KR20070088175A

KR20070088175A - Multi-layer printed circuit board and method of manufacturing the same

Info

Publication number: KR20070088175A
Application number: KR1020060018444A
Authority: KR
Inventors: 류재철; 장창수
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-08-29
Also published as: KR101133128B1

Abstract

A multi-layer printed circuit board and a method of manufacturing the same are provided to increase productivity and reduce cost by a batch-type process without generating a handling problem such as warpage. A method of manufacturing a multi-layer printed circuit board includes the steps of; preparing a base substrate(S10); forming a plurality of wiring layers on at least one surface of the base substrate(S20); forming an insulating layer between the wiring layers(S30); forming a via hole which electrically connects the wiring layers(S40); and forming a protecting layer of a thickness of 10mum to 50mum on the outermost layer among the wiring layers(S50). The above steps are performed by using a reel to reel method. The multi-layer printed circuit board has thickness below 1.0 mm, and rigidity of 12 GPa to 30 GPa.

Description

다층 인쇄회로기판 및 그 제조방법{Multi-layer printed circuit board and method of manufacturing the same}Multi-layer printed circuit board and method of manufacturing the same

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 다층 인쇄회로기판 제조공정을 나타내는 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a multilayer printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 빌드 업 다층 인쇄회로기판 제조 공정을 나타내는 도면이다.2 is a view showing a build-up multilayer printed circuit board manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

도 3은 릴에 감겨 있는 기판에 작용하는 힘을 나타내는 도식도이다.3 is a schematic diagram showing a force acting on a substrate wound on a reel.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 빌드 업 다층 인쇄회로기판이 릴에 감길 때에 기판의 전체 두께에 따라 기판 표면에 발생하는 최대 인장 변형율을 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the maximum tensile strain occurring on the surface of the substrate according to the overall thickness of the substrate when the build-up multilayer printed circuit board is wound on a reel according to an embodiment of the present invention.

도 5는 릴 반경에 따른 기판의 크랙 발생을 방지하고 기판이 릴에 잘 감길 수 있게 하는 기판의 허용 두께 영역을 나타내는 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing the allowable thickness area of the substrate to prevent cracking of the substrate along the reel radius and to allow the substrate to be wound around the reel.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 *Brief description of symbols for the main parts of the drawings

10: 베이스 기판 20, 21: 제1 배선층10: base substrate 20, 21: first wiring layer

30, 31: 절연층 40: 비아 홀(via hole)30, 31: insulation layer 40: via hole

50, 51: 제2 배선층 60: 보호층50, 51: second wiring layer 60: protective layer

본 발명은 다층 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 빌드 업(build-up) 공정으로 다층 인쇄회로기판을 제조할 때 릴투릴(reel-to-reel) 방식을 적용할 수 있는 다층 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multilayer printed circuit board and a method of manufacturing the same, and more particularly, a reel-to-reel method can be applied when manufacturing a multilayer printed circuit board by a build-up process. The present invention relates to a multilayer printed circuit board and a method of manufacturing the same.

인쇄회로기판은 TV, 카메라, VCR 등의 가전용 전자제품뿐 아니라 컴퓨터, 휴대용 단말기 등의 정보기기를 포함한 거의 모든 전자 산업 관련 분야에 필수적인 부품으로 자리매김하고 있다. 특히, 최근의 전자기기간 컨버전스와 부품의 소형화, 집적화로 인해 소형 전자부품과 연결되는 기판의 중요성이 더욱 증가되고 있다. Printed circuit boards are becoming an essential component in almost all electronic industry related fields, including information appliances such as computers and portable terminals, as well as home appliances such as TVs, cameras and VCRs. In particular, due to the recent convergence of electromagnetic periods and miniaturization and integration of components, the importance of substrates connected to small electronic components is increasing.

인쇄회로기판(printed circuit board: PCB)은 기판의 강성에 따라 크게 연성 기판(flexible substrate)과 강성 기판(rigid substrate)으로 나뉘어지며, 배선층의 개수에 따라 단면 PCB, 양면 PCB 및 다층 PCB로 나뉘어진다. 현재는 다층 PCB와 다층 연성 PCB가 시장을 주도하고 있으나, 빌드 업(Build-up) PCB, 임베디드(Embedded) PCB등도 새롭게 출시되고 있다.Printed circuit board (PCB) is divided into flexible substrate and rigid substrate according to the rigidity of the board, and divided into single-sided PCB, double-sided PCB and multilayer PCB according to the number of wiring layers. . Currently, multilayer PCBs and multilayer flexible PCBs lead the market, but new build-up PCBs and embedded PCBs are also available.

연성 PCB는 박막의 폴리이미드(polyimide)필름에 동박을 에칭하여 회로를 형성함으로써 절연성, 내열성, 유연성, 굴곡성을 가지며, 자유롭게 구부릴 수 있기 때문에, 휴대용 전자기기, 디지털 카메라, 휴대폰, PDA 등과 같이 기계적으로 움직이는 부분에 사용하는 것이 적합하다. 연성 PCB는 연성 기판을 사용하기 때문에 릴에 감아서 핸들링하는 릴투릴(reel-to-reel) 방식을 적용하여 제조한다. 그 후 에 모든 제조 공정의 마지막 단계에서 연성 PCB를 스트립(strip) 단위로 자르는 스트립 절단 공정이 진행된다. Flexible PCB has insulation, heat resistance, flexibility, and flexibility by etching copper foil on a thin polyimide film to form a circuit and can be bent freely. It is suitable for use on moving parts. Flexible PCB is manufactured by applying a reel-to-reel method of winding a reel to handle because it uses a flexible substrate. Then, at the end of every manufacturing process, a strip cutting process is performed in which the flexible PCB is cut into strips.

