WO2020153642A1 - 플렉서블 케이블 점퍼 구조체 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

플렉서블 케이블 점퍼 구조체 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a flexible cable jumper structure and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a flexible cable jumper structure having a heat resistance, low dielectric constant and low loss characteristics and a method for manufacturing the same.
  • Polyimide has excellent properties from the viewpoint of heat resistance that can withstand even process temperatures of 240°C to 260°C, but polyimide has a problem of signal interference because of its high dielectric constant.
  • Patent Document 1 US Registered Patent US6,581,276 B2 (2003.06.24)
  • Patent Document 2 US Publication Patent US2010/0186995 A1 (2010.07.29)
  • Patent Document 3 Korean Registered Patent No. 10-1664241 (2016.10.04)
  • Patent Document 4 Korea Public Utility Model No. 20-2009-001003 (2009.10.01)
  • the flexible cable jumper structure includes a cover layer, a first metal layer laminated on the cover layer and having a circuit pattern formed thereon, a first dielectric layer laminated on the first metal layer, and A first adhesive layer applied on a first dielectric layer, a second metal layer laminated on the first dielectric layer coated with the first adhesive layer and formed with a circuit pattern, a heat resistant layer laminated on the second metal layer, and a region of the heat resistant layer And a terminal layer formed on the first metal layer and electrically connected to the second metal layer.
  • a second dielectric layer laminated on the second metal layer, a third metal layer laminated on the second dielectric layer and formed with a circuit pattern, and a second adhesive layer applied on the third metal layer, the heat-resistant layer further comprising The second adhesive layer may be formed on the third metal layer coated.
  • the cover layer and the heat-resistant layer may be polyimide.
  • the first dielectric layer and the second dielectric layer may be polytetrafluoroethylene.
  • irregularities may be provided on an upper surface or a lower surface of the second dielectric layer.
  • Method for manufacturing a flexible cable jumper structure comprises the steps of preparing a cover layer; Forming a first metal layer on the cover layer and etching the stacked metal to form a circuit pattern; Depositing a first dielectric layer on the first metal layer; Applying a first adhesive layer on the first dielectric layer; Depositing a metal on the first dielectric layer coated with the first adhesive layer, and etching the stacked metal to form a second metal layer forming a circuit pattern; Laminating a heat-resistant layer on the second metal layer; And forming a terminal layer formed on one region of the heat-resistant layer and electrically connected to the first metal layer and the second metal layer.
  • the step of forming the second metal layer depositing a second dielectric layer on the second metal layer; Forming a third metal layer by depositing a metal on the second dielectric layer and etching the metal to form a circuit pattern; And laminating a second adhesive layer on the third metal layer.
  • the step of forming the unevenness on the upper or lower surface of the second dielectric may be further included.
  • etching the surface of the first dielectric layer after the step of laminating the first dielectric layer, etching the surface of the first dielectric layer, and after the step of laminating the second dielectric layer, etching the surface of the second dielectric layer It may further include a step.
  • the step of laminating the heat-resistant layer may be laminated by coating a polyimide film by a printing method.
  • the heat-resistant layer in the step of laminating the heat-resistant layer, is laminated on the second rapid layer by hot-pressing a polyimide film in the presence of an adhesive layer.
  • the flexible cable jumper structure uses a heat-resistant material and a low-dielectric material laminated in a hybrid manner, thereby exhibiting excellent heat resistance and exhibiting a low loss effect.
  • FIG. 1 is a view for explaining the appearance of a flexible cable jumper device with a connector assembled to a flexible cable jumper structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view exemplarily showing a cross-section of area A shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view for illustratively explaining a stacked structure of the flexible cable jumper structure of region A shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a view illustratively illustrating an uneven structure provided on the upper surface of the second dielectric layer between the second metal layer and the third metal layer shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a manufacturing process flow chart for illustratively explaining a method of manufacturing the flexible cable jumper structure of the present invention.
  • FIG. 6 is a manufacturing process flow chart for explaining in more detail the manufacturing method of the flexible cable jumper structure.
  • FIG. 1 is a view for explaining the appearance of a flexible cable jumper device with a connector assembled to a flexible cable jumper structure according to an embodiment of the present invention.
  • the flexible cable jumper structure 100 according to an embodiment of the present invention is used for electrical connection of other electronic devices by assembling and fastening connectors 200-1 and 200-2 at both ends or ends. Can.
  • the flexible cable jumper structure 100 of the present invention can exhibit heat resistance and low loss characteristics by laminating a heat resistant material and a low dielectric constant material in a hybrid manner.
  • the laminated structure of the flexible cable jumper structure 100 of the present invention will be described in more detail below.
  • the flexible cable jumper structure illustrated in FIG. 1 may include connectors 200-1 and 200-2 installed on the terminal layer 190 in a surface mount technology (SMT) method.
  • the connectors 200-1 and 200-2 function as an interface that electrically connects the board to the board and the board to the components in the electronic device.
  • the flexible cable jumper structure 100 shown in FIG. 1 has heat resistance and low loss characteristics, and thus can be used as a core material of the flexible cable jumper device. In order to show such heat resistance and low loss characteristics, there are features in the stacking order and method of heat resistant materials and low loss materials.
  • the stacked structure of the flexible cable jumper structure 100 will be separately described below with reference to the enlarged view of the area A in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a view exemplarily showing a cross-section of area A shown in FIG. 1.
