KR100761706B1

KR100761706B1 - 인쇄회로기판 제조방법

Info

Publication number: KR100761706B1
Application number: KR1020060085789A
Authority: KR
Inventors: 리오이치 와타나베; 민병렬; 유제광; 김승철; 강명삼
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2007-09-28
Also published as: US8065797B2; US20080052905A1

Abstract

인쇄회로기판 제조방법이 개시된다. 내부 회로가 형성되어 있는 코어층의 적어도 일면에 절연층을 적층하고 외부 회로 패턴을 형성하는 (a) 단계, 외부 회로 패턴이 절연층에 함입되도록 하는 (b) 단계, 외부 회로 패턴을 제거하여 미세홈을 형성하고 절연층을 경화하는 (c) 단계, 미세홈에 금속을 충진하여 외부 회로를 형성하는 (d) 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법은 고해상도의 미세 회로를 용이하게 형성할 수 있고 제조 비용을 절감하고 생산성을 높일 수 있다.

언더컷, 전사, 리소그래피

Description

인쇄회로기판 제조방법{FABRICATION METHOD FOR PRINTED CIRCUIT BOARD}

도 1은 양면에 내부 회로가 형성된 코어층을 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법에서 도 1의 코어층의 일면에 미경화된 절연층을 적층한 상태를 도시한 단면도.

도 3은 도 2에서 적층된 절연층의 상면에 포토 레지스트를 이용하여 외부 회로 패턴을 형성한 상태를 도시한 단면도.

도 4는 도 3에서 프레스판을 이용하여 외부 회로 패턴을 절연층에 전사한 상태를 도시한 단면도.

도 5는 도 4에서 프레스판 및 외부 회로 패턴을 제거한 상태를 도시한 단면도.

도 6은 도 5에서 비어 홀을 형성하여 내부 회로의 일부가 노출된 상태를 도시한 단면도.

도 7은 도금을 통해서 미세홀 및 비어 홀을 충진하여 외부 회로를 형성한 상태를 도시한 단면도.

도 8은 도 7에서 평탄화 작업을 수행한 상태를 도시한 단면도.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법에서 코어층, 절연층 및 일면에 외부 회로 패턴이 형성된 캐리어를 순차적으로 위치시킨 상태를 도시한 단면도.

도 10은 도 9에서 캐리어를 가압하여 외부 회로 패턴 및 내부 회로를 절연층에 전사한 상태를 도시한 단면도.

도 11은 도 10에서 캐리어 및 외부 회로 패턴을 제거한 상태를 도시한 단면도.

도 12는 도 11에서 비어 홀을 형성하여 내부 회로의 일부를 노출시킨 상태를 도시한 단면도.

도 13은 도 12에서 도금을 실시하여 미세홀 및 비어 홀을 충진한 상태를 도시한 단면도.

도 14는 도 13에서 평탄화 작업을 수행한 상태를 도시한 단면도.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법에서 제1, 제2 및 제3금속층이 순차적으로 적층된 캐리어를 도시한 단면도.

도 16은 도 15에서 제1금속층을 에칭하여 범프를 형성한 상태를 도시한 단면도.

도 17은 도 16에서 레지스트를 박리하고 다시 레지스트를 도포한 후 외부 회로가 될 부분을 형성한 상태를 도시한 단면도.

도 18은 도 17에 도금을 실시하여 외부 회로를 형성한 상태를 도시한 단면도.

도 19는 도 18에서 형성된 외부 회로, 그리고 절연층 및 코어층을 순차적으로 위치시킨 상태를 도시한 단면도.

도 20은 도 19에서 절연층에 내부 회로 및 외부 회로를 전사한 상태를 도시한 단면도.

도 21은 도 20에서 범프를 제거한 후 도금을 실시한 상태를 도시한 단면도.

도 22는 도 21에서 비어 홀에 구리를 충진하고 도금층을 제거한 상태를 도시한 단면도.

도 23은 도 22에서 캐리어의 제2금속층을 제거한 후 노광 및 현상 등을 실시하여 단자 부분을 개방한 상태를 도시한 단면도.

도 24는 본 발명의 다른 측면에 따른 인쇄회로기판 제조방법에서 캐리어 상에 범프를 형성한 상태를 도시한 단면도.

도 25는 도 24에서 절연부재에 캐리어를 적층하여 범프가 캐리어 내부에 함입된 상태를 도시한 단면도.

도 26은 도 25에서 캐리어 및 범프를 제거한 상태를 도시한 단면도.

도 27은 도 26에서 상부 회로 및 하부 회로를 형성하고 비어 홀을 이용하여 상부 회로 및 하부 회로를 전기적으로 연결한 상태를 도시하는 단면도.

<도면 부호의 설명>

11, 47 코어층 13, 49 내부회로

15, 51 절연층 17 외부 회로 패턴

19 프레스판 21 미세홈

23, 53, 73 비어홀 27, 31, 61 캐리어

29, 43 외부회로 39, 63 범프

41, 55 레지스트 65 절연부재

67 관통홀 69 상부 회로

71 하부 회로

본 발명은 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다.

