KR100688707B1

KR100688707B1 - 솔더 레지스트 패턴 형성 방법

Info

Publication number: KR100688707B1
Application number: KR1020060005502A
Authority: KR
Inventors: 이용덕
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2007-03-02

Abstract

본 발명은 솔더 레지스트 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 특히 롤코터와 예비건조를 실시하여 기판에 솔더 레지스트를 양면 도포한 후에 A-스테이지 상태의 잉크를 진공상태에서 가압하여 홀속으로 잉크를 충진할 수 있도록 하는 솔더 레지스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 동박적층판의 기판에 복수의 홀을 포함한 회로패턴을 형성하는 제1 단계; 롤코팅방식으로 솔더 레이지스트를 상기 기판의 양면에 도포하는 제 2 단계; 상기 기판을 진공가압하는 제 3 단계; 및 상기 기판의 솔더 레지스트를 패턴닝하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 솔더 레지스트 패턴 형성 방법이 제공된다.

솔더 레지스트, 인쇄 공정, 진공 가압

Description

솔더 레지스트 패턴 형성 방법{Method of forming solder resist pattern}

도 1a 내지 도 1k는 종래의 인쇄회로기판의 솔더 레지스트 패턴 형성 방법의 단면도.

도 2a 내지 도 2n는 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 솔더 레지스트 패턴 형성 방법의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

500 : 기판 510 : 동박

520 : 절연층 530 : 홀

540 : 도금층 600 : 솔더 레지스트

640 : 롤러 641 : 잉크

일반적으로 솔더 레지스트란 배선 패턴을 덮어 부품의 실장 시에 이루어지는 납땜에 의해 원하지 않는 접속이 일어나지 않도록 하는 피막을 의미한다. 솔더 레지스트는 PCB 기판 표면의 회로를 보호하는 보호재 및 외층에 회로간의 절연성을 부여하는 역할도 담당하며 일반적으로 도료형태로 되어 있다.

배선 패턴은 기판에 입혀진 동박을 부식하여 만들어지므로 원리적으로는 절연 피복이 없는 나선이라고 할 수 있다. PCB가 고밀도화 함에 따라 배선간의 간격이 더욱 좁아지고 있으며, 이는 피복이 없는 전기선을 사용하는 것과 마찬가지로 배선간의 단락, 오접속의 문제가 발생되는 원인이 된다.

특히 전자부품을 PCB 상에 실장할 때 PCB 표면이 녹은 잡티에 노출되며, 이 때 원하지 않는 접속(solder bridge)이 생길 수 있다. 이는 전자기기가 정상적으로 동작하지 못하게 하는 중대한 결함으로 이어지게 된다.

이러한 불량을 방지하기 위하여 나선인 배선을 피복할 목적으로 부품의 납땜에 필요한 랜드(land: 부품이 실장될 부분) 주변을 제외한 다른 부분을 차폐(masking)하는 피막을 솔더 레지스트라 한다. 솔더 레지스트는 차폐의 의미를 적용하여 솔더 마스크(solder mask)라고도 한다.

도 1a 내지 도 1k는 종래의 인쇄회로기판의 솔더 레지스트 패턴 형성 방법의 단면도이다.

도 1a에서와 같이, 절연층(120)에 동박층(110)이 입혀진 동박 적층판(copper clad laminate)인 기판(100)을 준비한다.

그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이 기판(100)에 비아홀(130)을 가공한 후에 동도금을 하여 동도금층(140)을 형성하고 리소그래피 공정에 의하여 회로 패턴을 형성한다.

