KR100728765B1

KR100728765B1 - 드릴 가공용 엔트리 보드를 이용한 기판의 제조방법 및 그기판

Info

Publication number: KR100728765B1
Application number: KR1020070011192A
Authority: KR
Inventors: 박세원; 노중현; 연제식; 맹덕영
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2007-02-02
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2007-06-19

Abstract

우수한 열 방출 효과를 가지면서도 구리를 더 포함하여 고강도를 가져서, 경박단소이면서도 초미세의 고속 드릴공정에서도 버(burr)나 절삭 부스러기가 감소되고, 공정 중에 들러붙지 않으며, 절삭성질이 비교적 우수하고, 미세하게 경사되는 성질을 극복할 수 있는 엔트리 보드가 제시되어 있으며, 이러한 엔트리 보드를 이용하여 불량률이 적은 기판 제조방법이 제시되어 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 알루미늄을 포함하는 제1 층과 상기 제1 층의 일면에 적층되는 구리를 포함하는 제2 층을 포함하되, 상기 제1 층과 상기 제2 층은 압연되어 드릴 가공용 엔트리 보드를 이용하여 적어도 한 층의 기판에 홀을 가공하는 단계를 포함하는 기판 제조방법을 제시할 수 있다.

엔트리 보드, 알루미늄, 구리, 드릴 가공

Description

드릴 가공용 엔트리 보드를 이용한 기판의 제조방법 및 그 기판{Method for Manufacturing Substrate Using Entry Board for Drill Processing and Substrate Manufactured Thereby}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엔트리 보드이고,

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엔트리 보드 제조방법을 나타내는 도면; 및

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 홀 가공 단계를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 드릴 11 : 엔트리 보드

12 : 회전 롤러 113 : 제1 층

13 : 기판 115 : 제2 층

15 : 백업보드 17 : 드릴비트

본 발명은 엔트리 보드를 이용한 기판 제조방법 및 그 기판에 관한 것이다.

PCB와 같은 기판에 홀 가공하는 방법은 크게 세 가지로 나뉘는데, 하나는 일상 생활용 전자기기용 기판의 경우로 금형으로 펀칭(punching)하는 방법이다. 다른 하나는 산업용 전자기기용 기판의 경우 쓰루홀을 형성하기 위하여 드릴로 가공하는 방법이 주로 사용되고 있으며, 마지막으로 레이저를 이용한 홀 가공으로 쓰루홀(through hole)이나 블라인드 비아홀(blind via hole)을 가공하는 방식이다. 여기서 기판 상하 간 회로를 도통시키기 위하여 필요한 드릴가공 공정에 엔트리 보드가 사용된다.

이 드릴 가공공정에서 홀을 형성하는 드릴비트는 회전속도가 20,000 내지 125,000rpm에서 160,000rpm까지 상용화되고, 계속 증가하고 있으며, 홀의 크기도 극소 경홀, 예를 들면 홀 직경이 0.2mm이하로 점차 작아지고 있는 추세이다.

드릴 가공법에 필요한 엔트리 보드로 종래에는 알루미늄 피복제품(aluminum-clad), 고체 알루미늄 등이 사용되고 있다. 이러한 알루미늄계 엔트리 보드의 경우 열전도도가 떨어져 드릴비트에 의하여 발생하는 열 방출을 효과적으로 방출하기 어려운 문제점이 있다. 또한 강도도 다른 금속에 비하여 떨어져 마찰에 의해 발생하는 마찰열로 인해 부분적으로 녹거나 기판에 들러붙어 후 공정에서 절삭효과가 떨어진다.

따라서 상술한 종래의 엔트리 보드를 이용하여 초고속으로 고기능 기판에 드릴 작업 시 상당한 열이 발생하고, 이로 인하여 버(burr)가 발생하고 엔트리 보드 에서 절삭 부스러기가 많이 생기는 문제가 있다.

따라서 종래의 엔트리 보드의 이러한 문제점을 극복하여, 경박단소이면서도 고기능의 기판을 생산하기 위해 고속공정에도 잘 견딜 수 있는 엔트리 보드가 요구되고 있다.

본 발명은 우수한 열 방출 효과를 가지면서도 구리를 더 포함하여 고강도를 가지는 엔트리 보드를 제공한다.

또한 본 발명은 경박단소이면서도 초미세의 고속 드릴공정에서도 버(burr)나 절삭 부스러기가 감소되고, 공정 중에 들러붙지 않으며, 절삭성질이 비교적 우수하고, 미세하게 경사되는 성질을 극복할 수 있는 엔트리 보드를 제공한다.

