KR20190047409A

KR20190047409A - 필름인서트 사출성형을 이용한 정전용량방식 터치입력부 포함 기판 제조방법

Info

Publication number: KR20190047409A
Application number: KR1020170141272A
Authority: KR
Inventors: 정민화
Original assignee: 유한회사 대구특수금속
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2019-05-08

Abstract

본 발명은 두 장의 필름을 마련하되 제1 필름의 배면 상에는 터치입력부의 그래픽이미지를 갖는 그래픽 인쇄층을 형성하고, 제2 필름의 전면 상에는 전도성잉크를 이용하여 터치입력부의 전극을 포함한 인쇄회로층을 형성한 후, 그래픽 인쇄층이 형성된 제1 필름과 인쇄회로층이 형성된 제2 필름을 인서트 금형의 캐비티에 인서트 시키되 제1 필름의 그래픽 인쇄층과 제2 필름의 인쇄회로층이 서로 대향하며 제1,제2 필름 간이 1.5~3mm의 공극을 유지하는 이격공간부를 마련한 다음, 절연성 사출수지용융액을 제1,제2 필름 사이의 이격공간부에 주입하여서 인서트 사출성형하고 탈형하여서 터치입력부의 그래픽이미지가 포함된 그래픽 인쇄층을 갖는 제1 필름과 터치입력부의 전극이 포함된 인쇄회로층을 갖는 제2 필름이 사출수지중간층으로 접합된 터치입력부를 갖는 기판을 얻음으로써, 필름인서트 사출성형을 이용한 정전용량방식 터치입력부를 포함한 기판을 제조한다.

Description

필름인서트 사출성형을 이용한 정전용량방식 터치입력부 포함 기판 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING BOARD INCLUDED CAPACITIVE OVERLAY TOUCH INPUT UNIT USING FILM INSERTED PLASTIC INJECTION MOLDING}

본 발명은 기판 제조방법에 관한 것으로, 특히 터치 입력부가 포함된 기판을 인서트 사출성형으로 제조하는 방법의 개량에 관한 것이다.

요즈음 전자 컴포넌트와 사용자 인터페이스를 연결하기 위한 수단의 일 예인 멤브레인 스위치는 도 1의 예시와 같은 터치식 입력부로서 자동차 산업, 전자통신장비, 전자측정장비, 의료장비, 상용제품, 가전제품 등을 비롯한 다양한 분야에 널리 사용되고 있다.

멤브레인 스위치는 고급스런 외관과 긴 수명, 높은 방습성을 가진 구조로 설계되고 제품화되고 있다. 이러한 멤브레인 스위치는 두 장의 플레이트에 각 도체부(스위치의 접점이 되는 도전성 재료로 이루어지는 부분)을 형성하고 이들 도체부가 대향하도록 또 도체부 사이의 공극이 확보되도록 스페이서를 개재시켜 플레이트끼리를 적층한 시트형의 스위치 구조이다.

이러한 멤브레인 스위치는 감압식 터치형태로 주로 많이 사용되고 있으며, 기판을 서로 접합하기 위해 별도의 접착필름을 사용하여 겹층으로 접착하기 때문에 공정이 복잡하고 공수가 많이 필요하게 되는 단점이 있다.

공개특허공보 제10-2015-0084035호 "멤브레인 스위치 및 그것을 이용하여 이루어지는 물품"

따라서 본 발명의 목적은 정전용량방식 터치입력부를 갖는 기판을 제조하되 필름인서트 사출성형을 이용하여 조립작업성이 양호하고 기판의 평탄성을 유지하기에도 수월한 정전용량방식 터치입력부를 포함한 기판을 제조하는 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적에 따른 본 발명은, 두 장의 필름을 마련하되 제1 필름의 배면 상에는 터치입력부의 그래픽이미지를 갖는 그래픽 인쇄층을 형성하고, 제2 필름의 전면 상에는 전도성잉크를 이용하여 터치입력부의 전극을 포함한 인쇄회로층을 형성하며 제2 필름의 인쇄회로층 상에는 인쇄회로층 보호를 위한 보호코팅층을 우레탄계열 수지에 의한 스크린인쇄로 도포형성한 후,

