KR101159218B1 - 다층 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

다층 인쇄회로기판에 기판 일부가 접히는 접힘부를 형성하여 기판의 일부를 접을 수 있도록 구성함으로써 다층 인쇄회로기판을 엔진룸과 같이 좁고 제한된 장착 공간에 장착할 수 있고, 많은 부품을 한꺼번에 실장할 수 있어 전체적으로 기판이 장착되는 장치의 무게를 줄일 수 있는 다층 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 개시한다.

Description

다층 인쇄회로기판 및 그 제조방법{MULTI LAYER PRINTED CIRCUIT BOARD AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부품이 장착되는 양면 동박 적층판과 이 양면 동박 적층판에서 발생한 열을 외부로 방출하기 위한 방열판을 진공 가열 가압하여 다층 인쇄회로기판을 제조하는 다층 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판은 모든 전자제품의 기초가 되는 회로가 결집한 부품으로서, 전자제품의 기능이 발전함에 따라 인쇄회로기판도 다층 고밀도 및 다기능을 갖춘 성능이 뛰어난 제품이 요구되고 있는 실정이다.

따라서 다층 고밀도의 회로가 동시에 구동됨은 물론, TV, 자동차, 컴퓨터, 멀티조명등, 모듈 개발 제품이 폭발적으로 늘어나고 있다.

이런 특수성 때문에 특수 부품 수요가 급속하게 늘어나고 있으며, 특히 인쇄회로기판의 발열 문제는 날로 심화되고 있어 효과적인 방열 대책이 시급한 과제로 인식되고 있으며, 이러한 문제점 극복은 제품의 신뢰성을 좌우하는 척도가 되고 있다.

따라서 최근에는 다층 인쇄회로기판을 제조할 때 동박 적층판의 양면에 회로패턴을 형성한 후 진공 가열 가압방식에 의해 두꺼운 방열판을 부착하여 회로에서 발생한 열을 방열판을 통해 외부로 신속히 방출하고 있다.

한편, 기존의 다층 인쇄회로기판은 이러한 방열판에 의해 방열 성능은 향상되지만 인쇄회로기판의 두께가 두꺼워져 상대적으로 큰 장착공간을 필요로 한다.

이로 인해, 다층 인쇄회로기판이 장착되는 장치를 소형화하기 어려울 뿐만 아니라, 다층 인쇄회로기판에 많은 부품을 장착하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명의 일 측면은 방열성능이 향상됨과 함께 방열판의 밀착력을 향상시킨 다층 인쇄회로기판에서 기판의 일부를 접을 수 있는 다층 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조방법은 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서, 절연체 앙면에 동박이 적층된 동박 적층판을 마련하고, 상기 동박 적층판의 하부 동박을 에칭하여 상기 동박 적층판 내층에 회로 패턴을 형성하고, 방열판의 상부면을 회로 패턴에 따라 에칭하여 상부 에칭부를 형성하고, 상기 동박 적층판에서 상기 회로 패턴이 형성된 면이 상기 방열판의 상부 에칭부가 형성된 면과 마주보도록 한 후 프리프레그를 개재하여 상기 동박 적층판과 방열판을 가열 압착하고, 상기 동박 적층판과 방열판을 연결하기 위한 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀을 동 도금하고, 상기 방열판에 형성된 상부 에칭부의 폭보다 크고, 상기 상부 에칭부와 관통되도록 하는 하부 에칭부를 형성하고, 상기 하부 에칭부에 수지를 충진하고, 상기 동박 적층판의 상부 동박을 에칭하여 상기 동박 적층판 외층에 회로 패턴을 형성하고, 상기 다층 인쇄회로기판의 일부가 접힐 수 있게 하기 위해 상기 동박적층판과 방열판 사이에 개재된 프리프레그가 노출되도록 그에 대응하는 부분의 동박 적층판에 접힘홀을 형성하여 접힘부를 형성하는 것을 포함한다.

또한, 상기 접힘부 형성에서 상기 접힘홀의 폭은 상기 다층 인쇄회로기판의 두께보다 넓도록 형성되는 것을 포함한다.

또한, 상기 접힘부 형성에서 복수 개의 접힘부를 형성하는 것을 포함한다.

