KR20180009213A - 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판 - Google Patents

저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판에 저유전율 소재를 사용하여, 무선 통신기기들의 신호의 무결성(인터그리티) 및 신호의 전송 Loss를 최소화하기 위한 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판에 관한 것으로, 폴리이미드층; 및 상기 폴리이미드층의 상면 및 하면에 배치되는 신호전송층;을 포함하되, 상기 폴리이미드층 및 신호전송층 중 적어도 하나 이상의 층은 저유전율소재를 포함하여 구성된다.

Description

저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판{FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD COMPRISING LOW PERMITTIVITY MATERIAL}
본 발명은 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판에 관한 것으로, 인쇄회로기판에 저유전율 소재를 사용하여, 무선 통신기기들의 신호의 무결성(인터그리티) 및 신호의 전송 Loss를 최소화하기 위한 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판에 관한 것이다.
인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board)은 인쇄 회로용 원판에 전기 배선의 회로 설계에 따라 각종 전자 부품을 연결하거나 부품을 지지해주는 전기전자 제품의 핵심 부품으로서, 가전기기, 통신기기 및 산업용 기기 등에 전반적으로 사용되는 수동 부품이다.
일반적으로, 인쇄회로기판에서 송신부에서 수신부로 전송선로를 통해 신호를 전달 할 경우, 신호의 왜곡을 최소화하기 위해 송신부, 수신부, 전송선로의 임피던스를 일치시켜야하며, 이를 임피던스 매칭이라 한다.
예를 들어, HDMI 규격에 따르면 전송선로의 임피던스 매칭을 위해 임피던스가 100Ω ± 15% 이내가 되도록 설계되어져야 하며, 핸드폰의 디스플레이는 임피던스가 100Ω ± 10% 이내가 되도록 설계되어야하고, 안테나 모듈의 경우, 75Ω or 50Ω ± 10% 이내가 되도록 설계되어야한다. 이 범위를 벗어날 경우 규격인증을 받지 못하는 문제점가 발생한다.
또한, 인쇄회로기판에는 외부의 정전기방전으로부터 보호하기 위해 ESD 방지소자가 전송선로에 장착된다. 이 경우 ESD 방지소자의 캐패시턴스 성분이 전송선로의 캐패시턴스에 더해지게 되어 ESD방지소자가 장착된 전송선로 부분에서 임피던스가 저하되어 임피던스 매칭이 이루어지지 않는 문제점이 발생한다.
또한, 인쇄회로기판은 정전기 관련한 문제점뿐만 아니라, 회로 기판의 Insertion Loss(삽입 손실) 및 반사손실(Return Loss)이 발생하는 문제가 발생한다.
또한, Transmission Loss는 회로에 포함된 능동회로(CHIP)류 등이 동작할 때, 장애요인으로 Data 왜곡 및 신호의 Noise를 유발할 수 있다.
한국공개특허 제10-2008-0037468호 ("인쇄회로기판", 공개일 2008.04.30.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인쇄회로기판의 신호전송라인과 그 주위 본딩 시트에 저유전율(Low Dk/Df) 소재를 사용하여 인쇄회로기판을 제작함으로써, 전송선로의 Insersion Loss 저감 및 인피던스 Matching에 유리한 특성을 구현하기 위한 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판을 제공함에 있다.
