KR100807472B1 - 인쇄회로기판의 제조방법 - Google Patents

인쇄회로기판의 제조방법 Download PDF

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정명근
김광윤
이충희
손상혁
김근호
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Abstract

본 발명은 기판의 두께를 줄이고, 제조비용을 줄이며, 환경 문제를 해결할 수 있는 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.
금속 분말, 감광 드럼, 접착성 필름

Description

인쇄회로기판의 제조방법{Fabricating Method of Printed Circuit Board}
도 1은 내지 도 1g는 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 2는 도 1에서 내층 회로패턴을 형성하기 위한 회로패턴 형성장치를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 코어층 102 : 기판
104 : 접착성 필름 106 : 내층 회로패턴
108 : 절연물질 110 : 제 2 절연층
112 : 동박 114 : RCC
116 : 비아홀 118 : 도전성 페이스트
202 : 아트워크 필름 204 : 커버
206 : 광원 208 : 대전 장치
210 : 금속 분말 공급장치 212 : 감광 드럼
214 : 롤러 216 : 전사 장치
218 : 건조부
본 발명은 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 기판의 두께를 줄이고, 제조비용을 줄이며, 환경 문제를 해결할 수 있는 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.
첨단 전자기기 및 부품이 꾸준히 개발 발전 됨에 따라 PCB(Printed Circuit Board) 산업 또한 발전을 거듭하였으며, PCB 제조 기술에 있어서도 커다란 변화를 요구하게 되었다.
종래에는 베이스 기판으로 CCL(Copper Clad Laminate)을 사용하고, 에칭법, 세미 어디티브 등의 방법을 사용하여 회로패턴을 형성하며, 추가 적층을 통해 인쇄회로기판을 제조하는 방법이 개발되어 보편화 되어 있다.
전자기기의 발전 동향이 경박단소화 되어가고, 인쇄회로기판에 형성되는 회로패턴이 점차 미세화되어 감에 따라 미세 회로를 형성하기 위해 회로 형성 전 베이스 기판의 두께를 낮춤으로써 완성 기판의 두께를 낮추는 방법이 모색되고 있다.
이와 같이 인쇄회로기판의 제조 공정에서 미세 피치를 구현하는 이유는 에칭으로 식각되는 구리를 최소화하는 것이 유리하기 때문이다.
종래 제조방법에서의 최소 동박 두께는 3㎛까지 낮추어 사용하는 방법이 존 재하기는 하지만, 두께가 얇기 때문에 적층 시 동박 관리가 어려워 난해한 점이 많을 뿐만 아니라 동박의 취급 실수로 인해 불량이 발생할 확률이 높은 문제가 있다.
종래의 인쇄회로기판 제조방법들은 모두 더욱 간단하고, 저비용의 방법에 의해 더욱 미세한 피치를 구현하기 위한 것이다. 종래의 인쇄회로기판 방법들에는 필수적으로 베이스 기판으로 CCL을 사용하고, 회로패턴 형성을 위해 에칭 및 도금 방법의 리소그래피(Lithography) 방식을 사용하기 때문에 에칭 레지스트 또는 도금 레지스트 등의 노공-현상-박리 공정을 거치게 되어 그에 따른 많은 문제점이 있다.
즉, 종래의 리소그래피 방법을 이용한 인쇄회로기판의 제조방법에서는 한 층에 대한 회로를 형성하기 위해 노광 전처리 → 드라이 필름 도포 → 노광 → 현상 → 에칭 방식으로 진행하여 공정 수가 많고, 치공구 관리, 설비, 인력 등이 많이 소요되어 제조 비용이 높은 문제가 있다.
