KR102425900B1

KR102425900B1 - 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법

Info

Publication number: KR102425900B1
Application number: KR1020200153962A
Authority: KR
Inventors: 한병채
Original assignee: 주식회사 엔피테크놀로지
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2040-11-17
Also published as: KR20220067357A

Abstract

본 발명은 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법에 관한 것으로, 마스터 몰드에 절연성 물질을 도포하는 단계, 도포된 절연성 물질에서 단자부분에 대응하는 부분을 제거하는 단계, 상기 마스터 몰드에 제1 전도성 물질을 도금하여 절연성 물질이 제거된 부분에 단자부분을 형성하는 단계, 상기 도포된 절연성 물질에서 회로패턴에 대응하는 부분을 제거하는 단계, 상기 마스터 몰드에 제2 전도성 물질을 도금하여 상기 회로패턴을 형성하는 단계, 회로패턴이 형성된 2개의 마스터 몰드의 사이에 절연성 필름을 부착하는 단계, 상기 2개의 마스터 몰드에서, 상기 절연성 필름의 양면에 회로패턴이 적층된 양면 연성인쇄회로기판을 분리하는 단계, 상기 양면 연성인쇄회로기판의 양면의 회로패턴을 서로 연결하는 단계 및 상기 양면 연성인쇄회로기판의 상기 양면의 회로패턴 각각에 개구가 형성된 절연성 필름을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

양면 연성인쇄회로기판 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF DOUBLE SIDE FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 절연성 필름의 양면에 회로기판이 형성된 양면 연성인쇄회로기판의 제조 방법에 관한 것이다.

연성인쇄회로기판(FPCB; Flexible Printed Circuit Board)은 얇은 절연 필름에 회로패턴을 형성하여 유연하게 구부러질 수 있는 기판으로, 부품의 장착시 굴곡 및 유연성이 요구되는 경우, 예를 들어 스마트폰과 같은 모바일기기나 디스플레이 장치 등에 많이 사용되고 있다.

이러한 연성인쇄회로기판은 일반적으로 폴리이미드 필름층 위에 동박층이 적층된 동박적층필름(FCCL; Flexible Copper Clad Laminate)을 기재(원자재)로 이용하여 제작되며, 동박적층필름에 라미네이팅, 노광, 현상, 에칭 등의 작업을 수행하여 회로패턴을 형성하는 방식을 주로 사용하고 있다.

한편 연성인쇄회로기판의 양면에 회로연결을 수행하기 위해 양면 연성인쇄회로기판을 제조하는 경우, 일반적으로 양면 FCCL 기재를 사용하는데, 양면 FCCL 기재는 폴리이미드 필름층의 양면에 동박층이 적층된 형태이다.

이러한 양면 FCCL에 관통홀을 형성하고, 도금 등의 방식으로 양면의 동박층을 전기적으로 연결시켜 연성인쇄회로기판의 양면에 회로연결이 가능하게 한다.

양면 연성인쇄회로기판을 제조하기 위해 양면 FCCL을 이용하는 경우, 동박적층필름에 라미네이팅, 노광, 현상, 에칭 등의 작업을 수행하여 회로패턴을 형성하는 방식이 사용된다.

한편 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2018-0016323호(2018.02.14)에 개시되어 있다.

종래의 FCCL을 이용한 연성인쇄회로기판 제조 방법의 경우 에칭 공정을 통해 회로패턴을 형성하므로, 회로 사이의 갭(gap)이 형성될 때 수직방향에서의 갭의 폭이 일정하지 않을 수 있다는 문제가 존재한다.

