WO2014126286A1 - 이방성 도전필름을 이용한 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조 및 그 접합 방법 - Google Patents

이방성 도전필름을 이용한 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조 및 그 접합 방법 Download PDF

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WO2014126286A1
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WO
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printed circuit
circuit board
fpcb
connection terminal
conductive film
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PCT/KR2013/001437
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Inventor
김영호
성기희
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(주)드림텍
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K3/361—Assembling flexible printed circuits with other printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K2203/02—Details related to mechanical or acoustic processing, e.g. drilling, punching, cutting, using ultrasound
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    • H05K3/321—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by conductive adhesives
    • H05K3/323—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by conductive adhesives by applying an anisotropic conductive adhesive layer over an array of pads

Definitions

  • the present invention relates to a bonding structure of a detachable printed circuit board and a bonding method thereof. More specifically, the connection terminals of a hard printed circuit board (PCB) and a flexible printed circuit board (FPCB) are separated from each other. Bonding structure of a detachable printed circuit board using an anisotropic conductive film that can simplify the bonding structure and improve the production yield by reducing the manufacturing cost and shortening the manufacturing time by bonding using the thermal compression method. It is about.
  • components of various functions are mounted on a substrate in a SMD (Surface Mounted Device) method to realize various functions while the size is continuously reduced.
  • SMD Surface Mounted Device
  • a main board of a mobile phone corresponding to a hard area and a board for a universal serial bus (USB) connector corresponding to a flexible area are manufactured as an integrated type by using a connection connector such as a socket.
  • a connection connector such as a socket.
  • the distance between the USB connector and the connector of the main board of the mobile phone is long, and the manufacturing time is relatively increased as well as the hard area and the flexible area are composed of one printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • An object of the present invention is to solve the problem in an integrated structure in which a hard printed circuit board (PCB) and a flexible printed circuit board (FPCB) are connected to each other by using a connector.
  • PCB hard printed circuit board
  • FPCB flexible printed circuit board
  • thermo-compression method it is possible to simplify the bonding structure, and to provide a bonding structure of a separate printed circuit board using an anisotropic conductive film that can improve production yield by reducing manufacturing cost and time, and a bonding method thereof. It is.
  • Bonded structure of a removable printed circuit board for bonding a hard printed circuit board (PCB), and a flexible printed circuit board (FPCB) separated from the hard PCB
  • a joining structure of a circuit board comprising: a hard PCB having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and having a first connection terminal disposed at one end of the first surface; A second connection terminal having a third surface facing the first surface and a fourth surface opposite to the third surface, disposed at one end of the third surface, and arranged to overlap with the first connection terminal; FPCB having a; And an anisotropic conductive film attached between the first connection terminal of the hard PCB and the second connection terminal of the FPCB to selectively connect the first and second connection terminals to directly mount the hard PCB and the FPCB. It is characterized by including.
  • a method of bonding a separate printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention for achieving the above object includes a first surface and a second surface opposite to the first surface, the first surface being disposed at one end of the first surface. Attaching an anisotropic conductive film on a hard PCB having a connection terminal; A second connection terminal having a third surface facing the first surface and a fourth surface opposite to the third surface, disposed at one end of the third surface, and arranged to overlap with the first connection terminal; Attaching an FPCB having a face to face the hard PCB; And thermally compressing the hard PCB, the anisotropic conductive film, and the FPCB to selectively connect the first and second connection terminals to directly mount the hard PCB and the FPCB.
  • the bonded structure of the detachable printed circuit board according to the present invention and the method of joining the first PCB and the first connection terminal of the hard PCB by the thermal bonding method using the anisotropic conductive film to the hard PCB and FPCB separated from each other without using a connector such as a socket By directly joining the second connection terminals of the FPCB so that the electrical connection is made selectively, the joining structure can be simplified to reduce the manufacturing cost, and the production yield can be improved by shortening the manufacturing time.
  • FIG. 1 is a view for explaining a bonding structure of a separate printed circuit board according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a plane cut along the line II-II ′ of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view illustrating a portion A of FIG. 1.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view illustrating a portion B of FIG. 1.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view illustrating a modified example of the anisotropic conductive film of FIG. 2.
  • 6 to 8 are cross-sectional views sequentially illustrating a bonding method of a detachable printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention, according to a process sequence.
