KR100678419B1 - 기판의 표면처리방법, 배선형성방법 및 배선기판 - Google Patents

기판의 표면처리방법, 배선형성방법 및 배선기판 Download PDF

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Abstract

간략하고, 고속이며, 경제적으로 미세회로 배선을 형성할 수 있는 기판의 표면처리 방법, 배선형성방법, 배선형성장치 및 배선기판이 제시되어 있다. 본 발명에 따른 기판의 배선형성방법은 알칼리 금속 화합물을 포함하는 표면처리액을 토출 방식으로 베이스 필름 상의 배선 패턴에 따라 선택적으로 토출시키는 기판의 표면처리 단계, 표면처리 된 배선을 따라 금속 나노 입자를 포함하는 도전성 잉크를 토출시키는 도전성 잉크 토출 단계, 및 도전성 잉크가 토출 된 베이스 필름을 환원분위기 하에서 소성시키는 소성 단계를 포함할 수 있다.
잉크젯 프린터, 배선기판, 표면처리방법, 배선형성방법, 알칼리 금속 화합물

Description

기판의 표면처리방법, 배선형성방법 및 배선기판{METHOD FOR SURFACE TREATMENT OF BOARD, METHOD FOR FORMING WIRING AND WIRING SUBSTRATE}
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 배선형성방법을 도시한 모식도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판의 표면처리방법을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판의 배선형성방법을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 형성된 소성 전의 배선의 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따라 형성된 소성 전의 배선의 단면도.
도 6 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배선기판의 제조방법을 도시한 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110, 210: 베이스 필름, 130: 발수성 가공막
150: 레이저 광 170, 270: 도전성 잉크
230: 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드
250: 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드
261: 배선 패턴 263: 표면처리 된 배선
265: 잉크가 토출 된 배선
280: 표면처리액
본 발명은 기판의 표면처리방법, 배선형성방법, 배선형성장치 및 배선기판 관한 것이다.
종래에 배선 기판을 제조하기 위한 기판의 배선형성방법으로 부식법이 있다. 부식법은 배선이 되지 않는 동박을 부식법에 의해 제거하고, 역할을 다한 부식레지스트를 박리하여 동박의 배선을 형성하는 방법이다. 이러한 부식법은 직접적으로 배선을 형성하지 않는 동박 일지라도 기판 전체에 도입이 필요하기 때문에 고비용, 저효율의 방법이다. 또한 부식법은 부식레지스트를 도입하고 이를 다시 박리하는 단계를 거쳐야 하므로 제조시간이 길고, 번거로워 비효율적인 단점이 있다. 또한 이 부식법에 의해서는 미세회로 배선을 형성하기 어렵다는 문제가 있다.
종래의 배선 기판을 제조하기 위한 기판의 배선형성방법의 다른 예로 레이저 법이 있다. 도 1은 종래의 일 실시예에 따른 배선형성방법을 도시한 모식도이고, 도 1을 참조하여 개략적 내용을 설명하기로 한다. 레이저 법은 베이스 필름(110) 전체에 발수성 가공막(130)을 형성한 후, 레이저 광(150)으로 이 발수성 가공막(150)을 제거하고, 이 노출된 영역에 도전성 잉크(170)를 분사하여 도전성 배선을 형성하는 방법이다. 이 방법에 의하면 레이저 광 발생장치의 구비가 별도로 요구되어 제조단가가 상승되고, 배선을 직접적으로 구성하지 않는 발수성 가공막(150)의 도입과 제거라는 단계를 거쳐야 하므로 번거롭고 비효율적인 단점이 있다.
본 발명은 토출 방식으로 기판 전체가 아닌 배선 패턴에만 선택적으로 표면처리를 하여 공정의 단계를 간략화 하여 낮은 비용으로도 미세회로 배선을 형성할 수 있는 기판의 표면처리방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 위와 같은 표면처리방법을 포함하여 간략화 된 공정으로 미세 배선을 형성하는 기판의 배선형성방법 및 기판의 배선형성장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 위와 같은 배선형성방법에 의하여 간략화 된 공정으로 형성된 미세 배선을 포함하는 배선기판을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 알칼리 금속 화합물을 포함하는 표면처리액을 토출 방식으로 베이스 필름 상의 배선 패턴에 따라 토출시키는 기판의 표면처리방법을 제시할 수 있다.
