KR20170087305A - 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법은 a)표면에 내층회로패턴이 형성된 내층회로기판 제공하는 단계와, b)상기 내층회로기판 상에 절연층을 적층하는 단계와, c)상기 절연층의 표면 중 리지드 영역에 외층회로패턴을 형성하는 단계와, d)상기 외층회로패턴이 형성되면, 절연층 중 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차부를 드릴비트로 1차 가공하는 단계와, e)상기 1차 가공을 마치면, 상기 절연층 중 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차부를 2차 가공하는 단계와, f)상기 단차부의 2차 가공이 완료되면, 상기 절연층의 플렉시블영역 위치하는 절연층 일부를 제거하여 리지드 플렉시블 회로기판을 완성하는 단계가 포함되어, 종래에는 타발로 가공하지 못한 고다층 회로기판의 깊은 단차 가공이 가능할 뿐만 아니라, 플렉시블영역의 손상을 방지할 수 있고, 단차 가공 부위의 크랙 및 고다층 회로기판의 깊은 단차 가공을 실시하여도 단차부의 가공 균일성이 향상되는 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법을 제공한다.

Description

리지드 플렉시블 회로기판 제조방법{Rigid flexible circuit board manufacturing method}

본 발명은 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리지드 플렉시블 회로기판의 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차를 1, 2회로 가공하여, 종래에는 타발로 가공하지 못한 고다층 회로기판의 깊은 단차 가공이 가능할 뿐만 아니라, 플렉시블영역의 손상을 방지할 수 있고, 단차 가공 부위의 크랙 및 고다층 회로기판의 깊은 단차 가공을 실시하여도 단차부의 가공 균일성이 향상되는 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법에 관한 것이다.

최근에는 반도체 소자의 집적도가 점점 높아지고 있어서, 반도체소자와 외부회로를 접속하기 위한 반도체소자에 배설되는 접속단자(pad)의 수는 증대하고 배설밀도 또한 높아지고 있는 추세이다.

예컨대 실리콘 등으로 이루어진 반도체소자의 최소 가공 치수가 약 0.2㎛정도일 때, 10mm 정도의 반도체소자에 약 1000개의 접속단자를 배설할 필요가 생기고 있다.

또한 이와 같은 반도체소자가 탑재되는 반도체 패키지 등의 반도체 장치에 있어서는 실장 밀도의 향상 등을 위해 소형화, 박형화(薄型化)가 요구되고 있으며, 특히, 노트형 PC(personal computer), 스마트폰 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 10mm 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 위해서는 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.

이에 따라, 최근, 전자부품의 소형화 및 집적화에 따라 이들을 표면상에 장착할 수 있는 다양한 다층의 인쇄회로기판이 개발되고 있으며, 특히 인쇄회로기판이 차지하는 공간을 최소화할 수 있고 입체적, 공간적 변형이 가능한 경연성 인쇄회로기판에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다.

이러한 경연성 인쇄회로기판은 절연층이 내재되어 기계적 강도를 갖는 리지드영역(Rigid domain)과, 상기 리지드영역을 상호 연결하며 탄성적인 플렉서블영역(Flexible domain)으로 구성된 것으로서, 모바일 기기의 고기능화에 따른 실장부품의 고집적화와 파인 피치에 요구에 대응하여 커넥터 사용에 의한 불필요한 공간을 제거하여 고집적화를 요구하는 핸드폰 등의 소형 단말기에 주로 사용되고 있다.

대한민국특허청 공개특허공보에 게재된 공개번호 제10-1009072호(2011.01.11)는 윈도우 가공시 발생하는 디스미어 어택을 최소화할 수 있는 경연성 인쇄회로기판 제조 방법에 관한 발명을 제안하고 있다.

그러나 상기한 기술은 종래의 일반적인 인쇄회로기판 제조공정과 마찬가지로, 리지드영역과 플렉서블영역으로 구획된 베이스 기재(연성필름)를 제공하고, 상기 베이스 기재에 복수의 회로층을 적층한 다음, 플렉서블영역(F)의 회로층을 제거하는 단계를 거쳐 최종적으로 경연성 인쇄회로기판을 완성하는데, 이러한 경우, 플렉서블영역(F)의 회로층 제거시 베이스 기재까지 레이저 광에 의해 손상될 우려가 있다.

