KR100674295B1

KR100674295B1 - 다층 인쇄회로기판의 제조방법

Info

Publication number: KR100674295B1
Application number: KR1020050087398A
Authority: KR
Inventors: 김세림; 안동기; 이양제
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2007-01-24

Abstract

본 발명은 배선패턴 형성시 비아홀이 형성될 윈도우 영역을 동시에 형성하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로서, 배선패턴 및 드릴링 공정이 수행될 윈도우 영역이 형성된 외층 동박적층판을 제작하는 제 1 단계; 배선패턴이 형성된 내층 동박적층판을 제작하는 제 2 단계; 내층 동박적층판의 상·하측면에 접착부재를 개재하여 외층 동박적층판을 적층시키는 제 3 단계; 및 윈도우 영역에 대한 드릴링 공정 후 동도금을 수행하여 배선패턴을 전기적으로 접속시키는 비아홀을 형성하는 제 4 단계; 및 동도금이 수행된 외층 동박적층판 상에 외층 배선패턴을 형성하는 제 5 단계를 포함한다.

인쇄회로기판, 배선패턴, 동박적층판, 윈도우, 비아홀, 드릴링

Description

다층 인쇄회로기판의 제조방법{Method for manufacturing multilayer printed circuit board}

도 1a 내지 도 1r은 종래의 다층 인쇄회로기판의 제조 공정을 도시한 공정도이다.

도 2a 내지 도 2n는 본 발명에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조 공정을 도시한 공정도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 외층 동박적층판 110, 210 : 절연층

120 : 동박층 130, 230 : 배선패턴

135 : 외층 배선패턴 140 : 윈도우 영역

150 : 마이크로 비아홀 160 : 도통홀

170 : 도금층 180 : 솔더 레지스트 잉크

190 : 무전해 니켈/금도금층 200 : 내층 동박적층판

300 : 드라이 필름 400 : 아트워크 필름

본 발명은 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 소정의 배선패턴 형성시 마이크로 비아홀을 형성하기 위한 드릴링 공정이 수행될 윈도우 영역을 동시에 형성하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board)은 소정의 전자부품을 전기적으로 연결시키거나 또는 기계적으로 고정시켜 주는 역할을 수행하는 회로기판으로서, 페놀수지 또는 에폭시 수지 등의 절연층과 상기 절연층에 부착되어 소정의 배선패턴이 형성되는 동박층으로 구성되어 있다.

이때, 인쇄회로기판은 층수에 따라 절연층의 한쪽 면에만 배선이 형성된 단면 인쇄회로기판(Single PCB), 절연층의 양쪽 면에 배선이 형성된 양면 인쇄회로기판(Double PCB) 및 다층으로 배선된 다층 인쇄회로기판(Multilayer PCB)으로 크게 분류된다.

최근, 전자제품이 소형화, 박판화, 고밀도화, 패키지(package)화 및 개인 휴대전화로 경박 단소화 됨에 따라, 인쇄회로기판은 전자부품의 실장 밀도를 높이기 위한 다층 인쇄회로기판, 보다 구체적으로는 자동화기기· 캠코더 등 회로판이 움직여야 하는 경우와 부품의 삽입·구성시 회로기판의 굴곡을 요하는 경우에 유연성으로 대응할 수 있는 연성회로기판(Flexible PCB)으로 발전하고 있다.

종래, 상술한 바와 같은 다층 인쇄회로기판을 제작하는 과정을 도 1을 참조하여 간단하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 절연층(11)과 상기 절연층(11)의 양측면에 동박층(12)이 형성된 동박적층판을 제공한다.

이후, 도 1b에 도시된 바와 같이, 라미네이터 등을 이용하여 동박적층판을 구성하는 동박층(12) 상에 드라이 필름(D/F)(40)을 열압착시킨다.

상술한 바와 같이 드라이 필름(40)을 동박층(12)에 열압착 시킨 후, 도 1c에 도시된 바와 같이, 소정의 배선패턴이 형성된 아트워크 필름(50)을 드라이 필름(40)상에 밀착시킨 후 자외선 조사하여 드라이 필름(40)에 대한 노광(exposure)을 수행한다.

이후, 도 1d 및 도 1e에 도시된 바와 같이, 소정의 현상액을 사용하여 경화 처리된 드라이 필름(40)을 제거한 후 부식액을 동박층(12)에 분무하여 드라이 필름(40)이 피복되지 않은 동박층(12)을 제거한다.