또한 회로패턴을 형성한 이후에 금 도금 등을 수행하여 단자부분을 형성하는 경우에는 원하는 영역에만 도금이 이루어지도록 하기 위한 공정이 복잡해진다는 문제가 존재한다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 양면 FCCL을 이용한 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래 방법 대비 패턴 두께 조절에 용이하고, 제조비용을 절감할 수 있도록 하는 양면 연성인쇄회로기판을 제조할 수 있도록 하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법은 마스터 몰드에 절연성 물질을 도포하는 단계; 도포된 절연성 물질에서 단자부분에 대응하는 부분을 제거하는 단계: 상기 마스터 몰드에 제1 전도성 물질을 도금하여 절연성 물질이 제거된 부분에 단자부분을 형성하는 단계; 상기 도포된 절연성 물질에서 회로패턴에 대응하는 부분을 제거하는 단계; 상기 마스터 몰드에 제2 전도성 물질을 도금하여 상기 회로패턴을 형성하는 단계; 회로패턴이 형성된 2개의 마스터 몰드의 사이에 절연성 필름을 부착하는 단계; 상기 2개의 마스터 몰드에서, 상기 절연성 필름의 양면에 회로패턴이 적층된 양면 연성인쇄회로기판을 분리하는 단계; 상기 양면 연성인쇄회로기판의 양면의 회로패턴을 서로 연결하는 단계; 및 상기 양면 연성인쇄회로기판의 상기 양면의 회로패턴 각각에 개구가 형성된 절연성 필름을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 단자부분을 형성하는 단계는, 상기 마스터 몰드에 상기 제1 전도성 물질을 도금한 후 제3 전도성 물질을 도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제1 전도성 물질은 금이고, 상기 제2 전도성 물질은 구리이며, 상기 제3 전도성 물질은 니켈이고, 상기 절연성 물질은 절연성 물질이며, 상기 절연성 필름은 폴리이미드 필름인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 회로패턴을 형성하는 단계 이후, 상기 도포된 절연성 물질의 잔여 부분을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 양면의 회로패턴을 서로 연결하는 단계는, 상기 양면의 회로패턴에 적어도 하나 이상의 비아홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 회로패턴은 3um 내지 250um의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법은 에칭 과정을 거치지 않으면서도 양면 FCCL을 이용해 제작된 양면 연성인쇄회로기판과 동일한 형태를 가지는 양면 연성인쇄회로기판을 제작할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법은 단자부분의 금을 도금할 때, 원하는 영역만의 도금이 손쉽게 이루어질 수 있도록 함으로써, 양면 연성인쇄회로기판의 제조 비용을 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법을 설명하기 위한 예시도로서, 이를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 10에서는 양면 연성인쇄회로기판의 제조 과정을 설명하기 위해 기판의 단면만을 표시하였으며, 회로패턴이 원형으로 이어져 있는 등의 통상적인 회로패턴의 구현은 본 발명의 기술분야에서 널리 알려진 내용에 해당하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법은 먼저 마스터 몰드(1)에 우레탄(2)을 도포한다(S10). 즉, 도 2에 도시된 것과 같이 도금 방식에 따라 마스터 몰드(1)와 달리 도금이 이루어지지 않는 우레탄(2)을 마스터 몰드(1)에 도포하여 절연 코팅층을 형성함으로써, 원하는 영역만의 도금이 수행될 수 있도록 한다. 이때 우레탄(2)은 3um~250um의 두께로 도포될 수 있다.

한편 마스터 몰드(1)의 경우 서스(SUS, 스테인레스 스틸) 등으로 구성될 수 있으나, 이외에도 원활한 도금이 수행될 수 있는 다양한 물질로 구성될 수 있다.

본 실시예에서는 절연 코팅층으로 우레탄을 사용하는 것으로 설명하였으나, 이외에도 우레탄 혼합물(우레탄과 아크릴 혼합), 테프론(Teflon) 등을 사용하여 절연 코팅층을 형성할 수도 있다.

이어서 도포된 우레탄(2)에서 단자부분에 대응하는 부분(3)을 제거한다(S20). 즉, 도 3에 도시된 것과 같이, 도포된 우레탄(2)에서 도금이 원하는 영역만을 제거하여, 단자부분에 대응하는 영역에만 도금이 수행될 수 있도록 한다.

