KR100619347B1 - 리지드-플렉서블 기판의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리지드-플렉서블 기판의 제조 방법에 관한 것으로 레지스트 커버를 사용하지 않고 외층 회로패턴 형성시 플렉서블 영역의 베이스 동박을 윈도우 에칭처리함으로써, 공정 및 비용을 절감하고 오염에 의한 불량을 방지하여 신뢰성을 최대화하면서 외부 단자 및 실장 패드를 위하여 노출된 내층 회로패턴을 외부 환경으로부터 보호한 리지드-플렉서블 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
리지드 플레서블 기판, 플라잉 테일 타입, 레지스트 커버, 윈도우 에칭

Description

리지드-플렉서블 기판의 제조 방법{Method for manufacturing Rigid-flexible Printed Circuit Board}
도 1은 종래의 플라잉 테일 타입의 리지드-플렉서블 기판의 제조 공정을 도시한 공정도.
도 2은 본 발명에 따른 리지드-플렉서블 기판의 제조 공정을 도시한 공정도.
도 3는 본 발명에 따른 리지드-플렉서블 기판의 구성 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 폴리이미드 동박적층판 111 : 폴리이미드층
112 : 동박층 120 : 에칭 레지스트 필름
130 : 커버레이 140 : 프리프레그
150 : 베이스 동판 160 : 도통홀
170 : 동도금 180 : 도금층
본 발명은 리지드-플렉서블 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로는, 레지스트 커버를 사용하지 않고 외층 회로패턴 형성시 플렉서블 영역의 베이스 동박을 윈도우 에칭처리함으로써, 외부 단자 및 실장 패드를 위하여 노출된 단자부를 외부 환경으로부터 보호한 레지스트 커버가 필요없는 플라잉 테일 타입의 리지드-플렉서블 기판에 관한 것이다.
최근에는 반도체 소자의 집적도가 점점 높아지고 있어서, 반도체 소자와 외부회로를 접속하기 위한 반도체 소자상에 배설되는 접속단자(pad)의 수는 증대하고 또 배설밀도도 높아지고 있는 추세이다. 예컨대, 실리콘 등으로 이루어진 반도체소자상의 최소 가공치수가 약 0.2㎛정도일 때, 10mm각 정도의 반도체 소자에 약 1000개의 접속단자를 배설할 필요가 생기고 있다.
또, 이와 같은 반도체소자가 탑재되는 반도체 패키지 등의 반도체 장치에 있어서는, 실장밀도의 향상 등을 위해 소형화, 박형화(薄型化)가 요구되고 있으며, 특히, 노트형 PC(personal computer), PDA, 휴대전화 등의 휴대형 정보기기 등에 대응하기 위해서는 반도체 패키지의 소형화, 박형화가 큰 과제이다.
반도체소자를 패키지화하기 위해서는 반도체소자를 배선기판상에 탑재함과 더불어 반도체소자의 접속단자와 배선기판상의 접속단자를 접속할 필요가 있다. 그렇지만, 약 10mm각 정도의 반도체소자의 주위에 1000개 정도의 접속단자를 배설하는 경우, 그 배설 피치(pitch)는 약 40㎛정도로 대단히 미세한 것으로 된다. 이와 같은 미세한 피치로 배설된 접속단자를 배선기판에 배설된 접속단자와 접속하기 위 해서는, 배선기판상의 배선형성이나 접속할 때의 위치맞춤에 매우 높은 정밀도가 요구되어, 종래의 와이어 본딩(wire bonding)기술이나 TAB(Tape Automated Bonding)기술로는 대응하는 것이 매우 곤란하다는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위한 수단으로서, 리지드 기판과 플렉서블 기판이 구조적으로 결합되어 별도의 컨넥터의 사용없이 리지드 영역과 플렉서블 영역이 상호 연결된 구조를 갖는 리지드-플렉서블 기판(Rigid-flexible Printed Circuit Board)의 사용이 점점 더 증가하고 있으며, 특히 상기 리지드-플렉서블 기판은 모바일 기기의 고기능화에 따른 실장부품의 고집적화와 파인 피치의 요구에 대응하여 컨넥터 사용에 의한 불필요한 공간을 제거하여 고집적화를 요구하는 핸드폰 등의 소형 단말기에 주로 사용되고 있다.
