인쇄회로기판이 고열에 노출될 경우 절연수지층(12)이 어느 정도 열변형되더라도 절연기재지지층(15)은 안정되게 형태를 유지하게 되므로 인쇄회로기판의 변형 등을 저감할 수 있는 기능을 수행한다.

한편, 절연기재지지층(15)은 외력의 인가시에 수축되고 외력의 해제시에 팽창되는 완충성 소재로도 형성될 수 있다. 이때, 완충성 소재로는 충격력과 같은 외력의 인가시 수축되고 외력의 해제시 팽창되는 신축성 열 전도성 실리콘수지(silicone resin)으로 형성되거나, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레트탈레이트 또는 이들의 공중합체로 구성될 수 있다.

이와 같이 절연기재지지층(15)이 완충성 소재로 구성되면, 인쇄회로기판이 각종 대상기기에 장착된 상태에서 외력이 작용되더라도 절연기재지지층(15)이 수축 및 팽창되면서 인가되는 외력을 흡수, 완충하게 되므로 인쇄회로기판의 손상을 방지할 수 있고 내구성을 향상시킬 수 있다.

한편, 절연기재지지층(15)은 절연성 수지와 같이 절연특성을 갖는 소재를 주입, 함침 등의 방법으로 배치하여 경화할 경우 절연 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 그 외에도, 절연기재지지층(15)은 열전도율이 향상되도록 세라믹입자를 수지에 혼합하는 방식으로 열전도성 소재를 주입, 함침 등의 방법으로 배치, 경화한 것을 적용하여 회로층(2)의 방열 특성을 향상시키도록 구성할 수도 있다.

첨부도면, 도12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 인쇄회로기판의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도이다.

도12를 참조하면, 제3 실시예에 따른 인쇄회로기판은 절연기재층(111) 및 보강층(112)이 일체로 형성된 보강기재(11)와, 이 보강기재(11)에 함침, 형성된 절연수지층(12)을 구비한 절연층(1)과, 이 절연층(1)에 형성되는 회로층(2)을 구비하되, 절연층(1)은 절연기재층(111) 상하로 일정 부분에만 절연성 수지가 함침되어 절연수지층(12)이 형성되고 보강층(112) 부분에는 절연성 수지가 함침되지 않아 절연수지층이 형성되지 않은 중공 구조(선사 사이의 공간이 비워진 상태)로 형성되어 있다.

도12에 도시된 바와 같은 구조로 인쇄회로기판이 제조되면, 보강층(112)을 구성하는 다수의 선사가 절연기재층(111)에 적절한 탄성력을 인가하므로 회로층(2)을 탄성적으로 지지하게 되고, 외력의 인가시에 수축 및 팽창되면서 완충작용을 수행하므로 회로층(2)이나 이 회로층(2)에 실장되는 반도체 칩 등의 손상을 방지할 수 있다.

그리고, 절연수지가 함침되지 않은 보강층(112)을 구성하는 다수의 선사가 전기,전자소자를 보호하는 보호수단의 기능과 방열 부재로서의 기능을 수행하게 되므로 내구성과 안정성을 향상시킬 수 있다.

한편, 제3 실시예에 따른 인쇄회로기판은 절연수지층이 형성되지 않는 보강층(112)을 구성하는 선사(a)의 일부 또는 전부가 열전도율이 높은 선사로 구성될 수 있다.

이때, 열전도율이 높은 선사로는 열전도율이 높은 금속사, 세라믹사 등이 선택되어 적용될 수 있다.

이와 같이 보강층(112)의 선사를 열전도율이 높은 선사로 적용하여 직조할 경우 열기를 전달, 방출하는 기능을 수행하므로 회로층(2)에서 발생되는 열기의 방출이 용이하여 회로층(2)이나 반도체 칩의 변형 및 손상, 반도체 칩의 열화를 방지할 수 있어서 제품의 신뢰도와 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한 보강층을 구성하는 선사(a)의 일부 또는 전부가 탄성계수가 높은 선사로 공급하여 구성할 수도 있다. 이때, 탄성계수가 높은 선사로는 스프링강 등으로 제조한 수 내지 수십 마이크로미터 단위의 직경을 갖는 금속사, 모노사(모노필라멘트사(monofilament yarn)라고도 호칭되고 한 가닥의 필라멘트 섬유로 이루어져 탄성계수가 높은 실을 의미함)를 적용할 수 있다.