이후, 동박층(12) 상에 부착된 에칭레지스트로서의 역할을 수행하는 드라이 필름(40)을 제거함으로써, 도 1f에 도시된 바와 같이, 소정의 배선패턴(13)이 형성된 외층 동박적층판(10)을 제작한다.

상술한 바와 같이 외층 동박적층판(10)을 제작한 후, 도 1g에 도시된 바와 같이, 상술한 바와 같은 과정을 통해 소정의 배선패턴(23)이 형성된 내층 동박적층판(20)을 제작한다.

이후, 도 1h에 도시된 바와 같이, 소정의 접착부재인 프리프레그(30)를 개재하여 내층 및 외층 동박적층판(10),(20)을 적층시킨다.

상술한 바와 같이 프리프레그(30)를 개재하여 외층 및 내층 동박적층판(10),(20)을 상호 절연 및 접착을 행한 후, 도 1i에 도시된 바와 같이, 외층 및 내층 동박적층판(10),(20)에 형성된 배선패턴(13),(23)을 전기적으로 연결시키기 위 한 비아홀을 형성하기 위해 외층 동박적층판(10)을 구성하는 동박층(12)상에 드라이 필름(40)을 다시 열압착 시킨다.

이후, 도 1j에 도시된 바와 같이 비아홀 영역을 형성하기 위한 소정의 윈도우 패턴이 형성된 아트워크 필름(50)을 드라이 필름(40)상에 밀착시킨 후 자외선 조사하여 드라이 필름에 대한 노광(exposure)을 수행한다.

이후, 도 1k 및 도 1l에 도시된 바와 같이, 소정의 현상액을 이용하여 경화 처리된 드라이 필름(40)을 제거한 후 동박층(12)에 부식액을 분무시켜 드라이 필름(40)이 피복되지 않은 동박층(12)을 제거한다.

이후, 에칭레지스트로서의 역할을 수행하는 드라이 필름(40)을 제거함으로써, 도 1m에 도시된 바와 같이, 외층 동박적층판(10)의 동박층(12) 상에 비아홀 형성을 위한 드릴링 공정이 수행될 윈도우 영역(14)을 형성한다.

상술한 바와 같이 동박층(12) 상에 비아홀 형성을 위한 윈도우 영역(14)을 형성한 후, 도 1n에 도시된 바와 같이, 레이저 가공을 함으로써, 외층 및 내층 동박적층판(10),(20)에 형성된 배선패턴(13),(23)을 전기적으로 접속시키기 위한 비아홀(15),(16)을 형성한다.

이후, 도 1o에 도시된 바와 같이, 외층 및 내층 동박적층판(10),(20)에 각각 형성된 배선패턴(13),(23)을 전기적으로 접속시키기 위해 비아홀(15),(16)의 내벽에 대한 동도금(17)을 수행한다.

상술한 바와 같이 비아홀(15),(16)에 대한 동도금을 수행한 후, 도 1p에 도시된 바와 같이, 동도금(17)이 수행된 외층 동박적층판(10) 상에 외층 배선패턴 (13-1)을 형성한다.

이때, 외층 배선패턴(13-1)은 비아홀(16)에 의해 내층 동박적층판(20)에 형성된 배선패턴(23) 또는 외층 동박적층판(10)에 형성된 배선패턴(13)과 전기적으로 연결될 수 있다.

다음으로, 도 1q에 도시된 바와 같이, 전자부품의 납땜에 필요한 랜드(land) 주변을 제외한 배선패턴을 외부환경으로부터 차폐시키기 위한 솔더레지스트 잉크(PSR : Photo imageable Solder Resist ink)(18)를 도포시킨다.

이후, 도 1r에 도시된 바와 같이, 솔더레지스트 잉크(18)에 의해 피복된 외층 동박적층판(10)에 대한 표면처리로 무전해 니켈/금도금층(19)을 형성함으로써, 외층 및 내층 동박적층판(10),(20)에 형성된 배선패턴(13),(23) 및 외층 배선패턴(13-1)이 비아홀(15),(16)에 의해 전기적으로 접속된 다층 인쇄회로기판을 최종적으로 완성하였다.

