KR100378542B1 - 인쇄회로기판의 비아홀 플러깅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적인 포토솔더레지스트를 사용하는 인쇄회로기판의 비아홀 플러깅 방법을 개시한다.

본 발명은 고가인 충전 잉크를 사용하지 않고 추가 공정을 최소화하여 제조 원가 부담을 최소화하면서 생산성을 증대시킬수 있도록 하며 설비 비용을 낮출수 있도록 하기 위하여 동박이 적층된 기판을 설계 회로에 상응하여 에칭하고 정면한 다음 충전 홀부분에 포토솔더레지스트를 인쇄하며, 일반 정면을 실시하고 이에 통상의 공정과 마찬가지로 포토솔더레지스트를 표면과 이면에 인쇄하고 건조하며, 노광,현상,실크인쇄한 다음 조건을 달리하는 단계적인 건조 공정을 실시하도록 한다. 이에 따라 본 발명은 제조원가 및 공수의 추가 부담을 최소화하면서도 홀 플러깅이 확실하게 되어 불량을 방지할수 있게 되어 생산성을 증가시킬수 있게 되는 효과가 있다.

Description

인쇄회로기판의 비아홀 플러깅 방법{Via Bole Plugging Method of Printed Circuit Board}

본 발명은 인쇄회로기판의 비아홀 플러깅 방법에 관한 것으로 특히 상세히는 일반적인 포토솔더레지스터를 사용하는 인쇄회로기판의 비아홀 플러깅 방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 일반적으로, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)은 페이퍼-페놀(Paper Phenol)수지 또는 글래스-에폭시(Glass-Epoxy) 수지 등과 같은 재질의 기판 상에 동판을 적층시키고, 패턴(Pattern) 인쇄 및 식각 등의 기술에 의해 배선을 위한 동박을 설계 회로와 일치되도록 패턴을 완성시킨 것으로서, 최근에는 전자기술의 발달로 인해 인쇄회로기판 또한 점차 고밀도화 되어 가고 있는 실정입니다.

이에 따라 인쇄회로기판의 크기와 두께는 줄어 들게 되는 반면 이에 설치되는 스루-비아홀(Through Via Hole) 부분 또는 비아홀 부분(이하 '홀부분' 이라함)의 개수가 더욱 증가하고 있다.

이러한 인쇄회로기판을 제조하기 위하여 종래에는 동판이 적층된 기판을 설계회로에 따라 스프레이(Spray) 방식 등으로 포토솔더레지스트(Photo Solder Restist)를 표면에 도포하고 난 후 1차 건조하고, 인버터에 의하여 뒤집은 후 포토솔더레지스트를 이면에 도포하고 2차 건조한 다음 노광하고 현상한 후 각종 부품의 기호, 제품코드 등을 최종 인쇄한 후 건조시켜 인쇄회로기판을 완성하게 되었던 것이며, 이를 위한 대표적인 설비를 도 1로 도시하였다.

이러한 설비는 홀 부분을 갖는 전기 전도성 기판(10)의 표면을 액체 레지스트로 코팅하기 위한 상면 코팅장치 및 제1건조 장치(14), 표면 상향(top-up) 상태로부터 이면상향 상태로 전기 전도성 기판(10)을 뒤집기 위한 반전장치(inverter)(16), 전기 전도성 기판(10)의 이면을 코팅하기 위한 이면 코팅장치 및 제2건조장치(20)이 장치들을 통하여 전기 전도성 기판(10)을 이동시키기 위한 콘베이어 벨트 시스템(22)을 구비한다.

콘베이어 벨트 시스템(22)은 콘베이어 벨트(24) 및 복수의 이송 롤(26)을 구비하되, 그 중 하나 이상은 구동 모터(도시하지 않음)에 의해 구동됨으로써, 콘베이어 벨트(24)가 이동된다. 콘베이어 벨트(24)상에 위치된 전기 전도성 기판(10)은 등속으로 또는 단속적으로 도 1의 좌측에서 우측으로 이동된다.

이러한 과정으로 포토솔더레지스트가 인쇄된 인쇄회로기판의 홀부분의 상하에는 포토솔더레지스트가 도2로 도시한 바와 같이 도포되어 있고 홀부분에도 채워져 있기는 한 것이나, 이는 최종의 건조과정에서 내부에 있던 미세기포가 급격히 팽창하여 점도가 낮은 포토솔더레지스터가 분산되면서 주위를 오염시키게 된다.

