KR100680739B1 - Method for manufacturing substrate and wetting enhancement apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판의 제조방법 나타내는 도면;1 is a view showing a method of manufacturing a substrate according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도금 공정을 나타내는 순서도;2 is a flow chart showing a plating process according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3 및 4는 도 2의 공정에 따라 기판을 제조하였을 때 발생할 수 있는 문제점을 도시한 도면;3 and 4 illustrate problems that may occur when a substrate is manufactured according to the process of FIG. 2;
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도금 전처리 공정을 나타내는 순서도;5 is a flow chart showing a plating pretreatment process according to a preferred embodiment of the present invention;
도 6는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 도금되는 기판; 및6 is a substrate plated according to a preferred embodiment of the present invention; And
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 습윤성 향상 장치이다.7 is an apparatus for improving substrate wettability according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 절연층 110 : 도전층100: insulating layer 110: conductive layer
120: 드라이필름 130 : 도금층120: dry film 130: plating layer
140 : 유기 산화막 150 : 공기방울140: organic oxide film 150: air bubbles
310 : 배스 320 : 분무기310
330 : 송풍기 340 : 습윤제 미스트(mist)330: blower 340: humectant mist (mist)
350 : 기판350: substrate
본 발명은 기판 제조방법에 관한 것으로, 특히 기판의 도금 공정에서 전처리 단계에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate manufacturing method, and more particularly to a pretreatment step in the plating process of the substrate.
일반적으로 인쇄회로기판을 제조하기 위해서는 코어를 이루는 기재에 내부 회로 패턴을 형성한다. 드라이 필름(dry film) 또는 작업용 필름(working film)을 이용하여 미리 설정된 회로 패턴을 형성한 후, 동박층을 회로 패턴을 따라 에칭하고, 프리프래그와 같은 절연체와 내층 기판을 적층함으로써, 예비 적층 및 적층 공정을 수행한다. 이렇게 적층된 기판을 가압하고, 각 층간에 전기 전도를 위하여 홀 가공을 하는 드릴 공정을 수행한다. 이후, 외층에 다시 회로 패턴을 형성할 드라이 필름과 작업용 필름을 도포하고, 노광 및 현상을 통해 외층 현상 작업을 하고, 현상으로 드라이 필름이 제거되어 노출된 기지층을 에칭하는 에칭 공정을 수행한다. 회로 광학검사 및 스케일 측정 후, 솔더 레지스트 잉크를 도포, 경화, 노광, 현상, 후경화 등의 일련의 공정을 통하여 제조한다. 솔더 레지스트 잉크가 제거되어 노츨된 동박층은 금도금 HASL, OSP등의 표면처리를 한다.In general, in order to manufacture a printed circuit board, an internal circuit pattern is formed on a substrate forming a core. After forming a predetermined circuit pattern by using a dry film or a working film, the copper foil layer is etched along the circuit pattern, and the preliminary lamination and Perform the lamination process. The laminated substrate is pressurized, and a drill process for performing hole processing for electric conduction between each layer is performed. Thereafter, a dry film and a work film for forming a circuit pattern are applied to the outer layer again, and an outer layer developing operation is performed through exposure and development, and an etching process of etching the exposed base layer by removing the dry film by developing is performed. After circuit optical inspection and scale measurement, a solder resist ink is produced through a series of processes such as coating, curing, exposure, development, and post curing. The copper foil layer exposed by removing the solder resist ink is subjected to surface treatment of gold plated HASL, OSP, and the like.