또한, 종래의 리소그래피 방법을 이용한 인쇄회로기판의 제조방법에서는 습식 전처리 작업에서의 제트 스트럽(Jet scrubber), 드라이 필름 현상에 사용되는 알칼리 용액, 에칭 공정 시의 염화동 용액 등 비환경 친화적인 폐기물이 발생 되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 베이스 기판으로 CCL을 사용하지 않은 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제조비용을 줄이고, 환경 문제를 해결할 수 있는 인쇄회로 기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 (a) 회로패턴에 따라 대전 된 금속 분말을 전사체에 대전시키는 단계; (b) 기판의 일면에 접착성 필름이 접착된 원자재를 준비하는 단계; (c) 상기 원자재를 상기 금속 분말과 반대 전극으로 대전시키는 단계; (d) 상기 원자재를 상기 전사체에 접촉시켜 상기 접착성 필름 위에 회로패턴을 형성하는 단계; (e) 상기 회로패턴 위에 절연물질을 도포하는 단계; 및 (f) 상기 회로패턴 상부의 절연물질과 상기 회로패턴 하부의 접착성 필름 및 기판을 제거하여 코어층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 (a) 기판의 일면에 접착성 필름이 접착된 원자재를 준비하는 단계; (b) 감광 드럼을 대전시키는 단계; (c) 회로패턴이 인쇄된 아트워크 필름에 광을 조사시키는 단계; (d 상기 아트워크 필름으로부터 반사된 광을 상기 감광 드럼에 조사시키는 단계; (e) 상기 감광 드럼 표면에 상기 감광 드럼과 반대 극으로 대전 된 금속 분말을 공급하는 단계; (f) 상기 감광 드럼 표면에 상기 접착성 필름을 접촉시키는 단계; (g) 상기 원자재에 상기 금속 분말과 반대 극의 전원을 공급하여 상기 접착성 필름 위에 상기 회로패턴을 형성하는 단계; (h) 상기 회로패턴 위에 절연물질을 도포하는 단계; (i) 상기 회로패턴 상부의 절연물질과 상기 회로패턴 하부의 접착성 필름 및 기판을 제거하 여 코어층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 나타내는 공정 단면도이고, 도 2는 도 1에서 내층 회로패턴을 형성하기 위한 회로패턴 형성장치를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이 기판(102)의 일면에 접착성 필름(104)이 코팅된 원자재를 준비한다. 이때, 기판(102)은 접착성 필름(104)이 부착될 수 있는 재료는 모두 가능하다. 다시 말해, 기판(102)으로 절연물질을 사용하거나 도전성 물질 즉, 금속을 사용할 수도 있다.
이후, 도 2에 도시된 회로패턴 형성장치에 투입하여 정전기 방식을 이용해 도 1b에 도시된 바와 같이 접착성 필름(104) 위의 원하는 부위에 내층 회로패턴(106)을 형성한다. 여기서, 내층 회로패턴(106)은 랜드(land) 형태로 형성된다.
이때, 도 2에 도시된 회로패턴 형성장치는 아트워크 필름(202)에 광을 조사하는 광원(206), 아트워크 필름(202)으로부터 반사되는 광에 따라 대전 되는 감광 드럼(212), 아트워크 필름(202)으로부터 수신된 광에 따라 감광 드럼(212)의 표면을 대전시키는 대전 장치(208), 대전 된 부분에 금속 분말을 공급하는 금속 분말 공급장치(210) 및 기판(102)에 양(+) 전원을 공급하는 전사 장치(216)로 구성된다.
그리고, 회로패턴 형성장치는 광원(206)으로부터 제공되는 빛을 제외한 다른 빛이 들어오는 것을 방지하기 위해 아트워크 필름(202) 위에 커버(204)가 씌워진 다.
또한, 회로패턴 형성장치는 아트워크 필름(202)으로부터 반사된 광을 굴절시켜 전사부로 향하게 하는 굴절부로서 다수의 미러들과 기판(102)을 이송시켜 전 된 감광 드럼(212)에 접촉되도록 이동시키는 기판 이송부로서 다수의 롤러들(214) 및 기판(102)을 건조시키는 기판 건조부(218)를 포함한다.
이러한 구성을 갖는 회로패턴 형성장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
광원(206)에서 생성된 광은 형성하고자 하는 회로패턴이 인쇄되어 있는 아트워크 필름(202)에 조사된다. 이때, 아트워크 필름(202)에는 검은 부분과 여백 부분으로 구분되어 회로패턴이 형성되어 있으며, 검은 부분에서는 빛이 흡수되고, 여백 부분에서는 빛이 반사된다.
