KR100619340B1 - 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정렬용 인식 타겟을 내층에 형성하여 외층에 미세 비아홀을 정밀하게 가공하는 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법은 (A) 내층에 회로패턴 및 정렬용 인식 타겟을 형성하는 단계; (B) 절연층 및 동박층을 포함하며 상기 정렬용 인식 타겟의 윈도우가 형성된 외층을 상기 내층에 적층하는 단계; (C) 상기 정렬용 인식 타겟을 인식하여 상기 내층 및 외층을 정렬한 후, 상기 외층에 미세 비아홀을 형성하는 단계; 및 (D) 상기 미세 비아홀에 동도금을 수행한 후, 상기 외층의 동박층에 회로패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

인쇄회로기판, 미세 비아홀, 정렬용 인식 타겟

Description

인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법{Method for forming micro via hole of printed circuit board}

도 1a 내지 도 1f는 종래의 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법의 단면도.

도 2는 종래의 인쇄회로기판의 미세 비아홀의 단면 사진.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법의 단면도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀의 단면 사진.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

111, 112, 311, 312 : 내층의 절연수지

113, 313 : 외층의 절연수지

121, 122, 321, 322 : 내층의 회로패턴

123, 323 : 외층의 동박층

131, 132, 331, 332 : 절연접착수지

140, 340 : 미세 비아홀의 동도금

350 : 정렬용 인식 타겟

360 : 커버 레이

A, C : 미세 비아홀의 윈도우

A', C' : 미세 비아홀

B : 정렬용 인식 타겟

D : 정렬용 인식 타겟의 윈도우

본 발명은 인쇄회로기판의 미세 비아홀(micro via hole) 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정렬용 인식 타겟(target)을 내층에 형성하여 외층에 미세 비아홀을 정밀하게 가공하는 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법에 관한 것이다.

최근에 반도체소자의 집적도가 점점 높아지며, 반도체소자와 외부회로를 접속하기 위한 반도체소자에 배설되는 접속단자(pad)의 수가 증대하고, 또한 배설밀도도 높아지고 있다. 예컨대, 실리콘 등으로 이루어진 반도체소자의 최소 가공치수가 약 0.2㎛정도일 때, 10mm의 반도체소자에 약 1000개의 접속단자를 배설할 필요가 있다.

또한, 이와 같은 반도체소자가 탑재되는 반도체 패키지 등의 반도체장치에 있어서, 실장밀도의 향상 등을 위해 소형화, 박형화가 요구되고 있으며, 특히 노트북, PDA, 휴대전화 등의 휴대형 정보기기 등에 대응하기 위해서는 반도체 패키지의 소형화, 박형화가 큰 과제이다.

반도체소자를 패키지화하기 위해서는 반도체소자를 배선기판 상에 탑재함과 더불어 반도체소자의 접속단자와 배선기판상의 접속단자를 접속할 필요가 있다. 그렇지만, 약 10mm의 반도체소자의 주위에 1000개 정도의 접속단자를 배설하는 경우, 그 배설 피치(pitch)는 약 40㎛정도로 대단히 미세한 것으로 된다. 이와 같은 미세한 피치로 배설된 접속단자를 배선기판에 배설된 접속단자와 접속하기 위해서는, 배선기판상의 배선형성이나 접속할 때의 위치맞춤에 매우 높은 정밀도가 요구되어, 종래의 와이어 본딩(wire bonding)기술이나 TAB(Tape Automated Bonding)기술로는 대응하는 것이 매우 곤란하다는 문제가 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로서, 반도체소자와 구조적으로 결합되며 별도의 커넥터의 사용 없이 상호 연결된 구조를 갖는 인쇄회로기판(printed circuit board)의 사용이 점점 더 증가하고 있으며, 특히 인쇄회로기판 중에서 리지드-플렉시블 인쇄회로기판(rigid-flexible printed circuit board)의 경우 노트북, 휴대폰, PDA 등의 휴대용 정보기기의 고집적화와 미세한 배설 피치의 요구에 대응하기 위하여 정밀한 미세 비아홀의 형성을 요구하고 있다.

도 1a 내지 도 1f는 종래의 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법의 단면도이고, 도 2는 종래의 인쇄회로기판의 미세 비아홀의 단면 사진이다.

도 1a에서와 같이, 인쇄회로기판의 원자재인 절연수지(111, 112)에 동박층이 입혀진 원판에 회로패턴(121, 122)을 형성한 후, 프리프레그(prepreg) 등의 절연접착수지(131)로 원판을 적층(lamination)하여 내층을 형성한다.

도 1b에서와 같이, 상기 내층에 프리프레그 등의 절연접착수지(132)를 적층하고, 외층으로서 절연수지(113)에 동박층(123)이 코팅된 RCC(Resin Coated Copper)를 적층한 후 압축한다.