본 발명은, 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판에 관한 것으로, 폴리이미드층; 및 상기 폴리이미드층의 상면 및 하면에 배치되는 신호전송층;을 포함하되, 상기 신호전송층은 저조도(Low Profile)용 소재를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판은 폴리이미드층; 및 상기 폴리이미드층의 상면 및 하면에 배치되는 신호전송층;을 포함하되, 상기 폴리이미드층 및 신호전송층 중 적어도 하나 이상의 층은 저유전율소재가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판은 상기 폴리이미드층과 신호전송층 사이에 저유전율층이 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판은 상기 폴리이미드층과 신호전송층이 교차되어 복수 적층되되, 상기 폴리이미드층과 신호전송층 사이에 저유전율층이 적어도 하나 이상 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저유전율층은 접착층인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폴리이미드층은 저유전율(Low DK), 저유전정접(Dissipation Factor) 또는 폴리이미드(Polyimid) 소재 중 선택되는 하나의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신호전송층은 구리(Cu) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판은 최상단 및 최하단층에 커버레이층이 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판은 상기 커버레이층과 신호전송층 사이에 도금층이 더 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 인쇄회로기판의 신호전송라인과 그 주위 본딩 시트에 저유전율(Low Dk/Df) 소재를 사용하여 인쇄회로기판을 제작함으로써, 전송선로의 Insersion Loss 저감 및 임피던스 Matching에 유리한 효과가 있다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예 1에 따른 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판의 단면도
도2는 본 발명의 바람직한 실시예 2에 따른 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판의 단면도
도3은 본 발명의 바람직한 실시예 3에 따른 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판의 단면도
도4는 본 발명의 바람직한 실시예 4에 따른 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판의 단면도
도5는 본 발명의 바람직한 실시예 5에 따른 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판의 단면도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판은 신호전송층, 폴리이미드층 및 신호전송층 구조로 적층되어 이루어진다. 이때, 상기 상부의 신호전송층은 시그널층으로 사용될 수 있으며, 하부의 신호전송층은 그라운드층으로 사용될 수 있다. 이때, 상기 신호전송층은 저조도(Low Profile)용 소재를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 인쇄회로기판은 상기 폴리이미드층 및 신호전송층 중 적어도 하나 이상의 층은 저유전율소재가 포함된다. 이때, 상기 저유전율소재는 유전율(Er) 및 유전정접(Df)이 낮은 소재를 의미한다. 더욱 상세하게는, 유전율(Er)이 3.0 이하이거나, 유전정접(Df)이 10 Ghz에서 0.003 이하인 저유전율 소재를 말한다. 일반적인 유전율 소재는 유전정접이 1 Mhz에서 0.002 이상 이지만, 저유전율 소재는 고주파(High Frequency)에서 유전정접(Df) 값(10 Ghz에서 0.003 이하)이 낮은 특성이 있다. 이러한 유전율 및 유전정접이 낮은 저유전율 소재는 신호전파지연시간을 단축시키는데 유리한 특징이 있다. 예를 들면, Coupon Sample 제작(Micro Strip, W=0.5mm, h=1mm, length=200mm) 시 일반 소재 유전율이 4.0 일 경우, 전파속도(응답시간)는 1.121 nSec 이지만, 유전율이 낮은 저유전율소재(유전율 2.5) 일 경우, 전파속도(응답시간)는 0.926 nSec 이다.
또한, 상기 저유전율 소재로 인쇄회로기판(FPCB)을 제작할 경우, 전송손실(Transmission loss) 값이 적어, 삽입손실(Insertion Loss) 값이 적은 특성을 가진다.
또한, 본 발명의 인쇄회로기판은 상기 폴리이미드층과 신호전송층 사이에 저유전율층이 배치될 수 있다. 즉, 본 발명의 인쇄회로기판은 신호전송층(시그널층), 저유전율층, 폴리이미드층, 저유전율층 및 신호전송층(그라운드층)으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 인쇄회로기판은 폴리이미드층과 신호전송층이 교차되어 복수 적층되는 구조로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 인쇄회로기판은 각 층 사이에 저유전율층이 적어도 하나 이상 배치될 수도 있다.
이하, 각 실시예에 대해 상세히 설명한다.
[실시예 1]
도1을 참조하여, 본 발명의 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판에 대해 설명한다. 실시예 1의 인쇄회로기판은 신호전달층이 2층으로 이루어진 구조이다. 즉, 실시예 1의 인쇄회로기판은 신호전송층(시그널층(210)), 폴리이미드층(300) 및 신호전송층(그라운드층(220)) 구조로 이루어진다. 이때, 최상부층에는 제1 커버레이층(110)이 배치될 수 있으며, 최하부층에는 제2 커버레이층(120)이 배치될 수도 있다. 상기 신호전송층은 저조도(Low Profile)용 소재를 사용할 수 있다. 또한, 상기 신호전송층(시그널층(210)), 폴리이미드층(300) 및 신호전송층(그라운드층(220))은 저유전율소재로 이루어질 수 있다.