  • Figure 1 is a view for explaining a bonding structure of a separate printed circuit board according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a cut along the line II-II 'of FIG. At this time, Figure 1 shows the state before bonding the hard PCB and FPCB, Figure 2 shows the cut surface after bonding the hard PCB and FPCB.
  • the bonding structure 100 of the detachable printed circuit board according to the embodiment of the present invention shown is separated from the hard printed circuit board (PCB) 120 and the hard PCB 120.
  • PCB hard printed circuit board
  • FPCB 140 flexible printed circuit board
  • the hard PCB 120 has a first surface 120a and a second surface 120b opposite to the first surface 120a.
  • the hard PCB 120 includes a first connection terminal 125 disposed at one end of the first surface 120a.
  • the hard PCB 120 may be, for example, a main board for a mobile phone, but is not necessarily limited thereto, and may be a substrate of various electronic devices. In this case, various components such as a driving element, a transistor, and a resistor may be mounted on the first surface 120a of the hard PCB 120.
  • the FPCB 140 has a third surface 140a facing the first surface 120a of the hard PCB 120 and a fourth surface 140b opposite to the third surface 140a.
  • the FPCB 140 is disposed at one end of the third surface 140a and has a second connection terminal 145 disposed to overlap with the first connection terminal 125.
  • the FPCB 140 may be, for example, a substrate for a universal serial bus (USB) connector, but is not necessarily limited thereto.
  • USB universal serial bus
  • the FPCB 140 may be a rigid flexible printed circuit board.
  • Rigid flexible printed circuit boards have low contact resistance and short wiring lengths, which is advantageous for high-speed response.
  • the rigid flexible printed circuit board can be designed three-dimensional circuit to reduce the size of the product.
  • the anisotropic conductive film 160 is attached between the first connection terminal 125 of the hard PCB 120 and the second connection terminal 145 of the FPCB 140.
  • the anisotropic conductive film 160 selectively connects the first and second connection terminals 125 and 145 to directly mount the hard PCB 120 and the FPCB 140.
  • the anisotropic conductive film 160 includes an adhesive layer 162 and conductive balls 164 dispersed in the adhesive layer 162.
  • the thermal compression plate is placed in a state in which an anisotropic conductive film 160 is interposed between the first connection terminal 125 of the hard PCB 120 and the second connection terminal 145 of the FPCB 140.
  • an anisotropic conductive film 160 is interposed between the first connection terminal 125 of the hard PCB 120 and the second connection terminal 145 of the FPCB 140.
  • a main board of a mobile phone corresponding to a hard area and a board for a universal serial bus (USB) connector corresponding to a flexible area are manufactured as an integrated type by using a connection connector such as a socket.
  • a connection connector such as a socket.
  • the long distance to the connector on the mobile phone's main board, and the hard and flexible areas consist of a single printed circuit board (PCB) not only increases manufacturing time, but also the cost of components using relatively expensive connector connectors. Due to the increase in the production yield was a problem.
  • the first and the first hard PCB 120 of the hard PCB 120 and the FPCB 140 by using the anisotropic conductive film 160 is separated from each other without using a connector, such as a socket.
  • a connector such as a socket.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view of portion A of FIG. 1
  • FIG. 4 is an enlarged plan view of portion B of FIG. 1.
  • a plurality of first connection terminals 125 are spaced apart from each other at a first interval d1.
  • the plurality of second connection terminals 145 are spaced apart from each other at a second interval d2 equal to the first interval d1.
  • the first connection terminal 125 and the second connection terminal 145 are designed to be symmetrical with each other, and are connected to correspond to each other during the bonding process.
  • each of the first and second intervals d1 and d2 is preferably designed to be 50 ⁇ 200 ⁇ m.
  • each of the first and second intervals d1 and d2 is less than 50 ⁇ m, the separation distance between the plurality of first connection terminals 125 and the plurality of second connection terminals 145 are too narrow. In the bonding process using the low anisotropic conductive film 160, adjacent terminals may be shorted with each other.
  • each of the first and second intervals d1 and d2 exceeds 200 ⁇ m, the interval between the plurality of first connection terminals 125 and the plurality of second connection terminals 145 are greater than necessary. Due to its design, it is impossible to design a microcircuit, and thus it may be difficult to implement integration.
  • the vertical gap between the hard PCB 120 and the FPCB 140 is preferably set to 100 ⁇ m or less.
