KR20150034460A - 연성인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연성인쇄회로기판에 관한 것으로, 상기 연성인쇄회로기판은 회로패턴이 형성되고 서로 이격 형성되는 다수의 수지층과, 상기 수지층과 수지층 사이에 구비되는 접착층을 포함하는 연성인쇄회로기판에 있어서, 상기 각각의 접착층 또는 수지층의 길이가 층마다 다르게 형성되어 절곡가능한 절곡부와, 상기 절곡부의 일 단부에 연결되며, 상기 접착층과 수지층이 동일 구간에 걸쳐 교번하여 다수 적층되는 제1 경질부, 및 상기 절곡부의 타 단부에 연결되며, 상기 접착층과 수지층이 동일 구간에 걸쳐 교번하여 다수 적층되는 제2 경질부를 포함할 수 있다.

Description

연성인쇄회로기판{FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 연성인쇄회로기판에 관한 것으로, 이동 단말기 등에서 사용되는 유연성을 갖는 연성인쇄회로기판에 관한 것이다.

일반적으로 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circut Board)은 수지필름(PolyImide Film)에 Cu박막을 증착시킨 동박적층필름(CCL; Copper Clad Laminate)을 패턴으로 에칭하여 형성된 회로패턴을 구비하는 유연성을 갖는 인쇄회로기판을 일컫는다.

이와 같은 연성인쇄회로기판은 휴대단말기, 노트북, 캠코더 등의 메인 회로기판과 LCD 모듈 상호간의 연결을 도모하는데 활용되며, 특히 메인 인쇄회로기판과 LCD 모듈 상호간의 연결부위인 힌지 부분에서의 유연성을 최대한 발휘하도록 하는 핵심 소자로 이용되고 있다.

최근 들어, 휴대단말기 등은 각종 게임기능, 네비게이션 기능, MP3기능, 무선 TV 시청 등과 같은 다양한 프로그램 및 컨텐츠의 활용에 기인하여 데이터의 전송량이 기하급수적으로 증가하고 있고, 이에 따라 연성회로기판의 집적화에 대한 필요성은 상대적으로 증폭되고 있는 실정이다.

상기 연성인쇄회로기판은 전자제품이 소형화 및 경량화하면서 연성인쇄회로기판의 제조공정에서 회로의 패턴이 파인(fine)화 되면서, 굴곡성이 요구되는 부위에 크랙이 쉽게 발생하는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 굴곡부에서의 접착층의 길이를 달리하여 크랙을 방지하는 연성인쇄회로기판을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 목적은, 회로패턴이 형성되고 서로 이격 형성되는 다수의 수지층과, 상기 수지층과 수지층 사이에 구비되는 접착층을 포함하는 연성인쇄회로기판에 있어서, 상기 각각의 접착층 또는 수지층의 길이가 층마다 다르게 형성되어 절곡가능한 절곡부와, 상기 절곡부의 일 단부에 연결되며, 상기 접착층과 수지층이 동일 구간에 걸쳐 교번하여 다수 적층되는 제1 경질부, 및 상기 절곡부의 타 단부에 연결되며, 상기 접착층과 수지층이 동일 구간에 걸쳐 교번하여 다수 적층되는 제2 경질부를 포함하는 연성인쇄회로기판을 제공하고자 한다.

상기 절곡부는 경방향의 외측으로 갈수록 접착층 형성 구간이 점점 작아지거나, 상기 절곡부는 경방향의 외측으로 갈수록 상기 수지층 형성 구간이 점점 증가할 수 있다.

상기 수지층은, 폴리이미드(polyimide) 또는 폴리에스테르(polyester)일 수 있으며, 절연층으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 절곡부의 수지층은, 경방향의 외측으로 갈수록 변형량이 증가하는 것을 특징으로 하며, 상기 회로패턴은 상기 수지층 일면 또는 양면에 형성될 수 있다.