그래픽 인쇄층 형성된 제1 필름과 인쇄회로층이 형성된 제2 필름을 인서트 금형의 캐비티에 인서트 시키되 제1 필름의 그래픽 인쇄층과 제2 필름의 인쇄회로층이 서로 대향하며 제1,제2 필름 간이 1.5~3mm의 공극을 유지하는 이격공간부를 마련한 다음,

절연성 사출수지용융액을 제1,제2 필름 사이의 이격공간부에 주입하여서 인서트 사출성형하고 탈형하여서 터치입력부의 그래픽이미지가 포함된 그래픽 인쇄층을 갖는 제1 필름과 터치입력부의 전극이 포함된 인쇄회로층을 갖는 제2 필름이 사출수지중간층으로 접합된 터치입력부를 갖는 기판을 얻음을 특징으로 하는 필름인서트 사출성형을 이용한 정전용량방식 터치입력부 포함 기판 제조방법이다.

본 발명에서, 제1,제2 필름은 두께가 70~250㎛임을 특징으로 하며, 사출수지중간층은 재질이 PC, ABS, PMMA중 하나를 포함하는 절연성 수지임을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 제1,제2 필름이 열에 의한 동일한 신축률을 가지게 하거나, 제1,제2 필름을 서로 다른 수지재로 하되 사출수지중간층이 2~3mm 두께로 형성되게 함을 특징으로 한다.

본 발명은 두 장의 필름과 인서트된 사출수지를 이용하여 정전용량방식의 터치 입력부를 포함하는 기판을 제조하므로 터치입력부의 인쇄회로층에 전기적으로 연결되는 외부의 회로기판과의 조립성도 양호하며 터치 입력부가 포함된 기판이 두께를 갖고 사출성형이 되더라도 제품완성 후 평탄도를 유지하는데에도 수월한 이점이 있다. 또 본 발명은 제조공정도 복잡하지 않고 공수도 적은 이점도 있다.

도 1은 일반적인 멤브레인 스위치의 예시 사진도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량방식 터치입력부를 포함한 기판의 단면 구성도,
도 3은 도 2의 정전용량방식 터치입력부를 포함한 기판의 분해 사시 구성도,
도 4는 본 발명의 따라 제조된 기판의 정전용량방식 터치입력부를 이용하는 작동상태 단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 본 발명의 실시 예에 따라 제품에 적용된 터치입력부를 포함한 기판의 분리도 및 결합 구성도,
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 터치입력부를 포함한 기판의 사진 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 두 장의 내열성 필름을 이용한 인서트 수지 사출성형으로 정전용량방식의 터치 입력부를 포함하는 기판을 제조한다.

도 4는 본 발명의 따라 제조된 기판(100)의 정전용량방식 터치입력부(A)를 이용하는 작동상태 단면도이다.

본 발명에 따라 기판(100)에 구현되는 정전용량방식의 터치입력부(A)는 인체를 통한 기전력 기준으로 터치여부를 검출하는 수단으로서, 터치입력부(A)의 양단 접촉전극(8a)에 적은 양의 전류를 흘려주고(대기상태), 예컨대 도 4에서와 같이 사람의 손(20)이 터치 입력부(A)를 터치하면 인체에 미세 표면 기전력이 흘러 미세 정전용량의 변화와 설정치 간의 차이를 나타냄을 인쇄회로층(8)의 회로부가 감지하여서 그 입력 여부를 확인한다.

본 발명의 실시 예에 따라 두 장의 필름(2)(6)을 이용하여 인서트 수지 사출성형으로 구현된 터치입력부(A)를 포함한 기판(100)은, 전면으로 보이는 터치입력부(A)의 그래픽이미지(4a)를 포함한 그래픽인쇄층(4)이 형성된 제1 필름(2)과 중간재로서 사출수지중간층(12)이 접합 개재되고 이면에는 내면방으로 터치입력부(A)의 전극(8a)이 포함된 인쇄회로층(8)이 형성된 제2 필름(6)을 갖도록 구성한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량방식 터치입력부(A)를 포함한 기판(100)의 단면 구성도이고, 도 3은 도 2의 정전용량방식 터치입력부(A)를 포함한 기판(100)의 분해 사시 구성도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 본 발명의 실시 예에 따라 제품에 적용된 터치입력부(A)를 포함한 기판(100)의 분리도 및 결합 구성도이다.