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도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2k 본 발명의 일실시예에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조공정을 순차적으로 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다층 인쇄회로기판에서 접힘부에 의해 제2 기판이 제1 기판에 접히는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다층 인쇄회로기판이 접히는 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조방법은 양면에 동박이 형성된 동박 적층판을 준비하는 과정(100), 준비된 동박 적층판 내층에 회로 패턴을 형성하는 과정(101), 동박 적층판 내층에 회로 패턴을 형성한 후 방열판에 회로 패턴을 형성하기 위해 방열판의 상부를 하프 에칭하는 과정(102), 동박 적층판과 방열판을 프리 프레그를 개재하여 가열 압착하는 과정(103), 동박 적층판과 방열판을 연결하기 위한 비아홀을 형성하는 과정(104), 비아홀 및 동박 적층판을 동 도금하는 과정(105), 방열판 상부에 하프 에칭된 부분에 대응하는 방열판의 하부를 하프 에칭하는 과정(106), 동박적층판 외층에 회로 패턴을 형성하는 과정(107), 동박 적층판 외층에 회로 패턴을 형성한 후 레지스트 인쇄 및 표현처리를 수행하는 과정(108), 동박 적층판과 방열판이 적층된 다층 인쇄회로기판의 일부가 접히는 접힘부를 형성하는 과정(109), 최종 외형을 잘라내는 외형 가공하는 과정(110)을 포함한다.

이하에서는 상기한 다층 인쇄회로기판의 제조과정을 도 2a 내지 도 2k 참조하여 상세히 설명한다.

도 2a 내지 도 2k 본 발명의 일실시예에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조방법을 순차적으로 도시한 개략도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 동박 적층판(CCL ; Copper Clad Laminate)(10)은 절연체(11)의 양면에 동박(12,13)이 적층되어 있다. 동박 적층판(10)은 구리(Cu)를 입힌 얇은 적층판을 의미한다.

동박 적층판(10)의 절연체(11)의 재료로는 전기 절연된 열전도성 프리 프레그(T-preg)가 사용될 수 있다. 이외에도 동박 적층판(10)의 절연체(11)의 재료로는 기본재료로 많이 사용되는 열경화성 수지가 사용될 수 있다. 열경화성 수지는 절연특성은 우수하나 기계적인 강도가 불충분하고 열팽창계수(Coefficient Thermal Expansion ; CTE)가 금속보다 크다는 결점이 있어 유리섬유, 유리부직포 등의 보강기재가 결합된 수지가 사용될 수 있다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 동박 적층판(10)의 동박 중 하부측 동박(13)을 에칭하여 동박 적층판 내층에 회로 패턴(13a)을 형성한다.

도 2c에 도시된 바와 같이, 동박 적층판 내층에 회로 패턴(13a)을 형성한 후 방열판(20)에 회로 패턴(21)을 형성하도록 방열판(20)의 상부면을 에칭하여 방열판 내층에 회로 패턴(21)을 형성한다. 이때, 회로 패턴 형성을 위해 에칭할 때 홈을 형성하는 부분이 상부 에칭부이며, 이 상부 에칭부는 회로 패턴에 상응하는 폭(D1)을 가진다. 방열판(20)은 나중에 동박 적층판(10)에 장착되는 발열소자에 의해 발생되는 열을 외부로 신속히 방출한다. 방열판(20)은 예를 들면, 동판 혹은 알루미늄 판이다. 또한, 방열판(20)은 방열성능이 우수하면서도 내부식성이 높은 스테인레스 판일 수도 있다.

도 2d에 도시된 바와 같이, 방열판(20)의 상부면을 에칭하여 상부 에칭부(22)를 형성하는 방식으로 방열판 내층에 회로 패턴(21)을 형성한 후, 도 2b에서 내층에 회로 패턴(13a)가 형성된 동박 적층판(10)과 방열판(20)을 프리프레그(30)를 개재하여 진공 가열 압착한다.