다음으로, 도 1c에서와 같이, 회로 패턴이 형성된 기판(100)에 액체 상태의 감광성 수지인 솔더 레지스트(200)를 도포한다. 특히 도 1c에서는 회로패턴이 형성된 기판(100)에 액체 상태의 감광성 수지인 솔더 레지스트(200)를 도포하는 방법으로 스크린 인쇄법을 도시하고 있다. 도 1c에 도시된 바와 같이 스크린 인쇄법으로 솔더 레지스트(200)를 도포 하는데 있어서는 스퀴즈(210), 제판(220), 지그(230)가 필요하며, 제판(220)과 지그(230)는 홀(130)을 충진하기 위하여 기판(100)의 홀(130)이나 디자인에 맞추어 제작된다. 도 1c에 도시된 스크린 인쇄법에 의하면 솔더 레지스트(200)를 기판(100)에 인쇄하는 과정은 잉크(250)를 제판(220)위에 올려놓고 지그(230)위에 기판(100)을 안착시킨 후 스퀴즈(210)에 압력을 가하여 압뒤로 움직이며 인쇄를 진행하다.

한쪽면에 인쇄가 끝나면 반대면을 인쇄하기 위해 기판(100)의 끈적거림을 제거하기 위해 예비건조를 실시하고 다시 반대면을 도 1d에 도시된 바와 같이 잉크를 제판(220)위에 올려놓고 지그(230)위에 기판(100)을 안착시킨 후 스퀴즈(210)에 압력을 가하여 압뒤로 움직이며 인쇄를 진행한다. 이후에 스크린 인쇄만으로 기판 (100)이 요구하는 잉크 두께를 조절하지 못하기 때문에 양쪽 스크린 인쇄가 완료되면 또 다시 스크린 인쇄를 시도하거나 도 1e에 도시된 바와 같이 롤코터(240)를 이용하여 도포를 실시한다.

이후에, 도 1f에서와 같이, 솔더 레지스트(200)가 도포된 기판(100)에 건조기(300)를 이용하여 가열하는 방식으로 가건조한다.

도 1g에서와 같이, 솔더 레지스트(200)가 가건조된 기판(100)에 사전에 솔더 레지스트 패턴이 형성된 아트 워크 필름(art work film; 410)을 밀착시킨 후, 자외선(420)에 노출시켜 솔더 레지스트 패턴 부분에 대응하는 솔더 레지스트(200)를 경화시킨다.

도 1h에서와 같이, 솔더 레지스트 패턴 부분이 경화된 기판(100)을 현상 장치(미도시)를 이용하여 경화되지 않은 부분의 솔더 레지스트(200)를 제거하여 솔더 레지스트 패턴을 형성한다.

도 1i에서와 같이, 솔더 레지스트 패턴이 형성된 기판(100)을 자외선(420)에 노출시켜 솔더 레지스트(200)를 경화시킨다.

도 1j에서와 같이, 솔더 레지스트 패턴이 경화된 기판(100)을 건조기(300)를 이용하여 가열하는 방식으로 솔더 레지스트(200)를 열경화시킨다.

이후에 솔더 레지스트 패턴이 열경화된 기판(100)의 솔더 레지스트(200)가 제거된 부분에 잔존하는 솔더 레지스트(200), 이물질 등을 제거하기 위하여 플라즈마(plasma)를 이용한 후처리를 수행하면, 도 1k에서와 같은 종래의 방법으로 솔더 레지스트 패턴이 형성된 인쇄회로기판(100)이 제작된다.

이처럼 스크린 인쇄법과 롤코더를 이용하여 기판에 솔더 레지스트를 도포하게 되면 그 공정을 살펴볼 때 일면을 스크린 코팅시킨 후에 건조시키고 반대면을 스크린 코팅시킨 후에 다시 건조 시키며 롤코터를 사용하여 솔더 레이지스틀 원하는 두께로 도포하고 다시 건조하는 공정으로 진행되어 공정 시간이 장시간 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 종래 기술에 따른 스크린 인쇄법과 롤코터를 사용하여 기판에 솔더 레지스트를 도포하게 되면 스크린 인쇄를 하기 위해서 사양에 맞는 치공구류를 준비해야 하는 번거로움이 있으며, 특히 제판이나 지그 등에 있어 그 준비의 필요성이 더 크다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 솔더 레지스트 인쇄 공정을 대체할 수 있는 솔더 레지스트 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 종래의 솔더 레지스트 인쇄 공정보다 간단하고 시간 및 비용면에서도 보다 효율적인 솔더 레지스트 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 동박적층판의 기판에 복수의 홀을 포함한 회로패턴을 형성하는 제1 단계; 롤코팅방식으로 솔더 레이지스트를 도 포하는 제 2 단계; 상기 기판을 진공가압하는 제 3 단계; 및 상기 기판의 솔더 레지스트를 패턴닝하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이제, 도 2a이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a 내지 도 2n은 본 발명의 일실시예에 따른 솔더 레지스트 패턴 형성 방법의 공정 단면도이다.

