KR100701641B1 - 진공증착에 의해 구리도금층을 형성하는 연성회로기판용 적층구조체의 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 연성회로기판용 적층구조체의 제조방법은, 연성회로기판용 적층구조체를 제조하는 방법에 있어서, 플라즈마 방식에 의해 베이스 필름을 표면처리하는 단계와, 표면처리된 상기 베이스 필름을 스퍼터링 메인드럼으로 이송하여 스퍼터링 방식에 의해 상기 베이스 필름 상에 타이층 및 금속통전층을 각각 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 타이층 및 금속통전층이 형성된 베이스필름을 냉각장치가 구비된 증착 메인드럼으로 이송한 후 구리에 전자빔을 조사하여 증발되는 구리의 증착에 의해 상기 금속통전층 상에 구리도금층을 형성하는 단계를 포함하고,상기 각 단계가 모두 진공챔버 내에서 연속적으로 수행된다. 또한, 본 발명의 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치는, 베이스 필름이 권출되는 권출 롤러와, 상기 베이스 필름을 가이드하여 이송하는 필름 가이드 롤러와, 상기 권출 롤러에 의해 이송된 상기 베이스 필름을 플라즈마 방식에 의한 표면처리를 수행하기 위한 표면처리부와, 표면처리된 상기 베이스 필름이 상기 필름 가이드 롤러에 의해 스퍼터링 메인드럼으로 이송하여 스퍼터링 방식에 의해 상기 베이스 필름 상에 타이층 및 금속통전층을 각각 순차적으로 형성하기 위한 타이층 및 금속통전층 형성부와, 타이층 및 금속통전층이 형성된 베이스 필름을 상기 가이드 롤러에 의해 냉각장치가 구비된 증착 메인드럼으로 이송한 후 구리에 전자빔을 조사하여 증발되는 구리의 증착에 의해 상기 금속통전층 상에 구리도금층을 형성하기 위한 진공증착부와, 상기 구리도금층이 형성된 상기 베이스 필름이 권취되는 권취 롤러를 구비하고, 상기 표면처리부와 상기 티이층 및 금속도금층 형성부와 상기 진공증착부가 모두 진공챔버 내에 설치된다.
진공증착, 구리도금층

Description

진공증착에 의해 구리도금층을 형성하는 연성회로기판용 적층구조체의 제조방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD DEPOSITING COPPER PLATING LAYER BY VAPOR DEPOSITION}
도1 은, 본 발명에 의한 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치를 나타낸 도면이다.
도2 는, 종래의 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치를 나타낸 도면이다.
본 발명은 연성회로기판용 적층구조체의 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 연성회로기판용 적층구조체를 제조함에 있어서 금속도금층을 형성하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
이하에서는, 도2 를 참조하여 종래의 연성회로기판용 적층구조체의 제조방법에 대해 설명하도록 한다. 도2 는 종래의 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치를 나타낸 도면이다.
종래의 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치는, 진공챔버 내에, 권출 롤러(2), 메인드럼(3) 및 권취 롤러(4)로 구성된 이송시스템이 장착된다. 또한, 폴리 이미드 필름(1)을 예열시키기 위한 적외선 히터(5) 및 필름 가이드 롤러(7,8,9,10)가 설치되며, 폴리이미드 필름(1)이 메인드럼(3)에 접촉해 있는 동안 타이층(tie layer)과 구리통전층을 순차적으로 형성하기 위해 타이층 스퍼터링 캐소드(6a) 및 구리통전층 스퍼터링 캐소드(6b)를 설치한다.
이상과 같은 종래의 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치를 이용한 제조방법에 대해 간략히 설명하면, 먼저 폴리이미드 필름(1)이 일정한 권출 장력으로 권출 롤러(2)로부터 권출된다. 이후, 폴리이미드 필름(1)은 필름 가이드 롤러 (7)과 (8) 사이에서 적외선 히터(5)로 가열된다. 이어서, 가열된 폴리이미드 필름(1)은 롤러(8) 주위로 가이드되며, 이후 메인드럼(3)에 접촉해 있는 동안 타이층 스퍼터링 캐소드(6a)에 의해 폴리이미드 필름(1) 상에 타이층이 먼저 형성되게 되고, 그 다음으로 구리통전층 스퍼터링 캐소드(6b)에 의해 타이층 상에 구리통전층이 형성된다. 이후, 구리통전층이 형성된 폴리이미드 필름(1)은 롤러(9) 및 (10) 주위로 가이드되고, 권취 롤러(4)로 일정한 권취 장력으로 권취되게 된다.
