KR100343903B1 - 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀 제조공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀 제조공법에 관한 것으로서, 다층 인쇄회로기판에 소정 깊이로 블라인드 비아홀을 천공하고, 상기 블라인드 비아홀에 도전성 페이스트를 인쇄하여 채워넣는 방식으로 적어도 2층 이상의 도체층 사이를 층간 접속하기 위한 것이다.

이를 위하여 본 발명에 따른 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀 제조공법은, 적어도 2층 이상의 도체층을 연결하기 위하여 다층 인쇄회로기판에 임의의 깊이로 블라인드 비아홀을 천공하는 공정; 상기 블라인드 비아홀의 내부까지 도전성 도료를 채우기 위하여 진공상태에서 상기 천공된 블라인드 비아홀에 상기 도전성 도료를 인쇄하여 블라인드 비아홀의 내부를 채워 층간 접속하는 공정; 상기 도전성 도료에 포함된 용제를 증발시키기 위하여, 섭씨 50~100 도에서 예비로 건조하고, 상기 블라인드 비아홀에 인쇄된 도전성 도료의 평활성을 유지시키고 상기 도전성 도료 스스로가 상기 블라인드 비아홀의 내부로 침투되게 하기 위하여, 상온에서 건조하여 층간접속을 완료하는 공정; 상기 블라인드 비아홀 천공작업에 의해 발생하는 버(burr)를 제거하기 위한 디버링(deburring)공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 다층 인쇄회로기판을 제조할 때, 동도금 공정을 최소화하여 제조시간 단축과 비용절감이 가능하면서도 고밀도화 및 소형화에 적합하고 환경오염을 줄일 수 있게 된다.

Description

다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀 제조공법{Manufacturing method for blind via hole of multi-layer printed circuit board}

본 발명은 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀 제조공법에 관한 것으로서, 특히 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀에 도전성 페이스트를 인쇄하여 채워넣는 방식을 이용하여, 인쇄회로기판의 적어도 2층 이상의 도체층을 서로 접속시킴으로써, 도금공정을 최소화 할 수 있도록 한 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀 제조공법에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 인쇄회로기판은 전자산업의 발달로 보다 고다층화, 고밀도화 되고 있으며, 일반적으로 다층 인쇄회로기판은 4층 이상의 기판으로서, 제조시 많은 공정과 정밀한 기술들이 요구된다.

도 1은 종래의 다층 인쇄회로기판의 제조 공정도로서, 다층 인쇄회로기판을 제조하기 위하여서는 먼저 단면 및/또는 양면 동입힘 적층판을 제조하고 이를 여러 단계의 처리공정(a1-a8)을 거쳐 다층 인쇄회로기판을 제조한다.

종래 다층 인쇄회로기판의 제조공정을 도 1을 참조하여 설명하면, 제 1공정(a1)에서는 양면 인쇄회로기판을 제조하기 위해 양면 동입힘 적층판(1)(double sided copper clad laminate)을 마련하고 있다. 상기 양면 동입힘 적층판(1)은 기판을 중심으로 그 상, 하 양면에 도체층(1a)(1b)이 입혀져 있다.

제 2공정(a2)에서는 드릴을 사용하여 상기 양면 동입힘 적층판(1)의 원하는 위치에 구멍(2)을 천공한다.

제 3공정(a3)에서는 구멍(2)이 형성된 상기 양면 동입힘 적층판(1)에 동박도금을 실시하여 상기 구멍(2)의 내부에 동박(3)을 형성한다. 이 동박(3)은 상기 양면 동입힘 적층판(1)의 상, 하 양면의 도체층(1a)(1b)을 전기적으로 연결하기 위한 것이다.

제 4공정(a4)에서는 상기 양면 동입힘 적층판(1)의 상, 하 양면의 도체층(1a)(1b)에 원하는 회로패턴을 형성하기 위한 에칭을 실시한다.

제 5공정(a5)에서는 상기 제 1내지 제 4공정(a1)-(a4)을 차례로 실시하여 원하는 소정 회로패턴이 형성된 다수의 양면 인쇄회로기판(도면에서는 3장의 양면 인쇄회로기판을 사용한 경우를 예로 들어 표시하고 있음) 사이에 접합부재인 프리프래그(prepreg)(4)를 넣고 핫프레스(hot press)로 가열 압착하여 다층 인쇄회로기판을 형성한다.

제 6공정(a6)에서는 드릴을 사용하여 상기 다층 인쇄회로기판의 소정 위치에 관통구멍(5)을 천공한다.