최근 휴대 전화, 디지털 카메라 등의 모바일 전자기기의 경량화, 소형화, 박형화, 고성능화가 급속하게 진행되고 LSI 패키지의 고속화, 고밀도화가 요구됨에 따라 빌드 업(build up) 기판의 고밀도화가 요구되고 있다. 현재 플립 칩(flip chip) 기판은 기판의 배선 밀도를 높이기 위해 회로 형성에 SAP(Semi-Additive Process) 방식을 이용하는 것이 주류를 이루고 있다. 그러나 미세회로를 편리하게 형성하기 위해서 SAP 방식 이외의 방식에 대한 연구가 진행되고 있다.

종래의 회로 형성 방법의 단점은 구리에 의해 형성된 회로가 절연층 상에 형성되기 때문에 절연층과 밀착된 부분이 회로의 저면(低面) 밖에 없게 된다. 따라서 미세회로를 형성하는 경우 회로와 수지의 접합 부분에 언더 컷(under cut)이 발생하여 미세 회로가 박리되는 문제점이 있다. 그리고 이와 같은 회로의 박리에 의해 기판 전체에 불량이 발생하게 된다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 최근에는 임프린트(imprint) 공법 및 레이저 가공 공정에 의해 절연층에 트렌치(trench)를 형성하고 트렌치의 내부에 도체를 충진하여 회로를 형성하는 기술이 연구되고 있다.

임프린트 공법은 금형의 회로 표면에 요철(凹凸)을 형성하여 회로 패턴을 가공한 후, 이를 절연 수지에 전사함으로써 절연 수지 상에 트렌치를 형성한다. 그리고 트렌치에 도체가 되는 금속 페이스트를 충진하거나 및 금속 도금을 실시하여 트렌치에 도전성 물질을 충진함으로써 회로를 형성하게 되는 것이다. 그리고 레이저 가공 공정은 적층된 절연층의 표면에 레이저 어블레이션(laser ablation)에 의해 트렌치를 형성하고 상기 임프린트 공법과 동일한 방식으로 금속 페이스트 충진 또는 도금에 의해 회로를 형성한다.

그러나 상기 임프린트 공법은 금형이 고가이고 금형의 전사 후 금형을 절연층에서 분리하는데 많은 어려움이 있다. 또한, 금형으로 수지를 프레스하면서 경화하기 위해서는 프레스에 많은 시간이 소요되고 생산성이 떨어지는 문제점이 있다. 그리고 레이저 공법은 장비 자체가 상당히 고가일 뿐만 아니라 회로를 형성하기 위한 고가의 알루미늄 마스크 또는 유전체 마스크가 필요하다는 문제점을 갖는다.

그리고 인쇄회로기판의 제조에 있어서 중요한 것이 층간 접속 방법이다.

층간 접속을 위해서 종래에는 기계적인 홀(hole) 가공 및 도금 방법을 이용하였으며, 기계적인 가공을 미세하고 정확하게 하는 기술과 기계 가공에 의해 형성된 홀 속에 층간 연결을 위한 도금을 얼마나 효율적으로 할 수 있는지가 문제되었다. 그리고 기술의 발전과 더불어 기계적인 홀 가공을 대신하여 레이저를 이용한 블라인드 비어 홀(blind via hole) 형태로 홀을 가공하는 기술이 계발되어 사용되고 있으며, 나아가 B2it(Buried Bump interconnection technology) 기술과 NMBI(Neo Menhatan Bump Interconnection) 기술들이 개발되어 일부는 양산되고 있다.

그러나 기계적인 홀 가공은 비트(bit)의 소모에 의해 제조 원가가 상승하고, B2it 기술은 층간 접속을 위하여 페이스트(paste)를 사용하기 때문에 반도체용 기재(substrate)로서는 이직 신뢰성이 떨어지고 홀을 미세화 하는데 한계가 있는 것으로 전해지고 있다. 또한, NMBI는 물리적으로 구리와 구리를 접속시키기 때문에 접속 신뢰성에 문제가 있다.