반면, 강성 PCB는 강성 기판을 사용하기 때문에 일반적으로 패널(panel) 단위로 제조하는 패널 방식을 적용하여 제조한다. 통상 강성 기판은 원자재층과 전해동박층과 PSR(photo solder resist) 잉크로 이루어진다. 원자재층의 적어도 일측면에는 리소그래피(lithography) 과정을 통하여 전해동박층이 형성되고, 그 전해동박층은 PSR 잉크에 의하여 외부와 절연된다. 이 경우, 전해동박층이 식각된 원자재층을 코어(core)라 일컫는다. 통상 강성기판의 코어로 사용되는 BT(Bismaleimide Triazine)나 FR4(Flame Retardant composition 4) 소재는 내부에 프리프레그(prepreg)와 그 주변의 수지(resin)로 이루어진다. 이 경우, 프리프레그는 글래스 파이버(glass fiber)와 수지(resin)의 복합체를 의미한다. On the other hand, since the rigid PCB uses a rigid substrate, it is generally manufactured by applying a panel method manufactured by a panel unit. Typically, the rigid substrate is composed of a raw material layer, an electrolytic copper foil layer, and a photo solder resist (PSR) ink. An electrolytic copper foil layer is formed on at least one side of the raw material layer through a lithography process, and the electrolytic copper foil layer is insulated from the outside by PSR ink. In this case, the raw material layer in which the electrolytic copper foil layer is etched is called a core. BT (Bismaleimide Triazine) or FR4 (Flame Retardant composition 4) material, which is generally used as a core of a rigid substrate, is made of prepreg and resin around it. In this case, the prepreg means a composite of glass fiber and resin.

다층의 강성 PCB는 이러한 강성 기판에 여러 층의 회로 패턴을 형성해야 한다. 라미네이트(laminate) 타입의 기판을 사용하여 다층의 회로패턴을 형성하는 방법으로는 순차적 라미네이트 공정과 빌드 업 공정이 있다.Multi-layer rigid PCBs must form multiple layers of circuit patterns on these rigid substrates. As a method of forming a multilayer circuit pattern using a laminate type substrate, there are a sequential lamination process and a build-up process.

순차적 라미네이션 공정에서는 먼저, 내층회로가 형성된 기판과 회로 패턴층이 형성된 개별의 기판을 별도로 만든 후, 정렬하여 적층하고 가압한다. 그리고 나서 관통 홀(through hole)에 의해 각 층간 전기적인 연결을 행한다. 이에 반해, 빌드 업 공정은 내층 회로가 형성된 기판위에 배선층과 절연층을 교대로 적층하는 공정이다.In the sequential lamination process, first, the substrate on which the inner layer circuit is formed and the individual substrate on which the circuit pattern layer is formed are separately made, then aligned, stacked, and pressed. Then, the electrical connection between the layers is performed by through holes. In contrast, the build-up step is a step of alternately laminating the wiring layer and the insulating layer on the substrate on which the inner layer circuit is formed.

순차적 라미네이션 공정은 초기 도금외에 도금된 관통홀(plated through hole) 형성 과정에서 한번 더 도금을 해야 하기 때문에 정밀한 회로 패턴을 만드는데에 한계가 있다. 그러나, 빌드업 공정에 의해 제조한 다층 인쇄회로기판은 층간 회로를 연결하는 비아홀 형성과 미세 비아홀 형성이 가능할 뿐만 아니라, 회로 두께가 얇아서 미세 회로패턴의 형성이 용이하여 고밀도 회로를 구성할 수 있다. 그리고, 얇은 두께의 절연층을 형성할 수 있어서 경박화가 가능하다. 따라서, 정밀한 회로 패턴의 제조를 위해서는 빌드 업 공정이 사용되어야 한다. 특히, 점차 박형화되어가는 휴대용 전자기기들을 중심으로 정밀 회로 기판이 필요한데 이를 위하여는 빌드 업 기판으로 제조되는 것이 유리하다. The sequential lamination process has a limitation in making a precise circuit pattern because plating must be performed once more during the formation of plated through holes in addition to the initial plating. However, the multilayer printed circuit board manufactured by the build-up process can not only form via holes and fine via holes for connecting interlayer circuits, but also can form high-density circuits because the circuit thickness is thin and easy to form fine circuit patterns. And a thin insulating layer can be formed, and it can be made thin. Therefore, a build up process must be used for the manufacture of precise circuit patterns. In particular, precision circuit boards are needed around portable electronic devices that are becoming thinner. For this purpose, it is advantageous to be manufactured as build-up boards.

한편, 강성 기판은 유연성이 연성 기판보다 작으므로 스트립(strip) 단위로 제조되는 패널 공정이 적용된다. 이 패널 공정은 릴투릴 공정에 비하여 제조 비용이 많이 들어간다. 특히 대량 생산에 있어서는 패널 공정에 의한 제조 비용은 릴투릴 공정에 의한 제조 비용보다 20 ~ 60% 까지 증가하게 된다. 한편, 생산성 제고를 위해 패널 공정에서는 기판이 가로, 세로 1m 내외의 큰 베이스 패널 단위로 가공되는데, 두께가 얇은 강성 기판의 제조에서는 휨(warpage)과 같은 취급(handling)상의 문제가 발생한다.On the other hand, since the rigid substrate is less flexible than the flexible substrate, a panel process manufactured in strip units is applied. This panel process is more expensive to manufacture than the reel toril process. In particular, in mass production, the manufacturing cost by the panel process is increased by 20 to 60% over the manufacturing cost by the reel toril process. On the other hand, in order to increase productivity, the substrate is processed into a large base panel unit of about 1m in width and length, and in the manufacture of a thin rigid substrate, handling problems such as warpage occur.

