KR100204405B1 - 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법 - Google Patents

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Abstract

금속성 또는 비금속성 전선 또는 강모가 공동의, 실린더형 코아에 부착된다. 전선 또는 섬유는 직경에 있어서 지극히 미세하다.
전해질의 전달을 위해 코아내 구멍의 형태를 갖는 간격이 제공되는데, 상기 전해질은 실린더의 공동내부로부터 섬유를 통해, 영상처리된 기판상의 구리기판으로 공급된다.
전기적 또는 비-전기적 전원이 이용된다.
전선은 금속 실린더를 통해 DC 전원 공급장치의 양전극(양극)에 전기적으로 접속된다.
비-도전 섬유는 에칭될 금속과 직접적인 접촉을 이룬다.
공동의 실린더내 그러나 실린더와는 분리된 전기장치내에는 구멍이 형성된 또는 그물 형태의 구리가 위치되는데, 이는 DC전원 공급장치의 음전극(음극)에 전기적으로 접속된다.
구리적층과 실린더 내부의 구멍을 갖는 구리 사이에 셀이 형성된다.
적층으로부터의 구리(양극)가 제거되어 구멍을 갖는 구리(음극)상에 침전된다.
전기 형성 응용을 위해 동일한 장치가 사용된다.
전선은 정류기의 음전극에 접속될 수 있는 반면, 양극적으로 비가용성인 도전기판은 공동실린더내 역-전극 대신 사용될 수 있다.
활용화된 또는 금속성 기판을 음으로 충전된 섬유를 접촉시킴으로써, 사람들은 노출된 영역내에 금속을 침전시킬 수 있다.

Description

미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법
본 발명은 전자 패키징에서 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선(interconnection)을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선을 필요로 하는 인쇄 배선 회로 기판(PCB), 테이프 자동 접착(TAB)시스템 및 다른 전자 장치에 응용된다.
PCB의 기술적 만족은 세가지 관점, 즉 전자회로의 밀도, 층의 수 및 기판의 적층에 사용된 재료의 질을 기본으로 한다. 본 발명은 제1관점 즉, 기판의 밀도에 관련된다. 밀도는 전기적인 능동소자의 상대적 인접성 및 기판의 단위 면적당 능동소자의 의해 결정된다. 기판상에서 다수의 전기소자를 구성하는 소자는 구리도선이다. 그러므로, PCB의 밀도는 도선과 도선폭의 측면 간격에 의존적이 된다.
[배경기술]
라인을 더욱 미세하게 하고 라인간의 간격을 감소시키는 경향이 최근에 강력하게 대두되었으며, 이는 미래에도 계속될 것이다. 이와 같은 내용을 주제로한 몇몇의 기사들이 있다. 1988년 5월, R.W.앨리슨 2세 및 여러사람들은 PC제조에서 수축 반도체(shrinking semiconductors)란 기사에서 패키지/기판 인터페이스상에 형성될 커넥션의 수가 증가됨에 따라 IC라인 폭이 점차적으로 감소되어 PCB 라인 밀도 및 rlvks내 층의 수의 증가가 요구된다고 언급하고 있다. 이 분야의 다수의 위대한 권위자와 함께 이들은 2밀(mil)의 라인을 갖는 PCB가 1990년대초에는 산업분야에서 표준이 될 것이라고 결론짓고 있다.
인쇄회로 제조의 1987년 6월 개정판내 10권 6번의 페이지 37-44에서는 R.D.러스트에 미세한 라인 기술 : 건식 플라즈마 처리의 영향의 논문에서는 인쇄회로 제조용 습식 화학 처리대신 건식 플라즈마 처리에 대해 언급하고 있다. 러스트에 의해 언급된 문제점중 하나는, 사진 분석에 의한 방법이 미세한 라인 윤곽을 발생시키는데 있어서의 제한 과정이 아니라 오히려 현상, 에칭 또는 도금이 제한 과정이라고 주장하는 러스트 방식보다 더 적은 미세한 라인 윤곽을 발생시키기 위한 요구이다. 종래의 인쇄배선 회로기판은 다음 방식에 따라 제조되는데, 그 과정은 먼저 열 및 압력에 의해 에폭시 및 구리적층을 결합시키는 과정으로 이루어진다. 에폭시 적층은 기계적인 지지체를 제공함으로서 구리적층보다 더 두껍다. 열 및 압력에 의해 에폭시는 부드럽게 되어 구리적층에 접착되게 한다. 구리표면은 화학적으로 처리되거나, 전자화학적으로 처리되는데, 이들 모두는 표면을 작게 들쑥날쑥하게 하여 정착을 가속화 시킨다.
그후, 구리 표면상에 감광수지(photoresist)가 적용되어진다. 최근에는 액체 감광ㅅ쥐 이용법이 건식 감광수지 방법으로 대체되고 있다. 건식 감광수지 기술에서, 열과 압력에 의해 다시 구리상에 감광수지 필름이 적층되어진다.
그후, 도체패턴 감광수지상에 '노출'된다. 노출된 기판은 감광수지를 용해하는 적정 화학용액내에서 '현상'되고 그후, 다음의 '구리에칭'작업에서 에칭되는데 필요한 영역을 따라 구리표면이 노출된다.
