KR101153479B1 - 다층구조를 가지는 인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다층구조를 가지는 인쇄회로기판을 제공한다.

본 발명의 다층구조를 가지는 인쇄회로기판은 일면에 적어도 하나 이상의 전자부품을 구비하며, 상기 전자부품과 전기적으로 연결되는 제1 회로 패턴을 구비하는 제1 인쇄회로기판; 일면에 적어도 하나 이상의 제2 회로 패턴을 구비하며, 상기 제1 인쇄회로기판과 소정의 거리만큼 이격되어 배치되는 제2 인쇄회로기판; 및 상기 제1 인쇄회로기판의 제1 회로 패턴과 제2 인쇄회로기판의 제2 회로 패턴을 전기적으로 연결하는 연결단자;를 포함하며, 상기 연결단자는 상기 제1 인쇄회로기판의 제1 회로 패턴과 상기 제2 인쇄회로기판의 제2 회로 패턴을 전기적으로 연결하며, 절연거리만큼 상기 제1 인쇄회로기판과 상기 제2 인쇄회로기판을 이격시키도록 소정의 높이를 가지는 몸체부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 절연거리와 내압거리를 조정 및 유지하기가 용이하고, 회로 패턴을 구현하기 위한 기판의 유효면적이 증가함은 물론, 복잡한 회로설계를 구현하는 것이 가능하다. 또한, 저렴한 가격의 단면 인쇄회로기판을 사용할 수 있어 제품의 생산비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

인쇄회로기판, 밸런스 코일, 연결단자, 절연거리, 내압거리

Description

다층구조를 가지는 인쇄회로기판{Printed circuit board with multi-layered structure}

본 발명은 다층구조를 가지는 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 절연거리와 내압거리를 조정 및 유지하기가 용이하고, 회로 패턴을 구현하기 위한 기판의 유효면적이 증가함은 물론, 복잡한 회로설계를 구현하는 것이 가능한 다층구조를 가지는 인쇄회로기판에 관한 것이다.

휴대폰 및 휴대 정보 단말기(PDA)와 같은 휴대용 단말기는 최근 그 기술의 발전과 더불어 단순한 전화기능 뿐만 아니라 음악, 영화, TV, 게임 등 멀티 컨버전스로 사용되고 있는 추세이다.

이와 같이 전자제품의 소형화, 박판화, 고밀도화, 패키지화 및 개인휴대화로 경박 단소화되는 추세에 따라 인쇄회로기판(PCB) 또한 소형화 및 패키지화가 동시에 일어나고 있으며, 더불어 고기능화, 인터넷, 동영상, 고용량의 데이터 송수신 등으로 인쇄회로기판의 설계도 점점 복잡해지고 더더욱 고난이도의 기술을 요하게 된다.

인쇄회로기판은 형성된 회로의 패턴에 따라서 분류할 수 있는데, 기판의 한 쪽면에만 회로 패턴을 형성하는 단면 인쇄회로기판과 양쪽면에 회로 패턴을 형성하는 양면 인쇄회로기판이 있다. 과거에는 부품 소자들이 단순하고 회로 패턴도 간단하여 단면 인쇄회로기판을 많이 사용하였으나, 최근에는 회로의 복잡도가 증가하고 고밀도 및 소형화 회로에 대한 요구가 증가하여 대부분 양면 인쇄회로기판을 사용하고 있다.

도 1(a) 및 도 1(b)는 일반적인 양면 및 단면 인쇄회로기판의 절개된 단면을 나타내는 사시도로서, 도시한 바와 같이 양면 및 단면 인쇄회로기판(10,10')은 통상적으로 절연층(11,11') 및 상기 절연층의 양면 또는 일면에 패터닝된 금속 회로(12,12')로 구성된다.

양면 인쇄회로기판(10)의 경우 절연층(11)의 재질로 유리섬유에 에폭시 수지를 함침시킨 FR4를 사용하며, 스크린 인쇄방식을 통해 동박 또는 동도금한 금속 회로를 형성한다. 그리고, 상면과 하면간 또는 내층과 외층간에 비아홀(via hole)(14) 및 스루홀(through hole)(13)을 통해 전기신호를 교환한다.

단면 인쇄회로기판(10')의 경우에는 절연층(11')의 재질로 페이퍼와 페놀 수지로 이루어진 FR1을 사용하며, 동박으로 금속 회로(12')를 형성한다.

