KR100576652B1 - 양면 배선기판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

준비된 폴리이미드 기판의 양면에 시드층을 형성하고, 시드층 위에 포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상을 거쳐 패터닝을 수행하고, 포토레지스트에 대한 패터닝이 완료된 후 폴리이미드 기판 양면 전면에 도금을 하고 포토레지스트를 박리하며, 노출된 폴리이미드 기판에 레이저 빔을 조사하여 비아 홀을 형성한 후, 비아 홀에 도전성 페이스트를 채우거나 도금으로 양면 사이에 전도성을 부여하고 시드층을 에칭하여 양면 배선기판의 제조하는 방법이 개시된다.

배선기판, 레이저, 양면, 비아홀, 파인피치, 얼라인

Description

양면 배선기판의 제조방법{Method for making double sides wiring substrate}

도 1은 본 발명에 따른 양면 배선기판의 제조방법을 보여주는 공정도이다.

본 발명은 양면 배선기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리드패턴 형성 후에 비아 홀을 형성함으로써 양면의 비아 홀 패턴 얼라인이 정확하게 이루어지고 레이저 식각에 의해 파인피치의 구현이 가능한 양면 배선기판의 제조방법에 관한 것이다.

전자부품으로서 사용되는 양면 테이프캐리어 등과 같은 양면 배선기판에서는 일반적으로 이너리드(inner lead) 등의 배선패턴을 기판 표면에 형성하고 비아 홀(via hole), 그라운드 패턴(ground pattern) 등의 각종 홀 패턴을 그 이면에 형성한다.

비아 홀은 절연체 기판을 관통하고 도전성 리드에 이르는 관통공으로써 그 벽면에 금속을 도금함으로써 표면에 형성된 리드와 이면을 전기적으로 도통시키는 역할을 한다.

비아 홀의 가공법으로서는 웨트 에칭, 레이저 가공, 기계드릴 등이 적용되고 있다.

비아 홀을 가공하는 방법을 개략적으로 살펴보면, 먼저 폴리이미드 재질의 절연체 기판의 양면에 무전해 구리도금 등으로 수 미크론 정도의 금속층을 형성한다.

그리고, 이면에 포토레지스트를 도포한 후 원하는 비아 홀 패턴을 포토리소그래피 기술을 이용하고 패터닝하고, 형성된 패턴에 따라서 노광 및 현상하여 금속층을 노출시킨다.

이어 노출된 금속층을 에칭하고 다음에 잔류 포토레지스트를 박리하면, 금속층에 비아 홀 패턴이 형성되기 때문에 원하는 비아 홀 형성위치의 절연체 기판이 노출된다.

뒤이어 비아 홀 패턴이 형성되는 금속층을 에칭 마스크로서 강알칼리 용액에 침지하고 노출된 절연체 기판을 웨트 에칭하여 표면의 리드에 이르도록 절연체 기판을 완전 제거함으로써 그 부분에 관통공을 형성하여 원하는 비아 홀을 얻을 수 있다.

한편, 최근 고밀도화의 요구가 높아짐에 따라 리드 폭의 좁은 피치화, 다핀화가 진행되고 있고, 예를 들어 리드 폭 40㎛ 이하에 대하여 리드 스페이스가 40㎛인 좁은 피치의 제품에 적용할 경우 비아 홀도 이와 같이 극히 폭이 좁은 리드 상에 형성시키지 않으면 안 된다.

비아 홀은 랜드로부터 삐져나오는 것이 허용되지 않아서 비아 홀 구멍의 지 름은 랜드의 폭보다 작게 형성할 필요가 있다.

그러나, 상기한 바와 같이, 웨트 에칭법에 따라서 절연체의 용해에 의한 관통공을 형성하는 때에는 사이드 에칭이라고 불리는 횡방향의 에칭도 동시에 진행되기 때문에 관통공의 벽면이 수직으로 형성되지 않고 테이퍼를 형성함으로써 절연체 기판 표면의 개구 직경이 이면의 개구 직경보다 커지게 된다.

또한, 리드패턴의 고밀도화에 수반하여 비아 홀도 고밀도화 되지 않으면 안 되지만 이를 위해서는 인접하는 비아 홀 간의 거리도 당연히 작아지기 때문에 사이드 에칭에 의한 절연체 기판 표면의 개구 직경의 확대는 비아 홀 고밀도화의 저해 요인이 된다.

