KR20190011319A

KR20190011319A - 인쇄 회로 기판용의 z-방향 부품을 제조하기 위한 다이 프레스 공정

Info

Publication number: KR20190011319A
Application number: KR1020197001635A
Authority: KR
Inventors: 폴 케빈 홀; 케이스 브라이언 하딘; 재커리 찰스 나탄 크라처; 큉 창
Original assignee: 렉스마크 인터내셔널, 인코포레이티드
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2019-02-01
Also published as: US8790520B2; US20130048199A1; KR101941971B1; SG11201400178VA; EP2752102B1; CN103766011B; HK1198607A1; CN103766011A; EP2752102A4; EP2752102A1; KR102023307B1; KR20140060542A; WO2013032899A1

Abstract

예시적인 일 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판의 장착 홀의 내부로 삽입되기 위한 Z-방향 부품을 제조하기 위한 방법은 Z-방향 부품의 복수의 층들을 형성하기 위해 하나 이상의 기판 재료의 시트로부터 복수의 세그먼트들을 펀칭하는 단계를 포함한다. 채널이 세그먼트들이 펀칭되기 전에 또는 후에 기판 재료를 통하여 형성된다. 형성 층들 중 하나 이상은 채널의 적어도 일부를 포함한다. 전도성 재료가 형성 층들 중 하나 이상의 하나 이상의 표면에 도포된다. 형성 층들의 적층체는 Z-방향 부품을 형성하기 위해 조합된다.

Description

인쇄 회로 기판용의 Z-방향 부품을 제조하기 위한 다이 프레스 공정{DIE PRESS PROCESS FOR MANUFACTURING A Z-DIRECTED COMPONENT FOR A PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 개괄적으로는 인쇄 회로 기판 부품들을 제조하기 위한 공정들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인쇄 회로 기판용 Z-방향 부품을 제조하기 위한 다이 프레스 공정에 관한 것이다.

본 출원의 양수인에게 양도된, 아래의 동시 계류중인 미국 특허 출원들에는 인쇄 회로 기판("PCB")의 내부로 매립되거나 삽입되도록 되어 있는 다양한 "Z-방향(Z-directed)" 부품들이 설명되어 있다: "인쇄 회로 기판들용의 Z-방향 부품들(Z-Directed Components for Printed Circuit Boards)"을 제목으로 하는 제 12/508,131 호, "인쇄 회로 기판들용의 Z-방향 관통 부품들(Z-Directed Pass-Through Components for Printed Circuit Boards)"을 제목으로 하는 제 12/508,145 호, "인쇄 회로 기판들용의 Z-방향 커패시터 부품들(Z-Directed Capacitor Components for Printed Circuit Boards)"을 제목으로 하는 제 12/508,158 호, "인쇄 회로 기판들용의 Z-방향 지연 라인 부품들(Z-Directed Delay Line Components for Printed Circuit Boards)"을 제목으로 하는 제 12/508,188 호, "인쇄 회로 기판들용의 Z-방향 필터 부품들(Z-Directed Filter Components for Printed Circuit Boards)"을 제목으로 하는 제 12/508,199 호, "인쇄 회로 기판들용의 Z-방향 페라이트 비드 부품들(Z-Directed Ferrite Bead Components for Printed Circuit Boards)"을 제목으로 하는 제 12/508,204 호, "인쇄 회로 기판들용의 Z-방향 스위치 부품들(Z-Directed Switch Components for Printed Circuit Boards)"을 제목으로 하는 제 12/508,215 호, "인쇄 회로 기판들용의 Z-방향 커넥터 부품들(Z-Directed Connector Components for Printed Circuit Boards)"을 제목으로 하는 제 12/508,236 호, 그리고 "인쇄 회로 기판들용의 Z-방향 가변 값 부품들(Z-Directed Variable Value Components for Printed Circuit Boards)"을 제목으로 하는 제 12/508,248 호.

인쇄 회로 기판들용 부품들의 밀도들이 증가했고 더 높은 작동 주파수들이 사용됨에 따라, 일부 회로들의 설계가 상당히 어려워졌다. 전술한 특허 출원들에서 설명되고 있는 Z-방향 부품들은 부품 밀도들과 작동 주파수들을 개선하도록 설계되어 있다. Z-방향 부품들은 PCB 표면의 공간을 덜 차지하며, 예를 들어, 클럭율(clock rate)이 1 GHz보다 큰 고주파 회로들에 대하여 고주파 작동을 허용한다. 전술한 특허 출원들에는, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 커패시터들, 지연 라인들, 트랜지스터들, 스위치들, 그리고 커넥터들을 포함하는 다양한 유형들의 Z-방향 부품들이 설명되어 있다. 이들 부품들의 상업적 규모의 대량 생산을 허용하는 공정이 요구된다.

예시적인 일 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판의 장착 홀의 내부로 삽입되기 위한 Z-방향 부품을 제조하기 위한 방법은 Z-방향 부품의 복수의 층들을 형성하기 위해 하나 이상의 기판 재료의 시트로부터 복수의 세그먼트들을 펀칭하는 단계를 포함한다. 채널이 세그먼트들이 펀칭되기 전에 또는 후에 기판 재료를 통하여 형성된다. 형성 층들 중 하나 이상은 채널의 적어도 일부를 포함한다. 전도성 재료가 형성 층들 중 하나 이상의 하나 이상의 표면에 도포된다. 형성 층들의 적층체가 Z-방향 부품을 형성하기 위해 조합된다.

예시적인 다른 실시예에 따르면, 인쇄 회로 기판의 장착 홀의 내부로 삽입되기 위한 Z-방향 부품을 제조하기 위한 방법은 Z-방향 부품의 층을 형성하기 위해 기판 재료의 시트로부터 세그먼트를 펀칭하는 단계를 포함한다. 채널이 세그먼트들이 펀칭되기 전에 또는 후에 기판 재료를 통하여 형성된다. 형성 층은 채널의 적어도 일부를 포함한다. 전도성 재료가 형성 층의 하나 이상의 표면에 도포된다. 추가의 세그먼트들이 Z-방향 부품의 추가의 층들을 형성하기 위해 기판 재료의 동일한 시트로부터 또는 상이한 시트들로부터 펀칭된다. 형성 층들은 Z-방향 부품을 형성하기 위해 적층되고 조합된다.

예시적인 다른 실시예에 따르면 인쇄 회로 기판의 장착 홀의 내부로 삽입되기 위한 Z-방향 부품을 제조하기 위한 방법은 기판 재료의 제 1 시트를 통하는 채널을 형성하는 단계를 포함한다. 전도성 재료가 제 1 시트의 예정된 부분에 도포된다. 제 1 시트는 기판 재료의 추가의 시트들과 적층된다. 세그먼트들은 Z-방향 부품의 복수의 적층된 층들을 형성하기 위해 적층된 시트들로부터 펀칭된다. 제 1 시트로부터 펀칭된 세그먼트는 채널의 적어도 일부 및 그의 표면 상의 전도성 재료를 포함한다. 적층된 층들은 Z-방향 부품을 형성하기 위해 조합된다.

다양한 실시예들의 전술한 바 및 그외 다른 특징들 및 장점들 그리고 이를 달성하기 위한 방식이 첨부 도면들을 참조하여 더 명확해지고 더 잘 이해될 것이다.
도 1 은 예시적인 일 실시예에 따른 Z-방향 부품의 사시도이다.
도 2 는 Z-방향 부품의 구성 요소들의 내부 배치를 예시한 도 1 에 도시된 Z-방향 부품의 투명 사시도이다.
도 3a 내지 도 3f 는 Z-방향 부품의 몸체에 대한 다양한 예의 형상들을 도시한 사시도이다.
도 4a 내지 도 4c 는 Z-방향 부품의 다양한 예의 측면 채널 구성들을 도시한 사시도이다.
도 5a 내지 도 5h 는 Z-방향 부품의 몸체에 대한 다양한 예의 채널 구성들을 도시한 사시도이다.
도 6a 는 예시적인 일 실시예에 따른 PCB의 내부 층에 연결되기 위한 O-링들을 구비하며, 또한 유사한 및/또는 유사하지 않은 재료들로 이루어진 영역들을 갖춘 몸체를 구비한 Z-방향 부품의 사시도이다.
도 6b 는 도 6a 에 도시된 Z-방향 부품의 정상 평면도(top plan view)이다.
도 6c 는 도 6a 에 도시된 Z-방향 부품의 개략적인 측입면도이다.
도 7 은 전도성 채널과 직렬로 Z-방향 부품의 몸체의 내부에 제공될 수도 있는 다양한 예의 구성 요소들 또는 전자 부품들을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 8 은 예시적인 일 실시예에 따른 Z-방향 부품으로의 연결부들 및 전도성 트레이스(trace)들을 보여주는, PCB의 내부에 동일 평면에 장착된 Z-방향 부품의 개략적인 단면도이다.
도 9 는 도 8 에 도시된 PCB 및 Z-방향 부품의 정상 평면도이다.
도 10 은 예시적인 일 실시예에 따른 디커플링 커패시터를 몸체 내부에 추가로 구비하는 Z-방향 부품용의 접지 루프들을 보여주는, PCB의 내부에 동일 평면에 장착된 Z-방향 부품의 개략적인 단면도이다.
도 11 은 예시적인 일 실시예에 따른 PCB의 일 내부 층으로부터 PCB의 다른 내부 층으로 신호 트레이스를 전달하기 위한 Z-방향 부품을 보여주는, PCB의 내부에 동일 평면에 장착된 Z-방향 부품의 개략적인 단면도이다.
도 12 는 예시적인 일 실시예에 따른 반원통형 시트들을 구비한 Z-방향 커패시터의 사시도이다.
도 13 은 예시적인 일 실시예에 따른 적층 디스크들을 구비한 Z-방향 커패시터의 다른 실시예의 분해도이다.
도 14 는 예시적인 일 실시예에 따른 그 안에 형성되는 채널들을 구비한 기판 재료의 시트의 사시도이다.
도 15 는 예시적인 일 실시예에 따른 Z-방향 부품의 층을 형성하기 위한 다이 블록 및 펀치의 분해도이다.
도 16 은 예시적인 일 실시예에 따른 다이 블록의 공동에 상승 가능한 승강부에 의해 지지되어 있는 Z-방향 부품의 펀칭된 층을 구비한 다이 블록의 절개 사시도이다.
도 17 은 예시적인 일 실시예에 따른 구속 판의 Z-방향 부품의 층의 사시도이며 이 층의 측면 채널과 구속 판의 측벽 표면 사이에 간극이 형성된다.
도 18 은 예시적인 일 실시예에 따른 Z-방향 부품의 층에 전도성 재료를 도포하기 위한 마스크의 개요도이다.
도 19 는 도 18 에 도시된 마스크를 통해 층의 정상면에 도포된 전도성 재료를 구비한 Z-방향 부품의 층의 사시도이다.
도 20 은 예시적인 일 실시예에 따른 오프셋 측면 채널들을 구비한 Z-방향 부품의 사시도이다.
도 21 은 예시적인 일 실시예에 따른 기판 재료의 시트들의 적층체를 갖는 다이 블록 및 펀치의 사시도이다.
도 22a 는 예시적인 일 실시예에 따른 그 단부 상에 형성된 돔을 구비하는 Z-방향 부품의 사시도이다.
도 22b 는 예시적인 일 실시예에 따른 모따기 가공된 단부를 구비한 Z-방향 부품의 사시도이다.
도 23 은 예시적인 일 실시예에 따른 Z-방향 부품의 단부에 테이퍼부를 형성하기 위한 플러그의 사시도이다.
도 24 는 예시적인 일 실시예에 따른 PCB의 장착 홀 내로 삽입되는 Z-방향 부품의 측면과 접촉하는 도포 접착제를 구비한 PCB의 바닥면의 사시도이다.
도 25a 는 예시적인 일 실시예에 따른 측면에 전도성 스트립이 도포되어 있으며 PCB의 장착 홀에 삽입되어 있는 Z-방향 부품의 사시도이다.
도 25b 는 도 25a 에 도시된 PCB와 Z-방향 부품의 절개 측면도이다.

아래의 설명 및 도면들은 당 업계의 숙련자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기에 충분한 실시예들을 예시하고 있다. 개시 내용이 도면들에 예시되거나 아래의 설명에 개진된 부품들의 배치 및 구성의 세부 사항들로 제한되는 것은 아님을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 그외 다른 실시예들이 가능하며, 또한 본 발명은 다양한 방식들로 실시 또는 수행 가능하다. 예를 들어, 그외 다른 실시예들이 구조적 변경, 발생 순서상의 변경, 전기적 변경, 공정 변경, 그리고 그외 다른 변경을 포함할 수도 있다. 주어진 예들은 단지 가능한 변형예들을 특징지을 뿐이다. 개개의 부품들 및 기능들은 명백하게 필요하지 않은 한 선택적이며, 공정 단계들의 순서는 변할 수도 있다. 일부 실시예들의 부분들 및 특징부들은 그외 다른 부분들 및 특징부들에 포함될 수도 있으며, 또는 그외 다른 부분들 및 특징부들로 대체될 수도 있다. 본 출원의 범위는 첨부된 특허청구범위 및 모든 유효 등가물들을 포함한다. 따라서, 아래의 설명은 제한적인 의미로 해석되어야 하는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다.