도 2 내지 도 3, 도 5 내지 도 6을 함께 참조하여서, 본 발명의 실시 예에 따른 두 장의 필름을 이용하여 인서트 수지 사출성형으로 터치입력부(A)를 포함한 기판(100)의 제조 방법을 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.

먼저 인서트 사출용으로 사용될 수 있는 두 장의 필름 즉 제1,제2 필름(2)(6)을 마련한다.

제1,제2 필름(2)(6)은 인서트 사출시의 고온에 충분히 견딜 수 있는 내열성 수지재로서 내열성의 PET(polyethylene terephthalate) 수지나 PC((PolyCarbonate)수지를 사용한다.

제1,제2 필름(2)(6)은 본 발명에 따라 인서트 사출을 위한 인서트 사출금형에 인서트되어서 양측 금형부의 캐비티 내면에 밀착고정되는데, 인서트 되기 이전에는 제1 필름(2)의 경우에는 터치입력부(A)의 그래픽이미지(4a)를 갖는 그래픽 인쇄층(4)이 인쇄 형성되는 대상이 되고, 제2 필름(6)의 경우에는 터치입력부(A)의 전극(8a)(8b)을 포함한 인쇄회로층(8)이 인쇄 형성되는 대상이 된다.

본 발명에 따라 제1,제2 필름(2)(6)의 두께는 70~250㎛의 범위를 갖는다. 만일 제1,제2 필름(2)(6)의 두께가 70㎛ 미만이면 그래픽 인쇄층(4)이나 인쇄회로층(8) 인쇄중 주름지거나 제대로 펼쳐있지 않는 등과 같은 인쇄작업성이 떨어지며, 제1,제2 필름(2)(6)의 두께가 250㎛을 초과하면 제1,제2 필름(2)(6)의 응력이 너무 센 관계로 인서트 사출성형이 잘 되질 않고 사출성형중에 깨지는 현상도 야기된다는 것에, 70~250㎛의 두께 범위의 임계적 의의가 있다.

그리고 제1,제2 필름(2)(6)은 수지주입에 의한 사출성형으로 제품 완성후 구성재료 간에 서로 다른 열팽창률로 인해 기판(100)이 편평하지 못하고 한쪽으로 휘어지는 문제를 해소하기 위하여, 제1,제2 필름(2)(6)이 열에 의한 신축률이 서로 동일하게 구성하는 것이 양호하고, 두께도 동일하도록 구성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 제1,제2 필름(2)(6)을 모두 PC수지로 하거나 아니면 모두 PET 수지로 구성할 수 있다.

또한 제품 완성후 구성재료 간에 서로 다른 열팽창률로 인해 기판(100)이 편평하지 못하고 한쪽으로 휘어지는 문제를 해소하기 한 다른 일 예로는, 제1,제2 필름(2)(6)의 두께는 70~250㎛로 구성하되 제1,제2 필름(2)(6)은 PC수지나 PET수지 중 서로 다른 재질로 구성하고 제1,제2 필름(2)(6)을 결합하는 사출수지 중간층(12)의 두께를 2~3mm로 제1,제2 필름(2)(6)이 동일한 재질을 가질 때보다 좀 더 두껍게 형성하게 되면 휨 문제를 최소화 내지 해소될 수 있다.

본 발명에 따라 마련된 두 장의 필름 즉 제1,제2 필름(2)(6)중 제1 필름(2)의 배면 상에는 스크린인쇄방식 등으로 터치입력부(A)의 그래픽이미지(4a)를 갖는 그래픽 인쇄층(4)이 인쇄 형성되게 하고, 또 제2 필름(6)의 전면 상에는 전도성 잉크를 이용한 스크린인쇄 등으로 터치입력부(A)의 이격된 전극(8a)쌍을 포함한 인쇄회로층(8)이 인쇄 형성되게 한다. 상기 제1,제2 필름(2)(6)은 투광성 재질 바람직하게는 투명필름으로 구성된다.

