KR0168955B1

KR0168955B1 - 경연성 다층 인쇄회로 기판의 제조방법

Info

Publication number: KR0168955B1
Application number: KR1019950041660A
Authority: KR
Inventors: 윤주민; 정재헌; 정지욱
Original assignee: 이형도; 삼성전기주식회사
Priority date: 1995-11-16
Filing date: 1995-11-16
Publication date: 1999-04-15
Also published as: KR970032321A

Abstract

본 발명은 경연성 다층 인쇄회로기판(Rigid-Flexible Multi-layer Printed Circuit Board)의 제조방법에 관한 것이며, 그 목적은 제조공정이 단순하면서도 균열발생이 없는 경연성 다층 인쇄회로기판의 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 경부(Rigid section)와 연부(Flex section)를 갖는 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서, 중간절연층의 양면에 각각 동박막이 적층된 구리원판을 마련하고 그 양면에 통상의 노광, 현상, 에칭 및 박리공정으로 회로패턴을 형성시키는 단계; 회로패턴이 형성된 구리원판에 감광성 유연 커버코트를 적층시키고 밀착시키는 단계; 상기 유연 커버코트를 노광 및 현상에 의해 기판의 연부부위에만 남기고 열경화시키는 단계; 및 이후 연부부위가 절개된 절연층과 구리원판을 적어도 한 개이상 순차적으로 적층시키고 가압하는 단계를 포함하여 구성되는 경연성 다층인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

경연성(Rigid-Flexible) 다층 인쇄회로기판의 제조방법

제1도는 일반적인 경연성 다층 인쇄회로기판의 개략적인 사시도.

제2도

(a)는 종래의 경연성 다층 인쇄회로기판의 분해 사시도.

(b)는 (c)의 A-A' 단면도.

(c)는 완성된 경연성 기판의 사시도.

제3도는 종래의 또 다른 경연성 다층 인쇄회로기판의 단면구조도.

제4도

(a)는 본 발명에 따라 제조되는 경연성 다층 인쇄회로기판의 분해 사시도.

(b)는 (c)의 B-B' 단면도.

(c)는 완성된 경연성 기판의 사시도.

제5도는 본 발명에 따라 제조된 또 다른 경연성 다층 인쇄회로기판의 분해 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

210, 240, 250 : 구리원판

211, 212, 241, 242, 251, 252, 260, 270 : 동박막

213, 243, 253 : 중간절연층

214 : 연부 215 : 인쇄회로

216, 218 : 절연물 217, 219 : 절개부

220, 222 : 감광성 유연 커버코트(photo-imageable flexible covercoat)

본 발명은 경연성 다층 인쇄회로기판(Rigid-Flexible Multi-layer Printed Circuit Board)의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조공정이 단순하면서도 균열발생이 없는 경연성 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

최근 전자산업기술분야에서 반도체 집적회로의 집적도의 놀라운 발전 및 소형 칩부품을 직접 탑재하는 표면내장기술의 발전에 따라 기판상에 회로도체를 중첩해서 고밀도로 형성하는 구조인 다층 인쇄회로기판이 중요한 역할을 하고 있다.

다층 인쇄회로기판은 전자장비들이 더욱 소형화됨에 따라 보다 복잡하고 협소한 공간에서도 내장이 용이하도록 하는 것을 필요로 하고 있으며 이러한 요구에 대처하여 경연성 다층 인쇄회로기판(이하, 단지 'R/F PCB' 라 함)이 개발되고 있다. 이러한 R/F PCB는 제1도에 도시된 바와 같이, 주회로도체가 형성되어 있는 경부(Rigid section)(1)와 다른 경부(1)를 연결하는 인쇄회로케이블이 형성되어 있는 연부(Flex section)(2)로 이루어져 있는데, 상기 연부(2)는 굽힘이 가능하여 매우 복잡하고 좁은 제품공간에서도 내장이 가능하기 때문에 다층 인쇄회로기판을 사용할 때보다 R/F PCB를 사용하면 전자제품 자체를 보다 소형화할 수 있는 장점이 있다.

종래 R/F PCB 의 제조방법에 대해서는 여러가지 기술이 있는데, 대표적인 예를들면 다음과 같다.

먼저, 미국 텔리다인(Teledyne)사가 개발한 리갈(Regal) 공법(미국 특허 제4,800,461호)에 의해 제조된 R/F PCB의 경우 제2도와 같은 구조를 갖는다.