상기 절곡부는, 90°또는 180°로 휘거나, S자형을 이룰 수 있으며, 상기 절곡부의 형상이 S자형인 경우에는 두 개의 원호가 서로 대향하도록 형성될 수 있다.

상기 절곡부의 접착층 형성 구간의 길이 차이는 절곡되는 각도에 따라 조절되는 것을 특징으로 하며, 상기 다수의 수지층의 재질은 동일한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 굴곡부에서의 접착층의 구간을 층마다 달리함으로써 이동 단말기 등의 접힘 부분에 사용시에도 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있어 신뢰성 있는 연성인쇄회로기판을 제작할 수 있다.

또한, 슬림화되는 모든 기구에 적용가능하며, 특히 절곡되는 부분이 있는 모든 기구에 사용가능하며, 종래의 제조장치를 그대로 이용하므로 공수 및 비용추가 없이 제작할 수 있다.

도 1은 일반적인 연성인쇄회로기판의 적층 형상의 단면도.
도 2 및 도 3은 절곡 구간에서 크랙이 발생하는 형상의 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성인쇄회로기판의 적층 형상의 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡되는 연성인쇄회로기판의 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따르는 연성인쇄회로기판의 다양한 형상의 개념도.
도 9는 연성인쇄회로기판의 굽힘시에 크랙이 발생되는 원인을 설명하는 개념도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따르는 연성인쇄회로기판에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하기로 한다. 먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 연성인쇄회로기판(300)(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)은 다수의 접착층(20)과 수지층(10)이 교번하여 적층된다.

즉, 상기 연성인쇄회로기판(300)은 회로패턴이 형성되는 다수의 수지층(10)과, 상기 수지층(10)과 수지층(10) 사이에 구비되는 접착층(20)이 서로 교번하여 적층되고, 최상층과 최하층은 수지층(10)으로 구성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연성인쇄회로기판(300)은 상기 접착층(20)과 수지층(10)이 동일한 길이를 가지며 교번 적층되는 제1 경질부(201) 및 제2 경질부(202)와, 상기 제1 경질부(201)와 제2 경질부(202) 사이에 배치되고, 상기 각각의 접착층(20) 또는 수지층(10)의 길이가 층마다 다르게 형성되는 절곡부(100)를 포함하여 이루어진다. 즉, 도 4에서 L1 구간의 양측에 제1 경질부(201) 및 제2 경질부(202)가 절곡부(100)와 일체로 형성된다.

본 발명의 일 실시예에서는 접착층(20)과 수지층(10)이 동일한 길이를 가지면서 직선을 이루는 구간을 경질부(201, 202)라고 하고, 상기 접착층(20)과 인접한 수지층(10)이 서로 다른 길이를 가지면서 실제 적용시에 곡선을 이루는 구간을 절곡부(100)라고 하기로 한다. 즉, 상기 절곡부(100)에서는 접착층(20)이 형성되는 구간의 길이가 층마다 다르게 형성되거나, 상기 수지층(10)이 형성되는 구간의 길이를 층마다 다르게 형성된다.

도 4에서는 상기 절곡부(100)에서의 상기 수지층(10)의 길이는 동일하고, 상기 접착층(20)이 형성되는 구간의 길이가 층마다 다른 길이로 형성되는 것을 도시하였고, 도 5에서는 상기 접착층(20)의 형성 구간의 길이는 동일하고, 상기 수지층(10)을 층마다 다른 길이로 형성되도록 한 것을 도시한 것이다. 이때, 상기 접착층(20)의 일부에는 빈 공간(30)이 형성되어 있다. 즉, 상기 빈 공간(30)이 형성되는 구간의 길이를 달리함으로써 절곡부(100)가 자연스럽게 휠 수 있도록 한다.

