KR100733248B1 - 인쇄회로기판의 패턴 형성 장치 및 인쇄회로기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전기 복사기의 원리를 인쇄회로기판의 회로 패턴에 응용하여, 종래의 동박적층판을 사용하지 않고 회로패턴을 형성할 수 있는 장치 및 이 장치를 이용한 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회로패턴 형성장치는, 아트워크 필름에 광을 조사하는 광원; 상기 아트워크 필름으로부터 반사되는 광에 의해 대전되는 전사부; 및 상기 전사부의 대전된 부분에 금속 분말을 공급하는 금속 분말 공급장치를 포함한다.

복사기, 인쇄회로기판, 대전, 금속 분말, 회로패턴

Description

인쇄회로기판의 패턴 형성 장치 및 인쇄회로기판 제조방법{Apparatus for forming circuit pattern on PCB and manufacturing method using the same}

도1은 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 베이스 기판의 단면을 나타낸다.

도2는 본 발명에 따른 회로패턴 형성 장치의 개략도이다.

도3a 내지 도3c는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법 중 코어층의 제조방법을 나타낸다.

도4a 내지 도4d는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법 중 추가 적층 공정을 나타낸다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

100 : 베이스기판 101 : 절연기판

102 : 접착성 필름 103a,103b : 패턴 형성부

104 : 아트워크 필름 105 : 커버

106 : 광원 107 :　금속 분말 공급장치

108 : 대전장치 109 : 감광 드럼

110 : 기판 이송부 112 :　접착성 필름 현상부

113 : 건조부 114,114a,114b : 코어층

115a,115b : 추가적층기판 116 : 절연층

117,118 : 비아홀 119 : 동도금층

본 발명은 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은 정전기 복사기의 원리를 인쇄회로기판의 회로 패턴에 응용하여, 종래의 동박적층판을 사용하지 않고 회로패턴을 형성할 수 있는 장치 및 이 장치를 이용한 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다.

첨단 전자 기기 및 부품이 꾸준히 개발 발전됨에 따라 PCB(Printed Circuit Board) 산업 또한 발전을 거듭하였으며 PCB 제조 기술에 있어서도 커다란 변화를 요구 하게 되었다.

종래에는 베이스 기판으로 CCL(Copper Clad Laminate)을 사용하고 여기에 에칭법, 세미 에디티브 등의 방법을 사용하여 회로패턴을 형성하고, 여기에 추가적층을 함으로써 인쇄회로기판을 제조하는 방법이 개발되어 보편화되어 있다.

전자기기의 발전 동향이 경박단소화 되어가고 인쇄회로 기판의 형성되는 회로의 패턴이 점점 미세화 되어 감에 따라, 미세 회로를 형성하기 위하여 회로 형성 전의 베이스 기판 두께를 낮춤으로써 완성 기판의 두께를 낮추는 방법이 모색되고 있다. 인쇄회로기판 제조공정에서 미세 피치를 구현하기 위해서는 에칭으로 식각되는 구리를 최소화하는 것이 유리하기 때문이다. 종래의 제조방법에서의 최소 동박 두께는 3㎛까지 낮추어서 사용하는 방법이 존재하기는 하지만, 두께가 얇기 때문에 적층시에 동박 관리가 어려워 난해한 점도 많고, 동박의 취급 실수로 인하여 불량이 발생할 확률도 많다.

종래의 제조방법들은 모두 보다 간단하고 저비용의 방법에 의해 보다 미세한 피치를 구현하기 위한 것이다. 종래의 방법들에는 필수적으로 베이스 기판으로 CCL을 사용하고, 회로패턴 형성을 위해 에칭 및 도금 방법의 리소그래피(Lithography) 방식을 사용하기 때문에 에칭 레지스트 또는 도금 레지스트 등의 노광-현상-박리 공정을 거치게 되어 그에 따른 많은 문제점이 있었다.