또한, 본 명세서에 사용되고 있는 용어 및 전문 용어는 설명을 목적으로 하고 있으며 제한적인 의미로 간주되지 않아야 함을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서의 "포함(including)", "구성(comprising)" 또는 "구비(having)" 및 그 변형 표현의 사용은 이후 열거되는 항목들 및 그 등가물들 뿐만 아니라 추가의 항목들을 포함하는 것을 의미한다. 그외 다른 방식으로 한정되지 않은 한, 본 명세서의 용어들 "연결된(connected)", "커플링된(coupled)" 및 "장착된(mounted)" 그리고 그 변형 표현이 광범위하게 사용되고 있으며, 직간접적인 연결들, 커플링들, 그리고 장착들을 포함한다. 또한, 용어들 "연결된" 및 "커플링된" 그리고 그 변형 표현은 물리적 또는 기계적 연결들 또는 커플링들로 한정되는 것은 아니다.

Z-방향 부품들의 개요

본 명세서에서는 X-Y-Z 기준 프레임이 사용된다. 인쇄 회로 기판의 일면에 의해 형성되는 평면은 X-축선 및 Y-축선으로 설명된다. 회로 기판의 상기 평면과 직교하는 방향은 Z-축선으로 설명된다. PCB의 정상면은 Z-값이 0이다. 음의 Z-방향 값을 갖는 부품은 부품이 PCB의 정상면 내로 삽입되어 있음을 나타낸다. 이러한 일 부품은 PCB의 정상면 및/또는 바닥면 상부에(지나쳐 연장되는 형태), 동일 평면에, 또는 하부에 리세스될 수도 있다. 양의 Z-방향 값 및 음의 Z-방향 값을 모두 갖는 부품은 부품이 PCB의 표면 내로 부분적으로 삽입되어 있음을 나타낸다. Z-방향 부품들은 인쇄 회로 기판의 홀 또는 홈에 삽입되도록 되어 있다. 부품(들)의 형상 및 길이에 따라, 하나 초과의 Z-방향 부품이, 함께 적층되거나 나란히 배치되는 바와 같이, PCB의 단일 장착 홀에 삽입될 수도 있다. 홀은, Z-방향 부품이 PCB에 매립되도록, 관통 홀(정상면으로부터 바닥면까지 관통하는 홀), 막힌 홀(PCB의 내측부 또는 내부 층 내로 정상면 또는 바닥면을 관통하는 개구 또는 홈) 또는 내부 공동일 수도 있다.

양 외부 층들 상에 전도성 트레이스(trace)들을 구비한 PCB의 경우, 하나의 외부 층은 정상면으로, 다른 하나는 바닥면으로 일컬어진다. 단 하나의 외부 층이 전도성 트레이스들을 구비하는 경우, 해당 외면을 정상면이라 한다. Z-방향 부품은 정상면, 바닥면 및 측면을 구비하는 것으로 한다. Z-방향 부품의 정상면 및 바닥면에 대한 설명은 PCB의 정상면 및 바닥면을 참조하도록 사용되는 종래 기술의 설명을 따른다. Z-방향 부품의 측면은 PCB의 정상면과 바닥면 사이에서 연장하며, PCB의 장착 홀이 PCB의 일면과 직교하는 장착 홀의 벽에 인접한다. 이러한 정상면, 바닥면 및 측면이 Z-방향 부품이 PCB의 내부에 장착될 수도 있도록 하는 방식을 제한하는 의미로 사용되어서는 안된다. 본 명세서에서 부품들이 Z-방향으로 장착되는 것으로 설명되고 있긴 하지만, 이러한 설명이 이들 부품들이 Z-축선을 따라서만 PCB의 내부로 삽입되는 것으로 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다. Z-방향 부품들이 PCB의 평면과 수직 방향으로 정상면 또는 바닥면으로부터 또는 양 표면으로부터 장착될 수도 있으며, PCB의 평면에 대해 각도를 이루며 장착될 수도 있고, 또는 PCB의 두께 및 Z-방향 부품의 치수들에 따라, PCB의 정상면과 바닥면 사이에서 PCB의 가장자리 내부로 삽입될 수도 있다. 또한, Z-방향 부품이 PCB보다 넓고 높이가 높더라도 Z-방향 부품이 적소에 유지되는 한 Z-방향 부품들이 PCB의 가장자리 내부로 삽입될 수도 있다.

Z-방향 부품들이 전자 부품들에 통상 사용되는 재료들의 다양한 조합들로 이루어질 수도 있다. 전도성이 높은 재료들로 이루어진 전도체들에 대한 단일 연결 경로들이 형성된다. 그외 다른 방식으로 증명되어 있지 않은 한, 본 명세서의 전도성에 대한 설명은 전기 전도성을 일컫는 것이다. 전도성 재료들은, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 구리, 금, 알루미늄, 은, 주석, 납 및 그외 다른 다수의 재료를 포함한다. Z-방향 부품들은 플라스틱, 유리, FR4(에폭시 및 섬유 유리), 공기, 운모, 세라믹 및 그외 다른 재료들과 같은 전도성이 낮은 절연체 재료들을 사용하여 그외 다른 영역들로부터 절연되어야 하는 영역을 구비할 수도 있다. 커패시터들은 통상, 유전율(유전 상수)이 높은 절연체 재료에 의해 분리되어 있는 두 개의 전도성 판들로 이루어진다. 유전율은 세라믹, 운모, 탄탈륨 및 그외 다른 재료와 같은 재료들에 전기장들을 형성할 수 있는 능력을 나타내는 매개 변수이다. 저항체로서 구성되는 Z-방향 부품은 전도성과 상호 관련이 있는 한정된 양의 저항률을 갖춘 절연체와 전도체 사이의 특성들을 갖춘 재료들을 필요로 한다. 탄소, 도핑 반도체, 니크롬, 산화 주석 및 그외 다른 재료들과 같은 재료들이 그 저항 특성들을 위해 사용된다. 인덕터들은 통상, 투자율이 높은 재료의 둘레에 감겨 있는 와이어들 또는 전도체들의 코일들로 이루어진다. 투자율은 철 및 니켈 아연, 망간 아연, 니켈 철 등과 같은 합금들을 포함할 수도 있는 재료에 자기장을 형성할 수 있는 능력을 나타내는 매개 변수이다. 필드 전계 트랜지스터들("FETs")과 같은 트랜지스터들은 비선형 방식으로 거동하며 실리콘, 게르마늄, 비화 갈륨 등으로 이루어진 반도체들로 형성되는 전자 소자들이다.

본 출원 명세서 전체에 걸쳐, 재료 과학 및 전기 부품 설계 분야에서 현재 사용되고 있는 바와 상호 교환 가능한 상이한 재료들, 재료들의 특성들 또는 전문 용어를 논의한 설명들이 참조되고 있다. Z-방향 부품이 채용될 수 있도록 하는 가요성으로 인해 그리고 사용될 수도 있는 재료들의 개수로 인해, Z-방향 부품들이 지금까지 발견되지 않았거나 생성되지 않은 재료들로 구성될 수도 있는 것으로 생각된다. Z-방향 부품의 몸체는, 일반적으로, Z-방향 성분의 특정 설계에 대한 설명에 달리 언급이 없는 한 절연체 재료로 구성된다. 이러한 재료는 바람직한 유전율을 갖출 수도 있으며, 예를 들어, 커패시터의 몸체는 통상, 비교적 높은 유전 상수를 갖춘 절연체 재료로 구성된다.

Z-방향 부품을 사용하는 PCB들은 공지된 바와 같은 단일 전도성 층 또는 복수의 전도성 층들을 구비하도록 구성될 수도 있다. PCB는 정상면에만, 바닥면에만, 또는 정상면 및 바닥면 모두에 전도성 트레이스들을 구비할 수도 있다. 또한, 하나 또는 둘 이상의 중간 내부 전도성 트레이스 층들이 또한 PCB에 존재할 수도 있다.

Z-방향 부품과 PCB 내부의 또는 정상부의 트레이스들 사이의 연결부들은 당 업계에 공지된 바와 같은 납땜 처리 기술들, 스크리닝(screening) 기술들, 압출 기술들 또는 도금 기술들에 의해 달성될 수도 있다. 용례에 따라, 땜납 페이스트 및 전도성 접착제가 사용될 수도 있다. 일부 구성들에 있어서, 압축성의 전도성 부재들이 PCB에서 발견되는 전도성 트레이스들과 Z-방향 부품을 상호 연결하도록 사용될 수도 있다.

Z-방향 부품의 가장 일반적인 형태는 정상면, 바닥면 및 측면을 구비한 몸체를 포함하며, 상기 몸체는 PCB 내부의 소정의 깊이(D)의 장착 홀 내부로 삽입 가능한 단면 형상을 가지며, 몸체의 일부는 절연체 재료로 형성된다. Z-방향 부품들에 관한 본 명세서에 설명된 모든 실시예들은 이러한 일반적인 형태에 기초한다.

도 1 및 도 2 에는 Z-방향 부품의 일 실시예가 도시되어 있다. 이러한 실시예에 있어서, Z-방향 부품(10)은 정상면(12t), 바닥면(12b), 측면(12s), 그리고 대체로 장착 홀의 깊이(D)에 상응하는 길이(L)를 갖는 대체로 원통형의 몸체(12)를 포함한다. 길이(L)는 깊이(D)보다 작거나, 동일하거나, 더 클 수도 있다. 전자의 두 가지 경우들에서, Z-방향 부품(10)은 일 경우에는 PCB의 정상면 및 바닥면 중 하나 이상의 아래에 있으며, 다른 하나의 경우에는 PCB의 두 표면과 동일 평면에 형성될 수도 있다. 길이(L)가 깊이(D)보다 큰 경우, Z-방향 부품(10)은 PCB의 정상면 및 바닥면 중 하나 이상과 동일 평면에 장착되지 않는다. 그러나, 이와 같이 동일 평면에 장착되지 않는 경우, Z-방향 부품(10)은 인접하여 배치되는 다른 부품 또는 다른 PCB에 상호 연결되도록 사용될 수 있다. 장착 홀은 통상, PCB의 정상면과 바닥면 사이에서 연장하는 관통 홀이지만, 또한 막힌 홀일 수도 있다. PCB의 표면 아래에 리세스되는 경우, 홀 둘레의 전체 원주 방향 영역에서 도금이 이루어지는 것을 방지하기 위해 PCB의 홀 내부에 추가의 저항 영역들이 필요할 수도 있다.

일 형태의 Z-방향 부품(10)은 몸체(12)의 길이에 걸쳐 연장하는 하나 이상의 전도성 채널(14)을 구비할 수도 있다. 전도성 채널(14)의 정상 단부(14t) 및 바닥 단부(14b)에서, 정상부 및 바닥부 전도성 트레이스들(16t, 16b)은 몸체(12)의 정상면(12t) 및 바닥면(12b)에 제공되어 전도성 채널(14)의 개개의 단부들로부터 Z-방향 부품(10)의 가장자리로 연장된다. 본 실시예에 있어서, 몸체(12)는 절연체 재료를 포함한다. 그 기능에 따라, Z-방향 부품(10)의 몸체(12)는 상이한 특성들을 갖춘 각종 재료들로 형성될 수도 있다. 이러한 특성들은 본 명세서에 설명되고 있는 바와 같은 전도성, 저항성, 자성, 유전성 또는 반전도성, 또는 이들 특성들의 다양한 조합 특성들을 포함한다. 이러한 특성들을 갖춘 재료들의 예들에는 구리, 탄소, 철, 세라믹 또는 실리콘이 각각 포함된다. Z-방향 부품(10)의 몸체(12)는 또한, 이후에 논의되는 바와 같은 회로를 작동시키기 위해 필요한 다수의 상이한 네크워크들을 포함할 수도 있다.

하나 또는 둘 이상의 종방향으로 연장되는 채널들 또는 구멍(well)들이 Z-방향 부품(10)의 몸체(12)의 측면에 제공될 수도 있다. 채널은 몸체(12)의 정상면 및 바닥면 중 하나로부터 반대쪽 표면을 향해 연장될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 두 개의 오목한 측면 구멍들 또는 채널들(18, 20)이 몸체(12)의 길이에 걸쳐 연장되는 Z-방향 부품(10)의 외면에 제공된다. 도금 또는 납땜 처리되는 경우, 이들 채널들은 전기 연결부들이 PCB를 관통하여 Z-방향 부품(10)에 형성되도록 할 뿐만 아니라 PCB 내부의 내부 전도성 층들에 형성되도록 한다. 측면 채널들(18 또는 20)의 길이는 몸체(12)의 전체 길이 미만으로 연장될 수도 있다.

도 2 에는 도 1 에서와 동일한 부품이 도시되어 있지만, 모든 표면들이 투명하게 도시되어 있다. 전도성 채널(14)이 Z-방향 부품(10)의 중심을 관통하여 연장되는 실린더로서 도시되어 있다. 전도성 채널(14)에 대한 그외 다른 형상들이 또한 사용될 수도 있다. 트레이스들(16t, 16b)이 전도성 채널(14)의 각각의 단부들(14t, 14b)로부터 몸체(12)의 가장자리로 연장됨을 알 수 있다. 트레이스들(16t, 16b)이 서로 정렬(0°간격)되는 것으로 도시되어 있지만, 이러한 구성이 필수적인 것은 아니며, 트레이스들은 필요에 따라 특정 설계에 맞춰 배치될 수도 있다. 예를 들어, 트레이스들(16t, 16b)이 서로 180°간격 또는 90°간격 또는 그외 다른 증가된 간격으로 배치될 수도 있다.