이하, 각 층에 대해 상세하게 설명한다.
시그널층(210)은 상기 제1 커버레이층(110)의 하면에 배치되며, 구리(Cu) 재질로 이루어지거나 구리 재질로 도금되기도 한다. 이때, 상기 시그널층(210)은 구리(Cu) 재질로 이루어지되, 저유전율용 구리 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
폴리이미드층(300)은 상기 시그널층(210)의 하면에 배치된다. 또한, 상기 폴리이미드층(300)은 저유전율(Low DK) 및 저유전정접(Dissipation Factor) 소재로 이루어지기도 한다.
그라운드층(220)은 상기 폴리이미드층(300)의 하면에 배치되며, 구리(Cu) 재질로 이루어지거나 구리 재질로 도금되기도 한다. 이때, 상기 그라운드층(220)은 구리(Cu) 재질로 이루어지되, 저유전율용을 사용하는 것이 바람직하다.
제2 커버레이층(120)은 상기 그라운드층(220)의 하면에 배치된다.
[실시예 2]
도2를 참조하여, 본 발명의 실시예 2의 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판에 대해 설명한다. 실시예 2의 인쇄회로기판은 실시예 1의 인쇄회로기판 구조에서 신호전송층(시그널층(210)), 폴리이미드층(300) 및 신호전송층(그라운드층(220))의 각층 사이에 저유전율층이 각각 배치되는 구조이다. 즉, 실시예 2의 인쇄회로기판은 신호전송층(시그널층(210)), 제1 저유전율층(410), 폴리이미드층(300), 제2 저유전율층(420) 및 신호전송층(그라운드층(220))으로 이루어진다. 이때, 실시예 2의 인쇄회로기판은 최상부층에 제1 커버레이층(110)이 배치될 수 있으며, 최하부층에는 제2 커버레이층(120)이 더 배치될 수도 있다.
또한, 실시예2의 인쇄회로기판도 실시예1과 동일하게 상기 신호전송층(시그널층(210)), 폴리이미드층(300) 및 신호전송층(그라운드층(220))이 저유전율소재로 이루어질 수 있다.
이하, 각 층에 대해 상세히 설명한다.
제1 커버레이층(110)은 저유전율 소재가 포함될 수도 있다.
시그널층(210)은 상기 제1 커버레이층(110)의 하면에 배치되며, 구리(Cu) 재질로 이루어지거나 구리 재질로 도금되기도 한다.
제1 저유전율층(410)은 상기 시그널층(210)의 하면에 배치된다. 이때, 상기 제1 저유전율층(410)은 접착층으로 사용될 수 있다.
폴리이미드층(300)은 상기 제1 저유전율층(410)의 하면에 배치된다. 또한, 상기 폴리이미드층(300)은 저유전율(Low DK) 및 저유전정접(Dissipation Factor), 또는 폴리이미드(Polyimid) 소재를 사용하기도 한다.
제2 저유전율층(420)은 상기 폴리이미드층(300)의 하면에 배치된다. 이때, 상기 제2 저유전율층(420)은 접착층으로 사용될 수 있다.
그라운드층(220)은 상기 제2 저유전율츨(420)의 하면에 배치된다. 또한, 상기 그라운드층(220)은 구리(Cu) 재질로 이루어지거나 구리 재질로 도금되기도 한다.
제2 커버레이층(120)은 상기 그라운드층(220)의 하면에 배치된다.
[실시예 3]
도3을 참조하여, 본 발명의 실시예 3의 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판에 대해 설명한다.