종래의 리소그래피 방법을 응용한 제조방법에서는, 한 층에 대한 회로를 형성하기 위해 노광 전처리 → 드라이 필름 도포→노광→현상→에칭 방식으로 진행하여 공정의 수가 많고 치공구 관리, 설비, 인력 등이 많이 소요되어 제조 비용이 매우 높으며, 습식 전처리 작업에서의 제트 스크럽(Jet scrubber), 드라이 필름 현상에 사용되는 알칼리 용액, 에칭 공정시의 염화동 용액 등 비환경 친화적인 폐기물이 발생된다.

위와 같은 종래의 리소그래피 방법의 문제점을 해소시키고, 미세 피치를 구현하며, 환경 문제를 해결할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명은 베이스 기판으로 CCL 기판을 사용하지 않는 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 종래의 리소그래피 방법을 대신할 수 있는 회로패턴 형성 장치 및 그에 의한 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 종래의 리소그래피 방식에서 발생하는 환경 문제를 해결할 수 있는 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회로패턴 형성장치는, 아트워크 필름에 광을 조사하는 광원; 상기 아트워크 필름으로부터 반사되는 광에 의해 대전되는 전사부; 및 상기 전사부의 대전된 부분에 금속 분말을 공급하는 금속 분말 공급장치를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법은, 전사체에 소정 회로 패턴에 따라 대전된 금속 분말을 접착시키는 단계; 접착성 필름이 도포된 절연 기판을 준비하는 단계; 상기 기판을 상기 금속 분말과 반대극으로 대전시키는 단계; 상기 기판을 상기 전사체에 접촉시키는 단계; 및 상기 접착성 필름을 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법은, 회로패턴이 인쇄된 아트워크 필름에 광을 조사시키는 단계; 감광 드럼을 대전시키는 단계; 상기 아트 워크 필름으로부터 반사된 광을 상기 대전된 감광 드럼에 조사하는 단계; 상기 감광 드럼 표면에 상기 감광 드럼과 반대극으로 대전된 금속 분말을 공급하는 단계; 상기 금속 분말과 반대극으로 대전되고 접착성 필름이 도포된 절연 기판을 상기 감광 드럼 표면에 접촉시키는 단계; 및 상기 접착성 필름을 제거하는 단계를 포함한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 베이스 기판으로 사용될 수 있는 기판(100)의 단면을 나타낸다. 기판(100)은 절연 기판(101)과 그 양면에 얇게 도포된 접착성 필름(102)으로 구성된다. 바람직하게는, 절연 기판(101)은 동박적층판(CCL)의 보강 기재를 이루는 재료로 구성될 수 있으며, 적절한 물리적 강도를 갖는 절연 재료이면 어느 것이든 사용하여도 무방하다.

도2는 본 발명에 따른 회로패턴 형성 장치의 개략도이다.

본 발명에 따른 회로패턴 형성장치는, 기판(100)의 양면에 회로패턴을 형성하기 위해 상면 형성부(103a)와 하면 형성부(103b)를 포함하며, 상면 형성부(103a)와 하면 형성부(103b)의 구성은 동일하다.

상면 형성부(103a) 또는 하면 형성부(103b)는 각각 아트워크 필름(104)에 광을 조사하는 광원(106), 상기 아트워크 필름으로부터 반사되는 광에 따라 대전되는 감광드럼(109), 상기 아트워크 필름(104)으로부터 수신한 광에 따라 상기 감광 드럼(109)의 표면을 대전시키는 대전 장치(108), 상기 전사부의 대전된 부분에 금속 분말을 공급하는 금속 분말 공급장치(107)로 구성된다.

실시예에 따라서는, 원주형의 감광 드럼(109) 대신에 다른 형태의 전사체가 사용될 수 있다. 감광 드럼(109)과 대전장치(108)는 하나의 전사부를 구성한다.

다른 빛이 들어오는 것을 막기 위해 동작중 아트워크 필름(104) 위에는 커버(105)가 씌워져 있다.

또한, 본 발명에 따른 패턴 형성 장치는 상기 아트워크 필름으로부터 반사된 광을 굴절시켜 상기 전사부로 향하게 하는 굴절부로서 복수의 미러들과 기판(100)을 이송시켜 대전된 감광 드럼(109)에 접촉되도록 이동시키는 기판 이송부로서 다수의 롤러들(110)을 포함한다.