이와 같은 리지드-플렉서블 기판은 가장 일반적인 리지드-플렉서블-리지드 형태, 리지드-플렉서블 형태 등의 구성형태로 이루어지나, 본 발명은 리지드-플렉서블 영역으로만 구성된 플라잉 테일 타입(Flying Tail Type)에 관한 것이다.
이하, 도 1를 참조하여 플라잉 테일 타입의 리지드-플렉스블 기판의 제조 공정에 대하여 상세하게 설명한다.
폴리이미드층(11)과 동박층(12)으로 구성된 폴리이미드 동박적층판(10)의 동박층(12)에 대한 사진 식각 공정을 수행하여 소정 형상의 내층 회로패턴을 형성한다(도 1a 참조).
이후, 상기 폴리이미드 동박적층판(10) 중에서 플렉서블 영역이 형성될 일부 분에 형성된 내층 회로패턴을 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 폴리이미드 필름(20)을 상기 플렉서블 영역에 맞추어 가공한다.
상기 가공된 폴리이미드 필름(20)에 접착제를 개재하여 내층 회로패턴이 형성된 플렉서블 영역의 일부분에 부착시킨 후, 수작업에 의하여 인두로 상기 폴리이미드 필름(20)을 가접합 시키는 커버레이 성형을 수행한다(도 1b 참조).
상술한 바와 같이 폴리이미드 필름(20)을 이용하여 플렉서블 영역에 대한 커버레이 성형을 수행한 후, 플레서블 영역의 나머지 부분에 레지스터 커버(Resistor Cover)(30)를 형성한다(도 1c 참조).
상기 레지스터 커버(30)는 외부 단자 및 실장 패드를 위하여 노출된 내층 회로패턴을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 것으로 내열 테이프나 필라블 잉크(Peelable Ink)가 사용되고, 상기 폴리이미드 필름과는 달리 기판이 완성되면 제거된다.
이후, 상기 폴리이미드 동박적층판(10) 중에서 리지드 영역이 형성될 부분에 기계적 강도 및 접착력을 제공하기 위하여 프리프레그(40) 및 베이스 동판(50)을 베이스 기판 상하에 서로 대향하도록 적층시킨다.
상술한 바와 같이 프리프레그(40) 및 베이스 동판(50)을 적층 시킨 후, 프레스를 이용하여 압축 성형하여 상기 회로패턴이 상기 프리그레그에 함침된 형태로 구성된 리지드 영역과 상기 회로 패턴이 상기 커버레이에 피복된 형태로 구성된 플렉서블 영역을 형성한다(도 1d 참조).
이후, 기판의 내·외층간의 도통접속을 위한 도통홀(60)을 형성한 후, 베이 스 동판(50) 및 도통홀(60)에 동도금(60)을 수행하는 동시에 소정 형상의 외층 회로패턴을 형성한다(도 1e 참조).
여기서, 외층 회로패턴은 소정의 사진 식각 공정에 의해 이루어지며, 플렉스블 영역의 도금층도 함께 에칭된다.
상술한 바와 같이 소정 형상의 외층 회로패턴을 형성한 후, 레지스터 커버(30)를 제거한다.
이때, 상기 레지스터 커버가 필라블 잉크로 형성된 경우, 필라블 잉크의 제거를 용이하도록 하기 위하여 필라블 잉크를 2차 도포하여 소정의 두께를 형성한 후 제거한다(도 1f 참조).
이후, PSR 잉크 (Photo Imageable Solder Resist Mask ink)(160)를 도포 시킨 후 표면처리를 함으로써, 플렉서블 영역이 폴리이미드 필름 및 레지스터 커버에 의하여 커버레이 성형된 플라잉 테일 타입의 리지드-플렉서블 기판을 최종적으로 완성하였다(도 1g 참조).