구리 에칭작업에서, 현상된 기판은 화학 분사실을 통과하며, 여기에서 구리를 용해시키는 분사 화학약품이 분출된다. 감광수지 및 구리 에칭액은 화학품이 구리만을 침식하고 감광수지는 침식되지 않도록 선택된다. 구리 에칭과정의 최종에는, 감광수지의 표면이 잘 규정된 도체 패턴이 에폭시 기판상에 남게된다.
그후, 감광수지의 표면은 감광수지만을 에칭시키고 구리는 에칭시키지 않는 다른 화학용액에 의해 에칭된다.
다층 즉, 구리도체와 에폭시 적층의 다수층을 포함하는 다층(multilayers)은 기판을 포함시키는 인쇄배선 기판제조에 있어서, 다른 위치에 있는 구리도체 사이의 배선이 필요하다. 이는 에폭시 측벽에 침전된 구리의 정착을 보장하는 종래의 처리법으로서, 적정위치에 구멍을 뚫고 그 구멍내에 구리를 침전시킴으로써 이루어진다.
이와 같은 에칭기술은 영상처리된 적층상에 분사된 제2철, 제2동 또는 K2S2O5(또는 K2,S2,O8)이온으로 이루어진 산화액을 사용한다. 다음 과정에서, 절연 박막에의해 보호된 구리표면은 화학적 용해에 의한 박막의 제거를 수반하는 순환 과정의 일부가 된다.
전형적인 분사과정의 동수역학(hydro dynamic)특성에 의해, 에칭액은 5일의 간격 이하의 위치에 형성된 홈내로 더 깊게 투과될 수 없다. 따라서, 재료의 교환은 좁은 간격에서의 에칭 과정이 상대적으로 늦어지게 하여 넓은 간격을 갖는 경우에 비해 필요한 구리제거가 수행할 수 없게 된다. 이와 같은 대량운반의 한계는 분사 화학에칭 과정에 있어서의 중요한 한계가 된다.
종래기술에는 두가지 해결방법이 공지되어 있다. 이들방법중 한 방법에서는, 회로소자가 부가적으로 만들어진다. 네거티브 마스킹(negative masking)은 회로소자용 개구부에 남게된다. 베어 기판의 개구부에서는 일렉트로레스(electroless) 구리에 사용된 것과 같은 팔라듐 활성제로 감광된다. 활성화는 필요한 두께로 일렉트로레스 구리를 성장동안에 수반된다. 재료의 운반은 에칭과정에서와 동일한 방법으로 이 과정의 한계양상이 된다. 이와 같은 기술에서의 다른 문제점은 라인이 늦은 속도로 형성된다는 점이다. 문제점은 또한 형성된 구리의 기계적 특성 및 질에서도 발생한다.
종래기술에 사용된 다른 방법은 화학적 에칭을 전자화학적으로 보조하는 단계를 포함한다. 이와 같은 방법에서, 양 전계가 적층에 인가된다. 전기적 접촉은 전형적으로 기판의 한측에서 이루어진다. 전기적 접촉이 유지되는한, 화학적으로 그리고 전기적으로 용해가 발생한다. 이들 방법에서의 문제점은 생성된 패턴내에서 전기적 불연속을 초래한다는 것이다. 데렉 플래쳐는 인더스트리얼 엘렉트로 케미스트리(Industrial Electrochemisrtry)(Chapman ＆ Hall, 1992)란 그의 저서에서 PCB를 제조하기 위한 전자화학적 에칭방법을 언급하는데, 여기에서 에칭될 영역만을 노출시키는 현상된 감광수지를 갖는 적층구리는 흑연입자 및 황산의 혼합물에 처리된다. 흑연 입자는 양극과 접촉됨으로써 먼저 충전된다. 그러나, 이와 같은 과정은 흑연의 사용, 그의 회수 및 고농도에서의 에칭액 처리를 포함하는 값비싼 에칭방법에 의해 상업적 관점에서도 성공적으로 인정받지 못하고 있다. 부가적으로, 이와 같은 방법은 기초 기술내의 표준 문제점 즉, 대량운반 한계 및 동일 속도로 모든 방향으로 전파되는 용해에 의한 구리의 하부 절단 등을 경험하게 된다.
상술된 화학 및 전자 화학적 과정은 형성되는 미세한 라인패턴의 변화하는 폭 틈새에 고유한 비-균일 접근에 기인하여 미세한 라인 및 간격을 얻는데 여러 가지 문제점을 갖는다. 본 발명은 일반적으로 인쇄배선 회로기판상에 그리고 전자 산업에서 미세한 라인과 간격형성을 제공하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명은 동시에 모든 위치에 균일하게 도달할 수 있는 비-도전 또는 도전섬유를 형성하는데 있어서 기계적 수단을 통합한다. 화학약품 및 전wk 화학적 과정에서의 용해율은 균일하다. 그러므로, 본 발명은 인쇄배선 회로기판내 현재 가능한 실제적인 5밀(mil)의 한계를 넘은 간격을 발생할 수 있다고 믿어진다.
본인의 미국특허 제 4,159,923호에는 작업부품을 도금시키기 위한 전기적으로 도전된 브러쉬 애플리케이터(applicator)에 대해 언급되어 있다. 본 발명은 인쇄 배선 회로기판 제조를 위해 유사한 기술을 사용할 수 있는 본인 특허의 확장 및 변형이다.