아트워크 필름(202)의 여백 부분에서 반사된 빛은 다수의 미러들을 거쳐 회전하는 감광 드럼(212)에 조사된다.
한편, 아트워크 필름(202)으로부터 감광 드럼(212)에 빛이 조사되기 전에 감광 드럼(212)의 표면은 이미 양극의 정전기로 대전 되어 있어야 한다.
이에 따라, 감광 드럼(212)의 표면 중 빛이 조사된 부분에는 양극의 정전기가 없어지게 되고, 빛이 조사되지 않은 부분에만 양극의 정전기가 그대로 남아있게 된다.
빛이 조사되어 회로패턴에 따라 대전 된 감광 드럼(212) 위에 마찰에 의해 음극으로 대전 된 금속 분말 예컨대, 구리 분말을 공급하면 대전 된 부분(아트워크 필름의 이미지 부분)만 음극으로 대전 된 금속 분말이 접착된다.
이후, 금속 분말이 감광 드럼(212)의 아래로 기판(102)을 통과시킬 때 전사 장치(216)에서 기판(102)에 강한 양의 전하를 걸어주면, 감광 드럼(212)에 접착된 금속 분말이 기판(102)에 접착되면서 회로패턴을 형성하게 된다.
이렇게 회로패턴이 형성된 기판(102)은 건조부(218)를 거쳐 건조된다.
이러한, 회로패턴 형성장치는 아트워크 필름(202)의 전면에 빛을 조사하기 위해 광원(206)의 출사 방향을 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 광원(206)이 고정되어 있을 경우에는 아트워크 필름(202)이 이동하면서 그 전면에 빛이 조사될 수 있도록 구성하는 것 또한 가능하다.
도 2에 도시된 회로패턴 형성장치를 이용하여 접착성 필름(104) 위에 내층 회로패턴(106)을 형성한 후에는 도 1c에 도시된 바와 같이 내층 회로패턴(106) 위에 절연물질(108)을 도포한다.
이때, 절연물질(108)은 스크린 인쇄법, 롤러 코팅법, 커튼 코팅법 및 스프레이 코팅법 중 어느 하나의 방법에 의해 내층 회로패턴(106) 위에 도포 된다.
내층 회로패턴(106) 위에 절연물질(108)을 도포한 후에는 도 1d에 도시된 바와 같이 프레스로 내층 회로패턴(106)을 가열, 가압하여 절연물질(108)을 경화시켜 층제 1 절연층(108)을 형성한다.
이때, 내층 회로패턴(106) 하부의 접착성 필름(104)은 프레스에 의해 가해지는 열과 압력에 의해 제거된다. 이에 따라, 접착성 필름(104)이 코팅된 기판(102) 또한 내층 회로패턴(106)으로부터 분리되게 된다.
이와 같이 내층 회로패턴(106)을 가열, 가압한 후에는 내층 회로패턴(106) 상부 및 하부를 연마기로 연마하여 내층 회로패턴(106) 상부에 남아있는 절연물질(108)과 내층 회로패턴(106) 하부에 잔존하는 접착성 필름(104)을 제거한다.
이로 인해, 내층 회로패턴(106)과 내층 회로패턴(106) 사이에는 절연물질(108)이 충진되고, 내층 회로패턴(106)의 상부 및 하부는 노출되는 코어층(100)이 형성되게 된다.
코어층(100)을 형성한 후에는 도 1e에 도시된 바와 같이 코어층(100)의 상부 및 하부에 제 2 절연층(110)의 한 면에 동박(112)이 개재된 RCC(Resin Coated Copper)(114)를 배치하고, 프레스를 이용하여 가열, 가압하여 코어층(100)의 상부 및 하부에 RCC(114)를 적층한다.
여기서는 코어층(100)의 상부 및 하부에 RCC(114)를 적층하였으나, 코어층(100)의 상부 및 하부에 PPG(Prepreg)와 동박을 순차적으로 배치하여 프레스를 이용해 가열, 가압하여 코어층(100)의 상부에 제 2 절연층(110) 및 동박(112)을 적층 할 수 있다.
또한, 코어층(100) 상부 및 하부에 PPG를 먼저 적층 한 후 동박(112)을 적층 할 수도 있다.
코어층(100)의 상부 및 하부에 RCC(114)를 적층 한 후에는 층간 접속을 위해 CNC 드릴 및 CO2 레이저 드릴을 이용하여 도 1f에 도시된 바와 같이 비아홀(116)을 형성한다.
비아홀(116)을 형성한 후에는 동도금 공정을 통해 비아홀(116) 내벽을 도금 하여 코어층(100)과 외층을 전기적으로 접속시킴과 아울러 외층 회로패턴(112)을 형성한다. 이때, 동도금은 일단 무전해 동도금으로 시드층을 형성한 후에 전해 동도금을 하는 것이 바람직하다.