그러나, 이와 같은 방식에 의하여 형성된 플라잉 테일 타입의 리지드-플렉서블 기판의 경우, 외부 단자나 실장 패드가 내층에 노출되어 있어 플렉서블 영역에 내열 테이프나 필라블 잉크를 사용하여 레지스터 커버를 형성 및 제거하므로, 공정이 복잡해지고 비용이 증가하는 문제점이 발생하였다.
또한, 내열 테이프나 필라블 잉크를 사용함으로써, 잔사에 의한 오염 등으로 불량이 발생하여 신뢰성을 크게 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여, 레지스트 커버를 사용하지 않고 외층 회로패턴 형성후 플렉서블 영역의 베이스 동박을 윈도우 에칭처리함으로써, 공정 및 비용을 절감하고 오염에 의한 불량을 방지하여 신뢰성을 최대화 한 플라잉 테일 타입의 리지드-플렉서블 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 레지스트 커버가 필요없는 플라잉 테일 타입의 리지드-플렉서블 기판의 제조 방법은 (A) 폴리이미드 필름의 적어도 일면에 내층 회로패턴이 형성된 베이스 기판을 제공하는 단계, (B) 내층 회로패턴 중 단자부를 제외한 플렉서블 영역에 대응하는 내층 회로패턴을 보호하도록 커버레이를 성형하는 단계, (C) 리지드 영역에 대응하는 베이스 기판 상하면에 프리프레그를 배열하고 프리프레그 상면에 리지드 영역 및 플렉서블 영역에 대응하는 베이스 동판을 배열하여, 일괄 적층함으로써 리지드 영역과 플렉서블 영역을 형성하는 단계, (D) 플렉서블 영역에 대응하는 베이스 동판은 보호하면서 리지드 영역에는 서로 전기적으로 연결되는 외층 회로패턴을 형성하는 단계, 및 (E) 플렉서블 영역에 대응하는 베이스 동판을 제거하는 단계를 포함하고, 플렉서블 영역은 단자부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 리지드-플렉서블 기판의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 폴리이미드층(111)과 동박층(112)으로 구성된 폴리이미드 동박적층판(110)을 제공한다.
여기서, 폴리이미드는 고분자 소재로 내마모성, 내열성, 자기윤활성, 내크리이프성, 전기절연성 등의 뛰어날 뿐만 아니라, 진공 상태에서의 플라즈마 특성이 우수해 고온고압에서 작업하기에 적합한 소재이다.
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이후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 동박층(112)상에 내층 회로패턴을 형성하기 위한 에칭 레지스트 패턴(120)을 형성한다.
여기서, 에칭 레지스트 패턴(120)을 형성하기 위해서는 아트워크 필름에 인쇄된 회로패턴을 기판 상에 전사하여야 한다. 전사하는 방법에는 여러 가지 방법이 있으나, 가장 흔히 사용되는 방법으로는 감광성의 드라이 필름을 사용하여 자외선에 의해 아트 워크 필름에 인쇄된 회로패턴을 드라이 필름으로 전사하는 방식이다.
이때, 회로패턴이 전사된 드라이 필름은 에칭 레지스트로서 역할을 하게 되고, 상기 드라이 필름을 에칭 레지스터로 이용하여 에칭 처리를 수행하는 경우, 도 2c에 도시된 바와 같이, 에칭 레지스트 패턴(120)이 형성되지 않은 영역의 동박층(112)이 제거되어 소정 형상의 내층 회로패턴이 형성된다.
상술한 바와 같이 소정 형상의 내층 회로패턴이 형성된 후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 에칭되지 않은 동박층(112) 상에 남아있는 에칭 레지스트 패턴(120)을 제거하여 베이스 기판을 완성한다.
이후, 상기 베이스 기판 중에서 플렉서블 영역이 형성될 부분에 형성된 내층 회로패턴 중에서 외부 단자 및 실장 패드에 필요한 단자부를 제외한 회로패턴을 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 커버레이(130)를 상기 플렉서블 영역에 맞추어 가공한다.