본 발명은 회로가 절연층에 함침되어 있기 때문에 회로의 박리가 발생하지 않으며 미세 회로를 형성할 수 있는 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 고해상도의 회로를 형성할 수 있는 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 종래의 인쇄회로기판 제조공정에서 사용되는 장비를 이용하여 제조 단가를 절감 작업의 효율성을 높일 수 있는 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 평탄도가 우수하고 열 방출이 용이한 인쇄회로기판 제조방법을 제 공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 저비용으로 층간 연결을 용이하게 할 수 있는 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판 제조방법은 내부 회로가 형성되어 있는 코어층의 적어도 일면에 절연층을 적층하고 외부 회로 패턴을 형성하는 (a) 단계, 외부 회로 패턴이 절연층에 함입되도록 하는 (b) 단계, 외부 회로 패턴을 제거하여 미세홈을 형성하고 절연층을 경화하는 (c) 단계, 미세홈에 금속을 충진하여 외부 회로를 형성하는 (d) 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 실시예들은 다음과 같은 특징들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 외부 회로와 내부 회로를 전기적으로 연결하는 (e) 단계를 더 포함할 수 있으며, 외부 회로 패턴은 절연층 상에 포토 레지스트를 리소그래피 함으로써 형성되거나 또는, 캐리어 상에 포토 레지스트를 리소그래피 함으로써 형성될 수 있다. 그리고 절연층은 열경화성 수지로 이루어지고, (b) 단계에서 절연층은 연화 상태를 유지한다. 절연층은 열가소성 수지로도 이루어질 수 있고, (b) 단계에서 절연층을 연화 온도 이상으로 가열하면서 외부 회로 패턴을 절연층에 전사한다.

(b) 단계에서 외부 회로 패턴은 표면이 평평한 프레스판에 의해 가압됨으로써 절연층에 전사될 수 있으며, 외부 회로 패턴은 용해 또는 팽윤에 의해 제거될 수 있다. 그리고 (d) 단계에서, 구리 도금을 이용하여 미세 홈을 충진 함으로써 외부 회로를 형성한 후 평탄화 작업을 수행할 수 있으며, (c) 단계에 있어서, 외부 회로 패턴을 제거한 후 내부 회로의 일부가 노출되도록 하는 비어 홀을 형성하고, 비어 홀의 내주면에는 도금층이 형성되어 내부 회로와 외부 회로가 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 외부 회로 패턴 상에는 범프가 형성되어 있고, 범프는 (b) 단계에서 전사되어 내부 회로와 접한 후 제거되어 홀을 형성하고, 홀의 내주면에는 금속층이 형성되어 내부 회로와 외부 회로가 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 인쇄회로기판 제조방법은 내부 회로가 형성되어 있는 코어층을 준비하는 (a) 단계, 코어층의 적어도 일면에 절연층을 개재한 상태에서 외부 회로 및 범프가 형성된 캐리어를 절연층에 가압하여 외부 회로 및 범프가 절연층에 삽입되는 (b) 단계(여기서 절연층에 삽입된 범프는 내부 회로 및 외부 회로와 접함), 그리고 캐리어 및 범프를 제거한 후 내부 회로를 외부 회로와 전기적으로 연결하는 (c) 단계를 포함한다.

인쇄회로기판 제조방법은 다음과 같은 실시예를 구비할 수 있다. 예를 들면, 범프는 상이한 3종류의 제1금속층, 제2금속층 및 제3금속층이 순차적으로 적층된 금속판에서 제1금속층을 선택적으로 제거하여 형성되고, 외부 회로는 범프와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 (c) 단계에서 제2금속층의 일부를 제거하여 범프의 일부를 노출한 후 범프를 에칭에 의해 제거할 수 있다. 또한, 범프를 제거한 후 도금을 통해 그 내부를 충진함으로써 내층회로와 외층회로를 전기적으로 연결할 수도 있으며, 도금이 완료된 후 평탄화 작업을 수행할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 인쇄회로기판 제조방법은 캐리어 상에 가용 폴리머를 이용하여 범프를 형성하는 (a) 단계, 비어를 절연부재 상에 함입한 후 캐리어를 제거하고 범프를 용융하여 관통홀을 형성하는 (b) 단계, 절연부재의 양면에 상부 회로 및 하부 회로를 형성하고 관통홀을 이용하여 상부 회로 및 하부 회로를 전기적으로 연결하는 비어홀을 형성하는 (c) 단계를 포함한다.

여기서, 범프는 수용성 폴리머에 의해 형성되고, (b) 단계에서 범프는 수세에 의해 제거될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 실시하기 위해 사용되는 코어층을 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 코어층(11)의 양면에는 내부 회로(13)가 형성되어 있다. 도 1에서는 코어층(11)의 양면에 내부 회로(13)가 형성되어 있지만, 그 일면에만 내부 회로가 형성될 수 있다. 그리고 내부 회로(13)는 추후 공정에 의해 절연층 사이에 매몰되기 때문에 종래의 미세 회로에서 발생하는 언더 컷이 발생하지 않는다. 또한 내부 회로(13)는 추후 공정에 의해 형성되는 비어 홀에 의해 외부 회로와 전기적으로 연결된다.

도 2는 도 1의 코어층(11)의 일면에 절연층(15)을 적층한 상태를 도시한 단면도이다.

절연층(15)은 열경화성 수지로 이루어지며, 절연층(15)을 연화 온도까지 가열하여 코어층(11)의 적어도 일면에 적층한다. 물론, 필요에 따라서 코어층(11)의 양면에 절연층(15)을 적층할 수도 있다. 일반적으로 적층되는 열경화성 수지는 약 180℃에서 경화가 개시되기 때문에 열경화성 수지로 이루어진 절연층(15)을 적층할 때에는 약 100℃ 정도를 유지하면서 가열하고, 적층이 완료된 후에도 절연층(15)을 미경화 상태로 둔다. 이는 추후 절연층(15)에 외부 회로 패턴이 전사될 수 있도록 하기 위함이다.

