KR101205464B1 - 인쇄회로기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 제조 기술에 관한 것으로, 특히 양쪽으로 3층을 구성하여 기판 휨 문제를 개선하고, 레이저 비아를 형성해 원가절감을 하는 공법이다. 본 발명은 종래기술과 달리 내층 코어를 사용하지 않고 임시 접착제 양면에 동박 포일을 형성한 캐리어를 시작재료로 하고 다시 동박 포일을 형성한 후 내층 회로를 형성하고 다시 동박 포일을 형성한 후 분리한다. 여기에 양쪽으로 레이저 비아를 형성하고 관통홀을 제작하여 다층 기판을 제조함으로써 기판을 박판으로 제조할 수 있으며, 한 번의 공정으로 두 개의 인쇄회로기판을 만들 수 있는 장점이 있다.

Description

인쇄회로기판 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING A PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 다층 인쇄회로기판 제조기술에 관한 것으로, 특히 열압착 과정 중 기판이 휘는 문제를 방지하는 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 종래에 기판이 휘는 문제를 해결하기 위하여 부득이 사용하던 대칭형의 4층 기판 제조공정을 비교적 간단한 3층 기판 제조공정으로 전환하면서도, 기판이 휘는 문제를 근본적으로 해결하고, 동시에 4층 기판의 필수공정인 관통홀 제작공정과 동도금 공정 등과 같은 고비용의 공정단계를 생략할 수 있는, 새로운 개념의 인쇄회로기판 제조공법에 관한 것이다.

도1a 내지 도1f는 종래기술에 따라 3층 인쇄회로기판을 제조하는 기술을 나타낸 도면이다. 도1a를 참조하면, 3층 인쇄회로기판 제조공법은 CCL(copper cladded layer)과 같이 중앙에 절연층(10)을 두고 양면에 동박(20a)(20b)이 피복된 구조에서 시작한다. CCL은 중앙에 경화된 상태의 레진을 절연층(10)으로 하여 양면에 동박이 피복된 구조이다.

도1b를 참조하면, 일 표면의 동박(20a)에 대해 노광, 현상, 식각 등의 공정을 진행해서 동박 회로 패턴을 형성한다. 이어서, 도1c를 참조하면, 동박 회로가 형성된 구조물 위에 절연층(30)과 동박(40)을 적층하여 열압착 라미네이션(lamination)을 진행한다. 여기서 절연층(30)으로서 흔히 프리프레그(PREPREG)와 같은 반경화 상태의 레진이 사용된다. 그 결과, 구조물의 하단의 동박(20b)은 제1층을 형성하고, 중앙의 동박(20a)은 제2층을 형성하고, 상단의 동박(40)은 제3층을 형성한다.

이어서, 도1d를 참조하면 레이저 드릴 공정을 진행하여 제1, 2, 3층의 동박(20b)(20a)(40)을 서로 연결하기 위한 비아(50)를 형성한다. 이어서 도1e에 나타낸 바와 같이, 도금을 진행하여 제1, 2, 3층의 동박(20b)(20a)(40)을 서로 연결하는 도금층(60)을 형성한다. 최종적으로, 도1f에 도시한 바와 같이 노광, 현상, 식각 등의 공정을 진행해서 동박 회로 패턴을 형성한다.

그런데, 도1a 내지 도1f에 나타낸 종래기술에 따른 3층 기판 제조기술은 열압착을 위해 적층된 CCL 구조물의 절연층(10)이 경화된 수지층인데 반하여, 상단에 적층되는 절연층(30)은 반경화성 수지이므로 응력의 차이로 인하여 라미네이션 과정 중 기판이 휘는 문제가 발생한다.

이와 같이 기판이 휘는 문제를 해결하기 위하여, 4층 기판 제조공법이 사용되고 있다. 인쇄회로기판 제조업계에서 두루 사용되는 빌드업(build-up) 인쇄회로기판 제조기술로써, 일본 마쯔시타 전기산업주식회사의 알리브(ALIVH) 공법과, 일본 노스사의 NMBI(Neo Manhattan Bump Interconnection) 공법, 대덕전자주식회사의 대한민국 등록특허 제462,835호 기술이 있다.