더욱이, 비아 홀을 형성한 후에 리드패턴을 형성할 경우 절연체 기판의 표면과 이면에서의 비아 홀 개구의 패턴 얼라인이 틀어져 오픈 또는 쇼트의 전기적 결함을 유발하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 리드패턴 형성 후에 비아 홀을 형성함으로써 양면의 비아 홀 패턴 얼라인이 정확하게 이루어지는 양면 배선기판의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 레이저 식각에 의해 파인피치의 구현이 가능한 양면 배선기판의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적과 특징 및 이점은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 보다 명확하게 이해될 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 준비된 폴리이미드 기판의 양면에 시드층을 형성하고, 시드층 위에 포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상을 거쳐 패터닝을 수행하고, 포토레지스트에 대한 패터닝이 완료된 후 폴리이미드 기판 양면 전면에 도금을 하고 포토레지스트를 박리하며, 노출된 폴리이미드 기판에 레이저 빔을 조사하여 비아 홀을 형성한 후, 비아 홀에 도전성 페이스트를 채우거나 도금으로 양면 사이에 전도성을 부여하고 시드층을 에칭하여 양면 배선기판의 제조하는 방법이 개시된다.

바람직하게, 시드층은 두께가 2㎛ 이하이고, Ni, Pd, Cr 또는 Cu 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 스퍼터 또는 무전해 도금으로 형성될 수 있다.

또한, 시드층을 형성하기 전에 기판의 양면을 알칼리 에칭으로 일정한 거칠기를 확보할 수 있다.

바람직하게, 기판의 양면 전면에 전해 구리도금을 먼저 실시하여 구리도금층을 형성하고 그 위에 전해 금도금을 실시하여 금도금층을 적층할 수 있다.

본 발명에 따르면, 적용되는 레이저는 CO₂ 레이저를 포함하며, 레이저 빔의 사이즈는 비아 홀의 직경보다는 크고 비아 랜드의 사이즈 보다는 작다.

바람직하게, 비아 홀의 직경은 20 내지 200㎛이고, 형성되는 각도가 5도 이하이며, 상단 직경과 하단직경의 차이가 10% 이내이다.

바람직하게, 도금으로 전도성을 부여하는 경우 보텀-업 필링(bottom-up filling) 방법을 적용할 수 있다.

또한, 기판의 양면 전면에 도금을 함으로써 기판의 표면에 리드패턴과 비아 홀 패턴이 형성되고, 이와 동시에 기판의 이면에 그라운드 패턴과 비아 랜드가 형성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법을 보여주는 공정도이다.

도 1을 참조하면, 20 내지 200㎛ 두께의 폴리이미드 기판(10)을 준비한다(도 1A).

이어 도 1B와 같이, 기판(10)의 양면에 바람직하게 2㎛ 이하의 시드층(20)을 형성한다. 시드층(20)은 Ni, Pd, Cr 또는 Cu 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 스퍼터 또는 무전해 도금으로 형성한다.

이때, 바람직하게 기판(10)의 양면을 알칼리 에칭으로 일정한 거칠기를 확보한 후에 시드층(20)을 형성할 수 있다.

다음, 시드층(20) 위에 포토레지스트(30)를 도포하고 노광 및 현상을 거쳐 패터닝을 수행한다(도 1C). 포토레지스트는 액상 또는 드라이 필름을 이용할 수 있다.

포토레지스트(30)에 대한 패터닝이 완료된 후, 전면에 도금을 하고 포토레지스트(30)를 박리하며, 이는 기판(10)의 양면에 대해 동시에 진행된다(도 1D).

바람직하게, 전해 구리도금을 먼저 실시하여 구리도금층(40)을 형성하고 그 위에 전해 금도금을 실시하여 금도금층(50)을 적층할 수 있다.

이와 같이, 구리도금후 실장을 위한 금도금을 바로 실행함으로써 전해 구리도금을 위한 회로패턴을 따로 삽입하지 않게 되어 전체 사용 면적을 줄여 집적도를 높이는데 기여할 수 있다.

또한, 포토레지스트(30)에 대한 패터닝이 완료된 후, 도금을 실시함으로써 기판(10)의 표면에 리드패턴과 비아 홀 패턴을 형성하고 이와 동시에 기판(10)의 이면에 그라운드 패턴과 비아 랜드를 형성하여 양면에 회로패턴을 동시에 얻을 수 있게 된다.

이어 노출된 폴리이미드 기판(10)을 식각하여 비아 홀을 형성하기 위하여 레이저 빔을 조사한다(도 1E).