강성기판을 이용하여 제조하는 빌드 업 기판의 경우 정밀 회로 기판에 사용되기 위하여 두께가 얇아야 하는데, 패널 공정으로 가공하면 상기한 바와 같이 휨과 같은 취급상의 어려움이 발생한다. 따라서, 제조 비용을 감소시키고 취급을 용이하도록 하며, 가공 정밀도를 높이기 위하여 릴투릴 방식에 의하여 제조될 필요성이 있었다. 그러나, 강성기판으로 다층 회로패턴이 형성된 빌드 업 기판을 릴투릴 방식으로 제조하면 다층 인쇄회로기판에서 크랙이 발생하는 문제점이 있다.In the case of a build-up board manufactured using a rigid board, the thickness of the build-up board should be thin in order to be used in a precision circuit board. However, when the panel is processed by a panel process, handling difficulties such as warpage may occur. Therefore, there was a need to be manufactured by a reel to reel method in order to reduce manufacturing costs, facilitate handling, and increase processing precision. However, when a build-up board having a multilayer circuit pattern formed of a rigid substrate is manufactured in a reel-to-reel manner, there is a problem that cracks occur in the multilayer printed circuit board.

본 발명은 다층 회로패턴이 형성된 빌드 업 기판을 강성기판으로 제조할 때 릴투릴 방식을 적용할 수 있는 다층 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide a multilayer printed circuit board and a method of manufacturing the same, which can be applied to a reel to reel method when manufacturing a build-up substrate having a multilayer circuit pattern formed of a rigid substrate.

본 발명은 베이스 기판을 준비하는 단계; 상기 베이스 기판의 적어도 일 면에 복수의 배선층들을 형성하는 단계; 상기 배선층들 사이에 절연층을 형성하는 단계; 상기 배선층들을 전기적으로 연결시키는 비아홀(via hole)을 형성하는 단계; 및The present invention comprises the steps of preparing a base substrate; Forming a plurality of wiring layers on at least one surface of the base substrate; Forming an insulating layer between the wiring layers; Forming a via hole for electrically connecting the wiring layers; And

상기 배선층들 중 최외측의 배선층에 10㎛ 내지 50㎛의 두께를 갖는 보호층을 형성하는 단계를 포함하며, 다층 인쇄회로기판을 제조하기 위한 상기 각 단계는 릴투릴(reel-to-reel) 방식으로 수행되며, 상기 다층 인쇄회로기판의 두께는 1.0mm 이하인 다층 인쇄회로기판 제조방법을 개시한다.Forming a protective layer having a thickness of 10 μm to 50 μm on the outermost one of the wiring layers, wherein each step for manufacturing a multilayer printed circuit board is a reel-to-reel method. A multi-layer printed circuit board manufacturing method is performed, the thickness of the multi-layer printed circuit board is 1.0mm or less.

또한, 본 발명의 다른 측면은, 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 적어도 일 면에 형성되며, 소정의 패턴을 가지는 복수의 배선층들; 상기 배선층들의 사이에 형성되는 적어도 하나의 절연층; 상기 배선층들을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 비아홀; 및 상기 배선층들 중 최상부의 배선층을 덮고, 10㎛ 내지 50㎛의 두께를 갖는 보호층을 포함하는 다층 인쇄회로기판으로서, 상기 다층 인쇄회로기판의 두께는 1.0mm 이하인 다층 인쇄회로기판을 개시한다.In addition, another aspect of the present invention, the base substrate; A plurality of wiring layers formed on at least one surface of the base substrate and having a predetermined pattern; At least one insulating layer formed between the wiring layers; At least one via hole electrically connecting the wiring layers; And a protective layer covering a topmost wiring layer of the wiring layers and having a thickness of 10 μm to 50 μm, wherein the multilayer printed circuit board has a thickness of 1.0 mm or less.

여기서, 상기 다층 인쇄회로기판의 강성은 12GPa 내지 30Gpa일 수 있다. 그리고, 상기 보호층은 포토 솔더 레지스트(Photo solder resist)일 수 있으며, 상기 보호층의 강성은 1GPa 내지 5Gpa일 수 있다.In this case, the rigidity of the multilayer printed circuit board may be 12 GPa to 30 Gpa. The protective layer may be a photo solder resist, and the rigidity of the protective layer may be 1 GPa to 5 Gpa.