즉, 동박 적층판(10)에서 회로 패턴(13a)이 형성된 면이 방열판(20)에서 회로패턴(21)이 형성된 면을 향하도록 피벳 등을 이용하여 고정 배치한 후 동박 적층판(10)의 상부 동박 측과 방열판의 하부면을 가열 압착함으로써 방열판(20), 프리프레그(30) 및 동박 적층판(10)이 차례로 적층된 구조물을 만든다.

도 2e에 도시된 바와 같이, 동박 적층판(10)와 방열판(20) 사이에 프리프레그(30)을 개재하여 가열 압착한 후 동박 적층판(10), 프리프레그(30) 및 방열판(20)을 관통하는 비아홀(40)을 형성한다. 이 비아홀(40)은 동박 적층판(10)의 동박 간을 연결함은 물론 동박 적층판(10)과 방열판(20)간을 연결하기 위한 것이다.

비아홀(40)을 형성하는 방법에는 드릴링, 펀칭 등의 공지의 방법이 사용된다. 예를 들면, 드릴링 방식으로는 탄산가스 레이저, 유브이(Ultra Violet ; UV) 계열의 엑시머레이저, UV-YAG 레이저 등이 사용될 수 있다.

도 2f에 도시된 바와 같이, 방열판(20), 프리프레그(30) 및 동박 적층판(10)이 차례로 적층된 구조물(20,30,10)에 층간 연결을 위한 비아홀(40)을 형성한 후 전기통전을 위해 비아홀 내부는 물론 동박 적층판(10)과 방열판(20)의 노출된 부분 전체를 무전해 혹은 전기 동도금하여 도금막(41)을 형성한다.

도 2g에 도시된 바와 같이, 구조물(20,30,10)에 도금막(41)을 형성한 후 방열판(20)에 형성된 상부 에칭부(22)에 대응하는 부분에 상부 에칭부(22)의 폭(D1)보다 크면서, 상부 에칭부(22)와 관통하도록 하는 하부 에칭부(23)을 형성한다. 하부 에칭부(23)의 폭이 상부 에칭부(22)의 폭보다 클수록 방열판(20)과 동박 적층판(10)간에 밀착력이 강화되지만, 최소한의 폭이 존재하므로 하부 에칭부(23)의 폭(D2)은 상부 에칭부(D1)의 폭보다 예를 들면 10% 정도 크게 형성할 수 있다.

또한, 상부 에칭부(22)와 하부 에칭부(23)의 두께는 하부 에칭부(22)가 방열판(20)의 두께의 2/3 정도, 하부 에칭부(23)은 방열판(20)의 두께의 1/3 정도일 수 있다. 이러한 밀착력 강화에 의해 후술하는 접힘부를 기준으로 기판 일부가 접히더라도 특히 접히는 부위 부근에서 방열판(20)이 동박 적층판(10)측으로부터 들뜨거나 밀착력이 약화되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 이유로 이러한 밀착력 강화 구성은 후술하는 접힘부에 인접하여 복수 개가 형성될 수 있다.

도 2h에 도시된 바와 같이, 방열판(20)에 하부 에칭부(23)을 형성한 후 동박 적층판(10)의 동박 중 상부측 동박(12)을 에칭하여 동박 적층판 외층에 회로 패턴(12a)을 형성한다.

도 2i에 도시된 바와 같이, 방열판(20)에 형성된 하부 에칭부(23)에 수지(50)을 충진시킨다. 수지(50)는 에폭시, 폴리이미드, 폴리이미드레진, 프리프레그 등이 적용될 수 있다. 이에 따라, 방열판(20)이 동박 적층판(10)측으로 더욱 밀착된다.

도 2j에 도시된 바와 같이, 그런 후 동박 적층판 외부에 형성된 회로 패턴(12a)가 없는 부분에 레지스트(60)를 인쇄한다. 이와 함께 표면 처리를 수행할 수 있다.

도 2k에 도시된 바와 같이, 동박 적층판 외층에서 회로 패턴(21a)가 없는 부분에 레지스트(60)를 인쇄한 후 동박적층판과 방열판 사이에 개재된 프리프레그(30)가 노출되도록 레지스트(60), 동박적층판(10)을 깊이 가공하여 접힘홀(71)을 형성하는 방식으로 다층인쇄회로기판의 일부가 접히는 접힘부(70)을 형성한다.