도면에 도시되어 있지는 않으나, 이상과 같이 진공챔버 내에서 가공된 폴리이미드 필름은 대기 중으로 노출되어, 황산구리 수용액 등을 사용한 습식도금 공정에 의해 구리도금층이 적층되게 된다.
그러나, 이러한 종래의 연성회로기판용 적층구조체의 제조방법에는 다음과 같은 문제점이 존재한다. 먼저, 구리도금층의 형성을 위해 폴리이미드 필름이 대기에 노출되기 때문에, 구리통전층이 형성된 폴리이미드 필름이 대기에 의해 산화되기 쉽고, 이는 후속 공정에 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 또한, 외부 대기에 존재하는 먼지 등에 의해 구리통전층이 형성된 폴리이미드 필름이 오염될 우려가 있다.
한편, 습식도금 공정에 의해 구리도금층을 형성하기 때문에, 습식도금을 행하는데 사용되는 황산구리 수용액 등의 화학약품에 의해 환경오염이 야기될 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 금속통전층이 형성된 폴리이미드 필름이 대기에 의해 산화되거나 외부 대기에 존재하는 먼지 등에 의해 오염될 염려가 없이, 금속도금층을 형성할 수 있는 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 종래의 습식도금 공정에서 사용하는 화학물질에 의한 환경오염을 방지할 수 있는 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 연성회로기판의 신뢰성에 큰 영향을 미치는 핀홀의 개수, 평균 입계 크기, 접착강도 및 인장강도의 면에서 우수한 연성회로기판용 적층구조체를 제조할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 연성회로기판용 적층구조체의 제조방법은, 연성회로기판용 적층구조체를 제조하는 방법에 있어서, 플라즈마 방식에 의해 베이스 필름을 표면처리하는 단계와, 표면처리된 상기 베이스 필름을 스퍼터링 메인드럼으로 이송하여 스퍼터링 방식에 의해 상기 베이스 필름 상에 타이층 및 금속통전층을 각각 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 타이층 및 금속통전층이 형성된 베이스필름을 냉각장치가 구비된 증착 메인드럼으로 이송한 후 구리에 전자빔을 조사하여 증발되는 구리의 증착에 의해 상기 금속통전층 상에 구리도금층을 형성하는 단계를 포함하고,상기 각 단계가 모두 진공챔버 내에서 연속적으로 수행된다.
또한, 베이스 필름이 권출되는 권출 롤러와, 상기 베이스 필름을 가이드하여 이송하는 필름 가이드 롤러와, 상기 권출 롤러에 의해 이송된 상기 베이스 필름을 플라즈마 방식에 의한 표면처리를 수행하기 위한 표면처리부와, 표면처리된 상기 베이스 필름이 상기 필름 가이드 롤러에 의해 스퍼터링 메인드럼으로 이송하여 스퍼터링 방식에 의해 상기 베이스 필름 상에 타이층 및 금속통전층을 각각 순차적으로 형성하기 위한 타이층 및 금속통전층 형성부와, 타이층 및 금속통전층이 형성된 베이스 필름을 상기 가이드 롤러에 의해 냉각장치가 구비된 증착 메인드럼으로 이송한 후 구리에 전자빔을 조사하여 증발되는 구리의 증착에 의해 상기 금속통전층 상에 구리도금층을 형성하기 위한 진공증착부와, 상기 구리도금층이 형성된 상기 베이스 필름이 권취되는 권취 롤러를 구비하고, 상기 표면처리부와 상기 티이층 및 금속도금층 형성부와 상기 진공증착부가 모두 진공챔버 내에 설치된다.
