KR100792529B1 - 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

인쇄회로기판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

인쇄회로기판 및 그 제조방법이 개시된다. (a) 산화제를 함유하는 절연기판을 제공하는 단계, (b) 절연기판에, 회로패턴에 상응하는 음각 패턴을 형성하는 단계, 및 (c) 음각 패턴에 전도성 고분자 모노머(monomer)를 충전시키는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법은, 산화제가 함유된 절연기판에 포토리쏘그래피(photolithography), 임프린팅(imprinting) 등의 방법으로 음각 패턴을 형성한 후, 음각 패턴 내에서 전도성 모노머를 선택적으로 중합시킴으로써, 용이하게 일정한 두께의 회로패턴을 갖는 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.
산화제, 임프린트, 음각 패턴, 전도성 폴리머

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{Printed circuit board and manufacturing method thereof}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조공정을 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 절연기판 12 : 포토 레지스트
14 : 음각 패턴 20 : 임프린트 스탬퍼
30 : 전도성 고분자 모노머 32 : 전도성 고분자 폴리머
본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 전자제품의 경박단소화의 추세에 따라 그에 내장되는 인쇄회로기판 또 한 소형화, 고밀도화 되고 있으며, 다양한 크기 및 형태의 전자제품에 상응하도록 하기 위해 POP, BGA, CSP 등의 패키지 기판, 연성 인쇄회로기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board) 등의 개발이 활발히 이루어지고 있다.
FPCB는, 절연성 폴리머 필름에 단층 또는 다층구조의 회로패턴을 형성한 것으로, 도선의 손상 없이 잘 굽혀지는 유연성을 가지고 있어 단독으로 3차원 배선이 가능하고, 고밀도 배선설계를 통한 전자기기의 소형화 및 경량화에 기여한다는 장점이 있다.
따라서, 이와 같이 FPCB를 제조하기 위해서는 종래와 같은 금속 배선 대신에 전도성 고분자를 이용하여 배선패턴을 형성하려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 전도성 고분자를 이용하여 인쇄회로기판에 회로패턴을 형성하는 방법의 하나로, 액상의 전도성 고분자를 잉크젯 헤드를 통해 토출시켜 원하는 패턴의 배선을 인쇄하는 잉크젯 방식이 알려져 있다.
그러나, 종래의 잉크젯 방식을 이용한 배선 형성 방법은, 방식 자체의 정밀도의 한계로 인하여 배선의 균일도가 떨어질 수 있으며, 기판의 표면에 착탄되는 액상의 잉크액적으로는 원하는 두께의 배선을 얻기가 곤란하다는 문제가 있다.
본 발명은 절연기판에 음각의 패턴을 형성하고, 음각 패턴 내에서 전도성 고분자를 중합시킴으로써 원하는 두께의 회로패턴을 용이하게 형성할 수 있는 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 산화제를 함유하는 절연기판을 제공하는 단계, (b) 절연기판에, 회로패턴에 상응하는 음각 패턴을 형성하는 단계, 및 (c) 음각 패턴에 전도성 고분자 모노머(monomer)를 충전시키는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법이 제공된다.
단계 (a)는, 산화제를 에폭시 조성물과 혼합(blending)하여 절연기판을 성형하는 단계를 포함할 수 있다.
절연기판의 표면에는 산화 보호층이 적층되는 것이 바람직하며, 산화 보호층은 포토 레지스트를 포함할 수 있다.
단계 (b)는, (b1) 회로패턴에 상응하는 양각 패턴이 돌출 형성된 임프린트 스탬퍼를 절연기판에 가압하여 음각 패턴을 형성하는 단계, 및 (b2) 임프린트 스탬퍼를 절연기판으로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 단계 (c) 이후에, (d) 산화 보호층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 단계 (d)는, 절연기판의 표면을 평탄화하는 단계를 포함할 수 있다.
단계 (b)는, (b3) 절연기판의 표면에 에칭 방지층을 적층하는 단계, (b4) 회로패턴이 형성될 위치에 상응하여 에칭 방지층을 선택적으로 제거하는 단계, 및 (b5) 절연기판을 에칭하여 음각 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 에칭 방지층은 포토 레지스트를 포함할 수 있다.
단계 (c)는, (c1) 전도성 고분자 모노머가 산화제와 반응하여 중합되도록 하는 단계, 및 (c2) 음각 패턴에 충전되는 전도성 고분자 폴리머(polymer)를 형성하 는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 산화제를 함유하는 절연기판과, 회로패턴이 형성될 위치에 상응하여 절연기판에 함입 형성되는 음각 패턴과, 음각 패턴에 충전되어 회로패턴을 이루는 전도성 고분자 폴리머(polymer)를 포함하는 인쇄회로기판이 제공된다.