그리고 제2 필름(6)의 인쇄회로층(8) 상에는 인쇄회로층(8)을 보호하기 위해 스크린인쇄 방식 등으로 우레탄계열의 코팅제를 이용하여 보호코팅층(10)을 추가로 더 도포형성한다.

이렇게 그래픽 인쇄층(4)을 갖는 제1 필름(2)과 인쇄회로층(8)을 갖는 제1 필름(6)을 준비한 후, 인서트 사출금형의 캐비티내에 제1,제2 필름(2)(6)을 투입하여 사출금형의 양측 금형부의 캐비티 내벽면에 밀착시킨다. 이때 제1 필름(2)의 그래픽 인쇄층(4)과 제2 필름(6)의 인쇄회로층(8)이 반드시 서로 대향되게 해야한다.

그 후에는 인서트 사출금형에 형성된 수지주입로를 통해서 절연성 사출수지용융액을 인서트 사출금형의 캐비티에 안착된 제1,제2 필름(2)(6) 사이의 이격공간부에 주입한다.

상기 사출수지용융액은 내열성 및 절연성 수지 재질로서 PC(PolyCarbonate)수지, ABS(acrylonitrile butadien styrene)수지, PMMA((Poly Methyl Methacrylate)수지가 양호하다.

절연성 사출수지용융액을 인서트 사출금형의 캐비티에 안착된 제1,제2 필름 (2)(6) 사이의 이격공간부에 주입하여서 도 2 및 도 2에 도시된 바와 같은 사출수지중간층(12)이 형성되게 인서트 사출성형한 후 탈형 및 냉각함으로써 본 발명의 실시 예에서와 같은 정전용량방식 터치입력부(A)가 포함된 기판(100)을 얻는다.

인서트 사출성형시 제1,제2 필름(2)(6)의 중간층 및 결합재 역할을 하는 사출수지용융액 주입으로 형성되는 사출수지중간층(12)은 투광성 내지 투명성 수지재질로 형성되는 것이 바람직하며, 그 두께는 1.5~3mm이다.

사출수지중간층(12)의 두께가 1.5mm 미만이면 금형캐비티 내벽면의 밀착된 제1,제2 필름(2)(6) 사이에 주입되는 수지용융액의 흐르는 공간이 부족하여 사출수지중간층(12) 형성에 있어 불량이 생길 수 있으며, 만일 사출수지중간층(12)의 두께가 3mm를 초과하면 정전용량방식의 터치입력부(A) 구현에 있어 인체 접촉시의 미세정전용량 변화를 잘 감지못하게 하는데에, 그 범위의 임계적 의의가 있다.

이와 같이 제작된 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량방식 터치입력부(A)를 갖는 기판(100)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 터치입력부(A)의 그래픽이미지(4a)를 갖는 그래픽 인쇄층(4)이 인쇄된 70~250㎛두께의 제1 필름(2)과 터치입력부(A)의 전극(8a)을 포함한 인쇄회로층(8)이 인쇄된 70~250㎛두께의 제2 필름(6) 사이에 인서트 사출로 1.5~3mm두께의 절연성 사출수지중간층(12)이 개재되어서 견고히 결합 형성되며, 인쇄회로층(8)과 제2 필름(6) 사이에는 보호코팅층(10)에 의해서 인쇄회로층(8)이 보호되게 구성한다.

본 발명의 따른 터치입력부(A)를 갖는 기판(100)은 터치입력부(A)의 그래픽이미지(4a)를 갖는 그래픽 인쇄층(4)이 제1 필름(2)의 내면에 위치하여 외부 노출면으로부터 보호되므로 훼손이나 닳지 않은 장점이 있고, 터치입력부(A)의 전극(8a)을 포함한 인쇄회로층(8)이 바닥에 놓인 제2 필름(6)의 내면에 위치하여 인쇄회로층(8)이 보호될 뿐만 아니라 외부의 회로기판과의 조립성도 매우 좋게 해준다.

그리고 두터운 중간층을 형성하는 사출수지중간층(12)은 절연성을 갖고 정전용량방식 터치입력부(A)의 표면 기전력이 잘 미칠 수 있도록 해주는 두께와 아울러 제1,제2 필름(2)(6)간의 결합도 확실하게 해준다.