  • the flexible cable jumper structure 100 is composed of a multi-layer (Multi Layer) consisting of a metal layer, a dielectric layer, an adhesive layer, etc. sequentially from the lower cover layer that is the base layer, the flexible cable jumper of the present invention
  • the structure 100 has technical characteristics in the thickness of each layer constituting the multi-layer, the surface processing method, the material of each layer, and the stacking order of the layers.
  • each layer of the flexible cable jumper structure 100 which is a core configuration of the flexible cable jumper device of the present invention, the thickness, the stacking order, the surface processing method, etc. will be described below with reference to separate drawings.
  • FIG. 3 is a view for illustratively explaining a stacked structure of the flexible cable jumper structure of region A shown in FIG. 1.
  • a cover layer 110-1 may be positioned on a lowermost layer of the flexible cable jumper structure 100.
  • the cover layer 110-1 may be a base layer.
  • the cover layer 110-1 may use a heat-resistant material, and preferably polyimide.
  • the thickness of the cover layer 110-1 may be 25 ⁇ m to 40 ⁇ m, and preferably 30 ⁇ m to 35 ⁇ m. Since the cover layer 110-1 is a material having good heat resistance, it is possible to maintain basic properties without physical and chemical changes even at a process temperature of 240°C to 260°C.
  • a first metal layer 130-1 having a predetermined circuit pattern may be positioned on the cover layer 110-1.
  • the first metal layer 130-1 may be electrically connected to the connector 200 described later.
  • the first metal layer 130-1 may be made of a material such as copper, gold, platinum, and silver, which has excellent electrical conductivity.
  • an electrical path between the first metal layer 130-1 and the terminal layer 190 may be formed in a via hole method, or may be electrically connected by an interface terminal with the connector 200. Since this method is somewhat less relevant to understanding the technical idea of the present invention, a detailed description is omitted. However, it is obvious that an electrical connection method between a commonly known connector and a multi-layer metal layer can be applied.
  • the first dielectric layer 150-1 may be stacked with a material having a low dielectric constant on the first metal layer 130-1.
  • the first dielectric layer 150-1 uses a low dielectric constant material, and preferably, polytetrafluoroethylene and other materials having similar properties.
  • Chemical Formula 1 shows the chemical structure of polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • Polytetrafluoroethylene is composed of large molecules made by chemically bonding many small molecules (units) in the form of chains or nets.
  • Polytetrafluoroethylene is a non-flammable fluorine resin belonging to the organic polymer family.
  • Polytetrafluoroethylene shows excellent electrical properties such as extremely low dielectric loss, high insulation and breakdown voltage.
  • polytetrafluoroethylene shows a minimum value in terms of both the dielectric constant and the dielectric loss ratio, whereas the volume resistivity is extremely high, so it can be used as an insulating material because it maintains stability at a wide range of temperatures and frequencies.
  • Polytetrafluoroethylene has a dielectric constant of 2.1 at 1 MHz.
  • the thickness of the first dielectric layer 150-1 may be 100 ⁇ m to 150 ⁇ m, and preferably 110 ⁇ m to 140 ⁇ m.
  • Polytetrafluoroethylene may be used by forming roughness on the surface through a chemical etching process on the upper and/or lower surfaces in order to increase adhesion.
  • the first adhesive layer 170-1 may be applied on the first dielectric layer 150-1.
  • the first adhesive layer 170-1 is applied with a thickness of 30 ⁇ m to 70 ⁇ m, and preferably can be applied with a thickness of 40 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the second metal layer 130-2 may be stacked on the surface to which the first adhesive layer 170-1 is applied.
  • the second metal layer 130-2 is processed into a predetermined circuit pattern and may provide electrical paths on both sides of the flexible cable jumper device.
  • the second metal layer 130-2 may be made of a material such as copper, gold, platinum, or silver, which has excellent electrical conductivity characteristics.
  • the second dielectric layer 150-2 may be stacked on the second metal layer 130-2.
  • a material having a low dielectric constant having the same material and thickness as the first dielectric layer 150-1 may be used.
  • polytetrafluoroethylene can be used.
  • the upper and/or lower surfaces of the second dielectric layer 150-2 have an uneven structure, so that a contact force between the second metal layer 130-2 and the third metal layer 130-3 without using a separate contact agent is provided. Can increase For a more detailed description, reference is made to the separate drawings.
  • FIG. 4 is a view illustratively illustrating an uneven structure provided on the upper surface of the second dielectric layer between the second metal layer and the third metal layer shown in FIG. 1.
  • a plurality of irregularities 151 may be formed on the upper surface of the second dielectric layer 150-2.
  • the shape, size, and dimensions of the unevenness may vary depending on the thickness, width, and length of the second dielectric layer 150-2.
  • irregularities may be provided on the lower surface, and irregularities may be provided on part or all of the upper surface and/or the lower surface.
  • the contact force between the second metal layer 130-2 and the third metal layer 130-3 and the second dielectric layer 150-2 is increased. Can give.
  • a third metal layer 130-3 may be formed on the second dielectric layer 150-2.
  • the third metal layer 130-3 is formed with a circuit pattern having a predetermined shape, and may provide electrical paths on both sides of the flexible cable jumper device.
  • a second adhesive layer 170-2 may be applied on the third metal layer 130-3.
  • the thickness of the second adhesive layer 170-2 is applied to a thickness of 30 ⁇ m to 70 ⁇ m, preferably 40 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the third metal layer 130-3 may be made of a material such as copper, gold, platinum, and silver having excellent electrical conductivity characteristics.
  • a heat-resistant layer 110-2 which is a heat-resistant material, may be stacked on the second adhesive layer 170-2.
  • a material having excellent heat-resistant characteristics of the heat-resistant layer 110-2 is used, and preferably polyimide can be used.