일반적으로 복수의 회로층 적층시, 회로층 간의 접착력 향상을 위해 회로층 표면 즉, 회로 패턴이 형성되는 금속층 표면에 산화 처리가 이루어지는데, 이때 금속층은 산화 처리액에 의해 변색되고, 변색된 금속층은 플렉서블영역(F)의 회로층 제거에 사용되는 레이저 광을 흡수하게 된다.

다시 말해서 산화 처리된 금속층은 접합력이 향상되나, 산화 처리에 따른 변색으로 인하여 레이저 공정시 스토퍼로서의 기능을 하지 못하게 되고, 결국, 플렉서블 영역(F)의 회로층 제거 공정 과정에서 베이스 기재에까지 레이저 광이 조사되어 베이스 기재가 손상되는 것이다.

이와 같이 종래의 기술로는 고다층 회로기판의 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차부를 금형 타발로만 가공하게 되면, 타발 충격으로 단차부에 크랙이 발생하여, 깊은 단차 가공이 어려웠고, 또한 드릴비트로만 가공하게 되면, 드릴비트의 드릴링 깊이 제어가 어려워 플렉시블영역의 기판이 드릴링에 의해 파손되는 문제점이 있었다.

본 발명은 리지드 플렉시블 회로기판의 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차를 1, 2회로 가공하여, 종래에는 타발로 가공하지 못한 고다층 회로기판의 깊은 단차 가공이 가능할 뿐만 아니라, 플렉시블영역의 손상을 방지할 수 있고, 단차 가공 부위의 크랙 및 고다층 회로기판의 깊은 단차 가공을 실시하여도 단차부의 가공 균일성이 향상되는 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법은 a)표면에 내층회로패턴이 형성된 내층회로기판 제공하는 단계와, b)상기 내층회로기판 상에 절연층을 적층하는 단계와, c)상기 절연층의 표면 중 리지드 영역에 외층회로패턴을 형성하는 단계와, d)상기 외층회로패턴이 형성되면, 절연층 중 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차부를 드릴비트로 1차 가공하는 단계와, e)상기 1차 가공을 마치면, 상기 절연층 중 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차부를 2차 가공하는 단계와, f)상기 단차부의 2차 가공이 완료되면, 상기 절연층의 플렉시블영역 위치하는 절연층 일부를 제거하여 리지드 플렉시블 회로기판을 완성하는 단계가 포함된다.

이때 본 발명에 따른 상기 a)단계인 내층회로기판 제공하는 단계에서는 상기 내층회로기판 중 플렉시블영역 상에 절연필름이 적층되는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 상기 b)단계인 내층회로기판 상에 절연층을 적층하는 단계에서는 상기 내층회로기판의 플렉시블영역에 적층된 절연필름 상에 이형필름이 적층되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 상기 d)단계인 절연층 중 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차를 드릴비트로 1차 가공하는 단계에서, 상기 드릴비트를 이용한 1차 가공은 상기 내층회로기판의 표면을 기준으로 두께 150~450㎛의 절연층 일부만 남도록 드릴링을 실시하는 것이 바람직하다.

더불어 본 발명에 따른 상기 e)단계인 절연층 중 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차를 2차 가공하는 단계에서는 금형 타발로 절연층을 타발 가공하거나, 레이저로 절연층을 드릴링 가공하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 리지드 플렉시블 회로기판의 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차를 1, 2회로 가공하여, 종래에는 타발로 가공하지 못한 고다층 회로기판의 깊은 단차 가공이 가능한 효과를 가진다.

둘째, 플렉시블영역의 손상을 방지할 수 있고, 단차 가공 부위의 크랙 및 고다층 회로기판의 깊은 단차 가공을 실시하여도 단차부의 가공 균일성이 향상되는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시에 따른 리지드 플렉시블 회로기판이 제조되는 과정을 간략하게 보인 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 리지드 플렉시블 회로기판의 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차를 1, 2회로 가공하여, 종래에는 타발로 가공하지 못한 고다층 회로기판의 깊은 단차 가공이 가능할 뿐만 아니라, 플렉시블영역의 손상을 방지할 수 있고, 단차 가공 부위의 크랙 및 고다층 회로기판의 깊은 단차 가공을 실시하여도 단차부의 가공 균일성이 향상되는 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저 도 1을 참조하면 a)단계로 내층회로기판(10)을 제공한다.

상기 a)단계에서 제공되는 내층회로기판(10)은 절연재인 베이스층(11)과, 상기 베이스층(11)을 기준으로 그 표면에 내층회로패턴(12)이 형성된 연성의 회로기판으로 제공되는 것이 바람직하다.