상기 R/F PCB 는 제2도(a)에 도시된 바와 같이, 두장의 구리박막층(11)(12)의 중간층에 한두개의 프리플랙(prepreg)(13)으로 접착되어 절연된 구리원판(10)상에 회로패턴(15)을 형성한 다음, 상기 구리원판(10)의 상하 양면에 절개부(18)(19)를 갖는 프리플랙 절연층(16)(17)을 위치시키고, 이어서 상기 절개부(18)(19)모양보다 약간 크기가 크도록 타발되어 그 일면에 아크릴접착층(21)(23)이 각각 부착된 연부절연층(flexible irsulating layer)(20)(22)이 적층되고, 그 후 절개부(26)을 갖는 절연층(25)을 적층시켜 가압하여 마련되는데, 그 적층된 단면은 제2도(b)에 도시된 바와 같다. 이와 같이 적층, 가압된 R/F PCB 는 설계된 형태대로 최종 타발되어 제2도(c)와 같은 기판으로 완성된다.

상기 리갈공법에 의한 R/F PCB 제조방법의 경우 연부절연층(20)(22)으로 일종의 폴리이미드 필름(Polyimide film)인 캡톤(Kapton)(E.I.du Pont de Nemours사의 상품명)이라는 경화된 절연물질을 사용하였는데, 이 캡톤 절연층은 유연성을 갖고 있기 때문에 인쇄회로기판의 경부(Rigid section)(31)(32)를 상호 연결하는 연부(Flex section)(30)를 형성하는 한편 전체 기판이 좁고 복잡한 공간에서도 내장이 가능하도록 굽힘이 가능한 것이다. 그러나, 상기 리갈공법에 의한 R/F PCB의 제조방법의 경우 연부절연층에 캡톤과 아크릴을 사용하기 때문에 이들의 상호간의 열팽창율의 차이로 인해 기판의 열응력시험 등과 같은 고온 또는 기판의 구멍뚫기 작업시 균열이나 파단이 발생하기 쉬운 단점이 있다.

뿐만 아니라 리갈공법의 경우 연부절연층에 사용하는 캡톤을 제2도(a)에 도시된 바와 같이, 절개부(18)(19)의 크기와 모양에 맞도록 일일이 수작업 등으로 타발하여 절단해야하며 이들을 가접합한 후 프레스 등으로 2차에 걸쳐 가압하여야 하기 때문에 공정상 많은 손실이 발생되고 있는 문제점이 있다.

이러한 문제점과 더불어 리갈공법에 의한 R/F PCB 제조시 문제가 되는 다층 인쇄회로기판의 경부와 연부의 경계면상의 불균일한 상태를 개선하기 위해 텔리다인사에서는 새로운 R/F PCB 의 제조방법을 제안(미국특허제5,095,628호)하였는데, 이 방법도 연부를 형성하기 위한 연부절연물을 상기한 바와 같이 타발해야 하기 때문에 공정이 매우 복잡한 문제가 남아 있다.

한편, 상기한 리갈공법에 의한 R/F PCB제조방법이외에도 미국 자이콘(Zycon)사에서 제안(미국 특허 제5,144,742호)한 R/F PCB의 제조방법이 있는데, 이 방법은 상기 리갈공법에 따른 문제점을 개선하기 위하여 기판의 연부절연층을 형성하기 위한 물질로서 캡톤대신 액상의 물질을 연부에 도포한 것으로서, 이를 제3도를 통해 설명하면 다음과 같다.

즉, 제3도에 도시된 바와 같이 자이콘사에서 개발한 R/F PCB 는 양쪽에 각각 회로패턴이 형성된 구리박막층(111)(112)사이에 프리플랙(prepreg)절연층(113)이 적층되고, 상기 구리박막층(111)(112)의 상하 양측면에는 연부(Flex section)를 마련하기 위한 위치 일부가 절개된 절연층(116)(117)이 적층되며, 그 절개부에는 감광성(photo-imageable) 액상 전구체(liquid precursor)(120)로 도포 또는 침적후 가열, 가압에 의해 경화되어 연부상의 회로패턴을 보호하고 있다. 상기한 R/F PCB 제조방법은 전술한 리갈공법에 의한 제조방법에 비해 R/F PCB 의 경부와 연부의 경계부 형성이 보다 평이하고 연부절연물의 타발과 같은 작업이 생략되는 등 많은 장점을 갖는다. 그러나, 상기한 제조방법은 R/F PCB의 연부절연층을 형성하는 절연물질이 액상이기 때문에 도포 또는 침적되는 방식에 따라 절연층의 두께가 불균일할 수 있으며 특히 두껍게 도포 또는 침적되는 부위는 경화된 후 균열될 수 있는 가능성을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 종래의 캡톤 또는 액상전구체 등과 같은 절연물질 대신에 감광성 유연 커버코트(Photo-imageable flexible covercoat)를 사용하므로써 사용중에도 균열발생이 없는 균일한 절연층이 형성되는 경연성 다층 인쇄회로기관을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래의 R/F PCB 제조방식과는 달리 R/F PCB를 보다 간단히 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 경부(Rigid section)와 연부(Flex section)를 갖는 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서, 중간절연층의 양면에 각각 동박막이 적층된 구리원판을 마련하고 그 양면에 통상의 노광, 현상, 에칭 및 박리공정으로 회로패턴을 형성시키는 단계;