커버레이(130)는 폴리이미드 필름에 접착제를 개재하여 도 2e에 도시된 바와 같이 내층 회로패턴이 형성된 플렉서블 영역의 단자부를 제외한 부분에 부착시킨 후, 수작업에 의하여 인두로 상기 폴리이미드 필름을 가접합시킴으로써, 성형할 수 있다.
이때, 플렉서블 영역에 있어서 외부 단자 및 실장 패드를 위한 단자부는 커버레이 성형을 수행하지 않고 그대로 노출시킨다.
상술한 바와 같이 커버레이 성형후, 베이스 기판 상하의 리지드 영역이 형성될 부분에는 프리프레그(140)를 배열하고, 프리프레그(140) 상에는 리지드 영역 및 플렉서블 영역이 형성될 부분에 베이스 동판(150)을 배열한다.
여기서, 프리프레그(140)는 리지드 영역이 형성될 부분에만 적층되도록, 플렉서블 영역에 대응하는 윈도우가 형성되어 있다. 또한, 프리프레그(140)는 유리섬유에 열경화성 수지를 침투시켜 반경화상태로 만든 것으로 리지드 영역에 기계적 강도를 제공할 뿐만 아니라 이후 압착시 베이스 기판과 베이스 동판(150) 사이의 접착제 역할을 할 수 있다.
이때, 베이스 동판(150)은 이후, 리지드 영역의 외층 회로패턴뿐만 아니라, 플렉서블 영역의 단자부 보호판으로도 이용할 수 있게 윈도우가 없는 상태로 프리프레그(140) 상에 배열시킨다.
이후, 베이스 동판(150)-프리프레그(140)-베이스 기판-프리프레그(140)-베이스 동판(150)의 형태로 배열된 각 층들을 소정의 온도와 압력을 이용하여 적층함으로써, 도 2f에 도시된 바와 같이 상기 내층 회로패턴(112)이 상기 프리프레그(140)에 함침된 형태로 구성된 리지드 영역과 상기 내층 회로패턴(112)이 상기 커버레이에 피복되거나 노출된 형태의 단자부로 구성된 플렉서블 영역을 형성한다.
상술한 바와 같이, 각 층들을 압착한 후 도 2g에 도시된 바와 같이 기판의 내·외층간의 도통접속을 위한 도통홀(160)을 형성한다.
이때, 도통홀(160)은 CNC 드릴링 공정을 리지드 영역의 소정 위치에 수행하여 형성함으로써 기판을 관통하는 기판 도통홀(Plated through hole)(160)이 된다.
이후, 도 2h에 도시된 바와 같이 상기 도통홀(160) 및 베이스 동판(150) 상에 동도금(170)을 수행한다.
여기서, 도통홀(160)에 형성된 동도금(170)은 내·외층간 전기적 연결을 시켜주고 베이스 동판(150) 상에 형성된 동도금(170)은 베이스 동판(150)과 함께 도금층(180)을 이루어 후술되는 외층 회로패턴을 형성하게 된다.
상술한 바와 같이, 동도금(170)을 수행한 후 도 2i에 도시된 바와 같이 상기 도금층(180) 상에 드라이 필름을 이용하여 사진 식각 처리한 후 외층 회로패턴을 형성한다.
여기서, 플렉서블 영역에 대응하는 베이스 동판(150) 및 도금층(180)은 외부 단자 및 실장 패드를 위하여 노출된 단자부를 보호하도록, 리지드 영역에만 외층 회로패턴을 형성한다. 즉, 외층 회로패턴 형성시, 에칭 공정에 의하여 노출된 단자부가 손상되지 않도록 플렉서블 영역은 베이스 동판(150) 및 도금층(180)에 의해 보호될 수 있도록 한다.