우레탄(2)의 제거는 예를 들어 레이저를 통해 원하는 영역만이 제거되도록 구성될 수 있다. 즉, 우레탄(2)이 적층된 마스터 몰드(1) 표면에 레이저 빔을 조사하여 해당 영역의 우레탄(2)이 제거되도록 할 수 있다. 이때 우레탄(2)의 제거는 우레탄(2)의 두께에 대응하여 3um~250um의 두께로 수행될 수 있다. 즉, 레이저의 출력 사양(파워, 주파수 등)을 조절하여 우레탄(2)에 대한 제거는 이루어지되 마스터 몰드(1)에는 영향을 주지 않도록 할 수 있다.

상기 단계(S20) 이후, 금 및 니켈을 도금하여 단자부분(4, 5)(제1 단자부분)을 형성한다(S30). 즉, 연성인쇄회로 기판의 제조 공정에 있어서, 회로패턴이 아닌 금과 니켈 부분을 먼저 형성하되, 비교적 손쉬운 방식으로 우레탄(2)의 형상을 컨트롤하여 원하는 부분에만 도금이 수행되도록 할 수 있다.

예를 들어, 마스터 몰드(1)를 도금을 위한 용액에 채워진 탱크 등에 마스터 몰드(1)를 넣고, 전기도금의 방식으로 도금을 수행하는 방식이 사용될 수 있다. 이때 마스터 몰드(1)의 표면과 달리 절연성인 우레탄(2)이 적층된 부분에는 도금이 이루어지지 않게 된다.

또는 무전해 도금을 수행하되, 마스터 몰드(1)와 절연 코팅층(우레탄(2))의 물성에 따라 촉매를 선택하여 마스터 몰드(1)에만 도금이 수행되도록 할 수도 있다.

본 실시예에서 도금 공정을 수행할 수 있도록 하는 장치의 구성이나 구체적인 도금 방식은 본 발명의 기술분야에서 이미 널리 알려진 기술에 해당하며, 다양한 실시예가 사용 가능하므로, 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이때 도 4에 도시된 것과 같이, 금(4)을 먼저 도금한 이후에 니켈(5)을 도금하여 금(4)으로 구성된 단자부분이 외각으로 표출되도록 할 수 있다.

이어서 도포된 우레탄(2)에서 회로패턴에 대응하는 부분을 제거하고(S40), 구리를 도금하여 회로패턴(6)을 형성한다(S50). 즉, 전술한 단계(S20) 및 (S30)과 유사하게 우레탄(2)의 형상을 변형하여 원하는 영역에만 도금이 이루어지도록 할 수 있다. 도 5에 도시된 것과 같이, 단자부분(4, 5)이 형성되고 난 나머지 영역에도 회로패턴(6)이 도금되어 회로패턴(6) 상에 단자부분(4, 5)이 형성되게 된다.

도금되는 회로패턴(6)의 두께는 우레탄(2)의 두께내에서 이루어질 수 있으며, 3um~250um의 두께를 가질 수 있다.

한편 본 실시예에서 제1 전도성 물질은 금이고, 제2 전도성 물질은 구리이며, 제3 전도성 물질은 니켈인 것으로 설명하였으나, 산화 방지, 전기적 연결 등의 목적을 달성하기 위해 다른 소재의 전도성 물질이 사용될 수도 있을 것이다.

또한 각각의 전도성 물질을 도금하는 방식이 서로 상이할 수도 있다.

상기 단계(S50) 이후, 도포된 우레탄(2)의 잔여 부분을 제거한다(S60). 즉, 단자부분(4, 5)과 회로패턴(6) 도금되면, 도 6에 도시된 것과 같이 더 이상 필요하지 않은 잔여 우레탄(2)을 제거할 수 있다.

이어서 도 7에 도시된 것과 같이, 회로패턴(6, 6`)이 형성된 2개의 마스터 몰드(1, 1`) 사이에 절연성 필름(7)을 부착한다(S70). 즉, 상기 단계(S60)까지 수행된 2개의 마스터 몰드(1, 1`)를 준비하고, 이들 사이에 절연성 필름(7)을 부착하여, 절연성 필름(7)의 양면에 회로 패턴이 형성되도록 할 수 있다.