도 1c에서와 같이, 상기 외층의 동박층(123)에 미세 비아홀 가공을 위한 윈도우(A)와 내층과 외층과의 정렬을 위한 정렬용 인식 타겟(B)을 리소그래피(lithography) 공정을 이용하여 형성한다.

도 1d에서와 같이, CCD 카메라(Charge-Coupled Device Camera)로 상기 외층의 동박층(123)에 형성된 정렬용 인식 타겟(B)을 인식하여 인쇄회로기판을 정렬한 후, 이산화탄소 레이저를 사용하여 미세 비아홀(A')을 가공한다.

도 1e에서와 같이, 인쇄회로기판의 내층과 외층간의 회로연결을 위하여 가공된 미세 비아홀(A')에 동도금(140)을 수행한다.

도 1f에서와 같이, 인쇄회로기판의 외층에 리소그래피 공정을 수행하여 외층의 동박층(123)에 회로패턴을 형성한다.

도 1a 내지 도 1f에 나타낸 바와 같이, 종래의 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법은 외층에 정렬용 인식 타겟(B)을 형성하므로, 내층의 회로패턴(122)과 외층의 정렬용 인식 타겟(B)의 기준이 달라 정렬이 정밀하지 못하였다.

따라서, 미세 비아홀(A')을 레이저로 가공할 때 편심(breakout)이 발생하여 바람직한 미세 비아홀(A')을 형성하기 어려우며, 특히 내층의 적층을 위하여 원판을 접착시키는 절연접착수지(131)의 유리섬유가 없는 부분에서 편심이 발생하는 경우 미세 비아홀(A')이 매우 깊게 가공되어 동도금(140)을 수행하면, 도 2의 원으로 표시한 부분과 같이, 외층과 회로연결을 하고자 하지 않았던 내층의 회로패턴(121)과의 단락(short)이 발생하여 인쇄회로기판의 수율을 저조하게 하는 문제점이 있었다.

또한, 제품검사 시에 검출되지 못하는 미세한 단락이 발생하는 경우, 완제품으로 유출되어 잦은 고장 및 수명 단축에 원인이 되기 때문에, 사용자 요구 비용(user claim cost)이 증가하고 생산회사의 대외이미지를 심각하게 실추시키는 문제점도 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 회로패턴간에 단락이 발생하지 않는 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법은 (A) 내층에 회로패턴 및 정렬용 인식 타겟을 형성하는 단계; (B) 절연층 및 동박층을 포함하며 상기 정렬용 인식 타겟의 윈도우가 형성된 외층을 상기 내층에 적층하는 단계; (C) 상기 정렬용 인식 타겟을 인식하여 상기 내층 및 외층을 정렬한 후, 상기 외층에 미세 비아홀을 형성하는 단계; 및 (D) 상기 미세 비아홀에 동도금을 수행한 후, 상기 외층의 동박층에 회로패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법은, 상기 (A) 단계 이후에, (E) 상기 정렬용 인식 타겟에 광학적으로 투명한 커버 레이(cover lay)를 도 포하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법의 상기 (C) 단계는 (C-1) 상기 정렬용 인식 타겟을 인식하여 상기 내층 및 외층을 정렬하는 과정; (C-2) 상기 외층의 동박층에 미세 비아홀의 윈도우를 형성하는 과정; 및 (C-3) 상기 외층의 절연층에 미세 비아홀을 형성하는 과정을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법의 상기 (C-1) 과정의 상기 정렬용 인식 타겟을 인식하는 과정은 CCD 카메라(Charge-Coupled Device Camera)를 이용하여 상기 정렬용 인식 타겟을 인식하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법의 상기 (C-2) 과정의 상기 윈도우를 형성하는 과정은 상기 미세 비아홀의 직경보다 큰 윈도우를 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법의 상기 (C-3) 과정의 상기 미세 비아홀을 형성하는 과정은 이산화탄소 레이저를 사용하여 상기 미세 비아홀을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법은 상기 (C) 단계 이후에, (F) 상기 미세 비아홀의 내벽에 발생하는 스미어(smear)를 제거하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀의 단면 사진이다.

도 3a에서와 같이, 인쇄회로기판의 원판에 회로패턴(321, 322) 및 내층과 외층과의 정렬을 위한 정렬용 인식 타겟(350)을 형성한 후, 프리프레그(prepreg) 등의 절연접착수지(331)로 원판을 적층(lamination)하여 내층을 형성한다.

