KR20180060687A - 인쇄회로기판 제조방법 - Google Patents

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KR20180060687A
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박심환
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Abstract

인쇄회로기판 제조방법이 개시된다. 일면에 조도가 형성되고 이종의 금속층이 적층된 금속박을 절연층에 적층하여, 금속박의 조도를 절연층에 전사하는 단계, 금속박을 제거하여 조도가 전사된 절연층의 면을 노출시키는 단계, 조도가 형성된 절연층의 면을 산성용액으로 처리하는 단계 및 절연층에 도금으로 회로패턴을 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법이 제공된다.

Description

인쇄회로기판 제조방법{Manufacturing method for printed circuit board}
본 발명은 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다.
전자기기의 소형화가 가속되고 있고, 이에 따라 인쇄회로기판의 회로도 미세회로로 변화되고 있다. 미세회로를 형성하는 기술은, 금속을 선택적으로 에칭하여 회로를 형성하는 공법과 금속을 선택적으로 도금하여 회로를 형성하는 공법이 있다.
종래에 도금하여 회로를 형성하기 위해서, 절연층에 대한 금속의 밀착력을 높이는 프라이머의 사용이 요구되었다. 그러나, 프라이머는 비용은 높이는 요인이 되었다.
일본공개 특허공보 제2011-040728호
본 발명의 일 측면에 따르면, 일면에 조도가 형성되고 이종의 금속층이 적층된 금속박을 절연층에 적층하여, 상기 금속박의 조도를 상기 절연층에 전사하는 단계, 상기 금속박을 제거하여 조도가 전사된 상기 절연층의 면을 노출시키는 단계, 조도가 형성된 상기 절연층의 면을 산성용액으로 처리하는 단계 및 상기 절연층에 도금으로 회로패턴을 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 순서도.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 예시하는 도면.
도 9 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 예시하는 도면.
본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 예시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법은, 조도 전사단계(S1), 절연층 노출단계(S2), 산성용액 처리단계(S3) 및 회로패턴 형성단계(S4)를 포함한다.
조도 전사단계(S1)에서는, 조도가 형성된 금속박(10)을 절연층(20)에 적층하여, 금속박(10)에서 절연층(20)으로 조도를 전사한다. 이 때, 금속박(10)의 조도가 형성된 일면에는 금속박(10)과 이종의 금속층(12), 즉 다른 재질의 금속층(12)이 적층될 수 있다. 이종의 금속층(12)은 박막으로 형성되어서, 이종의 금속층(12) 상에도 조도는 유지되고 절연층(20)에 조도를 전사할 수 있다.
예를 들어, 금속박(10)은 구리를 주성분으로 하는 동박이고, 이종의 금속층(12)은 동박의 방청을 위해 사용되는 니켈 및/또는 크롬을 포함하는 박막의 층일 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 반경화 상태의 프리프레그(prepreg)를 향하여 조도가 형성된 동박의 일면을 가압하여, 동박에 절연층(20)을 적층할 수 있다
절연층 노출단계(S2)에서는, 금속박(10)을 제거하여 조도가 전사된 절연층(20)의 면을 노출시킨다. 절연층(20)에 형성된 조도는 회로패턴 형성 시에 도금의 밀착력을 높이는 역할을 한다.
예를 들면, 금속박(10)을 에칭하여 금속박(10)을 제거할 수 있다. 이 때, 이종의 금속층(12)은 금속박(10)과 다른 재질의 금속이므로, 금속박(10) 에칭 후에 이종의 금속층(12)은 절연층(20) 상에 남아 있게 될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 절연층(20)의 상면에 적층된 동박에 구리 에칭액을 분사하여 동박을 제거할 수 있다. 이 때, 니켈 및/또는 크롬을 포함하는 방청층은 절연층(20) 상에 잔존하며, 특히 일부 영역(13)에서는 두껍게 남아 있을 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 에칭으로 금속박(10)을 제거하는 방법을 제시하였으나 이에 한정되지는 않는다. 절연층(20)을 적층한 후에 금속박(10)을 박피하는 방법 등과 같이 당업자에게 알려진 다양한 금속박(10)의 제거방법이 사용될 수 있다.
산성용액 처리단계(S3)에서는, 조도가 형성된 절연층(20)의 면을 산성용액으로 처리한다. 이 때, 산성용액은 절연층(20) 상에 이종의 금속층(12)이 두껍게 남아 있는 부분(13)을 제거할 수 있다. 두껍게 남은 이종의 금속층(12)은 도금이 잘 이루어지지 않는 부분으로서 도금을 불균일하게 하는 원인이 될 수 있다. 따라서, 도금하기 전에 조도가 형성된 절연층(20)의 면을 산성용액으로 처리하면, 두껍게 남은 이종의 금속층(12)을 제거하고 도금의 균일성 및 도금으로 형성된 회로패턴의 밀착력을 높일 수 있다.