액체를 통한 섬유의 돌출은 방향성이며 균일하다. 본 발명에서는 처리될 전체영역에 걸쳐 균일한 압력을 사용한다. 이는 화학작용과 전계효과의 균일성을 초래한다.
본인의 미국특허 제4,159,934호에서, 도금애플리케이터로 사용된 브러쉬를 사용하는 선택적 도금 애플리케이터가 도시된다. 브러쉬에는 코아의 일단에 부착된 도금 브러쉬를 갖는 전기 도전 코아를 포함한다. 도금전류는 양극성 전기도전 유연섬유로 이루어진 코아 및 브러쉬 헤드에 인가되며 비도전 유연섬유가 사용된다. 브러쉬 헤드내의 비도전 섬유는, 도전섬유가 작업부품에 접촉하지 못하도록 하여 장비가 단락되지 않고 전착(eletcrodeposition)을 방지하도록 형성된다. 도전섬유의 이와 같은 비접촉 기능을 수행하기 위한 여러 가지 구성이 보여진다.
그러므로, 균일한 방법으로 전기를 전달하는 방법이 미국특허 제 4,159,934호에서 증명된다. 이와 같은 방법은 선택적인 금속의 도금을 위해 설계된다. 도금될 금속은 DC전압 공급장치의 음전극에 전기적으로 접속된다. 도전 전선과 비도전 전선의 혼합으로 이루어진 장치는 선택적인 방법으로 전기를 전달시킨다. 도전 및 비도전 전선은 브러쉬내 강모(bristle)의 형태로 배열된다. 도전전선은 비도전 전선에 비해 길이가 더 다. 도전 및 비도전 전선 모두는 공통의 금속성 축에 결합된다. 이와 같은 금속성 축은 DC전원 공급장치의 양 전극에 전기적으로 결합된다. 상기 장치는 또한 비도전 전선이 도금될 금속과 접촉을 이룰 때, 충분한 양의 전기 도금액이 접촉영역에서 유용하게 되는 그와 같은 방법으로, 브러쉬의 코아에 적당한 전기도금액을 전달하는 적절한 편의성을 갖는다. 비도전 전선이 도금될 금속과 물리적 접촉을 이룰 때, 도전 전선은 전계가 형성되도록 전기 도금액과의 물리적 접속상태에서만 금속으로부터 일정거리를 유지한다. 브러쉬로부터 양으로 충전된 금속, 전기 도금액 및 음으로 충전된 금속으로 형성된 전기 화학셀은 전기 도금액으로부터 금속으로 양으로 충전된 금속 이온을 방향지정한다. 이는 도금될 기판(금속)상에 금속의 침전을 초래한다. 그후, 전선 브러쉬의 금속부분의 전체크기는 도금 침전물이 형성되는 영역을 나타낸다. 도금침전물이 생겨야할 바람직한 위치로 브러쉬를 이동시킴으로써, 금속성 기판을 선택적으로 도금시키는 것이 가능하다.
상술된 장치의 변형된 개념이 본 발명의 방법에 사용된다. 본 발명에서, 금속성전선이 공동(hollow)이면서 원통형이고 금속성인 코아에 부착된다. 금속성 섬유전선은 직경이 지극히 미세하다. 전해질의 전달을 위해 구멍형태의 간격이 원통형 금속코아에 제공되는데, 상기 전해질은 금속성 섬유를 따라 금속성 실린더의 공동 내측부분으로부터 적층된 기판상의 구리기판으로 공급된다.
방법에 있어서, 금속성 전선 또는 섬유는 DC전원 공급장치의 양전극(양극)에 금속 실린더를 통해 전기적으로 접속된다. 금속섬유는 또한 에칭될 금속과 직접적인 접촉을 이루게 된다. 공동의 실린더내에 그러나 실린더와는 분리되어 구멍이 뚫린 또는 그물형태의 구리가 위치되는데, 이는 DC 전원공급 장치의 부전극(음극)에 전기적으로 접속된다. 구리적층과 실린더내의 다공 구리사이에 셀이 형성된다. 적층(양극)으로부터 구리가 제거되어 다공의 구리(음극)상에 침전된다. 이와 같은 작용은 미국특허 제4,159,934호에서 수행된 것과는 반대이다. 브러쉬의 금속섬유는 틈이 자연적으로 컨포멀(conformal)하기 때문에 금속에 홈이 생길 때 계속적으로 접촉하게 된다. 에칭작용이 완성될 때 상기 부분에의 전기는 턴오프된다.
동일한 장치가 전기형성 응용에 이용될 수 있다. 섬유는 정류기의 부전극에 접속되는 반면, 양극적으로 비가용성의 도전기판은 공동 실린더내의 역-전극 대신에 사용될 수 있다. 음으로 충전된 섬유와 활성화된 또는 금속성의 기판을 접촉시킴으로써, 사람들은 노출된 영역내에 브러쉬의 크기 및 여러 가지 브러쉬 요소(섬유, 음극, 실린더 크기 및 실린더상의 구멍의 형태)의 구성은 PCB 또는 다른 미세한 라인과 간격응용의 크기 및 복잡성에 맞추어 변할 수 있다. 이와 같은 방법에서, 전체 영역에 걸쳐 균일하게 전류(전계)를 분배하는 섬유에 의해, 실린더의 길이가 변화될 수 있으며 전기는 계속 부분적으로 전달된다.