여기서, 알칼리 금속화합물은 KOH, NaOH 및 LiOH 중 적어도 하나일 수 있고, 토출 방식은 잉크젯 방식일 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 잉크젯 방식에 사용되는 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 직경은 1 내지 80㎛이고, 베이스 필름은 폴리이미드 필름이다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 알칼리 금속 화합물을 포함하는 표면처리액을 토출 방식으로 베이스 필름 상의 배선 패턴에 따라 선택적으로 토출시키는 기판의 표면처리 단계, 표면처리 된 배선을 따라 금속 나노 입자를 포함하는 도전성 잉크를 토출시키는 도전성 잉크 토출 단계, 및 도전성 잉크가 토출 된 베이스 필름을 환원분위기 하에서 소성시키는 소성 단계를 포함하는 기판의 배선형성방법을 제시할 수 있다.
여기서 표면처리 단계와 도전성 잉크 토출 단계가 동시에 수행 될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 토출 방식은 잉크젯 방식이고, 베이스 필름은 폴리이미드 필름이다.
여기서 잉크젯 방식은 복수의 잉크젯 프린터 헤드들을 포함하고, 복수의 잉크젯 프린터 헤드들은 알칼리 금속화합물을 포함하는 표면처리액을 토출시키는 표면처리용 잉크젯 프린터 헤드 및 금속 나노 입자를 포함하는 도전성 잉크를 토출시키는 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드를 포함할 수 있다.
여기서 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드와 상기 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드는 서로 다른 동작 제어 신호에 상응하여 개별적으로 움직이면서 각각 표면처리액과 도전성 잉크를 토출 시킬 수 있다.
또 여기서 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 크기는 상기 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 크기보다 작거나, 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드와 상기 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드의 토출 진동수를 달리 할 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 직경은 상기 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 직경보다 1 내지 20㎛ 작을 수 있고, 알칼리 금속화합물은 KOH, NaOH 및 LiOH 중 적어도 하나이다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 알칼리 금속화합물을 포함하는 표면처리액을 토출시키는 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드, 및 금속 나노 입자를 포함하는 도전성 잉크를 토출시키는 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드를 포함하고, 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드와 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드가 각각 표면처리액과 도전성 잉크를 동시에 토출시키는 기판의 배선형성장치를 제시할 수 있다.
여기서 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드와 상기 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드는 서로 다른 동작 제어 신호에 상응하여 개별적으로 움직일 수 있다.
또 여기서 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 크기는 상기 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 크기보다 작거나, 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드와 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드의 토출 진동수를 달리할 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 직경은 상기 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 직경보다 1 내지 20㎛ 작을 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상술한 가판의 배선형성방법에 의해 형성된 미세 배선을 포함하는 배선기판을 제시할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 기판의 표면처리방법, 배선형성방법, 배선형성장치 및 배선기판의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서 기판의 표면처리 방법의 예와 표면처리 시 일어날 수 있는 반응에 대해서 먼저 설명하기로 한다.
도전성 배선을 형성하기 위한 기판의 표면처리방법은 건식법과 습식법이 있는데, 반응의 용이함과 낮은 비용이 드는 습식법이 주로 이용되고 있다. 이 습식법으로 표면처리의 신속성 때문에 알칼리 용액 사용하는 알칼리 처리법이 많은 연구가 수행되고 있다.
바람직한 실시예에 따라, 베이스 필름으로 폴리이미드 필름을, 표면처리액으로KOH 용액으로 처리하는 경우 기판의 표면에서 일어날 수 있는 반응에 대하여 설명하기로 한다.
반응식 (1)을 참고하면 폴리이미드 필름을 KOH의 알칼리 용액으로 처리하면 가수분해에 의해 폴리이미드 환이 개환 된다.