또한, 산성용액으로 절연층(20)의 이종 금속층(12)을 완전히 제거하는 것보다, 일정수준으로 이종 금속층(12)의 일부를 남기는 것이 도금의 밀착력을 높이는데 더욱 바람직하다. 예를 들어, 니켈 및/또는 크롬을 포함하는 이종 금속층(12)을 4.0 내지 10.0의 원자농도(Atomic concentration, at%)로 남길 수 있다. 니켈 및/또는 크롬을 포함하는 이종 금속층(12)을 완전히 제거한 경우와 비교하여, 상술한 원자농도로 얇게 남은 이종 금속층(12´)은 더 높은 도금 밀착력을 확보에 유리하다. 여기서, 얇게 남은 이종 금속층(12´)은 절연층(20)의 표면을 완전히 덮지 않고 부분적으로 노출시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 조도가 형성되고 니켈 및/또는 크롬이 잔존하는 절연층(20)의 상면에, 염산, 황산 또는 인산 등의 산성용액을 도포할 수 있다.
한편, 산성용액 처리단계(S3)는 절연층(20)에 극성기를 형성시켜 도금의 밀착력을 더욱 높일 수 있다. 절연층(20)이 고분자 사물을 포함하는 수지로 이루어진 경우에, 산성용액 처리는 고분자 사슬을 가수분해시킬 수 있다. 절연층(20) 표면에 가수분해된 고분자 물질은 많은 극성기(polar group)를 가지게 되므로, 도금 시에 금속 이온을 당기는 힘을 가진다. 이에 따라, 절연층(20) 상에 도금의 밀착력을 높이는데 기여할 수 있다. 특히, 무전해 도금 시에, 절연층(20) 상의 극성기는 하전된 금속이온과 상호작용을 하여 금속이온이 절연층(20)에 부착되도록 작용할 수 있다.
예를 들어, 에폭시기(epoxy group)를 포함하는 에폭시 계열의 수지를 절연층(20)으로 사용하고 약 55wt%의 황산을 이용하여 에폭시기를 가수분해 시킬 수 있다. 황산은 절연층(20)에 도포하거나 황산에 절연층(20)을 침지시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 에폭시기란 탄소 2개와 산소 2개로 이루어지는 3원자고리로서, 에폭시기에 황산과 같은 산성용액을 처리하면 가수분해를 통하여 높은 극성을 가지는 수산화기 등이 형성될 수 있다.
회로패턴 형성단계(S4)는, 절연층(20)에 도금으로 회로패턴을 형성한다. 상술한 과정을 통하여, 절연층(20) 상에 높은 조도가 형성되어 도금의 밀착력이 향상되며, 절연층(20)의 표면에 소정의 두께로 조절된 이종의 금속층(12)이 도금의 밀착력을 높일 수 있다. 또한, 절연층(20)의 표면에 극성기를 형성되어서 도금의 밀착력을 더욱 높일 수도 있다.
도 8을 참조하면, 높은 조도 및 소정의 두께로 조절된 이종의 금속층(12)이 형성된 절연층(20) 상면에, 무전해 도금으로 구리 도금층(30)을 형성할 수 있다. 이 때, 절연층(20)의 상면에는 상술한 가수분해 과정에 의해 극성기가 형성되어 있을 수 있다. 무전해 도금 후에는 전해 도금을 통하여 원하는 두께의 회로패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
도 9 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 예시하는 도면이다. 본 실시예에서는 절연층(120) 내부에 이미 내부 회로(125)가 형성되어 있고, 내부 회로(125)와 연결되는 비아를 형성하기 위한 비아홀 형성단계가 추가된다.
예를 들어, 앞에서 기술한 절연층 노출단계(S2) 이전에, 금속박(110)이 적층된 절연층(120)에 비아홀을 형성하고, 비아홀에 디스미어 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 내부 회로(125)가 형성된 절연층(120) 상에 조도가 형성된 동박이 적층되어 절연층(120)에 조도를 전사할 수 있다. 동박에는 방청을 위해 니켈 및/또는 크롬의 이종 금속층(112)이 형성될 수 있다. 도 10을 참조하면, 레이저 또는 기계적 가공을 통하여 금속박(110) 및 절연층(120)에 비아홀(122)을 형성할 수 있다. 이 때, 비아홀(122) 내부에는 스미어(smear, 123)가 형성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 비아홀 가공에서 형성된 스미어(123)를 제거하기 위한 비아홀의 디스미어 공정이 수행될 수 있다. 이 때, 조도가 전사된 절연층(120)의 상면은 금속박(110)에 의해 여전히 커버되어 있어서, 비아홀의 디스미어 공정으로 절연층(120)의 조도가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
비아홀의 디스미어 공정 후에, 상술한 절연층 노출단계(S2)에서 금속박(110)을 에칭으로 제거하여 조도가 형성된 절연층(120)의 면을 노출시킬 수 있다.
도 12를 참조하면, 동박을 에칭한 후에 상술한 상선용액 처리단계를 통하여, 조도가 형성된 절연층(120) 상에 니켈 및/또는 크롬의 이종의 금속층(112´)을 일정량으로 조절할 수 있으며 절연층(120) 표면에 극성기를 형성시킬 수 있다.
도 13을 참조하면, 절연층(120) 상면에, 무전해 도금으로 구리 도금층을 형성할 수 있다. 무전해 도금 후에는 전해 도금을 통하여 원하는 두께의 회로패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 동박에 비아홀을 형성하고 디스미어를 처리하는 과정에서도 절연층(120)의 상면에 동박에 덮여 있다. 이에 따라, 디스미어 처리에 의하여 절연층(120)의 조도가 손상되는 것을 방지하고, 절연층(120) 상에 도금을 형성할 때 유지된 조도를 이용하여 도금 밀착력을 확보할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10, 110: 금속박
12, 112: 이종의 금속층
20, 120: 절연층
13, 130: 도금층