절연층(15)은 하나 이상의 열경화성 수지를 혼합한 조성물로 이루어질 수 있다. 열경화성 수지 조성물은 에폭시 수지, 시안산 에스테르 수지, 비스말레이미드 수지, 폴리이미드수지, 관능기 함유 폴리페니렌 에테르 수지 등의 수지가 단독 또는 2종 이상 배합된 조성으로 이루어진다.

열경화성 수지 조성물에는 다양한 첨가물을 첨가할 수 있다. 예를 들어, 열가역성 수지, 유기 충전제, 무기 충전제, 염료, 안료, 증점제, 활제, 소포제, 분산제, 레벨링제, 광택제, 중합 개시제, 칙소성 부여제 등 각종 첨가제가 목적 및 용도에 따라서 첨가된다. 또한, 난연제도 인, 브롬으로 난연화된 것, 비할로겐(non-halogen) 타입의 난연제를 사용할 수 있으며, 난연화되어 있지 않은 것도 사용 가능하다.

열경화성 수지 조성물은 그 자체를 가열함으로써 경화되지만, 경화속도를 높 여서 생산성을 향상시키기 위해 상기 열경화성 수지 조성물에 경화제 또는 열경화 촉매를 첨가할 수 있다.

도 3은 도 2에서 절연층(15) 상에 외부 회로 패턴(17)을 도시한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 절연층(15) 상에 감광성 포토 레지스트(photo resist)를 도포한 후 적층하고 노광 및 현상에 의해 외부 회로 패턴(17)을 형성한다. 이때 절연층(15)은 미경화된 상태에 있다. 외부 회로 패턴(17)은 추후 공정에서 형성하고자 하는 외부 회로와 동일한 패턴을 갖고, 추후에 설명하는 공정에 의해 제거되어 외부 회로에 대응하는 홈을 형성한다. 외부 회로 패턴(17)을 제조하는 과정에서 내부 회로(13)에 대한 외부 회로 패턴(17)의 위치가 중요하다. 따라서 외부 회로 패턴(17)을 형성할 때 내부 회로(13)에서 기준 위치를 정한 다음 백 라이트(back light)를 이용하여 외부 회로 패턴(17)과 내부회로(13)의 상대적 위치를 관찰하면서 외부 회로 패턴(17)의 위치를 정밀하게 조정한다.

도 4는 도 3에서 프레스판(19)을 이용하여 외부 회로 패턴(17)을 절연층(15)에 전사한 상태를 도시한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 진공 상태에서 절연층(15)을 연화 온도 이상으로 가열하면서 표면이 평평한 스텐레스 판(stainless plate)과 같은 프레스판(19)을 이용하여 가압하여 외부 회로 패턴(17)이 절연층(15) 내부에 매몰되도록 한다. 이로 인해 외부 회로 패턴(17)은 그 일면만이 외부로 노출되고 나머지 면은 절연층(15)에 의해 둘러 싸여 있다. 그 후 프레스판(19)을 제거한다.

본 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법에서는 표면이 평평한 프레스판에 의해 가압되기 때문에 그 압력이 절연층(15)에 균등하게 전달됨으로써 기판 전체의 휨이나 뒤틀림을 방지할 수 있다. 그리고 진공 상태에서 가압되기 때문에 절연층(15) 등에 기포 등이 발생하지 않게 된다.

도 5는 도 4에서 외부 회로 패턴(17)을 제거한 상태를 도시한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 절연층(15)에 매몰된 외부 회로 패턴(17)을 용해 또는 팽윤 박리에 의해 제거한다. 통상적으로 감광성 포토 레지스트의 박리에는 수산화 나트륨 용액이 사용되지만, 가열에 의해 박리가 곤란한 경우에는 아민계 박리제 또는 용재를 사용할 수도 있다. 외부 회로 패턴(17)이 제거되면 외부 회로에 해당하는 미세홈(21)이 형성된다.

도 6은 도 5에서 내부 회로(13)의 일부를 노출하는 비어 홀(23)을 형성한 상태를 도시한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 레이저 드릴 또는 CNC(Computer Numerical Control) 드릴을 이용하여 코어층(11)의 내부 회로(13)와 접속하기 위한 비어 홀(23)을 형성한다. CNC 드릴을 이용한 경우 디스미어(desmear) 공정 및 디버(deburring) 공정을 추가로 수행할 수 있다. 물론, 내부 회로(13)와 추후 공정에 의해 형성될 외부 회로의 접속이 필요 없는 경우 비어 홀(23)을 형성하지 않아도 된다. 비어 홀(23)을 형성한 후 열경화성 수지로 이루어지는 절연층(15)을 경화한다.