도2a는 가공되기 전의 동박 적층판(CCL;Copper Clad Laminate)(500)의 단면도이다. 절연층(520)에 동박(510)이 입혀져 있다. 동박 적층판이라 함은 일반적으로 인쇄회로기판의 제조되는 원판으로서 절연층에 얇게 구리를 입힌 얇은 적층판을 말한다.

동박 적층판의 종류에는 그 용도에 따라, 유리/에폭시 동박적층판, 내열수지 동박적층판, 종이/페놀 동박적층판, 고주파용 동박적층판, 플렉시블 동박적층판(폴리이미드 필름) 및 복합 동박적층판 등 여러 가지가 있으나, 양면 PCB 및 다층 PCB 제작에는 주로 유리/에폭시 동박 적층판이 사용된다.

다음에, 도2b에 도시된 바와 같이 동박적층판(500)에 드릴링 가공에 의해 층간 접속을 위한 비아홀(530)을 형성한다.

그리고, 도2c에서, 무전해 동도금 및 전해 동도금을 행하여 도금층(540)을 형성한다. 이때, 무전해 동도금을 먼저 행하고 그 다음 전해 동도금을 행한다. 전해 동도금에 앞서 무전해 동도금을 실시하는 이유는 절연층 위에서는 전기가 필요한 전해 동도금을 실시할 수 없기 때문이다. 즉, 전해 동도금에 필요한 도전성 막을 형성시켜주기 위해서 그 전처리로서 얇게 무전해 동도금을 한다. 무전해 동도금은 처리가 어렵고 경제적이지 못한 단점이 있기 때문에, 회로 패턴의 도전성 부분은 전해 동도금으로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 나서, 도2d에 도시된 바와 같이 리소그래피 공정을 사용하여 회로 패턴을 형성한다.

회로 패턴을 형성하고 나면, 여기에 회로가 제대로 형성되었는가를 검사하기 위해 AOI(Automatic Optical Inspection)등의 방법으로 회로의 외관을 검사한다.

AOI(Automatic Optical Inspection)는 자동으로 PCB의 외관을 검사하는 장치이다. 이 장치는 영상 센서와 컴퓨터의 패턴 인식 기술을 이용하여 기판의 외관상태를 자동으로 검사한다. 영상센서로 검사대상 회로의 패턴정보를 읽어 들인 후 이를 기준데이터와 비교하여 불량을 판독한다.

AOI 검사를 이용하면, 랜드(PCB의 부품이 실장될 부분)의 에뉼러 링(Annular ring)의 최소치 및 전원의 접지 상태까지 검사할 수 있다. 또한, 배선패턴의 폭을 측정할 수 있고 홀의 누락도 검사할 수 있다. 다만 홀 내부의 상태를 검사하는 것은 불가능하다.

그리고, 여기서 회로 패턴이 형성된 기판(500)에 지문, 기름, 먼지 등이 묻어 있는 경우, 이후 공정에서 형성되는 솔더 레지스트층(600)과 기판(500)이 완전히 밀착되지 않는 문제가 발생할 수 있다.

이와 같은 문제를 방지하기 위하여 기판(500)의 표면을 세정하는 작업을 정면처리(scrubbing)라 한다. 정면처리의 또다른 목적은 라미네이션을 위해 기판 (500) 표면에 거칠기를 부여하는 것이다.