도2a 내지 도2f는 종래기술로서 알리브 공법을 나타낸 도면이다. 먼저, 레이저 드릴링 기술을 이용하여 인쇄회로기판의 각 층을 구성하는 절연재료(10)에 비아 홀(11)을 형성한 후, 그 비아 홀을 금속성 페이스트(12)로 충전시킨다. 이어서, 동박(13)을 절연재료 표면에 핫 프레스(hot press) 방식으로 라미네이션(lamination)하고, 사진 식각법으로 회로(14)를 구성하면 한 개의 층이 완성된다. 이와 같은 방식으로 각각의 층을 제조한 후, 이들의 위치를 정렬하고 다시 핫 프레스를 이용하여 라미네이션하여 도2f와 같이 한 개의 기판을 완성한다.

도3a 내지 도3f는 종래기술에 따른 NMBI 제조 공법을 나타낸 도면이다. 도3a에서 도시한 바와 같이, 내층 코어기판(100)을 제작한 후에 제3층 재료를 식각하여 도3c에서와 같이 범프(21)를 제작한다. 이어서, B 스테이지의 프리프레그(PREPREG)를 라미네이션하여 외층 기판(22)을 제작한다. 도3e를 참조하면, 내층코어(100)와 외층 기판(22)을 정렬하고 핫 프레스 함으로써 C 스테이지로 경화시킨다. 최종적으로, 도3f에서와 같이 외층에 동박을 부식하여 회로를 형성하게 된다.

도4a 내지 도4i는 종래기술로서 대한민국 특허 제462,835호에 개시된 범프 비아 기판 제조공법을 나타낸 도면이다.

특허 제462,835호의 기술은 내층 코어(130)를 준비한 다음, 무전해 동도금(131)을 진행하고 드라이필름(132)을 라미네이션하고 패턴 형성한다. 이어서, 도4d를 참조하면 드라이 필름(132)에 대해 노출된 무전해 동도금 상부에 전해 동도금(133)을 수행한다. 이후에, 드라이 필름을 제거하면 도4e와 같이 형성된다. 한편, 층간 비아 뒤에 동도금 범프가 형성되면 양면에 빌드업 레진(134)을 코팅하고 표면을 스크러빙 한다(도4g 참조). 이어서, 구리(135)를 도금하고 이미지 작업을 수행하여 동박 회로(136)를 형성한다.

그런데, 도2, 도3 및 도4에서 상술한 종래기술들은 모두 공통적으로 내층 코어 기판을 사용하여 범프를 접속하는 방식에 의존하고 있으므로, 최근 전자제품이 요구하고 있는 얇은 두께의 박판 제조가 용이하지 않은 단점이 있다. 더욱이, 내층의 동박을 서로 연결하기 위하여 고비용의 관통홀 드릴링 공정과 후속하여 동도금을 진행하여야 하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 기판의 휨 현상을 제거한 인쇄회로기판을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제2 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 고비용의 관통홀 드릴링 공정과 도금과정을 생략한 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제3 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 기판의 두께를 박판으로 할 수 있는 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 접착필름을 게재해서 프리프레그와 같은 절연층과 동박을 접착하여 더미 캐리어를 제작함으로써 공정을 시작한다. 동박/접착필름/프리프레그/접착필름/동박의 순서로 형성된 더미 캐리어의 양 표면에 프리프레그와 동박을 적층하여 열압착 한다. 이어서, 표면의 동박을 선택적으로 식각하여 동박 회로를 형성하고, 다시 프리프레그와 동박을 적층하고 열압착 한다. 그리고 나면, 접착필름을 벗겨내어 상기 더미 캐리어로부터 상하 두 개의 기판으로 분리한다.

본 발명은 더미 캐리어 양쪽으로 3층 기판을 구성함으로써 열압착 공정 과정 중 열팽창의 차이로 인하여 기판이 휘어지는 문제를 개선하고, 종래의 4층 기판 공법과 달리 관통홀 드릴링 공정과 후속 도금 공정을 생략함으로써 원가절감을 도모할 수 있다. 본 발명은 종래 기술과 달리 내층 코어를 사용하지 않고, 임시 접착필름으로 동박 포일을 프리프레그에 접착하여 형성한 더미 캐리어(dummy carrier)를 사용함으로써, 양쪽으로 저비용의 레이저 비아 공정을 실시할 수 있으며, 더미 캐리어 양쪽으로 열팽창 응력이 상쇄되므로 기판이 휘어지는 것을 방지할 수 있고, 일 회 공정으로 동시에 두 개의 인쇄 회로 기판을 만들 수 있는 장점이 있다

도1a 내지 도1f는 종래기술에 따라 3층 인쇄회로기판을 제조하는 기술을 나타낸 도면.
도2a 내지 도2f는 종래기술로서 알리브 공법을 나타낸 도면.
도3a 내지 도3f는 종래기술에 따른 NMBI 제조 공법을 나타낸 도면.
도4a 내지 도4i는 종래기술로서 대한민국 특허 제462,835호에 개시된 범프 비아 기판 제조공법을 나타낸 도면.
도5a 내지 도5h는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 도면.
도6은 종래기술과 본 발명에 따라 제작한 기판의 휨 정도를 나타낸 도면.

