KR830000139B1 - 인쇄기판 회로를 제작하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

인쇄기판 회로를 제작하기 위한 방법

제1도는 본 발명에 따른 인쇄기관 회로의 공정을 도시한 계통도,

제2도는 본 발명에 따른 인쇄기판 회로를 만드는데 사용되는 기판을 도시한 사시도,

제3도는 기판상에 회로를 인쇄하는데 사용되는 스크린을 도시한 사시도,

제4도는 기판에 도전성 잉크를 인가하기 위한 기술을 도시한 측단면도,

제5도는 도전성 잉크로 인쇄된 기판을 도시한 사시도,

제6도는 도전성 금속분말이 덮혀지는 기판을 도시한 사시도,

제7조는 본 발명에 따라 만든 인쇄장치를 도시한 측단면도,

제8도는 기판상에 절연도료를 인쇄하는데 사용되는 스크린을 도시한 사시도,

제9도는 본 발명에 따라 만든 인쇄기판 최초의일부를 확대해서 상세하게 도시한 단면도,

제10도는 이것의 수정상태를 도시한 제9도와 비슷한 단면도.

본 발명은 인쇄 기판회로에 관한 것으르, 특히 관련된 물질들로 인쇄기판 회로를 만들고 변화시키며 복구하는 새로운 방법과, 이것과 관련해서 사용하기 위한 새로운 장치와, 이것에 의해 만들어진 개량된 회로에 관한 것이다.

종래의 인쇄기판 회로는 선정된 회로 설계에 따라서, 하나이상의 도전층들로 얇게된 회로기판들이 도전층의 일부를 없어도록 식각되고 다른 부분들은 남도록 식각되는 삭감처리에 의해서 만들어 졌다. 이 기술은 카메라등과 같은 관련 장치와 식각 및 도금장치용 대형 주요 목적물들을 필요로 하는 비교적 복잡한사진 처리를 포함한다. 일반적으로, 종래의 기술로 인쇄기판회로를 설계 및 생산하는데 필요한 시간은 매우 길고 다수의 숙련된 기술자들을 필요로 했다. 결과적으로, 비교적 소수의 회사들만이 종래의 기술을사용해서 인쇄기판 회로들을 만들 수 있었다. 또한, 인쇄기판 회로를 만드는데 시간과 경비가 많이 들기때문에, 인쇄기판 회로가 바람직하게 되더라도 표준처리는 짧은 시간내에 제품을 생산하는데 있어서는 적합하지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 인쇄기판 회로들을 개량해서 만드는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 단기 및장기 제풀생산용에 모두 적합하게 저렴한 가격으로 인쇄기판 회로를 만드는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 새로운 물질을 제공하고 부수적인 처리에 의해 인쇄기판 회로를 만들기 위한 관련장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 인쇄기판 회로를 개량하는 것이다.본 발명은 기판상에 인쇄기판 회로를 만드는 방법과 선정된 회로 설계로 기판상에 도전성 금속이 주입된 잉크를 프린팅하는 수단, 도전성 금속파우더로 인쇄된 설계를 피복하는 수단, 잉크를 경화시키도록 잉크속에 파우더를 압압하는 수단, 및 과잉 파우더를 없애는 수단들을 포함하고 있는 수단들-B-만든 기판을특징으로 한다. 도전성 땜납페이스트(paste)는 인쇄기판 회로상의 기판에 인가되거나 그 일부에 인가되고,파우더와 잉크로 합금된다.

본 발명은 구리와 같은 도전성 금속 파우더가 주입된 에폭시 수지를 포함한 도전성 잉크와 촉매, 뿐만아니라 바인더(binder :접착제)와 강렬플럭스(flux :용제)내에 떠있는 파우더 형태의 안티몬과 납-주석합금을 포함한 땜납 페이스트를 구비하는 부수적인 인쇄기판회로을 만드는 물질을 특징으로 한다.또한 본 발명은 기판에 대한 압압을 점차증가씨키도록 경도를 점차증가시키는 다수의 로울러를 포함하는 잉크속에 금속 파우더를 압압하기 위한 압착기를 특징으로 한다.

본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하겠다.