  • the thickness of the heat-resistant layer 110-2 may be 25 ⁇ m to 40 ⁇ m, and preferably 30 ⁇ m to 35 ⁇ m. Since the cover layer 110-1 is a material having excellent heat resistance properties, it is possible to maintain basic properties without physical and chemical changes even at a process temperature of 240°C to 260°C. By closing the upper surface with the heat-resistant layer 110-2, it is possible to exert an effect of preventing thermal deformation even during the process of configuring the connector 200 by applying SMT.
  • the present invention significantly reduces the occurrence of daisies after the SMT process by using the polyimide, which is a heat-resistant material, for the cover layer 110-1 and the heat-resistant layer 110-2, which are heat-resistant materials, and even after the reflow process. It can exert the effect of preventing the occurrence of heat distortion.
  • a first dielectric layer 150-1 which is a low dielectric constant material, is provided between the first metal layer 130-1 and the second metal layer 130-2, and the second metal layer 130-2 and the third metal layer ( By providing the second dielectric layer 150-2 between 130-3), a low loss effect can be exhibited.
  • the terminal layer 190 may be formed to electrically connect the heat resistant layer 110-2 and the connector 200.
  • the terminal layer 190 may be formed on both sides or on one side of the top surface of the flexible jumper structure.
  • the terminal layer 190 may be formed of materials such as copper, gold, platinum, and silver, which have excellent electrical conductivity characteristics.
  • the heat-resistant layer may be laminated on the second metal layer by heating and pressing the polyimide film in a hot press manner under the intervening adhesive layer.
  • the manufacturing method of the flexible cable jumper device may be achieved by completing the flexible cable structure and assembling the connector to the terminal part by SMT.
  • the SMT method may be used to connect the connector to the flexible cable jumper structure, but is not limited thereto.
  • a method of manufacturing the flexible cable jumper structure will be described in detail.
  • a step (S510) of preparing a cover layer may be performed.
  • the cover layer may be prepared by forming a polyimide film having a thickness of 25 ⁇ m to 40 ⁇ m on the base substrate. It is preferable to prepare the cover layer by a printing method rather than a spray method.
  • a metal having a thickness of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m may be stacked on the cover layer, and a first metal layer may be formed by etching the metal to form a predetermined circuit pattern (S520 ).
  • a first dielectric layer is stacked on the first metal layer, and the stacking thickness is 100 ⁇ m to 150 ⁇ m, preferably 110 ⁇ m to 140 ⁇ m (S530).
  • the first dielectric layer polytetrafluoroethylene may be used, and polytetrafluoroethylene may be produced by casting or cutting.
  • the first dielectric layer may be used by forming roughness on the surface through a chemical etching process on the upper and/or lower surfaces to increase adhesion. This may be etched before laminating the first dielectric layer, or may be etched after laminating the first dielectric layer. If the etching is performed after laminating the dielectric layer, the process is simplified.
  • a first adhesive layer may be applied by applying an adhesive on the first dielectric (S540).
  • the thickness of the adhesive may be 30 ⁇ m to 70 ⁇ m, and preferably 40 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • a second metal layer may be formed by stacking metal on a surface coated with the first adhesive layer and etching the metal to form a predetermined circuit pattern (S550 ). At this time, as the second metal layer, a metal having excellent conductivity such as copper, gold, silver, and platinum having a thickness of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m may be used.
  • a step of forming a heat-resistant layer may be performed (S560).
  • step A may be performed after forming the second metal layer.
  • FIG. 6 is a manufacturing process flow chart for explaining in more detail the manufacturing method of the flexible cable jumper device according to another embodiment.
  • a step of depositing a second dielectric layer on the second metal layer may be performed (S550-1).
  • the stacking thickness is 100 ⁇ m to 150 ⁇ m, and preferably 110 ⁇ m to 140 ⁇ m.
  • the second dielectric layer polytetrafluoroethylene may be used, and polytetrafluoroethylene may be produced by casting or cutting.
  • the step of forming the unevenness on the upper or lower surface of the second dielectric layer may be additionally performed.
  • the second dielectric layer may be etched before lamination, or the second dielectric layer may be etched after lamination. If the etching is performed after laminating the dielectric layer, the process is simplified.
  • a third metal layer may be formed by stacking metal on the second dielectric layer and etching the metal to form a predetermined circuit pattern (S550-2).
  • the third metal layer may be a metal having excellent conductivity such as copper, gold, silver, and platinum having a thickness of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • a second adhesive layer may be applied by applying an adhesive on the third metal layer (S550-3).
  • the thickness of the adhesive is 30 ⁇ m to 70 ⁇ m, and preferably 40 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • a heat-resistant layer forming step (S560) may be performed.
  • a step of forming a heat-resistant layer on the third metal layer coated with the second adhesive layer may be performed (S560). If the step A is not performed, the process of applying the adhesive may be additionally performed before forming the second metal layer and then forming the heat-resistant layer (S560).
  • the heat-resistant layer is for heat-resistant characteristics, and a polyimide film having a thickness of 25 ⁇ m to 40 ⁇ m can be coated to form a heat-resistant layer.
  • a metal layer may be stacked on the heat-resistant layer, and a terminal layer 190 for electrical connection with the connector may be formed (S570).
