KR100651341B1

KR100651341B1 - 미세 패턴 형성이 가능한 인쇄회로기판 제조방법

Info

Publication number: KR100651341B1
Application number: KR1020040091438A
Authority: KR
Inventors: 김응수; 허문석; 홍석기
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2006-11-29
Also published as: KR20060042693A

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 공정에서, 보다 얇고 균일한 동도금층을 제공할 수 있는 방법에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은 세미 애디티브 공법을 사용하는 인쇄회로기판 제조 방법에 있어서, 보다 얇고 균일한 동도금층을 적층함으로써 미세 패턴을 형성할 수 있는 인쇄회로기판 제조 방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판, 더미 재료층, 무전해 동도금, 미세 패턴

Description

미세 패턴 형성이 가능한 인쇄회로기판 제조방법{Printed circuit board manufacturing method where fine pattern can be formed}

도1a 내지 1g는 종래의 소위 세미 애디티브(semi-additive) 방법에 따른 인쇄회로기판 제조 방법을 나타낸다.

도2는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조 방법에 사용되는 더미 재료층의 단면을 나타낸다.

도3a 내지 도3h는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조 방법을 나타낸다.

※ 도면의 주요 부분의 부호 설명 ※

30 : 양면 인쇄회로기판 31 : 기판

32 : 회로 패턴 33 : 비아홀

34 : 더미 재료층 35 : 더미 금속층

36 : 동박층 37 : 절연층

38 : 비아홀 39 : 무전해 동도금층

40 : 도금 레지스트 패턴 41 : 전해 동도금층

전자제품이 소형화, 박판화, 고밀도화, 팩키지(package)화 및 개인휴대화로 경박 단소화되는 추세에 따라 다층 인쇄회로기판 역시 미세패턴(fine pattern)화, 소형화 및 팩키지화가 동시에 진행되고 있다. 이에 다층 인쇄회로기판의 미세패턴 형성, 신뢰성 및 설계밀도를 높이기 위해 원자재의 변경과 함께 회로의 층구성을 복합화하는 구조로 변화하는 추세이고, 부품 역시 DIP(Dual In-Line Package) 타입에서 SMT(Surface Mount Technology) 타입으로 변경되면서 그 실장밀도 역시 높아지고 있는 추세이다. 또한 전자기기의 휴대화와 더불어 고기능화, 인터넷, 동영상, 고용량의 데이터 송수신 등으로 인쇄회로기판의 설계가 복잡해지고 고난이도의 기술을 요하게 된다.

인쇄회로기판에는 절연기판의 한쪽 면에만 배선을 형성한 단면 PCB, 양쪽 면에 배선을 형성한 양면 PCB 및 다층으로 배선한 MLB(다층 인쇄회로기판;Multi Layered Board)가 있다. 과거에는 부품 소자들이 단순하고 회로 패턴도 간단하여 단면 PCB를 사용하였으나, 최근에는 회로의 복잡도 증가하고 고밀도 및 소형화 회 로에 대한 요구가 증가하여 대부분 양면 PCB 또는 MLB를 사용하는 것이 일반적이다.

MLB는 배선 영역을 확대하기 위해 배선이 가능한 층을 추가로 형성한 것이다. 구체적으로, MLB는 내층과 외층으로 구분되며 내층의 재료로서 박판코어(Thin Core; T/C)를 사용하고, 외층과 내층을 프리플렉으로 접착한 구조의 4층 MLB(내층 2층, 외층 2층)가 기본이다. 즉, 다층 인쇄회로기판은 최소 4층 이상이다. 회로의 복잡도 증가에 따라 6층,8층,10층 이상으로 구성되기도 한다.

도1a는 회로 패턴(12)이 형성된 양면 인쇄회로기판(10)의 단면을 나타낸다. 동박적층판(11)에 비아홀(13)을 형성하고, 도금 및 에칭 등의 방법을 사용하여 회로 패턴을 형성한다. 이와 같은 양면 인쇄회로기판에 추가적으로 적층하여 다층인쇄회로기판을 형성하게 된다.

도1b에서, 절연층(14)을 도포한다. 절연층(14)은 추가로 적층될 회로 패턴과 회로패턴(12)을 절연시키기 위한 것이다. 절연층(14)은 통상적으로 수지를 사용한다.

도1c에서, 절연층(14)에 CO2 레이저 또는 YAG 레이저를 사용하여 소정 위치에 비아홀(15)을 형성한다. 레이저 드릴링 이외에 기계적 드릴링을 사용하여도 된다.