Z-방향 부품의 몸체의 형상은 PCB의 장착 홀에 끼워질 수 있는 어느 한 형상일 수도 있다. 도 3a 내지 도 3f 에는 Z-방향 부품용으로 가능한 몸체 형상들이 도시되어 있다. 도 3a 에는 삼각형 단면 형상 몸체(40)가 도시되어 있으며; 도 3b 에는 사각형 단면 형상 몸체(42)가 도시되어 있고; 도 3c 에는 절두 원추형 몸체(44)가 도시되어 있으며; 도 3d 에는 달걀 모양의 단면 형상의 원통형 몸체(46)가 도시되어 있고; 도 3e 에는 원통형 몸체(48)가 도시되어 있다. 도 3f 에는 일 부분(52)의 직경이 다른 부분(54)의 직경보다 큰 계단형의 원통형 몸체(50)가 도시되어 있다. 이러한 장치에 의하면, Z-방향 부품이, 일 섹션이 PCB에 제공된 장착 홀 내로 삽입되면서, PCB의 표면에 장착될 수도 있다. Z-방향 부품의 가장자리들은 Z-방향 부품이 PCB의 장착 홀 내로 삽입되도록 부품 정렬을 돕기 위해 경사지게 형성될 수도 있다. 원하는 경우, 전술한 바와 같은 도시된 형상을 제외한 다른 형상들 및 그 조합 형상들이 또한 Z-방향 부품에 사용될 수도 있다.

Z-방향 부품의 경우, 도금용 채널들은 다양한 단면 형상들 및 길이들로 형성될 수 있다. 유일한 요건은, 도금 또는 땜납 재료가 PCB 내부의 또는 정상부의 Z-방향 부품 및 대응하는 전도성 트레이스들에 대한 적절한 연결부들을 형성하여야 한다는 점이다. 측면 채널들(18 또는 20)은, 예를 들어, V-자형, C-자형, 또는 U-자형 단면들, 반원형 또는 타원형 단면들을 가질 수도 있다. 하나 초과의 채널이 제공된 경우, 각각의 채널은 동일한 또는 상이한 단면 형상을 가질 수도 있다. 도 4a 내지 도 4c 에는 세 개의 측면 채널 형상들이 도시되어 있다. 도 4a 에는, V-자형 측면 채널들(60)이 도시되어 있다. 도 4b에는, U-자형 또는 C-자형 측면 채널들(62)이 도시되어 있다. 도 4c 에는, 물결 모양의 또는 불규칙한 단면 형상의 측면 채널 형상들(65)이 도시되어 있다.

PCB의 층들의 개수는 단일 측면으로부터 22개 이상의 층들까지 변화하며, 0.051 인치 미만으로부터 0.093 인치 이상의 범위의 상이한 전체 두께들을 가질 수도 있다. 동일 평면 내의 장착이 바람직한 경우, Z-방향 부품의 길이는 Z-방향 부품이 삽입되기 위한 PCB의 두께에 좌우된다. Z-방향 부품의 길이는 또한, 의도한 기능 및 공정의 허용 오차에 따라 변할 수도 있다. 바람직한 길이들은 Z-방향 부품이 상기 표면들과 동일 평면이거나 PCB의 표면을 약간 초과하여 연장하는 길이이다. 이러한 길이에 의하면, 몇몇 경우들에서 짧을 수도 있는 PCB 홀의 내부 둘레 전체에 걸쳐 도금 용액이 도금되는 것이 방지된다. 바람직한 영역들에서의 도금만을 허용하도록 PCB 홀의 내부 둘레에 저항 재료가 추가될 수 있다. 그러나, 몇몇 경우들에서는 Z-방향 부품의 위 및 아래의 PCB 홀의 내부 둘레를 완전히 도금 처리하는 것이 바람직하다. 예를 들어, PCB의 정상부 층이 V_CC 평면이며 바닥부 층이 GND 평면인 경우, 연결부가 연결을 형성하도록 더 큰 체적의 구리가 사용되었다면 디커플링 커패시터가 더 낮은 임피던스를 갖는다.

상이한 기계적 및 전기적 특성들을 달성하도록 다수의 특징부들이 Z-방향 부품에 추가될 수 있다. 채널들 또는 전도체들의 개수는 0에서부터 의도한 환경에서의 PCB의 삽입, 도금, 제조 공정들 및 작동 응력들을 취하기에 충분한 강도를 유지할 수 있는 어느 하나의 개수로 변할 수 있다. Z-방향 부품의 외면은 Z-방향 부품을 적소에 아교 접착하는 코팅을 구비할 수도 있다. 특히, 장착 홀이 관통 홀인 경우, Z-방향 부품이 장착 홀 내로 초과하여 또는 아래로 삽입되는 것을 방지하도록 플랜지들 또는 반경 방향 돌출부들이 또한 사용될 수도 있다. 표면 코팅 재료가 또한, 도금 또는 납땜 재료의 이동을 촉진하거나 방해하도록 사용될 수도 있다. 홈 또는 돌출부, 또는 Z-방향 부품의 단부면 상의 가시적인 또는 자성 인디케이터와 같은 다양한 위치 설정 또는 배향 특징부들이 제공될 수도 있다. 또한, PCB에 추가의 전기 연결(프레임 접지부와 같은) 지점을 추가하도록 전도성 패드, 스프링 장전식 포고-핀(pogo-pin) 또는 심지어 간단한 스프링과 같은 연결 특징부가 포함될 수도 있다.

Z-방향 부품은 PCB에 대한 연결부들을 형성할 필요가 있는 포트들 또는 단자들의 개수에 따라 여러 가지 역할들을 수행할 수도 있다. 도 5a 내지 도 5h 에는 몇가지 가능성들이 도시되어 있다. 도 5a 에는 플러그로서 사용되는 제로-포트 장치(70A)로서 구성되어 필터 또는 부품이 선택 사양인 경우 플러그가 홀의 도금을 방지하도록 하는 Z-방향 부품이 도시되어 있다. PCB의 제조 완료 후, 제로 포트 장치(70A)가 제거될 수도 있으며, 다른 Z-방향 부품이 회로에 삽입, 도금 및 연결될 수도 있다. 도 5b 내지 도 5h 에는 저항체들, 다이오드들, 트랜지스터들, 및/또는 클럭 회로들과 같은 다중 단자 장치들에 유용한 다양한 구성들이 도시되어 있다. 도 5b 에는 부품의 중심부를 통해 정상부 및 바닥부 전도성 트레이스들(72t, 72b)에 연결되는 전도성 채널(71)을 구비한 단일-포트 또는 단일 신호 Z-방향 부품(70B)이 도시되어 있다. 도 5c 에는 부품을 통해 정상부 및 바닥부 전도성 트레이스들(72t, 72b)에 연결되는 전도성 채널(71)에 추가하여, 하나의 도금 측면 구멍 또는 채널(73)이 제공되어 있는 단일-포트 단일-채널의 Z-방향 부품(70C)이 도시되어 있다. 도 5d 에는 부품을 통해 정상부 및 바닥부 트레이스들(72t, 72b)에 연결되는 전도성 채널(71)에 추가하여, 두 개의 측면 구멍(73, 75)을 구비한 Z-방향 부품(70D)이 도시되어 있다. 도 5e 의 Z-방향 부품(70E)은 부품을 통해 정상부 및 바닥부 트레이스들(72t, 72b)에 연결되는 전도성 채널(71)에 추가하여, 세 개의 측면 구멍들(73, 75, 76)을 구비한다. 도 5f 에는 각각 이들 개개의 정상부 및 바닥부 트레이스들(72t, 72b, 78t, 78b)을 갖는 부품을 통하는 두 개의 전도성 채널들(71, 77)을 구비하며 측면 채널들 또는 구멍들을 구비하지 않은 Z-방향 부품(70F)이 도시되어 있다. Z-방향 부품(70F)은 기본적으로 차동 신호 처리를 위해 사용되는 두 개의 신호 장치이다. 도 5g 에는 각각 이들 개개의 정상부 및 바닥부 트레이스들(72t, 72b, 78t, 78b)을 갖는 두 개의 전도성 채널들(71, 77) 및 하나의 측면 구멍(73)을 구비한 Z-방향 부품(70G)이 도시되어 있다. 도 5h 에는 정상부 및 바닥부 트레이스들(72t, 72b)이 마련된 하나의 전도성 채널(71) 및 도금 재료 또는 땜납이 소정의 깊이에서 멈추도록 하는 측면의 일부를 따라 정상면으로부터 연장되는 막힌 구멍 또는 부분 구멍(78)을 구비한 Z-방향 부품(70H)이 도시되어 있다. 당 업계의 숙련자라면 알 수 있는 바와 같이, 구멍들 및 신호들의 개수가 공간, 필요한 구멍 또는 채널 크기들에 의해서만 제한된다.

도 6a 내지 도 6c 에는 정상부 및 바닥부 전도성 층 및 하나 이상의 내부 전도성 층을 구비한, PCB에 사용하기 위한 O-링들을 사용하는 Z-방형 부품에 대한 다른 구성이 도시되어 있다. Z-방향 부품(150)이, 정상면(150t) 상에, 위치 설정 특징부(152), 그리고 정상면(150t) 상에서 전도성 채널(156)과 몸체(150d)의 가장자리 사이에서 연장되는 전도성의 정상부 트레이스(154t)를 구비하는 것으로 도시되어 있다. 전도성 바닥부 트레이스(도시하지 않음)가 바닥면에 제공되어 있다. 전도성 채널(156)은 전술한 바와 같이 몸체(150d)의 일부를 관통하여 연장된다. 몸체(150d)의 측면(150s) 상에는 하나 이상의 반원형 채널 또는 홈이 배치되어 있다. 도시된 바와 같이, 채널들(158a, 158b)의 내부에 각각 배치된 O-링들(160a, 160b)을 구비한 한 쌍의 축 방향으로 이격된 원주 방향 채널들(158a, 158b)이 제공되어 있다. O-링들(160a, 160b)의 일부는 몸체(150d)의 측면(150s)을 초과하여 외측으로 연장된다. O-링들(160a, 160b)은 Z-방향 부품용의 장착 홀 내부의 해당 지점에 제공된 하나 또는 둘 이상의 트레이스들과의 전기 접점을 형성하도록 PCB의 내부 층들 중 하나 또는 둘 이상에 인접하여 배치된다. 채용된 설계에 따라, O-링이 각각의 내부 층에 인접하여 배치되어야 하는 것은 아니다.

O-링들(160a, 160b)은 O-링들이 사용된 회로의 설계에 따라 전도성 또는 비전도성일 수도 있다. O-링들(160a, 160b)은, 바람직하게는, 장착 홀 내부에 Z-방향 부품(150)을 고정하는 것을 돕도록 압축성이다. O-링들(160a, 160b)의 중간 몸체(150d)의 영역(162)은 O-링들의 외부 몸체(150d)의 영역들(164, 166)과 상이한 재료로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 영역(162)의 재료가 저항성 재료이며 O-링들(160a, 160b)이 전도성인 경우, O-링들(160a, 160b)과 접촉하는 내부 회로판 트레이스들은 저항 부하를 야기한다.

영역들(164, 166)은 또한, 영역(162)과 서로 상이한 특성들을 갖는 재료로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 영역(164)은 저항성일 수도 있으며, 영역(162)은 전기 용량성일 수도 있고, 영역(166)은 유도성일 수도 있다. 이들 영역들은 각각, PCB의 인접한 층들에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 전도성 채널(156) 및 트레이스들(154t, 154b)의 제공이 필요하지 않을 수도 있다. 따라서, 도시된 구성의 경우, 정상부로부터, 영역(164)의 PCB의 정상부 층과 제 1 내부 층의 사이에는 저항 요소가 마련될 수도 있으며, 영역(162)의 제 1 내부 층과 제 2 내부 층의 사이에는 전기 용량성 요소가 마련될 수도 있고, 영역(166)의 제 2 내부 층과 PCB의 바닥부 층의 사이에는 유도 요소가 마련될 수도 있다. 이에 따라, 전도성 O-링(160a)과 접촉하는 내부 트레이스로부터 전도성 O-링(160b)과 접촉하는 제 2 내부 트레이스로 전송되는 신호의 경우, 해당 신호는 유도 부하를 야기한다. 영역들(162, 164, 166)의 재료는 전도성, 저항성, 자성, 유전성, 전기 용량성 또는 반전도성 및 이들의 조합 특성을 포함하는 그룹으로부터 선택된 특성들을 구비할 수도 있다. 본 발명의 정신을 벗어남이 없이 설명된 바와 비교하여 더 적은 개수의 또는 더 많은 개수의 내부 층들을 구비한 회로판들로 설계 범위가 확장될 수도 있다.

또한, 영역들(162, 164, 166)은 본 명세서에 설명된 바와 같이 그 안에 매립 및 연결된 전자 부품들(167, 169, 171)을 구비할 수도 있다. 또한, 도시된 바와 같이 부품(171)의 경우, Z-방향 부품의 몸체 내부의 하나 또는 둘 이상의 영역들의 내부에서 일 부품이 발견될 수도 있다. 매립 부품들로부터 O-링들(160a, 160b)로의 내부 연결부들이 제공될 수도 있다. 대안으로, 매립 부품들로부터 측면(150s)에 제공된 도금 가능한 패드들로의 내부 연결부들이 제공될 수도 있다.