즉, 도2으로 보인 바와 같이 홀부분이 관통되고, 급격히 팽창하면서 포토솔더레지스트가 분산되어 부품이나 기판의 다른 부분을 오염시키게 되는 문제점이 있는 것이다. 이러한 문제점을 감안하여 근래에는 홀부분의 표면을 홀플러깅을 위한 충전 잉크로 충전한 후 건조하고, 홀부분의 이면을 홀플러깅을 위한 충전 잉크로 재차 충전하고 건조한 다음 경도가 높은 경화된 충전 잉크를 벨트로 정면하고, 인쇄회로기판의 표면과 이면에 포토솔더레지스터를 표면에 인쇄하고 건조후 이면에 다시 포토솔더레지스터를 인쇄후 다시 건조하여 노광, 현상하고 실크스크린 인쇄를 실시한 후 최종 건조하여 완성하는 방식으로 인쇄회로기판을 제조하고 있는 것이다.

이와 같이 충전 잉크를 사용한 홀플러깅 방식에 의하면 충전잉크의 수축들이 매우 낮으므로 최종 건조되는 과정에서 급팽창함에 따른 관통이나 잉크의 비산 등이 발생되지 않는 것이어서 불량 발생 원인을 해소할 수 있게 되었던 것이었다.

그러나, 이에 사용되는 충전 잉크는 그 가격이 고가이어서 제조원가가 크게 상승하게 되는 원인이 되고 있으며, 2회에 걸친 충전 잉크의 도포 및 건조 공정과 정면공정이 추가로 요구되는 것이어서 공수가 크게 증가하여 생산성이 저하되는 문제점이 있는 것이다.

이러한 문제점을 감안하여 대한민국 공개 특허 1999-0078305호(발명의 명칭: 레지스트층의 형성 방법 및 인쇄회로 기판의 제조방법)가 제안된 바 있으며, 이에 의하면 액체 레지스트를 홀부분으로 연속적으로 프레싱하도록 하였으며, 이를 위하여 정회전 롤을 사용하여 액체 레지스트를 코팅한 후 액체 레지스트가 건조되기 이전에 역회전 롤을 사용하여 액체 레지스트를 재코팅하여 평탄한 코팅면을 얻도록 하며 표면과 이면에 이러한 정회전 및 역회전 롤을 사용하여 코팅하고 각각 건조시키며 역회전 롤의 전후방에 진공흡입장치를 설치함으로써 역회전롤의 작동시에 밀림이나 진동이 발생되지 않도록 하였던 것이다.

반면에 이러한 방식에 의하면 반드시 두 개의 역회전롤과 이에 부수되는 테이크업롤이 필요하게 되고, 진공흡입장치가 필요하게 되어 설비 비용이 증가되는 문제점이 있었고, 홀부분 내측의 공기가 도포 과정에서 미쳐 빠져 나가지 못한 경우가 빈번히 발생하여 건조 과정에서 여전히 홀부분이 관통되거나 홀부분의 포토솔더레지스트가 분산되는 경우가 빈번하였던 것이다.

상술한 종래의 문제점을 감안하여 본 발명의 목적은 고가인 충전 잉크를 사용하지 않고 추가 공정을 최소화하여 제조 원가 부담을 최소화하면서 생산성을 증대시킬 수 있도록 하며 실비 비용을 낮출 수 있도록 한 인쇄회로기판의 비아홀 플러깅 방법을 제공함에 있다.

도1은 종래의 인쇄회로기판 제조 공정 설비를 보인 설명도

도2는 종래의 비아홀에 함유된 공기의 급팽창 현상을 보인 설명도

도 3은 본 발명에 의한 인쇄회로기판 제조 공정을 보인 설명도

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 동박이 적층된 기판을 설계 회로에 상응하여 에칭하고 정면한 다음 충전 홀부분에 포토솔더레지스트를 인쇄하며, 건조 후 일반 정면을 실시하고 이에 통상의 공정과 마찬가지로 포토솔더레지스트를 표면과 이면에 인쇄하고 건조하며, 노광, 현상, 실크인쇄한 다음 조건을 달리하여 단계적인 건조 공정을 실시하도록 한 인쇄회로기판의 비아홀 플러깅방법을 제안한다.

이에 따라 본 발명은 제조원가 및 공수의 추가 부담을 최소화하면서도 홀 플러깅이 확실하게 되어 불량을 방지할 수 있게 되어 생산성을 증가시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

이러한 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 먼저 도3으로 도시한 바와 같이 동박이 적층된 기판에 설계 회로에 상응하도록 에칭을 실시하고 이어서 정면을 실시한다.

아울러, 본 발명은 홀부분에만 포토솔더레지스트를 도포하며, 이를 위하여 솔더프린팅이 가능하도록 실크스크린인쇄 방식이 적용될 수 있다.

또한, 포토솔더레지스트는 온도에 따라 점도가 변화하게 되며, 온도는 80℃ 내지 100℃를 유지하여 분산성을 유지하면서도 정확한 위치에 도포되도록 하며, 이때 두께는 40㎛ 내지 50㎛으로 한다.