또한, 기판(100)에 회로패턴이 형성된 후에 기판(100)의 접착성 필름(102)을 현상하기 위한 접착성 필름 현상부(112)와 기판(100)을 건조시키는 기판 건조부(113)를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 회로패턴 형성장치의 동작을 설명한다.

광원(106)에서 생성된 광은 형성하고자하는 회로패턴이 인쇄되어 있는 아트워크 필름(104)에 조사된다. 아트워크 필름(104)에는 검은 부분과 여백 부분으로 구분되어 회로패턴이 형성되어 있으며, 검은 부분에서는 빛이 흡수되고, 여백 부분에서는 빛이 반사된다. 아트워크 필름(104)의 전면에 빛을 조사하기 위해 광원(106)의 출사 방향을 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 실시예에 따라서는, 광원(106)은 고정되어 있고, 아트워크 필름(104)이 이동하면서 그 전면에 빛이 조사될 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

아트워크 필름(104)의 검은 부분에서 반사된 빛은 굴절부를 거쳐 회전하는 감광 드럼(109)에 조사된다.

한편 아트워크 필름(104)으로부터의 빛이 조사되기 전에 감광 드럼(109)의 표면은 이미 양극의 정전기로 대전되어 있으며, 빛이 조사된 부분에는 양극의 정전기가 없어지게 되고, 빛이 조사되지 않은 부분에만 양의 정전기가 그대로 남아 있게 된다.

빛이 조사되어 회로패턴에 따라 대전된 감광 드럼(109) 위에 마찰에 의해 음극으로 대전된 금속 분말, 예컨대 구리 분말을 공급하면 대전된 부분(아트워크 필름의 이미지 부분)만 음극으로 대전된 금속 분말이 접착된다.

그리고 나서 금속 분말이 감광 드럼(109)의 아래로 기판(100)을 통과 시킬 때 기판에 강한 양의 전하를 걸어 주면, 이로 인해 감광 드럼(109)에 묻은 금속 분말이 기판(100)에 접착되면서 회로패턴을 형성하게 된다.

회로패턴이 형성된 기판(100)은 접착성 필름 현상부(112)를 통과하게 된다. 접착성 필름 현상부(112)는 기판(100)의 접착성 필름(102) 중 회로 패턴이 형성되지 않은 부분의 접착성 필름(102)을 제거한다. 그리고 나서, 기판(100)은 건조부(113)에 의해 건조단계를 거치게 된다.

도3a 내지 도3c는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법 중 코어층의 제조방법을 나타낸다.

도3a에 도시된 바와 같이 FR-4 계열의 보강 기재(101)에 접착성 필름(102)이 도포된 기판을 준비한다. 이와 같은 기판은 인쇄회로기판 제조시에 베이스 기판으로 널리 사용되는 CCL(Copper Clad Laminate) 자재(Roll 형태 또는 Panel 형태)에 입혀진 외곽 동박을 완전 에칭하여 보강 기재만 남기고, 보강 기재 표면에 접착성 필름을 코팅하여 제조할 수 있다.

기판을 도2에 도시된 패턴형성 장치에 삽입하여 금속 분말에 의해 형성된 회로패턴(103)을 형성하고(도3b), 회로패턴이 형성되지 않은 부분의 접착성 필름(102)을 현상한다(도3c)하여 코어층(114)을 완성한다.

이후, 기판의 표면을 세정하고 후처리 및 표면 검사 과정을 수행하는 것이 바람직하다.

도4a 내지 도4d는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법 중 추가 적층 공정을 나타낸다.

도4a와 같이, 회로패턴이 형성된 코어층(114a,114b) 사이에 절연층(116), 예컨대 프리프렉을 배치하고, 코어층(114a,114b)의 바깥쪽에는 수지층의 한면에만 동박이 형성된 추가 적층 기판(115a,115b) 예컨대, RCC(Resin coated copper) 기판을 배치하고, 상하면에서 열과 함께 압력을 가한다.