Z-방향 부품에 대해 논의된 다양한 실시예들 및 특징부들은 단지 예시적인 것으로서 제한적인 의미로 제공된 것은 아니다. Z-방향 부품이 네트워크 기능을 허용하는 벌크(bulk) 재료로 형성될 수도 있으며, 또는 몸체에 매립된 그외 다른 부분들을 구비할 수도 있다. Z-방향 부품은 다중 단자 소자일 수도 있으며, 따라서, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 전송 라인들, 지연 라인들, T 필터들, 디커플링 커패시터들, 인덕터들, 일반 모드 쵸크들, 저항체들, 구별 가능한 쌍을 이룬 통로들, 상이한 페라이트 비드들, 다이오드들, 또는 ESD 보호 장치들(배리스터들)을 포함하는 각종 기능들을 수행하도록 사용될 수도 있다. 이들 기능들의 조합체들이 일 부품의 내부에 제공될 수도 있다.

도 7 에는 Z-방향 부품의 전도성 채널용의 다양한 예의 구성들이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 채널(90)은 전도성, 저항성, 자성, 유전성, 전기 용량성 또는 반전도성 특성들 및 이의 조합 특성들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 특성들을 갖춘 재료를 포함하는 단부들 사이의 중간 영역(92)을 구비한다. 이러한 재료들을 사용하여 각종 부품들이 형성된다. 추가적으로, 전도성 채널의 부분들이 부품의 단자들로부터 연장되는 상태로 부품이 영역(92)의 내부로 삽입되거나 매립될 수도 있다. 영역(92)에는 커패시터(92a)가 제공될 수도 있다. 유사하게, 다이오드(92b), MOSFET(92d)와 같은 트랜지스터(92c), 제너 다이오드(92e), 인덕터(92f), 서지(surge) 억제제(92g), 저항체(92h), 다이악(diac)(92i), 바랙터(varactor)(92j), 그리고 이들 품목들의 조합체들이 또한, 전도성 채널(90)의 영역(92)에 제공될 수도 있는 재료들의 예들이다. 영역(92)이 전도성 채널(90)의 내부에 중심에 형성되는 것으로 도시되어 있긴 하지만, 상기 위치로만 제한되는 것은 아니다.

트랜지스터(92c), MOSFET(92d), 집적 회로(92k), 또는 트랜스포머(92l)와 같은 다중 단자 소자의 경우, 전도성 채널의 한 부분이 정상면 트레이스와 소자의 제 1 단자의 사이에 배치될 수도 있으며, 전도성 채널의 다른 부분이 바닥면 트레이스와 소자의 제 2 단자의 사이에 배치될 수도 있다. 추가 소자 단자들의 경우, 나머지 단자들에 대한 전기 연결을 허용하도록 추가 전도체들이 Z-방향 부품의 몸체에 제공될 수도 있으며, 또는 외부 전도성 트레이스에 대한 전기 연결을 허용하는 Z-방향 부품의 몸체의 측면 상에 추가의 단자들과 채널들 사이로 Z-방향 부품의 몸체의 내부에 추가의 전도성 트레이스들이 제공될 수도 있다. 다중 단자 소자에 대한 다양한 연결 구성들이 Z-방향 부품에 사용될 수도 있다.

이에 따라, 당 업계의 숙련자라면, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 커패시터들, 지연 라인들, 트랜지스터들, 스위치들, 그리고 커넥터들을 포함하는 다양한 유형들의 Z-방향 부품들이 사용될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 8 및 도 9 에는 PCB의 정상면으로부터 바닥면으로 신호 트레이스가 통과하도록 사용되는 단일 통로로 일컬어지는 Z-방향 부품이 도시되어 있다.

Z-방향 단일 통로 부품

도 8 은 도 9 의 선 8-8을 따라 취한 단면도로서, 정상부로부터 바닥부로, 당 업계에 공지된 바와 같이 광범위하게 사용되는 FR4와 같은 페놀 플라스틱과 같은 비전도성 재료에 의해 분리되어 있는, 접지(GND) 평면이나 트레이스(202), 전압 공급 평면(V_CC)(204), 제 2 접지(GND) 평면(206), 그리고 제 3 접지(GND) 평면이나 트레이스(208)를 포함하는 4개의 전도성 평면들이나 층들을 구비한 PCB(200)가 도시된 도면이다. PCB(200)는 고주파 신호들용으로 사용될 수도 있다. PCB(200)의 정상면(212) 및 바닥면(214) 각각에 마련되는 정상부 및 바닥부 접지 평면들이나 트레이스들(202, 208)은 Z-방향 부품(220)까지 연장되는 전도성 트레이스들에 연결된다. 음의 Z 방향으로 깊이(D)를 갖는 장착 홀(216)이 PCB(200)에 Z-방향 부품(220)과 동일 평면에 장착되도록 마련된다. 여기서, 깊이(D)는 PCB(200)의 두께에 해당한다; 그러나, 깊이(D)가 내부에 막힌 홀을 형성하는 PCB(200)의 두께보다 작을 수도 있다. 도시된 바와 같이, 장착 홀(216)은 Z-방향 부품(220)을 수용하도록 단면 형상이 원형이지만 그외 다른 몸체 구성들을 갖는 Z-방향 부품들의 삽입을 수용하기 위한 단면 형상들을 갖출 수도 있는 관통 홀이다. 다시 말해, 장착 홀들은 Z-방향 부품들이 내부에 삽입 가능한 크기로 형성된다. 예를 들어, 원통형의 Z-방향 부품이 사각형의 장착 홀 내로 삽입될 수도 있으며 그 반대도 가능하다. Z-방향 부품이 꽉 끼워지지 않는 경우들에서는, 구리 도금이 요구되지 않는 PCB와 부품의 영역들에 저항성 재료들이 추가되어야 한다.

PCB(200)의 정상면(212) 및 바닥면(214) 모두에 대하여 동일 평면에 장착된 세 개의 리드 부품으로서의 Z-방향 부품(220)이 도시되어 있다. Z-방향 부품(220)은 길이(L)의 대체로 원통형의 몸체(222)를 구비하는 것으로 도시되어 있다. 원통형으로 도시된 중앙의 전도성 채널 또는 리드(224)가 몸체(222)의 길이에 걸쳐 연장하는 것으로 도시되어 있다. 그외 다른 두 개의 리드들을 형성하는 두 개의 오목한 측면 구멍들 또는 채널들(226, 228)이 몸체(222)의 길이에 걸쳐 연장되는 Z-방향 부품(220)의 측면에 제공되어 있다. 측면 채널들(226, 228)은 PCB(200)의 다양한 층들로부터 Z-방향 부품(220)으로의 전기 연결부들을 형성하기 위해 도금 처리된다. 도시된 바와 같이, PCB(100)의 층들(202, 206, 208) 상의 접지 평면 트레이스들은 측면 채널들(226, 228)에 전기적으로 연결된다. V_CC 평면(204)은 장착 홀(216)의 벽(217)과 V_CC 평면(204)의 사이의 간극(219)에 의해 도시된 바와 같이 Z-방향 부품(220)에 연결되어 있지 않다.

도 9 에는 PCB(200)의 Z-방향 부품(220)이 정상 평면도로 도시되어 있다. 세 개의 전도성 트레이스들(250, 252, 254)이 장착 홀(216)의 벽(217)의 가장자리까지 연장된다. 도시된 바와 같이, 트레이스(252)는 PCB(200)의 정상면(212)으로부터 바닥면(214)까지 Z-방향 부품(220)을 통과하는 고주파 신호 트레이스의 역할을 한다. 전도성 트레이스들(250, 254)은 접지 망들로서 사용된다. 중심 리드 또는 전도성 채널(224)이 정상부 트레이스(245) 및 도금 브리지(230)에 의해 PCB(200)의 정상면(212) 상의 트레이스(252)에 전기적으로 연결된다. Z-방향 부품(220)의 정상면 상의 정상부 트레이스(245)가 전도성 채널(224)의 정상 단부(224t)로부터 Z-방향 부품(220)의 가장자리까지 연장된다. 도시하지는 않았지만, PCB(200)의 바닥면(214) 및 Z-방향 부품(220)의 바닥부는 도 12 에 도시된 PCB(200)의 정상면(212) 상의 도시된 바와 유사한 배열의 트레이스들로 구성된다. Z-방향 부품(220)의 바닥면 상의 바닥부 트레이스는 전도성 채널(224)의 바닥으로부터 Z-방향 부품(220)의 가장자리까지 연장된다. PCB(200)의 바닥면 상에 제공된 다른 고주파 신호 트레이스와 바닥 트레이스 사이의 전기 연결을 달성하도록 도금 브리지가 사용된다. Z-방향 부품의 전송 라인 임피던스는 PCB의 고속 성능을 개선하는 각각의 전도체 사이의 간격들 및 전도체 크기들을 제어함으로써 PCB 트레이스 임피던스와 일치하도록 조절될 수 있다.

도금 공정 동안, 장착 홀(216)의 벽(217)과 측면 채널들(226, 228)의 사이에 형성된 구멍들(256, 258)에 의해, 도금 재료 또는 땜납이 정상면(212)으로부터 바닥면(214)까지 통과함으로써, 트레이스들(250, 254)을 각각, Z-방향 부품(220)의 각각의 측면 채널들(226, 228)에 그리고 또한 접지 평면들 또는 트레이스들(202, 206, 208)을 상호 연결하도록 PCB(200)의 바닥면(214) 상에 마련된 유사한 위치의 트레이스들에 전기적으로 상호 연결한다. 구조를 도시하기 위해 도금은 도시되어 있지 않다. 본 실시예에 있어서, V_CC 평면(204)은 Z-방향 부품(220)에 연결되어 있지 않다.

고주파 신호 속도들과 관련된 도전들 중 하나는 신호 트레이스 전송 라인 임피던스 변경들로 인한 반사 현상들 및 불연속성들이다. 다수의 PCB 레이아웃들은 PCB를 통과하는 신호 트레이스들의 경로 설정에 의해 유발되는 이러한 불연속성들로 인해 하나의 층 상에 고주파 신호들을 유지하는 것을 목적으로 하고 있다. PCB를 통과하는 표준 경유로(via)들은 소정 거리로 이격되어야 하며, 이에 따라, 신호 경유로와 복귀 신호 경유로 또는 접지 경유로 사이에 높은 임피던스가 유발된다. 도 8 및 도 9 에 도시된 바와 같이, Z-방향 부품 및 복귀 접지부 또는 신호들은 PCB(200)의 정상면(212)으로부터 바닥면(214)까지 본질적으로 일정한 임피던스를 허용하는 상당히 밀접한 제어 근접성을 갖추고 있다.

Z-방향 신호 통과 부품은 또한, 고주파 불연속성을 나타내지 않고, GND로 지시되어 있는 접지 평면으로부터 V_CC로 지시되어 있는 전압 공급 평면으로 신호 기준 평면이 절환되도록 하는 디커플링 커패시터를 포함할 수도 있다. 도 10 은 정상부 층(304)과 바닥부 층(306)의 사이의 전송을 담당하는 신호 트레이스(302)를 구비한 통상적인 4-층 PCB(300)를 도시한 단면도이다. 도 5d 에 도시된 바와 유사하게, 몸체(312)를 구비한 Z-방향 부품(310)은 중앙의 전도성 채널(314)을 통해 신호 트레이스(302)에 연결된다. Z-방향 부품(310)은 또한, 몸체(312)의 측면(312s)을 따라 연장하는 도금 처리된 측면 채널들(316, 318)을 포함한다. 전도성 채널(314)의 정상부(314t) 및 바닥부(314b)는 몸체(312)의 정상부(312t) 및 바닥부(312b) 상의 전도성 트레이스들(318t, 318b)에 연결된다. 전도성 트레이스들은 다시, 정상부 및 바닥부 도금 브리지들(330t, 330b)을 통해 신호 트레이스(302)에 연결된다. 측면 채널들(316, 318)은 각각, GND 평면(332) 및 V_CC 평면(334)에 도금 처리되어 있다. 연결 지점들(336, 338)은 각각 이러한 전기적 연결을 도시한 것이다. 개략적으로 도시된 디커플링 커패시터(350)는 몸체(312)에 대해 내부에 위치하며, 측면 채널들(316, 318)의 사이에 연결되어 있다. 디커플링 커패시터(350)는 Z-방향 부품(310)의 몸체(312)의 내부에 일체형으로 형성된 별개의 커패시터일 수도 있으며, 또는 전도성 표면들 사이의 유전 특성들을 갖춘 필요한 재료들로 Z-방향 부품(310)의 몸체(312)의 일부를 제조함으로써 형성될 수 있다.

신호 트레이스(302)용 경로가 대각선 선영으로 도시되어 있으며, 정상부 층(304)으로부터 바닥부 층(306)으로 연장함을 알 수 있다. GND 평면(332) 및 측면 채널(316)은 어두운 점조각(362)으로 나타내어진 신호 복귀 경로에 의해 336에 전기적으로 연결된다. V_CC 평면(334) 및 측면 채널(318)은 밝은 점조각(364)으로 나타내어진 신호 복귀 경로에 의해 338에 전기적으로 연결된다. 당 업계에 공지된 바와 같이, 신호 평면 또는 트레이스가 삽입 부분에 연결되지 않는 경우, 이들 부분들은 370에 도시된 바와 같이 부품으로부터 이격된다. 신호 평면 또는 트레이스가 삽입 부품에 연결되는 경우, 개구의 가장자리 또는 벽에 신호 평면 또는 트레이스가 제공되어, 도금 재료 또는 땜납이 지점들(330t, 330b, 336, 338)에서 도시된 바와 같이 이들 연결 부품 사이의 가교 역할을 한다.