FR1, FR4 이외에도 유리섬유에 페이퍼 및 에폭시 수지를 함침시킨 CEM1 그리고 유리섬유에 에폭시 수지를 함침시켰으나 중심부분에 이동하지 않는 유리섬유가 포함된 CEM3 등도 절연층의 재질로 사용될 수 있으나, 전기적, 물리적, 화학적 특성 등이 우수한 FR4를 가장 많이 사용한다.

일반적으로 인쇄회로기판의 선정에 있어서 가장 우선적으로 추구하는 것은 기능의 구현이다. 설계자의 설계의도에 따른 기능을 가장 잘 구현할 수 있는 인쇄회로기판의 재질을 선정하고, 안전규격 및 기능의 문제가 없음이 증명되면 경쟁력 확보를 위하여 조금이라도 가격이 낮은 재질의 인쇄회로기판을 찾아서 선정하게 된다.

현재 한정된 공간 및 면적 내에서 원하는 기능의 구현을 위해서는 규격적인 측면에서뿐만 아니라 기능도 만족시킬 수 있는 FR4 재질의 다층 인쇄회로기판을 많이 선정하여 사용하고 있다.

그러나, FR4 재질의 경우 우수한 기능구현에도 불구하고 일반적인 CEM1 재질의 인쇄회로기판에 비하여 제조단가가 상당히 비싸다는 단점이 있다.

또한, 최근의 다기능화 추세에 따른 기능구현을 위하여 복잡한 회로설계를 수용하기 위해서는 기판의 크기가 증가해야 하지만 전자제품의 제한된 크기에 의해 절대적인 공간부족이라는 문제점이 발생하며, 따라서 무리한 회로설계는 안전규격 및 제품의 신뢰성에 문제를 일으킬 수 있는 요인이 된다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 터미널 단자를 통해 제1 인쇄회로기판 위에 제2 인쇄회로기판을 적층함으로써 절연거리와 내압거리를 조정 및 유지하기가 용이하고, 회로 패턴을 구현하기 위한 기판의 유효면적이 증가함은 물론, 복잡한 회로설계를 구현할 수 있는 다층구조를 가지는 인쇄회로기판을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로서 본 발명은 일면에 적어도 하나 이상의 전자부품을 구비하며, 상기 전자부품과 전기적으로 연결되는 제1 회로 패턴을 구비하는 제1 인쇄회로기판; 일면에 적어도 하나 이상의 제2 회로 패턴을 구비하며, 상기 제1 인쇄회로기판과 소정의 거리만큼 이격되어 배치되는 제2 인쇄회로기판; 및 상기 제1 인쇄회로기판의 제1 회로 패턴과 제2 인쇄회로기판의 제2 회로 패턴을 전기적으로 연결하는 연결단자;를 포함하며, 상기 연결단자는 상기 제1 인쇄회로기판의 제1 회로 패턴과 상기 제2 인쇄회로기판의 제2 회로 패턴을 전기적으로 연결하며, 절연거리만큼 상기 제1 인쇄회로기판과 상기 제2 인쇄회로기판을 이격시키도록 소정의 높이를 가지는 몸체부를 포함하여 이루어지는 다층구조를 가지는 인쇄회로기판을 제공한다.

바람직하게, 상기 제1 인쇄회로기판은 제1 회로 패턴상에 하부 연결공을 적어도 하나 이상 구비한다.

바람직하게, 상기 제2 인쇄회로기판은 제2 회로 패턴상에 상부 연결공을 적어도 하나 이상 구비한다.

바람직하게, 상기 연결단자는 상기 제1 인쇄회로기판의 제1 회로 패턴과 제2 인쇄회로기판의 제2 회로 패턴을 전기적으로 연결하며, 절연거리만큼 상기 제1 인쇄회로기판과 제2 인쇄회로기판을 이격시키도록 소정의 높이를 가지는 상기 몸체부; 상기 몸체부의 하부면에 돌출형성되며 상기 제1 회로 패턴상에 형성된 하부 연결공과 결합되는 하부 고정부; 및 상기 몸체부의 상부면에 돌출형성되며 상기 제1 회로 패턴상에 형성된 상부 연결공과 결합되는 상부 고정부;로 이루어진다.

