KR20180020524A - 커버레이 처리된 인쇄회로기판 및 이를 구비하는 배터리 보호회로 패키지 - Google Patents

Abstract

금속재질로 형성된 베이스층의 배면측에 실장된 반도체 칩 및, 배면 전체를 도포하도록 형성된 커버레이층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 배처리 보호회로 패키지가 개시된다.

Description

커버레이 처리된 인쇄회로기판 및 이를 구비하는 배터리 보호회로 패키지{A printed circuit board having coverlay and Package of battery protection circuits with the same}

본 발명은 일면에 커버레이 처리된 인쇄회로기판 및 이를 구비한 배터리 보호회로 패키지에 관한 것이다.

최근 전자제품이 소형화, 고밀도와, 박판화, 패키지화됨에 따라 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)의 박판화 및 미세패턴화가 진행되고 있다. 이러한 추세를 반영하기 위하여 종래와는 차별화된 인쇄회로기판의 구조 및 제조방법이 요구되는 실정이다. 즉, 인쇄회로기판의 제조에 있어서, 공정단축 및 이를 통한 원가절감그뿐만 아니라, 차세대 플립칩 인쇄회로기판(Flip-Chip BGA)의 필수조건인 박판화에 대응하기 위해서 두께가 얇으면서도 높은 강성(Stiffness)을 갖는 기판 소재에 대한 연구가 활발한 상황이다.

또한, 기본적으로 인쇄회로기판은 인쇄회로 원판에 전기배선의 회로설계에 따라 각종 전자 부품을 연결하거나 부품을 지지하는 역할을 수행해 왔으나, 실장되는 수동 부품 및 패키징 개수가 늘어날수록 부품에는 전력 소모가 많아지고 심한 열이 발생하게 되어 방열성능은 제품의 신뢰성 측면, 소비자의 제품 선호도 측면에서도 중요한 판단기준이 되고 있다.

종래에 사용되고 있는 인쇄회로 기판을 정리해 보면,

페놀수지기판(PP재질) : 크라프트지에 페놀수지를 함침하여 적층한 것으로 소요되는 비용은 적으나 치수변화가 크고 흡습성이 있어 문제를 일으킬 수 있다.

또한 전기적-기계적 특성이 떨어지는 단점이 있다.

에폭시수지기판(Epoxy Resin, GE 재질) : 보통 에폭시수지와 유리섬유를 합성하여 제조하며 치수변화도 적고 흡수성도 적은 장점이 있는 반면, 가격이 다소 비싸고 가공성이 떨어지는 단점이 있고 열전도성도 떨어진다.

컴퍼지트 기판(Compogite Base Material, CPE 재질) : 여러 가지 재질을 합성하고 적층하여 만든 기판이다. 일반적으로 유리에 셀룰로오스를 합성하여 만든 기판으로 전기적 기계적 특성이 우수하다.

유리폴리이미드수지 : 유리에 폴리이미드필름을 부착하는 방법으로 내열성은 좋으나 가공성이 취약하고 열전도도가 약하다.

상기 나열한 기존 방식의 PCB기판들은 공통적으로 방열효과가 약한 문제점을 가지고 있으며, 특히 LED(발광다이오드)는 인쇄회로기판(PCB)에서 발생한 열을 빨리 처리하지 못하면 LED 인쇄회로기판과 조광장치 내부의 온도를 상승시키고 그 결과 LED 램프의 고장, 작동 불능 상태를 불러옴과 동시에 관련 회로들의 오작동까지 유발시키는 문제점이 있다.

이와 같이 PCB기판에서 방열효과는 기판의 신뢰성, 내구성을 결정하는 가장 중요한 사항이며 현재는 PCB 기판의 고기능화로 인하여 발생하는 열을 효과적으로 방열 및 방출할 수 있는 기능성 인쇄회로기판이 요구되고 있다.

이러한 점을 감안하여 우수한 가공성 및 내열성을 갖는 절연물질에 의해 절연층을 형성하게 되는데, 이러한 절연층은 인쇄회로기판에 코팅처리되어 형성되는 것이 일반적이다.

그런데 이와 같이 절연층을 인쇄회로기판에 코팅 처리하기 위해서는 절연층 소재에 따라서 고온 소성 공정이 필요한 소재를 적용시에는 높은 열에너지와 장비가 필요하게 되어 코팅작업공정이 번거롭고 오래 걸리면 비용이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 절연층의 종류에 따라 코팅층의 두께와 무관하게 크랙이 쉽게 발생하는 문제점이 있다.