수직 방향 선형 부분(380)은 신호 트레이스와 신호 트레이스(302) 및 GND 평면(332) 또는 V_CC 평면(334)으로 설명되고 있는 복귀 전류 경로 사이의 고속 루프 영역을 나타낸다. 바닥면(306) 상의 신호 트레이스(302)는 디커플링 커패시터(350)를 통해 GND 평면(332)에 커플링되어 있는 V_CC 전원 평면(334)과 관련되어 있다. 두 개의 평면들 사이의 이러한 커플링은 일 복귀 평면으로부터 상이한 DC 전압의 다른 평면으로의 이행을 위해 일정한 값에 가까운 고주파 임피던스를 유지한다.

PCB의 내부적으로 장착된 Z-방향 부품들은 EMI 감소를 위한 외부 접지 평면들을 사용하는 PCB 기술을 크게 촉진한다. 이러한 기술에 의해, 신호들의 경로가 가능한 한 많이 내부 층들 상으로 정해진다. 도 11 에는 이러한 기술의 일 실시예가 도시되어 있다. PCB(400)는 정상부로부터 바닥부로 정상부 접지 층(402), 내부 신호 층(404), 내부 신호 층(406), 그리고 바닥부 접지 층(408)으로 구성된다. 접지 층들(402, 408)은 PCB(400)의 정상면 및 바닥면(400t, 400b) 상에 마련된다. 관통 홀로 도시된 바와 같은 장착 홀(410)이 정상면(400t)과 바닥면(400b)의 사이에서 연장된다. Z-방향 부품(420)이 PCB(400)와 동일 평면에 장착되는 것으로 도시되어 있다. Z-방향 부품(420)은 측면(422s) 상의 두 개의 측면 채널들(425, 427)과 몸체(422)의 정상부(422t) 및 바닥부(422b)의 중간의 중심 영역(424)을 구비하는 몸체(422)를 포함한다.

홀(410)의 벽(411) 및 측면 채널들(425, 427)은 각각 도금 구멍들(413, 415)을 형성한다. 중심 영역(424)이 몸체(422)의 내부에 배치되며, 두 개의 내부 신호 층들(404, 406)을 분리하는 거리와 대략 동일한 거리로 연장된다. 측면 채널(425)은 몸체(422)의 바닥면(422b)으로부터 내부 신호 레벨(406)로 연장되는 반면, 측면 채널(427)은 몸체(422)의 정상면(422t)으로부터 내부 신호 레벨(404)로 연장된다. 여기서, 측면 채널들(425, 427)은 몸체(422)의 측면(422s)의 일부를 따라서만 연장된다. 전도성 채널(426)이 중심 영역(424)을 통과하여 연장되지만, 몸체(422)의 정상면 및 바닥면(422t, 422b)으로 연장되지 않는다. 도 5h 에는 측면 채널(427)과 유사한 부분 채널이 도시되어 있다. 전도성 채널(426)은 전도성 채널(426)의 정상부(426t) 및 바닥부(426b)로부터 측면 채널들(427, 425)로 각각 연장되는 전도성 트레이스들(428t, 428b)을 구비한다. 별개의 요소들로 도시되어 있긴 하지만, 전도성 채널(426) 및 트레이스들(428t, 428b)은 측면 채널들(425, 427)과 전기적으로 상호 연결되는 하나의 일체형 전도체일 수도 있다. 도시된 바와 같이, 전도성 트레이스(428b)는 도금 처리된 측면 채널(425)과 구멍(413)을 통해 내부 신호 층(406)에 연결되는 반면, 트레이스(428t)는 측면 채널(427)과 구멍(415)을 통해 내부 신호 레벨(404)에 연결된다. 접지 층들(402, 408)은, 도 8 및 도 10 을 참조하여 전술한 바와 같이, Z-방향 부품(420)에 연결되어 있지 않으며 장착 홀(410)로부터 이격되어 있다. 점선으로 나타내어진 양방향 화살표(430)로 도시된 바와 같이, 신호 층(406) 상의 신호가 구멍(413), 측면 채널(425), 트레이스(428b), 전도성 채널(426), 트레이스(428t), 측면 채널(427), 그리고 구멍(415)으로부터 연장되는 경로를 통해 Z-방향 부품(420)에 의해 신호 층(404)으로 (또는 신호 층으로부터) 전송될 수 있어, 차단 효과를 제공하는 접지 층들(402, 408)에 의해 PCB(400)의 내부 층들에 신호가 유지되도록 할 수 있다.

Z-방향 디커플링 커패시터들

도 12 및 도 13 에는 디커플링 커패시터들의 형태의 두 가지 추가적인 예의 Z-방향 부품들이 도시되어 있다. 도 12 에는, 전술한 바와 유사하게 전체 길이를 따라 연장되는 전도성 채널(504)과 두 개의 측면 채널들(506, 508)을 구비한 몸체(502)를 구비하는 Z-방향 커패시터(500)가 도시되어 있다. 전도성 채널(504)이 신호(526)에 연결되는 것으로 도시되어 있다. Z-방향 커패시터(500)의 판들을 형성하는 수직 방향으로 배향된 중간 삽입 부분 원통형 시트들(510, 512)이 전압 V_CC 및 접지부(또는 그외 다른 정전 용량을 필요로 하는 신호들)와 같은 기준 전압들에 연결되며, 유전 재료(도시하지 않음)로 이루어진 개재 층들과 사용된다. 부분 원통형 시트(510)가 접지부(520)에 연결된 도금 처리된 채널(506)에 연결된다. 부분 원통형 시트(512)가 공급 전압 V_CC(522)에 연결된 도금 처리된 채널(508)에 연결된다. 시트들(510, 512)이 전도성이 높은 구리, 알루미늄, 또는 그외 다른 재료로 형성될 수도 있다. 부분 원통형 시트들 사이의 재료는 유전 특성들을 갖춘 재료이다. 단 하나의 부분 원통형 시트가 V_CC(522) 및 접지부(520) 각각에 연결되는 것으로 도시되어 있다; 그러나, 바람직한 정전 용량/전압 등급을 달성하기 위해 추가의 부분 원통형 시트들이 제공될 수도 있다.

전압 V_CC 또는 접지부에 연결된 적층형 지지 부재들을 사용하는 다른 실시예의 Z-방향 커패시터가 도 13 에 도시되어 있다. Z-방향 커패시터(600)는 중심 전도성 채널(601), 그리고 정상부 부재(605t), 바닥부 부재(605b), 그리고 정상부 부재(605t) 및 바닥부 부재(605b)의 사이의 복수 개의 지지 부재들(610)(디스크들로 도시됨)로 이루어진 몸체(605)를 포함한다.

중심 전도성 채널(601)은 조립된 Z-방향 커패시터(600)의 개구들(615)과 개구들(602t, 602b)을 통하여 연장되며, 모든 개구들은 중심 전도체를 밀접하게 수용하는 크기로 형성된다. 중심 전도성 채널(601)은 신호(626)용 신호 경로를 형성하는 정상부(605t) 및 바닥부(605b) 상의 전도성 트레이스들(603t, 603b)에 전기적으로 연결 가능하다. 이러한 연결은 도금 처리 또는 납땜 처리에 의해 이루어진다. 중심 전도성 채널(601)은 전도성 트레이스(603t)를 통해 신호(626)에 연결된다. 전도성 채널(601)의 바닥부 단부가 전도성 트레이스(603b)를 통해 신호 트레이스(도시하지 않음)에 유사한 방식으로 연결된다.

정상부(605t)의 가장자리에 대향하는 개구들(607t, 608t)이 마련된다. 바닥부(605b)는 가장자리에 마련된 대향하는 개구들(607b, 608b)을 구비한 정상부(605t)와 유사한 구성으로 형성된다. 정상부(605t)와 바닥부(605b)의 사이에는 전기 용량성 특징부를 제공하는 복수 개의 지지 부재들(610)이 마련된다. 지지 부재들(610)은 각각, 이들을 통하는 전도성 채널(601)의 통과를 허용하는 외부 가장자리의 하나 이상의 개구(613)와 내부 홀(615)을 구비한다. 도시된 바와 같이, 각각의 지지 부재(610)에는 두 개의 대향 개구들(613)이 마련된다. 조립 시에, 대향하는 개구들(607t, 607b, 608t, 608b, 613)이 정렬되어 Z-방향 커패시터(600)의 측면을 따라 연장되는 대향하는 측면 채널들(604, 608)을 형성한다. 측면 채널(604)이 접지부(620)와 같은 기준 전압에 연결되며, 측면 채널(606)이 V_CC(622)와 같은 다른 기준 전압에 연결된다. 지지 부재들(610)이 유전 재료로 제조될 수도 있으며, Z-방향 커패시터(600)의 바람직한 특성들의 설계에 있어 선택이 가능하도록 동일한 두께 또는 가변 두께로 형성될 수도 있다.

환형 도금판(617)이 지지 부재(610)의 정상면 및 바닥면 중 하나에, 또는 필요하다면 양면에 제공된다. 환형 도금판이 각각의 지지 부재의 정상면 상에 도시되어 있지만, 환형 도금판의 위치는 지지 부재로부터 지지 부재까지 변할 수 있다. 환형 도금판(617)이 일반적으로 지지 부재의 형상을 따라 형성되며, 추가의 개구가 제공되는 경우, 가장자리 개구들(613) 중 하나로부터 다른 하나로 연장된다. 환형 판(617)은, 환형 판이 고정되는 지지 부재(610)의 직경, 치수 또는 전체 크기 미만의 직경, 치수 또는 전체 크기로 형성된다. 판(617)이 환형으로 설명되어 있긴 하지만, 판이 도금 처리되어 있거나 그외 다른 방식으로 고정되는 지지 부재의 가장자리로 연장되거나 중심 전도성 채널과 접촉하지 않는 경우, 그외 다른 형상들이 또한 사용될 수도 있다. Z-방향 커패시터(600)의 몸체의 측면에 하나 초과의 채널이 존재하는 경우, 환형 판은 가장자리 개구들(613) 중 하나와 접촉하지만, 그외 다른 개구들과는 이격된다. 또한, 환형 판(617)의 개구(619)는 전도성 채널(601)이 통과하는 환형 판(617)의 개구(615)보다 직경이 크다. 개구(619)의 직경이 전도성 채널(601)의 직경보다 커, 환형 판(617)이 전도성 채널(601)로부터 이격된다.

도시된 바와 같이, 적층 시에 교번 부재들이 그 위 또는 아래의 부재에 대하여 180°로 회전되는 것을 제외하고는 지지 부재들(610)은 실질적으로 동일하다. 이것은 1-1 구성으로서 일컬어질 수도 있다. 이러한 방식으로, 교번 부재들이 두 개의 측면 채널들 중 하나 또는 다른 하나에 연결된다. 도 13 에 도시된 바와 같이, 두 개의 지지 부재들(610) 중 정상부 지지 부재 상의 환형 도금판이 측면 채널(608)과 전압 V_CC(622)에 연결되는 반면, 두 개의 지지 부재들(610) 중 바닥부 지지 부재 상의 환형 도금판이 측면 채널(604)과 접지부(620)에 연결된다. 2-1 구성으로서 일컬어질 수도 있는, 두 개의 인접 부재들이 동일 채널에 연결되며 다음 지지 부재가 반대쪽 채널에 연결되는 바와 같은, 그외 다른 지지 부재 배치들이 또한 사용될 수도 있다. 그외 다른 구성들이 2-2 및 3-1을 포함할 수도 있으며, 설계 선택의 문제이다. 바람직한 정전 용량 또는 전압 등급이 정상부(605t) 및 바닥부(605b)의 사이에 삽입되는 지지 부재들의 개수를 결정한다. 도시하지는 않았지만, 유전 재료로 형성되며 지지 부재들(610)과 유사한 형상의 유전성 부재들이 지지 부재들(610)의 사이에 개재될 수도 있다. 설계 선택에 따라, 단 하나의 채널만이 사용될 수도 있으며, 또는 더 많은 개수의 채널들이 제공될 수도 있고, 및/또는 환형 도금판이 중심 전도성 채널과 접촉하면서 측면 채널들과 접촉하지 않을 수도 있다. 다시, Z-방향 커패시터들에 대한 실시예들은 예시 목적으로 제공된 것으로서 제한적인 의미는 아니다.

Z-방향 커패시터에 대한 설계 중 하나에 따라, 제 2 전도성 채널이 상이한 디커플링 커패시터를 형성하도록 전도성 판들의 내부에 배치되는 제 1 전도성 채널과 평행하게 제공될 수도 있다. Z-방향 커패시터의 다른 실시예가, 동일한 기준 전압에 연결된 환형 도금판을 또한 구비한 각각의 지지 부재에서 기준 전압들 중 하나에 중심 전도성 채널을 연결하는 방식으로, 도 12 또는 도 13 에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 이것은 점퍼(jumper)(621)에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이 단순히 전도성 채널을 환형 도금판에 연결함으로써 달성될 수도 있다. 실제로, 환형 판(617)의 환형 개구(619)는 환형 판과 전도성 채널(601)이 전기적으로 연결되는 크기로 형성된다. 이러한 부품은 최적의 디커플링 배치를 위한 집적 회로 또는 다른 표면 장착형 부품의 파워 핀(power pin) 또는 볼(ball)의 바로 아래에 배치될 수도 있다.