보다 바람직하게, 상기 연결단자는 도전성 물질로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 절연거리와 내압거리를 조정 및 유지하기가 용이하고, 회로 패턴을 구현하기 위한 기판의 유효면적이 증가함은 물론, 복잡한 회로설계를 구현하는 것이 가능하다. 또한, 저렴한 가격의 단면 인쇄회로기판을 사용할 수 있어 제품의 생산비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 인쇄회로기판을 나타내는 결합사시도 및 측면도이고, 도 3(a)는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 인쇄회로기판의 제1 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이며, 도 3(b)는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 인쇄회로기판의 제2 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이다. 그리고 도 3(c) 는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 인쇄회로기판의 연결단자가 제1 인쇄회로기판상에 결합된 모습을 나타내는 사시도이고, 도 3(d)는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 인쇄회로기판에서 제2 인쇄회로기판이 연결단자와 결합된 상태를 나타내는 사시도이며, 도 3(e)는 도 3(d)의 정면도이다.

도 2에서 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 인쇄회로기판(100)은 제1 인쇄회로기판(110), 제2 인쇄회로기판(120) 그리고 연결단자(130)로 이루어진다.

상기 제1 인쇄회로기판(110)은 도 3(a)에서와 같이, 비전도성 물질로 이루어진 절연층(110a)을 일정 크기 및 형태로 다이싱 하여 상기 기판의 베이스를 이루도록 한다. 여기서, 상기 절연층(110a)의 재질로는 페이퍼에 페놀수지를 함침시킨 보강기재를 사용하는 것이 바람직하며, FR4에 비하여 비용이 저렴한 유리섬유에 에폭시 수지를 함침시킨 CEM1을 사용하는 것 또한 가능하다.

상기 절연체(110a)의 일면에는 적어도 하나 이상의 전자부품(111)이 소정의 간격으로 이격되어 일정하게 구비된다. 그리고 미리 설계된 회로 패턴에 따라서 저전압 회로 패턴(112a)과 고전압 회로 패턴(112b)의 제1 회로 패턴(112)을 아트워킹(artworking)하여 상기 전자부품(111)과 연결되도록 상기 절연체(110a) 상에 구비한다.

이때, 상기 저전압 회로 패턴(112a)과 고전압 회로 패턴(112b)은 동박층으로 이루어지는 것이 바람직하며, 이는 기판의 특성 및 제조 조건에 따라 에칭, 적층, 스크린 인쇄 등의 다양한 방법으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제1 인쇄회로기판(110)은 제1 회로 패턴(112)상에 하부 연결공(113)을 적어도 하나 이상 구비하여 후술하는 연결단자(130)가 결합될 수 있도록 한다. 상기 하부 연결공(113)은 드릴 또는 레이저 가공 등을 통해 일정 깊이로 형성한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 전자부품(111)을 밸런스 코일(Balance Coil)로 선택하여 설명하며, 이와 같이 제조되는 제1 인쇄회로기판(110)은 일반적으로 LCD-CCFL용 백라이트유닛(BLU)의 램프(lamp)를 구동하기 위한 밸런스 기판(Balance Board)의 일종으로서 이는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일예시에 해당하는 것이며 본 발명의 제1 인쇄회로기판이 이에 한정하는 것은 아니다.

한편, 도 3(b)에서 도시하는 바와 같이 상기 연결단자(130)는 몸체부(133), 하부 고정부(131) 및 상부 고정부(132)로 이루어지며, 상기 제1 인쇄회로기판 (110)의 제1 회로 패턴(112)과 후술할 제2 인쇄회로기판(120)의 제2 회로 패턴(122)을 전기적으로 연결한다. 따라서, 이러한 연결단자(130)는 전기신호가 잘 흐를 수 있도록 도전성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 하부 고정부(131)는 상기 몸체부(133)의 하부면에 일정 길이를 가지며 돌출되는 구조로 형성된다. 이는 상기 제1 인쇄회로기판(110) 상에 구비된 하부 연결공(113) 내에 삽입되어 끼움결합을 이루게 되며, 따라서 상기 연결단자(130)가 결합된 위치에서 움직이지 않고 고정되도록 한다.

이때, 상기 연결단자(130)와 제1 인쇄회로기판(110)의 견고한 결합을 위해 상기 하부 고정부(131)의 외주면에 나사부를 형성하여 나사결합을 하는 것이 가능하다. 또는, 상기 하부 고정부(131)가 하부 연결공(113)에 결합된 상태에서 솔더링(soldering)을 하여 고정시키는 것 또한 가능하다.