이때, 플렉서블 영역에 대응하는 베이스 동판(150) 및 도금층(180)을 용이하게 제거하기 위하여 플렉서블 영역에 대응하는 베이스 동판(150) 및 도금층(180)을 플렉서블 영역보다 약 0.05㎜ 내지 5㎜ 정도 크게 남겨둔다. 또한, 플렉서블 영역과 리지드 영역의 경계에 대응하는 베이스 동판(150) 및 도금층(180)의 에지(Edge) 부분에 CNC 드릴 가공 또는 목형 가공을 하여 후술되는 베이스 동판(150) 및 도금층(180) 제거를 용이하도록 도와준다.
이후, 외부 단자 및 실장 패드를 위하여 노출된 단자부를 보호하기 위하여 남겨둔 플렉서블 영역에 대응하는 베이스 동판(150) 및 도금층(180)을 수작업 또는 자동화 기계설비를 이용하여 물리적인 방법으로 제거한 후, 외층 회로패턴을 보호하는 동시에 솔더링 공정에서 외층 회로패턴 사이에 솔더 브리지 현상을 방지하기 위한 PSR 잉크를 도포시키고 표면처리를 함으로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 레지스트 커버가 필요없는 플라잉 테일 타입의 리지드-플렉서블 기판을 최종적으로 완성하였다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 리지드-플렉서블 기판의 제조 방법에 따르면, 기존의 내열 테이프나 필라블 잉크로 형성된 레지스트 커버를 이용한 대신, 외층 회로패턴 형성 후 플렉서블 영역의 베이스 동박을 윈도우 에칭처리하여 노출된 단자부를 보호함으로써 공정의 단순화는 물론 가격 경쟁력을 높이는 효과를 제공한다.
또한, 내열 테이프나 필라블 잉크를 사용하지 않음으로써, 이들 제거시 발생하였던 잔사에 의한 오염, 회로패턴 손상 등을 방지하여 신뢰성을 크게 증가시키는 효과를 제공한다.
여기서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. (A) 폴리이미드 필름의 적어도 일면에 내층 회로패턴이 형성된 베이스 기판을 제공하는 단계;
    (B) 상기 내층 회로패턴 중 단자부를 제외한 플렉서블 영역에 대응하는 내층 회로패턴을 보호하도록 커버레이를 성형하는 단계;
    (C) 리지드 영역에 대응하는 상기 베이스 기판 상하면에 프리프레그를 배열하고 상기 프리프레그 상면에 리지드 영역 및 플렉서블 영역에 대응하는 베이스 동판을 배열하여, 일괄 적층함으로써 리지드 영역과 플렉서블 영역을 형성하는 단계;
    (D) 상기 플렉서블 영역에 대응하는 베이스 동판은 보호하면서 상기 리지드 영역에는 서로 전기적으로 연결되는 외층 회로패턴을 형성하는 단계; 및
    (E) 상기 플렉서블 영역에 대응하는 베이스 동판을 제거하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 플렉서블 영역은 단자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리지드-플렉서블 기판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자부는 외부 단자 및 실장 패드를 위한 영역인 것을 특징으로 하는 리지드-플렉서블 기판의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플렉서블 영역에 대응하는 베이스 동판은 상기 플렉서블 영역보다 약 0.05㎜ 내지 5㎜이 더 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 리지드-플렉서블 기판의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 (E) 단계는
    상기 플렉서블 영역과 상기 리지드 영역의 경계에 대응하는 베이스 동판에 CNC 드릴 가공 또는 목형 가공을 이용하여 성형가공하고 물리적인 방법으로 제거하는 것을 특징으로 하는 리지드-플렉서블 기판의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 (D) 단계는
    (D-1) 상기 리지드 영역에 도통홀을 형성하는 단계;
    (D-2) 상기 도통홀이 형성된 리지드 영역 및 상기 플렉서블 영역의 베이스 동판 상에 동도금을 수행하여 도금층을 형성하는 단계; 및
    (D-3) 상기 플렉서블 영역에 대응하는 베이스 동판은 보호되도록 상기 리지드 영역에만 상기 베이스 동판 및 상기 도금층을 일부 제거하여 외층 회로패턴을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 리지드-플렉서블 기판의 제조 방법.
  6. 삭제
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