KR100632558B1 - Improved vacuum press apparatus and method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인쇄회로기판의 진공 프레스에 의한 적층 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 인쇄회로기판의 적층시 사용되는 진공 프레스에서, 고열가압과 더불어 프로젝션 용접 방식을 접목하여 써스판에 전류를 가함으로써 보다 향상된 다층 인쇄회로기판의 층간 접착성 및 신뢰성을 제공할 수 있는 진공 프레스 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laminating apparatus and method by vacuum press of a printed circuit board. More specifically, the present invention provides improved interlayer adhesion and reliability of a multilayer printed circuit board by applying a current to the heat plate by applying a projection welding method together with high thermal pressure in a vacuum press used for laminating a printed circuit board. It relates to a vacuum press apparatus and a method which can be performed.
다층 인쇄회로기판, 프레스, 프로젝션 용접, 압착Multilayer Printed Circuit Board, Press, Projection Welding, Crimping
Description
도1a 내지 도1h는 종래의 소위 B2IT 방식에 따른 다층 인쇄회로기판 제조 방법을 나타낸다.1A to 1H illustrate a conventional method of manufacturing a multilayer printed circuit board according to a so-called B2IT method.
도2는 종래 기술인 소위 B2IT 방식에서의 인쇄회로기판의 일괄적층 방식에 따른 가압 공정을 나타낸다. Figure 2 shows a pressing process according to a batch lamination method of a printed circuit board in the so-called B2IT method of the prior art.
도3은 본 발명에 따른 프로젝션 프레스 공정에 의한 일괄적층 과정을 나타낸다. 3 shows a batch lamination process by a projection press process according to the present invention.
※ 도면의 주요 부분의 부호 설명 ※※ Explanation of main parts of drawing ※
31a,31b : 프리프렉이 적층된 동박층 32a,32b,32c : 1mm 써스판31a, 31b: Copper foil layer with prepreg laminated 32a, 32b, 32c: 1 mm heat plate
33a,33b : 쿠션 34a,34b : 릴리즈 필름33a, 33b: cushion 34a, 34b: release film
35a,35b : 크래프트 36a,36b : 8mm 써스판35a, 35b: Craft 36a, 36b: 8mm surface plate
37a,37b : 추가 동박층 38,39 : - 전극37a, 37b: Additional
40 : + 전극 41 : 탑보드40: + electrode 41: top board
42 : 캐리어 플레이트 43a,43b : 핫 플레이트42:
본 발명은 인쇄회로기판의 진공 프레스에 의한 적층 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a laminating apparatus and method by vacuum press of a printed circuit board.
보다 구체적으로, 본 발명은 인쇄회로기판의 적층시 사용되는 진공 프레스에서, 고열가압과 더불어 프로젝션 용접 방식을 접목하여 써스판에 전류를 흘려줌으로써 보다 향상된 다층 인쇄회로기판의 층간 접착성 및 신뢰성을 제공할 수 있는 진공 프레스 장치 및 방법에 관한 것이다.More specifically, the present invention provides an improved interlayer adhesion and reliability of a multilayer printed circuit board by applying a high temperature pressure and a projection welding method in a vacuum press used when the printed circuit board is laminated, by applying a current to the heat plate. It relates to a vacuum press apparatus and a method which can be performed.
인쇄회로기판의 제조에는 다수의 기판 적층 공정이 필수적으로 수반된다. 이러한 적층 공정에는 기판 전체에 걸쳐 균일한 압력 및 열을 가하는 것이 매우 중요하며, 이는 제품의 신뢰도에 직결된다.Manufacturing of printed circuit boards involves a number of substrate stacking processes. It is very important to apply uniform pressure and heat throughout the substrate in this lamination process, which is directly related to the reliability of the product.
도1a 내지 도1h는 종래의 소위 B2IT 방식에 따른 다층 인쇄회로기판 제조 방법을 나타낸다.1A to 1H illustrate a conventional method of manufacturing a multilayer printed circuit board according to a so-called B2IT method.