이와 같이 절곡되는 부위에서는 각각의 수지층(11, 12, 13)이 변형되는 양이 달라야 하므로, 도 5에서는 수지층(10)과 접착층(20)을 적층시에 수지층의 길이를 다르게 형성한 것을 도시하였다. 즉, 도 5는 절곡되는 부위 특히, 외측에 위치할수록 더 많은 변형량이 필요하므로 처음부터 더 긴 수지층(11)을 형성하고, 아래로 갈수록 변형량이 더 작으므로 이를 반영하여 수지층(12, 13)의 길이를 점점 작도록 형성한 것을 도시한 것이다. 도 5와 같이 형성하면 연성인쇄회로기판(300)을 절곡시에 수지층(10)에 큰 스트레스가 작용되지 않게 된다.

도 9는 다층으로 형성된 연성인쇄회로기판(300)의 문제를 설명하기 위한 개념도인데, 도 9를 참조하면, 연성인쇄회로기판(300)에서 굴곡이 하부로 형성되는 경우, 연성인쇄회로기판(300)의 상부면(C)에서는 수축스트레스(Compression stress)가 형성되고, 하부면(E)에서는 신장스트레스(Elongation stress)가 형성된다. 이러한 스트레스가 회로부에 가해지면 회로 크랙(crack)을 유발시키게 된다. 즉, 도 2 및 도 3은 절곡 구간에서 크랙(40)이 발생하는 형상의 단면인데, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 절곡부(100)의 절곡되는 구간에서 동일한 길이를 갖는 수지층(10)을 절곡되도록 하는 경우 크랙(40)이 발생하게 된다. 즉, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 바와 같이, 경질부(200)에서의 수지층(10)과 접착층(20)의 길이가 동일하므로, 가장 바깥쪽에 위치하거나 가장 안쪽에 위치하는 수지층(10)의 변형량이 동일하게 되어 안쪽에 위치하는 수지층(10)일수록 더 많이 찌그러지게 되어 크랙(40)이 발생하게 된다.

한편, 어떤 재료가 인장 또는 압축의 변형력을 받게 되면 어느 정도 늘어나거나 어느 정도 줄어들게 되는데, 여기서 변형률(Strain)은 원래의 길이 또는 부피에 대한 변화된 길이 또는 부피의 양의 비를 나타내는 것이다.

이때, 변화되는 길이는 원래의 길이에 따라 다르게 되므로, 많은 변화가 필요한 부분에는 원래의 길이를 보다 더 길도록 하는 것이 유리한데, 본 발명의 일 실시예에서는 이와 같은 원리를 이용하였다. 즉, 절곡부(100)에서 경방향의 외측에 위치할수록 보다 큰 반경을 그리면서 휘어지도록 하기 위해서는 변형량이 커야 하므로, 경방향의 외측으로 갈수록 변형 전의 원래 길이가 더 길도록 하고, 변형량이 상대적으로 더 작은 부분인 경방향의 내측으로 갈수록 원래의 길이를 더 짧도록 형성하는 것이다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 더 많이 휘어져야 하는 수지층(11)은 덜 휘어지는 수지층(12)보다 변형되어 늘어나는 변형량이 크고, 이와 마찬가지로 수지층(12)가 수지층(13)보다 변형량이 크며, 수지층(13)이 수지층(14)보다 변형량이 크도록 한다.

도 5에서는 수지층(10)의 길이가 층마다 다르게 형성되는 것을 도시한 것인데, 도 5를 참조하면, 제1 수지층(11)의 길이가 제2 수지층(12)의 길이보다 더 길고, 상기 제2 수지층(12)의 길이가 제3 수지층(13)의 길이보다 더 길며, 상기 제3 수지층(13)의 길이는 제4 수지층(14)의 길이보다 더 길도록 형성할 수 있다.