그러나, 상술한 과정에 의해 다층 인쇄회로기판을 제작하는 경우에 있어서, 층간 전기적 접속을 수행하는 비아홀을 형성하기 위해서는 외층 동박적층판에 대한 노광 및 에칭공정을 반복 수행하여야 하는 제조 공정상의 번거로움이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소정의 배선패턴을 형성시에 비아홀 형성을 위한 드릴링 공정이 수행될 윈도우 영역을 동시에 형성하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조방법은, 배선패턴 및 드릴링 공정이 수행될 윈도우 영역이 형성된 외층 동박적층판을 제작하는 제 1 단계; 배선패턴이 형성된 내층 동박적층판을 제작하는 제 2 단계; 내층 동박적층판의 상·하측면에 접착부재를 개재하여 상기 외층 동박적층판을 적층시키는 제 3 단계; 윈도우 영역에 대한 드릴링 공정 후 동도금을 수행하여 상기 배선패턴을 접속시키는 비아홀을 형성하는 제 4 단계; 및 동도금이 수행된 외층 동박적층판 상에 외층 배선패턴을 형성하는 제 5 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 본 발명에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조방법은, 배선패턴을 외부환경으로부터 보호하기 위한 솔더 레지스트 잉크를 도포하는 제 6 단계; 및 솔더레지스트 잉크가 도포된 외층 동박적층판에 대한 표면처리를 수행하는 제 7 단계를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

여기서, 도 2a 내지 도 2n은 본 발명에 따른 다층 인쇄회로기판의 제작 과정을 도시한 공정 순서도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다층 인쇄회로기판을 구성하는 동박적층판을 제공한다.

동박적층판은 수지, 에폭시, 폴리이미드 등으로 구성된 베이스 기판(110)과, 베이스 기판(110)의 양면상에 캐스팅(Casting), 라미네이팅(Laminating), 스퍼터링(Sputtering) 방식 등을 통해 형성된 동박층(120)으로 구성된다.

상술한 바와 같이 구성된 동박적층판을 제공한 후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 라미네이터 등을 이용하여 동박적층판(100)의 동박층(120) 상에 드라이 필름(D/F)(400)을 열압착시킨다.

여기서, 드라이 필름(400)은 필름 형태로 된 감광재(포토레지스트)와 신축성을 부여하기 위한 Mylar 필름 및 커버 필름으로 이루어지되, 커버 필름은 드라이 필름을 동박적층판에 입히는 라미네이션 과정에서 벗겨진다.

상술한 바와 같이 드라이 필름(400)을 동박적층판(100)의 동박층(120)에 열압착 시킨 후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 소정의 배선패턴 및 윈도우 패턴이 형성된 아트워크 필름(500)을 드라이 필름(400)상에 밀착시킨 후 자외선을 조사하여 드라이 필름에 대한 노광(exposure)을 수행한다.

이때, 아트워크 필름(400)에 형성된 배선패턴 및 윈도우 패턴으로는 자외선이 투과하지 못하는 반면에 그외의 부분으로는 자외선이 투과되어 노출된 드라이 필름은 경화 처리된다.

이후, 탄산나트륨이나 탄산칼륨 등의 현상액을 이용하여 경화되지 않은 드라이 필름(400)을 용해시켜 제거함으로써, 도 2d에 도시된 바와 같이, 동박적층판의 동박층(120) 상에 에칭레지스트 패턴(410)을 형성한다. 이때, 현상액에 의해 제거되지 않은 에칭레지스트 패턴(410)은 후술하는 부식 공정에서 동박적층판(100)의 동박층(120)을 부식액으로부터 보호하는 에칭레지스트로서의 역할을 수행한다.

상술한 바와 같이 동박적층판(100)의 동박층(120) 상에 에칭레지스트 패턴(410)을 형성한 후, 도 2e에 도시된 바와 같이, 스프레이 노즐 등을 이용하여 염화철, 2염화동, 알칼리 부식액, 과산화수소-황산계 부식액 등을 동박적층판(110)에 분무시켜 에칭레지스트 패턴(410)이 피복되지 않은 동박층(120)을 제거한다.

이후, 에칭레지스트로서의 역할을 수행하는 에칭레지스트 패턴(410)을 박리함으로써, 도 2f에 도시된 바와 같이, 소정의 배선패턴(130) 및 윈도우 영역(140)이 형성된 외층 동박적층판(100)을 제작한다. 이때, 외층 동박적층판(100)에 형성되는 배선패턴(130) 및 윈도우 영역(140)은 동시에 형성된다.

상술한 바와 같이 외층 동박적층판(100)을 제작한 후, 도 2g에 도시된 바와 같이, 절연층(210)의 양면에 형성된 동박층 상에 소정의 배선패턴(230)을 형성하여 내층 동박적층판(200)을 제작한다.