상기 방법은 또한 처리 장치를 납작한 처리패드의 형태로 표현한다. 이와 같은 형태의 장치는 수백평방 인치의 영역이 에칭되어야만 할 때 상술된 실린더형 장치 이상의 장점을 갖는다. 예로, 패트 장치는 PCB의 전영역에 걸쳐 동시에 이용될 수 있다. 그러므로, 장치제조가 증가됨과 동시에 패턴 정확도가 보존된다.
플라워스의 특허 제2,365,529호에서, 완성된 표면이 땜납 스텐레스 강판에 함께 에칭된다. 장치는 연한 땜납이 스텐레스 강판과 에칭되도록 이동 가능 전극을 구성하는 전기 도전 브러쉬를 사용한다.
브랜드 및 그외 다수의 제21,590,927호의 4도는 작업부품(30)의 작업면(32)으로부터 규석과 조각을 제거하기 위해 틈내에 새겨진 전극(47)을 갖는 전기 도전 브러쉬를 사용한다. 이 특허의 주요 내용은 브러쉬를 인산내로 주기적으로 담그고 작업부품 및 그에 인가된 전류를 갖는 브러쉬를 사용하는 작업면(32)상의 규석등 등을 수동으로 제거한다는 것이다.
이노우에의 제3,474,013호에는 도전 및 절연층으로 구성된 회전 전극에 대해 언급하고 있다. 회전전극은 전기 화학적으로 작업부품의 기계화를 향상 시키기 위해 사용된다. 이노우에의 제4,417,962호에는 부식처리 과정에서 전극으로 작용하는 여러 가지 재료의 변경할 수 있는 케이싱을 사용하는 전기부식 방법 및 장치에 대해 언급하여 청구하고 있다. 이 발명의 제4도에서 나타내는 바와 같이, 금속전선은 전기부식 전극재료로서 제1실시예에서 이용되고 있다.
그러므로, 균일한 방법으로 올바른 위치로 전기를 전달시키는 문제점이 해결되며, 최소의 화학적 교정이 이루어지고 액체의 동력을 제어함으로서 대량 전달 및 용액의 동수역학이 최적화된다. 이와 같은 과정은 산업에서 가장 진보된 제조 방법에 의해 오늘날 성취된 한계를 확장시킨다.
상기 과정은 여러 가지 다른 장점을 갖는다. 미세한 라인 및 간격을 갖는 PCB 제조에 있어서, 상기 과정은 기초처리에서 에칭과정까지 요구되는 장비 모두를 이용한다. 이와 같은 과정에서 사용되는 화학약품은 상업적으로 사용되는 것들이며, 따라서 가격에 있어서, 종래의 기초방법에 사용된 것에 필적할 만 하다. 어떠한 보조의 마스킹 단계도 요구되지 않는다. 어떠한 특별 용액 회수시스템도 요구되지 않는다. 기술의 실행속도는 종래의 기초 에칭 방법에 필적할 만 하다. 부가적으로, 상기 처리과정은 전기형성(부가적) 기술이 유리한 경우에 응용가능하다. 잠재적인 응용의 다른예는 미세한 라인 및 간격이 필요한 테이프 자동접착(TAB)시스템 및 하이브리드 IC 회로이다.
본 발명의 상기 목적, 장점은 물론 다른 목적, 장점들은 수반되는 도면과 함께 이루어진 내용 및 상세한 설명을 참조함으로써 명백하게 될 것이다.
제1도는 영상 처리된 인쇄배선 회로기판에 이용되는 브러쉬의 투시도.
제2도는 에칭장치로서 사용되는 브러쉬의 측면도.
제3도는 전기형성 장치로서 사용되는 브러쉬의 측면도.
제4도는 브러쉬의 단면도.
제5도는 본 발명인 브러시 조립체의 측면도.
제6도는 제1도 내지 제5도에서 언급된 발명인 납작한 브러쉬 변형에 대한 투시도이다.
제1도에 도시된 바와 같이, 섬유 브러쉬(5)가 영상처리된 인쇄배선 회로기판(1) 전체에 걸쳐 사용된다. 브러쉬는 초당 0.1 내지 100cm 사이의 주변장치 속도로 서서히 회전하는 형태로 동작한다. 브러쉬상의 0.2 내지 200 미크론의 미세한 금속성 섬유는 노출된 구리영역과 접촉되며, 인쇄배선 회로기판상에 원통형 브러쉬 설계에 의해 발생된 전계를 부과한다.
섬유는 동일재료인 다공의 실린더와 전기적 접촉상태에 있으며, 동일전극을 나타낸다. 이와 같은 전극은 브러쉬가 에칭장치로서 사용될 때는 양이 되며, 브러쉬가 전기형성 과정에 사용될 때는 음이된다. 브러쉬의 사용을 통해 인쇄배선 회로기판상의 모든 노출된 구리는, 브러쉬의 섬유가 기판상의 모든영역에 접촉되기 때문에 얼마나 동일한 패턴을 위치되어 있는가에 관계없이 에칭에 의해 이용된다.
전기 형성 모드에 사용될 때, 인쇄배선 회로기판은 기판상에 이루어진 음의 광절연 패턴을 가지며, 노출된 라인은 일렉트로레스 활성제로 감광된다. 간단한 일렉트로레스 금속화 단계(원하는 경우)에 이어, 음으로 충전된 브러쉬는 일렉트로레스 과정만에 의해 얻은 것보다 더 빠르게 그리고 더욱 균일하게 좁은 라인 패턴으로 구리를 침전시킨다.