  • the terminal layer 190 may be a metal having excellent conductivity such as copper, gold, silver, and platinum having a thickness of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • 110-1, 110-2 cover layer, heat-resistant layer
  • 130-1, 130-2, 130-3 first metal layer, second metal layer, third metal layer
  • 150-1, 150-2 first dielectric layer, second dielectric layer

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Abstract

본 발명은 플렉서블 케이블 점퍼 구조체 및 이를 제조하는 방법을 개시한다. 본 발명의 플렉서블 케이블 점퍼 장치는 커버층, 커버층 상에 적층되고 회로 패턴이 형성된 제1 금속층, 제1 금속층 상에 적층되는 제1 유전체층, 제1 유전체층 상에 도포되는 제1 접착층, 제1 접착층이 도포된 제1 유전체층에 적층되고 회로 패턴이 형성된 제2 금속층, 제2 금속층 상에 적층되는 내열층 및 내열층의 일 영역에 형성되고, 제1 금속층 및 제2 금속층과 전기적으로 연결되는 단자층을 포함한다.

Description

플렉서블 케이블 점퍼 구조체 및 이를 제조하는 방법
본 발명은 플렉서블 케이블 점퍼 구조체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 내열성, 낮은 유전율 및 저손실 특성을 갖는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
동축 케이블을 대체하기 위한 부품의 개발이 요구되고 있다. 기존의 동축 케이블은 두께가 두껍고, 전자 제품(예컨대, 휴대 단말)을 조립시에 작업이 번거로워지는 문제점이 있다.
이러한 동축 케이블을 대체하기 위하여 플렉서블 점퍼(Flexible Jumper)의 도입이 필요해지고 있다. 현재까지 알려진 플렉서블 점퍼의 제조시에는 고온의 공정을 견뎌야 하는 내열성의 요구가 있었다. 이를 해결하기 위하여 폴리이미드(Polyimide ; PI) 수지를 커버층으로 활용하는 시도가 이루어졌다.
폴리이미드는 240℃ 내지 260℃의 공정 온도에서도 견딜 수 있는 내열성의 관점에서 우수한 특성을 갖고 있으나, 폴리이미드는 유전율이 높기 때문에 신호 간섭 현상이 발생하는 문제가 있다.
이에 내열성을 유지하면서 저유전율 특성을 갖는 새로운 재료의 개발이 요구되고 있는 실정이다. 이러한 상황에서 저유전율 재료로 제시되는 다양한 재료군이 존재하고, 이러한 재료군의 특징을 플렉서블 점퍼에 적용하여 내열성과 저유전율 특성을 보이는 새로운 방식의 플렉서블 점퍼 구조에 대한 개발의 필요성이 요구되고 있는 실정이다.
* 특허문헌 *
(특허문헌 1) 미국등록특허 US6,581,276 B2(2003.06.24)
(특허문헌 2) 미국공개특허 US2010/0186995 A1(2010.07.29)
(특허문헌 3) 한국등록특허 제10-1664241호(2016.10.04)
(특허문헌 4) 한국공개실용신안 제20-2009-001003호(2009.10.01)
상술한 필요성에 의해서 안출된 본 발명은 내열성 재료와 저유전율 재료를 하이브리드 구조로 사용하여 내열성 및 저손실 특성을 갖는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 케이블 점퍼 구조체는 커버층, 상기 커버층 상에 적층되고 회로 패턴이 형성된 제1 금속층, 상기 제1 금속층 상에 적층되는 제1 유전체층, 상기 제1 유전체층 상에 도포되는 제1 접착층, 상기 제1 접착층이 도포된 상기 제1 유전체층에 적층되고 회로 패턴이 형성된 제2 금속층, 상기 제2 금속층 상에 적층되는 내열층 및 상기 내열층의 일 영역에 형성되고, 상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층과 전기적으로 연결되는 단자층을 포함한다.
또한, 상기 제2 금속층 상에 적층되는 제2 유전체층, 상기 제2 유전체층 상에 적층되고 회로 패턴이 형성된 제3 금속층 및 상기 제3 금속층 상에 도포되는 제2 접착층을 더 포함하고, 상기 내열층은 상기 제2 접착층이 도포된 상기 제3 금속층 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 커버층 및 상기 내열층은 폴리이미드(Polyimide)일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 제1 유전체층 및 상기 제2 유전체층은 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene)일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 제2 유전체층의 상부면 또는 하부면에는 요철을 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 케이블 점퍼 구조체를 제조하는 방법은 커버층을 준비하는 단계; 상기 커버층 상에 금속을 적층하고, 적층된 금속을 에칭하여 회로 패턴을 형성하는 제1 금속층을 형성하는 단계; 상기 제1 금속층 상에 제1 유전체층을 적층하는 단계; 상기 제1 유전체층 상에 제1 접착층을 도포하는 단계; 상기 제1 접착층이 도포된 상기 제1 유전체층에 금속을 적층하고, 적층된 금속을 에칭하여 회로 패턴을 형성하는 제2 금속층을 형성하는 단계; 상기 제2 금속층 상에 내열층을 적층하는 단계; 및 상기 내열층의 일 영역에 형성되고, 상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층과 전기적으로 연결되는 단자층을 형성하는 단계;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 금속층을 형성하는 단계 이후에, 상기 제2 금속층 상에 제2 유전체층을 적층하는 단계; 상기 제2 유전체층 상에 금속을 적층하고, 금속을 에칭하여 회로 패턴을 형성하여 제3 금속층을 형성하는 단계; 및 상기 제3 금속층 상에 제2 접착층을 적층하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 제2 유전체층을 적층하는 단계 이전에 상기 제2 유전체의 상부면 또는 하부면에는 요철을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 제1 유전체층을 적층하는 단계 이후에 상기 제1 유전체층의 표면을 에칭하는 단계와, 상기 제2 유전체층을 적층하는 단계 이후에 상기 제2 유전체층의 표면을 에칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 내열층을 적층하는 단계는, 폴리이미드 필름을 인쇄방식으로 코팅하여 적층할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 내열층을 적층하는 단계는, 폴리이미드 필픔을 접착층의 개재 하에 핫 프레스(Hot press) 방식으로 가열가압하여 상기 제2 급속층 상에 상기 내열층을 적층할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 플렉서블 케이블 점퍼 구조체는 내열성 재료와 저유전성 재료를 하이브리드로 적층하여 사용함으로써, 내열성이 우수하고 저손실의 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 케이블 점퍼 구조체에 커넥터가 조립된 플렉서블 케이블 점퍼 장치의 외관을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 A 영역의 단면을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 A 영역의 플렉서블 케이블 점퍼 구조체의 적층 구조를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 제2 금속층과 제3 금속층 사이에 제2 유전체층의 상부면에 구비된 요철 구조를 예시적으로 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 플렉서블 케이블 점퍼 구조체의 제조방법을 예시적으로 설명하기 위한 제조 공정 흐름도이다.