정면 처리 방법에는 화학 약품으로 기판(500)의 표면을 세정하는 화학적인 방법, 약품처리 없이 연마용 브러시를 사용하는 기계적인 방법 및 화학적인 방법과 기계적인 방법을 혼용한 방법이 있으나, 이중 최근에 가장 많이 사용하는 방법은 화학적인 방법과 기계적인 방법을 혼용한 방법으로서, 그 중에서도 산처리를 행하여 산화물과 지문, 유지분 등을 제거한 후 브러시 정면처리로 표면에 거칠기를 부여하는 방식이 가장 많이 사용된다.

이와 같은 정면 처리 후에는 기판(500)에 잔류하고 있는 각종 약품이나 연마제 등의 오염을 물로 세정하는 수세 공정을 행하는 것이 통상적이다. 수세가 완료된 기판(500)은 수세 장치에 부속되어 있는 건조부분에서 완전히 건조된다.

이후에, 도 2e에 도시된 바와 같이 기판(500)에 솔더 레지스트(600)를 라미네이션(적층)한다.

일반적으로 기판(500)에 솔더 레지스트(600)의 패턴을 형성하는 방법은 스크린 인쇄, 롤코팅 방식, 커튼 코팅 방식 및 스프레이 방식 등이 있다.

상기 스크린 인쇄 방식은 제판을 이용하여 기판에 솔더 레지스트를 도포하는 방식이다. 상기 롤러 코팅 방식은 스크린 인쇄 방식에서 사용되는 것보다 점도가 낮은 솔더 레지스트를 고무로 된 롤러에 얇게 발라 기판에 도포하는 방식이다.

상기 커튼 코팅 방식은 롤러 코팅 방식에서 사용되는 것보다 더 점도가 낮은 솔더 레지스트를 슬릿(slit)을 통하여 내보내어 커튼 형태의 막을 만들고, 이때 기판을 통과시켜 도포하는 방식이다. 상기 스프레이 코팅 방식은 솔더 레지스트 잉크 를 분무하여 도포하는 방식이다.

본 발명에서는 한번에 기판(500)에 두껍게 솔더 레지스트(600)를 도포할 수 있는 롤코팅 방식을 사용하여, 솔더 레지스트(641)를 고무로 된 롤러(640)에 얇게 발라 기판(500)에 도포한다. 이러한 롤코팅 방식은 스크린 인쇄에 비하여 일회에 양면을 할 수 있기 때문에 공정시간을 단축할 수 있으며, 원하는 두께의 솔더 레지스트층(600)을 얻을 수 있기 때문에 경제적이다.

한편, 롤코팅 방식으로 기판(500)에 솔더 레지스트(600)를 코팅하게 되면 도2f에 도시된 바와 같이 홀의 노출(601) 및 홀내 기포(602)가 발생된다. 이를 개선하기 위하여 도 2g 및 도 2h에 도시된 바와 같이 진공 가압하여 홀속에 차있는 공기를 제거하고 노출이 발생된 부분의 홀속으로 잉크를 충진한다.즉, 기판(500)을 진공상태에 두게 되면 노출된 홀(602)에 있는 공기와 홀내 기포(602)가 빠져 나오게 되고 노출된 홀(602)과 기포(602)가 제거된 홀에 잉크가 충진된다.

다음으로, 도 2h에 도시된 바와 같이 가압을 하면 홀주변에 잉크의 불균일 상태를 평탄화된다.이와 같이 하면 기존의 스크린 인쇄 방식에서 사용되던 치공구를 전혀 사용하지 않고 단지 진공, 가압만을 실시하여 잉크를 충진할 수 있다.

이후에, 도 2i에서와 같이, 솔더 레지스트(600)가 도포된 기판(500)에 건조기(700)를 이용하여 가열하는 방식으로 가건조한다.

도 2j에서와 같이, 솔더 레지스트(600)가 가건조된 기판(500)에 사전에 솔더 레지스트 패턴이 형성된 아트 워크 필름(art work film; 810)을 밀착시킨 후, 자외선(820)에 노출시켜 솔더 레지스트 패턴 부분에 대응하는 솔더 레지스트(600)를 경 화시킨다.