이와 같이 보강층의 구성하는 선사(a)의 일부 또는 전부가 탄성계수가 높은 선사로 구성되면, 탄성 반발력을 이용하여 보다 견고하게 회로층(2)을 지지할 수 있고, 외력의 작용시에 탄성적으로 절연수지층(12) 및 회로층(2)을 지지함으로써 회로층이나 반도체 칩의 변형 및 손상 등을 방지할 수 있다.

첨부도면, 도13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제1 변형예의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도이다.

도13을 참조하면, 제3 실시예의 제1 변형예에 따른 인쇄회로기판은 절연수지층(12)이 형성되지 않는 보강층(112)에 피설치부(인쇄회로기판이 설치되는 기기나 대상물을 의미함)와의 결속을 위한 결속수단(6)이 형성되어 있다.

결속수단(6)은 인쇄회로기판을 희망하는 결속강도로 고정할 수 있다면 제한 없이 선택하여 적용할 수 있는 것으로, 인쇄회로기판이 장착되는 피설치부의 종류, 피설치면의 평평도, 소재 등에 따라 단추, 지퍼, 접착테이프, 벨크로화스너 등을 선택하여 구성할 수 있다.

본 변형예에서는 도13에 도시된 바와 같이 보강층(112)에 암 벨크로화스너(61,기재에 다수의 걸고리가 형성된 벨크로화스너)를 형성한 구조로 되어 있어서 피설치면(미도시)에 수 벨크로화스너(기재에 다수의 걸림훅이 형성된 벨크로화스너)를 배치한 경우 편리한 결속과 분리가 가능하다. 이때, 보강층(112) 부분은 절연수지층(12)이 형성되지 않은 섬유 조직이므로 벨크로화스너(61)를 박음질 등의 방법으로 용이하게 설치할 수 있다.

한편, 전술한 제3 실시예의 제1 변형예에 따른 인쇄회로기판은 벨크로화스너와 같은 결속수단(6)이 일체로 구비되어 있으므로 직물지 소재로 형성된 의복, 침구 등에 용이하게 설치할 수 있는 장점이 있고, 특히 웨어러블 컴퓨터에 적용할 경우 장착성과 편의성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

첨부도면, 도14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제2 변형예의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도이다.

제3 실시예의 제2 변형예에 따른 인쇄회로기판은 절연기재층(111) 및 보강층(112)이 일체로 형성된 보강기재(11)와, 이 보강기재(11)에 함침, 형성된 절연수지층(12)을 구비한 절연층(1)과, 이 절연층(1)에 형성되는 회로층(2)을 구비하되, 절연기재층(111)의 상하로 일정 부분에만 절연성 수지가 함침되어 절연수지층(12)으로 형성되고 보강층(112) 부분에는 절연성 수지가 함침되지 않아 절연수지층이 형성되지 않은 중공 구조(선사 사이의 공간이 비워진 상태)로 형성되는 한편 보강층(112)의 내부에 방열 특성의 향상을 위한 방열구조가 마련되어 있다.

방열구조는 도14에 도시된 바와 같이 절연수지층(12)의 저면에 위치하도록 보강층(112) 내부에 코어층(3)이 내장된 것으로 이 코어층(3)은 회로층(2)으로부터 생성된 열기를 흡수하여 방출하는 기능을 수행한다. 이때, 코어층(3)은 보강층(112)의 내부에 알루미늄 등과 같은 열전도율이 우수한 금속을 증착 등의 방법으로 형성할 수 있다.

첨부도면, 도15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제3 변형예의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도이다.

