KR100797672B1 - 인쇄회로기판의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 층간 불완전한 전기적 접속을 방지하여 전기적 신뢰성을 향상시킬 수 있는 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.
액상 절연재, 몰드 형틀, 범프

Description

인쇄회로기판의 제조방법{Fabricating Method of Printed Circuit Board}
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 나타내는 공정 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2, 12, 102, 122, 132 : 절연층 4, 14, 104, 124, 134 : 회로 패턴
6, 136 : 도전성 페이스트 10, 20, 110, 120, 130 : 기판
18, 106 : 범프 22 : 열경화성 접착재
140 : 몰드 형틀 144 : 액상 절연재
본 발명은 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 층간 불완전한 전 기적 접속을 방지하여 전기적 신뢰성을 향상시킬 수 있는 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.
최근에는 반도체 소자의 집적도가 점점 높아지고 있어서, 반도체소자와 외부회로를 접속하기 위한 반도체소자에 배설되는 접속단자(pad)의 수는 증대하고 배설밀도 또한 높아지고 있는 추세이다.
또한, 이와 같은 반도체소자가 탑재되는 반도체 패키지 등의 반도체 장치 특히, 노트형 PC(personal computer), PDA, 휴대전화 등의 휴대형 정보기기 등에 있어서 실장 밀도의 향상 등을 위해 소형화, 박형화(薄型化)가 요구될 뿐만 아니라 반도체 소자와 모 기판과의 높은 접속 신뢰성이 요구되고 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이 절연층()의 양면에 회로패턴(4, 14)이 형성된 제 1 기판(10) 및 제 2 기판(20)을 준비한다. 이때, 제 1 기판(10) 및 제 2 기판(20)은 병렬로 제작된다.
이러한, 제 1 기판(10) 및 제 2 기판(20)에는 양면에 형성된 회로패턴(4, 14)을 전기적으로 접속하기 위한 비아홀이 형성되고, 비아홀 내부에는 도전성 페이스트()가 충진된다.
기판(10, 20)을 준비한 후에는 제 2 기판(20)의 제 2 회로패턴(14) 상부에 범프(18)를 형성한다.
범프(18)를 형성한 후에는 도 1b에 도시된 바와 같이 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20) 사이에 완전히 경화되지 않은 열경화성 접착재(B-stage 접착시트)(22)를 배치한 후 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)을 정렬시킨다.
이후, 프레스를 이용하여 제 1 기판(10)의 상부와 제 2 기판(20)의 하부에서 가열, 가압하여 도 1c에 도시된 바와 같이 제 1 기판(10), 열경화성 접착재(22) 및 제 2 기판(20) 순으로 적층하여 인쇄회로기판을 제조한다.
그러나, 이와 같은 종래의 인쇄회로기판의 제조방법은 층간 접속이 필요한 곳에 열경화성 접착재(22) 보다 강한 금속 돌기 즉, 범프(18)를 형성한 후 층과 층 사이에 열경화성 접착재(22)를 삽입시킨 후 가열, 가압하여 인쇄회로기판을 제조하기 때문에 범프(18)가 열경화성 접착재(22)을 불완전하게 뚫을 경우 기판의 상부 및 하부 층간의 전기적 접속이 불완전해지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 층간 불완전한 전기적 접속을 방지하여 전기적 신뢰성을 향상시킬 수 있는 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 (a) 제 1 절연층의 양면에 제 1 회로패턴이 형성된 제 1 기판 및 제 2 절연층의 양면에 제 2 회로패턴이 형성된 제 2 기판을 준비하는 단계; (b) 제 2 회로패턴 중 상기 제 1 기판과 접속될 부분의 제 2 회로패턴 상에 접속용 범프를 형성 하는 단계; (c) 상기 제 2 기판 위에 제 1 기판을 올린 후 몰드 형틀을 이용하여 상기 범프에 의해 형성된 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이 공간의 4개 면 중 적어도 어느 한 면이 개방되도록 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 고정시키는 단계; (d) 상기 개방된 부분에 액상 절연재를 주입시키는 단계; 및 (e) 상기 액상 절연재를 경화시킨 후 상기 몰드 형틀을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 나타내는 공정 단면도이다.