다시, 도 8 내지 도 11 에 도시된 Z-방향 신호 통과 부품들과 도 12 및 도 13 에 도시된 Z-방향 디커플링 커패시터들은 Z-방향 부품의 단지 소수의 예의 용례들을 제공한다. 당 업계의 숙련자라면 알 수 있는 바와 같이, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 전송 라인들, 지연 라인들, T 필터들, 디커플링 커패시터들, 인덕터들, 일반 모드 쵸크들, 저항체들, 구별되는 쌍을 이룬 통로들, 상이한 페라이트 비드들, 다이오드들, 또는 ESD 보호 장치들(배리스터들)을 포함하는 다양한 그외 다른 유형들의 Z-방향 부품들이 사용될 수도 있다.

Z-방향 부품을 제조하기 위한 다이 프레스 공정

상업적 규모로 Z-방향 부품들을 제조하기 위한 다이 프레스 공정이 제공된다. 다이 프레스 공정에서, Z-방향 부품들의 몸체들이 부품 기판을 형성하는 재료의 시트들로 형성된다. 필요한 경우, 시트들이 또한 당 업계에 공지된 바와 같은 바인더 재료를 또한 포함할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 각종 상이한 Z-방향 부품들이, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 전송 라인들, 지연 라인들, T 필터들, 디커플링 커패시터들, 인덕터들, 일반 모드 쵸크들, 저항체들, 구별 가능한 쌍을 이룬 통로들, 상이한 페라이트 비드들, 다이오드들, 그리고 ESD 보호 장치들(배리스터들)을 포함하는 것으로 본 명세서에서 고려된다. 이에 따라, 사용 기판 재료는 바람직한 Z-방향 부품에 좌우됨을 알 수 있다. 기판 재료는, 대략 3의 예를 들어, 폴리머로부터 10,000을 초과하는 예를 들어, 티탄산바륨(BaTiO₃)까지의 상대 유전율을 갖는 단일 유전 재료를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 비교적 높은 유전 값을 갖는 재료가 Z-방향 디커플링 커패시터에 사용될 수도 있으며, 비교적 낮은 유전 값을 갖는 재료가 Z-방향 신호 통과 부품에 사용될 수도 있다. Z-방향 부품이 지연 라인 또는 유도 기능을 갖추는 것이 바람직한 경우, 대략 1 내지 대략 50000의 범위의 낮거나 높은 상대적인 투자율을 갖춘 페라이트 재료가 선택될 수도 있다. Z-방향 부품이 어느 정도의 전도성을 갖추는 것이 바람직한 경우, 바람직한 저항을 생성하도록 전도성 재료가 유전성 재료와 혼합될 수도 있다. 바람직한 Z-방향 부품의 기능에 따라, 이들 또는 그외 다른 양립 가능한 재료들이 함께 혼합되어 부품 층을 형성할 수도 있다.

도 14 를 참조하면, 시트(700) 기판 재료가 도시된다. 일 실시예에서, 시트(700)는 그린(비연소) 세라믹 테이프이다; 그러나 상기 설명된 것과 같이 다양한 기판 재료들이 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 시트(700)의 두께는, Z-방향 부품이 사용되는 용례에 따라, 모든 증가분들 및 그 사이의 값들을 포함하는, 대략 0.5 mil 내지 대략 62 mil(대략 0.0127 mm 내지 대략 1.57 mm) 사이이다. 점선으로 나타낸 라인(702)은 Z-방향 부품의 일 층의 윤곽을 나타낸다. 실질적으로 원통형 층이 도시된 예시적인 실시예에 나타나있다; 그러나 상기 설명된 것과 같이, 다양한 상이한 형상들이 사용될 수 있다. Z-방향 부품을 이루는 층들의 두께들은 균일할 수 있거나 단일 Z-방향 부품 내에서 변할 수 있다.

하나 이상의 채널(704)이 시트(700)를 통하여 형성되며 이는 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 층을 통하는 하나 이상의 전도성 채널을 형성하기 위해 전도성 재료로 이후에 도금 처리될 것이다. 채널(들)(704)은 층의 내부 부분 또는 층의 측면을 따라 통과할 수 있거나 이들 2 가지의 조합이 사용될 수 있다. 예를 들면, 도시된 실시예에서, 하나의 중심 채널(704a) 및 2 개의 측면 채널들(704b, 704c)이 시트(700)의 점선으로 나타낸 라인(702)에 의해 윤곽을 나타내는 층 내에 형성되었다. 각각의 채널(704)은 바람직하게는 Z-방향 부품의 전체 길이를 또는 단지 그의 일부를 통과할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 채널(704)은 고체 코어 펀치 공구를 사용하여 펀칭된다. 채널(704)은 쿠키 커터와 같이 재료를 제거하는 얇은 벽 코어 펀치를 사용하여 또는 채널(들)(704)을 기계적으로 또는 레이저 절단함으로써 또한 형성될 수 있다.

도 15 를 참조하면, Z-방향 부품의 각각의 층은 Z-방향 부품의 복수의 층들을 형성하기 위해 시트(700)로부터 펀칭된다. 단일 Z-방향 부품을 이루는 층들은 동일한 시트 또는 상이한 시트들로부터 펀칭될 수 있다. 각각의 층은 동일한 기판 재료로 형성될 수 있거나 몇몇 층들은 상이한 기판 재료들로 형성될 수 있다. 시트(700)는 그 안에 형성된 공동(708)을 구비한 다이 블록(706) 상에 위치된다. 펀치(710)가 그 후 Z-방향 부품의 층을 형성하기 위해 다이 블록(706)을 통하여 시트(700)의 세그먼트를 공동(708)으로 펀칭하는데 사용된다. 펀치(710)는 고체 코어 펀치 공구 또는 얇은 벽 코어 펀치를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 하나 또는 둘 이상의 채널들(704)이 부품 층이 펀칭되기 전에 시트(700) 내에 형성된다; 그러나, 이러한 순서는 부품 층이 펀칭되고 그 후 채널(들)(704)이 그 안에 형성되도록 바라는 것과 같이 역전될 수 있다.

공동(708)은 펀칭된 층을 더 성형하기 위해 또는 펀칭된 층을 정합식으로 수용하기 위해 성형될 수 있다. 예를 들어, 도 15 에 도시된 예시적인 실시예에서, 공동(708)은 그 안에 한 쌍의 측벽 돌출부들(709a, 709b)을 포함한다. 돌출부들(709a, 709b)은 펀칭된 층에 형성되는 측면 채널들(704b, 704c)을 각각 수용하도록 각각 크기가 정해지고 형성된다. 대안적인 실시예에서, 측면 채널들(704b, 704c)은 세그먼트를 다이 블록(706)으로 펀칭하기에 앞서 형성되지 않는다. 오히려, 층이 펀칭될 때, 돌출부들(709a, 709b)이 펀칭된 층 내에 측면 채널들(704b, 704c)을 형성한다. 펀칭된 층들은 그 후 아래에 더 상세하게 설명되는 것과 같이 Z-방향 부품을 형성하기 위해 적층된다.

간단함을 위해, 도 15 는 단일 펀치(710)를 도시한다; 그러나, 상업적인 생산 목적들을 위해 사용되는 펀치 공구는 한번에 많은 부품들을 프로세스하기 위해 펀치들(710)의 어레이 및 하나 또는 둘 이상의 다이 블록들(706)에 형성되는 대응하는 공동들(708)을 포함할 수 있다. 일련의 펀치들(710)은 동시에 하강되는 평면형 배치 공정이 사용될 수 있거나 연속적으로 층들을 펀칭할 수 있는 롤러 공정이 사용될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 시트(700)는 그의 낮은 빔 세기로 인해 안정성을 위한 뒷면 층을 포함한다. 이러한 뒷면 층은 Z-방향 부품을 형성하기 위해 펀칭된 층들을 적층하기 전에 제거된다. 제거는 부품 층들이 시트(700)로부터 펀칭되기 전에 또는 후에 수행될 수 있다; 그러나, 부품 층들이 펀칭된 후에 뒷면 층을 제거하는 것은 추가의 공정 단계들을 요구할 수 있다.

도 16 을 참조하면, 부품 층(712)의 정상면(712t) 또는 정상면 및 바닥면 양쪽 상의 전도성 트레이스 또는 도금이 바람직하다면 또는 층(712)을 통하는 전도성 채널이 바람직하다면, 전도성 재료는 펀칭된 층(712)에 도포된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 전도성 트레이스 또는 도금은 층(712)의 정상면(712t)에 도포되는데 이는 이 정상면이 다이 블록(706)의 공동(708) 내에 유지되기 때문이다. 일 실시예에서, 공동(708)은 층(712)의 높이, 즉 시트(700)의 두께와 실질적으로 동일한 높이를 가져서 펀칭된 층(712)의 정상면(712t)은 펀칭된 층(712)의 정상면(712t)에 전도성 재료의 도포를 촉진하기 위해 다이 블록(706)의 정상면(706t)과 동일 평면에 위치된다. 대안적으로, 공동(708)은 정상면(712t)이 다이 블록(706)의 정상면(706t) 아래에 리세스되도록 층(712)의 높이보다 더 큰 높이를 가질 수 있다. 하지만, 다이 블록(706)의 정상면(706t)과 동일 평면에 펀칭된 층(712)의 정상면(712t)을 위치시키는 것이 전도성 재료 소스로부터 층(712) 까지의 거리를 최소화하고 이에 의해 정상면(712t) 상의 전도성 재료의 최적의 변위를 허용한다는 것이 이해될 것이다.

측면 채널들(704b, 704c)과 같은 부품 층(712)의 하나 또는 둘 이상의 측면 채널들을 도금 처리하는 것이 바람직한 경우, 부품 층(712)의 측면 채널들(704b, 704c)로부터 이격되어 서로의 사이에 간극(718)이 형성되는 측벽 표면(716)을 구비한 구속 판(714)의 공동(715)에 층(712)이 배치된다(도 17 참조). 이러한 공간은 전도성 재료가 바람직한 측면 채널(들)(704b, 704c)을 도금 처리하도록 간극(718)의 내부로 유동하도록 할 수 있다. 측면 채널들(704b, 704c)을 도금 처리하기 위한 다른 대안에 따르면, Z-방향 부품이 페인팅, 제팅(jetting), 스퍼터, 또는 그외 다른 공지된 방법들에 의해 조립된 후, 전도성 재료가 도포된다.

전도성 재료를 펀칭된 층(712)의 정상면(712t)에 도포하기 위해 다수의 상이한 방법들이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 정상면(712t)의 선택된 부분들에 대한 전도성 재료의 도포를 제한하는 마스크가 정상면(712t)에 도포된다. 전도성 재료는 그 후 부품 층(712) 상으로 마스크를 통해 스크리닝 처리된다. 도 18 에는 펀칭된 층(712)의 정상면(712t)에 배치되어 있는 물리적 마스크(720)의 형태의 일 예의 마스크가 도시되어 있다. 도 18 에 포함된 대각선 선영은 마스크(720)의 개구들을 나타낸다. 마스크(720)는 전도성 재료가 내부로 유동하도록 하여 중심 전도성 채널(704a)의 도금 처리가 이루어지도록 하는 중심 개구(722)를 포함한다. 마스크(720)는 또한, 전도성 재료에 의해 정상면(712t)이 도금 처리되도록 하는 한 쌍의 주변 개구들(724a, 724b)을 포함한다. 주변 개구들(724a, 724b)은 중심 개구(722)를 또한 주변 개구들(724a, 724b)로부터 분리하는 얇은 마스크 부분(726)에 의해 분리되어 있다. 마스크(720)의 중심 개구(722)와 같은 마스크의 하나 또는 둘 이상의 내부 개구들을 제공하기 위하여 층(712)의 내부를 통과하는 하나 또는 둘 이상의 전도성 채널들이 바람직한 경우 부분(726)이 필요하다. 마스크(720)는 도시된 예시적인 실시예에 있어서 측면 채널들(704b, 704c)의 위에 배치되는 한 쌍의 꽃잎형 부분들(728a, 728b)을 포함한다. 꽃잎형 부분(728b)은 꽃잎형 부분(728a)보다 약간 더 내측으로 돌출된다. 그 결과, 예시적인 본 실시예에 있어서, 전도성 재료는 측면 채널(704b)과 연결되어 있는 정상면(712t)의 부분 상으로 유동하도록 되어 있지만, 전도성 재료는 측면 채널(704c)과는 연결되도록 되어 있지 않다.

그 위에 전도성 재료(730)를 구비한 일 예의 마스크(720)를 사용하는 결과적으로 도금 처리된 층(712)이 도 19 에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 중심 채널(704a)은 전도성 재료(730)로 도금 처리되어 있다. 층(712)의 정상면(712t)은 측면 채널(704b)과 연결되지만 측면 채널(704c)과는 연결되지 않도록 도금 처리되어 있다. 도 18 에 도시된 마스크(720)는 적당한 마스크의 일 예를 예시하기 위한 것이다. 층의 형상, 도금 처리가 필요한 중심 채널들 및/또는 측면 채널들의 개수, 그리고 정상면(712t)에 바람직한 도금 처리 패턴과 같은 인자들에 따라 대안의 마스크들이 채용될 수도 있다.