도1d에서, 기판의 양면에 무전해 도금으로 동박층(16)을 형성한다. 무전해 도금은 추후의 전해 도금을 위해 예비적으로 실시하는 도금이다. 절연층(14) 및 비아홀(15)의 내벽은 금속층이 아니므로, 전해 도금을 실시할 수 없다. 그러나, 무전해 도금은 도금이 전표면에 걸쳐 고르게 수행되지 않고, 비아홀 내벽의 도금이 제대로 이루어지지 않는 등 전해 도금보다 신뢰성이 떨어진다.

도1e에서, 추가 도금을 위해 드라이 필름등의 도금 레지스트(17)를 도포하고, 노광 및 현상에 의해 소정 패턴을 형성한다.

도1f에서, 전해 동도금을 수행하여 추가 동박층(18)을 형성한다. 이 동도금에 의해, 비아홀(15)의 내부도 충진된다. 이때, 전해 동도금은 기판을 수직 방향으로 세워서 도금액 담궜다가 꺼내는 소위, 수직 타입의 도금을 사용하여야 원하는 신뢰성을 갖는 도금을 수행할 수 있다.

도1g에서, 도금 레지스트(17)를 제거하고, 마이크로 에칭을 수행하여 도금 레지스트(17)가 형성되었던 부분에 대응하여 동박층(16)을 제거하면, 4층 짜리 인쇄회로기판이 완성된다. 그리고 나서, 수세 공정, 흑화 처리, AOI 검사 등 후처리가 이어진다.

전술한 종래의 인쇄회로기판 제조 방법에서, 추가 회로층을 적층하기 위해, 도1d에 도시된 바와 같이, 절연층(14) 위에 무전해 동도금을 수행하고, 전해 동도금을 수행한 후에 마이크로 에칭을 수행하는데, 이 때, 절연층(14)을 이루는 수지의 조도(roughness;거칠기)에 따라 동박층(16)이 많은 영향을 받게 된다. 즉, 절연층(14)을 이루는 수지의 조도가 너무 높으면 에칭액이 수지층으로 스며들게 되고, 수지의 조도가 너무 낮으면 후에 동박층(16)이 절연층으로부터 떨어지는 불량이 발생한다.

또한, 위와 같이, 무전해 동도금은 전해 동도금에 비해 도금의 신뢰성이 떨어지기 때문에, 미세한 패턴을 형성할 수 없어서 패턴 피치를 20㎛ 이하로는 형성할 수 없다.

종래의 세미 애디티브 방법을 개량하여 미세 패턴을 형성할 수 있는 인쇄회로기판 제조 방법이 요구된다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 미세 회로 패턴 형성을 위해 보다 신뢰성 높은 동도금층을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 절연층 상에 무전해 동도금을 수행할 때 발생하는 불량을 제거하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조 방법은, 더미 금속층, 절연층, 및 상기 더미 금속층과 상기 절연층 사이에 형성된 동박층으로 구성된 더미 재료층을 준비하는 단계; 인쇄회로기판에 회로 패턴을 형성하는 단계; 상기 더미 재료층을 상기 인쇄회로기판에 적층하는 단계; 상기 더미 재료층의 더미 금속층을 제거하는 단계; 기판의 소정 위치에 비아홀을 형성하는 단계; 기판을 무전해 동도금하는 단계; 및 추가적인 회로패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조 방법에 사용되는 더미 재료층(34)의 단면을 나타낸다. 더미 재료층(34)은 더미 금속층(35), 수지로 만들어진 절연층(37), 및 상기 더미 금속층(35)과 상기 절연층(37) 사이에 형성된 동박층(36)으로 구성된다. 동박층(36)은 두께 12-18㎛ 정도의 더미 금속층(35)에 전해 동도금을 함으로써 형성된다. 더미 금속층(35)은 구리 또는 알루미늄이 바람직하지만, 임의의 금속 재료가 사용될 수 있다. 동박층(36)의 두께는 약 1㎛ 정도가 적당하다. 그리고 나서, 동박층(36) 위에 절연층(37)을 도포한다.

도3a는 회로 패턴(32) 형성이 완료된 양면 인쇄회로기판(30)을 나타낸다. 동박적층판(31)에 비아홀(33)을 형성하고 내부 도금 또는 충진재 충진 등의 방법으로 충진한 뒤에, 도금 및 에칭 등의 방법을 사용하여 회로 패턴을 형성한다. 이 인쇄회로기판(30) 위에 추가로 동박층을 적층하여 다층 인쇄회로기판을 완성하게 된다.