먼저, 절연층의 양면에 동박이 적층된 동박적층판(Copper Clad Laminate; CCL)인 원판을 준비한다.
여기서, 절연층은 기초 재료로 수지가 사용되고, 전기적인 특성은 뛰어나지만 기계적 강도가 불충분하고 온도에 의한 치수 변화(열팽창률)가 금속의 10배 정도로 큰 수지의 결점을 보완하기 위해 종이, 유리섬유 및 유지부직포 등이 보강기재가 혼합된다.
또한, 동박은 통상 전해 동박이 사용되고, 수지와의 접착력을 높이기 위해 동박 형성 시 동박이 수지와 화학적으로 반응하여 수지 쪽으로 소정 깊이로 파고들도록 만들어진다.
이러한, 동박적층판은 유리/에폭시 동박적층판, 내열수지 동박적층판, 종이/페놀 동박적층판, 고주파용 동박적층판 및 플렉시블 동박적층판 등 여러 가지가 있 으나 일반적으로 유리/에폭시 동박적층판이 사용된다.
동박적층판을 준비하는 후에는 CNC(Computer Numerical Control) 드릴 또는 레이저 드릴을 이용하여 절연층(102, 122, 132)에 비아홀을 형성한다. 이때, 비아홀은 절연층을 관통하는 관통홀로 형성되거나 절연층의 하부에 형성된 동박이 노출되도록 블라인드 비아홀 형태로 형성된다.
비아홀을 형성한 후에는 무전해 동도금 공정을 통해 비아홀 내벽에 시드층(도시하지 않음)을 형성한다. 시드층을 형성한 후에는 시드층 위에 전해 동도금 공정을 통해 전해 동도금층을 형성한다.
이후, 전해 동도금층을 형성한 후에는 도전성 페이스트(136) 또는 절연재 잉크를 이용하여 비아홀 내부를 충진한다. 이때, 비아홀 내부는 전해 동도금에 의해 충진 될 수도 있다.
비아홀 내부를 충진한 후에는 전해 동도금층 위에 드라이 필름(도시하지 않음)을 도포한 후 드라이 필름 위에 소정의 회로 패턴이 형성된 아트워크 필름(도시하지 않음)을 밀착시켜 자외선에 노광시킨다. 이에 따라, 자외선에 노광 된 드라이 필름은 경화되게 된다.
드라이 필름을 경화시킨 후에는 탄산나트륨(1%의 Na2CO3) 또는 탄산칼륨(K2CO3) 등의 현상액을 이용하여 자외선에 노광 된 부분의 전해 동도금층, 시드층 및 동박을 제거하여 도 2a에 도시된 바와 같이 회로패턴(104, 124, 134)을 형성한다.
도 2a에서 제 1 기판(110), 제 2 기판(120) 및 제 3 기판(130)은 병렬로 형성된다. 다시 말해, 제 1 기판(110), 제 2 기판(120) 및 제 3 기판(130)은 동시에 형성된다.
회로패턴(104, 124, 134)을 형성한 후에는 코어층으로 사용될 기판 예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이 제 1 기판(110)에 형성된 제 1 회로패턴(104) 위에 접속용 범프(106)를 형성한다.
이때, 범프(106)는 100℃ 내지 350℃의 용융점을 갖는 주석 합금 계열, 은 합금 계열 또는 알루미늄 합금 계열 중 어느 한 계열의 저온 용융 금속으로 형성되고, 사각형, 종형 및 원형 중 어느 하나의 형태로 형성되며, 가로*세로*높이가 각각 10㎛ 내지 200㎛가 되도록 형성한다.