제3 실시예의 제3 변형예에 따른 인쇄회로기판은 절연기재층(111) 및 보강층(112)이 일체로 형성된 보강기재(11)와 이 보강기재(11)에 함침, 형성된 절연수지층(12)을 구비한 절연층(1)과, 이 절연층(1)에 형성되는 회로층(2)을 구비하되,회로층(2)이 절연수지층(12)의 저면에 형성되어 있다. 보다 구체적으로는 회로층(2)이 절연수지층(12)이 형성되지 않는 보강층(112)의 내부에 위치하도록 형성되어 있다.

이와 같이 회로층(2)이 보강층(112) 내부에 위치하게 되면, 보강층을 형성하는 선사에 의해 회로층(2)에 실장되는 반도체 칩 등을 보호하는 기능과 방열을 위한 기능 등이 수행된다.

첨부도면, 도16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 인쇄회로기판의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도이다.

제4 실시예에 따른 인쇄회로기판은 절연기재층(111) 및 보강층(112)이 일체로 형성된 보강기재(11)와 보강기재(11)에 함침, 형성된 절연수지층(12)을 구비한 절연층(1)과, 이 절연층(1)에 형성되는 회로층(2)을 구비하되, 회로층의 형성을 위해 절연층(1)의 표면에 배치되는 도전성 박막은 외력의 인가시 수축 및 팽창되면서 손상되지 않도록 보강층(112)을 향해 굴곡, 형성되는 복수의 굴곡부(27)를 갖는 구조로 되어 있다.

이와 같이 도전성 박막에 굴곡부(27)를 형성하는 방법은 인쇄회로기판의 설계도면을 토대로 회로패튼의 구성에 장애를 주지 않은 위치에 해당하는 도전성 박막에 굴곡부(27)가 형성되도록 금형을 준비하고 프레스 가공을 통해 굴곡부를 갖는 도전성 박막을 제작한 후에 프리프레그 공정에서 투입하여 절연층에 가열, 압착되도록 하여 구성할 수 있다. 그 외에도 도전성 박막에 굴곡부(27)를 형성하는 방법은 프리프레그를 가열, 압착하는 공정에서 압착과 동시에 도전성 박막에 굴곡부(27)가 형성되도록 압착과 프레스 가공을 병행하는 방법으로 구현할 수 있다.

전술한 바와 같은 제5 실시예에 따른 인쇄회로기판은 회로층(2)을 구성하는 도전성 박막에 보강기재(11)의 보강층(112) 내부를 향해 요철 구조의 굴곡부(27)가 형성되어 있으므로 인쇄회로기판에 외력이 인가되거나 회로층(2)의 가열 또는 냉각에 따른 팽창력이나 수축력이 작용될 경우 이러한 팽창력 또는 수축력을 굴곡부(27)가 수축 및 팽창되면서 흡수하므로 인쇄회로기판의 휨과 뒤틀림, 반도체 칩 및 인쇄회로기판과의 접속재에 응력이 발생하지 않아서 크랙이나 박리가 발생되지 않게 된다.

아울러, 전술한 굴곡부(27)는 보강기재(11)의 보강층(112) 내부를 향해 돌출되어 있으므로 변형을 방지하는 기능 외에도 전기신호를 전달하는 연결전극으로 활용하거나 냉각용 코어로도 변형하여 활용할 수 있다.

첨부도면, 도17은 본 발명의 제5 실시예에 따른 인쇄회로기판의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도이다.

제5 실시예에 따른 인쇄회로기판은 도17에 도시된 바와 같이 절연기재층(111) 및 보강층(112)이 일체로 형성된 보강기재(11)와 보강기재(11)에 함침, 형성된 절연수지층(12)을 구비한 절연층(1)과, 이 절연층(1)에 형성되는 회로층(2)을 구비하되, 보강층(112)은 절연기재층(111)의 일면에 형성되는 일측 보강층(112a)과, 절연기재층(111)의 타면에 형성되는 타측 보강층(112b)으로 구성되어 있다.

그리고, 일측 보강층(112a)과 접한 절연수지층(12)의 상면에는 회로층(2)이 형성되어 있고, 타측 보강층(112b)과 접하는 절연수지층(12)의 하면에는 코어층(3)이 형성되어 있다.