Figure 112005017389704-pat00001
-반응식 (1)
이렇게 개환 된 폴리이미드 환은 불안정하여, 다시 KOH와 반응하게 된다. 반응식 (2)를 참고하면 산-염기 반응에 의해 반응식 (1)에서 개환 된 폴리이미드가 폴리아메이트(polyamate) 상태로 된다.
Figure 112005017389704-pat00002
-반응식 (2)
폴리이미드 필름의 표면이 폴리아메이트 상태일 때, 그 위에 잉크를 토출 시킨다. 왜냐하면 폴리이미드 필름 표면에 극성기가 도입되었을 때 잉크를 토출 시키면 필름과 잉크와의 접착력을 향상 시킬 수 있기 때문이다.
잉크를 토출 시킨 후 기판을 환원분위기에서 소성 시키는데, 환원분위기로 염산을 사용한 경우 폴리이미드 필름의 표면에서는 반응식 (3)과 같은 반응이 일어난다. 반응식 (3)을 참조하면 폴리아메이트는 염산에 의해 양성자 첨가반응(protonate)이 일어나 안정한 폴리아믹산(polyamic acid) 상태가 된다.
Figure 112005017389704-pat00003
-반응식 (3)
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판의 표면처리방법을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 표면처리액(280)은 베이스 필름(210)에 전공정인 전사단계에 의해 형성된 배선 패턴(280)을 따라 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드(230)를 포함하는 잉크젯 프린터로 토출 된다. 베이스 필름(210) 상에 표면처리 된 배선(263)이 형성된다.
필름 전체에 표면처리를 하던 종래방식과 달리 본 발명의 표면처리방법은 잉크젯 방식으로 배선 패턴을 형성시킬 수 있으므로 선택적인 표면처리가 가능하다. 또한 이 방법에 의하면 부식레지스터나 발수성 가공막의 제거와 같은 공정이 불필요하여 간단하고 경제적으로 표면처리가 가능하다. 또한 이 방법에 의하면 잉크젯 프린터의 노즐의 크기를 조절하거나, 잉크젯 프린터의 헤드의 토출 진동수를 조절하여 미세회로 배선을 따라 선택적인 표면처리가 가능하다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판의 배선형성방법을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 표면처리액(280)은 베이스 필름(210)에 전공정인 전사단계에 의해 형성된 배선 패턴(280)을 따라 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드(230)를 포함하는 잉크젯 프린터로 토출 된다. 베이스 필름(210) 상에 표면처리 된 배선(263)이 형성된다. 이 표면처리 된 배선(263)에 금속 나노 입자를 포함하는 도전성 잉크(270)를 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드(250)를 포함하는 잉크젯 프린터로 토출 시킨다. 베이스 필름(210) 상에 잉크가 토출 된 배선(265)이 형성된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 형성된 소성 전의 배선의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따라 형성된 소성 전의 배선의 단면도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면 베이스 필름(210) 상에 표면처리액(280) 층이 형성되고 그 위에 도전성 잉크(270) 층이 형성된다. 이 표면처리액(280) 층은 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드(230)에 의해 표면처리 된 배선(263)을 이루고, 도전성 잉크(270) 층은 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드(250)에 의해 잉크가 토출 된 배선(265)을 이룬다. 도 4에 있어서는 베이스 필름(240) 상에 표면처리액(280)의 액적의 크기가 도전성 잉크(270)의 액적의 크기보다 큰 경우를 도시하였다. 도 5에 있어서는 베이스 필름(240) 상에 표면처리액(280)의 액적의 크기가 도전성 잉크(270)의 액적의 크기보다 작은 경우를 도시하였다.