  • the bonded structure of the detachable printed circuit board according to the above-described embodiment of the present invention is the first connection terminal of the hard PCB by thermal crimping using an anisotropic conductive film between the hard PCB and the FPCB separated from each other without using a connector such as a socket.
  • the joining structure can be simplified to reduce the manufacturing cost, and the production yield can be improved by shortening the manufacturing time.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view illustrating a modified example of the anisotropic conductive film of FIG. 2.
  • the anisotropic conductive film 160 may further include a partition 166 together with the adhesive layer 162 and the conductive ball 164.
  • the partition wall 166 is inserted into the adhesive layer 162 to serve to separate the interior of the adhesive layer 162.
  • the partition wall 166 is designed to prevent short-circuit between adjacent terminals by mis-alignment during thermal compression, and is preferably formed of an insulating material.
  • insulating materials include polyimide resins and epoxy resins.
  • the partition wall 166 may be designed in a bar shape to partition the spaced interval between the first and second connection terminals 125 and 145, but is not necessarily limited thereto. It may be formed in a triple bar shape.
  • 6 to 8 are cross-sectional views sequentially illustrating a bonding method of a detachable printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention, according to a process sequence.
  • a first connection terminal having a first surface 120a and a second surface 120b opposite to the first surface 120a and disposed at one end of the first surface 120a
  • the anisotropic conductive film 160 is attached onto the hard PCB 120 having the 125.
  • the hard PCB 120 may be, for example, a main board for a mobile phone, but is not necessarily limited thereto, and may be a substrate of various electronic devices.
  • various components such as a driving element, a transistor, and a resistor may be mounted on the first surface 120a of the hard PCB 120.
  • the anisotropic conductive film 160 includes an adhesive layer 162 and conductive balls 164 dispersed in the adhesive layer 162.
  • the anisotropic conductive film 160 may further include a partition wall 166 inserted into the adhesive layer 162 to separate the inside of the adhesive layer 162.
  • the partition wall 166 may be formed of any one selected from a group of insulating materials such as polyimide resin and epoxy resin.
  • a third surface 140a facing the first surface 120a of the hard PCB 120 and a fourth surface 140b opposite to the third surface 140a may be provided.
  • the FPCB 140 having a second connection terminal 145 disposed at one end of the 140a and overlapping with the first connection terminal 125 is attached to face the hard PCB 120.
  • the thermal compression plate 200 is disposed on the upper portion spaced apart from the FPCB 140.
  • the thermal compression plate 200 may have a concave-convex structure in which recesses are disposed at positions corresponding to the first connection member 125 of the hard PCB 120 and the second connection member 145 of the FPCB 140, respectively.
  • interval is 50-200 micrometers.
  • the hard PCB 120, the anisotropic conductive film 160, and the FPCB 140 may be thermally compressed to selectively connect the first and second connection terminals 125 and 145 to provide a hard PCB. 120 and the FPCB 140 are directly mounted. At this time, it is preferable to perform thermocompression bonding at the temperature of 120-200 degreeC. When the thermocompression temperature is lower than 120 ° C., the adhesive of the anisotropic conductive film 160 may not be sufficiently melted, thereby causing a poor bonding. On the contrary, when the thermocompression temperature exceeds 200 ° C., it is not economical because it may act as a factor of increasing the manufacturing cost and time without further increasing the effect.
  • the adhesive of the anisotropic conductive film 160 interposed between the first connection terminal 125 of the hard PCB 120 and the second connection terminal 145 of the FPCB 140 is melted by the above-described thermocompression bonding.
  • Conductive particles 164 dispersedly disposed within the layer 162 may be pressed between the first and second connection terminals 125 and 145 to achieve electrical conduction.
  • the bonding method of the detachable printed circuit board according to the exemplary embodiment of the present invention may be performed by hard pressing a PCB and an FPCB separated by an anisotropic conductive film without using a connector such as a socket.
  • a connector such as a socket.

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Abstract

상호 분리되는 하드 PCB(printed circuit board)와 FPCB(flexible printed circuit board)의 각 접속 단자를 이방성 도전필름을 이용한 열 압착 방식으로 접합시킴으로써, 생산 수율을 향상시킬 수 있는 이방성 도전필름을 이용한 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조 및 그 접합 방법에 대하여 개시한다.