상기 원판으로는 절연수지(311, 312)에 동박층이 입혀진 동박 적층판(copper clad laminate)을 사용하는 것이 바람직하며, 동박 적층판의 종류에는 그 용도에 따라, 유리/에폭시 동박 적층판, 내열수지 동박 적층판, 종이/페놀 동박 적층판, 고주파용 동박 적층판, 플렉시블 동박 적층판(flexible copper clad laminate), 리지드 플렉시블 동박 적층판(rigid-flexible copper clad laminate), 복합 동박 적층판 등의 여러 가지가 있다.

상기 절연접착수지(331)로 사용되는 프리프레그는 유리섬유에 열경화성 수지를 침투시켜 반경화 상태로 만든 것으로, 시트(sheet) 형태의 프리프레그를 사용하여 원판을 접착시키는 것이 바람직하다.

여기서 인쇄회로기판의 원판에 회로패턴(321, 322) 및 정렬용 인식 타겟(350)을 형성한 후에, 원판간의 접착력 및 내열성의 강화를 위하여 흑화(black oxide) 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 이 흑화 처리는 화학적인 방법으로 인쇄회로기판의 원판의 표면을 산화시켜 거칠기(roughness)를 부여하는 공정이다.

또한, 원판이 적층된 완료된 후에, 가장자리에 흘러나온 절연접착수지(331) 등을 다듬는 트리밍(trimming)을 수행하는 것이 바람직하다.

뿐만 아니라, 이후 적층되는 외층의 식각공정에서 상기 정렬용 인식 타겟(350)을 보호하기 위하여, 커버 레이(coverlay; 360)를 정렬용 인식 타겟(350)에 도포하는 것이 바람직하다. 이 커버 레이(360)는 인쇄회로기판 정렬 시에 CCD 카메라(Charge-Coupled Device Camera)로 정렬용 인식 타겟(350)을 인식할 수 있도록 광학적으로 투명한 것이 바람직하다.

도 3b에서와 같이, 프리프레그 등의 절연접착수지(332)와 외층에 정렬용 인식 타겟(350)에 대응하는 윈도우(D)를 형성한 후, 절연접착수지(332)와 외층을 내층에 적층하고 압축한다.

상기 외층은 절연수지(313) 일면에 동박층(323)이 코팅된 RCC(Resin Coated Copper), 절연수지 양면에 동박층이 코팅된 동박 적층판 등을 사용할 수 있으며, 절연접착수지(332)에 동박을 직접 적층한 것을 사용할 수도 있다.

상기 절연접착수지(332) 및 외층에 형성되는 정렬용 인식 타겟(350)의 윈도우(D)는 이후 계속되는 공정에서 인쇄회로기판 정렬 시에 CCD 카메라가 정렬용 인식 타겟(350)을 용이하게 인식하기 위하여 형성되며, 펀칭(punching), 기계적 드릴링, 레이저 드릴링 등을 이용하여 형성한다.

도 3c에서와 같이, CCD 카메라로 상기 내층에 형성된 정렬용 인식 타겟(350)을 인식하여 인쇄회로기판을 정렬한 후, 상기 외층의 동박층(323)에 미세 비아홀 가공을 위한 윈도우(C)를 리소그래피(lithography) 공정을 이용하여 형성한다. 이때, 내층에 형성된 정렬용 인식 타겟(350)은 커버 레이(360)로 보호되므로, 리소그래피 공정에서 식각되지 않는다.

상기 미세 비아홀의 윈도우(C)가 미세 비아홀의 직경과 동일하거나 보다 작은 경우, 윈도우(C)가 회로연결을 하고자 하는 내층의 회로패턴(322)과 편심(breakout)이 발생하면 정밀한 비아홀을 가공하기 어렵다. 따라서, 미세 비아홀의 윈도우(C)와 내층의 회로패턴(322)과 편심이 발생하더라도 정밀한 미세 비아홀을 가공할 수 있도록 미세 비아홀의 윈도우(C)는 실제로 가공되는 미세 비아홀의 직경보다 크게 가공하는 것이 바람직하다.

도 3d에서와 같이, CCD 카메라로 상기 내층에 형성된 정렬용 인식 타겟(350)을 인식하여 인쇄회로기판을 정렬한 후, 이산화탄소 레이저를 사용하여 외층의 절연수지(313) 및 절연접착수지(332)를 가공하여 미세 비아홀(C')을 형성한다.

여기서 정렬용 인식 타겟(350)과 내층의 회로패턴(322)이 동일한 내층에 형성되어 기준이 동일하므로, 정밀한 정렬이 가능하다.

한편, 이산화탄소 레이저 가공 시에 발생하는 열로 인하여 인쇄회로기판의 절연수지(313) 또는 절연접착수지(332) 등이 녹아서 미세 비아홀(C')의 내벽에 발생하는 스미어(smear)를 제거하는 디스미어(desmear)를 수행하는 것이 바람직하다.

도 3e에서와 같이, 인쇄회로기판의 내층과 외층간의 회로연결을 위하여 상기 미세 비아홀(C')에 동도금(340)을 수행한다.