마스크(720)와 같은 물리적 마스크의 대안으로서, 당 업계의 공지된 광화학적 방법들을 사용하여 포토레지스트 마스크가 도포될 수도 있다. 본 실시예에 있어서, 방사선 민감성 포토레지스트가 정상면(712t)에 도포된 다음 X-선 또는 UV 광과 같은 방사선 공급원에 선택적으로 노광 처리된다. 포토레지스트는 이후 포토레지스트 층이 바람직하지않은 영역을 세척 제거하도록 현상된다. 원하는 대로 양의 또는 음의 포토레지스트들이 사용될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 전도성 재료가 이후 포토레지스트 마스크의 정상부 상에 액체 전도성 재료를 스핀 코팅 처리하는바와 같은 방식으로 부품 층(712)의 정상면(712t) 상으로 포토레지스트 마스크를 통해 스크리닝 처리될 수 있다. 전도성 재료가 도포된 후, 남아있는 포토레지스트는 그 후 제거될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 마스크를 사용하는 대신, 정상면(712t) 및/또는 채널(들)(704)에 전도성 재료를 도포하기 위해 선택적인 제팅 공정이 사용된다. 본 실시예에 있어서, 액체 전도성 재료는 당 업계에 공지된 바와 같은 유체 분사 기구를 사용하여 부품 층(712)에 도포된다. 에칭 가능한 전도성 재료가 사용되는 경우, 다른 대안으로서, 전체 정상면(712t)을 가로질러 액체 전도성 재료로 이루어진 층이 스핀 코팅 처리되거나 그외 다른 방식으로 도포된 다음, 정상면(712t)으로부터 전도성 재료가 선택적으로 에칭 처리되어 그 위에 상에 바람직한 전도성 패턴이 형성된다.

다른 대안으로서, 우선, 부품 층(712)에 전도성 재료의 시드(seed) 층을 선택적으로 도포한 다음, 전기 분해 기술들에 의해 추가의 전도성 재료가 도포된다. 시드 층을 도포하기 위한 하나의 적당한 방법은 광화학 방법들의 사용을 포함한다. Z-방향 부품 층(712)의 전체 정상면(712t)을 가로질러 포토레지스트 층이 도포된 다음, 방사선 공급원에 선택적으로 노광 처리된다. 포토레지스트는 이후 포토레지스트 층이 바람직하지않은 영역들을 세척 제거하도록 현상된다. 다시, 원하는 대로 음의 또는 양의 포토레지스트들이 사용될 수도 있다. Z-방향 부품 층(712)의 전체 정상면(712t)을 가로질러 전도성 재료가 그 후 도포된다. 포토레지스트의 나머지 부분이 그 후 에칭 처리에 의해 제거되어 시드 층이 바람직하지않은 영역들로부터 전도성 재료를 제거한다. 이후 전기 분해 기술들이 적용되어 부품 층(712) 상의 전도성 재료의 층이 보다 두꺼워지게 된다.

부품 층(712)에, 예를 들어, 저항성, 자성, 유전성, 또는 반전도성 재료와 같은 전도성 재료가 아닌 재료를 도포하는 것이 바람직한 경우, 본 명세서에서 설명되고 있는 Z-방향 부품 층에 전도성 재료를 도포하기 위한 다양한 방법들은 동일하게 적용 가능하다. Z-방향 부품 층들이 전도성 재료가 도포되기에 앞서 펀칭될 필요가 없는 것이 이해될 것이다. 대안적인 실시예에서, 전도성 재료는 우선 시트(700)의 예정된 부분들에 도포되고 시트(700)의 하나 또는 둘 이상의 세그먼트들은 그 후 하나 또는 둘 이상의 펀칭된 층들을 형성하기 위해 펀칭된다. 추가로, 채널(들)(704)은 각각의 층이 형성된 후 도금 처리될 필요는 없음을 알 수 있을 것이다. 오히려, 채널(들)(704)은 부품 층들이 함께 적층된 후 전도성 재료로 충전될 수도 있다.

일단 바람직한 개수의 부품 층들이 형성되고 전도성 및/또는 다른 재료들이 바람직하게 도포되면, 부품 층들은 Z-방향 부품을 형성하기 위해 적층되고 조합된다. 도 15 를 다시 참조하면, 도시된 예시적인 실시예에서, 상승 가능한 승강부(740)가 공동(708)의 내부에 위치된다. 승강부(740)는 Z-방향 부품의 연속적인 층들이 편리하게 펀칭되고 서로의 위에 적층되도록 한다. 승강부(740)는 공동(708) 내의 개방 공간의 높이가 적어도 펀칭되는 제 1 층의 높이가 되도록 공동(708) 내에 우선 위치된다. 일 실시예에서, 승강부(740)는 상기 설명된 것과 같이 제 1 층의 정상면을 다이 블록(706)의 정상면(706t)과 동일 평면에 위치시키기 위해 공동(708) 내의 개방 공간의 높이가 펀칭될 제 1 층의 높이와 실질적으로 동일하도록 공동(708) 내에 우선 위치된다. 제 1 세그먼트는 그 후 제 1 층을 형성하기 위해 시트(700)로부터 펀칭된다. 전도성 재료는 바람직하게 제 1 층에 도포된다. 승강부(740)는 그 후 적어도 펀칭될 제 2 층의 높이인 제 1 펀칭된 세그먼트의 정상부 상에 공동(708) 내의 추가의 공간을 생성하기 위해 하강된다. 상기 설명된 것과 같이, 공동(708) 내의 추가 공간의 높이는 펀칭될 다음 층의 높이와 실질적으로 동일할 수 있다. 제 2 세그먼트는 그 후 제 1 층의 정상부 상에 적층되는 제 2 층을 형성하기 위해 시트(700) 또는 상이한 시트로부터 펀칭된다. 전도성 재료는 그 후 바람직하게 제 2 층에 도포된다. 이러한 공정은 주어진 Z-방향 부품에 대한 모든 층들이 펀칭되고 적층될 때까지 반복된다.

대안으로서, Z-방향 부품을 형성하도록 다수의 적층 가능한 다이 블록들(706)이 사용될 수 있다. 승강부(740)는 이러한 실시예에서 요구되지 않는다. 각각의 적층 가능한 다이 블록들(706)은 그 안의 펀칭된 세그먼트를 위해 이 다이 블록(706)을 통하는 공동(708)을 갖는다. 각각의 다이 블록(706)의 높이는 상기 설명된 것과 같이 전도성 재료 소스로부터 부품 층까지의 거리를 최소화하기 위해 Z-방향 부품의 대응하는 층의 높이와 실질적으로 동일할 수 있다. 최하측 다이 블록(706)은 둘러싸인 공동(708)을 포함하거나 펀칭된 세그먼트(들)를 그의 공동(708) 내에 유지하기 위해 평평한 판 위에 위치된다. 제 1 세그먼트가 시트(700)로부터 제 1 다이 블록의 공동(708) 내부로 펀칭되고 전도성 재료가 도포된 후에, 제 2 다이 블록이 제 1 다이 블록의 정상부 상에 적층된다. 제 2 세그먼트가 시트(700)로부터 제 2 다이 블록의 공동(708) 안으로 펀칭되고 전도성 재료가 바람직하게 도포된다. 다시, 이러한 공정은 주어진 Z-방향 부품을 위한 모든 층들이 펀칭되고 적층될 때까지 반복될 수 있다.

몇몇 실시예들에 있어서, 도 20 에 도시된 바와 같이 부품의 상부 절반부 및 하부 절반부 사이에서 비틀림 가공되거나 서로 오프셋 배치되는 부분 측면 채널들(704)을 포함하는 Z-방향 부품(742)이 바람직할 수도 있다. Z-방향 부품(742)의 일 측면 상으로 내부 신호가 도입되고 측면 채널(704)의 내부로 이동하지 않고 상기 측면에 대해 90°의 각도로 빠져나가게 하기 위하여, 이러한 유형의 부품이 바람직할 수도 있다. 이러한 오프셋 배치는 상이한 펀치(710) 형상들과 조합한 원통형 공동(708)을 구비한 다이 블록(706)을 사용하여 또는 상이한 형상의 공동들(708)을 구비한 다이 블록들(706)을 적층함으로써 달성될 수 있다.

Z-방향 부품의 각각의 층들이 펀칭된 후에 이를 적층하는 것의 대안으로서, 기판 재료의 다중 시트들(700)은 부품 층들의 펀칭에 앞서 도 21 에 나타낸 것과 같이 하나의 시트 위에 다른 시트가 적층될 수 있다. 시트들(700)의 적층에 앞서, 전도성 재료가 상기 설명된 것과 같이 각각의 시트(700)의 예정된 부분에 바람직하게 도포될 수 있다. 채널(들)(704)은 이 채널(704)이 부품을 통하여 내내 연장하는지 여부에 의존하여 시트들(700)이 적층되기 전에 또는 후에 형성될 수 있다. 막힌 채널(704)이 바람직하며, 시트들(700)의 부분은 함께 적층되고 막힌 채널이 이들 통하여 형성된다. 그 안에 형성된 막힌 채널(704)을 구비한 시트들(700)은 그 후 Z-방향 부품을 형성하는 나머지 시트들(700)과 조합될 수 있다. 시트들(700)이 적층된 후에, 이들은 바람직하다면 적층체를 굳히기 위해 프레스되고 온도 처리될 수 있다. 펀치(710) 및 다이 블록(706)은 그 후 부품 층들(712)의 전체 적층체를 동시에 프레스하는데 사용된다. 도 21 은 대응하는 시트들(700)로부터 펀치(710)에 의해 펀칭된 다이 블록(706)의 공동(708) 내부의 복수의 층들(712)을 도시한다.

일 실시예에 있어서, 부품 층들이 적층되고 나면, 부품 층들이 중간 정도의 열에 의해 압축되어, 층들이 이후 소성 처리되도록 배치되어 있는 다이 블록(들)(706) 또는 구속 판(들)(714)로부터 제거되기에 충분한 고체 형태의 집합체가 형성된다. 승강부(740)가 사용되며, 이는 전체 적층체가 공동(708 또는 715) 내부에 있도록 우선 하강된다. 이러한 프레싱 단계는 펀치와 유사한 가동 부품, 예컨대 로드 또는 플러그가 적층된 층들의 일 단부에 바람직한 힘을 가하여 선택된 재료들에 대한 바람직한 압력 프로파일을 생성하는 것이 상기 설명된 펀칭 단계와 유사하다. 가열 요소들은 적층된 층들에 바람직한 온도 프로파일을 공급하기 위해 공동(708 또는 715)의 벽들 내에 매립될 수 있다. 다중 적층 가능한 다이 블록들(706)이 사용되며, 상이한 공간 온도들이 각각의 다이 블록(706)을 통하여 인가될 수 있다. 이러한 구성에서, 각각의 다이 블록(706)은 가열 요소들과 적층된 층들 사이에 접촉 지점을 형성하고 이에 의해 다이 블록들(706)의 내부 공동 벽들과 적층된 층들 사이에 실질적으로 균일한 가열 접촉을 허용한다. 공간 온도 프로파일은 이러한 실시예들에서 또한 변할 수 있으며 승강부(740)는 공동(708 또는 715) 내의 가열 요소들의 배열을 변화시킴으로써 단일 공동(708 또는 715)과 사용된다.

몇몇의 실시예들에서, Z-방향 부품의 정상 및 바닥 가장자리 중 하나 이상의 모따기, 돔 또는 다른 형상의 테이퍼부 또는 리드-인이 PCB 내의 장착 홀 내부로의 Z-방향 부품의 삽입을 쉽게 하기 위해 바람직하다. 예를 들면, 도 22a 는 그 단부 상에 형성된 돔(745)을 구비한 Z-방향 부품(744)을 나타낸다. 도 22b 는 모따기 가공된 단부(747)를 구비한 Z-방향 부품(746)을 나타낸다. 돔(745) 또는 모따기부(747)는 부품의 일부이거나 이에 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 돔(745) 또는 모따기부(747)는 PCB 의 장착 홀 내부로 부분적으로 삽입되는 별개의 부분이다. 이러한 실시예에서, Z-방향 부품은 그 후 돔(745) 또는 모따기부(747) 뒤에 삽입되어 이를 장착 홀을 통하여 밀어넣어 돔(745) 또는 모따기부(747)가 장착 홀을 팽창시키고 부품이 절단되거나 PCB 를 찢는 것을 방지한다. 돔(745) 또는 모따기부(747)는 Z-방향 부품에 부착되며, 이는 PCB 내의 장착 홀 내부로의 삽입 이후에 Z-방향 부품에 대한 부착을 유지하기 위해 구성될 수 있거나 삽입 및 그 후의 제거를 용이하게 하는데 사용될 수 있다.