여기서, 내층 동박적층판(200)의 제작과정은 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 상술한 내용과 동일함으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상술한 바와 같이 외층 및 내층 동박적층판(100),(200)을 제작한 후, 도 2h에 도시된 바와 같이, 소정의 접착부재인 프리프레그(300)를 개재하여 내층 및 외층 동박적층판(100),(200)을 배열하고, 도 2i에 도시된 바와 같이, 적층시킨다. 이때, 도 2h에는 단층의 내층 동박적층판(200)이 형성되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 다층의 내층 동박적층판으로 구성할 수 있다는 점에 유의하여야 한다.

여기서, 프리프레그(300)는 열경화성 수지를 침투시켜 반 경화상태로 만든 것으로서 외층 및 내층 동박적층판(100),(200) 상호간의 절연 및 접착을 행한다.

상술한 바와 같이 프리프레그를 개재하여 외층 및 내층 동박적층판(100), (200)을 상호 절연 및 접착을 행한 후, 도 2j에 도시된 바와 같이, 드릴링 가공으로 외층 및 내층 동박적층판(100),(200)에 형성된 배선패턴(130),(230)을 전기적으로 접속시키기 위한 비아홀(150),(160)을 형성한다.

즉, 외층 동박적층판(100)의 동박층(120)에 형성된 윈도우 영역(140)을 통해 드릴링 가공, 예들 들면 CO₂ 레이저를 이용한 드릴링 공정을 통해 외층 및 내층 동박적층판(100),(200)에 형성된 배선패턴(130),(230)을 전기적으로 접속시키기 위한 비아홀인 마이크로 비아홀(micro via hole)(150)을 형성한다.

또한, 소정의 드릴비트인 CNC 드릴비트를 이용한 드릴링 공정을 수행함으로써, 내층 동박적층판(200)의 상하층에 형성된 프리프레그(300)를 개재하여 적층되는 외층 동박적층판(100)에 형성될 외층 배선패턴을 전기적으로 접속시키기 위한 비아홀인 도통홀(plated through hole)(160)을 형성한다.

상술한 바와 같이 외층 및 내층 동박적층판에 형성된 배선패턴을 전기적으로 접속시키기 위한 비아홀(150, 160)을 형성한 후, 도 2k에 도시된 바와 같이, 외층 및 내층 동박적층판(100),(200)에 각각 형성된 배선패턴(130),(230)을 전기적으로 접속시키기 위해 비아홀(150),(160)의 내벽에 대한 동도금을 수행하여 도금층(170)을 형성한다.

이때, 비아홀(150),(160)의 내벽은 절연체인 에폭시 수지 등으로 구성되어 있기 때문에 전기 분해에 의한 전해 동도금을 수행할 수 없다. 따라서, 무전해 동 도금을 먼저 수행하여 비아홀의 내벽에 도전성을 부여한 후 전해 동도금을 수행함으로써 배선패턴(130),(230)을 전기적으로 접속시킬 수 있는 도금층(170)을 형성하는 것이다.

상술한 바와 같이 외층 및 내층 동박적층판(100, 200)에 형성된 배선패턴(130),(230)을 전기적으로 접속시키는 비아홀을 형성한 후, 도 2l에 도시된 바와 같이, 도금층(170)이 형성된 외층 동박적층판(100)의 동박층(120)에 외층 배선패턴(135)을 형성한다.

외층 배선패턴(135)은 드라이 필름(미도시)을 이용한 포토리소그래피(Photolithography) 공법으로 형성되고, 비아홀(150, 160)에 의해 외층 및 내층 동박적층판(100, 200)에 형성된 배선패턴(130),(230)과 전기적으로 연결될 수 있다.

다음으로, 도 2m에 도시된 바와 같이, 전자부품의 납땜에 필요한 랜드(land) 주변을 제외한 외층 배선패턴(135)을 외부환경으로부터 차폐시키기 위한 솔더레지스트 잉크(PSR : Photo imageable Solder Resist ink)(180)를 도포시킨다.

이때, 솔더레지스트 잉크(180)는 외층 배선패턴(135)을 외부환경으로부터 보호하는 역할을 수행할 뿐만 아니라 전자부품이 삽입되지 않는 단순 비아홀(150),(160)의 내벽을 매립시킴으로써, 비아홀(150),(160)의 내벽이 산화되는 것을 방지할 뿐만 아니라 부품 삽입시에 인쇄회로기판의 취급을 용이하게 하는 역할을 또한 수행한다.