이와 같이 하여 홀부분에 정확하게 도포를 실시한 후 이를 건조로에 넣어 13분 내지 17분동안 80℃의 온도로 가열하여 건조를 실시한다.

이어서 홀부분에 도포된 포토솔더레지스트 부위에 브러쉬 등을 이용한 일반정면을 실시하고 이어서 전술한 바와 같은 홀부분에 포토솔더레지스트를 70℃ 내지 90℃의 분위기에서 30㎛에서 40㎛의 두께로 도포한다.

이 경우에도 실크스크린인쇄 방법으로 인쇄하거나 스프레이(Spray)방식으로 도포하면 되는 것이다.

이러한 과정으로 인쇄회로기판의 한면에 포토솔더레지스트를 도포한 후에는 이를 70℃ 내지 90℃에서 13분 내지 17분간 가열, 건조하고 이어서 동일한 과정으로 인쇄회로기판의 나머지 면에 포토솔더레지스트를 도포하고 70℃ 내지 90℃에서 18분 내지 22분간 가열, 건조하며, 노광, 현상시키고 실크스크린 인쇄 기법으로 각종 제품 코드와 부품 부호등을 인쇄하고 이를 3단계에 걸쳐서 건조시키게 된다.

제1단계는 70℃ 내지 90℃의 온도범위에서 8분 내지 12분간 건조를 실시하게 되는 것이고, 제2단계는 90℃ 내지 110℃의 범위에서 12분 내지 16분간 건조를 실시하게 되는 것이며, 제3단계는 140℃ 내지 160℃의 범위에서 40분 내지 50분간 건조를 실시하게 된다.

본 발명에서는 이러한 과정으로 건조를 실시하였던 바, 홀부분의 내부에 기포가 발생되지 않게 되며, 급격히 팽창하는 일이 없게 되고 비아홀(Via Hole) 또는 관통홀(Through Hole)속에 완전히 포토솔더레지스트가 충전되어 솔더링시 발생되는 납의 침투를 완벽히 방지할 수 있게 되었다.

홀부분의 내부에 기포가 발생하지 않게 되며, 그러므로 홀부분이 건조후 관통되는 일이 없게 되어 솔더링시 발생되는 납의 침투를 완벽하게 방지할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명에 의하여 제조된 인쇄회로기판에 부품을 고정하기 위하여 SMD(Surface Mounted Device)방식으로 솔더링하는 경우 홀부분이 완벽하게 폐쇄되어 있으므로 윗면에서 아랫면 또는 아랫면에서 윗면으로 납의 침투를 방지하게 되어 브리지(Bridge)나 단락(Short)등 치명적인 불량품의 발생을 방지하게 되는 것이다.

아울러, 본 발명에서는 인쇄회로기판의 양면에 포토솔더레지스트를 도포하기 위하여 스프레잉(Spraying), 실크스크링(Silkscreening), 또는 롤러 도포(Roller Coating)등 공법 외에도 바 코터, 어플리케이터, 블레이드 코터, 나이프 코터, 에어나이프 코터, 카텐플로 코터 등 다양한 공법을 적용하여 도포할 수 있음은 물론이다.

이와 같이 하여 본 발명은 통상의 저가인 포토솔더레지스트를 사용하여 완벽한 홀플러깅을 하게 되는 것이어서 제조원가를 크게 절감할 수 있게 되는 것일 뿐만 아니라, 홀플러깅을 위하여 인쇄회로기판의 일면에만 도포공정을 실시하면 되는 것이어서 종래의 충전잉크를 사용하는 경우에 비하여 1회의 도포 및 건조 공정이 생략되는 것이어서 생산성이 크게 향상되는 것이고, 포토솔더레지스트는 충전잉크에 비하여 경도가 낮으므로 정면 공정이 용이하게 되는 것이어서 작업성이 향상되는 것이다.

이에 따라 본 발명은 제조원가를 절감하고 작업성, 생산성이 크게 개선되는 것이며, 다른 면으로의 납의 침투가 방지되어 불량률을 크게 감소시킬 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 동박이 적층된 기판을 설계회로에 상응하여 에칭하고 정면하되, 정면된 홀 부분에 포토 솔더 레지스트를 인쇄한 후 일반 정면을 실시하는 공정과, 포토 솔더 레지스트를 표면과 이면에 인쇄하고 각각 건조하며, 노광, 현상, 실크 인쇄한 다음 건조 시키되, 건조를 위한 제1단계에서는 70℃ 내지 90℃의 온도 범위에서 8분 내지 12분간 건조를 실시하는 제1단계와, 90℃ 내지 110℃의 범위에서 12분 내지 16분간 건조를 실시하는 제2단계와,

   40℃ 내지 160℃의 범위에서 40분 내지 50분간 건조를 실시하는 제3단계로 된 건조공정을 구비함을 특징으로 하는 인쇄회로 기판의 비아홀 플러깅 방법.
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