실시예3의 인쇄회로기판은 신호전송층이 3층으로 이루어진 구조로, 신호전송층과 폴리이미드층이 교차되어 복수 적층되는 구조이되, 저유전율층이 각 층 사이에 적어도 하나 이상 배치되는 구조이다. 즉, 실시예3의 인쇄회로기판은 신호전송층(제1 그라운드층(221)), 제1 폴리이미드층(310), 제1 저유전율층(410), 신호전송층(시그널층(210)), 제2 폴리이미드층(320) 및 신호전송층(제2 그라운드층(222))으로 이루어진다. 이때, 최상단에는 제1 커버레이층(110)과 제1 도금층(510)이 배치될 수 있으며, 최하단에는 제2 도금층(520)과 제2 커버레이층(120)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 저유전율층(410)은 제1 폴리이미드층(310)과 신호전송층(시그널층(210)) 사이 외에도, 다른 층 사이에도 배치될 수도 있다.
이하, 각 층에 대해 상세히 설명한다.
제1 도금층(510)은 상기 제1 커버레이층(110)의 하면에 배치된다.
제1 그라운드층(221)은 상기 제1 도금층(510)의 하면에 배치되며, 구리(Cu) 재질로 이루어지거나 구리 재질로 도금되기도 한다.
제1 폴리이미드층(310)은 상기 제1 그라운드층(221)의 하면에 배치된다. 또한, 상기 제1 폴리이미드층(310)은 저유전율(Low DK) 및 저유전정접(Dissipation Factor) 소재로 이루어지기도 한다.
제1 저유전율층(410)은 상기 제1 폴리이미드층(310)의 하면에 배치되지만, 필요에 따라 다른 층 사이에 배치될 수도 있다. 이러한, 상기 제1 저유전율층(410)은 저유전율(Low DK) 및 저유전정접(Dissipation Factor) 소재로 이루어지기도 한다. 또한, 상기 제1 저유전율층(410)은 접착층으로 사용될 수 있다.
시그널층(210)은 상기 제1 저유전율층(410)의 하면에 배치되며, 구리(Cu) 재질로 이루어지거나 구리 재질로 도금되기도 한다.
제2 폴리이미드층(320)은 상기 시그널층(210)의 하면에 배치된다. 또한, 상기 제2 폴리이미드층(320)은 저유전율(Low DK) 및 저유전정접(Dissipation Factor) 소재로 이루어지기도 한다.
제2 그라운드층(222)은 상기 제2 폴리이미드층(320)의 하면에 배치되며, 구리(Cu) 재질로 이루어지거나 구리 재질로 도금되기도 한다.
제2 도금층(520)은 상기 제2 그라운드층(222)의 하면에 배치된다.
제2 커버레이층(120)은 상기 제2 도금층(520)의 하면에 배치된다.
[실시예 4]
도4를 참조하여, 본 발명의 실시예 4의 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판에 대해 설명한다. 실시예 4의 인쇄회로기판은 실시예 3의 인쇄회로기판 구조에서 저유전율층이 복수개 배치되는 구조이다. 즉, 실시예 4의 인쇄회로기판은 신호전송층(제1 그라운드층(221)), 제2 저유전율층(420), 제1 폴리이미드층(310), 제1 저유전율층(410), 신호전송층(시그널층(210)), 제2 폴리이미드층(320) 및 신호전송층(제2 그라운드층(222))으로 이루어진다. 또한, 최상단에는 제1 커버레이층(110)과 제1 도금층(510)이 배치될 수 있으며, 최하단에는 제2 도금층(520)과 제2 커버레이층(120)이 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1 저유전율층(410)과 제2 저유전율층(420)은 다른 층 사이에도 배치될 수도 있으며, 저유전율(Low DK) 및 저유전정접(Dissipation Factor) 소재로 이루어지기도 한다. 또한, 상기 제1 저유전율층(410)과 제2 저유전율층(420)은 접착층으로 사용될 수 있다.