Description

이방성 도전필름을 이용한 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조 및 그 접합 방법
본 발명은 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조 및 그 접합 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상호 분리되는 하드 PCB(hard printed circuit board)와 FPCB(flexible printed circuit board)의 각 접속 단자를 이방성 도전필름을 이용한 열 압착 방식으로 접합시킴으로써, 접합 구조를 단순화시킬 수 있음과 더불어 제조 비용의 절감 및 제조 시간의 단축으로 생산 수율을 향상시킬 수 있는 이방성 도전필름을 이용한 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조 및 그 접합 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 휴대폰이나 PDA, PMP 등과 같은 휴대용 전자제품들이 널리 보급되고 있다. 그러나, 휴대폰과 같은 소형 크기의 모바일 기기들은 기능뿐만 아니라 휴대가 간편해야 하는 특성 때문에 여러 가지 기능을 장착하는 부분에서 어려움을 겪고 있다.
특히, 최근에 사용되고 있는 초소형 모바일 기기들은 일반 기기에 적용되는 모듈의 적용이 불가능할 정도로 그 크기가 현저히 줄어들어 실장 공간을 충분히 확보하지 못하게 만들었다. 이는 충분한 실장 공간의 확보를 불가능하게 만들었으며 여러 가지 모듈들의 보호 기능을 적용하기 어려울 정도로 사이즈는 계속해서 축소되어 갔다.
이와 같이, 사이즈는 지속적으로 축소되어 가면서 다양한 기능들을 구현하기 위하여 여러 가지 기능들의 부품이 SMD(Surface Mounted Device) 방식으로 기판 상에 실장되고 있다.
특히, 종래에는 하드 영역에 해당하는 휴대폰의 메인 보드와 플렉서블 영역에 해당하는 USB(universal serial bus) 커넥터용 기판을 소켓 등의 연결 커넥터를 이용하여 체결하는 일체형으로 제조하였다. 그러나, 일체형의 경우에는 USB 커텍터와 휴대폰의 메인 보드의 연결 커넥터까지의 거리가 길고, 하드 영역과 플렉서블 영역이 하나의 PCB(printed circuit board)로 구성됨에 따라 제조 시간이 증가할 뿐만 아니라 상대적으로 고가인 연결 커넥터를 이용하는데 따른 부품 비용의 상승으로 인해 생산 수율이 저하되는 문제가 있었다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2010-0094176호(2010.08.26 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 카드 배터리 및 카드 배터리의 커넥터가 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 하드 PCB(hard printed circuit board)와 FPCB(flexible printed circuit board)를 연결 커넥터로 체결하는 일체형 구조에서의 문제점을 해결하기 위해, 하드 PCB와 FPCB의 각 접속 단자를 이방성 도전필름을 이용한 열 압착 방식으로 접합시킴으로써, 접합 구조를 단순화시킬 수 있음과 더불어 제조 비용의 절감 및 시간 단축으로 생산 수율을 향상시킬 수 있는 이방성 도전필름을 이용한 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조 및 그 접합 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조는 하드 PCB(hard printed circuit board)와, 상기 하드 PCB와 분리되는 FPCB(flexible printed circuit board)를 접합시키기 위한 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조에 있어서, 제1면과 상기 제1면에 반대되는 제2면을 가지며, 상기 제1면의 일측 단부에 배치되는 제1 접속 단자를 구비하는 하드 PCB; 상기 제1면과 마주보는 제3면과 상기 제3면에 반대되는 제4면을 가지며, 상기 제3면의 일측 단부에 배치되어, 상기 제1 접속 단자와 상호 중첩되도록 배치되는 제2 접속 단자를 구비하는 FPCB; 및 상기 하드 PCB의 제1 접속 단자와 FPCB의 제2 접속 단자의 사이에 부착되어, 상기 제1 및 제2 접속 단자를 선택적으로 접속시켜, 상기 하드 PCB와 FPCB를 직접 실장하는 이방성 도전필름;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 분리형 인쇄회로기판의 접합 방법은 제1면과 상기 제1면에 반대되는 제2면을 가지며, 상기 제1면의 일측 단부에 배치되는 제1 접속 단자를 구비하는 하드 PCB 상에 이방성 도전필름을 부착하는 단계; 상기 제1면과 마주보는 제3면과 상기 제3면에 반대되는 제4면을 가지며, 상기 제3면의 일측 단부에 