도4b는 위와 같은 공정에 의해 적층된 인쇄회로기판의 단면을 나타낸다. 가열가압 공정에 의해 절연층(116) 및 추가적층기판(115a,115b)의 수지층은 코어층(114a,114b)의 회로패턴 사이로 밀려들어가 완전히 밀착된다.

코어층(114a,114b)의 회로패턴 밑에 남아 있는 접착성 필름은 가열가압 공정을 거치면서 절연층(116) 및 추가적층기판(115a,115b)의 수지층과 일체화 된다.

그리고 나서, 도4c와 같이 기판의 적절한 위치에 층간 접속을 위한 비아홀(117,118)을 드릴링한다. 비아홀(117)은 최외층과 기판 내부의 층을 전기 접속하기 위한 것이고, 비아홀(118)은 층 전체를 전기 접속하기 위한 관통홀이다.

비아홀(117,118)은 CNC 드릴에 의해 기계 드릴링 방법이 바람직하다.

그리고 나서, 도4d와 같이 동도금(119)에 의해 기판 비아홀(117,118)의 내벽을 도금하여 층간을 접속시킨다. 이 때, 동도금은 일단 무전해 도금으로 시드 레이어를 형성한 후에 전해 도금을 하는 것이 바람직하다.

이후에, 기판 표면에 에칭 레지스트 패턴을 형성하고 에칭을 통해 최외층에 회로패턴을 형성하는 공정, 회로패턴 보호를 위한 솔더 레지스트를 인쇄하는 공정 등의 추가 공정이 이어진다. 이와 같은 사항은 통상적인 인쇄회로기판 제조기술에 해당하는 공지의 사항이므로 설명을 생략한다.

본 발명의 회로패턴 형성장치 및 인쇄회로기판 제조방법에 따르면, 베이스 기판으로 CCL을 사용하지 않으므로써 인쇄회로기판의 두께를 최소화할 수 있다.

본 발명의 회로패턴 형성장치 및 인쇄회로기판 제조방법에 따르면, 인쇄회로기판의 두께를 최소화하여 인쇄회로기판 제조시에 미세 패턴 구현에 유리한 조건을 제공할 수 있다.

본 발명의 회로패턴 형성장치 및 인쇄회로기판 제조방법에 따르면, 종래의 리소그래피법을 사용하지 않으므로써 드라이 필름 처리 작업을 줄일 수 있고, 현상, 에칭 등에 사용되는 산/알칼리성 약품들의 사용이 불필요 하므로 폐수처리의 양이 극소화되고, 습식 공정에서의 세정 공정에 따른 오염 물질 문제도 최소화할 수 있다.

이상 본 발명을 실시예를 참조하여 설명하였으나, 이상의 설명한 실시예들은 하나의 예시로서, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의해 정해지고, 당업자들은 본 발명의 범위에 속하는 범위 내에서 위 실시예 들에 다양한 변형을 가할 수 있음을 이해할 것이며, 이들은 모두 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (14)

1. 아트워크 필름에 광을 조사하는 광원;

   상기 아트워크 필름으로부터 반사되는 광에 의해 대전되는 전사부;

   상기 전사부의 대전된 부분에 금속 분말을 공급하는 금속 분말 공급장치; 및

   기판을 이송시켜 대전된 전사부에 접촉시키는 기판 이송부를 포함하는 회로패턴 형성장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 아트워크 필름으로부터 반사된 광을 굴절시켜 상기 전사부로 향하게 하는 굴절부를 포함하는 회로패턴 형성장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 전사부는 전사체 및 상기 아트워크 필름으로부터 수신한 광에 따라 상기 전사체를 대전시키는 대전 장치를 포함하는 회로패턴 형성장치.
5. 제1항에 있어서,

   회로 패턴이 형성된 기판의 접착 필름을 제거하는 접착성 필름 현상부를 더 포함하는 회로패턴 형성장치.
6. 제1항에 있어서,

   회로패턴이 형성된 기판을 건조시키는 기판 건조부를 더 포함하는 회로패턴 형성장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제

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