더욱이 본 발명의 터치입력부(A)를 갖는 기판(100)은 인서트 사출성형으로 이루어져서 공정이 간소하고 제품이 완성된 후에도 양측면에 위치한 제1,제2 필름(2)(6)의 역할로 휘어짐과 같은 변형이 발생되지 않는 이점이 있다.

사출수지 중간층(12)을 중간에 두고 사출수지 중간층(12)의 양측 외면에 인서트 사출로 결합된 제1,제2 필름(2)(6)을 모두 PET수지로 사용하여서 휨변형을 방지할 수 있고, 제1 필름(2)은 예비성형시 디자인형태의 자유도가 좋은 PC수지를 선택하고 제2 필름(6)은 인쇄회로층(8)을 형성시 끼치는 영향에 무관하도록 내약품성이나 내화학성이 좋은 PET수지를 선택하되 사출수지 중간층(12)을 2~3mm두께로 두껍게 형성함으로써 휨변형 현상을 방지할 수 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 터치입력부(A)를 포함한 기판(100)의 사진 예시도로서, 도 5 및 도 6에 도시된 제품의 기판(100)을 실제 제작후 카메라로 찍은 사진이다.

도 7의 제품은 제1 필름(2)과 제2 필름(6)이 모두 구비된 상태를 보여주는 사진이고, 도 8의 제품은 그래픽 인쇄층(4)을 갖는 제1 필름(2)을 제거한 상태를 보여주고 있다. 그러므로 도 8에서는 제2 필름(6)상에 형성된 인쇄회로층(8)이 투명한 사출수지 중간층(12)을 통해서 투영됨을 알 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

(A)-- 터치입력부 (2) -- 제1 필름
(4)-- 그래픽 인쇄층 (4a)-- 그래픽이미지
(6)-- 제2 필름 (8)-- 인쇄회로층
(8a)-- 전극 (10)-- 보호코팅층
(12)-- 사출수지중간층 (100)-- 기판

Claims

정전용량방식 터치입력부 포함 기판 제조방법에 있어서,
두 장의 필름을 마련하되 제1 필름의 배면 상에는 터치입력부의 그래픽이미지를 갖는 그래픽 인쇄층을 형성하고, 제2 필름의 전면 상에는 전도성잉크를 이용하여 터치입력부의 전극을 포함한 인쇄회로층을 형성하며 제2 필름의 인쇄회로층 상에는 인쇄회로층 보호를 위한 보호코팅층을 도포형성한 후,
그래픽 인쇄층이 형성된 제1 필름과 인쇄회로층이 형성된 제2 필름을 인서트 금형의 캐비티에 인서트 시키되 제1 필름의 그래픽 인쇄층과 제2 필름의 인쇄회로층이 서로 대향하며 제1,제2 필름 간이 1.5~3mm의 공극을 유지하는 이격공간부를 마련한 다음,
절연성 사출수지용융액을 제1,제2 필름 사이의 이격공간부에 주입하여서 인서트 사출성형하고 탈형하여서 터치입력부의 그래픽이미지가 포함된 그래픽 인쇄층을 갖는 제1 필름과 터치입력부의 전극이 포함된 인쇄회로층을 갖는 제2 필름이 사출수지중간층으로 결합된 터치입력부를 갖는 기판을 얻음을 특징으로 하는 필름인서트 사출성형을 이용한 정전용량방식 터치입력부 포함 기판 제조방법.
제1항에 있어서, 제1,제2 필름은 두께가 70~250㎛이고 PC수지 및 PET수지중 하나 이상으로 구성함을 특징으로 하는 필름인서트 사출성형을 이용한 정전용량방식 터치입력부 포함 기판 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 사출수지중간층은 재질이 PC수지, ABS수지, PMMA수지중 하나를 포함하는 절연성 수지임을 특징으로 하는 필름인서트 사출성형을 이용한 정전용량방식 터치입력부 포함 기판 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1,제2 필름은 열에 의한 동일한 신축률을 가지게 하거나, 제1,제2 필름을 서로 다른 수지재로 하되 사출수지중간층이 2~3mm 두께로 형성되게 함을 특징으로 하는 필름인서트 사출성형을 이용한 정전용량방식 터치입력부 포함 기판 제조방법.