접속용 범프(106)를 형성한 후에는 도 2c에 도시된 바와 같이 제 2 기판(120), 제 1 기판(110) 및 제 3 기판(130) 순으로 기판들을 순차적으로 적층한다.
이때, 기판들(110, 120, 130)은 외곽부 즉, 더미 영역에 형성된 기준점에 의해 정렬된다.
다시 말해, 제 1 기판(110), 제 2 기판(120) 및 제 3 기판(130)의 더미 영역에는 기준점들이 형성되어 있고, 이 기준점을 일치시킴으로써 제 1 기판(110), 제 2 기판(120) 및 제 3 기판(130)이 정렬되게 된다.
이때, 제 2 기판(120)의 하부에 형성된 제 2 회로패턴(124)은 제 1 기판(110) 상부의 제 1 회로패턴(104) 위에 형성된 범프(106)에 의해 제 1 회로패 턴(104)과 전기적으로 연결되고, 제 3 기판(130)의 상부에 형성된 제 3 회로패턴(134)은 제 1 기판(110) 하부의 제 1 회로패턴(104) 하부에 형성된 범프(106)에 의해 제 1 회로패턴(104)과 전기적으로 연결된다.
이후, 도 2d에 도시된 바와 같이 몰드 형틀(또는 주입 지그(JIG))(140)을 이용하여 제 2 기판(120), 제 1 기판(110) 및 제 3 기판(130) 순으로 적층 된 인쇄회로기판의 측면 즉, 범프(106)에 형성된 제 2 기판(120)과 제 1 기판(110) 사이 공간 및 제 1 기판(110)과 제 3 기판(130) 사이 공간의 4개 면 중 적어도 한 면이 개방되도록 인쇄회로기판을 고정시킨다.
이때, 몰드 형틀(또는 주입 지그)(140)은 제 2 기판(120), 제 1 기판(110) 및 제 3 기판(130) 순으로 적층 된 인쇄회로기판의 이동을 방지함과 아울러 이후 공정에서 층간 사이에 주입되는 액상 절연재가 새어 나가는 것을 방지한다.
여기서, 몰드 형틀(또는 주입 지그)(140)을 이용하여 인쇄회로기판을 고정시키기 전 제 2 기판(120), 제 1 기판(110) 및 제 3 기판(130) 순으로 적층 된 인쇄회로기판은 기준점에 의해 정렬시킨 후 100℃ 내지 350℃로 가열하여 각 기판들 간의 층간 접속 신뢰성을 높이게 된다.
또한, 몰드 형틀(또는 주입 지그)(140)을 이용하여 인쇄회로기판을 고정시킬 때 인쇄회로기판의 최 외각층 즉, 제 2 기판(120)의 상부에 형성된 제 2 회로패턴(124)과 제 3 기판(130)의 하부에 형성된 제 3 회로패턴(134)은 액상 절연재 주입시 원치 않는 부위에 액상 절연재가 닿는 것을 방지하기 위해 절연 필름 등의 이형성을 갖는 보호시트를 회로패턴 위에 접착시킨다.
이후, 액상 절연재 주입기를 이용하여 몰드 형틀(또는 주입 지그)(140)에 의해 밀폐되지 않은 주입구에 액상 절연재를 주입한다.
이때, 액상 절연재로는 에폭시계 고분자 수지, 페놀계 고분자 수지, 폴리이미드계 고분자 수지 중 어느 하나의 액상 열경화성 수지가 사용되거나 폴리카르보네이스 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르이미드 수지, 열가소성 폴리이미드 수지, 사불화 폴리에틸렌 수지, 육불화 폴리프로필렌 수지, 폴리에테르케톤 수지, 염화비닐 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리옥시벤조에이트 수지, 전체 방향족 폴리에스테르 수지, 액정 중합체 중 어느 하나의 액상 열가소성 수지가 사용된다.