위와 같은 단계에 의해 표면처리 된 후 도전성 잉크가 토출 된 배선(265)을 포함하는 베이스 필름(210)을 환원분위기 하에서 소성 시키면 도전성의 배선을 형성할 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드(230)와 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드(250)를 연속적으로 배치하여 표면처리 단계와 도전성 잉크를 토출 단계를 동시에 수행할 수 있다. 여기서 '동시에 수행할 수 있다'는 의미는 같은 시간대에 표면처리액(280)과 도전성 잉크(270)를 토출 할 수 있다는 의미일 뿐만 아니라 복수의 잉크젯 프린터 헤드를 이용하여 미리 설정된 프로그램에 따라 표면처리액과 도전성 잉크를 토출 할 수 있음을 의미한다. 바람직한 실시예에 따르면, 도 3을 참조하면, 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드(230)와 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드(250)는 베이스 필름(210)에 대향 하여 움직이면서 각각 표면처리액과 도전성 잉크를 동시에 토출 시킨다. 여기서 표면처리 된 배선 상에서 알칼리 용액과 폴리이미드가 반응하여 폴리아메이트가 형성될 시간을 부여하기 위하여 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드(230)와 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드(250) 간의 토출 시간에 차이를 둘 수 있다.
표면처리 된 배선 상에서 알칼리 용액과 폴리이미드가 반응하여 폴리아메이트가 형성될 시간을 부여하기 위하여 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드(230)와 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드(250) 간에 일정한 거리를 두고 각각 표면처리액과 도전성 잉크를 동시에 토출 시킬 수도 있다.
이러한 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드(230)와 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드(250)는 토출을 위한 잉크젯 프린터 장치의 헤드가 될 수 있다. 예를 들면 잉크젯 프린터 장치는 그 장치를 받히고 있는 받침대, 미리 전사된 배선 패턴(261)을 따라 베이스 필름(210) 상에 표면처리액과 도전성 잉크를 토출시키는 잉크젯 프린터 헤드, 잉크젯 프린터 헤드를 베이스 필름(210) 상에 이동시키는 이동 장치, 잉크젯 프린터 헤드가 미리 전사된 배선 패턴(261)을 따라 잉크를 토출 시키도록 제어하는 프로그램을 실행하는 회로부 등을 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에 의하면, 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드(230)와 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드(250)를 일체로 움직이면서 각각 표면처리액과 도전성 잉크를 토출 시킬 수 있다. 즉, 미리 전사된 배선 패턴(261)을 따라 같은 경로상에서 함께 움직이면서 표면처리액과 도전성 잉크를 토출 시킬 수 있다. 헤드가 움직이는 경우 각각의 헤드에서 토출 되는 표면처리액이나 도전성 잉크의 분사 시점, 분사되는 양 등을 조절함으로써 미리 설정된 프로그램에 따라 표면처리액 또는 도전성 잉크를 토출 시킬 수 있다.
바람직한 다른 실시예에 의하면, 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드(230)와 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드(250)는 서로 다른 동작 제어 신호에 상응하여 개별적으로 움직이면서 각각 표면처리액 또는 도전성 잉크를 토출 시킬 수 있다. 즉 각각의 헤드는 하나의 장치 또는 별개의 장치에 구비되어 각각 다른 프로그램에 의하여 서로 다른 동작 제어 신호를 수신하여 이에 상응하는 동작을 수행할 수 있다.
또한 이러한 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드(230)와 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드(250)는 복수 개가 동시에 사용될 수 있다.
여기서 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드(230)와 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드(250)의 노즐의 크기는 미세회로 배선을 형성하기에 적합하여야 한다. 최근 회로 선 폭이 수십㎛ 이하의 미세 배선을 형성하기 위해서는 토출 방식에 사용되는 노즐의 직경도 수십㎛ 이하일 것이 요구되고 있다. 본 발명에 사용되는 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 직경은 바람직하게는 1 내지 80㎛이고, 더 바람직하게는 20㎛ 전후이다. 노즐의 직경이 80㎛ 이상이면 미세회로 배선을 형성하기에 적합하지 않고, 노즐의 직경이 1㎛보다 작으면 표면처리액이나 도전성 잉크를 토출 시키기 어 렵다.
도 4를 참조하면, 표면처리액(280)의 액적의 크기와 도전성 잉크(270)의 액적의 크기가 차이가 있다. 이상적인 것은 표면처리액의 액적의 크기와 도전성 잉크의 액적의 크기가 같은 경우이지만, 일반적으로는 표면처리액과 도전성 잉크의 점도의 차이로 표면처리액의 액적이 도전성 잉크의 액적보다 크다. 이러한 표면처리액의 액적이 도전성 잉크의 액적보다 과도하게 큰 경우 도전성 잉크가 잘 모이지 않아 바람직한 배선을 형성할 수 없다. 도 5를 참조하면, 표면처리액의 액적이 도전성 잉크의 액적보다 과도하게 작으면 도전성 잉크가 베이스 필름에 제대로 접착될 수 없다. 표면처리액의 액적의 직경이 도전성 잉크의 액적의 직경의 0.6 내지 1.5배 범위 내인 것이 바람직하다.