제2도 및 제3도는 브러쉬 기능을 상세히 나타낸다. 섬유는 도전성 세라믹 즉 티 산화 티타늄 또는 도전성 플라스틱 재료를 제외한 다음의 재료 즉, 텅스텐, 티타늄, 니오브, 탄탈, 흑연, 백금, 로듐 및 다른 비가용성 재료로 이루어진다. 양호한 재료는 텅스텐과 티타늄이다. 섬유의 길이는 두께의 함수로서 유연도로 규정된다. (즉, 0.5 내지 100mm) 금속성 실린더는 브러쉬 실린더 내부에 전해질의 통로가 존재하도록 구멍과 함께 형성된다. 음극 브러쉬로서 이용될때는 비가용성의 금속, 흑연 또는 도전성 세라믹의 그물형태이고, 양극 브러쉬로 사용될때는 구리 또는 스텐레스 스틸인 역 전극은 실린더형 다공의 분리기(7)를 거쳐 브러쉬로부터 분리된다. 예로, 이와 같은 분리기는 산/납 배터리 분리기로서 W.R.그레이스 회사에 의해 판매된 다라믹(DRAMIC)으로 형성될 것이다.
전계는 전원공급장치(DC 또는 진동전류)에 의한 두 개의 전극사이에 부과된다. 제5도에 도시된 미끄럼 링(55)은 브러쉬에 전원을 접속한다. 모터로부터 직접 동작될수 있는 기어 시스템을 거쳐 또는 벨트형 전달장치를 거쳐 기계적 회전이 제공된다.
사용에서, 패턴의 재료는 절연된 감광 플라스틱 재료층상에 인가된 사진기술로 윤곽이 잡혀지게 된다. 이와 같은 패턴재료는 전형적으로 0.5 내지 2밀의 두께를 갖는다. 에칭에 의해 제거될 구리영역은 액체의 화학적 작용으로 노출된다. 이들 영역은 또한 전기 접촉에 쉽게 허용된다. 에칭작용의 과정에서, 절연기판이 에칭과정에서 형성된 구리도선 사이에 나타나는 유일한 재료가 될 때까지 구리가 제거된다. 인쇄배선 회로기판의 미세한 라인과 미세한 간격처리에서, 에칭에 의해 형성된 간격은 5밀이거나 폭보다 적으며 깊이는 2 내지 4밀이 된다. 깊이는 박막과 구리판 두께의 함수가 된다.
2밀 또는 폭보다 적게 설계된 간격은 좁은 간격이 되어 어떠한 화학적 또는 전자 화학적 작용에도 노출되기 어렵다. 본 발명의 섬유 브러쉬가 이제 이용될 수 있다. 예로 1/4＂섬유는 5밀의 홈의 하부에 도달하기 위해 섬유길이의 2%만을 통과하면 될 것이다. 이는 또한 섬유상에 무시할 수 있는 휨을 요구하게 된다. 에칭될 전자장치의 표면에 균일한 압력을 제공하고 표면에 걸쳐 균일하게 섬유재료를 제공함으로써 용액에 노출된 모든 영역의 에칭이 수행될 수 있다.
몇몇의 재료를 교환하고, 장치의 평면에 수직방향으로 에칭이 유리하게 진행되도록 보장하기 위해, 장치평면에 평행으로 또는 수직으로 진동운동이 제공된다. 전형적으로 재료교환에 필요한 전해질 공급을 제공하기 위해서는 1cm/sec 이하의 속도에서 1cm 이하의 진동이면 충분하지만 지나친 측방향 용해를 방지하기에는 충분히 낮다.
필요한 경우 전자장치의 평면에 평행하거나 수직인 진동방향은 사용될 패턴용 설계 및 사용될 제조장치에 의해 제공된다. 평행의 진동형태는 접촉의 중복 및 균일성이 이들 운동에 의해 얻어질 수 있는 낮은 구조장치에 이용된다. FeCl3, CuCl2또는 NH4S2O8과 같은 애칭액을 인가시킬 때, 이들의 화학적 활성도는 노출된 구리의 에칭효과를 발생시키기에 충분하다. 그러므로 이와 같은 예에서, 양극전류는 필요하지 않으며, 패턴형성은 전기없이 수행될 수 있다. 금속성 또는 비금속성 틈을 갖는 섬유 브러쉬는 이와 같은 경우에 사용될 수 있다. 상술된 도전 섬유재료에 부가하여 다음의 플라스틱 섬유재료가 이용될 수 있다. 폴리아크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐, 폴리스틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 세라믹 섬유 및 다른 내화학적(chemically resis ive) 재료등이다.
화학적 에칭의 처리과정에서 섬유의 기계적 작용은 에칭액 접촉부의 위치에 공급되고, 포화용액이 동일위치로부터 최대 효율성을 갖도록 제거되는 결과를 초래한다. 이와 같은 작용은 화학적 천공효과를 나타내어 도관내에 일직선의 벽을 형성함으로써 이들 도체의 양호한 전기적 성능을 보장하게 된다.