도1a와 같이 동박층(11)에 실버 페이스트를 수회 인쇄함으로써 실버 범프(12)를 형성한다.The
도1b와 같이, 상기 동박층(11)에 실버 범프(12)를 커버하도록 프리프렉(13)을 적층한다.As shown in FIG. 1B, a
도1c에서, 상기 동박층(11)의 프리프렉(13)이 적층된 면에 또다른 동박층(14)을 진공 프레스하여, 실버 범프(12)에 의해 동박층(11)과 동박층(14)이 서로 접속되도록 한다.In FIG. 1C, another
도1d에서, 상기 기판의 양면에 드라이 필름(15)을 도포하고, 노광 및 현상함으로써 에칭 레지스트 패턴을 형성한다.In Fig. 1D, an etching resist pattern is formed by applying a
도1e에서, 기판을 에칭에 담궈서 에칭 레지스트 패턴에 따라 동박층(11,14)에 회로 패턴을 형성한다.In Fig. 1E, the substrate is immersed in etching to form circuit patterns on the
도1f에서, 도1b에 도시된 것과 동일하게 실버 범프가 형성되고 프리프렉이 적층된 또다른 동박층(16,17)을 기판의 양면에 예비 적층하고, 진공 프레스하여 실버 범프에 의해 동박층(16,17)이 내층의 회로 패턴과 접속되도록 한다.In FIG. 1F, another
그리고 나서, 도1g에서, 동박층(16,17)에 드라이 필름을 도포하고, 노광 및 현상에 의해 에칭 레지스트 패턴(18)을 형성한다.Then, in Fig. 1G, a dry film is applied to the
도1h에서, 기판을 에칭하여 동박층(16,17)에 회로 패턴을 형성하고, 드라이 필름을 박리한다.In Fig. 1H, the substrate is etched to form circuit patterns on the
도2는 종래 기술인 소위 B2IT 방식에서의 인쇄회로기판의 일괄적층 방식에 따른 가압 공정을 나타낸다. Figure 2 shows a pressing process according to a batch lamination method of a printed circuit board in the so-called B2IT method of the prior art.
도2에 도시된 바와 같이, 실버범프가 형성되고 프리프렉이 적층되어 있는 동박층(21a,21b) 및 추가 동박층(27a,27b), 1mm 두께의 써스판(22a,22b,22c), 쿠션(23a,23b), 릴리즈 필름(24a,24b), 8m 두께 써스판(26a,26b), 크래프트부(25a,25b), 탑 보드(28), 캐리어 플레이트(29)를 배치한다. 기판의 외부에는 압력과 열을 가해주는 핫 플레이트(30a,30b)가 배치된다. 그리고 나서, 화살표로 표시된 바와 같이 상하에서 압력을 가하면서 기판 전체에 열을 가해주면, 써스판과 써 스판사이의 층들이 결합되면서 하나의 다층 인쇄회로기판이 완성된다.As shown in Fig. 2,
이때 써스판들(22a,22b,22c;26a,26b)은 기판 전체에 균일하게 압력이 전달될 수 있도록 압력의 분산 및 제품과 제품을 분리시키는 역할을 하게 된다.At this time, the
이와 같이, 다층 인쇄회로기판의 제조 공정 중에는 필연적으로 도1a 및 도1f, 또는 도2에 도시된 바와 같은 기판 가압 공정이 다수 포함된다. 가압 공정은 통상적으로 진공 프레스 장치에 의해 수행되며, 가압 공정에서는 기판 전체에 고르게 압력을 가하는 것과 압착후에 층간에 접착력을 떨어뜨리지 않는 것이 가장 중요한 과제이다.As described above, in the manufacturing process of the multilayer printed circuit board, a plurality of substrate pressing processes as shown in FIGS. 1A and 1F or 2 are inevitably included. The pressurization process is usually performed by a vacuum press apparatus, and in the pressurization process, it is the most important task to apply pressure evenly over the entire substrate and not to drop the adhesive force between the layers after pressing.