도 6는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체의 제조방법을 보다 상세하게 설명하기 위한 제조 공정 흐름도이다.
이하의 도면을 참고하여 본 발명의 다양한 실시예에 대해서 설명한다. 도면에 도시된 각 구성요소의 형태, 재질, 크기 등은 설명의 편의를 위해서 예시적으로 도시된 것이며, 본 발명의 기술적 사상에 따라 다양하게 설계변경될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 케이블 점퍼 구조체에 커넥터가 조립된 플렉서블 케이블 점퍼 장치의 외관을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 케이블 점퍼 구조체(100)는 양측 일단 또는 양단에 커넥터(200-1, 200-2)가 조립 체결됨으로써 다른 전자 장치의 전기적 연결을 위해서 사용될 수 있다.
본 발명의 플렉서블 케이블 점퍼 구조체(100)는 내열성 재료와 저유전율 재료를 하이브리드 방식으로 적층함으로써 내열성과 저손실 특성을 발휘할 수 있게 된다. 본 발명의 플렉서블 케이블 점퍼 구조체(100)의 적층 구조에 대해서는 이하에서 보다 상세하게 설명한다. 도 1에 도시된 플렉서블 케이블 점퍼 구조체는 단자층(190)에 SMT(Surface Mount Technology) 방식으로 설치되는 커넥터(200-1, 200-2)를 포함할 수 있다. 커넥터(200-1, 200-2)는 전자 장치에서 기판과 기판, 기판과 부품 사이를 전기적으로 연결하는 인터페이스로 기능한다.
도 1에 도시된 플렉서블 케이블 점퍼 구조체(100)는 내열성과 저손실 특성을 가짐으로써 플렉서블 케이블 점퍼 장치의 핵심 소재로 사용될 수 있다. 이러한 내열성과 저손실 특성을 보이기 위해서는 내열성 소재와 저손실성 소재의 적층 순서 및 방식에 특징이 있다. 이러한 플렉서블 케이블 점퍼 구조체(100)의 적층구조에 대해서는 도 1에 도시된 A영역 부분을 확대한 도면을 참고하여 이하에서 별도로 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 A 영역의 단면을 예시적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참고하면, 플렉서블 케이블 점퍼 구조체(100)는 베이스층이 되는 하부 커버층에서 부터 순차적으로 금속층, 유전체층, 접착층 등으로 구성되는 멀티 레이어(Multi Layer)로 구성되며, 본원 발명의 플렉서블 케이블 점퍼 구조체(100)는 멀티 레이어를 구성하는 각 레이어의 두께, 표면 가공 방식, 각 레이어의 소재 및 레이어의 적층 순서에 기술적 특징이 있다.
본 발명의 플렉서블 케이블 점퍼 장치의 핵심 구성인 플렉서블 케이블 점퍼 구조체(100)의 각 레이어의 소재, 두께, 적층 순서, 표면 가공 방식 등에 대해서는 이하 별도의 도면을 참고하여 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 A 영역의 플렉서블 케이블 점퍼 구조체의 적층 구조를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참고하면, 플렉서블 케이블 점퍼 구조체(100)의 최하부층에는 커버층(110-1)이 위치할 수 있다. 도 3에서는 커버층(110-1)은 베이스층이 될 수 있다. 커버층(110-1)은 내열성 소재를 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리이미드(Polyimide)를 사용할 수 있다. 커버층(110-1)의 두께는 25㎛ ~ 40㎛일 수 있고, 바람직하게는 30㎛ ~ 35㎛의 두께를 사용할 수 있다. 커버층(110-1)은 내열 특성이 좋은 소재이므로, 240℃ 내지 260℃ 공정 온도에서도 물리·화학적 변화가 없이 기본 특성을 유지할 수 있게 된다.
커버층(110-1)의 상부에는 기 결정된 회로 패턴을 갖는 제1 금속층(130-1)이 위치할 수 있다. 제1 금속층(130-1)은 추후 설명하는 커넥터(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 금속층(130-1)은 전기적 전도 특성이 우수한 구리, 금, 백금, 은 등의 소재로 구성할 수 있다.