본 발명에 따르면, 도전성 회로는 기판에 있는 부수적인 회로물질에 의해 기판(10)과 같은 지지표면상엔 인쇄된다. 일반적으로, 기판(10)은 인쇄기판회로로 적합한 여러물질들중의 하나로 제조된다. 이 형태의 기판들은 전기적으로 절연되어야 하고 약 간의 유연성 지지표면이 사용되도록 비교적 얇고 단단하게되어야 한다. 이 목적을 위해서 페놀 수지로된 기판, 유리섬유박판, 함침종이 기판등이 사용될 수 있다.이상적으로 기판은 가열납땜동작, 표시전기 절연특성 및 물리적인 충격과 진동에 대한 저항성을 갖는다.어떤 경우에 든지, 기판(10)은 바람직한 형태로 제일먼저 형성되고, 설명한 실시예에서 기판(10)의 형태는 장방형이고 통살 방법으로 샤시에 션치된 소켓에 삽입될 수 있는 한쌍의 일체설부 (12와 14)가 구비된다. 이 형태는 예에 불과한 것으로 설부를 갖거나 또는 갖지않는 많은 형태들이 있다. 대부분의 기판들이 만들어 질려면, 다수의 회로들은 큰 시트상에 인쇄되고 각각의 기판에서 절단된다. 기판에는 회로가인쇄된 후에 회로 성분들의 선을 통하여 땜납될 성분들이 통과하는 다수의 작은 구멍(16)이 형성되어 있다. 처음에 평면 기판(10)은 이소프로판놀이나 메틸에틸케톤과 같은 용제로 깨끗이 씻어진다.기판(10)이 깨끗해지면, 실크스크린(18)은 제9도와 제4도엑 도시한 바와같이 기판(10)위에 중첩된다.실크스크린(18)은 바람직한 회로 패턴을 유지하고, 실제로 160 내지 180메쉬(mesh)스테인레스 강철로 만들어진 실크스크린은 매우 만족한 결과를 갖는다는 것을 알았다. 실크스크린(18)상의 패턴은 회로가 기판상미서 인쇄되는 부분(20)에서 개방되고 인쇄가 되지 않은 지역에서 납땜된다. 제조 공정시, 기판(10)상에 있는 실코스크린(18) 때문에, 도전성 잉크(22)는 스크린(18)을 통하여 기판(10)의 표면상에 인가되고,잉크는 회로패턴이 제5도에 도시한 바와같이 기판상에 이송되도록 스크린의 개구메쉬 영역(20)을 통한다.본 발명에 따른 잉크(22)는 금속이 주입된 수지이고 이 잉크는 325메쉬 구리 파우더와 같은 도전성 금녹 파우더가 주입된 페놀계 수지를 포함한다. 또한 이 잉크는 잉크를 경화륵키도록 촉매로 작용하고 구리에서 나타나는 산화물을 없애는데 제공되는 산을 포함한다.

생산 목적을 위하여 실크스크린 방법이 청결하고 또렷한 영상을 제공하며 비교적 경제적이며 가장 만족스러운 결과를 얻을 수 있으므로 수공에 의하여 잉크가 기판에 인가되어 진다. 제4도에서 부재(24)는 스크린의 전체에 잉크(22)를 펼치도록 사용되어지므로서 회로는 스크린을 통하여 기판에 재현된다. 제5도에서 도시된 반와같이 프린트된 기판(10)은 실크스크린(18)상에 설계된 회로에 대응하며 잉크(22)에 의하여프린트되는 각각의 회로 부분으로서 구성된 회로형상을 표시한다.

기판상에 프린트된 회로 부분(26)의 잉크가 젖어잇는 동안에 회로 부분은 도전금속 분말(28)(예를들어본 목적을 위하여서는 325메쉬 구리 분말이 적당하는 것을 알았다)로서 덮혀진다. 분말(28)은 프린팅 공정후에 수분 동안내에 회로 패턴 전체상에 뿌려져야만 한다. 즉, 5분 이내에 뿌려져야만 한다. 분말의 초과량은 초과분말이 기판 표면상에 있다 할지라도 잉크가 분말에 의하여 충분히 덮혀져 있음을 확실히 하도록 가산되어 진다. 한번 기판에 구리분말을 충분히 뿌린 후에 기판은 회로 부분(26)의 잉크내로 구리분말(28)을 압착하는 제7도에서 도시된 롤러 압착기(90)를 통과한다.