배치되어, 상기 제1 접속 단자와 상호 중첩되도록 배치되는 제2 접속 단자를 구비하는 FPCB를 상기 하드 PCB와 상호 마주보도록 부착시키는 단계; 및 상기 하드 PCB, 이방성 도전필름 및 FPCB를 열 압착하여 상기 제1 및 제2 접속 단자를 선택적으로 접속시켜, 상기 하드 PCB와 FPCB를 직접 실장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조 및 그 접합 방법은 소켓 등의 연결 커넥터를 이용하는 것 없이 상호 분리되는 하드 PCB와 FPCB를 이방성 도전필름을 이용한 열 압착 방식으로 하드 PCB의 제1 접속 단자와 FPCB의 제2 접속 단자를 선택적으로 전기적인 접속이 이루어지도록 직접적인 접합을 실시함으로써, 접합 구조가 간소화되어 제조 비용을 절감할 수 있고, 제조 시간의 단축으로 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절단한 면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 1의 B 부분을 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 2의 이방성 도전필름의 변형예를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 분리형 인쇄회로기판의 접합 방법을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이방성 도전필름을 이용한 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조 및 그 접합 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절단한 면을 나타낸 단면도이다. 이때, 도 1은 하드 PCB와 FPCB를 접합하기 전 상태를 나타낸 것이고, 도 2는 하드 PCB와 FPCB를 접합한 후의 절단 면을 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조(100)는 하드 PCB(hard printed circuit board, 120)와, 상기 하드 PCB(120)와 분리되는 FPCB(flexible printed circuit board, 140)를 접합시키기 위한 것으로, 하드 PCB(120), FPCB(140) 및 이방성 도전필름(160)을 포함한다.
하드 PCB(120)는 제1면(120a)과, 제1면(120a)에 반대되는 제2면(120b)을 갖는다. 이러한 하드 PCB(120)는 제1면(120a)의 일측 단부에 배치되는 제1 접속 단자(125)를 구비한다. 도면으로 상세히 도시하지는 않았지만, 하드 PCB(120)는 일 예로 휴대폰용 메인 보드일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 각종 전자기기의 기판일 수 있다. 이때, 하드 PCB(120)의 제1면(120a) 상에는 구동 소자, 트랜지스터, 저항 등의 각종 부품이 탑재되어 있을 수 있다.
FPCB(140)는 하드 PCB(120)의 제1면(120a)과 마주보는 제3면(140a)과, 제3면(140a)에 반대되는 제4면(140b)을 갖는다. 이러한 FPCB(140)는 제3면(140a)의 일측 단부에 배치되어, 제1 접속 단자(125)와 상호 중첩되도록 배치되는 제2 접속 단자(145)를 구비한다. 도면으로 상세히 도시하지는 않았지만, FPCB(140)는 일 예로 USB(universal serial bus) 커넥터용 기판일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
특히, FPCB(140)는 리지드 플렉서블 인쇄회로기판(rigid flexible printed circuit board)일 수 있다. 리지드 플렉서블 인쇄회로기판은 접촉 저항이 적으며, 배선 길이도 짧아져 고속 응답에 유리하다. 또한, 리지드 플렉서블 인쇄회로기판은 3차원적인 회로 설계가 가능하여 제품의 소형화를 도모할 수 있다.
이방성 도전필름(160)은 하드 PCB(120)의 제1 접속 단자(125)와 FPCB(140)의 제2 접속 단자(145)의 사이에 부착된다. 이러한 이방성 도전필름(160)은 제1 및 제2 접속 단자(125, 145)를 선택적으로 접속시켜, 하드 PCB(120)와 FPCB(140)를 직접 실장하는 역할을 한다.
이방성 도전필름(160)은 접착제층(162)과, 접착제층(162)의 내부에 분산 배치된 도전볼(164)을 포함한다.
본 발명에서와 같이, 하드 PCB(120)의 제1 접속 단자(125)와 FPCB(140)의 제2 접속 단자(145)의 사이에 이방성 도전필름(160)을 개재시킨 상태에서 열 압착판을 이용하여 제1 및 제2 접속 단자(125, 145)에 대응되는 위치를 선택적으로 열 압착을 실시하게 되면, 이방성 도전필름(160)의 접착제가 용융되면서 접착제층(162)의 내부에 분산 배치된 도전볼(164)이 제1 및 제2 접속 단자(125, 145)의 사이에서 눌리면서 전기적인 도통을 이룰 수 있게 된다.