또한 본 발명은 기계적으로 압연한 공정에 의하여 층간 분리되는 것을 줄일 수 있는 엔트리 보드 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 이 엔트리 보드를 이용하여 불량률이 적은 기판 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면,

알루미늄을 포함하는 제1 층과 상기 제1 층의 일면에 적층되는 구리를 포함하는 제2 층을 포함하되, 상기 제1 층과 상기 제2 층은 압연되어 결합된 드릴 가공 용 엔트리 보드를 이용하여, 적어도 한 층의 기판에 홀을 가공하는 단계를 포함하는 기판 제조방법을 제시할 수 있다.

여기서, 상기 엔트리 보드를 적어도 한 층의 기판 상부에 적층하고, 상기 적어도 한 층의 기판 하부에 백업보드를 적층하는 단계; 및 드릴비트로 상기 엔트리 보드, 상기 적어도 한 층의 기판 및 상기 백업보드에 홀을 가공하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 홀을 가공하는 단계 전에 상기 엔트리 보드, 상기 적어도 한 층의 기판 및 상기 백업보드를 밀착시켜주는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 엔트리 보드는, 상기 제2 층이 상기 제1 층의 상부에 적층될 수 있고, 상기 엔트리 보드의 압연은 냉간 압연법에 의한 것이 바람직하다.

또한, 상기 엔트리 보드의 두께는 0.08 내지 0.3mm일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 제조방법에 의하여 제조된 기판을 제시할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 엔트리 보드를 이용한 기판 제조방법 및 그 기판의 바람직한 실시예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 바람직한 실시예들을 설명하기 앞서 엔트리 보드의 일반적인 기능에 관하여 먼저 설명하기로 한다.

엔트리 보드는 적층된 기판의 상부에 놓여 드릴 방법에 의하여 홀을 형성할 때, 프린트기판의 동박을 보호하고, 버(burr)의 발생을 억제하며, 홀의 위치정밀도 를 높이고, 드릴비트의 파손을 방지하며, 드릴비트 절삭 부스러기가 말리는 것을 억제하는 역할을 수행한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엔트리 보드이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 엔트리 보드(11)는 알루미늄을 포함하는 제1 층(113)의 상부에 구리를 포함하는 제2 층(115)이 적층되어 있다. 본 발명의 엔트리보드는 구리를 더 포함하고 있어, 소성변형이나 마찰에 의하여 발생되는 열을 신속하게 전달하여야 제품의 온도 상승을 막을 수 있다. 더욱이 엔트리 보드와 같이 드릴비트와 마찰에 따른 다량의 열을 방출하는 공정에 부합하기 위해서는, 열 방출이 속도가 빠른 금속을 사용하는 것이 접합하다. 다음의 [표 1]에는 금속의 열 방출량을 나타내었다.

[표 1]

금속의 종류	Ti	Fe	Ni	W	Al	Cu
열방출량(W/mK)	17	74	142	166	222	393

여기서 알 수 있는 바와 같이 구리의 열 방출량은 알루미늄에 비하여 우수하여, 열전도도에 효과적인 것을 알 수 있다. 더욱이 강도면에서 Al의 기계적 성질 인장강도는 5.5 내지 9.5 kgf/㎟인데 반하여, Cu의 기계적성질 인장강도는 22 내지 25kgf/㎟로 훨씬 우수하다. 따라서 구리를 포함하는 제2 층을 더 포함하여는 본 발명의 엔트리 보드는 고강도를 가지면서도 열 방출 효과가 훨씬 증대되어, 절삭성질도 비교적 우수하다. 이로 인하여 공정 중에 엔트리 보드가 기판에 들러붙는 문제를 개선시킬 수 있다. 본 발명에서 제1 층은 알루미늄을 포함하고 있으며, 당해 기술분야의 통상의 범위에서 수지나 강도보강제 등을 더 포함할 수 있고, 소량의 구 리 또는 이의 합금과 같은 금속성분을 포함할 수도 있다. 또한 본 발명의 제2 층은 구리를 포함하고 있으며, 당해 기술분야의 통상의 범위에서 첨가제를 더 포함할 수 있고, 소량의 알루미늄 또는 이의 합금과 같은 금속 성분을 더 포함할 수 있다.

제1 층과 제2 층을 결합시키는 방법은 압연과 같은 기계적 결합법 또는 전기도금이나 합금형태로 제조하는 화학적 결합법등 다양한 방법이 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 기계적 결합법을 압연에 의하여 본 발명의 엔트리 보드를 제조하였다. 이는 공정속도가 빠르고, 치수의 제어가 용이하며, 알루미늄이나 구리와 같은 재료자체의 강도를 유지하면서 열 방출 효과를 극대화할 수 있는 엔트리 보드를 생산할 수 있기 때문이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엔트리 보드 제조방법을 나타내는 도면이다. 도 2에 따르면 알루미늄을 포함하는 제1 층(113)과 구리를 포함하는 제2 층(115)을 회전 롤러(12)에 투입되어 압연 엔트리 보드를 제조하는 방법을 도시하고 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 알루미늄을 포함하는 제1 층과 구리를 포함하는 제2 층을 공급하는 단계 및 상기 제1 층과 상기 제2 층이 회전 롤러에 의하여 압연되는 단계를 포함하는 엔트리 보드를 제조할 수 있다.