이하에서는, 첨부도면 도5 및 도6을 참조하여 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 상세히 설명한다.

본 발명은 종래기술과 달리 시작재료로써 CCL과 내층 코어를 사용하지 않고, 저비용의 프리프레그(PREPREG)를 시작재료로 공정을 시작하는 특징이 있다. 도5a를 참조하면, 제1 절연층(300) 양면에 접착필름(310a)(310b)을 부착하고, 접착필름(310a)(310b) 위에 제1 동박(400a)(400b)을 압착하여 형성한다. 본 발명의 양호한 실시예로서, 접착필름(310a)(310b)은 20 ~ 30 nm 입자 크기의 니켈 화합물로 제작된 접착필름(attach film)을 사용할 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예로서, 접착필름의 두께는 18 ~ 32 ㎛ 범위 내에서 제작될 수 있으며, 5 ~ 30 N/m 정도의 힘을 가하면 제1 절연층(300)에 접착필름을 게재해서 접착되어 있는 동박(400a)(400b)을 벗겨낼(peel off) 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예로서, 제1 절연층(300)은 B 스테이지의 레진, 즉 프리프레그가 사용될 수 있으며, 제1 동박(400a)(400b)은 당업계에서 두루 사용되는 동박 포일(copper foil)이 사용될 수 있다. 동박 포일의 두께는 2 ~ 3 ㎛ 범위 내에서 적용할 수 있다. 결국, 본 발명의 시작재료는 종래기술의 고가의 CCL 내층 코어 대신에, 동박(400a)/접착필름(310a)/절연층(300)/접착필름(310b)/동박(400b)의 구조물을 사용하며, 이를 더미 캐리어(dummy carrier)라 칭하기로 한다.

여기서, 접착필름(310a)(310b)은 제1 동박(400a)(400b)을 제1 절연층(300)에 접착시키는 층으로서, 20 ~ 30 nm 입자 크기의 니켈 화합물로 제작된 접착필름(attach film)을 사용할 수 있으며 가열 가압 라미네이트 조건에서도 변성되지 않는다. 그 결과, 5 ~ 30 N/m 정도의 힘을 가하여 제1 절연층(300)에 접착필름(310a)(310b)의 접착력으로 접착되어 있는 동박(400a)(400b)을 쉽게 벗겨내어(peel off), 제1 절연층(300)으로부터 제1 동박(400a)(400b)을 쉽게 분리할 수 있다.

이어서, 도5b를 참조하면 제2 절연층(410a)(410b)과 제2 동박(500a)(500b)을 적층하고 열압착하여 라미네이션을 진행한다. 본 발명에 따른 제2 절연층(410a)(410b)은 프리프레그와 같은 B 스테이지의 레진이 이용될 수 있고, 제2 동박(500a)(500b)으로서 동박 포일이 이용될 수 있다.

도5c를 참조하면, 노광, 현상, 식각 등의 사진공정을 진행해서 표면의 제2 동박(500a)(500b)을 선택적으로 제거함으로써 동박 회로 패턴을 형성한다. 이 때에, 제1 절연층(300)과 제2 절연층(410a)(410b)은 모두 동질의 프리프레그를 사용하고 구조 역시 대칭구조이므로 열팽창 시에 응력이 서로 상쇄되어 기판이 휘어지지 않는다.

이어서, 도5d를 참조하면 제3 절연층(510a)(510b)과 제3 동박(600a)(600b)을 적층하고 열압착하여 라미네이션을 진행한다. 본 발명에 따른 제3 절연층(510a)(510b)은 프리프레그와 같은 B 스테이지의 레진이 이용될 수 있고, 제3 동박(600a)(600b)으로서 동박 포일이 이용될 수 있다. 그 결과, 도5d를 참조하면, 더미 캐리어를 중심으로 하여 상하로 두 개의 기판 구조물이 형성되어 있음을 알 수 있다. 그리고 나면, 더미 캐리어의 접착필름을 벗겨 내어 상하의 구조물 기판을 두 개로 분리한다.