전술한 바와 같은 제5 실시예에 따른 인쇄회로기판은 보강층(112)이 절연층(1)의 내부에 상하로 각각 배치됨에 따라 절연수지층(12)의 전체 영역에 선사가 배치되어 절연수지층(12)을 형성하는 수지와 서로 결착되므로 상호간에 부착력과 결속력을 더욱 증가시키게 되므로 기판의 변형, 크랙 등을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

첨부도면, 도18은 본 발명의 제5 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제1 변형예의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도이다.

제5 실시예의 제1 변형예에 따른 인쇄회로기판은 절연층(1)에 내설되는 보강층(112)을 절연기재층(111)의 일면에 형성되는 일측 보강층(112a)과, 절연기재층(111)의 타면에 형성되는 타측 보강층(112b)으로 구성하되, 절연기재층(111)의 하측에 해당되는 타측 보강층(112b) 부분에는 절연수지층(12)이 형성되지 않는 중공 구조(선사 사이에 수지가 채워지지 않은 빈 공간으로 형성됨)로 형성되어 있다.

이와 같이 타측 보강층(112b) 부분에 절연수지층(12)이 형성되지 않게 되면 전술한 제3 실시예와 마찬가지로 타측 보강층(112b)을 구성하는 다수의 선사가 절연기재층(111)에 적절한 탄성력을 인가하므로 회로층(2)을 탄성적으로 지지하게 되고, 외력의 인가시에 수축 및 팽창되면서 완충작용을 수행할 수 있다. 그리고, 전술한 제3 실시예의 제1 변형예에 나타난 바와 같은 결속수단(미도시)을 용이하게 설치할 수 있는 장점이 있다.

첨부도면, 도19는 본 발명의 제5 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제2 변형예의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도이다.

제5 실시예의 제2 변형예에 따른 인쇄회로기판은 절연층(1)에 내설되는 보강층(112)을 절연기재층(111)의 일면에 형성되는 일측 보강층(112a)과, 절연기재층(111)의 타면에 형성되는 타측 보강층(112b)으로 구성하되, 절연기재층(111)의 하측에 해당되는 타측 보강층(112b) 부분에 절연기재지지층(15)이 형성되어 있다.

그리고, 절연기재지지층(15)은 전술한 제2 실시예에 나타난 바와 같이 완충성을 갖는 소재, 방열특성을 갖는 소재 등을 적용함으로써 인쇄회로기판의 내구성, 방열성능 등을 향상시킬 수 있도록 구현할 수 있다.

첨부도면, 도20은 본 발명의 제5 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제3 변형예의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도이다.

제5 실시예의 제3 변형예에 따른 인쇄회로기판은 절연층(1)에 내설되는 보강층(112)을 절연기재층(111)의 일면에 형성되는 일측 보강층(112a)과, 절연기재층(111)의 타면에 형성되는 타측 보강층(112b)으로 구성하되, 일측 보강층(112a) 또는 타측 보강층(112b)에 한 층 이상으로 연결, 형성되고 절연기재층(111)과 유사하게 위사 및 경사에 의해 면상으로 직조되는 부가 절연기재층(111')이 더 구비되어 있다.

이때, 회로층(2)은 절연기재층(111) 및 부가 절연기재층(111')에 선택적으로 배치되어 다층 회로부를 갖도록 구성된다.

그리고, 부가 절연기재층(111')은 3층 이상으로도 구성될 수 있지만, 도20에서는 일측 보강층(112a)의 상방으로 2개의 부가 절연기재층(111')이 보강층을 형성하는 선사에 의해 이격공간(114)을 갖도록 형성되어 있다.

또한, 도20에 도시된 바와 같이 각각의 부가 절연기재층(111')과 절연기재층(111) 부분에 절연수지층(12)이 형성되어 있고, 최상측 부가 절연기재층(111')의 상부와 절연기재층(111) 상부의 절연수지층 상면에는 회로층(12)이 형성되고, 부가 절연기재층(111)들의 사이에 해당되는 이격공간(114)에 냉각을 위한 코어층(3)이 형성되어 있다.