상기 릴투릴 방식에 사용되는 릴의 반경은 50mm일 수 있으며, 상기 베이스 기판의 두께는 0.65mm이하일 수 있으며, 상기 베이스 기판의 강성은 12GPa ~ 30GPa일 수 있고, 상기 보호층의 강성은 1GPa ~ 5GPa일 수 있다.The reel radius used in the reel to reel method may be 50mm, the thickness of the base substrate may be 0.65mm or less, the rigidity of the base substrate may be 12GPa ~ 30GPa, the rigidity of the protective layer is 1GPa ~ 5GPa Can be.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 다층 인쇄회로기판의 제조공정을 나타내는 순서도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 빌드 업 다층 인쇄회로기판의 제조 공정을 나타내는 도면이다. 도 2a를 참조하면, 베이스 기판에 제1 배선층 예컨대, 내층 회로를 형성한다. 여기서, 베이스 기판(10)은 유리섬유(glass fiber)와 같은 섬유질 및 수지(resin)를 포함하는 복합체이다. 일 실시예로 글래스 에폭시(glass epoxy) 적층판이 주로 사용되며 경우에 따라서 BT 수지, 폴리이미드(polyimide) 또는 PPE, PPO 수지등이 사용될 수 있으며, 베이스 기판(10)의 재질로는 다양한 많은 변형예가 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 이러한 베이스 기판은 양측의 릴에 감겨 있는 유리 섬유 시트(sheet)를 이동하면서 수지에 함침시킴으로써 준비할 수 있다.(s10) Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. 1 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a multilayer printed circuit board according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view illustrating a manufacturing process of a build-up multilayer printed circuit board according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2A, a first wiring layer, for example, an inner layer circuit is formed on a base substrate. Here, the base substrate 10 is a composite including a fiber and a resin such as glass fiber. In one embodiment, a glass epoxy laminate is mainly used, and in some cases, BT resin, polyimide, PPE, PPO resin, or the like may be used, and various modifications of the base substrate 10 may be made. It should be understood that it can be used. Such a base substrate can be prepared by impregnating a resin while moving a glass fiber sheet wound on both reels. (S10)

도 2a에 도시된 실시예의 경우, 제1 배선층이 베이스 기판의 양면에 소정의 회로 패턴으로 형성되어 있으며, 양면의 배선층의 전기적 연결을 위하여 비아홀이 형성되어 있다. 그러나, 배선층이 베이스 기판의 일면에만 적층되는 단면 인쇄회 로기판도 적용될 수 있다. 제1 배선층은 예컨대, 감광성 필름을 부착시킨 상태로 식각 공정에 의하여 형성한다.(s20) 이후, 내층 회로가 형성된 기판을 전처리 또는 표면 연마과정을 수행할 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 2A, the first wiring layer is formed on both surfaces of the base substrate in a predetermined circuit pattern, and via holes are formed to electrically connect the wiring layers on both sides. However, a single-sided printed circuit board in which the wiring layer is laminated only on one surface of the base substrate can also be applied. The first wiring layer is formed by, for example, an etching process with the photosensitive film attached thereto (s20). Subsequently, the substrate on which the inner layer circuit is formed may be pretreated or subjected to surface polishing.

다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이 제1 배선층(20, 21)위에 절연층(30, 31)을 형성한다(s30). 이 절연층(30, 31)은 제1 배선층(20, 21)을 보호하게 된다. 도 2c에 도시된 바와 같이 절연층(30, 31)에 비아홀(40)을 형성하기 위하여 건조된 절연층(30, 31)에 감광성 필름(25)을 부착한다. 그리고 자외선 노광, 현상, 에칭 및 식각 과정을 거쳐서 비아홀을 형성한다.(s40) 이 때, 비아홀(40)은 레이저 가공등의 다양한 방법으로 형성할 수 있다. Next, as illustrated in FIG. 2B, insulating layers 30 and 31 are formed on the first wiring layers 20 and 21 (S30). The insulating layers 30 and 31 protect the first wiring layers 20 and 21. As shown in FIG. 2C, the photosensitive film 25 is attached to the dried insulating layers 30 and 31 to form the via holes 40 in the insulating layers 30 and 31. The via hole is formed through UV exposure, development, etching, and etching (S40). In this case, the via hole 40 may be formed by various methods such as laser processing.

이 후, 도 2e와 같이 비아홀(40)을 포함한 표면에 전도성 있는 물질(35)을 도금한다. 그리고 나서, 도 2f에 도시된 바와 같이 식각 과정을 통해 제2 배선층을 형성한다.(s40) 이 때, 비아홀(40)을 통해 제1 배선층(20, 21)과 제2 배선층(50, 51)은 전기적으로 연결된다. 비아홀(40) 부분을 제외하고는 절연층(30, 31)에 의해 제1배선층(20, 21)과 제2 배선층(50, 51)은 서로 절연된다. 이와 같이 빌드 업 공정은 베이스 기판(10)위에 배선층(20,21, 50,51)과 절연층(30, 31)을 순차적으로 쌓아가며, 배선층(20,21, 50,51)간 전기적 연결을 비아 홀(40)을 통하여 이루어진다. Thereafter, a conductive material 35 is plated on the surface including the via hole 40 as shown in FIG. 2E. Next, as shown in FIG. 2F, a second wiring layer is formed through an etching process. In operation S40, the first wiring layers 20 and 21 and the second wiring layers 50 and 51 are formed through the via holes 40. Is electrically connected. Except for the via hole 40, the first wiring layers 20 and 21 and the second wiring layers 50 and 51 are insulated from each other by the insulating layers 30 and 31. As such, the build-up process sequentially stacks the wiring layers 20, 21, 50, and 51 and the insulating layers 30 and 31 on the base substrate 10, and establishes electrical connections between the wiring layers 20, 21, 50, and 51. Through the via hole 40.

그리고 최상부층과 최하부층 즉, 최외곽층에는 도 2g에 도시된 바와 같이 각각 회로패턴을 보호하는 보호층(60, 61)이 형성된다. 상기 절연층(30, 31)은 절연성, 내열성, 내약품성 및 감광성등의 물성을 지닌 물질로 이루어지며, 보호층(60, 61)은 절연성 및 감광성등의 물성을 지닌 물질로 이루어지며 일 실시예로 포토 솔더 레지스트(photo solder resist: PSR)가 사용될 수 있다. The uppermost layer and the lowermost layer, that is, the outermost layer, are formed with protective layers 60 and 61 respectively protecting circuit patterns as shown in FIG. 2G. The insulating layers 30 and 31 are made of a material having physical properties such as insulation, heat resistance, chemical resistance, and photosensitivity, and the protective layers 60 and 61 are made of materials having physical properties such as insulating and photosensitive properties. A photo solder resist (PSR) may be used.