실시예 4는 실시예 3의 구성과 동일한 구성으로 이루어지기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
[실시예 5]
도5를 참조하여, 본 발명의 실시예 5의 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판에 대해 설명한다. 실시예5의 인쇄회로기판은 신호전송층이 4층으로 이루어진 구조이며, 실시예 3의 인쇄회로기판에서 신호전송층과 폴리이미드층이 더 적층되는 구조이다. 즉, 실시예5의 인쇄회로기판은 신호전송층(제1 그라운드층(221)), 제1 폴리이미드층(310), 제1 저유전율층(410), 신호전송층(시그널층(210)), 제2 폴리이미드층(320), 신호전송층(제2 그라운드층(222)), 제2 저유전율층(420), 제3 폴리이미드층(330), 신호전송층(제3 그라운드층(223))으로 이루어진다. 또한, 최상단에는 제1 커버레이층(110)과 제1 도금층(510)이 배치될 수 있으며, 최하단에는 제2 도금층(520)과 제2 커버레이층(120)이 배치될 수 있다.
이러한, 실시예5의 인쇄회로기판은 실시예 3의 인쇄회로기판의 신호전송층(제2 그라운드층(222)) 하부에 제2 저유전율층(420), 제3 폴리이미드층(330) 및 신호전송층(제3 그라운드층(223))이 추가로 더 배치되는 구조이다. 이때, 상기 제2 저유전율층(420)은 제2 그라운드층(222)과 제3 폴리이미드층(330)을 부착하기 위해 접착층으로 사용되기도 한다. 또한, 제2 저유전율층(420)도 저유전율(Low DK) 및 저유전정접(Dissipation Factor) 소재로 이루어지기도 한다.
제3 폴리이미드층(330)은 상기 제2 저유전율층(420)의 하면에 배치되며, 저유전율(Low DK) 및 저유전정접(Dissipation Factor) 소재를 사용하기도 한다.
제3 그라운드층(223)은 상기 제3 폴리이미드층(330)의 하면에 배치되며, 구리(Cu) 재질로 도금되기도 한다.
따라서, 본 발명의 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판은 신호전송층과 폴리이미드층이 교차되어 복수 적층되는 구조로 이루어지되, 각 층이 저유전율용 소재나 저유전율소재로 이루어진다. 또한, 본 발명의 인쇄회로기판은 신호전송층과 폴리이미드층이 복수 적층된 각 층 사이에 저유전율소재로 이루어진 저유전율층이 적어도 하나 이상 배치될 수 있는 구조로 이루어질 수 있다.
이러한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
110 : 제1 커버레이층 120 : 제2 커버레이층
210 : 시그널층
220 : 그라운드층
221 : 제1 그라운드층 222 : 제2 그라운드층
223 : 제3 그라운드층
300 : 폴리이미드층
310 : 제1 폴리이미드층 320 : 제2 폴리이미드층
330 : 제3 폴리이미드층
410 : 제1 저유전율층 420 : 제2 저유전율층
510 : 제1 도금층 520 : 제2 도금층

Claims (9)

  1. 폴리이미드층; 및
    상기 폴리이미드층의 상면 및 하면에 배치되는 신호전송층;을 포함하되, 상기 신호전송층은 저조도(Low Profile)용 소재를 사용하는 것을 특징으로 하는 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판.
  2. 폴리이미드층; 및
    상기 폴리이미드층의 상면 및 하면에 배치되는 신호전송층;을 포함하되, 상기 폴리이미드층 및 신호전송층 중 적어도 하나 이상의 층은 저유전율소재가 포함되는 것을 특징으로 하는 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판은
    상기 폴리이미드층과 신호전송층 사이에 저유전율층이 배치되는 것을 특징으로 하는 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판은
    상기 폴리이미드층과 신호전송층이 교차되어 복수 적층되되,
    상기 폴리이미드층과 신호전송층 사이에 저유전율층이 적어도 하나 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 저유전율층은 접착층인 것을 특징으로 하는 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 폴리이미드층은
    저유전율(Low DK), 저유전정접(Dissipation Factor) 또는 폴리이미드(Polyimid) 소재 중 선택되는 하나의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 신호전송층은 구리(Cu) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판은
    최상단 및 최하단층에 커버레이층이 배치되는 것을 특징으로 하는 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판은
    상기 커버레이층과 신호전송층 사이에 도금층이 더 배치되는 것을 특징으로 하는 저유전율 소재가 포함된 인쇄회로기판.
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