회로패턴이 형성된 구리원판에 감광성 유연 커버코트를 적층시키고 밀착시키는 단계;

상기 유연 커버코트를 노광 및 현상에 의해 기판의 연부부위에만 남기고 열경화시키는 단계; 및

이후 연부부위가 절개된 절연층과 구리원판을 적어도 한 개이상 순차적으로 적층시키고 가압하는 단계를 포함하여 구성되는 경연성 다층인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

제4도는 본 발명에 따라 제조되는 R/F PCB로서, 6면에 인쇄회로가 형성되는 6층 인쇄회로기판을 나타내고 있다. 본 발명에 따른 R/F PCB는 제4도 (a)에 도시된 순서에 따라 적층된다. 먼저, 중간절연층(213)의 양면에 각각 동박막(211)(212)이 적층된 구리원판(210) 상에는 설계된 인쇄회로패턴(215)이 형성되는데, 인쇄회로패턴은 건조필림(dry film)을 덮고 노광 및 현상, 에칭, 박리공정을 걸쳐 통상적인 방법에 의해 형성될 수 있다.

이렇게 인쇄회로가 형성된 구리원판(210)의 상하 양측면에 R/F PCB 의 연부(Flex section)를 형성하기 위해 본 발명에서는 감광성 유연 커버코트(photo-imageable flexible covercoat)(220)(222)을 사용함을 특징으로 한다. 본 발명에서는 감광성 유연 커버코트를 사용함으로써 종래의 경화된 캡톤(Kapton)을 사용할 때와는 달리 타발공정을 생략할 수 있을 뿐만아니라 2차 가압이 필요없기 때문에 공정상 극히 유리하다. 또한, 액상전구체(liquid precursor)를 도포 또는 침적할 때 블균일하게 형성되어 R/F PCB의 연부상에서 발생될 수 있는 균열을 방지할 수 있는 커다란 장점이 있다.

본 발명은 또한 감광성 유연 커버코트를 내층회로 형성후 적층시키기 때문에 종래의 R/F PCB 제조공정과는 전혀 상이할 수밖에 없는 것이다.

본 발명의 감광성 유연 커버코트(이하, 유연 커버코트'이라고도 함)(220)(222)은 노광, 현상과정을 통해 간단히 연부에 부착이 가능하며 특히, 반경화성이기때문에 수 내지 수십 ㎛ 정도의 내층 인쇄패턴(215) 사이사이에 밀착이 용이하고 또한 솔더 레지스트(solder resist)역할을 한다. 상기 유연 커버코트로는, 예를들면 Photo-Imageable Covercoat(E.I.dupont de Nemours사의 상품명)과 같은 일종의 유연 건조필림 솔더 레지스트(flexible dry film solder resist)인 반경화상태의 박막을 들 수 있다. 상기와 같은 유연 커버코트(220)(222)을 내층 인쇄회로가 형성된 구리원판(210)의 상하 양면에 위치시킨 다음, 내층 구리원판(210)과 인쇄회로(215)와 유연 커버코트(220)(222) 상호간의 밀착력 향상을 위해서 진공압착하여 밀착시킴이 바람직하다. 상기 유연 커버코트는 동박막(211)(212)의 전체면에 걸쳐 덮을 수도 있으며 필요에 따라 연부부위(214)보다 약간 크게 절단하여 덮을 수 있으나 연부부위(214)만을 덮을 경우에는 절단작업이 필요하기 때문에 바람직하지 못하다. 동박막(211)(212)의 양면에 위치되어 밀착된 유연 커버코트는 자외선(W)에 의한 노광 및 현상을 통해 자외선에 노출된 연부부위(214)만 남고 건조하게되면 경화된다. 이때, 열경화시의 건조조건은 150-l70℃ 정도에서 1시간 정도하면 충분하다.

상기 유연 커버코트는 건조된 후 경화되어도 유연성을 갖고 있기 때문에 R/F PCB의 연부로서의 역할이 가능하다.

이후의 공정은 통상적인 다층 인쇄회로기판을 제조하는 방법과 동일하다.

다만, R/F PCB 제조시 연부형성을 위해 연부크기만큼 절개된 절개부(217)(219)를 갖는 절연물(216)(218)을 적층시켜 내층 회로와 외층 회로가 절연될 수 있도록 한다. 상기 절연물로서는 통상 프리플랙과 같은 것이 사용된다.