여기서 미세 비아홀(C') 내벽의 절연수지(313)와 절연접착수지(332)가 절연체이기 때문에 전기분해에 의한 전해 동도금을 실시할 수 없다. 따라서, 무전해 동도금을 수행하여 미세 비아홀(C') 내벽을 도금한 후, 전해 동도금을 수행하여 미세 비아홀(C') 내벽을 완전하게 동도금(340)하는 것이 바람직하다.

도 3f에서와 같이, 미세 비아홀(C')에 동도금(340)이 수행된 인쇄회로기판의 외층의 동박층(323)에 리소그래피 공정에 의해 회로패턴을 형성한다.

이후에, 반도체 소자 등의 부품 실장 시에 이루어지는 납땜에 의해 원하지 않는 접속(solder bridge)이 일어나지 않도록 하는 솔더 레지스트(solder resist) 공정, 솔더 레지스트가 덮이지 않고 노출된 동박부위의 산화를 방지하고 부품 실장 시에 납땜성을 높이는 표면처리 공정, 라우터(router)로 외형을 가공하는 외형 가공 공정 등을 차례로 수행한다.

도 3a 내지 도 3f에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 비아홀 형성 방법은 정렬용 인식 타겟(350)과 내층의 회로패턴(322)이 동일한 내층에 형성되어 정밀하게 인쇄회로기판을 정렬할 수 있고, 미세 비아홀(C')의 윈도우(C)를 실제로 가공하는 미세 비아홀(C')보다 크게 형성하여 정밀하게 미세 비아홀(C')을 가공할 수 있으므로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 동도금(340)을 수행한 후에 내층과 외층간의 회로연결에서 단락이 발생하지 않는다.

이상에서 본 발명에 대하여 설명하였으나 이는 일실시예에 지나지 않는 바, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 다양한 변화 및 변형이 가능함은 당업자에게는 자명한 사실일 것이다. 하지만, 이들은 본 발명의 범위 내에 속한다는 것은 이하의 청구범위를 통해서 확연해 질 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 인쇄회로기판의 내층에 정렬용 인식 타겟을 형성하여 인쇄회로기판을 정밀하게 정렬한 후, 미세 비아홀을 정확하게 가공하여 편 심이 발생하지 않으므로, 미세 비아홀의 동도금을 수행한 후 회로패턴간에 단락이 발생하지 않는 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법을 제공한다.

따라서, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법은 회로패턴간의 단락이 발생하지 않으므로, 제품의 수율을 향상시키고, 출하된 제품에 대한 사용자의 요구를 만족시키며, 생산회사의 대외이미지를 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법은 정밀하게 미세 비아홀을 가공할 수 있으므로, 특히 리지드-플렉시블 인쇄회로기판(rigid-flexible printed circuit board)을 사용하는 노트북, 휴대폰, PDA 등의 휴대용 정보기기의 고집적화와 미세한 배설 피치의 요구를 만족시키는 효과가 있다.

Claims (7)

1. (A) 내층에 회로패턴 및 정렬용 인식 타겟을 형성하는 단계;

   (B) 절연층 및 동박층을 포함하며 상기 정렬용 인식 타겟의 윈도우가 형성된 외층을 상기 내층에 적층하는 단계;

   (C) 상기 정렬용 인식 타겟을 인식하여 상기 내층 및 외층을 정렬한 후, 상기 외층에 미세 비아홀을 형성하는 단계; 및

   (D) 상기 미세 비아홀에 동도금을 수행한 후, 상기 외층의 동박층에 회로패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지되,

   상기 (A) 단계 이후에, (E) 상기 정렬용 인식 타겟에 광학적으로 투명한 커버 레이(cover lay)를 도포하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 (C) 단계는

   (C-1) 상기 정렬용 인식 타겟을 인식하여 상기 내층 및 외층을 정렬하는 과정;

   (C-2) 상기 외층의 동박층에 미세 비아홀의 윈도우를 형성하는 과정; 및

   (C-3) 상기 외층의 절연층에 미세 비아홀을 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 (C-1) 과정의 상기 정렬용 인식 타겟을 인식하는 과정은 CCD 카메라(Charge-Coupled Device Camera)를 이용하여 상기 정렬용 인식 타겟을 인식하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 (C-2) 과정의 상기 윈도우를 형성하는 과정은 상기 미세 비아홀의 직경보다 큰 윈도우를 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 (C-3) 과정의 상기 미세 비아홀을 형성하는 과정은 이산화탄소 레이저를 사용하여 상기 미세 비아홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (C) 단계 이후에,

   (F) 상기 미세 비아홀의 내벽에 발생하는 스미어(smear)를 제거하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 미세 비아홀 형성 방법.

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