한편, 상기한 다층 인쇄회로기판의 제조 공정 중에는 기판이 릴에 감김과 풀림을 수십 회 반복하게 된다. 이러한 PSR층은 다층 인쇄회로기판의 표면에 위치하게 된다. 그리고, 일반적으로 PSR이 인쇄회로기판을 구성하는 소재중에 가장 취성(brittle)이 큰 소재이다. 따라서, PSR이 릴에 감길 때 PSR층에 가장 많은 인장 변형이 일어나므로 연성이 좋은 솔더 레지스트를 사용하는 것이 좋다. 그러나, 본 발명의 일 실시예로서의 보호층(60, 61)에는 외부와 전기적인 연결을 행하는 단자인 볼 패드(ball pad)를 정의하기 위하여 연성이 좋은 단순 솔더 레지스트를 사용하지 않고, 강성이 큰 포토 솔더 레지스트(60, 61)를 사용한다. 이 포토 솔더 레지스트(60, 61)의 강성은 약 1 GPa ~ 5 Gpa이며, 이에 따른 포토 솔더 레지스트의 두께는 10 ~ 50 ㎛의 범위로 도포되어 경화될 수 있다.Meanwhile, during the manufacturing process of the multilayer printed circuit board, the substrate is repeatedly wound and unwound several times. This PSR layer is located on the surface of the multilayer printed circuit board. In general, PSR is the most brittle material among the materials constituting the printed circuit board. Therefore, when the PSR is wound around the reel, the most tensile strain occurs in the PSR layer. Therefore, it is preferable to use a ductile solder resist. However, the protective layers 60 and 61 as an embodiment of the present invention do not use a soft solder resist having good ductility to define a ball pad, which is a terminal for making an electrical connection with the outside, and has a high rigidity. Solder resists 60 and 61 are used. The stiffness of the photo solder resists 60 and 61 is about 1 GPa to 5 Gpa, and thus the thickness of the photo solder resist may be applied and cured in a range of 10 to 50 μm.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 다층 인쇄회로기판의 제조 방법은 릴투릴 방식으로 진행되므로 인쇄회로기판이 릴에 감김과 풀림이 계속 반복되므로 기판에서 크랙이 발생할 수 있다. 이하에서는 빌드업 다층 인쇄회로기판을 릴투릴 방식으로 제조할 때, 인쇄회로기판에서 크랙이 발생하지 않도록 하는 기판의 두께를 산출하는 방법을 설명한다.In addition, since the manufacturing method of the multilayer printed circuit board according to the exemplary embodiment of the present invention proceeds in a reel-to-reel manner, cracks may occur in the printed circuit board since the winding and unwinding of the printed circuit board are repeated repeatedly. Hereinafter, when the build-up multilayer printed circuit board is manufactured in a reel-to-reel method, a method of calculating a thickness of the substrate to prevent cracks in the printed circuit board will be described.

본 발명의 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판을 제조하기 위한 상기한 빌드 업에 의한 공정은 릴(reel, 70)에 감겨 있는 인쇄회로기판이 소정 거리 이격된 릴에 의하여 당겨져 풀리면서 행해진다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 인쇄회로 기판이 릴(70)에 감기면서 굽힘력을 받게 된다. 또한, 인쇄회로기판이 릴(70)에 감기는 회수는 빌드 업 공정의 각 세부 공정 회수에 대응하므로 인쇄회로기판은 여러 차례 반복적으로 굽힘력을 받게 된다.The process by the above build-up for manufacturing a multilayer printed circuit board according to an embodiment of the present invention is performed while the printed circuit board wound on the reel 70 is pulled and released by reels spaced a predetermined distance apart. Therefore, as shown in FIG. 3, the printed circuit board is subjected to bending force while being wound on the reel 70. In addition, since the number of times the printed circuit board is wound on the reel 70 corresponds to the number of detailed processes of the build-up process, the printed circuit board is repeatedly subjected to bending force several times.

통상의 릴투릴 공정에서의 릴(70)의 반경은 최소 50mm이상인 것이 사용되며, 인쇄회로기판은 릴(70)에 롤(roll)형태로 감겨져 있다. 따라서, 패널 공정과는 달리 인쇄회로기판의 두께가 두꺼우면 릴(70)에 감기는 동안 변형으로 인해 인쇄회로기판 표면에 크랙(crack) 파손이 발생할 수 있다. 수학식 1은 반지름이 r인 릴(70)에 두께가 t인 인쇄회로기판(100)이 감길 때, 인쇄회로기판 표면에 발생하는 최대 인장 변형(maximum tensile strain)을 나타내는 식이다.In a conventional reel to reel process, the radius of the reel 70 is at least 50 mm or more, and the printed circuit board is wound in a roll form on the reel 70. Therefore, unlike the panel process, if the thickness of the printed circuit board is thick, cracks may occur on the surface of the printed circuit board due to deformation while being wound on the reel 70. Equation 1 represents an expression of the maximum tensile strain occurring on the surface of the printed circuit board when the printed circuit board 100 having a thickness t is wound on the reel 70 having a radius r.