바람직하게는, 증착 메인드럼은 냉각장치를 구비한다. 이로써, 진공증착 공정에서 발생하는 열에 의해 베이스 필름이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
삭제
또한, 바람직하게는 금속통전층에 사용되는 재료는 구리이다.
또한, 베이스 필름은 폴리이미드 필름인 것이 좋다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도1 은 본 발명에 의한 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치를 나타낸 도 면이다.
본 발명의 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치는, 진공 탱크 내에, 폴리이미드 필름(1) 이 권출되는 권출 롤러(9), 권출된 폴리이미드 필름(1)을 예열하는 적외선 히터(2), 가열된 폴리이미드 필름(1)의 표면처리를 행하는 표면처리 장치(3), 폴리이미드 필름(1)을 이송하는 필름 가이드 롤러(8a 내지 8h), 폴리이미드 필름(1)이 스퍼터링 메인드럼(10)에 접촉해 있는 동안 타이층 및 구리통전층을 폴리이미드 필름(1)상에 각각 스퍼터링하는 타이층 스퍼터링 캐소드(4a) 및 구리통전층 스퍼터링 캐소드(4b), 구리괴를 담고 있는 구리 보트(6), 구리 보트(6)에 전자빔을 방출하여 폴리이미드 필름(1)이 증착 메인드럼(11)에 접촉해 있는 동안 증착에 의해 구리도금층이 형성되도록 하는 전자총(5), 및 구리도금층이 형성된 폴리이미드 필름(1)이 권취되는 권취 롤러(12)로 구성된다.
여기서, 폴리이미드 필름(1)에 대한 스퍼터링과 증착공정이 각각 이루어지는 스퍼터링 메인드럼(10) 및 증착 메인드럼(11)에는, 해당 공정 수행시 발생하는 높은 열로부터 폴리이미드 필름(1)이 손상되는 것을 방지하기 위해 냉각시스템을 구비하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명에 의한 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치는 모든 구성요소가 진공챔버 내에 설치된다.
이하, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치의 동작 방식에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 폴리이미드 필름(1)이 일정 장력으로 권출 롤러(9)로부터 권출된다. 권출된 폴리이미드 필름(1)은 필름 가이드 롤러(8a) 와 (8b) 사이에서 적외선 히터(2)에 의해 가열되고, 이어서 표면처리 장치(3)에 의해 표면처리된다. 이러한 표면처리의 예로서는, 플라즈마를 이용하여 폴리이미드 필름을 표면처리 함으로써 접착력을 향상시키는 방법을 들 수 있다.
이후, 폴리이미드 필름(1)은 롤러(8c)를 거쳐 스퍼터링 메인드럼(10)으로 이송된다. 폴리이미드 필름(1)이 스퍼터링 메인드럼(10)에 접촉해 있는 동안, 타이층 스퍼터링 캐소드(4a)에 의해 타이층이 먼저 형성되게 되고, 그 다음으로 구리통전층 스퍼터링 캐소드(4b)에 의해 타이층상에 구리 통전층이 형성되게 된다. 스퍼터링을 수행하는 방식은 기존에 주지된 바와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
이후, 폴리이미드 필름(1)은 증착 메인드럼(11)으로 이송된다. 전자총(5)은 구리 보트(6)에 전자빔을 조사하여 구리의 증발(evaporation)을 발생시키게 된다. 전자빔에 의해 증발된 구리 성분은, 폴리이미드 필름(1)이 증착 메인드럼(11)에 접촉해 있는 동안 폴리이미드 필름(1)의 구리 통전층 상에 증착되게 되고, 이러한 증착에 의해 구리도금층이 형성되게 된다.
구리도금층이 형성된 폴리이미드 필름(1)은, 이후 권취 롤러(7)에 권취된다.