Claims (9)

  1. 일면에 조도가 형성되고 이종의 금속층이 적층된 금속박을 절연층에 적층하여, 상기 금속박의 조도를 상기 절연층에 전사하는 단계;
    상기 금속박을 제거하여 조도가 전사된 상기 절연층의 면을 노출시키는 단계;
    조도가 형성된 상기 절연층의 면을 산성용액으로 처리하는 단계; 및
    상기 절연층에 도금으로 회로패턴을 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산성용액 처리단계는,
    상기 이종 금속층의 일부를 제거하는 인쇄회로기판 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이종 금속층은, 니켈 및 크롬 중 적어도 어느 하나를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 산성용액 처리단계는,
    상기 절연층 표면에 상기 이종 금속층을 4.0 내지 10.0의 원자농도(Atomic concentration, at%)로 남기는 인쇄회로기판 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 고분자 사슬을 가지며,
    상기 산성용액 처리단계는, 상기 고분자 사슬을 가수분해시키는 인쇄회로기판 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고분자 사슬은 에폭시기(epoxy group)를 포함하고,
    상기 산성용액 처리단계는, 상기 에폭시기를 가수분해하여 극성기(polar group)를 형성하는 인쇄회로기판 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 산성용액 처리단계는,
    황산을 상기 절연층에 도포하거나 황산에 상기 절연층을 침지시키는 인쇄회로기판 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절연층 노출단계 이전에,
    상기 금속박이 적층된 절연층에 비아홀을 형성하는 단계; 및
    상기 비아홀에 디스미어 처리하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 산성용액 처리단계는,
    상기 디스미어 처리를 중화시키는 중화제를 이용하는 인쇄회로기판 제조방법.
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