기판의 도금 시 도금층의 안정적 형성은 기판 전체의 신뢰성과 직접적으로 연결되는 것으로 중요한 문제이다. 이러한 도금층의 안정적 형성은 도금 공정의 전처리 단계와도 밀접한 관련이 있는데, 예를 들면 전 단계인 드라이 필름의 노광 또는 형상 공정에 있어서, 배선을 형성하는 부분의 드라이 필름이 완전히 제거되지 못하고 기판 상에 남게되고 이들이 공기에 노출되어 유기 산화막을 형성시킬 수 있다. 이러한 유기 산화막을 제거하기 위하여 도금 공정의 전처리 단계를 거치는데, 이러한 전처리 단계 중 하나로 크리너 단계를 포함한다. 이 크리너 단계에서 액상의 크리너에 기판이 빠른 속도로 잠기게 되면 홀에서 미세한 공기방울이 형성되어 트랩(trap)을 만들거나 홀 전체를 막아버리게 된다. 따라서 유기 산화막이 제거되지 않고 남아 도금 시 환원을 방해하여 부분적으로만 홀을 도금시키거나 도금이 전혀 되지 않는 문제점이 있다. The stable formation of the plating layer during the plating of the substrate is an important problem as it is directly connected to the reliability of the entire substrate. Such stable formation of the plating layer is also closely related to the pretreatment step of the plating process. For example, in the exposure or shape process of the dry film as a previous step, the dry film of the portion forming the wiring is not completely removed and is formed on the substrate. It can remain and they can be exposed to air to form an organic oxide film. In order to remove the organic oxide film, a pretreatment step of the plating process is performed, and one of the pretreatment steps includes a cleaner step. In this cleaner stage, when the substrate is rapidly immersed in the liquid cleaner, minute air bubbles are formed in the holes, thereby trapping or blocking the entire hole. Therefore, there is a problem in that the organic oxide film is not removed and the reduction is prevented during plating, thereby partially plating the hole or not plating at all.
본 발명은 기판의 도금 전처리 단계에서 습윤성을 향상시키는 단계를 포함하는 기판의 제조방법을 제공한다. The present invention provides a method of manufacturing a substrate comprising the step of improving the wettability in the plating pretreatment step of the substrate.
또한, 본 발명은 습윤제 미스트를 기판의 표면과 홀 속에 분사하여 기판의 습윤성을 향상시키는 기판의 제조방법 및 습윤성 향상 장치를 제공한다. 또한, 본 발명은 크리너 단계 전에 기판의 습윤성을 향상시켜 크리너 단계에서 공기방울이 기판 상에 남아있지 않도록 하는 기판의 제조방법 및 습윤성 향상 장치를 제공한다. 또한 본 발명은 기판 상에 습윤성을 향상시켜 유기 산화막 제거를 용이하게 하는 기판의 제조방법 및 습윤성 향상 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a substrate manufacturing method and a wettability improving apparatus for spraying the wetting agent mist into the surface and the hole of the substrate to improve the wettability of the substrate. The present invention also provides a substrate manufacturing method and a wettability improving apparatus for improving the wettability of the substrate before the cleaner step so that no air bubbles remain on the substrate in the cleaner step. In another aspect, the present invention provides a substrate manufacturing method and a wettability improving apparatus to improve the wettability on the substrate to facilitate the removal of the organic oxide film.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판의 도금 전처리 단계에 있어서, (a) 습윤성 향상 단계, (b) 크리너(cleaner) 단계 및 (c) 프리 딥(pre dip) 단계를 포함하는 기판 제조방법을 제시할 수 있다.According to an aspect of the present invention, in the plating pretreatment step of the substrate, it provides a substrate manufacturing method comprising (a) a wettability improvement step, (b) a cleaner step and (c) a pre dip step can do.
여기서 상기 단계 (c) 전에 수세 단계를 더 포함할 수 있다.Here, before the step (c) may further comprise a washing step.
또한 여기서 상기 단계 (c) 전에 (b') 소프트 에칭 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, the step (b ') before the step (c) may further comprise a soft etching step.
또한 여기서 상기 단계 (b') 단계 전 후로 수세 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a washing step before and after the step (b ').
또한 여기서 상기 습윤성 향상 단계는 습윤제가 미스트(mist) 형태로 변화되는 단계, 상기 습윤제 미스트가 기판에 분사되는 단계 및 상기 습윤제 미스트가 기판에 부착되는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of improving the wettability may include the step of changing the wetting agent into a mist (mist) form, the step of spraying the wetting agent mist to the substrate and the step of attaching the wetting agent mist to the substrate.
여기서 습윤제는 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 양쪽계 계면활성제 및 비이온계 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 계면활성제일 수 있다. The wetting agent here may be one or more surfactants selected from the group consisting of anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants and nonionic surfactants.
또한 여기서 습윤제는 알킬벤젠술폰산염, 아민할로겐화합물, 제사암모늄염, 알킬피리디늄염, 아미노산, 폴리에틸렌글리콜, 및 폴리에틸렌 노닐 페닐 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물의 수용액일 수 있다. In addition, the humectant may be an aqueous solution of one or more compounds selected from the group consisting of alkylbenzenesulfonates, aminehalogen compounds, quaternary ammonium salts, alkylpyridinium salts, amino acids, polyethylene glycols, and polyethylene nonyl phenyl ethers.