본 발명에서 '압연'은 금속을 롤러 사이에 통과시켜 소성 변형을 유동하는 공정을 말한다. 롤러 사이를 통과하는 동안 롤러의 누르는 힘에 의하여 피가공물, 즉 알루미늄을 포함하는 제1 층과 구리를 포함하는 제2 층은 압축응력을 받게 되고, 롤러와의 계면에서는 마찰에 의한 전단응력을 받게 된다. 마찰응력은 피가공물을 롤러사이로 밀어넣는 역할을 한다.

이러한 압연은 열간 압연법과 냉간 압연법으로 나뉘고, 이 중 열간 압연법은 가열된 원재료를 다단 연간 압연기로 압연하는데, 최종단계의 온도는 600℃이상 까지 가열되기도 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 표면산화에 의한 스케일의 발생, 열팽창, 수축 등의 우려가 적어 정밀도가 우수한 냉간 압연법이 바람직하다.

또한 냉간 압연법은 재결정 온도 이하의 온도에서 두 개의 롤러 사이를 통과시켜 가공하는 것으로, 열간 압연법에 비하여 엔트리 보드의 표면이 깨끗하고 두께 정밀도 및 보드의 형성이 보다 정밀하여 본 발명에 보다 바람직한 압연법이다. 이 냉간 압연법은 높은 생산성과 낮은 생산비 등가 든다는 장점이 있다. 이러한 냉간 압연은 알루미늄과 구리의 재결정 이하 온도에서 수행될 수 있으며, 구리의 재결정온도는 120℃이고, 알루미늄의 재결정온도는 80℃이므로, 15 내지 80℃에서 수행될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 상기 냉간 압연 온도는 상온범위 내, 즉 15 내지 25℃이다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 냉간 압연법에 의하여 초기에 공급되는 알루미늄을 포함하는 제1 층 또는 구리를 포함하는 제2 층의 두께의 40 내지 60%가 되도록 구리 및 알루미늄을 포함하는 압연 엔트리보드를 제조하였다.

이러한 냉간 압연에 사용되는 냉간 압연기는 당해 기술분야의 통상의 냉간 압연기가 사용될 수 있다. 예를 들면 하나의 롤러 스탠드에 있는 롤러 수에 따라 분류되며 사용목적에 따라 2단 압연부터 센지미어밀까지 다양한데, 일 예를 들면 4단 단일스탠드 가역식(Reversing Mill), 다중 스탠드 연속식(Tandam Mill)을 들 수 있다.

또한 생상선, 작품, 품질의 안정성 등에 영향을 미치는 압연스케줄은 매우 중요한테, 냉간압연의 가압 하율은 일반적으로 40 내지 95%이며 이 가압 하율을 각 스탠드 또는 각 공정마다 어떻게 적정하게 분배할 것인가를 결정하는 것을 압연스케줄이라고 한다. 이 압연스케줄은 당해 기술분야의 통상의 범위 내에서 수행될 수 있으며, 모터 능력, 각 스탠드의 속도범위, 형상, 두께변동, 작업성 등을 고려하여 결정된다.

엔트리 보드의 두께정도는 길이 방향과 폭 발향의 변동으로 구성되며, 길이방향의 변동은 탑(top)부, 테일(tail)부에서 심하게 나타난다. 두께변동의 요인으로는 공급되는 금속층의 두께변동, 경도변동 등의 소재요인이 있고 압연속도 변화, 보강롤러 베어링 편심, 베어링 유막 두께의 변도 압연조건 변동, 윤활조건 변동 등 냉간압연 자체요인이 있다. 이러한 두께변동을 수정하는 방법으로 자동 판 두께 제어(AGC)가 사용되고 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 본 발명의 엔트리 보드는 알루미늄을 포함하는 제1 층(113)이 0.05 내지 0.2이고, 구리를 포함하는 제2 층(115)이 0.03 내지 0.1로 제작될 수 있고, 전체 두께는 0.08 내지 0.3mm가 될 수 있다. 종래의 알루미늄만으로 이루어진 엔트리 보드의 최소 두께가 0.1mm인 것을 고려할 때 본 발명의 경우 더 박막으로도 제조가 가능하다.