도 7은 도 6에서 미세 홈(21) 및 비어 홀(23)에 도금을 수행한 상태를 도시한 단면도이고, 도 8은 도 7에서 도금층의 일부를 제거하여 기판의 표면을 평활하게 한 상태를 도시한 단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 구리 도금을 수행하여 미세 홈(21)을 충진하여 외부 회로(29)를 형성한다. 외부 회로(29)는 그 자체가 외부로 노출되어 저항, 커패시터(capacitor) 등과 같은 수동 소자 또는 IC 등과 같은 능동 소자와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 외부 회로(29) 상에 또 다른 회로층이 적층될 수도 있다. 또한, 외부 회로(29)는 비어 홀(23)에 충전된 구리 도금에 의해 내부 회로(13)와 전기적으로 연결된다. 도금 공정을 수행한 후 기판의 표면을 매끄럽게 하기 위해서 평탄화(planarization) 작업을 수행한다.

절연층(15)이 열가소성 수지로 이루어진 경우에는, 상기 도 2에서와 같이 절연층(15)을 코어층(11)의 적어도 일면에 적층한 후 감광성 포토 레지스트를 이용하여 노광 및 현상 등에 의해 외부 회로 패턴(17)을 형성한다. 그리고 절연층(15)을 열가소성 수지의 연화 온도 이상으로 가열하면서 외부 회로 패턴(17)을 프레스판을 이용하여 절연층(15)의 내부에 전사한다. 그리고 위에서 설명한 바와 같이 외부 회로 패턴(17)을 제거한 후 절연층을 경화하고 비어 홀(23)을 형성한 후 구리 도금 및 평탄화 작업을 실시하여 기판을 완성한다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법에 대해서 도 9 내지 도 14를 참조하면서 설명하기로 한다.

도 9는 내부 회로(13)가 형성된 코어층(11), 미경화 상태에 있는 절연층(15), 그리고 외부 회로 패턴(17)이 형성된 캐리어(27)를 순차적으로 위치시킨 상태를 도시한 단면도이다.

도 9를 참조하면, 캐리어(27)의 일면에는 감광성 포토 레지스트에 의해 형성 된 외부 회로 패턴(17)이 형성되어 있다. 외부 회로 패턴(17)은 앞서 실시예에서 절연층(15)의 상부에 형성된 외부 회로 패턴에 대응하는 것으로, 추후 공정에서 전사되어 절연층(15)의 내부에 매몰된다. 그리고 절연층(15)은 미경화 상태에 있는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 사용하고, 코어층(11)의 일면에는 내부 회로(13)가 형성되어 있다.

도 10은 도 9에서 캐리어(27)를 가압하여 코어층(11)에 절연층(15)이 적층되고 절연층(15)에 외부 회로 패턴(17)이 전사된 상태를 도시한 단면도이다.

도 10을 참조하면, 캐리어(27)를 열 압착에 의해 가압하여 미경화 상태에 있는 절연층(15)이 코어층(11) 상에 적층됨과 동시에 캐리어(27)의 일면에 형성된 외부 회로 패턴(17)이 절연층(15)의 내부에 전사되도록 한다. 이때 절연층(15)은 연화 온도 이상으로 가열한다. 그리고 내부 회로(13)에 대한 외부 회로 패턴(17)의 위치를 정밀하게 유지하기 위해서, 백 라이트 등을 이용하여 내부 회로(13)와 외부 회로 패턴(17) 상대적 위치 관계를 관찰하면서 적층 및 전사를 수행한다.

도 11은 도 10에서 캐리어(27) 및 외부 회로 패턴(17)을 제거한 상태를 도시한 단면도이고, 도 12는 도 11에서 비어 홀(23)을 형성한 상태를 도시한 단면도이다.

도 11을 참조하면, 위에서 설명한 바와 같이, 감광성 포토 레지스트로 형성된 외부 회로 패턴(17)을 용제를 이용하여 녹이거나 팽윤 공정 등을 이용하여 제거한다. 외부 회로 패턴(17)이 제거된 곳에는 미세 홈(21)이 형성된다. 그리고 도 12를 참조하면, 내부 회로(13)의 일부가 노출되도록 비어 홀(23)을 형성한다. 비어 홀(23)의 형성 방법은, 위에서 설명한 바와 같이, 레이저 드릴 또는 CNC 드릴 등을 이용한다.

도 13은 도 12에서 형성된 미세 홈(21)에 구리 도금을 실시한 상태를 도시한 단면도이고, 도 14는 도 13에서 평탄화 작업을 수행한 단면도이다.

도 13을 참조하면, 구리 도금을 이용하여 미세 홈(21)을 충진함으로써 외부 회로(29)를 형성한다. 이때, 비어 홀(23)도 함께 충진되어서 외부 회로(29) 및 내부 회로(13)가 전기적으로 연결된다. 그리고 도 14에서와 같이 평탄화 작업이 수행되어 구리 도금의 일부가 제거되어 외부 회로(29)는 그 일 면만이 외부로 노출되고 다른 면은 절연층(15)과 접한다.