압착기(90)는 한쪽 종단에서 부터 다른쪽 종단에 걸쳐서 배치되는 것으로서, 경도계로서 나타나는 경도가 증가되는 각자 한쌍씩으로 이루어진 다수의 롤(32)을 포함한다. 예를들어 롤러의 제1쌍은 45의 경도계경도를 가지며 그리고 다음 쌍은 50의 경도를 그리고 다음 쌍에서는 55, 마지막쌍은 60의 경도를 갖는다.롤러들은 직선프레임(34)에 장착되어지며 제7도에서 도시되어진 바와같이 좌측에서 우측으로 기판을 미동시키도록 공통구동 시스템에 의하여 구동되는 하부롤들을 갖는다. 상부롤들은 롤의 상부세트에 압력을 가하는 스프링(38)에 의하여 부하되는 나사(36)읜 장치에 의하여 독립적으로 조정될 수 있다. 그러므로 기판(10)이 제1쌍의 롤들의 입구내로 이송되어지므로, 구리분말은 잉크내로 압축되어지며 압력은 압착기를통하여 기판이 이동됨에 따라 기판에 가해지는 것이 점점 증가된다. 압착공정은 잉크와 분말 사이에 밀접한 접속을 제공하며 기판이 압착기를 통하여 통과된 후에 초과 구리분말은 제거되며 그리고 기판은 다시한번 통과하게 된다. 최초의 분말 뿌림에서 충분하게 구리분말을 제공하기 위하여 기판의 모든 면적은 활말로서 덮혀진다. 이것은 잉크가 취똘되어 압착기의 롤에 묻는 것을 방지한다. 결과는 압착된 회로 형상이 뚜렷하고 깨끗이 된다. 더우기, 수지의 표면 장력과 롤러들에 의하여 인가되는 압력사이에는 모종의관계가 있다. 기판에 걸차 증가하는 압력을 인가함에 의하여 일정 표면이 형상의 오손없이 제공된다.압착공정이 완결된 이후에 잉크는 건조된단. 실시에서 기판은 70° 내지 90°에서 10 내지 15분 사이에우선 건조되어지며 그리고 한두시간에 걱쳐 125°에서 최종 건조된다. 이러한 건조는 예를들어 적외선 램프의 사용 또는 순환공기 오븐과 같은 여러가지 방법으로 수행될 수 있다.잉크가 충분히 건조된 경우에 회로 부분(26)은 기판(10)에 탄탄히 부착되며, 구리 분말(28)은 회로부분(26)과 일체로 된다. 초과분 또는 손실된 구리분말(28)은 진공 또는 다른 적당한 장치에 의하여 제거된다.기판 공정에서의 다음 단계는 구리분말로 덮혀져서 건조된 회로부분(26)과 같은 면적 전체에 땜납 페이스트를 인가하는 것이다. 이러한 목적으로 최초에 기판상에 프린트 잉크를 인가하도록 사용된 스크린(18)과는 동일하나 모른 회로 부분보다 약간큰 협상을 가지며, 90내지 100ss메쉬인 실크스크린을 사용할 수있다. 여기에서 사용되는 적당한 땜납 페이스트는 바인더(binder :일중의 접찹제)와 플럴스(flux :용제)내에 있는 분말형태의 안티몬을 갖는 납-주석 합금으로 구성되어지므로 금속분말들이 페이스트내에 현수유지되어진다.