도5e는 더미 캐리어의 접착필름을 벗겨내어 두 개의 기판으로 분리한 모습을 나타낸 도면이다. 이어서, 도5f를 참조하면, 제1 동박(400a)을 제1층, 제2 동박(500a)를 제2층, 제3 동박(600a)을 제3층으로 하고 사이에 절연층(700)을 형성하고 있는 기판이 도시되어 있으며, 레이저 드릴을 진행해서 원하는 부위에 비아(66)를 형성함으로써 층간 접속을 진행한다. 도5g를 참조하면, 레이저 비아 제작 후 도금을 실시하여 층간 접속을 진행한다. 이어서, 도5h를 참조하면, 사진공정을 진행해서 표면의 동박, 즉 제1층과 제3층 동박을 선택적으로 식각하여 동박 회로를 형성한다.

도6은 종래기술과 본 발명에 따라 제작한 기판의 휨 정도를 나타낸 도면이다. 도6을 참조하면, 좌측의 종래기술의 경우 프리프레그와 CCL의 절연층 사이의 열팽창 차이로 인한 응력이 작용하여 기판이 많이 휘어지는 것을 보여주고 있다. 한편 도6의 우측 사진은 본 발명에 따른 기술을 적용한 것으로서, 상하 대칭인 양면 기판기술을 적용하고 절연층을 공통적으로 동일한 프리프레그를 사용하므로 열팽창으로 인한 기판의 휨 정도가 미미함을 알 수 있다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개선하였다. 본 발명의 특허청구범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술 될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용될 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 진화, 치환 및 변경이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명은 더미 캐리어 양쪽으로 3층 기판을 구성함으로써 열압착 공정 과정 중 열팽창의 차이로 인하여 기판이 휘어지는 문제를 방지할 수 있으며, 종래의 4층 기판 공법과 달리 관통홀 드릴링 공정과 후속 도금 공정을 생략함으로써 원가절감을 도모할 수 있다.

본 발명은 종래 기술과 달리 내층 코어를 사용하지 않고, 임시 접착필름 양면에 동박 포일을 형성한 더미 캐리어를 사용함으로써, 양쪽으로 저비용의 레이저 비아 공정을 실시할 수 있으며, 더미 캐리어 양쪽으로 열팽창 응력이 상쇄되므로 기판이 휘어지는 것을 방지할 수 있고, 일 회 공정으로 동시에 두 개의 인쇄 회로 기판을 만들 수 있는 장점이 있다

66 : 비아
300 : 제1 절연층
310a, 310b : 접착필름
400a, 400b : 제1 동박
410a, 410b : 제2 절연층
500a, 500b : 제2 동박
510a, 510b : 제3 절연층
600a, 600b : 제3 동박
700 : 절연층

Claims (3)

1. 제1 동박, 제2 동박, 제3 동박으로 구성된 3층 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 있어서,
   (a) 제1 절연층의 양 표면에 접착필름을 도포하고, 접착필름 위에 벗겨낼 수 있는 제1 동박을 형성하여, 제1 동박/접착필름/제1 절연층/접착필름/제1 동박의 순서로 적층된 더미 캐리어를 형성하는 단계;
   (b) 상기 더미 캐리어의 양 표면 각각의 제1 동박 위에, 제2 절연층과 제2 동박을 차례로 적층하고, 열압착 라미네이션을 수행하는 단계;
   (c) 상기 더미 캐리어의 양 표면에 형성된 제2 동박 각각을 선정된 회로패턴에 따라 선택 식각하여, 동박회로 패턴을 형성하는 단계;
   (d) 상기 더미캐리어의 양 표면에 회로 형성된 제2 동박 각각 위에 제3 절연층과 제3 동박을 차례로 적층하고, 열압착하여 라미네이션 하는 단계;
   (e) 상기 접착필름으로 접착된 상기 제1 동박을 상기 제1 절연층으로부터 벗겨냄으로써, 상기 단계 (d)의 결과 구조물을 상하 두 개의 구조물로 분리하는 단계;
   (f) 상기 단계 (e)에서 분리된 구조물의 양 표면을 구성하는 제1 동박 또는 제3 동박에 대해 드릴링을 수행하여 홀을 형성함으로써, 제1 동박과 제2 동박, 또는 제2 동박과 제3 동박, 또는 제1 동박과 제3동박을 서로 층간 접속하기 위한 비아를 형성하는 단계;
   (g) 도금을 진행해서 비아를 충진하고 층간 접속을 실시하는 단계; 및
   (h) 상기 단계 (g)의 도금에 의해 구조물 표면에 형성된 도체층을 선택 식각함으로써 구조물의 양쪽 표면에 동박회로를 형성하는 단계
   를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
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