이상에서 본 발명의 엔트리 보드와 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명하였고, 이하 본 발명의 엔트리 보드를 이용하여 홀 가공 단계를 포함하는 기판 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 홀 가공 단계를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 기판 제조방법은 엔트리 보드(11)를 적어도 한 층의 기판(13) 상부에 적층하고, 이 기판(13) 하부에 백업보드(15) 적층하는 단계 및 드릴비트(17)로 이 엔트리 보드(11), 기판(13) 및 백업보드(15)에 홀을 가공하는 단계를 포함한다. 여기서 홀을 가공하는 단계 전에 엔트리 보드(11), 기판(13) 및 백업보드(15)를 밀착시켜주는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 기판 제조를 위한 드릴공정을 보다 구체적으로 살펴보면, 크게 기준 홀 가공단계, 트리밍(trimming) 단계, 적층 단계, 테이핑(taping) 단계, 드릴가공 단계, 가공완료 및 해체단계로 나뉜다. 이러한 기판 제조과정은 당해 기술의 통상적인 범위에서 생략되거나 순서가 바뀔 수 있음은 물론이다.

여기서 기준 홀 가공단계는 적층된 기판을 드릴공정에서 기준이 될 수 있는 홀을 미리 내층회로에 원형 마크를 넣어두어 X-ray 기기로 홀을 가공하는 공정이고, 트리밍 단계는 적층된 기판을 적정한 크기로 절단하는 공정이다. 또 적층 단계는 실제 드릴작업이 이루어지기 시작하는 공정으로 드릴작업을 하기 위하여 기준 홀 가공단계에서 가공한 홀에 적층 핀(stacking pin)을 삽입시켜 작업할 수량의 기판을 적층하는 단계이다. 이때 기판의 하부에는 백업보드가 놓이고 상부는 엔트리 보드로 마무리한다.

또한 적층이 끝난 기판에 엔트리 보드, 기판 및 백업보드가 서로 들뜨지 않도록 테이프로 밀착시켜 주는 단계가 테이핑 단계이고, 가공하고자 하는 드릴비트를 이용하여 드릴가공 테이터로 CNC(Computer Numberical Control)와 같은 방식으 로 홀을 가공하는 공정이 드릴가공 단계이다. 마지막으로 가공완료 및 해체단계에서 드릴가공을 완료한 후 적층 및 테이핑 단계에서 실시한 적층 핀과 엔트리 보드, 백업보드, 기판을 분리시키면 된다.

본 발명의 엔트리 보드를 이용하여 드릴 공정을 포함하는 기판 제조방법을 거친 경우 불량률이 적고 우수한 기판을 제조할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 엔트리 보드는 우수한 열 방출 효과를 가지면서도 구리를 더 포함하여 고강도를 가진다. 이에 경박단소이면서도 초미세의 고속 드릴공정에서도 버(burr)나 절삭 부스러기가 감소되고, 공정 중에 들러붙지 않으며, 절삭성질이 비교적 우수하고, 미세하게 경사되는 성질을 극복할 수 있는 엔트리 보드를 제공할 수 있다. 또한 본 발명은 기계적으로 압연한 공정에 의하여 층간 분리되는 것을 줄일 수 있는 엔트리 보드 제조방법과 또한, 본 발명은 이 엔트리 보드를 이용하여 불량률이 적은 기판 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims

알루미늄을 포함하는 제1 층과 상기 제1 층의 일면에 적층되는 구리를 포함하는 제2 층을 포함하되, 상기 제1 층과 상기 제2 층은 압연되어 결합된 드릴 가공용 엔트리 보드를 이용하여, 적어도 한 층의 기판에 홀을 가공하는 단계를 포함하는 기판 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 엔트리 보드를 적어도 한 층의 기판 상부에 적층하고, 상기 적어도 한 층의 기판 하부에 백업보드를 적층하는 단계; 및

드릴비트로 상기 엔트리 보드, 상기 적어도 한 층의 기판 및 상기 백업보드에 홀을 가공하는 단계를 포함하는 기판 제조방법.
청구항 2에 있어서,

드릴비트로 상기 엔트리 보드, 상기 적어도 한 층의 기판 및 상기 백업보드에 홀을 가공하는 단계 전에 상기 엔트리 보드, 상기 적어도 한 층의 기판 및 상기 백업보드를 밀착시켜주는 단계를 더 포함하는 기판 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 엔트리 보드는, 상기 제2 층이 상기 제1 층의 상부에 적층된 것인 기판 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 엔트리 보드의 압연은 냉간 압연법에 의한 것인 기판 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 엔트리 보드의 두께가 0.08 내지 0.3mm인 기판 제조방법.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조된 기판.