액적의 크기차가 위와 같은 범위 내이기 위한 바람직한 일 실시예에 따르면 표면처리용 잉크젯 프린터 헤드(230)의 노즐의 크기는 도전성 잉크용 프린터 헤드(250)의 노즐의 크기보다 작게 할 수 있다. 즉, 일반적으로 큰 액적을 형성하는 표면처리액을 토출시키는 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드(230)의 노즐의 크기 자체를 작게 하여 토출 되는 표면처리액의 액적의 크기를 작게 할 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드(230)의 노즐의 직경이 잉크용 프린터 헤드(250)의 노즐의 직경보다 1 내지 20㎛ 작으면 표면처리액의 액적 직경이 도전성 잉크의 액적 직경의 0.6 내지 1.5배 범위 내가 된다.
액적의 크기차가 위와 같은 범위 내이기 위한 바람직한 다른 실시예에 따르면 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드와 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드의 노즐 의 크기는 동일하나 토출 진동수를 달리하여 토출 되는 표면처리액이나 도전성 잉크의 액적의 크기를 조절할 수 있다.
액적의 크기차가 위와 같은 범위 내이기 위한 또 다른 방법으로 잉크젯 프린터의 토출시의 토출압력과 흡입압력의 파형모양이나 파형 단계를 변동시켜 액적의 크기를 조절할 수 있다. 이외에도 1인치 당 토출시키는 잉크나 표면처리액의 도트 수를 조절 하여 액적의 크기차이를 조절할 수도 있다.
도 6 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배선기판을 도시한 흐름도이다. 도 6참조하면, 단계 S205에서 베이스 필름(210)의 표면을 후 공정을 수행하기 적합하도록 세정한다. 단계 S210에서 위와 같이 준비된 베이스 필름(210) 상에 사진법이나 스크린 인쇄방법으로 미리 설계된 배선 패턴(261)을 전사한다.
단계 S215에서 표면처리액을 토출 방식으로 베이스 필름(210)상의 배선 패턴(261)에 따라 선택적으로 표면처리를 행한다. 이 단계는 상술한 실시예에에서 구체적으로 설명하였다. 단계 S220은 금속 나노 입자를 포함하는 도전성 잉크를 토출 시켜, 표면처리 된 배선(263)에 잉크가 토출 된 배선(265)을 형성하는 단계이다. 이 단계에 관하여서도 역시 상술한 실시예에서 구체적으로 설명하였다. 단계 S225에서는 단계 S215와 단계 S220에서 얻어진 배선이 포함된 기판을 환원분위기에서 소성한다. 단계 S215, S220, S225에 의해 기판 상에 도전성 배선이 형성된다.
단계 S230에서는 기판을 적층하는 단계로 다층기판을 형성하기 위한 필수적 단계이고, 단계 S235에서 기 형성된 도전성 패턴에 피막을 입혀 부품의 실장 시 이루어지는 납땜(soldering) 과정에 의해 원하지 않는 접촉이 일어나지 않도록 한다. 단계 S240에서 부품 명, 부품위치 등의 심벌마크를 인쇄하고, 단계 S245에서 HASL 등의 공법으로 마감 표면처리를 행한다. 단계 S250에서 단자부를 도금하고, 단계 S255에서 홀 및 외관가공을 행하여 완성된 배선기판을 얻을 수 있다.
본 발명의 배선기판은 그 용도가 한정되지 않지만, 플렉시블 인쇄 배선기판(FPC) 등의 폴리이미드 필름을 사용하는 배선기판의 제조방법에 사용할 수 있다.