기판 전체에 압력이 고르게 전달되지 않으면, 제품의 신뢰도가 떨어지고 추후 공정에서도 많은 오류를 일으키는 주요 요인이 되므로 인쇄회로기판의 제조에 있어서 매우 치명적이다. 또한, 층간 접착력, 특히 범프의 접착력이 좋지 않으면 최종 제품 사용시에 층간이 분리되어 버리는 치명적인 결함을 갖게되어 인쇄회로기판 제조의 신뢰성이 극도로 저하된다.If the pressure is not evenly transmitted throughout the board, the reliability of the product is reduced and it is a major cause of many errors in subsequent processes, which is very fatal in the manufacture of a printed circuit board. In addition, if the adhesion between the layers, in particular the adhesion of the bumps is poor, there is a fatal defect that the layers are separated when using the final product, the reliability of the printed circuit board manufacturing is extremely degraded.
그러나, 도1a 내지 도1h 및 도2에 도시된 바와 같은 종래의 단순히 압력과 열을 가하는 공정에서는 단순히 압력에 의해 범프를 접착시키게 되므로 완성 제품에서 층간 범프 분리가 일어날 가능성이 크게 된다. 또한, 층간 범프 접착 불량이 자주 발생하는 부분에는 전기적인 신호등을 통하여 주는 부분으로 특히 신뢰성 있는 접착력이 요구되는데, 이 부분에도 다른 부분과 동일한 처리를 가함으로써 제품의 신뢰성을 올리는데 문제점이 있다. However, in the conventional simple process of applying pressure and heat as shown in FIGS. 1A to 1H and 2, the bumps are simply adhered by pressure, so that there is a high possibility of interlayer bump separation in the finished product. In addition, the part where the inter-layer bump adhesion failure occurs frequently, particularly a reliable adhesive force is required as a part through the electrical signal, there is a problem in increasing the reliability of the product by applying the same treatment to other parts.
본 발명은 인쇄회로기판의 제조 과정에 수반되는 가열 가압 공정에서 인쇄회로기판의 층들간의 접착 신뢰성을 향상시킬 수 있는 프레스 장치 및 프레스 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a press apparatus and a press method that can improve the adhesion reliability between the layers of the printed circuit board in the heating press process accompanying the manufacturing process of the printed circuit board.
본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 프레스 장치는, 적층된 기판들을 압착하는 압착부; 상기 기판 전체에 균일한 압력을 가하기 위해 상기 기판들 사이에 배치된 써스부; 및 상기 써스부 각각에 연결되어 전류를 인가하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A printed circuit board press apparatus according to an embodiment of the present invention, the crimping unit for crimping the laminated substrate; A bath portion disposed between the substrates to apply uniform pressure to the entire substrate; And a power supply unit connected to each of the source units to apply a current.
본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 프레스 방법은, 복수의 절연층 및 회로층을 예비 적층하는 단계; 상기 절연층 및 회로층들 사이에 써스판을 배치하는 단계; 상기 써스판에 전극을 연결하는 단계; 상기 기판들을 가압하는 단계; 및 상기 써스판에 상기 전극을 통해 전류를 흘려주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The printed circuit board pressing method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of: preliminarily stacking a plurality of insulating layers and circuit layers; Disposing a sustain plate between the insulating layer and the circuit layers; Connecting an electrode to the surface plate; Pressing the substrates; And flowing a current through the electrode to the surface plate.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도3은 인쇄회로기판의 일괄적층 방식에서 본 발명에 따른 프로젝션 프레스 공정을 나타낸다. 3 shows a projection press process according to the present invention in a batch lamination method of a printed circuit board.
전술한 바와 같이, 다층 인쇄회로기판의 제조에는 순차적인 빌드업 방식이외 에도 다양한 일괄 적층 방식이 존재하지만, 이 모든 공정에는 가압 공정이 필수적이다. 본 실시예에서는 B2IT 방식, 즉 동박층에 수회의 인쇄공정을 통해 실버 범프를 형성하고, 실버범프가 형성된 동박층을 절연층에 압착함으로써 실버범프가 절연층을 뚫고 지나가면서 동박층간을 서로 전기적으로 연결하는 방식을 예로 들어 설명하기로 한다.As described above, there are various batch lamination methods in addition to the sequential build-up method in the manufacture of the multilayer printed circuit board, but all of these processes are pressurized. In the present embodiment, the silver bumps are formed through the B2IT method, that is, the copper foil layer through several printing processes, and the copper bumps on which the silver bumps are formed are pressed onto the insulating layer, so that the silver bumps pass through the insulating layer to electrically connect the copper foil layers to each other. The connection method will be described as an example.