또한 여기서 습윤제는 초음파에 의하여 미스트(mist) 형태로 변화될 수 있다.In addition, the humectant may be changed into a mist form by ultrasonic waves.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 제조방법에 의하여 제조된 기판을 제 시할 수 있다.According to another aspect of the present invention, it is possible to present a substrate manufactured by the above-described manufacturing method.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판의 크기에 대응하는 크기의 수용 공간을 가지는 배스(bath), 상기 배스의 외부에 위치하여 습윤제를 미스트(mist) 형태로 변화시키는 분무기 및 상기 분무기와 상기 배스 사이에 위치하여 상기 미스트를 상기 공간으로 공급하는 송풍기를 포함할 수 있다.According to another aspect of the invention, the bath (bath) having a receiving space of the size corresponding to the size of the substrate, the sprayer for changing the wetting agent into the mist (mist) located outside the bath and the sprayer and the bath Located in between may include a blower for supplying the mist to the space.
여기서 상기 분무기는 초음파 발생부를 포함할 수 있다.Here, the nebulizer may include an ultrasonic generator.
이하, 본 발명에 따른 기판 제조방법 및 기판 습윤성 향상 장치의 바람직한 실시예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서 기판 제조방법과 전처리를 포함하는 도금 공정에 대해서 먼저 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the substrate manufacturing method and the substrate wettability improving apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, before describing the preferred embodiments of the present invention in detail, a plating process including a substrate manufacturing method and pretreatment will be described first.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판의 제조방법을 나타낸 도면이다. 이하 도 1을 참조하여 설명하면, 단계 (a)에서 내부 회로 기판을 포함하는 절연층(100)에 얇은 도전층(110)을 예를 들면 무전해 동도금과 같은 방법으로 형성한다. 단계 (b)에서 도전층에 배선을 형성하기 위하여 드라이 필름(120)과 같은 포토레지스트층을 적층한다. 이 후 단계 (c)에서 노광 및 현상공정을 통하여 회로형성에 불필요한 부분을 노출시킨다. 단계 (d)에서는 전기도금을 통하여 도금층(130)을 원하는 높이까지 형성시키고, 단계 (e)에서 드라이 필름(120)을 제거한 후, 단계 (d)에서 플래시 에칭(flash etching) 등과 같은 방법으로 절연층 상의 얇은 도전층(110)을 에칭하여 회로를 완성시킨다. 1 is a view showing a method of manufacturing a substrate according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, referring to FIG. 1, in step (a), a thin
여기서 단계 (d)에서와 같이 도금층(130)을 형성하기 위해서는 전처리 과정을 거치게 된다. 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도금 공정의 전처리 단계를 나타내는 순서도이다. 도 2를 참조하면, 단계 200에서 기판을 전처리 플레이트에 적재(loading)하고, 단계 210에서 기판에 잔존하는 포토레지스트 등의 전처리 공정에서 발생한 유기물을 제거하여 후 공정인 도금 공정에서 밀착력을 좋게 하기 위하여 크리너(cleaner) 단계를 거친다. 이와 동시에 도금이 기판의 형성과정 중 어느 단계에서 행해지느냐에 따라 컨디셔너 처리를 할 수도 있다. 단계 215에서 크리너를 제거하기 위하여 수세하고, 단계 200에서 도전층 표면에 얇은 산화막을 제거하여 전기동도금조에서 환원되는 구리이온의 밀착력을 향상, 불완전한 연결을 방지하고 기판 표면에 잔존하여 도금조로 유입되는 수세수로부터 전기동도금액의 농도변화를 방지하기 위하여 프리 딥(pre dip)한다. 만약 프리 딥을 행할 때 콜로이드 촉매를 사용하는 경우에는 액성이 강산으로 관리되어 촉매제의 급격한 pH 변화를 방지하는 것이 바람직하며, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 황산을 사용하였다. 이 프리 딥 단계를 거치기 전에 선택적으로 소프트 에칭을 하고, 수세하는 공정을 더 거칠 수 있다. 이 소프트 에칭은 전도층 표면을 에칭하여 전도층과 도금 구리간의 밀착력을 향상시키는 역할을 하며, 통상적으로 황산과 과산화수소 또는 황산과 과황산의 혼합액이 많이 사용된다. Here, to form the