바람직하게, CO₂ 레이저가 적용될 수 있으며, CO₂ 레이저는 9.3 내지 10.6㎛로 파장대가 길어 발생하는 에너지가 0.1 내지 0.2 eV로 낮기 때문에 구리는 식각하지 못하나 수 Å의 금속이나 폴리이미드는 용해하여 식각할 수 있다.

또한, 레이저 빔의 사이즈는 비아 홀의 직경보다는 크고 비아 랜드의 사이즈 보다는 작게 한다.

바람직하게, 비아 홀의 직경은 20 내지 200㎛이고, 형성되는 각도가 5도 이하이며, 상단 직경과 하단직경의 차이가 10% 이내이다.

그 후 구리나 은 페이스트(60)로 비아 홀을 채우거나 도금으로 양면 사이에 전도성을 부여하고 시드층(20)을 에칭한다(도 1F).

도금으로 전도성을 부여하는 경우에는 보텀-업 필링(bottom-up filling) 방법을 이용할 수 있다.

적용되는 에칭액은 금은 식각할 수 없으며, 시드층만 에칭할 수 있는 용액을 사용한다. 따라서, 금도금층이 시드층 에칭에 대한 마스크의 역할을 하여 구리도금으로써 형성된 회로를 보호한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 국한되어서는 안되며, 이하에 서술되는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 여러 가지의 이점을 갖는다.

먼저, 회로패턴을 형성한 후에 비아 홀을 형성함으로써 기 형성된 비아 랜드 위에 정확하게 양면 얼라인이 가능하다는 이점이 있다.

또한, 외부 리드와 내부 리드의 삽입 없이 전해 금도금이 가능함으로써 전체 디자인에서 스페이스를 절약하여 고밀도 배선을 가능하게 한다. 이와 함께 금도금을 위한 전기 도통용 리드를 삽입하지 않아도 전해 금도금을 가능하게 한다.

또한, 구리도금과 금도금을 동시에 실행함으로써 공정 단축을 통해 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 도금을 통하여 회로패턴을 형성함으로써 포토레지스트의 해상도만큼의 파인 피치(fine pitch)가 가능하다.

더욱이, 절연층과의 밀착 신뢰성을 높이기 위해 종래의 도금을 통한 필링이 아니라 비아 홀의 도금층과 패턴의 도금층을 동일하게 형성함으로써 얻을 수 있다는 이점이 있다.

Claims (8)

1. 준비된 폴리이미드 기판의 양면에 시드층을 형성하는 단계;

   상기 시드층 위에 포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상을 거쳐 패터닝을 수행하는 단계;

   상기 포토레지스트에 대한 패터닝이 완료된 후, 상기 폴리이미드 기판의 양면 전면에 도금을 하고 상기 포토레지스트를 박리하는 단계;

   노출된 폴리이미드 기판에 레이저 빔을 조사하여 비아 홀을 형성하는 단계; 및

   상기 비아 홀에 도전성 페이스트를 채우거나 도금으로 양면 사이에 전도성을 부여하고 상기 시드층을 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 배선기판의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 시드층은 두께가 2㎛ 이하이고, Ni, Pd, Cr 또는 Cu 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 스퍼터 또는 무전해 도금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 양면 배선기판의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 시드층을 형성하기 전에 상기 기판의 양면을 알칼리 에칭으로 일정한 거칠기를 확보하는 것을 특징으로 하는 양면 배선기판의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 양면 전면에 전해 구리도금을 먼저 실시하여 구리도금층을 형성하고 그 위에 전해 금도금을 실시하여 금도금층을 적층하는 것을 특징으로 하는 양면 배선기판의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저는 CO₂ 레이저를 포함하며, 상기 레이저 빔의 사이즈는 상기 비아 홀의 직경보다는 크고 비아 랜드의 사이즈 보다는 작은 것을 특징으로 하는 양면 배선기판의 제조방법.
6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 비아 홀의 직경은 20 내지 200㎛이고, 형성되는 각도가 5도 이하이며, 상단 직경과 하단직경의 차이가 10% 이내인 것을 특징으로 하는 양면 배선기판의 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서, 도금으로 전도성을 부여하는 경우 보텀-업 필링(bottom-up filling) 방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 양면 배선기판의 제조방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 양면 전면에 도금을 함으로써 상기 기판의 표면에 리드패턴과 비아 홀 패턴이 형성되고, 이와 동시에 상기 기판의 이면에 그라운드 패턴과 비아 랜드이 형성되는 것을 특징으로 하는 양면 배선기판의 제조방 법.

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