이상에서 기판의 표면처리방법, 기판의 배선형성방법, 기판의 배선형성장치 및 배선기판의 제조방법을 일반적으로 도시한 도면을 참조하여 설명하였으며, 이하에서는 구체적인 실시예를 기준으로 설명하기로 한다.
1) 베이스 필름
베이스 필름(210)은 일반적으로 유기 절연체이다. 이 유기 절연체는 탄성률이 적당히 높고, 흡습팽창 계수 및 선팽창 계수가 작은 것이 요망된다. 유기 절연체의 흡습팽창 계수가 크면, 이러한 유기 절연체를 사용하여 얻어진 기판이 사용 환경이 변화에 따라 즉, 온도나 습도가 변화에 따라 휘어짐이나 컬이 발생되기 쉽기 때문이다. 특히 PDP용 연성회로기판과 같이 다른 용도와 비교하여 대면적을 가지는 연성회로기판의 경우 베이스 필름의 치수 안정성이 높아야 된다. 유기 절연체가 베이스 필름(210)으로 사용되기 위해서는 내열성, 적당한 탄성률, 굴곡성, 적당한 선팽창 계수, 적당한 흡습팽창 계수를 가지는 유기 절연체가 바람직하다. 이러한 특성을 가지는 유기 절연체로 폴리이미드가 바람직하다.
PDP용 연성회로기판에 사용되는 베이스 필름을 예로 들었으나, 본 발명의 기판의 표면처리방법은 이 용도에 한정되지 않는다. 또한 이러한 베이스 필름(210)은 후술하는 기판의 배선형성방법 또는 배선기판에 사용되는 베이스 필름에도 해당된다.
2) 표면처리 조건
(1) 표면처리액 및 첨가제
표면처리액으로 상술한 바와 같이 알칼리 용액의 사용이 활발히 연구되고 있다. 알칼리 용액은 알칼리 금속화합물을 포함하며, 바람직한 알칼리 금속화합물로는 KOH, NaOH 또는 LiOH를 들 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면 표면처리액에 40부피%까지 첨가제가 첨가될 수 있다. 예를 들면 에틸렌 글리콜, 디(에틸렌 글리콜) 부틸 에테르, 1-부탄올, α-테르피놀, 프로필렌 글리콜, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탈올, 이소부탄올, 2-(이소프로필아미노) 에탄올, 에틸렌 디아멘, 글리세롤, 헥실 알코올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 아세토니트릴, 에틸렌 글리콜 부틸 에테르, 1-메틸-2-피롤리디논, 디에틸렌 글리콜 다에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜, 프로에틸렌 글리콜, 테르피놀, 크실렌, 톨루엔, 테트라데칸, 도데칸, 프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 메틸 에틸 에테르 등이 첨가될 수 있다. 이러한 첨가제는 점도 조절, 기판의 표면과의 접착력 조절, 표면처리액의 퍼짐성 조절, 증발율 조절 등의 기능을 수행하므로 원하는 조건에 따라 첨가될 수 있다.
(2) 표면처리액의 농도
여기서 KOH 용액의 농도는 0.1 내지 10M이 바람직하고, 더 바람직하게는 1M이다. 농도가 0.1M 이하인 경우 폴리이미드 필름에 표면처리 되는 효과가 거의 없고, 농도가 10M 이상인 경우 폴리이미드 필름의 물성이 달라질 수 있어 바람직하지 않다. 바람직한 실시예에 따르면 폴리이미드 필름의 두께가 25㎛인 경우 표면처리하는 KOH 용액의 농도가 10M 이상인 경우 폴리이미드 필름이 10㎛이상 표면개질이 이루어져 폴리이미드 필름의 제어가 어려워진다.
(3) 표면처리 시간
KOH 용액이 폴리이미드 표면에서 반응을 일으켜 폴리이미드가 폴리아메이트 상태가 되는데 걸리는 시간이면 바람직하다. 폴리이미드가 폴리아메이트가 된 후 도전성 잉크를 토출 시켜야 도전성 배선의 형성이 가능하다. 이러한 KOH 용액의 처리시간은 1 내지 20분 정도가 바람직하고, 처리시간이 1분 이하인 경우 폴리아메이트가 충분히 형성되지 못 하고, 처리시간이 20분 이상인 경우 반응이 안정화 단계에 들어가 더 이상 폴리아메이트가 형성되지 않는다. 더 바람직한 표면처리 시간은 3 내지 10분이다.