절연기판은 산화제와 에폭시 조성물을 혼합(blending)하여 성형될 수 있다. 전도성 고분자 폴리머는 전도성 고분자 모노머가 산화제와 반응하여 중합됨으로써 형성될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해 질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 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 바람직한 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조공정을 나타낸 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 절연기판(10), 포토 레지스트(12), 음각 패턴(14), 임프린트 스탬퍼(20), 전도성 고분자 모노머(30), 전도성 고분자 폴리머(32)가 도시되어 있다.
본 실시예는 전도성 고분자를 이용하여 회로패턴을 형성하는 방법에 관한 것으로, 전도성 고분자를 중합시킬 수 있는 산화제를 절연기판(10)에 함유시키고, 절연기판(10)의 표면에 포토 레지스트(photo resist)(12) 등 산화제를 함유하지 않은 절연재료를 도포한 상태에서, 임프린팅(imprinting) 또는 포토리쏘그래피 공정을 이용하여 원하는 모양의 패턴을 음각으로 형성하여 산화제를 함유하고 있는 절연기판(10)을 노출시킨 후, 노출된 음각 패턴(14) 내에 전도성 고분자 모노머(30)를 흡착시켜 중합시킴으로써 전도성 고분자 폴리머(32)로 이루어지는 회로패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 실시예에 따르면, 미세한 패턴의 회로패턴을 형성할 수 있고, 동박적층판(CCL)의 제작과 리쏘그래피(Lithography)공정을 모두 생략할 수 있으며, 단일 공정으로 수지필름에 바로 배선을 인쇄함으로써 공정을 단순화하고, 제조단가를 획기적으로 줄일 수 있다.
전도성 고분자의 산화제를 흡착시킨 절연기판(10)에 임프린팅 공정 등으로 음각의 패턴을 형성하고, 여기에 전도성 고분자 모노머(30)를 선택적으로 흡착, 중합시킴으로써 원하는 두께의 배선을 얻어냄으로써, 인쇄회로기판의 배선 폭의 미세화를 통하여 고집적, 고효율의 인쇄회로기판의 제조가 가능하게 되며, 이에 따라 핸드폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 전자제품 및 전기기기에 들어가는 연성 인쇄회로기판(FPCB) 또는 일반기기의 인쇄회로기판의 배선을 새로운 방식으로 형성할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법은, 산화제를 함 유하고 있는 절연기판(10)에 포토 레지스트(12)를 도포한 후, 포토리쏘그래피 방법이나 임프린팅 방법에 의하여 원하는 형태의 음각 패턴(14)을 형성함과 동시에 산화제가 함유된 절연재료를 노출시켜, 노출된 부분에서만 전도성 고분자의 중합이 선택적으로 이루어지도록 유도하여 배선을 형성하는 방법을 특징으로 한다.
이를 위해, 먼저, 산화제를 함유하는 절연재료로 성형된 절연기판(10)을 준비한다(100). 절연기판(10)에 산화제를 함유시키는 것은, 후술하는 바와 같이 전도성 고분자 모노머(30)를 절연기판(10)에 형성되는 음각 패턴(14) 내에서 선택적으로 중합시키기 위한 것이다. 본 실시예에 따른 절연기판(10)은 산화제를 에폭시 조성물과 혼합(blending)하여 성형함으로써 제조될 수 있다(102).
예를 들면, 에폭시 당량이 475인 비스페놀(Bisphenol) A계 에폭시를 2-메톡시 에탄올(methoxy ethanol)에 녹여 66.7wt% 레진 솔루션(resin solution)을 제조하고, 에폭시 당량이 206인 크레졸 노볼락(cresol novolac)계 에폭시를 2-메톡시 에탄올(methoxy ethanol)에 녹여 75wt% 레진 솔루션(resin solution)을 제조하고, 에폭시 당량이 590인 인계 난연성 에폭시 수지를 2-메톡시 에탄올(methoxy ethanol)에 녹여 66.7wt% 레진 솔루션(resin solution)을 제조한다.
이와 같이 제조된 각각의 레진 솔루션(resin solution)들을 혼합하되, 비스페놀(Bisphenol) A계 레진 솔루션(resin solution) 14.99g, 크레졸 노볼락(cresol novolac)계 레진 솔루션 46.67g, 인계 난연성 에폭시 레진 솔루션(resin solution) 37.48g, 에폭시 당량이 300인 NBR 변성 에폭시 수지 10g, 및 에폭시 당량이 150인 나프탈렌계 에폭시 수지 20g을 섭씨 50도에서 1시간 동안 300rpm으로 믹싱(mixing) 한다.