이때, 상기 수지층들(11, 12, 13, 14) 사이에 구비되는 접착층들(21, 22, 23) 또한 길이를 다르게 형성하여 절곡부(100)가 크랙(40) 발생 없이 휘어지도록 할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 접착층(20)의 형성 구간을 층마다 달리하였는데, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성인쇄회로기판(300)의 적층 형상의 단면도로, 윗 방향으로 절곡시키기 전의 모습이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 아래로 갈수록 접착층(20)이 형성되는 구간이 작아지는 것을 알 수 있다. 상기 수지층(10)은 접착층(20)이 형성되는 구간에서는 거의 변형이 일어나지 않고, 접착층(20)이 형성되어 있지 않은 구간에서 주된 변형이 일어난다. 이때, 상기 수지층(10)은 고유의 변형률을 가지고 있는데, 동일한 변형률을 갖는 소재에 대하여 변형량을 다르게 하기 위하여 접착층(20)의 형성 구간을 층마다 달리하는 것이다.

일 예로 본 발명의 일 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 빈 공간(30)의 형성 구간의 길이가 L1, L2, L3와 같이 윗 층에서부터 아래층으로 갈수록 더 작도록 형성할 수 있다. 이때, 수지층(11, 12, 13)이 접착층(20)의 영향을 받지 않고 변형할 수 있는 구간의 길이는 각각 L1, L2, L3가 된다.

즉, 제1 접착층(21)에서 접착층이 형성되어 있지 않은 접착층 생략 구간의 길이가 L1인 경우에 제1 수지층(11)의 변형 길이가 S1이고, 제2 접착층(22)에서의 접착층 생략 구간의 길이가 L2인 경우에 제2 수지층(12)의 변형 길이가 S2이고, 제3 접착층(23)에서의 접착층 생략 구간의 길이가 L3인 경우에 제3 수지층(13)의 변형 길이가 S3라고 할 때, L1>L2>L3이고, S1>S2>S3이다. 즉, 절곡부(100)의 외측으로 갈수록 변형되는 길이가 더 길어지므로 절곡부(100)에서 보다 더 원활하게 휘어질 수 있는 것이다.

이때, 각각의 접착층(21, 22, 23)간의 접착층 형성 구간의 길이 차이인 D1, D2는 절곡되는 각도에 따라 조절될 수 있다. 예를 들면, 도 6에서와 같이 180°로 휘어지는 경우에는 가장 바깥쪽의 수지층(11)의 변형량이, 도 7에서와 같이 90°로 휘어지는 경우보다 커야 하므로, D2가 D1보다 커야 한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따르는 다층으로 적층된 연성인쇄회로기판(300)의 단면도인데, 도 6은 180°, 도 7은 90°로 휘어지는 것을 나타낸 것이다.

도 6 및 도 7에서는 180°및 90°로 휘어지는 것을 나타냈으나, 본 발명의 권리범위는 여기에 한정되지 않으며, 도 8에 도시된 바와 같이 다양한 반경을 갖는 절곡부(100)를 갖는 것이면 모두 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다. 특히, 도 8의 c에서는 S자형의 절곡부(100)를 도시하였는데, 이를 위하여 반경 R3, R4를 갖도록 하였다. 이때, R3, R4는 같은 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 상기와 같이 절곡부(100)는 원호 형상으로 형성될 수 있으며, 상기와 같이 S자형을 이루는 경우에는 대향하는 원호의 크기(R3, R4)가 서로 다를 수도 있다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡성 인쇄회로기판(300)은 층마다 변형량이 다르게 일어나지만, 동일한 변형률로 변형되기 때문에 크랙(Crack) 발생을 억제할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연성인쇄회로기판(300)은 용이하게 굴곡될 수 있으므로 움직임을 전제로 한 전기장치, 예컨대 폴더 타입의 이동통신 단말기나 슬라이드 타입의 이동통신 단말기 등에서 본체와 슬라이드 부재(또는 폴더 부재)의 전기적 회로 연결에 사용될 수 있다. 즉, 슬라이드 부재(또는 폴더 부재)를 여닫을 때 FPCB가 유연하게 굴곡되면서 회로가 계속적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서의 상기 수지층(10)에는 회로패턴이 형성되며, 폴리이미드(polyimide) 또는 폴리에스테르(polyester)일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서의 수지층(10)은 폴리이미드 또는 폴리에스테르를 포함하는 절연층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 수지층(10)의 일면 또는 양면에 형성되는 접착층(20)은 열경화성 에폭시 등의 수지를 포함하는 열가소성 폴리이미드 등을 주성분으로 하는 접착성을 가지는 수지 필름형태의 것을 사용할 수 있다. 물론 필름 형태가 아닌 접착성을 가진 물질을 도포하여 경화하는 방식으로 형성하는 것도 가능하다.