절연성 필름(7)은 예를 들어, 폴리이미드 필름(polyimide film)일 수 있으나, 다른 절연 재질의 필름일 수도 있다.

이러한 절연성 필름(7)은 접착 방식으로 회로패턴(6, 6) 사이에 부착될 수 있는데, 예를 들어, 회로패턴(6, 6`)에 접착층을 적층하거나 접착제를 바르고 절연성 필름(7)을 부착하는 방식, 접착층 또는 접착제가 구비된 절연성 필름(7)을 회로패턴(6, 6`) 사이에 부착하는 방식 등이 사용될 수 있으며, 열경화성 접착제나 접착 시트가 활용될 수 있다. 또한 이때 접착을 위한 프레스 작업이 수행될 수 있다.

상기 단계(S70) 이후, 마스터 몰드(1, 1`)로부터 양면 연성인쇄회로기판을 분리한다(S80). 전술한 단계(S70)에 따라 절연성 필름(7)의 양면에 회로패턴(6, 6`)이 적층되었으므로, 도 8에 도시된 것과 같이, 2개의 마스터 몰드(1, 1`)를 분리하여 양면 연성인쇄회로기판을 획득할 수 있다.

이러한 분리 공정은 제품을 마스터 몰드(1, 1`)에서 박리하는 방식 등으로 수행될 수 있으며, 필요에 따라 기계적 방식 또는 화학적 방식, 전기화학적 방식이 선택될 수 있다.

한편 일부 실시예에서 마스터 몰드(1, 1`)에서 도포된 우레탄의 잔여 부분을 제거하지 않고, 회로패턴(6, 6`) 부분만을 절연성 필름(7)에 접착하여 우레탄이 도포된 마스터 몰드(1, 1`)로부터 절연성 필름(7)에 적층된 2개의 회로패턴(6, 6`)만을 분리하는 방식이 사용될 수도 있다.

이어서 획득된 양면 연성인쇄회로기판에 비아홀(via hall)(8)을 형성한다(S90). 예를 들어, 도 9에 도시된 것과 같이, 양면의 회로패턴(6, 6`) 및/또는 단자부(4, 5, 4`, 5`)의 연결을 위해 드릴 공정을 통해 연결을 원하는 위치를 관통하여 홀을 형성하고, 해당 홀에 전도성 물질의 도금 등을 수행하여 양면의 회로패턴(6, 6`) 및/또는 단자부(4, 5, 4`, 5`)가 서로 연결되도록 할 수 있다.

다만 이러한 비아홀(8)의 형성은 종래의 양면 FCCL 기재를 이용한 양면 인쇄회로기판 제조 방식에서 사용되던 방식을 그대로 사용할 수 있는 것이므로, 이에 대한 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.

또한 본 발명의 일부 실시예에서 양면의 회로패턴(6, 6`) 및/또는 단자부(4, 5, 4`, 5`)가 서로 연결되도록 하는 이미 알려진 다른 다양한 방식이 사용될 수 있다.

이후 양면 연성인쇄회로기판의 2개의 회로패턴(6, 6`) 각각에 단자부분에 대응하는 개구가 형성된 절연성 필름(9, 9`)을 부착한다(S100).

이에 따라 도 10에 도시된 것과 같이, 회로패턴(6, 6`) 각각에 절연성 필름(9, 9`)이 적층된 형태가 되며, 절연성 필름(9, 9`)에 단자부분에 대응하는 개구가 형성되어 있기 때문에 양면에서 모두 단자부분에 회로 연결이 가능하다.

즉, 절연성 필름(9, 9`)에 형성된 개구는 단자부분이 노출될 수 있도록 함으로써, 회로나 소자의 연결이 가능하도록 한다.

절연성 필름(9, 9`)에 형성된 개구는 제작하고자 하는 인쇄회로기판에 따라 홀의 형태, 직사각형의 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있으며, 복수개가 형성될 수 있고, 단자부분 이외에 추가로 형성될 수 있다.