이에 따라, 도 2e에 도시된 바와 같이 범프(106)에 의해 형성된 제 2 기판(120)과 제 1 기판(110) 사이 및 제 1 기판(110)과 제 3 기판(130) 사이에 액상 절연재(144)가 주입되게 된다.
이때, 액상 절연재(144)가 주입되는 주입구 반대쪽의 몰드 형틀(또는 주입 지그)(140)에는 액상 절연재(144)의 주입 능력을 향상시키기 위해 국부적인 노출(open) 즉, 개구부가 형성된다. 이러한, 개구부는 액상 절연재(144)가 주입되는 주입구의 크기보다 작게 형성된다.
이후, 액상 절연재(144)의 주입이 끝나면 100℃ 내지 350℃의 온도에서 1분 내지 100분의 시간 동안 열을 가하여 액상 절연재(144)를 경화시킨다.
이에 따라, 제 2 기판(120)과 제 1 기판(110) 사이 및 제 1 기판(110)과 제 3 기판(130) 사이에 주입된 액상 절연재(144)가 경화되어 제 2 기판(120)과 제 1 기판(110) 사이 및 제 1 기판(110)과 제 3 기판(130) 사이에서 절연층을 형성하게 된다.
액상 절연재(144)를 경화시킨 후에는 몰드 형틀(또는 주입 지그)(140)을 제거한다.
이상 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법에서는 회로패턴이 6층으로 이루어진 6층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법을 개시하였으나 인쇄회로기판은 그 용도에 따라 6층 초과 또는 6층 미만으로 제조될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 층과 층 사이를 접속용 범프(106)를 이용하여 전기적으로 연결한 후 층과 층 사이에 액상 절연재(144)를 주입하여 절연층을 형성하기 때문에 층간 전기적 접속이 불완전하게 되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 신뢰성이 향상된 인쇄회로기판을 제조할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 층과 층 사이를 접속용 범프를 이용하여 전기적으로 연결한 후 층과 층 사이에 액상 절연재를 주입하여 절연층을 형성하기 때문에 층간 전기적 접속이 불완전하게 되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 신뢰성이 향상된 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.

Claims (9)

  1. (a) 제 1 절연층의 양면에 제 1 회로패턴이 형성된 제 1 기판 및 제 2 절연층의 양면에 제 2 회로패턴이 형성된 제 2 기판을 준비하는 단계;
    (b) 제 2 회로패턴 중 상기 제 1 기판과 접속될 부분의 제 2 회로패턴 상에 접속용 범프를 형성하는 단계;
    (c) 상기 제 2 기판 위에 제 1 기판을 올린 후 몰드 형틀을 이용하여 상기 범프에 의해 형성된 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이 공간의 4개 면 중 적어도 어느 한 면이 개방되도록 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 고정시키는 단계;
    (d) 상기 개방된 부분에 액상 절연재를 주입시키는 단계; 및
    (e) 상기 액상 절연재를 경화시킨 후 상기 몰드 형틀을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 제 2 기판 위에 제 1 기판을 올리고 상기 제 1 기판 및 제 2 기판에 형성된 기준점을 이용하여 상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 정렬한 후 100℃ 내지 350℃로 상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 범프는 주석 합금 계열, 은 합금 계열 또는 알루미늄 합금 계열 중 어느 한 계열의 저온 용융 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 범프는 100℃ 내지 350℃의 용융점을 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 범프는 사각형, 종형 및 원형 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 범프는 가로*세로*높이가 각각 10㎛ 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 최외각층의 회로패턴 위에 이형성을 갖는 보호시트를 접착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상 절연재는 100℃ 내지 350℃의 온도에서 1분 내지 100분의 시간 동안 경화되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 상기 개방된 부분에 상기 액상 절연재가 주입될 때 상기 액상 절연재의 주입 능력을 향상시키기 위해 상기 액상 절연재가 주입되는 부분의 반대쪽 상기 몰드 형틀에 국부적인 노출이 되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
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