이 접힘부(70)는 접힘홀(71)에 의해 나중에 외부의 힘에 의해 쉽게 구부러기 때문에 다층 인쇄회로기판의 일부를 접을 수 있다.

이 후 외형 가공 과정을 통하여 최종 외형을 잘라내어 최종적으로 다층 인쇄회로기판을 제조한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 다층 인쇄회로기판은 접힘부(70)를 기준으로 제1 기판(80)과 제2 기판(90)으로 구분할 수 있다. 이때, 접힘부(70)에 의해 제2 기판(90)이 제1 기판(90)측으로 예를 들면 90도로 접힐 수 있다. 따라서, 다층 인쇄회로기판은 방열판에 의해 기판에 장착된 부품들의 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있으면서도 접힘부(70)에 의해 기판의 일부를 접을 수 있어 장착공간을 좁더라도 장착이 가능하고, 보다 많은 부품을 장착할 수 있어 기판이 설치되는 장치의 크기를 소형화할 수 있다.

도 4 내지 도 7은 도 4 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판이 접히는 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판은 두 개의 접힘부(70,70')에 의해 제1 기판(80)과 제2 기판(90)으로 구분되어 있다.

이 두 개의 접힘부(70,70')가 접힘에 따라 제2 기판(90)을 제1 기판에(80)에 포개지듯 장착할 수 있다.

따라서, 다층 인쇄회로기판을 엔진룸과 같이 좁고 제한된 장착 공간에 장착할 수 있고, 많은 부품을 한꺼번에 실장할 수 있어 전체적으로 기판이 장착되는 장치의 무게를 줄일 수 있다.

참고로, 접힘부(70)의 폭(예를 들면 접힘홀(71)의 폭)을 제1 기판(80)의 두께보다 2배 이상으로 길게 하는 경우에는 이 접힘부(70)에 의해 제2 기판(90)을 제1 기판(80)에 충분히 접을 수 있기 때문에 접힘부(70)를 두 개 형성할 필요없이 하나만 형성하는 것도 가능하다.

10 : 동박 적층판 11 : 절연체
12 : 상부 동박 13 : 하부 동박
20 : 방열판 21 : 회로패턴
22 : 상부 에칭부 23 : 하부 에칭부
30 : 프리프레그 40 : 비아홀
41 : 도금막 50 : 수지
60 : 레지스트 70 : 접힘부
71 : 접힘홀 80 : 제1 기판
90 : 제2 기판

Claims (6)

1. 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서,
   절연체 앙면에 동박이 적층된 동박 적층판을 마련하고;
   상기 동박 적층판의 하부 동박을 에칭하여 상기 동박 적층판 내층에 회로 패턴을 형성하고;
   방열판의 상부면을 회로 패턴에 따라 에칭하여 상부 에칭부를 형성하고;
   상기 동박 적층판에서 상기 회로 패턴이 형성된 면이 상기 방열판의 상부 에칭부가 형성된 면과 마주보도록 한 후 프리프레그를 개재하여 상기 동박 적층판과 방열판을 가열 압착하고;
   상기 동박 적층판과 방열판을 연결하기 위한 비아홀을 형성하고;
   상기 비아홀을 동 도금하고;
   상기 방열판에 형성된 상부 에칭부의 폭보다 크고, 상기 상부 에칭부와 관통되도록 하는 하부 에칭부를 형성하고;
   상기 하부 에칭부에 수지를 충진하고;
   상기 동박 적층판의 상부 동박을 에칭하여 상기 동박 적층판 외층에 회로 패턴을 형성하고;
   상기 다층 인쇄회로기판의 일부가 접힐 수 있게 하기 위해 상기 동박적층판과 방열판 사이에 개재된 프리프레그가 노출되도록 그에 대응하는 부분의 동박 적층판에 접힘홀을 형성하여 접힘부를 형성하는; 것을 포함하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 접힘부 형성에서 상기 접힘홀의 폭은 상기 다층 인쇄회로기판의 두께보다 넓도록 형성되는 것을 포함하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 접힘부 형성에서 복수 개의 접힘부를 형성하는 것을 포함하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법.
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