또한, 최근 금속기판을 인쇄회로기판의 코어부재로 사용하는 경우에는 코팅 형성하기 위한 절연층의 소재가 메탈기판과의 밀착력이 약하여 들뜸 현상 등이 발생하게 되고, 공극 형성 등으로 인하여 크랙이 발생하여 우수한 방열성을 확보하기 어려운 문제점 등이 있다.

대한민국 등록실용신안 제20-0419092호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 우수한 방열, 절연성은 물론 크랙 발생을 억제하고 생산성을 향상시킬 수 있는 커버레이 처리된 인쇄회로기판 및 이를 구비하는 배터리 보호회로 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 커버레이 처리된 인쇄회로기판은, 금속재질로 형성된 베이스 층의 배면측에 실장된 반도체 칩; 및 상기 배면 전체를 도포하도록 형성된 커버레이층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 커버레이층은, 상기 베이스층의 배면과 상기 반도체칩의 외면에 도포되는 접착층; 및 상기 접착층의 외부에 적층되어 결합되는 보호층;을 포함하며, 상기 보호층은 폴리이미드(Polymide)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 보호회로 패키지는,

금속재질로 형성된 베이스층의 배면측에 실장된 반도체 칩 및 상기 배면 전체를 도포하도록 형성된 커버레이층을 포함하는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 외면에 결합되며, 니켈 재질로 형성되는 리드프레임; 및 상기 리드프레임과 상기 인쇄회로기판 사이에 형성되는 솔더층; 및 상기 리드프레임의 외면에 금으로 도금되어 형성되는 노출단자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 인쇄회로기판은, 구리재질로 형성된 베이스층; 상기 베이스층의 외면에 형성되는 OSP층; 상기 OSP층과 상기 리드프레임 사이에 상기 솔더층이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 인쇄회로기판은, 구리재질로 형성된 베이스층; 상기 베이스층의 외면에 니켈 재질로 도금처리된 제1도금층; 상기 제1도금층의 외면에 금 재질로 도금처리된 제2도금층;을 포함하며, 상기 제2도금층과 상기 리드프레임 사이에 상기 솔더층이 형성되는 것이 좋다.

본 발명의 인쇄회로기판 및 이를 구비한 배터리 호보회로 패키지에 따르면, 인쇄회로기판에 전면 도포되는 커버레이층을 형성함으로써, 제고 공정을 단축시킬 수 있으며, 인쇄회로기판의 배면에 설치되는 각종 부품을 효과적으로 도포하여 외부로부터 보호할 수 있게 된다.

또한, 커버레이층이 인쇄회로기판에 안정적으로 도포되어 접착된 상태를 유지하므로 들뜸 현상 등으로 인한 크랙발생을 방지할 수 있으며, 도포두께를 용이하게 설정할 수 있으므로 제품의 보호 및 절연, 방열효과를 극대화하여 설계할 수 있다.

또한, 본 발명의 인쇄회로기판이 적용된 배터리 보호회로 패키지에 따르면, 구리재질의 베이스층과 노출단자의 층을 분리시켜서 산소와 베이스층의 접촉을 차단하여 부식발생을 방지할 수 있게 되어 제품의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.

또한, 리드프레임에 노출단자를 도금하여 형성함으로써, 인쇄회로기판에 노출단자를 형성하기 위한 공간이 불필요하게 되고 인쇄회로기판에 노출단자를 형성하는 공정을 생략할 수 있게 되어 제품의 소형화는 물론 제품 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 제품의 소형화로 인하여 배터리의 용량을 늘릴 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지가 배터리 셀에 결합된 상태를 보인 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 가지는 배터리 보호회로 패키지를 나타내 보인 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 보호회로 패키지의 개략적인 단면구성도이다.
도 4는 도 3의 A 부분을 확대하여 보인 부분 확대 단면도이다.
도 5는 도 3의 B 부분을 확대하여 보인 부분 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 인쇄회로기판의 다른 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판(110)을 포함하여 배터리셀(40)의 보호를 위한 배터리 보호회로 패키지(100)가 배터리 셀(40)에 결합된 상태를 나타내 보인 개략적인 도면이다.

도 2는 인쇄회로기판(110)이 적용된 배터리 회로기판 패키지(100)를 나타내 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 배터리 회로기판 패키지의 개략적인 단면 구성도이다.