제 7공정(a7)에서는 상기 다층 인쇄회로기판에 도금을 실시하여 상기 관통구멍(5) 내부에 동박(6)을 형성함으로써, 상기 다층 인쇄회로기판의 층간접속을 완료한다.

마지막으로 제 8공정(a8)에서는 층간접속이 완료된 상기 다층 인쇄회로기판의 최외층에 원하는 회로패턴을 형성하기 위한 에칭을 실시하여, 6층의 도체층을 구비한 다층 인쇄회로기판이 완성된다.

이상으로 기존의 다층 인쇄회로기판의 제조공정에 대하여 살펴보았다.

상기의 종래 제조방법에 의해 형성되는 층간접속을 위한 구멍은 블라인드 비아홀(blind via hole)(7)과 베리드 비아홀(buried via hole)(8) 그리고, 도금관통구멍(plated through hole)(9)임을 알 수가 있으며, 이러한 구멍들은 필수적으로 도금에 의해 층간접속을 하고 있음을 알 수 있다.

최근 다층 인쇄회로기판의 고밀도화 및 소형화에 따른 표면실장기술(SMT)의 발달로 도금관통구멍(9)의 수는 갈수록 줄어들고 있으나, 블라인드 비아홀(7)과 베리드 비아홀(8)은 점점 그 수요가 늘어나고 있어, 제조시 난이도가 점점 커지고 있는 실정이다.

이러한 종래의 제조공정은 모든 층간의 접속을 위해서는 천공작업 후에 반드시 도금을 실시해야 하는 공정 상에 일정한 한계가 지적되고 있다. 또한 구멍내부를 도금할 경우, 표면의 동박 두께도 두꺼워져서 미세한 회로패턴을 제조하기 힘들게 된다. 이는 회로의 폭은 동박의 두께에 비례하기 때문이다. 또한 도금공정은 습식공정으로 타공정에 비해 시간과 비용이 많이 들뿐만 아니라 환경적으로도 좋지 않은 결과를 초래할 수 있다.

이상으로 살펴본 바와 같이 종래의 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 의하면 제조공정에 걸리는 시간과 비용이 과다하게 소요되고 회로패턴의 소형화, 고밀도화에 많은 한계가 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 다층 인쇄회로기판에 소정 깊이로 블라인드 비아홀을 천공하고, 상기 블라인드 비아홀에 도전성 페이스트를 인쇄하여 채워넣는 방식으로 적어도 2층 이상의 도체층 사이를 접속시킴으로써, 도금공정을 최소화하여 제조시간 단축과 비용절감이 가능하면서도 고밀도화 및 소형화에 적합하고 환경오염을 줄일 수 있는 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀 제조공법을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에서는, 적어도 2층 이상의 도체층을 연결하기 위하여 다층 인쇄회로기판에 임의의 깊이로 블라인드 비아홀을 천공하는 공정;상기 블라인드 비아홀의 내부까지 도전성 도료를 채우기 위하여 진공상태에서 상기 천공된 블라인드 비아홀에 상기 도전성 도료를 인쇄하여 블라인드 비아홀의 내부를 채워 층간 접속하는 공정; 상기 도전성 도료에 포함된 용제를 증발시키기 위하여, 섭씨 50~100 도에서 예비로 건조하고, 상기 블라인드 비아홀에 인쇄된 도전성 도료의 평활성을 유지시키고 상기 도전성 도료 스스로가 상기 블라인드 비아홀의 내부로 침투되게 하기 위하여, 상온에서 건조하여 층간접속을 완료하는 공정; 상기 블라인드 비아홀 천공작업에 의해 발생하는 버(burr)를 제거하기 위한 디버링(deburring)공정을 포함하는 제조공법을 제공한다.

또한 본 발명의 다른 실시예에서는, 하나의 양면 동입힘 적층판으로부터 양면 접속용 동박을 위한 도금공정 및 도체층 회로형성을 위한 에칭 공정이 실시된 한 장의 양면 인쇄회로기판을 가운데 두고, 또 다른 양면 동입힘 적층판으로부터 도체층 회로형성을 위한 에칭 공정이 실시된 적어도 두 장 이상의 양면 인쇄회로기판을 상하로 배치하여, 그 사이에 접합부재를 넣고 가열 압착하여 다층 인쇄회로기판을 형성하는 공정; 상기 형성된 다층 인쇄회로기판의 적어도 2층 이상의 도체층을 연결하기 위하여 상기 다층 인쇄회로기판에 임의의 깊이로 블라인드 비아홀을 천공하는 공정; 상기 천공된 블라인드 비아홀에 도전성 도료를 인쇄하여 층간 접속하는 공정; 상기 블라인드 비아홀에 인쇄된 도전성 도료를 경화시켜 층간접속을 완료하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀 제조공법을 제공한다.