PCB제조에 대해 주석, 주석-납, 니켈, 금 또는 니켈-주석 합금 또는 팔라듐 또는 팔라듐-니켈 합금의 침전물은 에칭액의 화학적 작용으로부터 기판을 보호하기 위해 구리기판의 상측 박판내의 내-에칭 재료(etching resistant material)로 사용된다. 노출된 구리가 용해되는 동안, 상기 피복층은 반응이 없게 되며, 그 아래에 있는 구리는 용해되지 않게 된다.
제1도는 인쇄배선 회로기판과 함께 사용되는 섬유 브러쉬 장치의 투시도이다. 인쇄배선 회로기판(1)은 기판상에 형성된 여러개의 접속라인 및 윤곽(11)을 갖는다. 라인 및 윤곽(11)은 에칭과정 또는 전기형성 과정에 의해 성장, 분리 및 형성된다. 상기 두 개의 과정이 섬유 브러쉬(5)를 사용하여 이용될 수 있다. 브러쉬(5)는 섬유 브러쉬 헤드(5)에 결합된 회전핸들(3)로 형성된다. 헤드는 세 개의 층(7,8,9)으로 도시된다. 층(7)은 분리기층이며, 층(9)은 제1전극, 층(8)은 제2전극이 된다. 전극(8)은 아래에서 설명될 다른 도면과 함께 더욱 상세히 보여질 브러쉬 헤드(5)의 섬유에 결합된다.
제2도는 제1도의 브러쉬 조립체에 대한 측면도이다. 제2도에서, 두 개의 전극은 번호 '25'와 '21'로 표시된다. 전극(25)은 금속 그물형태를 이룬다. 두 개의 전극은 분리기층(23)에 의해 분리되는데, 이 분리기층은 절연기(DARAMIC)로 형성된다.
브러쉬 강모세트(19)는 전극(21)에 부착되어 있다. 브러쉬 강모(20,22,24)는 강모 모두가 동일한 길이가 되도록 형성된다. 제2도에 도시된 바와 같이 강모는 인쇄배선 회로기판(13)과 직접적인 물리적 접촉을 하게된다. 특히 인쇄배선 회로기판(13)은 그위에 형성된 구리적층(15)과 구리적층(15)상에 형성된 감광수지 포지티브 마스킹(17)층을 갖는다. 전압이 전극에 인가될 때 그리고 브러쉬가 아래에서 상세히 설명될 방법으로 서서히 회전할 때 브러쉬 강모의 기계적 및 전기적 접촉은 감광수지 마스크를 통해 구리내에 미세한 라인과 세부적인 윤곽을 에칭할 수 있도록 한다.
제3도는 브러쉬(37)상의 강모가 전기형성 과정에 사용된다는 점울 제외하고는제2도에 도시된 것과 동일한 도면이다. 다시, 두 개의 전극(31,35)은 이들 사이에 형성된 분리기(33)를 갖는 것으로 도시된다. 인쇄배선 회로기판은 번호 '27'로 나타내는데, 그위에 형성된 감광수지 마스크층(29)을 갖는다. 예로 팔라듐/주석활성제 또는 일렉트로레스 구리의 얇은 침전물은 기판(27)과 마스크(29)사이의 '28'에 형성된다. 번호 '39'는 인쇄회로 기판 마스크(29)내의 도관 또는 골(valley)을 나타낸다. 번호 '41'은 도관 사이의 스페이서(spacer)를 나타낸다. 이와 같은 실시예에서, 브러쉬 헤드내의 강모는 분리기에 의해 분리되고, 미세하게 형성되고 인접하게 이간된 도관(39)내에 금속을 침전시키는 역할을 한다.
제4도는 상술된 브러쉬 헤드의 부분 단면도를 나타낸다. 제4도에서 다수의 강모(43)는 금속성 섬유 브러쉬 실린더(44)에 결합된다. 상기 실린더(44)는 전극의 하나로 작용한다. 다공의 분리기(45)는 브러쉬 실린더에 결합된다. 그물형태의 다른 전극(47)은 분리기층(45)에 접속된다.
제5도는 회전기계장치 및 전원에 접속된 샤프트(3)를 보여준다. 특히 브러쉬 헤드(5)는 제1도와 유사한 방법으로 샤프트(3)에 결합된다. 제3도에서의 핸들상의 번호 '49'는 다수의 구멍을 나타내는데, 이들은 이들을 통한 전해질의 흐름을 허용하는 역할을 한다. 링 기어장치(53,51)는 핸들(53)에 접속되며, 동일하게 회전하는데 제공된다. 두 개의 미끄럼 링 전극 기계장치(55,57,59,63)는 핸들과 핸들내에 형성된 중심코아(65)에 접속된다. 이와 같은 방법으로 전극(57,61)으로 부터의 전력이 브러쉬에 접속되도록 작용한다. 회전 링 조립체(51,53)는 인쇄배선 회로기판의 표면에 전체에서 브러쉬가 서서히 회전할 수 있도록 한다.