특히, 종래에는 하드 영역에 해당하는 휴대폰의 메인 보드와 플렉서블 영역에 해당하는 USB(universal serial bus) 커넥터용 기판을 소켓 등의 연결 커넥터를 이용하여 체결하는 일체형으로 제조하였는데, 이 경우 USB 커텍터와 휴대폰의 메인 보드의 연결 커넥터까지의 거리가 길고, 하드 영역과 플렉서블 영역이 하나의 PCB(printed circuit board)로 구성됨에 따라 제조 시간이 증가할 뿐만 아니라 상대적으로 고가인 연결 커넥터를 이용하는데 따른 부품 비용의 상승으로 인해 생산 수율이 저하되는 문제가 있었다.
반면, 본 발명에서는, 소켓 등의 연결 커넥터를 이용하는 것 없이, 상호 분리되는 하드 PCB(120)와 FPCB(140)를 이방성 도전필름(160)을 이용한 열 압착 방식으로 하드 PCB(120)의 제1 접속 단자(125)와 FPCB(140)의 제2 접속 단자(145)를 선택적으로 전기적인 접속이 이루어지도록 직접적인 접합을 실시함으로써, 종래에 비하여 구조가 단순해질 수 있을 뿐만 아니라, 실장 구조가 간소화되어 제조 비용을 절감할 수 있고, 제조 시간의 단축으로 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 1의 B 부분을 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 접속 단자(125)는 복수개가 제1 간격(d1)으로 상호 이격 배치된다. 그리고, 제2 접속 단자(145)는 복수개가 제1 간격(d1)과 동일한 제2 간격(d2)으로 상호 이격 배치된다. 이러한 제1 접속 단자(125)와 제2 접속 단자(145)는 상호 대칭적으로 설계되어, 접합 공정시 상호 대응되도록 접속된다.
이때, 제1 및 제2 간격(d1, d2) 각각은 50 ~ 200㎛로 설계하는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 간격(d1, d2) 각각이 50㎛ 미만일 경우에는 복수의 제1 접속 단자(125)들 상호 간과, 복수의 제2 접속 단자(145)들 상호 간의 이격 거리가 너무 협소한 관계로 이방성 도전필름(160)을 이용한 접합 공정시 인접한 단자들 상호 간이 쇼트(short)되는 문제를 유발할 수 있다. 반대로, 제1 및 제2 간격(d1, d2) 각각이 200㎛를 초과할 경우에는 복수의 제1 접속 단자(125)들 상호 간과, 복수의 제2 접속 단자(145)들 상호 간이 필요 이상의 간격으로 설계되는데 기인하여 미세 회로를 설계하는 것이 불가능해 집적화를 구현하는데 어려움이 따를 수 있다.
한편, 도 2를 다시 참조하면, 하드 PCB(120)와 FPCB(140) 간의 수직 갭(vertical gap)은 미세할수록 좋은데, 이는 하드 PCB(120) 상에 FPCB(140)를 부착할 때, 하드 PCB(120)와 FPCB(140) 간의 벌어짐이 없도록 하기 위함이다. 따라서, 하드 PCB(120)와 FPCB(140) 간의 수직 갭(vertical gap)은 100㎛ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조는 소켓 등의 연결 커넥터를 이용하는 것 없이 상호 분리되는 하드 PCB와 FPCB를 이방성 도전필름을 이용한 열 압착 방식으로 하드 PCB의 제1 접속 단자와 FPCB의 제2 접속 단자를 선택적으로 전기적인 접속이 이루어지도록 직접적인 접합을 실시함으로써, 접합 구조가 간소화되어 제조 비용을 절감할 수 있고, 제조 시간의 단축으로 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 5는 도 2의 이방성 도전필름의 변형예를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 이방성 도전필름(160)은 접착제층(162) 및 도전볼(164)과 더불어 격벽(166)을 더 포함할 수 있다.
이때, 격벽(166)은 접착제층(162)의 내부에 삽입되어, 접착제층(162)의 내부를 분리시키는 역할을 한다. 이러한 격벽(166)은 열 압착시 미스 얼라인(mis-align)에 의해 인접한 단자들 간이 쇼트되는 것을 미연에 방지하기 위한 목적으로 설계되며, 절연 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 절연 물질로는 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 등이 있다.