배터리 회로기판 패키지(100)는 인쇄회로기판(110)과, 상기 인쇄회로기판(110)에 결합되는 리드프레임(120)과, 상기 리드프레임(120)의 외측면에 도금처리되는 노출단자(130)를 구비한다.

여기서, 상기 인쇄회로기판(110)의 일 실시예에 따르면, 구리(Cu) 재질의 베이스층(111)과, 베이스층(111)의 상부면에 형성되는 제1도금층(112), 제1도금층(112)의 외면에 형성되는 제2도금층(113), 제2도금층(113)을 구비하며, 상기 제2도금층(113)에 리드프레임(120)이 솔더층(114)에 의해 결합된다.

그리고 상기 리드프레임(120)의 외면에 노출단자(130)가 도금되어 형성된다.

상기 제1도금층(112)은 니켈 재질로 도금처리되어 소정 두께로 형성되며, 바람직하게는 최소 5.0㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2도금층(113)은 금(Au)으로 도금처리된 것으로서, 0.03㎛ 이상의 두께로 형성되는 것이 좋다.

상기와 같이 인쇄회로기판(110)이 구성되고, 상기 제2도금층(113)은 제1도금층(112)의 일부 영역에만 형성될 수 있다.

상기 제2도금층(113)에 니켈(Ni) 원자재 즉, 리드 프레임(120)을 납땜에 의해 결합함으로써 그들(113,120) 사이에 솔더층(114)이 형성된다. 이러한 솔더층(114)은 바람직하게는 0.02mm∼0.05mm의 두께로 형성되는 것이 좋다.

상기 리드프레임(120)은 외면에 노출단자(130)가 도금처리된 제1리드프레임(121)과, 노출단자가 형성되지 않고 니켈 원자재로 이루어져서 솔더층(114)에 의해 결합된 제2리드프레임(123)으로 구분될 수 있다. 제1 및 제2리드프레임(121,123)은 인쇄회로기판(110)의 양단부 쪽에서 외측으로 더 연장되도록 배치된다. 이러한 리드프레임(120)의 두께는 대략 0.10 ∼0.15mm로 형성될 수 있다.

상기 노출단자(130)는 니켈(Ni) 원자재로 이루어진 리드프레임(121)의 외면에 금(Au)을 도금하여 형성되며, 그 두께는 최소 0.5㎛로 형성될 수 있다.

그리고 상기 인쇄회로기판(110)의 배면 즉, 베이스층(111)의 타면에는 반도체칩 즉, 프로텍션 IC(140) 등을 포함하는 부품이 실장되어 결합된다.

또한, 인쇄회로기판(110)의 배면 즉, 반도체칩(프로텍션 IC;140)이 설치된 면에 커버레이층(150)이 형성된다. 상기 커버레이층(150)은 FPCB에서 회로기판의 보호를 위해 사용되는 소위 전면도포법에 의해 인쇄회로기판(110)의 배면 전체에 걸쳐서 한 번의 도포작업으로 도포될 수 있다. 따라서 커버레이층(150)은 인쇄회로기판(110)의 배면과 프로텍션 IC(140)를 모두 커버하여 보호하도록 형성된다. 이러한 커버레이층(150)은 접착층(151)과, 접착층(151)의 외부에 적층되어 결합되는 보호층(153)을 포함하며, 상기 보호층(153)은 폴리이미드(Polymide)로 이루어져 형성될 수 있다. 이와 같이, 인쇄회로기판(110)의 배면에 커버레이층(150)을 형성하게 되면, 종래에 코팅방식으로 인쇄회로기판(110)의 배면만 보호하는 것에 비하여, 인쇄회로기판(110) 뿐만 아니라, 프로텍션 IC(140) 까지 커버하여 보호할 수 있게 되며, 도포 작업이 간단하고 원하는 두께로 효과적으로 도포하여 보호할 수 있게 된다. 따라서, 보호회로 패키지(100)의 안전성을 향상시킬 수 있음은 물론, 인쇄회로기판(110)과 프로텍션 IC(140)를 동시에 커버레이 작업을 할 수 있으므로 작업공정을 단축할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 종래에 절연층 등을 코팅 처리하는 공정에 비하여 시간을 단축할 수 있으며, 인쇄회로기판(110)과의 접착성이 좋아 들뜨는 현상을 방지하여 크랙 발생을 억제할 수 있으며, 절연성을 향상시키고 외부로부터 안전하게 보호할 수 있게 된다.