또한 이와 같은 도금 공정이 절연층에 행해지는 경우 절연층에 촉매제를 흡착시키고 이를 수세하는 단계와 실제 촉매로 작용하는 Pd 금속을 얻어내는 환원(촉진) 단계와 수세단계를 더 거칠 수 있다. 또한 절연층과 도금층과의 접착을 좋게 하기 위하여 화학반응을 통하여 구리를 석출하는 화학 동도금 공정을 더 거칠 수 있다. 이러한 화학 동도금을 무전해 도금이라고도 하며 Pd 촉매에 의하여 반응이 촉진되기 시작하며, 반응으로 생성되는 수소기체에 의하여 반응이 더욱 활성화되는 도금공정이다. 이와 같은 화학 동도금 공정을 거친 기반을 산으로 중화시켜 전기동과 동일한 액성을 띄게 하는 산처리 단계를 더 거칠 수 있다.In addition, when such a plating process is performed on the insulating layer, the catalyst may be adsorbed on the insulating layer and washed with water, followed by a reduction (promoting) step and washing with water to obtain a Pd metal that actually acts as a catalyst. In addition, in order to improve adhesion between the insulating layer and the plating layer, a chemical copper plating process of depositing copper through a chemical reaction may be further performed. Such chemical copper plating is also referred to as electroless plating and is a plating process in which a reaction is accelerated by a Pd catalyst and the reaction is further activated by a hydrogen gas generated by the reaction. The acid treatment step of neutralizing the base obtained by the chemical copper plating process with an acid to give the same liquidity as that of copper may be further processed.
단계 225에서 전기적으로 구리를 석출하는 전기 도금이 행하여진다. 통상적으로 구성되는 전기 도금액에는 구리 이온과 도금의 촉진제 역할을 하기도 하며 용해성 아노드(anode)의 경우 블랙 필름 형성을 돕기 위하여 염소이온을 첨가하고, 도금액의 전도도를 향상시키기 위하여 황산을, 도금 성장을 조절하기 위하여 광택제와 평활제 등의 첨가제들을 첨가할 수 있다. 이후 단계 230과 같이 수세하고, 선택적으로 도금된 도금층의 표면의 산화를 방지하기 위하여 산화방지 단계를 더 거칠 수 있다. 이 후 단계 240에서 플레이트에서 도금된 기판을 하적한다. In
도 3 및 4는 도 2의 공정에 따라 기판을 제조하였을 때 발생할 수 있는 문제점을 도시한 도면이다. 일반적으로 단계 210과 같은 크리너 공정에서 기판의 (미세) 홀과 표면이 건조된 상태에서 액상의 크리너 액에 수직으로 빠르게 잠기게 되는데, 이 경우 (미세) 홀의 내벽과 바닥, 기판의 표면에 공기방울이 형성된다. 3 and 4 illustrate problems that may occur when a substrate is manufactured according to the process of FIG. 2. In general, in the cleaning process such as
도 3의 (A)를 참조하면, 이러한 미세한 공기방울(150)이 트랩(trap)을 형성하여, 유기 산화막(140)이 제거되는 것을 막게 된다. 따라서 도 3의 (B)와 같이 도금층(130)을 형성하였을 때 도전층(110)과 도금층(130) 간에 통전을 방해하는 유기 산화막(140)이 그대로 남아 있게 된다. 또한 도 4의 (A)를 참조하면, 이러한 공기 방울(150)이 크게 형성되는 경우 홀 전체를 막아버려, 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이 전기 도금 시 동 이온의 환원이 방해되어 홀 안에는 도금층(130)이 부분적으로 또는 전혀 형성되지 않을 수 있다. 이러한 기판의 제품의 불량이나 디라미네이션(delamination)을 일으키는 원인이 될 수 있다. Referring to FIG. 3A, such fine air bubbles 150 form a trap, thereby preventing the
본 발명은 이와 같이 공기방울(150)에 의한 문제점을 개선하기 위하여 기판의 젖음성을 향산시켜, 유기 산화막(140)을 확실히 제거하고 도금층(130)이 안정적으로 형성될 수 있도록 한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. The present invention improves the wettability of the substrate in order to improve the problems caused by the air bubbles 150, so that the
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도금 전처리 공정을 나타내는 순서도이다. 도 5를 참조하면, 도 2와 비교하여 단계 210의 크리너 공정을 수행하기 전에 단계 205와 같은 습윤성 향상 단계를 거치도록 한다. 여기서 습윤성 향상 단계는 습윤제가 미스트(mist) 형태로 변화되는 단계, 습윤제 미스트가 기판에 분사되는 단계, 및 습윤제 미스트가 기판에 부착되는 단계를 포함한다. 여기서 습윤제(wetting agent)로는 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 양쪽계 계면활성제 및 비이온계 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 계면활성제가 사용될 수 있다. 습윤제로 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 음이온계 계면활성제로 알킬벤젠술폰산염, 양이온계 계면활성제로 아민할로겐화합물, 제사암모늄염, 알킬피리디늄염, 양쪽계 계면활성제로 아미노산, 비이온계로 폴리에틸렌글리콜, 및 폴리에틸렌 노닐 페닐 에테르를 들 수 있다. 또한 본 발명의 바람직한 실 시예에 따르면, 습윤제는 초음파에 의하여 미스트(mist) 형태로 변환될 수 있고, 습윤제 미스트를 와류에 의하여 분사시킬 수 있다. 5 is a flowchart illustrating a plating pretreatment process according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the wettability improvement step as in