이상과 같은 제조공정에서, 폴리이미드 필름(1)에 대한 스퍼터링 공정은 일반적으로 220 ~ 250 도의 온도에서 수행되고, 전자빔에 의한 구리의 증착에 의해 구리도금층이 폴리이미드 필름(1)에 형성되는 공정은 보통 800 ~ 900 도의 고온에서 이루어지므로, 스퍼터링 메인드럼(10) 및 증착 메인드럼(11)에는 앞서 설명한 바와 같이 냉각시스템을 구비하여 이러한 높은 열에 의한 폴리이미드 필름(1)의 손상을 방지하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명의 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치는 모든 구성요소가 진공챔버 내에 구비되고, 따라서 모든 제조공정이 진공 상태에서 수행되게 된다. 즉, 종래에는 구리통전층까지 형성된 폴리이미드 필름을 진공챔버 내부에서가 아닌 외부 대기로 노출한 후, 습식도금 공정을 통해 구리도금층을 형성하게 되나, 본 발명에서는 이상에서 알 수 있는 바와 같이 진공챔버 내부에서 증착에 의해 즉, 건식도금법으로 폴리이미드 필름에 구리도금층을 형성하도록 함으로써 종래의 습식도금 공정을 대체하고 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 구리통전층이 형성된 폴리이미드 필름이 대기에 의해 산화되거나, 외부 대기에 존재하는 먼지 등에 의해 오염될 염려가 없다.
또한, 종래의 습식도금 공정에서 구리도금층을 형성하기 위해 사용하는 황산구리 수용액 등의 화학물질을 전혀 사용하지 않으므로, 이러한 화학물질에 의한 환경오염을 방지할 수 있다.
이하, 표1 에서는 종래의 습식도금법에 의해 형성된 구리도금층의 특성과, 본 발명에 의한 진공증착에 의해 형성된 구리도금층의 특성을 비교한 결과를 나타내고 있다.
항 목 습식도금법 진공증착법
최대 동박 두께(μm/min) 70 7
핀홀(Pin hole)의 개수(/cm2) 15 1 ~ 2
평균 입계 크기(μm) 2 ~ 3 0.1 ~ 0.3
초기 접착 강도(kgf/cm) 0.65 0.8
동박 인장강도(kgf/mm2) 38 65
먼저, 1분당 형성할 수 있는 최대 동박의 두께는 습식도금법이 본 발명에 의한 진공증착법에 비해 우수하다고 할 수 있다.
그러나, 형성된 구리도금층의 특성을 살펴보면, 본 발명에 의해 형성된 구리도금층이 종래의 습식도금법에 의해 형성된 구리도금층에 비해 훨씬 뛰어남을 알 수 있다.
즉, 핀홀(Pin hole)의 발생 빈도에 있어서, 습식도금법의 구리도금층은 1 cm2 당 평균 15개 정도가 발생하나, 본 발명에 의한 구리도금층에서는 평균 1 ~ 2개 정도이다. 핀홀의 존재가 구리배선의 패턴을 형성할 시 회로불량의 발생원인이 된다는 점에서, 본 발명에 의해 제조된 연성회로기판은 회로배선의 불량률이 훨씬 낮아지게 된다.
평균 입계 크기에 있어서도, 습식도금법의 구리도금층은 2 ~ 3 μm 정도이나, 본 발명의 구리도금층은 그 1/10배 정도 수준인 평균 0.1 ~ 0.3 μm 이다. 구 리도금층의 평균 입계 크기 즉, 결정입자의 크기가 작을 수록 크랙 전파속도(crack propagation rate)가 낮아지게 되고, 그 결과 연성회로기판에 가해지는 잦은 굴곡에 의한 회로 불량률이 낮아지게 되어, 연성회로기판의 신뢰성이 향상되게 된다.
또한, 연성회로기판의 신뢰성에 큰 영향을 미치는 폴리이미드 필름과 구리도금층간의 초기 접착강도 및 구리도금층의 인장강도의 면에서도, 본 발명에 의해 형성된 구리도금층이 종래의 습식도금법에 의한 구리도금층에 비해 뛰어남을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의한 구리도금층은, 형성 속도의 면에서 종래의 습식도금법에 비해 낮기는 하나, 연성회로기판의 신뢰성에 큰 영향을 미치는 핀홀의 개수, 평균 입계 크기, 접착강도 및 인장강도의 면에서 훨씬 우수하고, 따라서 본 발명에 의하면 신뢰성이 매우 높은 연성회로기판을 제조할 수 있게 된다.