이때 상기 내층회로기판(10)은 베이스층(11)을 기준으로 상,하면 중 어느 한 면에만 내층회로패턴(12)이 형성된 단면회로기판으로 제공될 수 있고, 또한 베이스층(11)을 기준으로 베이스층(11)의 상,하면에 각각 내층회로패턴(12)이 형성된 양면회로기판으로 제공될 수 있으며, 양면회로기판은 상,하면에 각각 형성된 내층회로패턴(12)이 서로 도통하게 비아를 형성할 수도 있다.

그리고 상기 내층회로기판(10)의 플렉시블영역 상에는 절연필름(13)이 적층되는데, 상기 절연필름(13)은 추후 플렉시블영역의 표면을 이룬다.

따라서 상기 절연필름(13)은 플렉시블영역의 회로를 보호하기 위해 절연이 가능한 커버레이 또는 PSR(Photo Solder Resist)필름으로 구비되는 것이 바람직하다.

다음은 b)단계로, 상기 a)단계에 의해 제공된 내층회로기판(10)의 표면에 절연층(20)을 적층한다.

이때 본 발명의 일 실시에 따른 상기 절연층(20)은 그 표면에 도전층인 동박(21)이 접합된 것으로, 상기 동박(30)은 추후 패턴 가공으로 외층회로패턴을 이루도록 한다.

여기서 본 발명의 일 실시에 따른 상기 절연층(20)은 리지드영역의 물리적 성질을 유지하도록 상기 절연층(20)은 상면에 동박(21)이 접합된 프리프레그(prepreg)로 적층되는 것이 바람직하다.

그리고 내층회로기판(10) 상에 접합되는 절연층(20)은 프레스 방식으로 접합되는데, 여기서 프레스는 기 설정 온도의 열과 압력을 가하는 핫프레스로 실시되는 것이 바람직하다.

또한 상기 절연층(20)이 내층회로기판(10)의 표면에 적층되기 전, 상기 내층회로기판(10)의 플렉시블영역 상에 적층된 절연필름(13)에는 이형필름(22)이 적층되는데, 상기 이형필름(22)은 추후 단차부 가공시 플렉시블영역에 위치하는 절연층(20)의 박리가 용이하도록 하기 위함이다.

다음은 c)단계로, 상기 절연층(20)의 표면 중 리지드영역에 외층회로패턴(23)을 형성한다.

이때 상기 외층회로패턴은 절연층(20)의 표면에 접합된 동박(21)을 이용하게 되는데, 먼저 동박(21)의 표면에 고른 조도를 위하여 무전해 동도금을 실시할 수도 있는데, 상기한 무전해 동도금은 동박의 표면 상태에 따라 생략해도 무방하다.

그리고 상기 무전해 동도금이 실시된 동박(21)의 표면에 드라이필름을 라미네이팅을 실시한 후, 외층회로패턴에 상응하는 이미지로 패턴을 이루는 마스크를 적층하고, 상기 마스크를 통해 자외선(UV) 또는 빛 에너지를 공급하여 단량체(monomer)인 드라이필름을 중합체(polymer)로 반응시켜 필요한 패턴 이미지를 재현하는 노광 작업을 수행한다.

그리고, 노광 작업에서 중합체로 변하지 않은 부분은 탄산나트륨을 이용하여 벗겨내는 현상 작업을 수행하여 외층회로패턴(23)에 대응하는 패턴을 이미지패턴이 형성된다.

이렇게 현상작업을 통해 상기 드라이필름의 이미지패턴 부위를 제외한 부분이 제거되면, 상기 이미지패턴이 형성된 부분을 제외한 상기 동박(21)이 노출된 부위에 전해 동도금을 실시한다.

그리고 상기 드라이필름을 동박(21)에서 박리하여 제거한 후, 전해 동도금이 실시되지 않은 부분의 동박(21)을 에칭으로 제거하여 도전패턴 간의 절연이 이루어지도록 한다.

상기한 에칭 작업은 통상적인 에칭 작업과 같이 외층회로패턴(23) 상에 마스크를 적층한 후, 마스크가 적층되지 않은 부분의 동박만 에칭되도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 과정에 의해 상기 절연층(20) 상에 외층회로패턴(23)이 형성이 완료된다.

여기서 상기 절연층(20)의 플렉시블영역에는 외층회로패턴(23)이 형성되지 않는 것이 바람직하고, 상기 외층회로패턴(23) 상에는 솔더레지스트(24)를 도포하여 상기 외층회로패턴(23)을 보호한다.