도 2k에서와 같이, 솔더 레지스트 패턴 부분이 경화된 기판(500)을 현상 장치를 이용하여 경화되지 않은 부분의 솔더 레지스트(600)를 제거하여 솔더 레지스트 패턴을 형성한다.

도 2l에서와 같이, 솔더 레지스트 패턴이 형성된 기판(500)을 자외선(820)에 노출시켜 솔더 레지스트(600)를 경화시킨다.

도 2m에서와 같이, 솔더 레지스트 패턴이 경화된 기판(500)을 건조기(700)를 이용하여 가열하는 방식으로 솔더 레지스트(600)를 열경화시킨다.

이후에 솔더 레지스트 패턴이 열경화된 기판(500)의 솔더 레지스트(600)가 제거된 부분에 잔존하는 솔더 레지스트(600), 이물질 등을 제거하기 위하여 플라즈마(plasma)를 이용한 후처리를 수행하면, 도 2n에서와 같은 솔더 레지스트 패턴이 형성된 인쇄회로기판(500)이 제작된다. 여기에서 후처리 방식으로 플라즈마를 이용한 방식에 대하여 설명하였지만 화학적 방식, 레이저를 이용한 방식 등의 후처리 방식도 사용할 수 있다.

여기에서, 인쇄회로기판은 패키지 기판으로 사용될 수 있다.

종래 스쿼즈를 사용하는 스크린 인쇄의 경우에 홀 크기가 작아지면 그 사용이 어려웠으나 본 발명은 진공 가압을 사용하기 때문에 홀 크기와 무관하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 스크린 인쇄시에 필요한 치공구류가 불필요하여 설비 감소 효과가 있으며, 스크린 인쇄기의 제거에 따른 크린룸의 크기를 작게할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 종래의 스크린 인쇄시에 필요로 하는 제판이나 지그등을 준비할 필요가 없어 시간면으로 비용면으로 절감 효과를 가져온다.

Claims

동박적층판의 기판에 복수의 홀을 포함한 회로패턴을 형성하는 제1 단계;

롤코팅방식으로 솔더 레이지스트를 상기 기판의 양면에 도포하는 제 2 단계;

상기 기판을 진공가압하는 제 3 단계; 및

상기 기판의 솔더 레지스트를 패턴닝하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 솔더 레지스트 패턴 형성 방법.
제1항에 있어서,

상기 제 1 단계 이후에,

상기 기판에 정면처리(scrubbing)를 수행하는 제 5 단계를 더 포함하여 이루어진 솔더 레지스트 패턴 형성 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 3 단계는,

상기 기판을 진공상태에 두어 노출된 홀에 있는 공기와 홀내 기포를 제거하고 노출된 홀과 기포가 제거된 홀에 잉크가 충진하는 제 3-1 단계; 및

상기 기판을 가압을 하여 홀주변에 잉크의 불균일 상태를 평탄화되도록 하는 제 3-2 단계를 포함하여 이루어진 솔더 레지스트 패턴 형성 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 기판은 패키지 기판인 것을 특징으로 하는 솔더 레지스트 패턴 형성 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 4 단계는,

상기 솔더 레지스트가 도포된 상기 기판을 가건조하고, 아트 워크 필름(art work film)을 밀착시킨 후, 자외선에 노출시켜 솔더 레지스트 패턴 부분에 대응하는 상기 솔더 레지스트를 경화시키는 제 4-1 단계;

솔더 레지스트 패턴 부분이 경화된 상기 기판을 현상 장치를 이용하여 경화되지 않은 부분의 상기 솔더 레지스트를 제거하여 솔더 레지스트 패턴을 형성하는 제 4-2 단계; 및

솔더 레지스트 패턴이 형성된 상기 기판을 자외선에 노출시켜 상기 솔더 레지스트를 경화시키고 건조하는 제 4-3 단계를 포함하여 이루어진 솔더 레지스트 패턴 형성 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 제 4-3 단계 이후에,

솔더 레지스트 패턴이 경화된 상기 기판을 후처리를 수행하여 이물질 등을 제거하는 제 4-4 단계를 더 포함하여 이루어진 솔더 레지스트 패턴 형성 방법.