이상의 실시예에서는 베이스 필름으로서 폴리이미드 필름을 사용하고 있으나, 반드시 폴리이미드 필름을 사용하여야 하는 것은 아니며, 연성회로기판용 적층구조체를 제조하는 데 베이스 필름으로 사용할 수 있는 것이면 어느 것이라도 상관없다.
또한, 이상의 실시예에서는 통전층 및 도금층의 재료로서 구리를 사용하고 있으나, 반드시 구리를 사용하여야 하는 것은 아니며, 연성회로기판용 적층구조체를 제조하는 데 통전층 및 도금층으로 사용할 수 있는 것이면 어느 것이라도 상관없다. 이러한 재료로는 구리 이외에, 알루미늄, 금, 은 등을 들 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명 은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
본 발명은, 이상에서 알 수 있는 바와 같이 진공챔버 내부에서 증착에 의해 구리도금층을 형성하고 있기 때문에, 구리통전층이 형성된 폴리이미드 필름이 대기에 의해 산화되거나, 외부 대기에 존재하는 먼지 등에 의해 오염될 염려가 없다.
또한, 종래의 습식도금 공정에서 구리도금층을 형성하기 위해 사용하는 황산구리 수용액 등의 화학물질을 전혀 사용하지 않으므로, 이러한 화학물질에 의한 환경오염을 방지할 수 있어, 친환경적이다.
또한, 본 발명에 의한 구리도금층은, 연성회로기판의 신뢰성에 큰 영향을 미치는 핀홀의 개수, 평균 입계 크기, 접착강도 및 인장강도의 면에서 훨씬 우수하고, 따라서 본 발명에 의하면 신뢰성이 매우 높은 연성회로기판을 제조할 수 있다.

Claims (12)

  1. 연성회로기판용 적층구조체를 제조하는 방법에 있어서,
    플라즈마 방식에 의해 베이스 필름을 표면처리하는 단계;
    표면처리된 상기 베이스 필름을 스퍼터링 메인드럼으로 이송하여 스퍼터링 방식에 의해 상기 베이스 필름 상에 타이층 및 금속통전층을 각각 순차적으로 형성하는 단계; 및
    상기 타이층 및 금속통전층이 형성된 베이스필름을 냉각장치가 구비된 증착 메인드럼으로 이송한 후 구리에 전자빔을 조사하여 증발되는 구리의 증착에 의해 상기 금속통전층 상에 구리도금층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 각 단계가 모두 진공챔버 내에서 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 연성회로기판용 적층구조체의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속통전층에 사용되는 재료는 구리인 것을 특징으로 하는 연성회로기판용 적층구조체의 제조방법.
    .
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 연성회로기판용 적층구조체를 제조하는 장치에 있어서,
    베이스 필름이 권출되는 권출 롤러;
    상기 베이스 필름을 가이드하여 이송하는 필름 가이드 롤러;
    상기 권출 롤러에 의해 이송된 상기 베이스 필름을 플라즈마 방식에 의한 표면처리를 수행하기 위한 표면처리부;
    표면처리된 상기 베이스 필름이 상기 필름 가이드 롤러에 의해 스퍼터링 메인드럼으로 이송하여 스퍼터링 방식에 의해 상기 베이스 필름 상에 타이층 및 금속통전층을 각각 순차적으로 형성하기 위한 타이층 및 금속통전층 형성부;
    타이층 및 금속통전층이 형성된 베이스 필름을 상기 가이드 롤러에 의해 냉각장치가 구비된 증착 메인드럼으로 이송한 후 구리에 전자빔을 조사하여 증발되는 구리의 증착에 의해 상기 금속통전층 상에 구리도금층을 형성하기 위한 진공증착부; 및
    상기 구리도금층이 형성된 상기 베이스 필름이 권취되는 권취 롤러를 구비하고,
    상기 표면처리부와 상기 티이층 및 금속도금층 형성부와 상기 진공증착부가 모두 진공챔버 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 금속통전층에 사용되는 재료는 구리인 것을 특징으로 하는 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 베이스 필름은 폴리이미드 필름인 것을 특징으로 하는 연성회로기판용 적층구조체의 제조장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
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