(4) 표면처리 온도
필름을 표면처리하는 온도는 3 내지 80℃가 바람직하다. 처리온도가 3℃ 이 하인 경우 KOH 용액이나 도전성 잉크의 점도가 낮아져 노즐에서 표면처리액이나 도전성 잉크의 토출이 어려워질 수 있다. 처리온도가 80℃이상인 경우 KOH 용액의 화학적 특성이 달라질 수 있고, 특히 도전성 잉크를 구성하고 있는 화합물끼리 반응을 일으킬 우려가 있다.
(5) 표면처리 기압
표면처리를 위한 토출은 0.8 내지 1.5atm의 기압 하에서 수행하는 것이 바람직하다. 기압이 이 범위를 벗어나는 경우 표면처리액의 직진성 보장이나 토출 크기(drop size)의 제어가 어려워진다. 또 대기상태에서 표면처리 할 수도 있고, 질소 분위기 하에서 할 수도 있다. 질소 분위기 하에서 표면처리하는 경우 표면처리액의 유량조절이 필요하다.
이상 알칼리 용액으로 KOH 용액을 기준으로 설명하였으나 NaOH 용액이나 LiOH 용액의 경우에도 조건은 동일하다.
3) 도전성 잉크
미세회로 배선을 형성하는 도전성 잉크에 포함되는 금속 나노 입자의 종류는 특히 한정되지 않지만, 일반적으로는 금, 은, 동, 백금, 크롬, 니켈, 알루미늄, 티탄, 팔라듐, 주석, 바나듐, 아연, 망간, 코발트, 지르코늄 등의 금속을 적합하게 사용할 수 있다. 이들 금속은 단독으로 사용할 수 있고, 2 종 이상을 적당히 혼합한 합금으로 사용할 수도 있다. 상기 금속 중에서도 특히 바람직하게는 금(Ag), 은 (Au), 동(Cu), 니켈(Ni) 등을 들 수 있다. 또한, 이들 바람직한 2 종 이상을 적당히 혼합한 합금으로 사용할 수도 있다. 이러한 금속 나노 입자가 분산제에 의해 콜로이드 상태를 이루면서 분산되어 있는 것이 도전성 잉크이다. 미세회로 인쇄에 적합한 도전성 잉크의 바람직한 점도는 1 내지 50cps이다.
4) 환원분위기
도전성 배선을 형성하기 위하여 환원분위기에서 소성할 것이 요구되는데, 여기서 환원분위기에는 아세트산, 포름산 또는 염산 등이 사용될 수 있다. 이러한 환원 분위기에서 폴리아메이트는 폴리아믹산의 안정한 형태를 이루게 된다.
5) 토출 방식
'토출 방식'은 노즐(nozzle)이나 니들(needle)을 이용하여 소망하는 저점도의 액체를 목적 대상물에 분사 또는 토출 시켜 인쇄하는 방식은 말한다. 바람직하게는 잉크젯 방식이다. 여기서 잉크젯 프린터의 헤드 구동 방식으로 피에조(Piezo) 방식이나 써멀(Thermal) 방식이 있는데, 이러한 헤드 구동 방식의 제한을 받지 않는다. 표면처리액의 농도를 조절하면 OA용 잉크젯 프린터도 사용 가능하다.
여기서 잉크젯 프린터 헤드의 개수나 종류, 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 크기 등에 관하여서는 상술한 실시예에서 구체적으로 설명하였으므로 이에 관한 설명은 생략한다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내 에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 기판의 표면처리 방법, 기판의 배선형성방법, 기판의 배선형성장치 및 배선기판에 의하면, 토출 방식으로 배선 패턴을 형성시킬 수 있어 선택적인 표면처리가 가능하다. 따라서 공정이 번잡하지 않고 간단하고 빠르다. 또한 부식레지스터나 발수성 가공막의 제거와 같은 공정이 불필요하여 간단하고 경제적으로 표면처리가 가능하다. 또한 잉크젯 프린터의 노즐의 크기를 조절하여 미세회로 배선을 따라 선택적인 표면처리가 가능하다.