상술한 바와 같이 외층 배선패턴(135)을 보호하기 위한 솔더레지스트 잉크(180)를 도포한 후, 도 2n에 도시된 바와 같이, 솔더레지스트 잉크(170)에 의해 피 복되지 않은 랜드의 산화를 방지하고, 실장되는 전자제품의 납땜성을 향상시키기 위한 표면처리로 무전해 니켈/금도금층(190)을 형성함으로써, 외층 및 내층 동박적층판(100),(200)에 형성된 배선패턴(130),(230) 및 외층 배선패턴(135)이 비아홀(150),(160)에 의해 전기적으로 접속된 다층 인쇄회로기판(1000)을 최종적으로 완성한다.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다층 인쇄회로기판의 배선패턴을 형성시 드릴링 공정이 수행될 윈도우 영역을 동시에 형성함으로써, 배선패턴을 전기적으로 연결하는 비아홀을 형성하기 위한 노광 및 에칭 등의 제조공정을 줄일 수 있다는 효과를 제공한다.

Claims

일면에는 배선패턴이 형성되고 다른 면에는 드릴링 공정이 수행될 윈도우 영역이 형성된 외층 동박적층판을 제작하는 제 1 단계;

배선패턴이 양면에 형성된 내층 동박적층판을 제작하는 제 2 단계;

상기 내층 동박적층판의 상·하측면에 접착부재를 개재하여 상기 외층 동박적층판을 적층시키는 제 3 단계;

상기 윈도우 영역에 대한 드릴링 공정 후 동도금을 수행하여 상기 배선패턴들을 전기적으로 접속시키는 비아홀을 형성하는 제 4 단계; 및

상기 동도금이 수행된 외층 동박적층판 상에 외층 배선패턴을 형성하는 제 5 단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 외층 배선패턴을 외부환경으로부터 보호하기 위한 솔더 레지스트 잉크를 도포하는 제 6 단계; 및

상기 솔더레지스트 잉크가 도포된 외층 동박적층판에 대한 표면처리를 수행하는 제 7 단계

를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단계는,

상기 외층 동박적층판의 양면에 형성된 동박층 상에 드라이 필름을 열압착시키는 제 1-1 단계;

배선패턴 및 윈도우 패턴이 형성된 아트워크 필름을 이용하여 상기 드라이 필름에 부착시키는 제 1-2 단계;

상기 아트워크 필름을 통한 자외선 노광을 수행하여 상기 드라이 필름을 경화 처리하는 제 1-3 단계;

상기 경화 처리된 드라이 필름을 현상하여 상기 배선패턴 및 윈도우 패턴을 상기 동박층상에 전사시키는 제 1-4 단계;

상기 동박층에 대한 에칭을 수행하여 에칭 레지스트로서의 역할을 수행하는 드라이 필름이 피복되지 않은 동박층을 제거하는 제 1-5 단계; 및

상기 에칭 레지스트로서의 역할을 수행하는 드라이 필름을 박리하여 상기 양면에 형성된 동박층 상에 일면에는 배선패턴을 형성하고 다른 면에는 윈도우 영역을 형성하는 제 1-6 단계

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법.
제 3 항에 있어서,

상기 외층 동박적층판을 구성하는 동박층에 형성되는 배선패턴 및 윈도우 영역은 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 3 단계에서, 상기 외층 및 내층 동박적층판에 개재되는 접착부재는 프리프레그(prepreg)인 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제 4 단계는,

상기 윈도우 영역에 대한 드릴링 공정을 수행하여 상기 외층 및 내층 동박적층판에 형성된 배선패턴을 연결시키기 위한 마이크로 비아홀을 형성하는 제 4-1 단계;

상기 외층 동박적층판에 대한 드릴링 공정을 수행하여 상기 외층 동박적층판에 형성될 외층 배선패턴을 연결시키기 위한 도통홀을 형성하는 제 4-2 단계; 및

상기 배선패턴을 전기적으로 접속시키기 위해 상기 마이크로 비아홀 및 도통홀에 대한 동도금을 수행하는 제 4-3 단계

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제 4-1 단계에서, 상기 윈도우 영역에 대한 드릴링 공정은 CO₂드릴링 공정인 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제 4-2 단계에서, 상기 외층 동박적층판에 형성된 배선패턴을 상호 연결시키기 위한 드릴링 공정은 CNC 드릴링 공정인 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 제조방법.