한편, 상기 상부 고정부(132)는 상기 하부 고정부(131)와 마찬가지로 상기 몸체부(133)의 상부면에 일정 길이를 가지며 돌출되는 구조로 형성된다. 그리고, 후술할 제2 인쇄회로기판(120)을 관통하여 구비되는 상부 연결공(121) 내에 삽입되어 끼움결합을 이루게 된다.

즉, 상기 상부 고정부(132)에 제2 인쇄회로기판(120)의 상부 연결공(121)이 관통하여 끼움결합됨으로써 상기 제2 인쇄회로기판을 상기 연결단자(130)의 상부측에 고정시키게 되는 것이다. 여기서, 상기 제2 인쇄회로기판(120)을 관통한 상기 상부 고정부(130)는 끝단부가 상기 제2 인쇄회로기판(120)의 상부표면 외측으로 돌출되는 구조를 가지도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 연결단자(130)와 제2 인쇄회로기판(120)의 견고한 결합을 위해 상기 제2 인쇄회로기판(120)을 관통하여 돌출된 상부 고정부(130)의 끝단부를 상기 제2 인쇄회로기판(120)과 함께 솔더링을 하여 고정시키도록 한다.

한편, 상기 몸체부(133)는 상기 제1 인쇄회로기판(110)의 제1 회로 패턴(112)과 제2 인쇄회로기판(120)의 제2 회로 패턴(122)을 전기적으로 연결하며, 절연거리만큼 상기 제1 인쇄회로기판(110)과 제2 인쇄회로기판(120)을 이격시켜 양 기판사이에 필요한 내압거리를 유지시킨다.

즉, 상기 연결단자(130)의 몸체부(133)가 상기 제1 인쇄회로기판(110)의 저전압 회로 패턴(112a)과 고전압 회로 패턴(112b) 상에 각각 배치되어 고정되도록 하고 상기 연결단자(130)의 상부로 제2 인쇄회로기판을 결합하여 양 기판이 전기적으로 연결되도록 하며, 상기 몸체부(133)의 길이조절을 통해 상기 제1 인쇄회로기판(110)과 제2 인쇄회로기판(120) 사이의 RMS(root-mean-square) 전압차에 의한 스파크(spark) 발생을 방지하기 위해 필요한 내압거리를 조절하도록 한다.

한편, 도 3(c)에서 도시하는 바와 같이 상기 제2 인쇄회로기판(120)은 상기 제1 인쇄회로기판(110)과 마찬가지로 비전도성 물질로 이루어진 절연층(120a)을 일정한 크기 및 형태로 다이싱 하여 상기 기판의 베이스를 이루도록 한다. 여기서, 상기 절연층(120a)의 재질로는 TV, VTR 등의 민생용 제품의 대량생산에 사용되는 단면 인쇄회로기판에 적합한 페이퍼에 페놀수지를 함침시킨 보강기재를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 절연체(120a)의 일면에는 상기 연결단자(130)를 통해 제1 인쇄회로기판(110)상의 제1 회로 패턴(112)과 전기적으로 연결되는 저전압 회로 패턴(122a)과 고전압 회로 패턴(122b)의 제2 회로 패턴(122)을 아트워킹하여 구비한다.

이때, 상기 제2 회로 패턴(122)은 제1 인쇄회로기판(110)에서와 마찬가지로 동박층으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 도시하는 바와 같이 상기 제2 인쇄회로기판(120)에는 연결단자(130)의 상부 고정부(132)가 끼움결합되도록 상부 연결공(121)이 상기 제2 인쇄회로기판(120)의 제2 회로 패턴(122)을 관통하여 적어도 하나 이상 구비된다.

따라서, 도 3(d)(e)에서 도시하는 바와 같이 상기 상부 연결공(121)과 상부 고정부(132)가 깨움결합됨으로써 상기 제2 인쇄회로기판(120)이 연결단자(130) 상에 움직이지 않도록 고정됨은 물론, 상기 제1 인쇄회로기판(110)의 제1 회로 패턴(112)과 제2 인쇄회로기판(120)의 제2 회로 패턴(122)이 전기적으로 연결된다.