제1 금속층(130-1)과 커넥터(200)의 전기적 연결 구조 및 방식에 대해서는 다양한 방식을 사용할 수 있다. 예를 들어, 비아홀 방식으로 제1 금속층(130-1)과 단자층(190) 사이의 전기적 경로가 형성될 수 있고, 커넥터(200)와의 인터페이스 단자에 의해서 전기적으로 연결될 수도 있다. 이러한 방식에 대해서는 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 것과는 다소 관련성이 낮으므로 자세한 설명을 생략한다. 다만, 일반적으로 알려진 커넥터와 멀티 레이어 금속층과의 전기적 연결 방식을 적용할 수 있음은 자명한 사항이다.
제1 금속층(130-1)의 상부에는 유전율이 낮은 소재로 제1 유전체층(150-1)을 적층할 수 있다. 제1 유전체층(150-1)은 저유전율 재료를 사용하고, 바람직하게는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene) 및 이와 물성이 비슷한 다른 소재를 사용할 수 있다.
하기 화학식 1은 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE)의 화학 구조를 나타낸다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2020000553-appb-I000001
폴리테트라플루오로에틸렌은 많은 작은 분자(단위체)들을 사슬이나 그물 형태로 화학결합시켜 만드는 커다란 분자로 이루어진다. 폴리테트라플루오로에틸렌은 유기 중합체 계열에 속하는 비가연성 불소수지이다. 폴리테트라플루오로에틸렌은 극히 적은 유전 손실, 높은 절연성 및 파괴 전압 등의 우수한 전기적 특성을 보여준다. 특히, 폴리테트라플루오로에틸렌은 유전율과 유전손실율 측면에서 모두 최소값을 보여주면서 반면, 체적 저항성이 극도로 높아서 광범위한 온도와 주파수에서 안정성을 유지하므로 절연재로 사용할 수 있다. 폴리테트라플루오로에틸렌은 1MHz에서 2.1의 유전율을 갖는다. 제1 유전체층(150-1)의 두께는 100㎛~150㎛일 수 있고, 바람직하게는 110㎛~140㎛이다. 폴리테트라플루오로에틸렌은 접착성을 높이기 위하여 상부 및/또는 하부의 표면에 화학적 에칭공정을 통하여, 표면에 조도를 형성하여 사용할 수 있다.
제1 유전체층(150-1)의 상부에는 제1 접착층(170-1)이 도포될 수 있다. 제1 접착층(170-1)은 30㎛ ~ 70㎛의 두께로 도포되며, 바람직하게는 40㎛ ~ 60㎛의 두께로 도포될 수 있다.
제1 접착층(170-1)이 도포된 표면 상에는 제2 금속층(130-2)이 적층될 수 있다. 제2 금속층(130-2)은 기 결정된 회로 패턴으로 가공되고, 플렉서블 케이블 점퍼 장치의 양측의 전기적 경로를 제공할 수 있다. 제2 금속층(130-2)은 전기적 전도 특성이 우수한 구리, 금, 백금, 은 등의 소재로 구성할 수 있다.
제2 금속층(130-2)의 상부에는 제2 유전체층(150-2)이 적층될 수 있다. 제2 유전체층(150-2)은 상술한 바와 같이 제1 유전체층(150-1)과 동일한 물질과 두께를 갖는 저유전율을 갖는 소재를 사용할 수 있다. 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌을 사용할 수 있다.
제2 유전체층(150-2)의 상부면 및/또는 하부면에는 요철구조를 구비함으로써 별도의 접촉제를 사용하지 않고도 제2 금속층(130-2)와 제3 금속층(130-3) 사이의 접촉력을 높여줄 수 있다. 보다 상세하게 설명하기 위하여 별도의 도면을 참고한다.
도 4는 도 1에 도시된 제2 금속층과 제3 금속층 사이에 제2 유전체층의 상부면에 구비된 요철 구조를 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 4를 참고하면, 제2 유전체층(150-2)의 상부면에는 복수의 요철(151)이 형성될 수 있다. 요철의 형태, 크기, 치수는 제2 유전체층(150-2)의 두께, 너비, 길이에 따라 달라질 수 있다. 제2 유전체층(150-2)의 상부면 이외에도 하부면에도 요철을 구비할 수 있고, 상부면 및/또는 하부면의 일부 또는 전체에 요철을 구비할 수 있다. 이렇게 제2 유전체층(150-2)의 상부 및 하부에 요철 구조를 구비함으로써 제2 금속층(130-2) 및 제3 금속층(130-3)와 제2 유전체층(150-2) 사이의 접촉력을 높여줄 수 있다.
또한, 도 3을 참고하면, 제2 유전체층(150-2)의 상부에는 제3 금속층(130-3)을 형성할 수 있다. 제3 금속층(130-3)은 기 결정된 형태의 회로 패턴이 형성되고, 플렉서블 케이블 점퍼 장치의 양측의 전기적 경로를 제공할 수 있다.
제3 금속층(130-3)의 상부에는 제2 접착층(170-2)이 도포될 수 있다. 제2 접착층(170-2)의 두께는 30㎛ ~ 70㎛의 두께로 도포되며, 바람직하게는 40㎛ ~ 60㎛의 두께로 도포될 수 있다. 제3 금속층(130-3)은 전기적 전도 특성이 우수한 구리, 금, 백금, 은 등의 소재로 구성할 수 있다.
제2 접착층(170-2)의 상부에는 내열성 소재인 내열층(110-2)을 적층할 수 있다. 여기서 내열층(110-2)의 내열 특징이 우수한 소재를 사용하고, 바람직하게는 폴리이미드를 사용할 수 있다. 내열층(110-2)의 두께는 25㎛ ~ 40㎛일 수 있고, 바람직하게는 30㎛ ~ 35㎛의 두께를 사용할 수 있다. 커버층(110-1)은 내열 특성이 우수한 소재이므로, 240℃ 내지 260℃ 공정 온도에서도 물리·화학적 변화가 없이 기본 특성을 유지할 수 있게 된다. 내열층(110-2)으로 상부면을 마감함으로써 SMT를 적용하여 커넥터(200)를 구성하는 공정 중에도 열변형이 방지되는 효과를 발휘할 수 있다.