믹싱이 끝난 후, 아미노 트리아진 노볼락(amino triazine novolac)계 경화제를 2-메톡시 에탄올(methoxy ethanol)에 녹여 50wt% 솔루션을 제조하여 75.87g 첨가하고, 산화제인 FeCl3를 5g 첨가한 후, 추가적으로 2시간 동안 300rpm으로 믹싱한다. 믹싱이 끝난 후 교반속도를 줄이고 실리카 필러(silica filler) 61.29g을 첨가한 후 교반속도를 400rpm으로 올려 3시간 동안 믹싱한다.
믹싱이 끝난 후 온도를 섭씨 25도로 낮춘 후 경화촉진제인 2-에틸(ethyl), 4-메틸 이미다졸(methyl imidazol) 0.5g을 첨가한 후 30분간 추가적으로 믹싱한다. 이와 같이 제조된 레진 솔루션을 PET 필름에 캐스팅(casting)하고 적정 조건에서 열처리하여 본 실시예에 따른 절연기판(10)을 성형할 수 있다.
본 실시예에 따른 절연기판(10)의 표면에는 도 2의 (a)와 같이, 포토 레지스트(12) 등 산화제가 함유되지 않는 절연층이 추가로 적층되는 것이 좋다. 절연기판(10)을 이루는 절연재료와 동일한 재료를 사용할 수도 있다. 절연기판(10)의 표면에 이와 같이 산화 보호층을 적층하는 것은, 절연기판(10)에 음각 패턴(14)이 형성된 후 전도성 고분자를 중합시키는 과정에서 절연기판(10)의 표면에서는 중합 반응이 일어나지 않고 음각 패턴(14) 내에서만 선택적으로 중합 반응이 이루어져 음각 패턴(14) 내에 전도성 고분자 폴리머(32)가 충전되도록 하기 위함이다.
다음으로, 절연기판(10)에 음각 패턴(14)을 형성한다(120). 음각 패턴(14)에는 전도성 고분자가 충전되어 회로패턴을 이루게 되므로, 음각 패턴(14)은 회로패 턴의 형상에 따라 형성되도록 하는 것이 좋다.
절연기판(10)에 음각 패턴(14)을 형성하기 위해, 임프린팅(imprinting)이나 포토리쏘그래피(photolithography) 등의 공정이 적용될 수 있다. 임프린팅에 의해 음각의 패턴을 형성하기 위해서는, 도 2의 (b)와 같이 절연기판(10)에 임프린트 스탬퍼(20)를 가압하여 음각 패턴(14)이 형성되도록 한 후(122), 도 2의 (c)와 같이 임프린트 스탬퍼(20)를 절연기판(10)으로부터 이형(demolding)시킨다(124).
임프린트 스탬프는 표면에 양각의 패턴이 돌출 형성된 일종의 '도장'에 해당하는 것으로, 임프린팅 공정에 의해 임프린트 스탬퍼(20)에 형성된 양각의 패턴에 대응되는 음각의 패턴이 절연기판(10)에 형성되게 된다. 음각 패턴(14)이 회로패턴에 상응하여 형성되어야 하므로, 임프린트 스탬퍼(20)의 표면에 돌출 형성된 양각 패턴 역시 회로패턴의 형상에 따라 형성되도록 하는 것이 좋다.
한편, 선택적 식각에 의해 패턴을 형성하는 포토리쏘그래피 방법에 의해 음각의 패턴을 형성하기 위해서는, 절연기판의 표면에 포토 레지스트 등 에칭 방지층을 적층하고(121), 회로패턴이 형성될 위치의 포토 레지스트만을 선택적으로 노광, 현상하여 제거한 후(123), 절연기판을 에칭하여 포토 레지스트가 개방된 부분의 절연기판만이 선택적으로 식각되도록 함으로써 음각 패턴을 형성한다(125).
도 2의 (c)에 도시된 것과 같이 음각 패턴(14)이 비아홀까지 포함함으로써 단차를 갖는 경우, 임프린팅 방법으로는 한 번의 공정으로 단차를 갖는 음각 패턴(14)을 형성할 수 있으며, 포토 리쏘그래피 방법으로는 여러 번의 선택적 식각 공정을 반복함으로써 단차를 갖는 음각 패턴을 형성할 수 있다.
절연기판(10)에 음각 패턴(14)이 형성된 후에는, 도 2의 (d)와 같이 음각 패턴(14) 내에 전도성 고분자 모노머(30)를 충전시킨다(140). 본 실시예에서는 절연기판(10)의 표면에만 포토 레지스트(12)를 적층하였으므로, 음각 패턴(14)이 형성된 부분은 산화제가 함유된 절연재료가 노출된 상태로 있게 된다. 따라서, 음각 패턴(14) 내에 충전되는 전도성 고분자 모노머(30)는 절연재료에 함유되어 있는 산화제와 중합(polymerazation) 반응을 일으키게 된다(142).