한편, 상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(100)에 따르면, 인쇄회로기판(110)의 베이스층(111)과 노출단자(130)의 층을 완전히 분리시킴으로써, 구리(Cu) 재질의 베이스층(111)이 산소와 결합되는 것을 원천적으로 차단할 수 있게 된다. 따라서, 노출단자(130)의 부식으로 인한 문제를 해결하여 배터리의 불량률을 낮추고, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 노출단자(130)를 리드프레임(121)의 외면에 직접 금(Au) 도금하여 형성함으로써, 종래와 같이 인쇄회로기판(110)의 외면에 노출되도록 형성하기 위해서 별도의 공간(면적)을 확보하지 않아도 되므로, 인쇄회로기판의 사이즈를 줄일 수 있게 된다. 따라서, 결국 전체적인 보호회로 패키지(100)의 사이즈를 줄일 수 있게 됨으로써, 배터리 셀의 용량을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 베이스층(111)과 OSP층(115, Organic Solderability Preserative)으로 이루어진 인쇄회로기판(110')을 적용할 수도 있다. 이 경우 OSP층(115)의 외면에 니켈재질의 리드프레임(120)이 솔더층(114)에 의해 결합되며, 리드프레임(120)의 외면에 금도금 된 노출단자(130)가 형성된다. 이와 같이 인쇄회로기판(110')을 구성함으로써, 베이스층(111)이 노출단자(130)와 분리시킬 수 있게 되며, 산소와의 접촉을 차단할 수 있어 노출단자(130)의 부식을 방지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(100)는, 구리재질의 베이스층(111)과 노출단자(130)의 층을 분리시켜서 산소와 베이스층(111)의 접촉을 차단하여 부식발생을 방지할 수 있게 되어 제품의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.

또한, 니켈 재질의 리드 프레임(120)을 납땜에 의해 인쇄회로기판(110)에 결합하고, 그 리드 프레임(120)의 외면에 금을 도금하여 노출단자(130)를 일체로 형성함으로써, 인쇄회로기판(110)의 구조를 간단하게 함은 물론, 그 사이즈를 최소화할 수 있게 된다. 따라서, 전체적인 보호회로 패키지(100)의 소형화가 가능하게 됨으로써, 배터리 셀의 용량을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 인쇄회로기판(110)의 배면 측 전체를 부품들을 포함하여 커버레이층(150)을 전면 도포하여 형성하여 보호하도록 함으로써, 작업공정을 단축시키고, 전체적으로 보호층을 형성하여 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 인쇄회로기판(110)의 경우, 배터리 보호회로 패키지에 적용하는 것을 예로 들어 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하다. 즉, 다양한 전자제품 등에 적용되는 다양한 사이즈 및 종류의 인쇄회로기판에 커버레이층을 도포하여 형성할 수 있음은 당연하다. 따라서, 커버레이가 형성된 인쇄회로기판은 적용되는 전자제품에 관계없이 위에서 설명한 작용효과를 동일하게 기대할 수 있는 것이다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10,110,110'..인쇄회로기판 20,140..프로텍션 IC
40..배터리 셀
100..배터리 보호회로 패키지 120..리드 프레임
130..노출단자 150..커버레이

Claims (5)

1. 금속재질로 형성된 베이스층의 배면측에 실장된 반도체 칩; 및
   상기 배면 전체를 도포하도록 형성된 커버레이층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 커버레이층은,
   상기 베이스층의 배면과 상기 반도체칩의 외면에 도포되는 접착층; 및
   상기 접착층의 외부에 적층되어 결합되는 보호층;을 포함하며,
   상기 보호층은 폴리이미드(Polymide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
3. 제1항 또는 제2항의 인쇄회로기판;
   상기 인쇄회로기판의 외면에 결합되며, 니켈 재질로 형성되는 리드프레임; 및
   상기 리드프레임과 상기 인쇄회로기판 사이에 형성되는 솔더층; 및
   상기 리드프레임의 외면에 금으로 도금되어 형성되는 노출단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호회로 패키지.
4. 제3항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은,
   구리재질로 형성된 베이스층;
   상기 베이스층의 외면에 형성되는 OSP층;
   상기 OSP층과 상기 리드프레임 사이에 상기 솔더층이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호회로 패키지.
5. 제3항에 있어서, 인쇄회로기판은,
   구리재질로 형성된 베이스층;
   상기 베이스층의 외면에 니켈 재질로 도금처리된 제1도금층;
   상기 제1도금층의 외면에 금 재질로 도금처리된 제2도금층;을 포함하며,
   상기 제2도금층과 상기 리드프레임 사이에 상기 솔더층이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호회로 패키지.

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