제6도는 장치의 평면부분을 나타낸다. 다수의 강모(73)는 역행재료(bracking material)에 의해 구멍을 갖는 기판(75)에 결합된다. 두 개의 그와같은 장치사이에는 인쇄배선 회로기판(76)이 삽입되는데, 이는 패턴(78)을 형성하기 위해 에칭될 두 개의 구리적층을 갖는다.(기판의 전자화학적 에칭을 위한 장치의 이용에 대한 예가 주어진다) 전원 공급장치(81)와의 전기적 접촉은 유연 접촉부(79,80)에 의해 이루어진다. 정류기의 제1전극은 역행재료(74)에 대한 도전 접합부를 갖는 구멍을 갖는 기판(75)에 부착된다. 정류기의 제2전극은 전계의 발생을 가능하게 하기위해 구멍을 갖는 역전극(88)에 부착된다. 전 기판영역에 걸쳐 균일효과를 얻기위해 균일한 압력이 인가되어야 한다. 이는 압력조정장치(84)를 갖는 역부와 스프링(82)에 의해 수행된다. 인쇄배선 회로기판은 화살표 A로 지시된 시스템을 통해 서서히 이동된다. 화살표 B호 지시된 기계적 또는 기역학적(pneymatic) 작용에 의해 측면 또는 수직의 진동이 제공된다.
예 1 : T1에 의한 전자화학적 패턴에칭
섬유-실린더
직경 22마이크론의 티타늄 섬유(Bekaert, Bekinox VN 22 2x 275 200/TI)가 직경 2″의 티타늄 실린더에 부착되었다. 섬유묶음은 길이 1/2″이고, 제1도에 도시된 바와 같이 실린더벽내 구멍사이에 위치되었다. 실린더의 내부는 Daramic스페이서로 덮여 있는데, 이는 분리기로서 산 배터리에 사용된 다공의 플라스틱이다. 실린더 가장 안쪽의 위치는 역전극으로서의 구리 그물이 점유하고 있다. 구리 황산염의 용액 즉 1.5MCuSO4+0.4MH2SO4에 담겨진 PCB를 접촉시키는데 있어서, 구리 적층판과 내부 구리그물 사이에 계(field)가 발생되는데, 계의 양 전극은 PCB의 구리이며, 음전극은 그물이 된다. 그와같은 조건하에서 티타늄 섬유와 접촉하는 모든 PCB의 구리는 용해되는 반면 동일한 양의 구리는 구리 그물상에 침전되었다. 이는 그와같은 상황에서는 티타늄이 활성화되지 못하고 전자화학적으로 삽입물이 계속 양전하를 운반하기 때문에 가능하다. 동일한 패턴이 그와같은 상황하에서 약1amp/in2의 DC전류밀도로 15분 후에 형성되었다. 2밀의 라인 및 간격의 양호한 결과가 FR-r4기판에 걸쳐 1.4밀의 구리적층에서 얻어졌다.
예 2 : Ti에 의한 전자화학적 패턴에칭
섬유-납작한 브러쉬
상기 예 1에서와 동일한 티타늄 섬유가 납작한 섬유 브러쉬(제6도)를 제조하는데 이용되었다. 구멍이 있는 티타늄판이 Ti섬유용 전류 수집기로 이용되었다. 이 장치는 전해질에 담겨진 납작한 칠 브러쉬로서 동작하였다. Daramic분리기판은 역전극 그물과 섬유전극 사이에서 이용되었다. 1 내지 2 r.p.s의 회전운동에 의해 그리고 직경 2 내지 3mm의 원형내에서 두께 4밀의 라인 패턴이 1amp/in2의 DC로 10분이 지난후에 얻어졌다. 구리적층은 FR-4 기판상의 두께 1.4밀이었다. 본 예에서 사용된 용액은 실온에서 35°인 CuCl2이었다.
예 3 : 티타늄에 의한 화학적 패턴에칭
섬유-납작한 브러쉬
제2도의 티타늄 섬유 브러쉬가 실온에서 42°인 FeCl3와 함께 화학적 에칭과정에 이용되었다. 예 2에서 설명된 것과 동일한 운동에 따라 두께 4밀의 패턴라인을 갖는 양호한 결과가 10밀의 폴리이미드 기판에 걸쳐 1oz의 구리적층상에 10분이 지나서 얻어졌다.
예 4 : 파일 직물에 의한 화학적 패턴에칭
벨벳-납작한 브러쉬
50개 필라멘트를 포함하는 300데니이르(denier)실로 만들어진 2mm 두께의 상업적으로 유용한 아크릴 파일직물은 패턴구성을 에칭하기 위한 브러쉬로서 사용된다. FeCl3용액을 사용하여 5분 주기후에, 0.7밀의 구리적층내에 1밀의 라인과 3밀의 간격을 갖는 균일한 양호하게 규정된 결과가 얻어졌다.
예 5 : 파일직물에 의한 화학적 패턴에칭
벨벳-납작한 브러쉬
2mm 두께의 상업적으로 유용한 폴리에스테르 벨벳이 패턴구성을 에칭시키기 위한 브러쉬로서 이용되었다. 폴리이미드 기판에 걸쳐 2oz의 구리적층이 4밀의 라인과 4밀의 간격을 갖는 패턴을 형성하도록 이용되었다. 에칭액으로 10분동안 FeCl3를 사용하고, 브러쉬의 회전운동에 따라, 양호하게 규정된 패턴이 얻어졌다. 이상의 모든 예에서 주어진 기계적 운동은 균일하였으며, 그와같은 기계적 작용에 노출된 영역은 균일하게 에칭되었다.
상기 내용은 본 발명의 영역과 정신을 벗어나지 않는 상태에서 변형이 이루어질 수 있으며, 보호되어야할 내용은 청구범위에 청구되어 있다.