도 4는 릴(70)에 감기는 인쇄회로기판의 전체 두께에 대하여 인쇄회로기판 표면에 발생하는 최대 인장 변형율을 도시하는 그래프이다. 도면을 참조하면, 인쇄회로기판(100)의 두께가 1mm일 때 인쇄회로기판의 표면에 걸리는 최대 인장 변형율은 1.0%이다. 한편, 다층 인쇄회로기판(100)을 구성하는 요소 중에 가장 외표면에 위치하는 보호층(60, 61)은 PSR이므로, 인쇄회로기판이 릴(70)에 감길 경우 PSR에 최대 인장 변형이 걸린다. PSR(60, 61)은 다층 인쇄회로기판의 구성 요소중 가장 취성(brittle)이 큰 요소로서 일반적으로 최대 허용 인장 변형이 3% 정도이다. 따라서, 도 2를 기준으로 봤을 때, 두께가 1mm인 인쇄회로기판에 형성된 PSR(60, 61)에는 1%의 인장 변형이 걸리므로 파손을 일으키지 않는다는 것을 알 수 있다. 4 is a graph showing the maximum tensile strain occurring on the printed circuit board surface with respect to the entire thickness of the printed circuit board wound on the reel 70. Referring to the drawings, when the thickness of the printed circuit board 100 is 1mm, the maximum tensile strain applied to the surface of the printed circuit board is 1.0%. On the other hand, since the protective layers 60 and 61 positioned on the outermost surface of the elements constituting the multilayer printed circuit board 100 are PSRs, the maximum tensile strain is applied to the PSRs when the printed circuit boards are wound on the reels 70. PSRs 60 and 61 are the most brittle of the components of a multilayer printed circuit board and generally have a maximum allowable tensile strain of about 3%. Therefore, as shown in FIG. 2, it can be seen that the PSRs 60 and 61 formed on the printed circuit board having a thickness of 1 mm are subjected to 1% tensile strain and thus do not cause breakage.

그러나, 본 발명에 따른 인쇄회로기판이 릴(70)에 감기는 동작은 빌드 업 기판 제조 공정 에서 여러 차례 일어나므로 피로 파손을 고려하여야 한다. 한편, Gladkov 등(A. Gladkov and A. Bar-Cohen, "Parametric Dependence of Fatigue of Electronic Adhesives", IEEE Trans. Comp. Pack. Tech., Vol.22, No.2, 1999)은 레진의 박리 파손에 대해 수명은 주어진 전단 변형(shear strain)을 파손 인장으로 나눈 값의 지수승(exponential)에 반비례한다는 사실을 증명하였다. 이것을 릴(70)에서의 인쇄회로기판(100)의 변형에 응용하면, 전단 변형 대신 인장 변형(tensile strain)을 인덱스로 하여 동일하게 적용된다고 보자. PSR(60, 61)이 3% 변형에서 크랙이 발생한다고 가정하고, 빌드 업 다층 인쇄회로기판 제조 공정 중 인쇄회로기판이 릴(70)에 감기는 회수를 안전계수까지 고려하여 100회로 가정한(통상 감기는 회수는 30~40회이며, 안전계수는 3으로 설정함) 상태에서 PSR(60, 61)에 크랙 발생이 일어나지 않는 조건을 찾는다.However, since the operation of winding the printed circuit board to the reel 70 according to the present invention occurs several times in the build-up substrate manufacturing process, fatigue breakage should be considered. On the other hand, Gladkov et al. (A. Gladkov and A. Bar-Cohen, "Parametric Dependence of Fatigue of Electronic Adhesives", IEEE Trans.Comp. Pack.Tech., Vol.22, No.2, 1999) The lifetime proved to be inversely proportional to the exponential of the given shear strain divided by the failure tension. If this is applied to the deformation of the printed circuit board 100 in the reel 70, it is assumed that the same applies to the tensile strain (index) instead of the shear deformation. It is assumed that cracks occur at 3% deformation of the PSRs 60 and 61, and 100 cycles are considered in consideration of the number of times the printed circuit board is wound on the reel 70 during the build-up multilayer printed circuit board manufacturing process. The number of normal windings is 30 to 40 times, and the safety factor is set to 3) to find a condition where no crack occurs in the PSR (60, 61).

수학식 2를 풀면 파손 변형(x)은 약 0.65%가 된다. 상기 0.65%의 변형율에 해당하는 인쇄회로기판(100)의 두께는 0.65mm이다.(도 4 참고) 즉, 통상적으로 사용되는 릴(70)의 최소 반경이 50mm이므로 인쇄회로기판(100)의 두께는 0.65mm이하 가 되어야 함을 알 수 있다. 만약 릴(70)의 반경을 더 키우면(예를 들면 100mm) 허용 인쇄회로기판의 최대 두께는 1.3mm이다. 그러나, 인쇄회로기판(100)이 1mm이상의 두께를 가지면 기존의 패널 공정을 이용하더라도 휨과 같은 핸들링 문제를 일으키지 않으면서 제조가 가능한 강성을 가지고 있다고 볼 수 있다. 따라서, 현실적으로 릴투릴 공정에 적용하기 위해서는 인쇄회로기판(100)의 두께는 1mm이하이면 되고, 릴(70)의 표준 반경인 50mm에 대응하도록 바람직하게 인쇄회로기판(100)의 두께는 0.65mm 이하여야 한다. Solving equation (2) is broken strain (x) is about 0.65%. The thickness of the printed circuit board 100 corresponding to the strain rate of 0.65% is 0.65 mm (see FIG. 4). That is, since the minimum radius of the commonly used reel 70 is 50 mm, the thickness of the printed circuit board 100 is reduced. It can be seen that should be less than 0.65mm. If the radius of the reel 70 is further increased (eg 100 mm), the maximum thickness of the permissible printed circuit board is 1.3 mm. However, if the printed circuit board 100 has a thickness of 1 mm or more, it can be seen that even if the existing panel process is used, manufacturing can be performed without causing handling problems such as bending. Therefore, in order to apply the reel to reel process in reality, the thickness of the printed circuit board 100 may be 1 mm or less, and the thickness of the printed circuit board 100 is preferably 0.65 mm or less to correspond to 50 mm, which is a standard radius of the reel 70. Should be