도3b에서, 도2의 더미 재료층(34)을 상기 인쇄회로기판(30)의 양면에 적층한다. 적층시에는 일반 빌드업 공법에 사용되는 바와 같이, 가이드 핀 또는 지그등을 사용하여 정확한 위치에 인쇄회뢰기판(30) 더미 재료층(34)을 정렬하고, 열 프레스로 압착한다.

도3c에서, 더미 금속층(35)을 제거한다. 결과적으로, 절연층(37) 위에 무전 해 동도금을 수행하는 과정을 거치지 않고 절연층(37)과 동박층(36)을 적층한 결과를 가져온다. 절연층 위에 동도금을 수행하는 과정을 거치지 않으므로, 절연층의 조도 변화에 따른 영향을 덜 받고, 그만큼 불량 확률이 낮아지며 균일한 두께의 동박층(36)을 얻을 수 있다.

도3d에서, 소정의 위치에 CO2 또는 YAG 레이저 등에 의해 비아홀(38)을 가공한다. 기계적 드릴링을 사용하여도 되지만, 높은 정밀도 및 고속 가공을 위해서는 레이저 드릴링이 바람직하다.

도3e에서, 기판에 무전해 동도금을 하여, 기판 표면 및 비아홀(38) 내벽에 무전해 동도금층(39)을 형성한다. 이 때, 무전해 동도금층(39)은 비아홀(38) 내벽에 도금층을 형성하기 위한 것이며, 무전해 동도금층(39)의 두께는 0.6㎛ 이하인 것이 바람직하다.

무전해 동도금은 종래에 기판을 수직으로 세워 도금액에 담궜다가 꺼내는 소위 수직 타입의 도금 방식도 가능하지만, 수평으로 눕혀서 컨베이어 벨트를 통해 도금액을 통과시키는 소위 수평 타입의 도금 방식을 사용하여도 도금의 신뢰성을 보다 더 높게 확보할 수 있다. 수평 타입의 도금 방식은 수직 타입에 비해 생산성이 높다.

그리고 나서, 다음과 같은 회로 패턴 형성 공정이 수행된다.

도3f에서, 드라이필름 등의 도금 레지스트를 도포하고, 노광 및 현상 공정에 의해 도금 레지스트 패턴(40)을 형성한다.

도3g에서, 전해 동도금을 수행하여, 도금 레지스트 패턴(40)이 없는 부분에 전해 동도금층(41)을 형성하고, 동시에 비아홀(38)의 내부를 도금층에 의해 완전히 충진한다.

도3h에서, 도금 레지스트 패턴(40)을 제거하고, 마이크로 에칭을 수행하여 동박층(36) 및 무전해 동도금층(39) 중 전해 동도금층(41)이 형성되지 않은 부분을 제거하면, 4층짜리 다층 인쇄회로기판이 완성된다. 그리고 나서, 포로 솔더 레지스트 도포, 수세 공정, 흑화 처리, AOI 검사 등 후처리를 수행하거나, 추가적인 적층을 하여야 할 경우, 다시 전술한 도3a 내지 도3h의 공정을 반복하여 6층,8층 및 그 이상의 다층 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.

본 발명의 인쇄회로기판 제조 방법에 따르면, 추가 적층시 미세 회로 패턴 형성을 위해 보다 신뢰성 높은 동도금층을 제공할 수 있다.

또한, 절연층 상에 무전해 동도금을 수행할 때 발생하는 불량 발생률을 현저히 낮출 수 있다.

Claims

더미 금속층, 절연층, 및 상기 더미 금속층과 상기 절연층 사이에 형성된 동박층으로 구성된 더미 재료층을 준비하는 단계;

인쇄회로기판에 회로 패턴을 형성하는 단계;

상기 더미 재료층을 상기 인쇄회로기판에 적층하는 단계;

상기 더미 재료층의 더미 금속층을 제거하는 단계;

기판의 소정 위치에 비아홀을 형성하는 단계; 및

추가적인 회로패턴을 형성하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 더미 재료층을 준비하는 단계는,

더미 금속층을 준비하는 단계;

상기 더미 금속층의 일면에 동박을 도금하는 단계; 및

상기 도금된 동박 위에 절연층을 적층하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 추가적인 회로패턴을 형성하는 단계는,

무전해 동도금하여 무전해 동도금층을 형성하는 단계;

도금 레지스트 패턴을 형성하는 단계;

전해 동도금하여 전해 동도금층을 형성하는 단계;

상기 도금 레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및

상기 무전해 동도금층 중 상기 전해 동도금층이 형성되지 않은 부분을 에칭하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.