본 목적에 적당한 것으로서 보우 솔더 프로덕스 캄패니, 인코포레이티드사외 제품, 즉 1퍼센트의 에틸린 글리콜을 포함하는 60/40솔더가 있으며 또한 엘렉트로닉 푸숀 디바이스사에서 2037호로 지정된 제품인60/40페이스트가 있다. 이러한 페이스트들은 크림형태이며 그리고 설명되어진 바와 같이 그리고 실크스크린을 사용하는 제9도 및 제4도에서 제안된 따와 같은 동일한 형태로서 회로상에 프린트된다. 땜납내의 플려스는 대단히 활성적이어야 하며 그리고 강한 무기산이어야만 한다. 적당한 땜납 페이스트조성물은 중량퍼센트로 9 내지 6%의 아연 클로라이드, 80%의 납-주석 및 안티몬 합금과 그리고 균형을 나타내는 바친더로서 구성된다. 땜납페이스트가 한번 인가되어지면 이겄은 회로부분(26)의 상단에서 땜납층(40)을 형성한다. 납땜 프린트가 완성되어진 후이 땜납은 미립자 땜납 성분에 기인하여 통상적으로 325° 내지 550°에서 땜납의 용융적으로 가열됨에 의하연 밑체 깔린 잉크와 구리분말과 합성된다. 이러한 가열은 1분당 10피이트의 비로서 기판을 이동하는 이동벨트와 연합되는 적외선 램프와 같은 여러 가지 방법으로 수행되어질 수 있다. 어떤 경우에 있어서도 땜납은 기판상에 도전성으로 인쇄된 회로를 형성하도록 잉크와 구리분말과 합금을 형성하기 위하여서 용융점까지 가열된다. 밑에 깔린 잉크와 구리분말상에 땜납의 인가는 회로의 도전성을 대단히 증가시키며 그러고 기판에 탄탄히 땜납을 고착시키도록 작용한다.합금 공정이 완결된 후에 절연도료(42)의 패턴이 기판과 프린트된 회로위엔 선택적으로 인가된다. 절연도료는 노출되지 않아야 하는 기판상의 부분을 절연시키도록 제공되는 것이다. 통상적으로 절연도료는 에폭시 재료이며, 기판에 부품들을 납땜하는 경우에 회로의 다른 부분에 납땜기계로 부터의 땜납이 다른 부분에 묻는 것을 방지한다. 절연도료는 기판상에 나타나는 바람직한 패턴을 갖는 실크스크린(44)을 사용하여 상기에서 이미 설명된 실크스크린 법으로 인가되어질 수 있다.

보통, 절연 도료의 패턴은 기판의 패턴과는 다르다. 즉, 회로와 어떤한 부분은 덮혀지며 다른 부분들은덮혀지지 않는다.

또한 절연도료층은 제10도체서 도시된 바와같은 기판의 한쪽면상에 형성되는 회로들의 연속층들 사이에절연체로서 역활을 한다. 다른 회로들이 기판에 직접 제1회로를 인가하는 것과 같은 기술을 사용하는 절연도료위에 인가되어질 수 있다. 실신예 있어서, 다중 회로패턴이 연속층들이 있는 기판의 한쪽면상에 형성되어지며, 기판이 가장 근접한 회로상의 땜납 페이스트층(40)은 다른 회로상의 땜납 페이스트층들보다높은 용융점을 갖기 때문에 대개의 낮은 땜납층은 윗회로들이 할금화될 때 용융되거나 녹는 일이 없다.제10도에서, 기판은 다른 회로상위에 형성된 회로는 구리분말로서 덮혀졌으며, 건조되었고 이후에 절연도료층(42)으로서 덮혀진 회로를 갖는 땜납 페이스트(40)의 층과 합금화된 회로부분(26)을 포함한다.절연 도료층(42)의 상단상에 프린트된 것은 구리 분말의 덮힘으로 인가된 도전잉크의 도 다른 획로부분(26')이며 이들상에는 잉크, 분말과 합금된 땜납페이스의 층(40')이 있다. 여러가지로 중첩 프린트된 회로는 또 다른 하나를 횡단하거나 또는 다수의 층들이 특정회로를 위해서 요구되어지는 바에 의하여 형성되어진다. 동일한 기술을 사용함으로서 공정은 종래의 프린트된 기판을 사용할 수 있거나 또는 이러한 기판상에 기술적 변화를 수행할 수가 있다.

공정에서 사용된 도전실 잉크는 전기적 도전금속 분말들을 수용하는 열경화 수지이다. 바람직한 조성물은 구리 분말을 수용한 페놀(레조르시놀) 계수지와 이에 무수이소프로파놀과 인산과 같은 촉매를 가산하는 것으로서 구성된 두 부분 시스템이다. 무수 이소프로파놀은 순수해야만 하며 적더도 99% 이상의 순도를 가져야 한다. 동일하게 인산은 시약등급의 것이어야만 한다. 무수 이소프로필놀은 촉매로서 작용할 뿐만 아니라 잉크상의 점성도를 조절할 수 있도록 부분적으로 묽게하는데 사용된다. 인산이 적당하다면 다른 무기산들도 사용할 수 있다. 이러한 산은 촉매로서 작용할 뿐만 아니라 구리분말내에 존재할 수 있는산화물들을 제거한다. 산화물들은 도전성을 방해하므로 존재살 수 있는 어떤한 산화물들도 제거하는 것이바람직스럽다.