한편, 제조 공정중에 인쇄회로기판은 수십차례 감김과 풀림을 반복하므로, 인쇄회로기판이 릴(70)에 잘 감기도록 하는 필요 인장(tension)력을 계산할 필요가 있다. 필요 인장력은 릴(70)의 반경 및 인쇄회로기판의 두께에 따라 결정된다. 도 4는 릴(70)에 감겨 있는 인쇄회로기판에 작용하는 힘을 나타내는 도식도이다. 인쇄회로기판의 폭을 W라 할 때 인쇄회로기판이 반지름 r인 릴(70)에 잘 감기기 위해 주어져야 하는 힘(F)은 수학식 3에 의하여 계산될 수 있다.(E는 영률(Youngs modulus)임)On the other hand, since the printed circuit board is repeatedly wound and unrolled several times during the manufacturing process, it is necessary to calculate the required tension force so that the printed circuit board is well wound on the reel 70. The required tensile force is determined by the radius of the reel 70 and the thickness of the printed circuit board. 4 is a schematic view showing the force acting on the printed circuit board wound on the reel (70). Assuming that the width of the printed circuit board is W, the force (F) that must be given to the printed circuit board to be wound on the reel 70 having a radius r can be calculated by Equation 3 (E is the Young's modulus). being)

이 때, 인쇄회로기판의 폭을 70mm라 하고 그 때 통상적으로 사용되는 인장기(tensioner)의 인장력이 2~3kg중이라고 하며, 안전계수를 감안하여 1kg중(즉, 10N)의 인장력에서 인쇄회로기판이 릴(70)에 잘 감길 수 있게 하는 조건을 계산하여 그래프에 도시하면 도 4와 같이 나타난다. 도 5에서의 A 라인의 왼쪽 영역은 릴(70)의 반경에 따른 인쇄회로기판에서의 크랙을 발생을 방지할 수 있는 인쇄회로기판의 허용 두께를 나타내며, B 라인의 왼쪽 영역은 릴(70)의 인장력에 따른 릴(70)에 잘 감길 수 있는 인쇄회로기판의 허용 두께를 나타낸다. At this time, the width of the printed circuit board is 70mm and the tension force of the tensioner commonly used at that time is 2 ~ 3kg, and considering the safety factor, the printed circuit board at the tension of 1kg (ie 10N) If the condition that can be wound around the reel 70 is calculated and shown in the graph, it appears as shown in FIG. The left region of line A in FIG. 5 represents the allowable thickness of the printed circuit board which can prevent the occurrence of cracks in the printed circuit board according to the radius of the reel 70, and the left region of the B line represents the reel 70. It shows the allowable thickness of the printed circuit board can be wound on the reel 70 according to the tensile force of.

릴(70)에 감겨있던 인쇄회로기판이 풀리면서 빌드 업 공정이 수행되는 다층 인쇄회로기판의 제조 공정에 있어서, 인쇄회로기판의 두께는 굽힘에 의한 크랙을 방지하고 원활하게 감길 수 있도록 하는 두 가지 조건을 모두 만족하여야 한다. 따라서, A 라인의 왼쪽 영역과 B 라인의 오른쪽 영역의 공통영역(가능 영역)이 크랙 방지 조건과 릴(70)에 감길 수 있는 상태 조건을 모두 만족시키는 인쇄회로기판(100)의 두께 범위이며, 이에 의하여 릴(70) 반경에 따른 허용 인쇄회로기판(100) 두께가 결정된다. 그래프에서 알 수 있듯이, 인쇄회로기판(100)의 두께가 약 1mm이상이 되면(예를 들면 1.2mm) 릴(70)에 잘 감길 수 있는 상태 조건을 만족하는 릴(70) 반경이 크랙 방지 조건을 만족하는 릴(70) 반경보다 커지는데, 이것은 생산성이나 설비 관점에서 불리하다. 따라서, 인쇄회로기판(100)의 두께가 약 1.0mm 이하인 것이 역시 바람직하다는 것을 알 수 있다.In the manufacturing process of a multi-layer printed circuit board in which the build-up process is performed while the printed circuit board wound on the reel 70 is released, the thickness of the printed circuit board prevents cracks due to bending and allows the coil to be smoothly wound. All conditions must be satisfied. Therefore, the common area (possible area) of the left area of the A line and the right area of the B line is the thickness range of the printed circuit board 100 which satisfies both the crack prevention condition and the condition condition that can be wound on the reel 70. As a result, the thickness of the allowable printed circuit board 100 according to the radius of the reel 70 is determined. As can be seen from the graph, when the thickness of the printed circuit board 100 is about 1 mm or more (for example, 1.2 mm), the radius of the reel 70 that satisfies a condition that can be easily wound on the reel 70 is a condition for preventing cracking. It is larger than the radius of the reel 70 satisfies this, which is disadvantageous in terms of productivity or equipment. Accordingly, it can be seen that the thickness of the printed circuit board 100 is also about 1.0 mm or less.