제5 실시예의 제3 변형예에 따른 인쇄회로기판은 다층 구조의 회로층(12)을 갖는 기판을 간결, 단순하면서도 간편하게 제조할 수 있고, 다수의 이격공간(114)을 가지고 있으므로 이러한 이격공간에 냉각을 위한 코어층(3)을 형성할 수 있어서 열변형을 최소화할 수 있으므로 인쇄회로기판의 휨이나 뒤틀림을 방지할 수 있다.

첨부도면, 도21은 본 발명의 제5 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제4 변형예의 요부 단면구조를 간략하게 도시한 단면도이다.

제5 실시예의 제4 변형예에 따른 인쇄회로기판은 일측 보강층(112a) 또는 타측 보강층(112b)에 이격공간(114)을 갖도록 연결되는 한 층 이상의 부가 절연기재층(111')이 더 구비하되, 이격공간(114)에는 절연수지층(12)이 형성되지 않은 중공부(16)가 형성되어 있다. 그리고, 최상측 보강층 및 부가 절연기재층(111') 부분과 최하측 보강층 및 절연기재층(111) 부분에 절연성 수지가 함침되어 상하로 절연수지층(12)이 형성되어 있다. 이때, 상하로 형성된 절연수지층(12)의 외면에는 회로층(2)이 각각 형성되어 있다.

도21에 도시된 형태의 인쇄회로기판을 형성하는 방법은 보강층(112)에 한 층 이상의 부가 절연기재층(111')이 더 형성되도록 보강기재(11)를 직조한 후, 선행공정으로 최상측 보강층 및 부가 절연기재층(111') 부분에만 절연성 수지가 함침 되도록 하여 상부 절연수지층(12)을 형성하고, 후행공정으로 최하측 보강층 및 절연기재층(111) 부분에 절연성 수지가 함침 되도록 하여 하부 절연수지층(12b)을 형성함으로써 중공부(16)를 갖는 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.

전술한 바와 같은 제5 실시예의 제4 변형예에 따른 인쇄회로기판은 상하로 회로층(2)이 형성되더라도 상부 및 하부 절연수지층(12) 사이의 이격공간(114)에 중공부(16)가 형성되어 있으므로 상부 및 하부 회로층(2)에 실장된 반도체 칩(미도시) 등으로부터 발열되는 열을 방출시키는 통로의 역활을 수행할 수 있어서 냉각효율의 상승으로 열적 안정성이 향상되는 효과가 있다.

그리고, 상부 및 하부 절연수지층(12)이 중공부(16)를 중심 방향으로 수축 및 팽창작용이 가능하므로 상하 회로층(12)에 압력이나 충격력 등의 외력이 인가될 경우 중공부(16) 내부에 배치된 다수의 선사에 의해 탄성적으로 지지되면서 수축 및 팽창 작용을 통해 외력을 흡수, 완충하게 되므로 인쇄회로기판의 손상을 방지할 수 있고 내구성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 인쇄회로기판을 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

아울러, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

1:절연층 11:보강기재
111:절연기재층 111':부가 절연기재층
112:보강층 112a:일측 보강층
112b:타측 보강층 114:이격공간
12:절연수지층 121:비아홀
15:절연기재지지층 16:중공부
2:회로층 2a:제1 회로층
2b:제2 회로층 21:회로패튼
22:랜드 23:솔더
27:굴곡부 3:코어층
4:솔더레지스트층 5:도전선
5a:섬유기반도전선 51:중심사
52:도전사 6:결속수단
61:벨크로화스너 7:열흡수부재
71:중공체 a:선사
a':기모사

Claims (23)