Claims (22)

  1. 알칼리 금속 화합물을 포함하는 표면처리액을 토출 방식으로 베이스 필름 상의 배선 패턴에 따라 선택적으로 토출시키는 기판의 표면처리방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 알칼리 금속화합물은 KOH, NaOH 및 LiOH 중 적어도 하나인 기판의 표면처리방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 토출 방식은 잉크젯 방식인 기판의 표면처리방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 잉크젯 방식에 사용되는 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 직경은 1 내지 80㎛인 기판의 표면처리방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 필름은 폴리이미드 필름인 기판의 표면처리방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 폴리이미드 필름의 표면을 배선 패턴에 따라 폴리아믹산인 하기 화학식1로 개질하는 기판의 표면처리방법.
    [화학식1]
    Figure 112006079324410-pat00010
  7. 알칼리 금속 화합물을 포함하는 표면처리액을 토출 방식으로 베이스 필름 상의 배선 패턴에 따라 토출시키는 기판의 표면처리 단계;
    상기 표면처리 된 배선을 따라 금속 나노 입자를 포함하는 도전성 잉크를 토출시키는 도전성 잉크 토출 단계; 및
    상기 도전성 잉크가 토출 된 베이스 필름을 환원분위기 하에서 소성시키는 소성 단계를 포함하는 기판의 배선형성방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 표면처리 단계와 상기 도전성 잉크 토출 단계가 동시에 수행 될 수 있는 기판의 배선형성방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 베이스 필름은 폴리이미드 필름인 기판의 배선형성방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 폴리이미드 필름의 표면을 배선 패턴에 따라 폴리아믹산인 하기 화학식1로 개질하는 기판의 배선형성방법.
    [화학식1]
    Figure 112006079324410-pat00011
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 토출 방식은 잉크젯 방식인 기판의 배선형성방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 잉크젯 방식은 복수의 잉크젯 프린터 헤드들을 포함하고,
    상기 복수의 잉크젯 프린터 헤드들은
    알칼리 금속화합물을 포함하는 표면처리액을 토출시키는 표면처리용 잉크젯 프린터 헤드; 및
    금속 나노 입자를 포함하는 도전성 잉크를 토출시키는 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드를 포함하는 기판의 배선형성방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드와 상기 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드는 서로 다른 동작 제어 신호에 상응하여 개별적으로 움직이면서 각각 표면처리액과 도전성 잉크를 토출시키는 기판의 배선형성방법.
  14. 청구항 12 또는 13에 있어서,
    상기 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 크기는 상기 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 크기보다 작은 기판의 배선형성방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 직경은 상기 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드의 노즐의 직경보다 1 내지 20㎛ 작은 기판의 배선형성방법.
  16. 청구항 12 또는 13에 있어서,
    상기 표면처리액용 잉크젯 프린터 헤드와 상기 도전성 잉크용 잉크젯 프린터 헤드의 토출 진동수를 달리한 기판의 배선형성방법.
  17. 청구항 7 또는 12에 있어서,
    상기 알칼리 금속화합물은 KOH, NaOH 및 LiOH 중 적어도 하나인 기판의 배선형성방법.
  18. 베이스 필름;
    상기 베이스 필름 상에 선택적으로 표면처리된 배선 패턴부; 및
    상기 배선 패턴부를 따라 도전성 잉크를 토출시켜 소성함으로써 형성된 배선;
    을 포함하는 배선기판.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 베이스 필름은 폴리이미드 필름인 배선기판.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 배선 패턴의 선택적인 표면처리 방법은 알칼리 금속 화합물을 포함하는 표면처리액을 토출 방식으로 베이스 필름 상에 토출시키는 방법에 의하여 수행되는 배선기판.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 토출 방식은 잉크젯 방식인 배선기판.
  22. 제 18항에 있어서,
    상기 도전성 잉크의 소성은 환원분위기 하에서 수행되는 배선기판.
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