상기 본 발명 제조공법의 각 실시 예에서는, 상기 도전성 도료 경화에 의한 층간접속 완료공정은, 상기 도전성 도료의 평활성을 유지시키고 상기 도전성 도료 스스로가 상기 블라인드 비아홀의 내부로 침투되게 하기 위하여, 상온에서 일정한 시간 동안 건조하는 상온 건조공정과; 상기 도전성 도료에 포함된 용제를 증발시키기 위하여, 특정 온도에서 일정한 시간동안 건조하는 예비 건조공정을 포함할 수 있다.

또한 상기 본 발명 제조공법의 각 실시 예에서는, 상기 블라인드 비아홀 천공작업에 의해 발생하는 버(burr)를 제거하기 위하여서는, 화학적인 용제를 이용하여 상기 버(burr)를 제거하는 케미칼 스크러빙(chemical scrubbing) 공정; 및/또는 연마용 분말을 이용하여 상기 버(burr)를 제거하는 퍼믹스 스크러빙(pumice scrubbing) 공정으로 이루어지는 디버링(deburring)공정을 더 포함할 수 있다.

도 1은 종래의 다층 인쇄회로기판의 제조공정을 보인 단면도

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조공정을 보인 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 양면 동입힘 적층판 1a, 1b : 도체층

2, 2' : 구멍 3 : 동박

11, 12, 13 : 양면 인쇄회로기판 14 : 프리프래그(prepreg)

15 : 블라인드 비아홀 16 : 도전성 페이스트

이하에서 본 발명의 각 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀 제조공정을 보인 단면도로서, 다층 인쇄회로기판은 4층 이상의 기판으로서, 본 실시 예에서는 6층 기판에 대한 제조공법을 예를 들어 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조공정을 도 2를 참조하여 설명하면, 제 1공정(b1)에서는 양면 인쇄회로기판을 제조하기 위해 양면 동입힘 적층판(1)을 마련하고 있다. 상기 양면 동입힘 적층판(1)은 기판을 중심으로 그 상, 하 양면에 도체층(1a)(1b)을 입힌다.

제 2공정(b2)에서는 드릴을 사용하여 상기 양면 동입힘 적층판(1)의 원하는 위치에 층간 접속을 위한 다수의 구멍(2)(2')을 천공한다.

제 3공정(b3)에서는 상기 구멍(2)(2')이 형성된 상기 양면 동입힘 적층판(1)에 동박도금을 실시하여, 상기 구멍(2)(2')의 내부에 동박(3)을 형성한다. 이 동박(3)은 상기 양면 동입힘 적층판(1)의 상, 하 양면의 도체층(1a)(1b)을 전기적으로 연결하기 위한 것이다.

제 4공정(b4)에서는 상기 제 3공정(b3)이 수행된 양면 동입힘 적층판(1)의 상, 하 양면의 도체층(1a)(1b)에 에칭을 실시하여, 원하는 회로패턴이 형성된 양면 인쇄회로기판(11)을 마련한다. 그리고 도면상으로는 도시하지 않았으나, 상기 제 1공정에서 상, 하 양면에 도체층이 입혀진 양면 동입힘 적층판(1)에 상기 제 2 내지 제 3공정은 생략하고, 직접 에칭을 실시하여, 원하는 회로 형성을 위한 두 장의 양면 인쇄회로기판(12)(13)을 더 마련한다.

제 5공정(b5)에서는 상기 제 1 내지 제 4공정(b1-b4)을 차례로 실시하여 얻은 한 장의 양면 인쇄회로기판(11)을 가운데 두고, 도체층 에칭공정인 상기 제 4공정(b4)만을 거친 두 장의 양면 인쇄회로기판(12)(13)을 그 상, 하에 배치한 후, 각 기판들 사이에 접합부재인 프리프래그(14)를 넣고, 핫프레스로 가열 압착하여 다층 인쇄회로기판을 형성한다.

제 6공정(b6)에서는 일정한 깊이까지만 구멍을 뚫을 수 있는 스텝드릴을 사용하여 상기 다층 인쇄회로기판의 소정 위치에 원하는 깊이의 블라인드 비아홀(15)을 천공한다.