Z-방향 부품의 일부로서 바람직한 테이퍼부를 형성하기 위한 하나의 방법은 리세스(752)를 갖는 플러그(750)를 이용하며 이 리세스는 도 23 에 나타낸 것과 같이 리세스의 주변부 둘레에 테이퍼형 림(756)을 구비하며 플러그의 단부(754)에 형성된다. 테이퍼형 림(756)은 도시된 예시적인 실시예에서 모따기 가공된다; 그러나, 돔, 타원형 또는 둥근 림이 바람직한 테이퍼부의 형상에 의존하여 또한 사용될 수 있다. 플러그(750)는 상기 설명된 것과 같이 적층된 부품 층들을 압축하는데 사용된다. 플러그(750)가 적층된 층들의 단부에 힘을 가할 때, 부품의 단부가 바람직한 기하학적 형상을 갖도록 리플로우(reflow) 처리되며, 부품의 단부 상의 전도성 경로(들)가 부품의 단부에 형성된 대응하는 테이퍼부를 가로질러 또는 통과하여 연속적으로 형성된다. 그 결과, 부품의 테이퍼형 단부 부분은 그 후 다중 PCB 분야들에서의 기판 대 기판 전기 연결들을 용이하게 하는데 사용될 수 있다. 바람직한 테이퍼부는 다중 부품 층들을 가로질러 연장하고, 테이퍼부를 형성하는 Z-방향 부품의 연속적인 층들이 감소된 직경들(또는 비원형 횡단면을 갖는 부품 층의 경우에는 감소된 폭들)을 구비할 것이 이해될 것이다. 대안적으로, 바람직한 테이퍼부는 단일 부품 층으로 형성될 수 있다.

전체 Z-방향 부품이 형성된 후, 소성 공정이 부품을 굳히도록 적용된다. 소성 공정을 통해 또한 부품이 최종 치수들을 갖도록 수축된다. 이 시점에서, Z-방향 부품의 수율 및 성능 시험이 수행될 수 있으며, 원하는 대로 추가의 공정들이 수행될 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 예들에 있어서, 가압 및 가열 단계들에 의해 버(burr)가 형성될 수도 있다. 이에 따라, 몇몇 실시예들에 있어서, Z-방향 부품들이 다양한 연마제들에 의해 텀블링 처리되어 부품의 모서리들과 가장자리들이 평활하게 가공된다. 또한, 전도성이 필요가 없는 영역들에 전도성 재료들이 점착되는 것을 방지하기 위해 저항체 영역들이 Z-방향 부품에 추가될 수도 있다. PCB에 부품이 유지되는 것을 돕기 위해 아교 영역들이 부품에 적용될 수도 있다. PCB의 내부로의 조립을 보조하기 위해 가시적인 마킹(marking)들 및/또는 위치 설정 특징부들이 Z-방향 부품에 추가될 수도 있다.

Z-방향 부품의 생산이 완료되고 나면, Z-방향 부품은 PCB의 장착 홀 내로 삽입될 준비가 되어 있다. 전술한 바와 같이, 부품은 PCB의 정상면 및 바닥면 사이에서 PCB의 가장자리 내부로 삽입되거나, PCB의 평면에 대해 소정 각도를 이루며 장착되거나, 정상면 또는 바닥면 또는 양면으로부터 PCB의 평면과 직교하도록 장착될 수도 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, Z-방향 부품이 장착 홀 내부로 가압 끼워 맞춤 된다. 이러한 가압 끼워 맞춤은 부품과 장착 홀 사이의 억지 끼워 맞춤의 형태로 이루어질 수도 있다. Z-방향 부품이 장착 홀의 내부에 배치된 후, PCB 상의 대응하는 트레이스에 부품의 정상면 및/또는 바닥면 상의 하나 또는 둘 이상의 트레이스들을 연결하도록 전도성 도금 브리지가 적용될 수도 있다. 또한, Z-방향 부품이 내부에 측면 채널들(704b, 704c)과 같은 측면 채널들을 포함하는 경우, Z-방향 부품과 PCB 사이의 바람직한 신호 연결부들을 형성하기 위해 이러한 측면 채널들에 추가의 전도성 도금 처리가 적용될 수도 있다.

도 24 를 참조하면, 일 실시예에 있어서, Z-방향 부품(760)이 PCB(764)의 장착 홀(762)의 내부로 삽입된 후, 장착 홀(762)의 외부 PCB(764)의 표면(768)에 접착제(766)가 도포된다. Z-방향 부품(760)의 위치를 고정하여 Z-방향 부품이 위치를 벗어나 병진 운동하거나 회전하는 것을 방지하기 위하여, Z-방향 부품이 장착 홀(762)에 삽입되면 접착제(766)가 Z-방향 부품(760)의 표면과 접촉하도록 배치된다.

도 25a 및 도 25b 를 참조하면, PCB의 두께 및 Z-방향 부품의 길이에 관한 제조 변수들이 Z-방향 부품이 PCB의 정상면 및 바닥면 모두와 완벽하게 동일 평면에 장착되는 것을 방지한다. 그 결과, 일 실시예에 있어서, 전도성 스트립(772)이 Z-방향 부품(770)의 측면(770s)을 따라 형성된다. 전도성 스트립(772)이 Z-방향 부품(770)의 정상면 또는 바닥면으로 측면(770s)을 따라 연장된다. Z-방향 부품(770)이 형성된 후 전도성 스트립(772)이 도포될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 대안으로서, 전술한 바와 같이 부품 층(들)(712)의 예정된 부분에 전도성 재료를 도포하는 바와 같은 방식으로 Z-방향 부품(770)의 제조 동안 전도성 스트립(772)이 형성될 수도 있다. 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 전도성 스트립(772)은 측면(770s)을 따라 Z-방향 부품(770)의 정상면(770t)으로 연장된다. 이러한 방식으로, Z-방향 부품의 정상면 또는 바닥면이 PCB의 대응하는 정상면 또는 바닥면을 지나쳐 연장되는 경우, 전도성 스트립(772)은 Z-방향 부품(770)의 각각의 정상면 또는 바닥면 상의 트레이스(774)와 PCB(778) 상의 트레이스(776) 사이의 브리지를 형성한다. 그 결과, Z-방향 부품(770)의 정상면 또는 바닥면이 PCB(778)의 대응하는 정상면 또는 바닥면과 동일 평면에 장착되지 않더라도 Z-방향 부품(770) 상의 트레이스(774)가 PCB(778) 상의 트레이스(776)에 연결될 수 있다. 도 25b 에 도시된 일 예의 구성에 있어서, 전도성 스트립(772)은 Z-방향 부품(770)의 정상면(770t)으로부터 PCB(778)의 정상면 아래의 측면(770s)을 따라 일 지점까지 연장된다. 일 실시예에 있어서, 저항을 감소시키도록 그리고 테이퍼부와 같은 다른 특징부가 Z-방향 부품(770)에 이후 도포된 후 제거되는 것을 보장하도록 전도성 스트립(772)이 Z-방향 부품(770)의 측면 내로 연장된다.

전술한 다수의 실시예들의 설명이 예시를 목적으로 서술되어 있다. 개시된 구체적인 형태들에 대한 용례를 제한할 의도가 있거나 완전하려고 할 의도가 있는 것은 아니며, 전술한 내용의 견지에서 다수의 명백한 변형들 및 수정들이 가능하다. 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 구체적으로 설명된 바와 다른 방식들로 본 발명이 실시될 수도 있음이 이해될 것이다. 본 발명의 범위는 이하 첨부된 특허청구범위에 의해서만 규정되는 것이 의도된다.

Claims

인쇄 회로 기판의 장착 홀의 내부로 삽입되기 위한 Z-방향 부품의 제조 방법으로서,
Z-방향 부품의 복수의 층들을 형성하기 위해 하나 이상의 기판 재료의 시트로부터 복수의 세그먼트들을 펀칭하는 단계와;
상기 기판 재료를 통하는 채널을 형성하는 단계로서, 형성 층들 중 하나 이상은 채널의 적어도 일부를 포함하는, 채널을 형성하는 단계와;
상기 형성 층들 중 하나 이상의 하나 이상의 표면에 전도성 재료를 도포하는 단계; 그리고
상기 Z-방향 부품을 형성하기 위해 형성 층들의 적층체를 조합하는 단계를 포함하는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 세그먼트들을 펀칭하는 단계는 각각의 세그먼트를 각각의 다이 블록 내의 각각의 공동 내부로 펀칭하는 단계를 포함하고 펀칭된 세그먼트들을 적층하기 위해 다이 블록들을 서로의 위에 적층하는 단계를 더 포함하는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 세그먼트들을 펀칭하는 단계는 :
기판 재료의 제 1 세그먼트를 그 안에 상승 가능한 승강부를 구비한 다이 블록 내의 공동 내부로 펀칭하는 단계와;
제 1 펀칭된 세그먼트의 정상부 상의 공동 내에 추가의 공간을 생성하기 위해 승강부를 하강시키는 단계; 그리고
제 2 펀칭된 세그먼트를 제 1 펀칭된 세그먼트 상에 적층시키기 위해 제 2 세그먼트를 공동 내의 추가의 공간으로 펀칭하는 단계를 포함하는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 세그먼트들의 적어도 일부는 펀칭된 층을 정합식으로 수용하도록 성형되는 각각의 공동 내부로 펀칭되는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 형성 층의 하나 이상의 표면에 전도성 재료를 도포하는 단계는,
상기 하나 이상의 형성 층의 선택된 부분들에 대한 전도성 재료의 도포를 제한하도록 상기 하나 이상의 형성 층의 정상면에 마스크를 도포하는 단계; 그리고
상기 하나 이상의 형성 층 상으로 상기 마스크를 통해 전도성 재료를 스크리닝(screening) 처리하는 단계를 포함하는,
방법.
제 5 항에 있어서,
상기 마스크는 상기 하나 이상의 형성 층의 정상면 상에 배치된 물리적 마스크를 포함하는,
방법.
제 5 항에 있어서,
상기 마스크는 상기 하나 이상의 형성 층의 정상면 상에 도포되고 현상되는 포토레지스트 층을 포함하는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 형성 층의 하나 이상의 표면에 전도성 재료를 도포하는 단계는 액체 전도성 재료를 이용하여 상기 하나 이상의 형성 층의 정상면을 스핀 코팅(spin coating) 처리하는 단계, 그리고 그 후 상기 하나 이상의 형성 층의 정상면으로부터 전도성 재료를 선택적으로 에칭 처리하는 단계를 포함하는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 형성 층의 하나 이상의 표면에 전도성 재료를 도포하는 단계는 상기 하나 이상의 형성 층의 예정된 부분 상으로 전도성 재료의 시드(seed) 층을 도포하는 단계, 그리고 그 후 전기 분해 기술에 의해 추가의 전도성 재료를 도포하는 단계를 포함하는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 형성 층의 하나 이상의 표면에 전도성 재료를 도포하는 단계는,
상기 하나 이상의 형성 층의 측벽 채널로부터 이격되어 그 사이에 간극을 형성하는 측벽 표면을 구비한 구속 판에 상기 하나 이상의 형성 층을 위치시키는 단계; 그리고
상기 전도성 재료로 상기 하나 이상의 형성 층의 측벽 채널을 도금 처리하기 위해 상기 구속 판의 상기 측벽 표면과 상기 하나 이상의 형성 층의 상기 측벽 채널의 사이에 형성된 상기 간극에 전도성 재료를 도포하는 단계를 포함하는,
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 Z-방향 부품을 형성하기 위해 형성 층들을 조합하는 단계는 집합체 부품을 형성하도록 적층된 층들을 가열 및 압축하는 단계를 포함하는,
방법.
제 11 항에 있어서,
상기 층들은 플러그에 의해 압축되며 상기 플러그는 리세스의 주변부 둘레에 테이퍼형 림을 구비하는 플러그의 단부에 형성된 리세스를 포함하며 이 리세스는 형성 층들의 적층체가 조합될 때 Z-방향 부품의 정상면과 바닥면 중 하나 이상에 대응하는 테이퍼부를 형성하는,
방법.
인쇄 회로 기판의 장착 홀의 내부로 삽입되기 위한 Z-방향 부품의 제조 방법으로서,
Z-방향 부품의 층을 형성하기 위해 기판 재료의 시트로부터 세그먼트를 펀칭하는 단계와;
상기 기판 재료를 통하는 채널을 형성하는 단계로서, 상기 형성 층은 채널의 적어도 일부를 포함하는, 채널을 형성하는 단계와;
상기 형성 층의 하나 이상의 표면에 전도성 재료를 도포하는 단계와;
상기 Z-방향 부품의 추가의 층들을 형성하기 위해 기판 재료의 동일한 시트 및 상이한 시트 중 하나 이상으로부터 추가의 세그먼트들을 펀칭하는 단계; 그리고
상기 Z-방향 부품을 형성하기 위해 형성 층들을 적층하고 조합하는 단계를 포함하는,
방법.
제 13 항에 있어서,
상기 형성 층들을 적층하는 단계는 각각의 세그먼트를 각각의 다이 블록 내의 각각의 공동 내부로 펀칭하는 단계 그리고 펀칭된 세그먼트들을 적층하기 위해 다이 블록들을 서로의 위에 연이어 적층하는 단계를 포함하는,
방법.
제 13 항에 있어서,
상기 형성 층들을 적층하는 단계는 각각의 세그먼트를 그 안에 상승 가능한 승강부를 구비한 다이 블록 내의 공동 안으로 펀칭하는 단계 그리고 각각의 세그먼트가 펀칭된 후에 다음의 펀칭된 세그먼트에 대해 공동 내에 공간을 생성하기 위해 상기 승강부를 하강시키는 단계를 포함하는,
방법.