특히, 격벽(166)은 제1 및 제2 접속 단자(125, 145)들 간의 이격된 사이 구간을 구획화하도록 바 형상으로 설계될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 불연속적인 형태인 2중 또는 3중 바 형상으로 형성될 수도 있다.
따라서, 본 발명에서는 제1 및 제2 접속 단자(125, 145)들의 이격된 사이 구간을 구획화하는 격벽(166)을 구비하는 이방성 도전필름(160)을 이용하여 하드 PCB(120)의 제1 접속 단자(125)와 FPCB(140)의 제2 접속 단자(145)를 직접 접합시키기 때문에, 인접한 단자들의 쇼트 불량을 미연에 방지할 수 있는바, 이를 통해 전기적 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 분리형 인쇄회로기판의 접합 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 분리형 인쇄회로기판의 접합 방법을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 제1면(120a)과 제1면(120a)에 반대되는 제2면(120b)을 가지며, 제1면(120a)의 일측 단부에 배치되는 제1 접속 단자(125)를 구비하는 하드 PCB(120) 상에 이방성 도전필름(160)을 부착한다. 도면으로 상세히 도시하지는 않았지만, 하드 PCB(120)는 일 예로 휴대폰용 메인 보드일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 각종 전자기기의 기판일 수 있다. 이때, 하드 PCB(120)의 제1면(120a) 상에는 구동 소자, 트랜지스터, 저항 등의 각종 부품이 탑재되어 있을 수 있다.
그리고, 이방성 도전필름(160)은 접착제층(162)과, 접착제층(162)의 내부에 분산 배치된 도전볼(164)을 포함한다. 또한, 도면으로 도시하지는 않았지만, 이방성 도전필름(160)은 접착제층(162)의 내부에 삽입되어, 접착제층(162)의 내부를 분리시키는 격벽(166)을 더 포함할 수 있다. 이때, 격벽(166)은 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 등의 절연 물질 그룹 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 하드 PCB(120)의 제1면(120a)과 마주보는 제3면(140a)과 제3면(140a)에 반대되는 제4면(140b)을 가지며, 제3면(140a)의 일측 단부에 배치되어, 제1 접속 단자(125)와 상호 중첩되도록 배치되는 제2 접속 단자(145)를 구비하는 FPCB(140)를 하드 PCB(120)와 상호 마주보도록 부착시킨다. 다음으로, FPCB(140)와 이격된 상부에 열 압착판(200)을 배치한다. 이때, 열 압착판(200)은 하드 PCB(120)의 제1 접속 부재(125) 및 FPCB(140)의 제2 접속 부재(145)에 각각 대응되는 위치에 요부가 배치되는 요철 구조를 가질 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
여기서, 제1 접속 단자(125)는 복수개가 제1 간격으로 상호 이격 배치되고, 제2 접속 단자(145)는 복수개가 제1 간격과 동일한 제2 간격으로 상호 이격 배치되며, 제1 및 제2 간격 각각은 50 ~ 200㎛인 것이 바람직하다.
다음으로, 도 8을 참조하면, 하드 PCB(120), 이방성 도전필름(160) 및 FPCB(140)를 열 압착하여 제1 및 제2 접속 단자(125, 145)를 선택적으로 접속시켜, 하드 PCB(120)와 FPCB(140)를 직접 실장한다. 이때, 열 압착은 120 ~ 200℃의 온도로 실시하는 것이 바람직하다. 열 압착 온도가 120℃ 미만일 경우에는 이방성 도전필름(160)의 접착제가 충분히 용융되지 않는데 기인하여 접합 불량을 야기할 수 있다. 반대로, 열 압착 온도가 200℃를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 상승 없이 제조 비용 및 시간만을 증가시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 경제적이지 못하다.
전술한 열 압착에 의해, 하드 PCB(120)의 제1 접속 단자(125)와 FPCB(140)의 제2 접속 단자(145)의 사이에 개재된 이방성 도전필름(160)의 접착제가 용융되면서 접착제층(162)의 내부에 분산 배치된 전도성 입자(164)가 제1 및 제2 접속 단자(125, 145)의 사이에서 눌리면서 전기적인 도통을 이룰 수 있게 된다.