다음은 d)단계로 상기 절연층(20) 중 리지드영역과 플렉시블영역 경계인 단차부를 1차 가공한다.

이때 단차부의 가공은 드릴링으로 실시되는데, 상기 내층회로기판의 표면을 기준으로 두께 150~450㎛의 절연층 일부만 남도록 드릴링을 실시한다.

여기서 실시되는 드릴링은 드릴비트를 이용한 NC 드릴링이고, 절연층을 두께 150~450㎛만 남기는 이유는 추후에 실시될 금형 타발 또는 레이저 가공의 허용 가공두께이기 때문이다.

상기한 과정에 의해 리지드영역과 플렉시블영역 경계인 단차부의 깊은 단차 가공이 가능하다.

다음은 e)단계로 상기 d)단계에 의해 1차 가공된 상기 절연층(20) 중 리지드영역과 플렉시블영역 경계인 단차부를 2차 가공한다.

이때 실시되는 단차부의 가공은 금형 타발 또는 레이저 드릴링으로 실시되는데, 금형 타발은 프레스 금형에 리지드영역과 플렉시블영역 경계인 단차부에 위치하는 한 쌍의 커트로 플렉시블영역의 절연필름(13) 상에 적층된 이형필름(22)까지 절연층(20)을 타발하여 가공한다.

또한 레이저 드릴링 역시, 리지드영역과 플렉시블영역 경계인 단차부를 따라 레이저 드릴링을 플렉시블영역의 절연필름(13) 상에 적층된 이형필름(22)까지 실시하여 단차부를 가공한다.

상기한 과정에 의해 리지드영역과 플렉시블영역 경계인 단차부 가공이 완료된다.

다음은 f)단계로 상기 2차 가공으로 플렉시블영역 위치하는 절연층 일부를 제거하여 리지드 플렉시블 회로기판을 완성한다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 상기한 과정으로 리지드 플렉시블 회로기판의 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차를 1, 2회로 가공하여, 종래에는 타발로 가공하지 못한 고다층 회로기판의 깊은 단차 가공이 가능할 뿐만 아니라, 플렉시블영역의 손상을 방지할 수 있고, 단차 가공 부위의 크랙 및 고다층 회로기판의 깊은 단차 가공을 실시하여도 단차부의 가공 균일성이 향상된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 내층회로기판
11: 베이스층
12: 내층회로패턴
13: 절연필름
20: 절연층
21: 동박
22: 이형필름
23: 외층회로패턴
24: 솔더레지스트

Claims (6)

1. a)표면에 내층회로패턴이 형성된 내층회로기판 제공하는 단계;
   b)상기 내층회로기판 상에 절연층을 적층하는 단계;
   c)상기 절연층의 표면 중 리지드 영역에 외층회로패턴을 형성하는 단계;
   d)상기 외층회로패턴이 형성되면, 절연층 중 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차부를 드릴비트로 1차 가공하는 단계;
   e)상기 1차 가공을 마치면, 상기 절연층 중 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차부를 2차 가공하는 단계;
   f)상기 단차부의 2차 가공이 완료되면, 상기 절연층의 플렉시블영역 위치하는 절연층 일부를 제거하여 리지드 플렉시블 회로기판을 완성하는 단계;가 포함되는 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 a)단계인 내층회로기판 제공하는 단계에서,
   상기 내층회로기판 중 플렉시블영역 상에 절연필름이 적층되는 것을 특징으로 하는 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 b)단계인 내층회로기판 상에 절연층을 적층하는 단계에서,
   상기 내층회로기판의 플렉시블영역에 적층된 절연필름 상에 이형필름이 적층되는 것을 특징으로 하는 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 d)단계인 절연층 중 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차를 드릴비트로 1차 가공하는 단계에서,
   상기 드릴비트를 이용한 1차 가공은,
   상기 내층회로기판의 표면을 기준으로 두께 150~450㎛의 절연층 일부만 남도록 드릴링을 실시하는 것을 특징으로 하는 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 e)단계인 절연층 중 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차를 2차 가공하는 단계에서는,
   금형 타발로 절연층을 타발 가공하는 것을 특징으로 하는 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 e)단계인 절연층 중 리지드영역과 플렉시블영역의 경계인 단차를 2차 가공하는 단계에서는,
   레이저로 절연층을 드릴링 가공하는 것을 특징으로 하는 리지드 플렉시블 회로기판 제조방법.

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