상술된 실시예의 도체잉크는 130°에서 페놀수지를 우선 가열시킨다. 중합의 정도가 어떤 단계에 도달할때까지 상기 수지는 태피(toffy)같은 농도를 갖는다. 수지의 점성도는 무수 이소프로파놀을 사용하여 조절한다. 다음에 구리가루가 첨가되며 되도록 이면 이것이 325개의 망으로 200RL등급의 구리분말을 흡수하여야만 한다. 충분한 구리분말을 주입 중량이 70 내지 75%가 되도록 점가한다. 예를들면, 잉코의 총무게가 100그램일 때 25그램은 수지의 무게이며 나머지 75그램은 구리가루의 무게를 나타낸다. 만약 상기물질이 즉시 사용되지 않는다면, 다른 중합반응을 일으키지 않도록 40°F의 냉장자치에서 저장되어야만 한다. 상기 물질이 인쇄용으로 사용될때, 그것은 우선 실내온도로 상승되어 촉매가 상기 물질의 중량이6%가 되도록 첨가된다. 상술된 촉매 혼합물은 3%의 인산과 3%의 이소프파놀로 구성된다.처리공정에서 사용된 다른 물질들은 상기에 언급된 바와같이 희석제 세척제 또는 인쇄 스크린용 세척제로서 사용될 수 있는 이소프로파놀을 포함한다. 이 목적에 맞도록 상기 세척제는 이소프로판놀 메칠 에칠케톤이 같은 비율로 혼합되어 있다.

땜납 페이스트는 납과 1%의 에칠렌 글리콜이 첨가된 주석의 복합비가 60대 40으로 구성되어 있다. 상기 땜납은 요구된 용융점에 따라 상이한 숫자의 혼합비로 만들어진다. 땜납 페이스트는 촘촘이 구성된 스테인레스 강철망을 통하여 스크린할 수 있는 농도이어야만 한다.

상술된 발명은 특별히 도해된 실시예에 따라 기술되어있으나 이 기술분야에 숙련된 사람들은 다수의 변경을 가할 수 있다. 예를들면, 여러가지 범위, 온도, 시간 및 다른 파라메터들이 상술된 실시예에 따라기술되어 있으나 그것들은 만족한 결과가 얻어질 수 있도록 여러가지로 변화될 수 있다. 예를들면, 인쇄잉크의 유연성은 에폭시와 페놀 사이의 비율을 조절하므로서 제어된다. 또한 상기 구리가루 대신에 은,알루미늄등과 같은 다른 도전성 물질들은 사용될 수 있다.

또한, 수동 살포에 의하여 구린 가루를 바르는 대신에 그것은 정전기적으로 또한 다른 적당한 방법에의하여 구동벨트를 이송하는 진동성 이송기에 의하여 도포될 수 있다. 같은 방법으로, 땜납층을 실크스크린에 인쇄하는 대신에 진동 땜납 기술에 의하며 도포되며, 그 경우 상기 땜납은 독립된 열처리 과정을 거치지 않고 구리 가루층에 즉시 합금될 수 있다. 금속 충전재없이 평탄한 수지쳔 잉크를 사용하므로서 또다른 변경이 행해지며, 그 경우에 있어서 상기 도체 모두가 상기 구리가루와 땜납충돌에 의하여 마련될수 있다.

Claims (1)

1. 절연표면상에 도전성 회로 패턴을 형성하기 위한 인쇄기판 회로를 제작하는 방법에 있어서, 비교적 낮은 전기전도도의 소정 회로 패턴으르 상기 표면상에 중량퍼센트로 27퍼센트의 열경화 페놀수지 및 71퍼센트의 약 325메쉬 도전성 금속분말 그리고 6퍼센트의 산화물 제거용 산성촉매의 미리 혼합된 조성물을 포함하는 도전성 잉크층을 프린트하는 단계와,

   경화되기전 상기 잉크층 위 및 속에 약 325메쉬의 도전성 금속분말층을 인가시키고 침투시키는 단계와,상기 잉크층을 경화시키는 단계와, 비교적 높은 전기전도도의 납땜가능한 회로 패턴을 형성하기 위해서상기 금속분말층위피 도전성 땜납층을 프린트하고 상기 땜납을 금속분말층에 합금하기 위해서 충분한 열을 가하는 단계를 포함하는 인쇄기판 회로를 제작하기 위한방법.

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