즉, 본 발명은 내열성 재료인 커버층(110-1) 및 내열층(110-2)을 내열 재료인 폴리이미드를 사용함으로써 SMT 공정 후에 데이지가 발생하는 것을 현저히 줄여주고 리플로우(reflow) 공정 후에도 열변형이 발생하는 것을 방지해주는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 제1 금속층(130-1)과 제2 금속층(130-2) 사이에 저유전율 소재인 제1 유전체층(150-1)을 구비하고, 제2 금속층(130-2)과 제3 금속층(130-3) 사이에 제2 유전체층(150-2)을 구비함으로써 저손실 효과를 발휘할 수 있다.
내열층(110-2)과 커넥터(200)를 전기적으로 접속하기 위해서 단자층(190)을 형성할 수 있다. 단자층(190)은 플렉서블 점퍼 구조체 최상부면의 양측 또는 일측의 일 영역에 형성될 수 있다. 단자층(190)은 전기적 전도 특성이 우수한 구리, 금, 백금, 은 등의 소재로 구성할 수 있다.
여기서, 내열층을 적층하는 단계는, 폴리이미드 필픔을 접착층의 개재 하에 핫 프레스(Hot press) 방식으로 가열가압하여 상기 제2 금속층 상에 상기 내열층을 적층할 수 있다.
플렉서블 케이블 점퍼 장치의 제조방법은 플렉서블 케이블 구조체를 완성한 뒤에 커넥터를 단자부에 SMT 방식으로 조립하는 방식으로 이루어 질 수 있다. 플렉서블 케이블 점퍼 구조체에 커넥터를 연결하기 위해서는 SMT 방식을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하기에서는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체를 제조하는 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 플렉서블 케이블 점퍼 구조체의 제조방법을 예시적으로 설명하기 위한 제조 공정 흐름도이다. 도 5를 참고하면, 커버층을 준비하는 단계(S510)를 실행할 수 있다. 커버층은 베이스 기판에 25㎛ ~ 40㎛ 두께의 폴리이미드 필름을 형성하여 준비할 수 있다. 커버층은 스프레이 방식보다는 인쇄방식으로 준비하는 것이 바람직하다.
커버층 상에는 1㎛~10㎛ 두께로 금속을 적층할 수 있고, 금속을 에칭하여 기 결정된 회로 패턴을 형성함으로써 제1 금속층을 형성할 수 있다(S520).
제1 금속층 상에는 제1 유전체층을 적층하고, 그 적층 두께는 100㎛ ~ 150㎛ 이고, 바람직하게는 110㎛ ~ 140㎛의 두께로 적층할 수 있다(S530). 제1 유전체층은 폴리테트라플루오로에틸렌을 사용할 수 있고, 이때 폴리테트라플루오로에틸렌은 캐스팅 또는 커팅으로 생산된 것을 사용할 수 있다. 제1 유전체층은 접착성을 높이기 위하여 상부 및/또는 하부의 표면에 화학적 에칭공정을 통하여, 표면에 조도를 형성하여 사용할 수 있다. 이는 제1 유전체층을 적층하기 전에 에칭해도 되고, 제1 유전체층을 적층한 후에 에칭해도 된다. 유전체층을 적층 한 후에 에칭을 행하게 되면 공정이 단순화되는 장점이 있다.
제1 유전체 상부에는 접착제를 도포하여 제1 접착층을 도포할 수 있다(S540). 여기서 접착제의 두께는 30㎛ ~ 70㎛를 사용할 수 있고, 바람직하게는 40㎛ ~ 60㎛의 두께로 도포할 수 있다.
제1 접착층이 도포된 표면 상에 금속을 적층하고, 금속을 에칭하여 기 결정된 회로 패턴을 형성하여 제2 금속층을 형성할 수 있다(S550). 이때, 제2 금속층은 1㎛~10㎛ 두께의 구리, 금, 은, 백금 등의 전도율이 우수한 금속을 사용할 수 있다.
또한, 제2 금속층을 형성한 뒤에 내열층을 형성하는 단계를 실행할 수 있다(S560). 다른 실시예에 따르면 제2 금속층을 형성한 뒤에 A단계를 이행할 수 있다.
A 공정 단계에 대해서는 별도의 도면을 참고하여 설명한다. 도 6은 다른 실시예에 따른 플렉서블 케이블 점퍼 장치의 제조방법을 보다 상세하게 설명하기 위한 제조 공정 흐름도이다. 도 6을 참고하면, 제2 금속층 상에 제2 유전체층을 적층하는 단계를 수행할 수 있다(S550-1). 그 적층 두께는 100㎛ ~ 150㎛이고, 바람직하게는 110㎛ ~ 140㎛의 두께로 적층할 수 있다. 제2 유전체층은 폴리테트라플루오로에틸렌을 사용할 수 있고, 이때 폴리테트라플루오로에틸렌은 캐스팅 또는 커팅으로 생산된 것을 사용할 수 있다. 또한 제2 유전체층의 상부면 또는 하부면에 요철을 형성하는 단계를 추가적으로 수행할 수 있다. 제2 유전체층을 적층하기 전에 에칭해도 되고, 제2 유전체층을 적층한 후에 에칭해도 된다. 유전체층을 적층 한 후에 에칭을 행하게 되면 공정이 단순화되는 장점이 있다.