종래에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 접착층(20)과 수지층(10)을 접착시 접착층(20)이 형성되지 않는 구간의 길이가 접착층(20)이 형성되는 모든 층에서 동일한 길이로 설계되어 제품에 굴곡에 의한 스트레스가 가해지면서 수축 또는 신장에 의한 스트레스가 지속적으로 회로부에 가해져 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 회로 크랙(40)이 발생하게 되었다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에서와 같이, 다수의 수지층(10) 및 접착층(20)이 교번하여 적층되어 형성되는 연성인쇄회로기판(300)의 절곡부(100)에서의 접착층(20) 또는 수지층(10)의 길이를 층마다 다르게 형성함으로써 절곡부(100)에서 크랙이 발생되지 않으면서 절곡될 수 있도록 하였다. 이는 접힘 구간이 짧을수록 크랙 발생 요인이 커지는데, 본 발명의 일 실시예에서는 최소 접힘 구간을 최소화할 수 있어 연성인쇄회로기판의 전체 길이를 줄일 수 있다.

상기와 같은 연성인쇄회로기판(300)은 슬림화 이슈가 있는 모든 전자기기에 적용 가능하며 특히, 노트북, 테블릿PC의 경우에는 LCD 모듈의 연성인쇄회로기판(300)에 적용 가능하고, 네비게이션, PDA의 경우에는 터치 패널의 연성인쇄회로기판(300)에 적용 가능하며, 휴대폰, 스마트폰의 경우에는 LCD 모듈, 터치 패널, 각종 커넥터류 조립시에 적용 가능하며, 폴더폰의 절곡, 슬라이드폰 슬라이딩에도 적용 가능하다.

이상에서 설명된 연성인쇄회로기판(300)은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

1. 회로패턴이 형성되고 서로 이격 형성되는 다수의 수지층과, 상기 수지층과 수지층 사이에 구비되는 접착층을 포함하는 연성인쇄회로기판에 있어서,
   상기 각각의 접착층 또는 수지층의 길이가 층마다 다르게 형성되어 절곡가능한 절곡부;
   상기 절곡부의 일 단부에 연결되며, 상기 접착층과 수지층이 동일 구간에 걸쳐 교번하여 다수 적층되는 제1 경질부; 및
   상기 절곡부의 타 단부에 연결되며, 상기 접착층과 수지층이 동일 구간에 걸쳐 교번하여 다수 적층되는 제2 경질부를 포함하는 연성인쇄회로기판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 절곡부는 경방향의 외측으로 갈수록 접착층 형성 구간이 점점 작아지는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
3. 제1항에 있어서,
   상기 절곡부는 경방향의 외측으로 갈수록 상기 수지층 형성 구간이 점점 증가하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
4. 제1항에 있어서,
   상기 수지층은,
   폴리이미드(polyimide) 또는 폴리에스테르(polyester)인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
5. 제1항에 있어서,
   상기 절곡부의 수지층은,
   경방향의 외측으로 갈수록 변형량이 증가하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
6. 제5항에 있어서,
   상기 회로패턴은 상기 수지층 일면 또는 양면에 형성되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
7. 제1항에 있어서,
   상기 절곡부는,
   90°또는 180°로 휘거나, S자형을 이루는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
8. 제7항에 있어서,
   상기 절곡부의 접착층 형성 구간의 길이 차이는 절곡되는 각도에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
9. 제7항에 있어서,
   상기 절곡부의 형상이 S자형인 경우에는 두 개의 원호가 서로 대향하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
10. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 수지층의 재질은 동일한 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
11. 제1항에 있어서,
    상기 수지층은 절연층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.

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