이와 같이 음각 패턴(14) 내에서 전도성 고분자 모노머(30)가 중합됨으로써, 음각 패턴(14)에는 전도성 고분자 폴리머(32)가 충전된 상태로 되며(144), 이와 같이 음각 패턴(14)에 충전된 전도성 고분자 폴리머(32)는 인쇄회로기판의 회로패턴을 이루게 된다.
음각 패턴(14) 내에서 중합 반응이 모두 이루어져 전도성 고분자 폴리머(32)가 충전된 후에는, 도 2의 (e)와 같이 절연기판(10)의 표면에 적층된 포토 레지스트(12)를 제거하고(150), 절연기판(10)의 표면을 연마하는 등 평탄화(planarization) 공정을 진행한다(152). 이로써, 절연기판(10)에 회로패턴이 매립되어 있는 인쇄회로기판의 제조가 완료되며, 이후의 공정은 통상의 인쇄회로기판 제조공정에 따라 진행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 단면도이다. 도 3을 참조하면, 절연기판(10), 전도성 고분자 폴리머(32)가 도시되어 있다.
전술한 실시예에 따라 제조되는 인쇄회로기판은, 절연기판(10)에 형성된 음 각 패턴(14) 내에 회로패턴이 매립된 구조로 이루어지게 된다.
즉, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판은, 절연기판(10)과, 절연기판(10)에 함입 형성되는 음각 패턴(14)과, 음각 패턴(14)에 충전된 회로패턴으로 구성된다. 절연기판(10)에는 전도성 고분자 모노머(30)와의 중합반응을 위한 산화제가 함유되어 있으며, 산화제와 에폭시 조성물을 혼합한 절연재료를 성형하여 제조될 수 있음은 전술한 바와 같다.
음각 패턴(14)은 임프린팅 또는 포토리쏘그래피 등의 공정을 통해 회로패턴이 형성될 위치에 형성된다. 음각 패턴(14)에 충전되어 회로패턴을 구성하는 재료는 전도성 고분자 폴리머(32)이며, 이는 음각 패턴(14) 내에 전도성 고분자 모노머(30)를 충전시킨 후 절연기판(10)에 함유된 산화제와 반응하도록 하여 중합시킴으로써 형성될 수 있다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 산화제가 함유된 절연기판에 포토리쏘그래피(photolithography), 임프린팅(imprinting) 등의 방법으로 음각 패턴을 형성한 후, 음각 패턴 내에서 전도성 모노머를 선택적으로 중합시킴으로써, 용이하게 일정한 두께의 회로패턴을 갖는 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.

Claims (13)

  1. (a) 산화제를 함유하는 절연기판을 제공하는 단계;
    (b) 상기 절연기판에, 상기 절연기판을 임프린팅(imprinting) 또는 에칭(etching)하여 회로패턴에 상응하는 음각패턴을 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 음각 패턴에 전도성 고분자 모노머(monomer)를 충전시키는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (a)는, 상기 산화제를 에폭시 조성물과 혼합(blending)하여 상기 절연기판을 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 절연기판의 표면에는 산화 보호층이 적층되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 산화 보호층은 포토 레지스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 단계 (b)는,
    (b1) 상기 회로패턴에 상응하는 양각 패턴이 돌출 형성된 임프린트 스탬퍼를 상기 절연기판에 가압하여 상기 음각 패턴을 형성하는 단계; 및
    (b2) 상기 임프린트 스탬퍼를 상기 절연기판으로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 단계 (c) 이후에,
    (d) 상기 산화 보호층을 제거하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단계 (d)는, 상기 절연기판의 표면을 평탄화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)는,
    (b3) 상기 절연기판의 표면에 에칭 방지층을 적층하는 단계;
    (b4) 상기 회로패턴이 형성될 위치에 상응하여 상기 에칭 방지층을 선택적으로 제거하는 단계; 및
    (b5) 상기 절연기판을 에칭하여 상기 음각 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에칭 방지층은 포토 레지스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)는,
    (c1) 상기 전도성 고분자 모노머가 상기 산화제와 반응하여 중합되도록 하는 단계; 및
    (c2) 상기 음각 패턴에 충전되는 전도성 고분자 폴리머(polymer)를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
  11. 산화제를 함유하는 절연기판과;
    회로패턴이 형성될 위치에 상응하여 상기 절연기판에 함입 형성되는 음각 패턴과;
    상기 음각 패턴에 충전되어 상기 회로패턴을 이루는 전도성 고분자 폴리머(polymer)를 포함하는 인쇄회로기판.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 절연기판은 상기 산화제와 에폭시 조성물을 혼합(blending)하여 성형되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전도성 고분자 폴리머는 전도성 고분자 모노머가 상기 산화제와 반응하여 중합됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
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