여기서, 상기 제2 인쇄회로기판(120)을 관통한 상기 상부 고정부(132)는 끝단부가 상기 제2 인쇄회로기판(120)의 상부표면 외측으로 돌출되는 구조를 가지도록 하는 것이 바람직하며, 이와 같이 돌출된 상부 고정부(132)의 끝단부를 상기 제2 인쇄회로기판(120)과 함께 솔더링을 하여 고정시킴으로써 상기 연결단자(130)와 제2 인쇄회로기판(120)이 견고한 결합을 이루도록 한다.

상기와 같이, 제1 인쇄회로기판(110)과 제2 인쇄회로기판(120)을 절연거리만큼 이격시켜 배치하고, 양 기판상에 구비된 회로 패턴을 도전성 물질로 이루어지는 연결단자(130)를 통해 연결되도록 결합하여 고정시킴으로써, 복잡한 회로 패턴을 구현할 수 있는 유효면적이 넓어짐은 물론 확실한 절연거리 및 내압거리를 유지하는 것이 용이하며, 기판의 비틀림과 휨에 대한 변형률이 낮고 견고한 구조를 유지하는 것이 가능한 우수한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상 의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀 두고자 한다.

도 1은 일반적인 양면 및 단면 인쇄회로기판의 절개된 단면을 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 인쇄회로기판을 나타내는 결합사시도 및 측면도이다.

도 3(a)는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 인쇄회로기판의 제1 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이다.

도 3(b)는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 인쇄회로기판의 제2 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이다.

도 3(c)는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 인쇄회로기판의 연결단자가 제1 인쇄회로기판상에 결합된 모습을 나타내는 사시도이다.

도 3(d)는 본 발명에 따른 다층구조를 가지는 인쇄회로기판에서 제2 인쇄회로기판이 연결단자와 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.

도 3(e)는 도 3(d)의 정면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 다층구조를 가지는 인쇄회로기판 110 : 제1 인쇄회로기판

111 : 전자부품 112 : 제1 회로 패턴

112a,122a : 저전압 회로 패턴 112b,122b : 고전압 회로 패턴

113 : 하부 연결공 120 : 제2 인쇄회로기판

110a,120a : 절연층 121 : 상부 연결공

122 : 제2 회로 패턴 130 : 연결단자

131 : 하부 고정부 132 : 상부 고정부

133 : 몸체부

Claims (5)

1. 일면에 적어도 하나 이상의 전자부품을 구비하며, 상기 전자부품과 전기적으로 연결되는 제1 회로 패턴을 구비하는 제1 인쇄회로기판;

   일면에 적어도 하나 이상의 제2 회로 패턴을 구비하며, 상기 제1 인쇄회로기판과 이격되어 배치되는 제2 인쇄회로기판; 및

   상기 제1 인쇄회로기판의 제1 회로 패턴과 상기 제2 인쇄회로기판의 제2 회로 패턴을 전기적으로 연결하는 연결단자;를 포함하며,

   상기 연결단자는 상기 제1 인쇄회로기판과 상기 제2 인쇄회로기판의 사이의 전압차에 의한 스파크 발생을 방지하기 위해 필요한 절연거리에 해당하는 높이를 갖는 몸체부를 포함하는 다층구조를 가지는 인쇄회로기판.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 인쇄회로기판은 상기 제1 회로 패턴상에 하부 연결공을 적어도 하나 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 다층구조를 가지는 인쇄회로기판.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2 인쇄회로기판은 상기 제2 회로 패턴상에 상부 연결공을 적어도 하나 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 다층구조를 가지는 인쇄회로기판.
4. 제1항에 있어서,

   상기 연결단자는

   상기 제1 인쇄회로기판과 상기 제2 인쇄회로기판 사이의 전압차에 의한 스파크 발생을 방지하기 위해 필요한 절연거리에 해당하는 높이를 가지는 몸체부;

   상기 몸체부의 하부면에 돌출형성되며 상기 제1 회로 패턴상에 형성된 하부 연결공과 결합되는 하부 고정부; 및

   상기 몸체부의 상부면에 돌출형성되며 상기 제2 회로 패턴상에 형성된 상부 연결공과 결합되는 상부 고정부;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층구조를 가지는 인쇄회로기판.
5. 제4항에 있어서,

   상기 연결단자는 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층구조를 가지는 인쇄회로기판.

Images