Claims (19)

  1. 정교 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법에 있어서, 영상처리된 기판에 전해질을 적용시키는 공정; 상기 기판에 전기 도전 브러쉬를 접촉시킴으로써 상기 전해질을 거쳐 상기 영상처리된 기판에 전기를 적용시키는 공정; 및 상기 영상처리된 기판의 평면에 대한 진동운동으로 상기 브러쉬를 이동시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 영상처리된 기판상에 재료를 침전시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 영상처리된 기판에서 재료를 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법.
  4. 전자 패키징을 위한 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법에 있어서, 영상처리된 기판을 전해질로 에워싸는 공정; 상기 영상처리된 기판상에 금속을 브러쉬의 전기 도전 섬유로 접촉시키는 공정; 상기 전기 도전 섬유를 전원에 접속시키는 공정 및; 상기 영상처리된 기판의 평면에 대한 진동운동으로 상기 브러쉬를 이동시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 균일하게 상기 전해질을 공급하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법.
  6. 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법에 있어서, 전해질이 다수의 전자도전 전선을 지지하는 구멍이 난 부재를 통하여 통과하도록 허용하고 상기 다수의 전자도전 전선에 제1극성의 전기전위를 적용시키고; 및 상기 다수의 전자도전 전선에 근접하여 부착된 금속부에 제2극성의 전기전위를 적용시키는 것을 영상처리된 기판에서 포함하는 것을 특징으로 하는 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2극성은 기판의 표면에서 상기 전해질을 적용시키기 위한 일정한 전계를 발생시키는 것을 특징으로 하는 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 일정한 압력을 적용하면서 기판의 표면상에서 상기 전기도전 전선을 이동시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 균일하게 상기 전해질을 공급하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로하는 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법.
  10. 제미세한 라인 및 간격을 갖는 배선을 제조하기 위해 노출된 금속부를 구비한 영상처리된 기판을 에칭하는 방법에 있어서, 상기 영상처리된 기판을 다수의 전기 도전 섬유로 접촉시키는 공정; 상기 다수의 전기도전 섬유에 제1극성 전기전위를 적용시키는 공정; 상기 다수의 전기도전 섬유에 근접한 곳에 제2극성 전기전위를 적용시키는 공정; 및 노출된 부분이 전기적으로 에칭되고 제거되기 위해서 일정한 압력을 적용시키고, 영상처리된 기판의 평면을 가로질러 전기도전 섬유가 이동하는 공정을 포함하는 것을 특징으로하는 에칭 방법.
  11. 제10항에 있어서, 균일하게 상기 전해질을 공급하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 이동 공정은 영상처리된 기판의 평면에서 평행하는 진동 운동하는 것을 특징으로 하는 에칭방법.
  13. 기판상에 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선패턴의 전기형성 방법에 있어서, 기판상에 네거티브 감광수지 패턴을 형성시키는 공정; 기판의 노출된 부분을 일렉트로레스 활성제로 감광시키는 공정; 및 상기 기판의 노출된 부분의 도전 재료를 일정한 섬유물질로 침전시키는 공정을 포함하고, 여기서 상기 섬유물질은 다수의 전기 도전 섬유를 포함하고, 상기 침전시키는 공정은 상기 다수의 전기 도전 섬유에 제1극성 전기전위를 적용시키는 공정; 기판의 표면상에서 일정한 전계를 생성하기 위하여 상기 다수의 전기 도전 섬유에 근접한 곳에 제2극성 전기전위를 적용시키는 공정; 및 기판의 표면위에서 섬유가 일정한 압력으로 접촉하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기형성 방법.
  14. 제13항에 있어서, 기판의 표면위에서 상기 섬유가 기판의 표면 평면에 평행하게 진동 운동하여 이동하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기형성 방법.
  15. 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선의 제조방법에 있어서, 현상된 감광수지 패턴을 구비한 기판을 에칭액으로 둘러싸는 공정; 기판상에서 미세한 간격 및 라인을 제조하기 위하여 일정한 압력 및 일정한 에칭액 분배를 통해 기판상의 금속에 섬유를 적용시키는 공정; 및 기판 표면의 평면에 평행하게 진동 운동하여 상기 섬유가 기판의 표면을 가로 질러 이동하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선의 제조방법.
  16. 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선의 제조방법에 있어서, 에칭액을 영상처리된 기판에 적용시키는 공정; 영상처리된 기판을 일정한 압력이 적용되고 에칭액이 일정하게 분배되는 브러쉬에 접촉시키는 공정; 및 상기 브러쉬는 영상처리된 기판의 평면에 평행하게 진동운동하여 이동하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 브러쉬는 모양이 평면인 것을 특징으로 하는 미세한 라인 및 간격을 갖는 배선 제조방법.
  18. 미세한 라인 및 간격을 형성하기 위하여 노출된 금속부를 구비하는 영상 처리된 기판을 에칭하는 방법에 있어서, 화학 부식제를 영상처리된 기판에 적용시키는 공정; 일정한 부식제 분배를 가지는 화학 부식제를 섬유물질에 적용시키고 영상처리된 기판에 일정한 압력을 적용시키는 공정; 및 에칭된 금속부를 제거시키기 위하여 영상처리된 기판의 평면에 대해 진동 운동하여 브러쉬가 이동하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 섬유 물질은 평면 브러쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭방법.
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