이와 같이 본 실시 예들에 따른 인쇄회로기판 제조방법에 의해 제조된 인쇄회로기판은 미세한 회로가 절연층의 내부에 매몰되어 있기 때문에 언더 컷 등에 의해 회로의 박리가 발생하지 않는다. 그리고 고해상도를 가지는 감광성 포토 레지스트를 이용하여 회로를 형성하기 때문에, 레지스트의 해상도가 외부 회로의 해상도가 되어 미세한 회로를 형성하는 것이 용이하다. 또한, 감광성 포토 레지스트를 리소그래피 공법에 의해 외부 회로 패턴을 이용하고 이를 전사한 후 비어 홀 형성 및 구리 도금 등을 실시하는데, 이는 종래의 인쇄회로기판의 공정을 그대로 사용하는 것으로 새로운 장비를 도입할 필요가 없다. 따라서 본 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법은 제조 비용이 저렴하고 생산성이 우수한 효과를 도모할 수 있다.

이하에서는, 도 15 내지 도 23을 참조하면서 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다.

도 15는 외부 회로 및 범프가 형성되는 캐리어(31)를 도시한 단면도이다.

도 15를 참조하면, 알루미늄으로 형성된 제1금속층(33), 니켈로 형성된 제2금속층(35), 그리고 구리로 이루어진 제3금속층(37)이 순차적으로 적층되어 있다. 각각의 금속층(33, 35, 37)은 금속 결합 또는 유기물 등에 의해 상호 결합되어 있다. 제1금속층 내지 제3금속층(33, 35, 37)은 상기 금속 이외의 다른 금속으로 형성될 수 있음은 물론이다. 제1금속층(33)은 추후 공정에 의해 제거되어 범프가 형성된다. 범프는 외부 회로와 내부 회로를 전기적으로 연결하는 역할을 하기 때문에, 제1금속층(33)의 높이를 조절하여 범프가 외부 회로에서 내부 회로와 접할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 하나의 금속층을 에칭에 의해 제거하는 경우 다른 금속층은 그 에칭 용액에 의해 제거되지 않도록 금속층을 형성하는 것이 바람직하다.

도 16은 도 15에서 에칭 공정에 의해 제1금속층(33)의 일부를 제거하여 범프(39)를 형성한 상태를 도시한 단면도이다.

도 15에서 제1금속층(33) 상에 감광성 포토 레지스트(41)를 도포한 후 노광 및 현상을 수행하여 제1금속층(33)을 에칭하면, 도 16에서와 같이 범프(39)가 형성된다. 범프(39)는 추후 공정에 의해 형성되는 외부 회로와 전기적으로 연결되기 때문에 범프의 높이 뿐만 아니라 범프(39)의 위치를 정확하게 형성하는 것도 중요하다.

도 17은 도 16에서 레지스트(41)를 박리하고 다시 레지스트(42)를 도포한 후 노광 및 현상을 진행하여 외부 회로가 형성될 부분을 제조한 단면도이고, 도 18은 도 17에서 구리 도금을 수행한 상태를 도시한 단면도이다.

도 17을 참조하면, 범프(39)의 상부에 위치한 레지스트(41)를 박리하여 제거한 후 다시 범프(39) 이외의 부분에 감광성 포토 레지스트(42)를 도포한 후 외층 회로가 형성될 부분을 노광 및 현상을 이용하여 제거한다. 그리고 도 18에 도시된 바와 같이, 전기 동도금을 이용하여 상기 레지스트(42)가 제거된 부분에 구리가 충진되어 외부 회로(43)가 형성된다. 그리고 도 17과 같이 형성된 포토 레지스트를 제거한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 범프(39)의 외주면에도 도금층이 형성될 수 있다.

도 19는 도 18에서 형성된 외부 회로(43) 및 범프(39)를 절연층(51)을 개재한 상태에서 코어층(47)의 양면에 적층하는 상태를 도시한 단면도이고, 도 20은 도 19에 도시된 각각의 층을 적층한 결과를 도시한 단면도이다.

도 19를 참조하면, 코어층(47)은 그 양면에 형성된 내부 회로(49)를 구비한다. 내부 회로(49)는 절연층의 양면에 형성되어 도통 홀(50)에 의해 전기적으로 연결되어 있다. 코어층(47)의 양면에 절연층(51)을 각각 개재한 상태에서 외부 회로(43) 및 범프(39)를 고온 및 고압의 조건에서 전사한다. 그 결과, 도 20에서와 같이 코어층(47)의 내부 회로(49), 외부 회로(43) 및 범프(39)가 절연층(51)의 내부에 매몰된다. 그리고 전사 과정이 완료되면 구리에 의해 형성된 제3금속층(37)을 제거한다. 제3금속층(37)이 금속 결합에 의해 제2금속층(35)에 결합된 경우 에칭을 이용하고, 유기물에 의해 결합된 경우 제3금속층(37)을 박리하여 제거한다.