빌드 업 공정에 의한 다층 인쇄회로기판(100)은 층간 회로를 연결하는 미세 비아홀 형성이 가능할 뿐만 아니라 회로패턴의 두께가 얇아서 미세 회로 형성이 용 이하여 고밀도 회로를 구성할 수 있다.The multilayer printed circuit board 100 by the build-up process may not only form a fine via hole connecting the interlayer circuits, but also form a high-density circuit by facilitating formation of a fine circuit because the thickness of the circuit pattern is thin.

상기한 바와 같은 구성을 지니며 빌드 업 공정에 의해 제조된 빌드 업 다층 인쇄회로기판은 릴투릴 공정에 적용될 수 있도록 적합화되어 있다. 따라서, 빌드 업의 모든 공정이 각 릴(70)을 통해 흘러가기 때문에 인쇄회로기판(100)의 휨(warpage)과 같은 핸들링 문제가 없으며 일괄 공정으로 인해 단위 공정 별로 진행되는 패널 공정에 비해 생산성이 증대되고 원가가 절감되는 효과가 있다. 또한, 기존의 릴 공정에서 얻어지는 연성 PCB 제품의 정밀도를 달성할 수 있다.The build-up multilayer printed circuit board manufactured by the build-up process having the configuration as described above is adapted to be applied to the reel to reel process. Therefore, since all processes of the build-up flow through each reel 70, there is no handling problem such as warpage of the printed circuit board 100, and productivity is higher than that of the panel process performed by unit process due to the batch process. It has the effect of increasing costs and reducing costs. In addition, the accuracy of the flexible PCB product obtained in the existing reel process can be achieved.

본 발명은 소정의 두께 및 강성을 지닌 인쇄회로기판과 솔더 레지스트층을 포함함으로써 빌드 업 다층 인쇄회로기판을 릴투릴 공정을 이용하여 제조할 수 있다.According to the present invention, a build-up multilayer printed circuit board may be manufactured using a reel to reel process by including a printed circuit board having a predetermined thickness and rigidity and a solder resist layer.

따라서, 기존의 패널 공정에서 발생하였던 기판의 휨(warpage)과 같은 핸들링 문제가 발생하지 않으며, 일괄 공정으로 인해 생산성 증대 및 원가 절감의 효과가 있다.Therefore, handling problems such as warpage of the substrate, which occurred in the conventional panel process, do not occur, and there is an effect of increasing productivity and reducing costs due to the batch process.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims

베이스 기판을 준비하는 단계;Preparing a base substrate;

상기 베이스 기판의 적어도 일 면에 복수의 배선층들을 형성하는 단계;Forming a plurality of wiring layers on at least one surface of the base substrate;

상기 배선층들 사이에 절연층을 형성하는 단계;Forming an insulating layer between the wiring layers;

상기 배선층들을 전기적으로 연결시키는 비아홀(via hole)을 형성하는 단계; 및Forming a via hole for electrically connecting the wiring layers; And

상기 배선층들 중 최외측의 배선층에 10㎛ 내지 50㎛의 두께를 갖는 보호층을 형성하는 단계를 포함하며,Forming a protective layer having a thickness of about 10 μm to about 50 μm on the outermost one of the wiring layers,

다층 인쇄회로기판을 제조하기 위한 상기 각 단계는 릴투릴(reel-to-reel) 방식으로 수행되며, 상기 다층 인쇄회로기판의 두께는 1.0mm 이하이며, 강성은 12GPa 내지 30GPa인 다층 인쇄회로기판 제조방법.Each step for manufacturing a multilayer printed circuit board is performed in a reel-to-reel manner, the thickness of the multilayer printed circuit board is 1.0 mm or less, and the rigidity of the multilayer printed circuit board is 12 GPa to 30 GPa. Way.

제 1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 릴투릴 방식에 사용되는 릴의 반경이 50mm일 때, 상기 다층 인쇄회로기판의 두께가 0.65mm이하의 관계가 성립되는 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법.When the radius of the reel used in the reel-to-reel method is 50mm, the relationship between the thickness of the multilayer printed circuit board is 0.65mm or less is established.

인쇄회로기판의 강성 부분만 1항에 병합처리 요망, 보호층 강성은 삭제Only the rigid part of the printed circuit board should be merged into paragraph 1, and the protective layer stiffness is removed.

제 1항에 있어서, The method of claim 1,

베이스 기판; A base substrate;

상기 베이스 기판의 적어도 일 면에 형성되며, 소정의 패턴을 가지는 복수의 배선층들; A plurality of wiring layers formed on at least one surface of the base substrate and having a predetermined pattern;

상기 배선층들의 사이에 형성되는 적어도 하나의 절연층;At least one insulating layer formed between the wiring layers;

상기 배선층들을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 비아홀; 및At least one via hole electrically connecting the wiring layers; And

상기 배선층들 중 최외측의 배선층을 덮고, 10㎛ 내지 50㎛의 두께를 갖는 보호층을 포함하는 다층 인쇄회로기판으로서,A multilayer printed circuit board comprising a protective layer covering an outermost wiring layer among the wiring layers and having a thickness of 10 μm to 50 μm,

상기 다층 인쇄회로기판의 두께는 1.0mm 이하이며, 강성은 12GPa 내지 30GPa인 다층 인쇄회로기판.The multilayer printed circuit board has a thickness of 1.0 mm or less and a rigidity of 12 GPa to 30 GPa.

제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein

상기 다층 인쇄회로기판의 두께는 0.65mm 이하인 다층 인쇄회로기판.The multilayer printed circuit board has a thickness of 0.65mm or less.