제2 유전체층 상에 금속을 적층하고, 금속을 에칭하여 기 결정된 회로 패턴을 형성하여 제3 금속층을 형성할 수 있다(S550-2). 이때, 제3 금속층은 1㎛ ~ 10㎛ 두께의 구리, 금, 은, 백금 등의 전도율이 우수한 금속을 사용할 수 있다.
제3 금속층 상에는 접착제를 도포하여 제2 접착층을 도포할 수 있다(S550-3). 여기서 접착제의 두께는 30㎛ ~ 70㎛이고, 바람직하게는 40㎛ ~ 60㎛의 두께로 도포할 수 있다. 제2 접착층이 도포된 이후에는 내열층 형성단계(S560)를 이행할 수 있다.
제2 접착층이 도포된 제3 금속층 상에 내열층을 형성하는 단계를 실행할 수 있다(S560). 만약 A단계를 실행하지 않는 실시예에서는 제2 금속층을 형성한 뒤 내열층을 형성하는 단계(S560)를 실행하기 전에 접착제를 도포하는 공정을 추가로 실행할 수 있다. 내열층은 내열 특징을 위한 것으로, 내열층을 형성하기 위해서25㎛ ~ 40㎛ 두께의 폴리이미드 필름을 코팅할 수 있다.
내열층 상에는 금속을 적층하고, 커넥터와 전기적으로 연결하기 위한 단자층(190)을 형성할 수 있다(S570). 이때, 단자층(190)은 1㎛ ~ 10㎛ 두께의 구리, 금, 은, 백금 등의 전도율이 우수한 금속을 사용할 수 있다.
* 부호의 설명 *
100 : 플렉서블 케이블 점퍼 구조체
110-1, 110-2 : 커버층, 내열층
130-1, 130-2, 130-3 : 제1 금속층, 제2 금속층, 제3 금속층
150-1, 150-2 : 제1 유전체층, 제2 유전체층
170-1, 170-2 : 제1 접착층, 제2 접착층
190 : 단자층
200 : 커넥터

Claims (11)

  1. 플렉서블 케이블 점퍼 구조체에 있어서,
    커버층;
    상기 커버층 상에 적층되고 회로 패턴이 형성된 제1 금속층;
    상기 제1 금속층 상에 적층되는 제1 유전체층;
    상기 제1 유전체층 상에 도포되는 제1 접착층;
    상기 제1 접착층이 도포된 상기 제1 유전체층에 적층되고 회로 패턴이 형성된 제2 금속층;
    상기 제2 금속층 상에 적층되는 내열층; 및
    상기 내열층의 일 영역에 형성되고, 상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층과 전기적으로 연결되는 단자층;을 포함하는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 금속층 상에 적층되는 제2 유전체층;
    상기 제2 유전체층 상에 적층되고 회로 패턴이 형성된 제3 금속층; 및
    상기 제3 금속층 상에 도포되는 제2 접착층;을 더 포함하고,
    상기 내열층은 상기 제2 접착층이 도포된 상기 제3 금속층에 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 커버층 및 상기 내열층은 폴리이미드(Polyimide)인 것을 특징으로 하는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제1 유전체층 및 상기 제2 유전체층은 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene)인 것을 특징으로 하는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 유전체층의 상부면 또는 하부면에는 요철을 구비한 것을 특징으로 하는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체.
  6. 플렉서블 케이블 점퍼 구조체를 제조하는 방법에 있어서,
    커버층을 준비하는 단계;
    상기 커버층 상에 금속을 적층하고, 적층된 금속을 에칭하여 회로 패턴을 형성하는 제1 금속층을 형성하는 단계;
    상기 제1 금속층 상에 제1 유전체층을 적층하는 단계;
    상기 제1 유전체층 상에 제1 접착층을 도포하는 단계;
    상기 제1 접착층이 도포된 상기 제1 유전체층에 금속을 적층하고, 적층된 금속을 에칭하여 회로 패턴을 형성하는 제2 금속층을 형성하는 단계;
    상기 제2 금속층 상에 내열층을 적층하는 단계; 및
    상기 내열층의 일 영역에 형성되고, 상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층과 전기적으로 연결되는 단자층을 형성하는 단계;을 포함하는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체를 제조하는 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 금속층을 형성하는 단계 이후에, 상기 제2 금속층 상에 제2 유전체층을 적층하는 단계;
    상기 제2 유전체층 상에 금속을 적층하고, 금속을 에칭하여 회로 패턴을 형성하여 제3 금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 제3 금속층 상에 제2 접착층을 적층하는 단계;를 더 포함하는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체를 제조하는 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 유전체층을 적층하는 단계 이전에 상기 제2 유전체의 상부면 또는 하부면에는 요철을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체를 제조하는 방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1 유전체층을 적층하는 단계 이후에 상기 제1 유전체층의 표면을 에칭하는 단계와,
    상기 제2 유전체층을 적층하는 단계 이후에 상기 제2 유전체층의 표면을 에칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체를 제조하는 방법.
  10. 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
    상기 내열층을 적층하는 단계는, 폴리이미드 필름을 인쇄방식으로 코팅하여 상기 내열층을 적층하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체를 제조하는 방법.
  11. 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
    상기 내열층을 적층하는 단계는, 폴리이미드 필픔을 접착층의 개재 하에 핫 프레스(Hot press) 방식으로 가열가압하여 상기 제2 급속층 상에 상기 내열층을 적층하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 케이블 점퍼 구조체를 제조하는 방법.
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