상기의 과정을 실시하는 것을 통해 분리형의 하드 PCB와 FPCB를 접합시킬 수 있게 된다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 분리형 인쇄회로기판의 접합 방법은, 소켓 등의 연결 커넥터를 이용하는 것 없이, 상호 분리되는 하드 PCB와 FPCB를 이방성 도전필름을 이용한 열 압착 방식으로 하드 PCB의 제1 접속 단자와 FPCB의 제2 접속 단자를 선택적으로 전기적인 접속이 이루어지도록 직접적인 접합을 실시함으로써, 접합 구조가 간소화되어 제조 비용을 절감할 수 있고, 제조 시간의 단축으로 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 하드 PCB(hard printed circuit board)와, 상기 하드 PCB와 분리되는 FPCB(flexible printed circuit board)를 접합시키기 위한 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조에 있어서,
    제1면과 상기 제1면에 반대되는 제2면을 가지며, 상기 제1면의 일측 단부에 배치되는 제1 접속 단자를 구비하는 하드 PCB;
    상기 제1면과 마주보는 제3면과 상기 제3면에 반대되는 제4면을 가지며, 상기 제3면의 일측 단부에 배치되어, 상기 제1 접속 단자와 상호 중첩되도록 배치되는 제2 접속 단자를 구비하는 FPCB; 및
    상기 하드 PCB의 제1 접속 단자와 FPCB의 제2 접속 단자의 사이에 부착되어, 상기 제1 및 제2 접속 단자를 선택적으로 접속시켜, 상기 하드 PCB와 FPCB를 직접 실장하는 이방성 도전필름;을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접속 단자는
    복수개가 제1 간격으로 상호 이격 배치되고, 상기 제2 접속 단자는 복수개가 제1 간격과 동일한 제2 간격으로 상호 이격 배치되며, 상기 제1 및 제2 간격 각각은 50 ~ 200㎛인 것을 특징으로 하는 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이방성 도전필름은
    접착제층과,
    상기 접착제층의 내부에 분산 배치된 도전볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이방성 도전필름은
    상기 접착제층의 내부에 삽입되어, 상기 접착제층의 내부를 분리시키는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 격벽은
    폴리이미드 수지 또는 에폭시 수지로 형성된 것을 특징으로 하는 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 FPCB는
    리지드 플렉서블 인쇄회로기판(rigid flexible printed circuit board)인 것을 특징으로 하는 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하드 PCB는
    휴대폰용 메인 보드이고, 상기 FPCB는 USB(universal serial bus) 커넥터용 기판인 것을 특징으로 하는 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조.
  8. 제1면과 상기 제1면에 반대되는 제2면을 가지며, 상기 제1면의 일측 단부에 배치되는 제1 접속 단자를 구비하는 하드 PCB 상에 이방성 도전필름을 부착하는 단계;
    상기 제1면과 마주보는 제3면과 상기 제3면에 반대되는 제4면을 가지며, 상기 제3면의 일측 단부에 배치되어, 상기 제1 접속 단자와 상호 중첩되도록 배치되는 제2 접속 단자를 구비하는 FPCB를 상기 하드 PCB와 상호 마주보도록 부착시키는 단계; 및
    상기 하드 PCB, 이방성 도전필름 및 FPCB를 열 압착하여 상기 제1 및 제2 접속 단자를 선택적으로 접속시켜, 상기 하드 PCB와 FPCB를 직접 실장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 인쇄회로기판의 접합 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열 압착은
    120 ~ 200℃의 온도로 실시하는 것을 특징으로 하는 분리형 인쇄회로기판의 접합 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 접속 단자는
    복수개가 제1 간격으로 상호 이격 배치되고, 상기 제2 접속 단자는 복수개가 제1 간격과 동일한 제2 간격으로 상호 이격 배치되며, 상기 제1 및 제2 간격 각각은 50 ~ 200㎛인 것을 특징으로 하는 분리형 인쇄회로기판의 접합 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 이방성 도전필름은
    접착제층과,
    상기 접착제층의 내부에 분산 배치된 도전볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 인쇄회로기판의 접합 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이방성 도전필름은
    상기 접착제층의 내부에 삽입되어, 상기 접착제층의 내부를 분리시키는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 인쇄회로기판의 접합 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 격벽은
    폴리이미드 수지 또는 에폭시 수지로 형성된 것을 특징으로 하는 분리형 인쇄회로기판의 접합 방법.
PCT/KR2013/001437 2013-02-13 2013-02-22 이방성 도전필름을 이용한 분리형 인쇄회로기판의 접합 구조 및 그 접합 방법 WO2014126286A1 (ko)

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