1. 절연층에 회로층이 형성된 인쇄회로기판에 있어서,
   상기 절연층은 보강기재를 구비하되,
   상기 보강기재는 선사에 의해 면상으로 직조되는 절연기재층; 및
   상기 절연기재층의 표면에 돌출되는 형태로 배치되는 다수의 선사로 형성된 보강층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보강층은 상기 절연기재층의 일면 또는 양면에 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
3. 제1항에 있어서,
   상기 보강기재는 절연성 수지가 함침, 형성된 절연수지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
4. 제3항에 있어서,
   상기 절연수지층은 상기 절연기재층 부분에만 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
5. 제4항에 있어서,
   상기 보강층에 채워져 형성되는 절연기재지지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
6. 제5항에 있어서,
   상기 절연기재지지층은 상기 절연수지층과는 물리적 특성 또는 화학적 특성이 서로 다른 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
7. 제6항에 있어서,
   상기 절연기재지지층은 외력의 인가시에 수축되고 외력의 해제시에 팽창되는 완충성 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
8. 제1항에 있어서,
   상기 보강층을 형성하는 선사는 상기 절연기재층을 구성하는 선사에 비해 열전도성 또는 탄성계수가 큰 선사가 공급되어 직조된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
9. 제1항에 있어서,
   상기 보강층을 형성하는 선사 중 일부는 상기 회로층에 형성되는 회로 패튼과 전기적으로 접속되는 도전선으로 구성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
10. 제1항에 있어서,
    상기 보강층 내부에 방열 특성이 향상되도록 열흡수부재 또는 코어층이 내장된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
11. 제1항에 있어서,
    상기 회로층의 형성을 위해 상기 절연층의 표면에 배치되는 도전성 박막은 외력의 인가여부에 따라 수축 및 팽창되면서 손상되지 않도록 상기 보강층을 향해 굴곡되는 복수의 굴곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
12. 제1항에 있어서,
    피설치부와의 결속을 위해 상기 보강층에 설치되는 결속수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
13. 제2항에 있어서,
    상기 보강층은 상기 절연기재층의 일면에 형성되는 일측 보강층과, 상기 절연기재층의 타면에 형성되는 타측 보강층을 구비하고,
    상기 일측 보강층 또는 상기 타측 보강층에 이격공간을 갖도록 연결, 형성되는 한 층 이상의 부가 절연기재층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
14. 제13항에 있어서,
    상기 절연기재층 및 상기 부가 절연기재층에 선택적으로 상기 회로층이 형성되어 다층 회로부를 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
15. 제13항에 있어서,
    상기 일측 및 타측 보강층의 내부에 냉각작용을 위한 열흡수부재 또는 코어층이 구성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
16. 제13항에 있어서,
    상기 이격공간은 상기 절연성 수지가 채워지지 않는 중공부로 구성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
17. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은,
    상기 절연기재층의 외표면, 상기 보강층 내부 중에서 어느 한 곳에 방열을 위해 배치되는 코어층;
    상기 회로층의 회로패튼 및 랜드를 보호하기 위해 적층되는 솔더레지스트층;
    상기 절연층과 상기 회로층의 사이에 위치하도록 배치되는 보조절연층; 중에서 적어도 한 가지 이상이 선택적으로 더 구성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
18. 제17항에 있어서,
    상기 절연층에 형성되는 비아홀이 구비되고,
    상기 비아홀에는 방열을 위해 형성되는 비아, 또는 전기적 연결을 위해 형성되는 연결전극이 구비된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
19. 제1항에 있어서,
    상기 선사는 폭에 비해 두께가 얇아 표면이 평평한 플랫형 섬유로 구성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
20. 제19항에 있어서,
    상기 플랫형 섬유는 굵기가 50 내지 200데니어인 폴리에틸렌 섬유(PE사)이고, 상기 폴리에틸렌 섬유 한 가닥을 구성하는 필라멘트사의 가닥 수는 10 내지 100가닥인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
21. 제1항에 있어서,
    상기 선사는 선형몸체의 외면에 다수의 기모가 형성된 기모사가 전부 또는 일부로 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
22. 제1항에 있어서,
    상기 선사는 선형몸체에 도전성 물질을 포함하거나, 선형몸체의 외면에 도전성 물질이 부착 또는 코팅된 것이 전부 또는 일부로 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 빌드 업 제조방식으로 상기 보강기재를 포함하는 상기 절연층과 상기 회로층이 적어도 한 층 이상 배치되어 다층으로 구성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.

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