특히, 상기 제 6공정에서는, 스텝드릴로 상기 블라인드 비아홀(15)을 천공할 때 발생하는 버(burr)를 제거하기 위하여, 상기 다층 인쇄회로기판의 구멍 및 그구멍 주위를 깨끗하게 하기 위한 디버링(deburring)공정을 선택적으로 더 수행할 수도 있다. 이때의 디버링 작업은 일반적으로는 브러시를 이용하는 경우도 있으나, 상기와 같이 천공구멍이 있는 경우는 구멍 주위의 동박이 손상될 우려가 있으므로 화학적인 용제를 이용하는 케미칼 스크러빙(chemical scrubbing) 방법을 사용할 수 있다. 또한 연마용 분말을 이용한 퍼믹스 스크러빙(pumice scrubbing) 방법을 사용할 수도 있다. 이와 같은 상기 디버링 공정은 각각 별개로 실시할 수도 있으며, 각 공정들을 순차적으로 모두 실시할 수도 있다.

제 7공정(b7)에서는 상기 제 6공정에서 다층 인쇄회로기판에 천공된 블라인드 비아홀(15)에 층간접속을 위한 도전성 페이스트(paste)(16)를 인쇄하여 채워넣는 공정과; 상기 인쇄에 의해 블라인드 비아홀에 채워넣고 이를 경화(curing)시켜 층간접속을 완료하는 공정을 차례로 수행한다. 이때 사용되는 도전성 페이스트는 실버 페이스트(silver paste), 카퍼 페이스트(copper paste), 골드 페이스트(gold paste) 등이 적당하며, 도체 재료로 많이 사용되는 도전성 도료(conductive ink)이다.

특히 상기 제 7공정에서는, 상기 제 6공정을 거쳐 제조된 다층 인쇄회로기판을 진공상태의 분위기에 두고, 그 진공상태에서 도전성 페이스트를 상기 블라인드 비아홀(15)에 인쇄하는 공정을 수행함으로써, 상기 블라인드 비아홀(15)의 내부까지 도전성 페이스트를 침투시킬 수 있게 된다.

상기 제 7공정에서, 상기 도전성 페이스트를 경화시키는 공정은, 상기 블라인드 비아홀(15)에 인쇄된 도전성 페이스트의 평활성 유지시키면서 동시에 구멍 내부로의 침투를 용이하게 하기 위하여 다층 인쇄회로기판을 상온에서 일정한 시간동안 건조시키는 상온 건조공정과; 상기 도전성 페이스트에 포함된 용제를 증발시키기 위하여, 상기 다층 인쇄회로기판을 적당한 온도(예를 들어 70℃)의 분위기에서 일정한 시간동안 건조시키는 예비 건조공정(post curing)을 더 포함할 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 각 실시 예에 따른 제조공정 및 그에 의한 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 기판을 중심으로 그 상, 하 양면에 도체층(1a)(1b)을 입혀서 된 양면 동입힘 적층판(1)의 원하는 위치에 층간 접속을 위한 구멍(2)(2')을 드릴을 사용하여 천공하고, 상기 양면 동입힘 적층판(1)에 동박도금을 실시하여, 상기 양면 동입힘 적층판(1)의 상, 하 양면의 도체층(1a)(1b)을 전기적으로 연결하기 위한 동박(3)을 상기 구멍(2)(2') 내부에 형성하는 제 1공정(b1) 내지 제 3공정(b3)을 차례로 수행한다.

다음으로, 상기 제 3공정(b3)이 수행된 양면 동입힘 적층판(1)의 상, 하 양면의 도체층(1a)(1b)에 에칭을 실시하여, 원하는 회로패턴이 형성된 양면 인쇄회로기판(11)을 마련하고, 상기 제 2공정과 제 3공정을 거치지 않은 또 다른 양면 동입힘 적층판(1)에 직접 에칭을 실시하여, 원하는 회로 형성을 위한 두 장의 양면 인쇄회로기판(12)(13)을 더 마련하는 제 4공정(b4)을 수행한다.

상기 한 장의 양면 인쇄회로기판(11)을 가운데 두고, 상기 두 장의 양면 인쇄회로기판(12)(13)을 그 상, 하에 배치한 후, 각 기판들 사이에 접합부재인 프리프래그(14)를 넣고, 핫프레스로 가열 압착하여 다층 인쇄회로기판을 형성하는 제 5공정(b5)을 수행한다.

다음으로 일정한 깊이까지만 구멍을 뚫을 수 있는 스텝드릴을 사용하여 상기 다층 인쇄회로기판의 소정 위치에 원하는 깊이의 블라인드 비아홀(15)을 천공하는 제 6공정(b6)을 수행한다. 이 공정에서는, 화학적인 용제를 이용하는 케미칼 스크러빙(chemical scrubbing) 방법이나, 연마용 분말을 이용한 퍼믹스 스크러빙(pumice scrubbing) 방법에 의해 이루어지는 디버링공정을 각각 선택적으로, 혹은 각 공정들을 순차적으로 모두 수행함으로써, 상기 블라인드 비아홀(15)을 천공할 때 발생하는 버(burr)를 블라인드 비아홀이나 그 주변의 다층 인쇄회로기판 위의 이물질을 깨끗하게 제거할 수 있게 된다.