도3에 도시된 바와 같이, 실버범프가 형성되고 프리프렉이 적층되어 있는 동박층(31a,31b) 및 추가 동박층(37a,37b)으로 구성되는 회로층, 1mm 두께의 써스판(32a,32b,32c), 쿠션(33a,33b), 릴리즈 필름(34a,34b) 및 8m 두께 써스판(36a,36b), 크래프트부(35a,35b), 탑 보드(41), 캐리어 플레이트(42)를 배치한다. 기판의 외부에는 압력과 열을 가해주는 핫 플레이트(43a,43b)가 배치된다.As shown in Fig. 3, a circuit layer composed of
동박층(31a,31b)에는 실버 범프가 형성되어 있고, 도1c에 도시된 바와 같은 가압 공정에 의해 실버 범프가 절연층을 관통하도록 절연층이 적층되어 있다. Silver bumps are formed on the
본 실시예에서는 별도의 가압 공정을 통해 동박층(31a,31b)에 이미 절연층이 적층되어 있는 것으로 설명하였으나, 실버 범프만 별도의 공정으로 형성하고, 다른 층들과 함께 가압하면서 실버 범프가 절연층을 통과하도록 하는 것도 가능하다.In this embodiment, the insulating layer is already laminated to the
가압 공정을 통해 실버 범프는 추가 동박층(37a,37b)과 접촉하면서 동박층(31a,31b) 및 추가 동박층(37a,37b)을 서로 도통시킨다. Through the pressurization process, the silver bumps conduct the copper foil layers 31a and 31b and the additional copper foil layers 37a and 37b to each other while being in contact with the additional copper foil layers 37a and 37b.
1mm 두께의 써스판(32a,32b,32c) 및 8m 두께의 써스판(36a,36b)은 각각 도전성의 스테인레스 플레이트로 구성되며 핫 플레이트(43a,43b)에서 가해지는 압력이 고르게 전달될 수 있도록 압력을 기판 전체에 고르게 분산시키는 역할 및 제품과 제품 사이를 분리하는 역할을 한다. 또한 크래프트부(35a,35b)도 가해지는 압력이 고르게 전달될 수 있도록 하는 역할과 열판으로부터 열이 서서히 전달되도록 하는 역할을 한다.The 1 mm
1mm 두께의 써스판(32a,32b,32c)은 내층 회로들 사이에 배치되고, 8m 두께의 써스판(36a,36b)은 기판의 외부에 배치된다.1 mm
쿠션(33a,33b)은 에칭후 내층기판의 회로부분과 수지부분에 걸리는 압력차를 보정한다. 또한, 릴리즈 필름(34a,34b)은 가압 공정 후에 쿠션(33a,33b)이 써스판으로부터 쉽게 분리될 수 있도록 한다. The
한편, 가압과 동시에 범프의 접착력 강화를 위한 프로젝션 용접을 행하기 위해 1mm 두께의 써스판(32a,32b,32c)에 도3에 도시된 바와 같이 전극을 연결한다. On the other hand, in order to perform projection welding for strengthening the adhesion of the bumps at the same time to pressurization, the electrodes are connected to the 1 mm
한편, 프로젝션 용접 방식은 서로 다른 다수의 접점들에 일시에 전류를 통전시킴으로써 용접하는 방식으로서, 스폿 용융(spot melting) 방식을 이용한 다접점 용접방식을 말한다. Meanwhile, the projection welding method is a method of welding by energizing a plurality of different contacts at one time, and refers to a multi-contact welding method using a spot melting method.