본 발명에 따른 R/F PCB의 적층작업시 제4도(c)의 완성된 R/F PCB 의 B-B' 단면구조를 나타내고 있는 제4도(b)에서와 같이, 열경화되어 잔류되는 유연 커버코트(220)(222)는 R/F PCB의 실제 연부의 크기보다 약간 크도록 하고, 또한 절연물(216)(218)의 절개부(217)(219)의 크기는 R/F PCB 의 실제 연부크기와 동등 또는 크게 하는 한편 상기 잔류 유연 커버코트(220)(222)의 크기보다는 작게 하는 것이다. 예를들면, 실제연부의 길이보다 절연물(216)(218)의 절개부(217)(219)의 크기는 약 0.1~1mm 정도 크게 타발하고 실제 연부의 길이보다 잔류 유연 커버코트(220)(222)의 크기는 약 0.2~2mm 정도 크게함이 바람직하다.

무엇보다도 상기 잔류 유연 커버코트(220)(222)가 절연물(216)(218)과 겹쳐서 적층되도록 하므로서 R/F PCB의 경부와 연부에서의 경계부에 단차가 없도록 평이하게 함이 중요하다. 이렇게 하면 R/F PCB의 사용중 발생될 수 있는 균열 가능성을 방지하는데 더욱 효과적이다.

상기와 같이 적층된 기판을 여러 층을 갖는 다층 인쇄회로기판으로 제조할 수 있는데, 예를들면 6층 인쇄회로기판을 만들고자 할 때는 제4도(a)에 도시된 바와 같이, 상기 절연물(216)(218) 다음에 적층되는 외층 인쇄회로 기판으로서 각각의 중간절연층(243)(253)의 양면에 동박막(241)(242)(251)(252)이 부착된 구리원판(240)(250)을 사용하면 된다. 또한, 4층 인쇄회로 기판을 만들고자 할 때는 상기 외층 구리원판(240)(250) 또는 제5도에 도시된 바와 같이, 동박막(260)(270)을 사용하면 된다. 따라서, R/F PCB 제조시 인쇄회로기판의 층수는 일반 다층 인쇄회로기판과 마찬가지로 특정한 층수로 한정되지 않음은 물론이다.

이렇게 다층으로 적층된 R/F PCB는 단지 1회의 가압공정만으로도 제조가 가능하게 되며, 최종적으로 외층 구리원판에 회로가 인쇄되는 과정은 일반 다층 인쇄회로기판의 제조과정과 동일하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 종래의 캡톤 또는 액상전구체 등과 같은 절연물질 사용하는 방법에 비하여 감광성 유연 커버코트(Photo-imageable flexible covercoat)를 사용하므로써 R/F PCB제조가 매우 단순화될 뿐만아니라 제조된 R/F PCB의 연부에 균일한 절연층이 형성되어 사용중에도 균열발생이 없는 R/F PCB가 제공되는 효과가 있다.

Claims

경부(Rigid section)와 연부(Flex section)를 갖는 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서, 중간절연층의 양면에 각각 동박막이 적층된 구리원판을 마련하고 그 양면에 통상의 노광, 현상, 에칭 및 박리공정으로 회로패턴을 형성시키는 단계; 회로패턴이 형성된 구리원판에 감광성 유연 커버코트를 적층시키고 밀착시키는 단계; 상기 유연 커버코트를 노광 및 현상에 의해 기판의 연부부위에만 남기고 열경화시키는 단계; 및 이후 연부부위가 절개된 절연층과 구리원판을 적어도 한 개이상 순차적으로 적층시키고 가압하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 경연성 다층인쇄회로기판의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 열경화후 연부에 잔류되는 유연 커버코트가 연부의 크기보다 크도록 함을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 잔류 유연 커버코트의 크기가 연부의 길이보다 0.2~2mm 정도 크도록 함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 유연 커버코트 위에 적층되는 절연물의 절개부 크기는 연부의 길이보다 크도록 함을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 절연물의 절개부 크기는 연부의 길이보다 0.1~1mm정도 크도록 함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 잔류 유연 커버코트가 내층 구리원판 상하면에 적층되는 절연물과 내층 구리원판 사이에 겹쳐지게 위치됨을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 유연 커버코트를 밀착시키는 단계에서 진공압착하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 열경화는 150-l70℃의 온도범위에서 행함을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한항에 있어서, 상기 유연 커버코트는 일종의 유연 건조필림 솔더 레지스트인 반경화 상태의 박막임을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 마지막 구리원판 적층 가압단계에서 구리원판 대신 동박막을 사용함을 특징으로 하는 방법.