다음으로 마지막 제 7공정에서는 상기 제 6공정에서 형성된 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀(15)에 층간접속을 위한 도전성 페이스트(paste)(16)를 실버 페이스트(silver paste), 카퍼 페이스트(copper paste), 골드 페이스트(gold paste) 등을 사용하여 인쇄하여 채워 넣음으로써, 층간접속을 실시한 후, 그것을 경화(curing)시켜 층간접속을 완료하는 공정을 차례로 수행한다. 이때는 특히 상기 다층 인쇄회로기판을 진공상태의 분위기에 두고, 그 진공상태에서 도전성 페이스트를 인쇄함으로써, 상기 블라인드 비아홀(15)의 내부까지 도전성 페이스트를 침투시킬 수 있게 된다. 그리고, 상기 도전성 페이스트는 상온 건조공정을 통해 상온에서 일정한 시간동안 건조시킴으로써, 도전성 페이스트의 평활성을 유지시키고 동시에 구멍 내부로의 침투를 용이하게 할 수 있다. 또한 상기 도전성 페이스트는 70℃를 유지하는 온도 분위기에서 예비 건조시킴으로써, 상기 도전성 페이스트에 포함된용제를 쉽게 증발시킬 수 있게 된다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 제조공정에 의하면 도금공정을 최소화할 수 있는 다층 인쇄회로기판을 제공할 수 있으므로, 더욱 제조시간 및 비용절감과 고밀도화 및 소형화가 가능한 다층인쇄회로기판을 제공할 수 있게 된다.

따라서 본 발명은 도금 공정을 최소화 할 수 있어, 제조시간 및 비용절감을 실현할 수 있게 되며, 환경오염을 상대적으로 줄일 수 있게 된다. 또한 외층 동박 두께를 최소화할 수 있어 더욱 고밀도화 및 소형화가 가능한 다층 인쇄회로기판을 제공할 수 있는 이점이 있다.

Claims (18)

1. 삭제
2. 적어도 2층 이상의 도체층을 연결하기 위하여 다층 인쇄회로기판에 임의의 깊이로 블라인드 비아홀을 천공하는 공정;

   상기 블라인드 비아홀의 내부까지 도전성 도료를 채우기 위하여 진공상태에서 상기 천공된 블라인드 비아홀에 상기 도전성 도료를 인쇄하여 블라인드 비아홀의 내부를 채워 층간 접속하는 공정;

   상기 도전성 도료에 포함된 용제를 증발시키기 위하여, 섭씨 50~100 도에서 예비로 건조하고, 상기 블라인드 비아홀에 인쇄된 도전성 도료의 평활성을 유지시키고 상기 도전성 도료 스스로가 상기 블라인드 비아홀의 내부로 침투되게 하기 위하여, 상온에서 건조하여 층간접속을 완료하는 공정;

   상기 블라인드 비아홀 천공작업에 의해 발생하는 버(burr)를 제거하기 위한 디버링(deburring)공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀 제조공법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 도전성 도료는,

   실버 페이스트(silver paste) 및 카퍼 페이스트(copper paste) 및 골드 페이스트(gold paste)로 된 도전성 페이스트(conductive paste)를 사용하는 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀 제조공법.
4. 제 2항에 있어서, 상기 도전성 도료는,

   실버 페이스트(silver paste) 또는 카퍼 페이스트(copper paste) 또는 골드 페이스트(gold paste)로 된 도전성 페이스트(conductive paste)를 사용하는 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀 제조공법.
5. 제 2항에 있어서, 상기 디버링 공정은,

   화학적인 용제를 이용하여 상기 버(burr)를 제거하는 케미칼 스크러빙(chemical scrubbing) 공정; 및 연마용 분말을 이용하여 상기 버(burr)를 제거하는 퍼믹스 스크러빙(pumice scrubbing) 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀 제조공법.
6. 제 2항에 있어서, 상기 디버링 공정은,

   화학적인 용제를 이용하여 상기 버(burr)를 제거하는 케미칼 스크러빙(chemical scrubbing) 공정; 또는 연마용 분말을 이용하여 상기 버(burr)를 제거하는 퍼믹스 스크러빙(pumice scrubbing) 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 블라인드 비아홀 제조공법.
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