써스판(32a,32b,32c)이 고온 상태일 때는 전극의 접촉부에 전기를 가하게 되면 저항이 커져 프로젝션 용접이 실패할 확률이 커진다. 이에 핫 플레이트(43a,43b)로 압력을 가한뒤 프로젝션 용접을 하고 그 뒤에 온도를 올리는 것이 바 람직하다.When the
종래의 범프가 절연층을 관통하도록 하여 층간을 전기 접속과 동시에 부착시키는 소위 B2IT 방식이나, 또는 접착제를 사용하여 층간을 접착시키는 방식에 프로젝션 용접 방식을 접목하면 최상의 범프 접착 신뢰성을 구현할 수 있다.The best bump adhesion reliability can be realized by incorporating a projection welding method into a so-called B2IT method in which a conventional bump penetrates the insulating layer and simultaneously attaches the layers to electrical connections, or a method of bonding the layers using an adhesive.
도3에 도시된 바와 같이, 써스판(32b)에는 + 전압이 가해지도록 전극을 연결하고, 써스판(32a,32c)에는 - 전압이 가해지도록 전극을 연결하며, 써스판(32a,32b,32c)이 폐루프의 일부분이 되도록 한다. As shown in FIG. 3, the electrodes are connected to the
그리고 나서, 핫 플레이트(43a,43b)를 이용하여 압력을 가하고 동시에 써스판(32a,32b,32c)에 전극(38,39,40)을 통해 전류를 흘려줌으로써 범프에 프로젝션 용접이 되도록 한다. 그 다음 압력을 가하고 있는 핫 플레이트(43a,43b)에 열을 발생시켜 동박과 프리프레그 부분을 접착시킨다.Then, pressure is applied using the
적층할 층의 수가 적은 경우는 전극(38,39,40)에 한꺼번에 전류를 흘려주어 일괄적으로 프로젝션 용접이 행해지도록 하는 것이 바람직하며, 적층할 층의 수가 많은 경우에는 써스판(32a,32b,32c)에 흘려주는 전류가 많아지게 되므로, 전극(38,40)에 전류를 흘려준 후에, 전극(39,40)을 전류를 흘려주거나, 또는 그 반대로 전류를 흘려줌으로써 과도한 전류가 흘러서 접촉부가 손상되는 등의 현상을 방지하는 것이 바람직하다.In the case where the number of layers to be laminated is small, it is preferable to carry out current welding to the
도3에 도시된 바와 같은 전극 연결 방식 이외에도, 써스판들에 적용되는 전극 연결 방식은 가압되는 층의 수 및 두께에 따라 얼마든지 변형될 수 있다.In addition to the electrode connection method as shown in FIG. 3, the electrode connection method applied to the surface plates may be modified as much as the number and thickness of the layers to be pressed.
본 발명의 프로젝션 용접방식을 이용한 인쇄회로기판 프레스 장치 및 방법에 따르면, 가압 공정에서 인쇄회로기판의 층간 범프의 접착 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the printed circuit board press apparatus and method using the projection welding method of the present invention, it is possible to improve the adhesion reliability of the interlayer bumps of the printed circuit board in the pressing process.
본 발명의 인쇄회로기판 프레스 장치 및 방법은 종래의 고열 압착 방식에서 범프나 접착제의 의한 접착보다 월등히 우수한 층간 접합 신뢰성을 나타낸다. The printed circuit board press apparatus and method of the present invention show superior interlayer bonding reliability than adhesion by bumps or adhesives in the conventional high temperature crimping method.
실험에 따르면, 일반 고열 압착 방식에서는 층간 범프 접착 강도가 약 0.6-0.8 kgf/cm2로 나타났으나, 본 발명의 인쇄회로기판 프레스 장치 및 방법에 의한 경우 층간 범프 접착 강도는 약 2kgf/cm2이상으로 나타난다.According to the experiment, in the general high temperature crimping method, the interlayer bump adhesion strength was about 0.6-0.8 kgf / cm2, but the interlayer bump adhesion strength was about 2kgf / cm2 or more by the printed circuit board press apparatus and method of the present invention. appear.
이상 본 발명을 실시예를 통해 설명하였으나, 본 발명의 범위가 상기 실시예로 한정되는 것이 아니며 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다. 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위의 해석에 의해서만 한정된다.Although the present invention has been described above by way of examples, the scope of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible within the scope of the present invention. It is intended that the scope of the invention only be limited by the following claims.
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