도 21은 도 20에서 범프(39)를 제거한 후 도금을 실시한 상태를 도시한 단면 도이고, 도 22는 도 21에서 비어 홀에 구리를 충진하고 도금층을 제거한 상태를 도시한 단면도이다.

도 21을 참조하면, 범프(39)가 형성된 부분의 제2금속층(35)을 에칭 또는 레이저 가공에 의해 범프(39)의 크기에 비해 더 크게 제거한다. 이로 인해 외부 회로(43)의 일부 및 이와 전기적으로 연결된 범프(39)의 일부가 외부로 노출된다. 제2금속층(35)을 제거한 후 범프(39)를 에칭으로 제거하여 비어 홀(53) 형상을 구현한다. 범프(39)는 알루미늄으로 이루어져 있는데, 알루미늄 범프의 에칭에 의해 제2금속층(35)은 제거되지 않는다. 그리고 도 21에 도시된 바와 같이, 비어 홀(53) 부분에 도금을 하기 위해 화학 동을 이용하여 구리 층을 얇게 형성한다. 그 후, 도 22에 도시된 바와 같이, 레지스트를 도포하여 노광 및 현상에 의해 비어 홀(53) 부분만 개방한 후 전기 도금을 이용하여 비어 홀(53)을 구리를 이용하여 충진한다. 그리고 기판의 평탄도를 맞추기 위해서 비어 홀 위로 돌출된 구리를 약한 에칭으로 일정량 제거한 후, 도 22와 같이 레지스트 및 도금 부분의 일정량을 제거한다.

그 후, 도 23에 도시된 바와 같이, 제2금속층(35)을 에칭하여 제거한 후 솔더 레지스트(57)를 도포한 후 노광 및 현상을 실시하여 전자 부품을 실장할 부분을 개방하고 필요한 전처리를 통해서 제품 제조를 완료한다.

이상에서 살펴 본 인쇄회로기판의 제조방법은 회로가 수지에 함침되기 때문에 회로가 박리되는 문제점을 해결할 수 있다. 그리고 도 22에 도시된 제2금속층(35)을 제거하기 때문에 도금에 의해 공정을 마무리하는 종래의 인쇄회로기판 제조방법에 비해 기판의 평탄도가 우수하며, 비어 홀을 별도로 가공할 필요가 없기 때문에 제조 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 비어 홀에 구리가 충진되어 있기 때문에 열의 방출이 용이한 장점을 가진다.

이하에서는 본 발명의 다른 측면에 따른 인쇄회로기판 제조방법에 대해서 설명하기로 한다.

도 24를 참조하면, 캐리어(61) 상에 복수 개의 범프(63)가 형성되어 있음을 알 수 있다. 범프(63)는 가용성 폴리머(soluble polymer)에 의해 형성되며, 특히 수용성 폴리머에 의해 형성될 수 있다. 수용성 폴리머를 이용하여 범프(63)를 형성함으로써 범프(63)를 수세(水洗)에 의해 용이하게 제거할 수 있다. 범프((63)의 높이는 아래에서 설명하는 바와 같이 절연부재(65)의 두께와 거의 동일하게 형성될 수 있다.

범프(63)를 형성하는 방법으로는 인쇄회로기판의 제조에 일반적으로 사용되는 프린팅(printing) 방법이 사용되고, 제품의 조건에 따라서 잉크젯 또는 포토 리소그래피 등의 방법이 사용될 수 있다. 그리고 캐리어(61)로는 일정한 두께와 강도를 갖고 있는 동박 등을 사용할 수 있다.

도 25를 참조하면, 상기 캐리어(61)를 절연부재(65) 상에 적층하여 범프(63)가 절연부재(65)의 내부에 함입되어 있음을 알 수 있다. 범프(63)의 길이는 절연부재(65)의 두께와 동일하거나 실질적으로 동일하기 때문에 범프(63)의 일단부가 절연부재(65)의 일면에서 거의 노출될 수 있다.

그리고, 도 26에 도시된 바와 같이, 캐리어(61)를 제거한 후 수세 등을 이용하여 범프(63)도 제거한다. 범프(63)의 제거에 의해 절연부재(65)의 상면 및 하면 을 관통하는 관통홀(67)이 형성된다. 그리고 절연부재(65)의 상면 및 하면에 회로를 형성하기 위해서 절연부재(65)의 표면에 표면처리를 선택적으로 실시한다. 그 후, 도 27에 도시된 바와 같이 상부 회로(69) 및 하부 회로(71)를 절연부재(65)의 상면 및 하면에 각각 형성한 후 관통홀(67)의 내부에 전기 도금을 실시하여 상부 회로(69) 및 하부 회로(71)를 전기적으로 연결한다.