여기서 절연성 필름(9, 9`)은 예를 들어, 폴리이미드 필름일 수 있으나, 다른 절연 재질의 필름일 수도 있다. 또한 회로패턴(6, 6`)에 각각 적층된 절연성 필름(9, 9`)은 서로 다른 재질일 수도 있다.

이후 핫 프레스 작업 등을 통해 제품을 완성할 수 있으며, 이후의 과정은 통상적인 연성인쇄회로기판의 제작 방식과 동일할 수 있다.

이러한 과정 이후, 양면에 형성된 개구의 단자부분을 접점으로 하여 부품을 실장 할 수 있다.

이러한 부품과 노출된 단자부분 사이는 전도성 연결부재로 연결될 수 있으며, 예를 들어, 전도성 접착체, 전도성 크림, 납땜 등이 활용될 수 있다.

이렇게 제작된 연성인쇄회로기판은 제단 등의 외형 가공 과정을 거쳐 제품으로 완성될 수 있다.

전술한 공정 사이에 제품 생산을 위한 추가적인 공정(예: 세척 공정, 건조 공정 등)이 필요에 따라 부가될 수도 있다.

한편 본 발명은 도포, 레이저 조사, 도금, 부착, 박리, 드릴 등의 각 공정을 수행할 수 있도록 구성된 연성인쇄회로기판 제조설비에서 수행될 수 있으며, 이러한 제조설비의 제어장치가 각 공정의 동작을 제어할 수 있다. 이러한 제조설비는 각 공정 사이에 제품을 이송하기 위한 로봇팔, 이송벨트 등을 부가적으로 구비할 수 있으며, 이외에도 다양한 장비가 부가될 수 있다. 또한 제어장치는 각 공정을 수행하도록 제조설비를 제어하기 위한 명령어들을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 저장매체를 포함할 수 있으며, 이러한 저장매체는 프로세서와 결합되어 프로세서로 하여금 본 발명의 각 단계를 수행하게끔 구성될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1: 마스터 몰드
2: 우레탄
3: 단자부분 영역
4, 4`, 5, 5`: 단자부분
6, 6: 회로패턴
7: 절연성 필름
8: 비아홀
9, 9`: 절연성 필름

Claims

마스터 몰드에 절연성 물질을 도포하는 단계;
도포된 절연성 물질에서 단자부분에 대응하는 부분을 제거하는 단계:
상기 마스터 몰드에 제1 전도성 물질을 도금하여 절연성 물질이 제거된 부분에 단자부분을 형성하는 단계;
상기 도포된 절연성 물질에서 회로패턴에 대응하는 부분을 제거하는 단계;
상기 마스터 몰드에 제2 전도성 물질을 도금하여 상기 회로패턴을 형성하는 단계;
회로패턴이 형성된 2개의 마스터 몰드의 사이에 절연성 필름을 부착하는 단계;
상기 2개의 마스터 몰드에서, 상기 절연성 필름의 양면에 회로패턴이 적층된 양면 연성인쇄회로기판을 분리하는 단계;
상기 양면 연성인쇄회로기판의 양면의 회로패턴을 서로 연결하는 단계; 및
상기 양면 연성인쇄회로기판의 상기 양면의 회로패턴 각각에 개구가 형성된 절연성 필름을 부착하는 단계를 포함하는 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 단자부분을 형성하는 단계는, 상기 마스터 몰드에 상기 제1 전도성 물질을 도금한 후 제3 전도성 물질을 도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 전도성 물질은 금이고, 상기 제2 전도성 물질은 구리이며, 상기 제3 전도성 물질은 니켈이고, 상기 절연성 물질은 우레탄이며, 상기 절연성 필름은 폴리이미드 필름인 것을 특징으로 하는 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 회로패턴을 형성하는 단계 이후,
상기 도포된 절연성 물질의 잔여 부분을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 양면의 회로패턴을 서로 연결하는 단계는,
상기 양면의 회로패턴에 적어도 하나 이상의 비아홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 회로패턴은 3um 내지 250um의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 양면 연성인쇄회로기판 제조 방법.