도 6는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 도금되는 기판을 나타낸다. 도 6을 참조하면 도 6의 (A)에서 절연층(100) 상에 도전층(100)이 형성된 기판에 도금층(130)을 형성하기 위하여 드라이 필름(120)을 노광 및 현상하여 도금층(130)이 형성될 부분을 제거하였다. 이렇게 형성된 기판을 습윤성 미스트로 처리하여 기판에 습윤성을 향상시킨 후 크리너 단계를 수행하면, 기판 상에 공기방울이 형성되지 않고, 유기 산화막도 깔끔하게 제거된다. 따라서 전기 도금을 행하면 도 6의 (B)와 같이 균일하고, 연속적이며 통전성이 좋은 도금층(130)을 형성할 수 있다.6 shows a substrate to be plated according to one preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, in order to form the
이와 같이 기판의 습윤성을 향상시키 위해서한 장치가 도 7에 도시되어 있다.도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 기판의 크기에 대응하는 크기의 수용 공간을 가지는 배스(bath)(310), 상기 배스(310)의 외부에 위치하여 습윤제를 미스트(mist) 형태로 변화시키는 분무기(320) 및 상기 분무기(320)와 상기 배스(310) 사이에 위치하여 상기 미스트(340)를 상기 공간으로 공급하는 송풍기(330)를 포함하는 기판 습윤성 향상 장치를 제공할 수 있다..Thus, an apparatus for improving the wettability of the substrate is shown in FIG. 7. Referring to FIG. 7, according to a preferred embodiment of the present invention, a bath having an accommodation space having a size corresponding to the size of the substrate is shown. 310, an
여기서 배스(310)의 일 면에는 기판 진입시 커버가 자동으로 단혀 미스트의 외부 유출을 막을 수 있도록 할 수 있다. 또한 분무기(320)는 습윤제가 함유된 액체를 초음파를 이용하여 미스트 형태로 변환 시킬 수 있으며, 송풍기(blower)(330)는 와류를 형성시켜 분무기에서 형성된 미스트를 배스로 공급할 수 있다. Here, one surface of the
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and many variations are possible by those skilled in the art within the spirit of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 기판의 제조방법은 기판의 도금 전처리 단계에서 습윤성을 향상시키는 단계를 포함한다. 또한 본 발명에 따른 기판의 제조방법 및 습윤성 향상 장치는 습윤제 미스트를 기판의 표면과 홀 속에 분사하여 기판의 습윤성을 향상시켜, 크리너 단계 전에 기판의 습윤성을 향상시켜 크리너 단계에서 공기방울이 기판 상에 남아있지 않도록 하고, 이에 따라 유기 산화막 제거를 용이하게 한다. As described above, the method of manufacturing a substrate according to the present invention includes a step of improving wettability in a plating pretreatment step of the substrate. In addition, the manufacturing method and the wettability improving apparatus of the substrate according to the present invention by spraying the wetting agent mist into the surface and the hole of the substrate to improve the wettability of the substrate, to improve the wettability of the substrate before the cleaner stage, air bubbles remain on the substrate in the cleaner stage The organic oxide film can be easily removed.
본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명 및 그 균등한 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있는 것으로 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art to which the present invention described in the appended claims and various equivalents and scope of the present invention without departing from the equivalent spirit and scope It will be understood that modifications and variations are possible.
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