본 실시 예에 따른 인쇄회로기판 제조방법에 있어서, 층간 접속을 위해서 기계적인 홀 가공 등을 실시하지 않기 때문에, 제조비용 및 시간을 절감할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명의 다양한 변경 예와 수정 예도 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 회로가 절연층에 함침되어 있기 때문에 회로의 박리가 발생하지 않으며 미세 회로를 형성할 수 있는 인쇄회로기판 제조방법을 제공할 수 있다.

본 발명은 고해상도의 회로를 형성할 수 있는 인쇄회로기판 제조방법을 제공할 수 있다.

본 발명은 종래의 인쇄회로기판 제조공정에서 사용되는 장비를 이용하여 제조 단가를 절감 작업의 효율성을 높일 수 있는 인쇄회로기판 제조방법을 제공할 수 있다.

본 발명은 평탄도가 우수하고 열 방출이 용이한 인쇄회로기판 제조방법을 제공할 수 있다.

본 발명은 저비용으로 층간 연결을 용이하게 할 수 있는 인쇄회로기판 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims

내부 회로가 형성되어 있는 코어층의 적어도 일면에 절연층을 적층하고 외부 회로 패턴을 형성하는 (a) 단계;

상기 외부 회로 패턴이 상기 절연층에 함입되도록 하는 (b) 단계;

상기 외부 회로 패턴을 제거하여 미세홈을 형성하고 상기 절연층을 경화하는 (c) 단계;

상기 미세홈에 금속을 충진하여 외부 회로를 형성하는 (d) 단계;를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 외부 회로와 상기 내부 회로를 전기적으로 연결하는 (e) 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법
제 1 항에 있어서,

상기 외부 회로 패턴은 상기 절연층 상에 포토 레지스트를 리소그래피 함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 외부 회로 패턴은 캐리어 상에 포토 레지스트를 리소그래피 함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 절연층은 열경화성 수지로 이루어지고, 상기 (b) 단계에서 상기 절연층은 연화 상태인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 절연층은 열가소성 수지로 이루어지고, 상기 (b) 단계에서 상기 절연층을 연화 온도 이상으로 가열하면서 상기 외부 회로 패턴을 상기 절연층에 전사하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제 3 항에 있어서,

상기 (b) 단계에서 상기 외부 회로 패턴은 표면이 평평한 프레스판에 의해 가압됨으로써 상기 절연층에 전사되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 외부 회로 패턴은 용해 또는 팽윤에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (d) 단계에서, 구리 도금을 이용하여 상기 미세 홈을 충진 함으로써 상기 외부 회로를 형성한 후 평탄화 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제 2 항에 있어서,

상기 (e) 단계는 상기 (c) 단계에 있어서, 상기 외부 회로 패턴을 제거한 후 상기 내부 회로의 일부가 노출되도록 하는 비어 홀을 형성하고 상기 비어 홀의 내주면에는 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 외부 회로 패턴 상에는 범프가 형성되어 있고, 상기 범프는 상기 (b) 단계에서 전사되어 상기 내부 회로와 접한 후 제거되어 홀을 형성하고, 상기 홀의 내주면에는 금속층이 형성되어 상기 내부 회로와 상기 외부 회로가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
내부 회로가 형성되어 있는 코어층을 준비하는 (a) 단계;

상기 코어층의 적어도 일면에 절연층을 개재한 상태에서 외부 회로 및 범프가 형성된 캐리어를 상기 절연층에 가압하여 상기 외부 회로 및 상기 범프가 상기 절연층에 삽입되는 (b) 단계-상기 절연층에 삽입된 상기 범프는 상기 내부 회로 및 상기 외부 회로와 접함-;

상기 캐리어 및 상기 범프를 제거한 후 상기 내부 회로를 상기 외부 회로와 전기적으로 연결하는 (c) 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
제 12 항에 있어서,

상기 범프는 상이한 3종류의 제1금속층, 제2금속층 및 제3금속층이 순차적으로 적층된 금속판에서 상기 제1금속층을 선택적으로 제거하여 형성되고,

상기 외부 회로는 상기 범프와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제 13 항에 있어서,

상기 (c) 단계에서 상기 제2금속층의 일부를 제거하여 상기 범프의 일부를 노출한 후 상기 범프를 에칭에 의해 제거하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제 14 항에 있어서,

상기 범프를 제거한 후 도금을 통해 그 내부를 충진함으로써 상기 내층회로와 상기 외층회로를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제 15 항에 있어서,

도금이 완료된 후 평탄화 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
캐리어 상에 가용 폴리머를 이용하여 범프를 형성하는 (a) 단계;

상기 비어를 절연부재 상에 함입한 후 상기 캐리어를 제거하고 상기 범프를 용융하여 관통홀을 형성하는 (b) 단계;

상기 절연부재의 양면에 상부 회로 및 하부 회로를 형성하고 상기 관통홀을 이용하여 상기 상부 회로 및 상기 하부 회로를 전기적으로 연결하는 비어홀을 형성하는 (c) 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
제 17 항에 있어서,

상기 범프는 수용성 폴리머에 의해 형성되고, 상기 (b) 단계에서 상기 범프는 수세에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.