이후, 비아홀(116) 내부에 도 1g에 도시된 바와 같이 도전성 페이스트(118)를 충진한다.
이상에서는 코어층(100) 형성 공정 및 외층 회로패턴 형성 공정만을 개시하였으나, 인쇄회로기판의 사용용도에 따라 외층 회로패턴(112) 위에 다수의 층을 적층 할 수 있다.
또한, 외층 회로패턴(112) 위에는 외층 회로패턴(112)을 보호하기 위한 솔더 레지스트를 인쇄하는 솔더 레지스트 인쇄 공정 등의 추가 공정이 이어진다. 이후에 행해지는 공정은 통상적인 인쇄회로기판의 제조기술에 해당하는 공지의 사항이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 베이스 기판으로 CCL을 사용하지 않음으로써 인쇄회로기판의 두께를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 미세패턴을 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 회로패턴 형성장치 즉, 복사기를 이용함으로써 기존 코어층을 형성할 때 드릴공정, 디스미어, 화학동, 도금, 노광, 에칭 순의 공정 또는 노광, 에칭, CO2, 도금, 노광, 에칭 순의 공정을 노공, 패턴 형성, 레진 도포 순으로 인쇄회로기판의 제조공정을 단축할 수 있게 된다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 인쇄회로기판의 제조 공정 시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제조 비용을 줄일 수 있고, 현상, 에칭 등의 공정에서 사용되는 산/알카리성의 현상액, 에칭액을 사용하지 않기 때문에 환경 문제를 해결할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 베이스 기판으로 CCL을 사용하지 않음으로써 인쇄회로기판의 두께를 줄일 수 있어 미세패턴을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 회로패턴 형성장치 즉, 복사기를 이용함으로써 기존 코어층을 형성할 때 드릴공정, 디스미어, 화학동, 도금, 노광, 에칭 순의 공정 또는 노광, 에칭, CO2, 도금, 노광, 에칭 순의 공정을 노공, 패턴 형성, 레진 도포 순으로 인쇄회로기판의 제조공정을 단축할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 인쇄회로기판의 제조 공정 시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제조 비용을 줄일 수 있고, 현상, 에칭 등의 공정에서 사용되는 산/알카리성의 현상액, 에칭액을 사용하지 않기 때문에 환경 문제를 해결할 수 있다.

Claims (6)

  1. (a) 회로패턴에 따라 대전 된 금속 분말을 전사체에 대전시키는 단계;
    (b) 기판의 일면에 접착성 필름이 접착된 원자재를 준비하는 단계;
    (c) 상기 원자재를 상기 금속 분말과 반대 전극으로 대전시키는 단계;
    (d) 상기 원자재를 상기 전사체에 접촉시켜 상기 접착성 필름 위에 회로패턴을 형성하는 단계;
    (e) 상기 회로패턴 위에 절연물질을 도포하는 단계; 및
    (f) 상기 회로패턴 상부의 절연물질과 상기 회로패턴 하부의 접착성 필름 및 기판을 제거하여 코어층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (f) 단계는 상기 회로패턴을 프레스로 가열, 가압하여 상기 절연물질을 경화시키는 단계;
    상기 회로패턴을 프레스로 가열, 가압하여 상기 접착성 필름 및 기판을 제거하는 단계; 및
    연마기로 상기 회로패턴의 상부 및 하부를 연마하여 상기 회로패턴 상부의 절연물질과 상기 회로패턴 하부의 접착성 필름을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (f) 단계 이후 상기 코어층의 상부 및 하부에 절연층과 동박을 순차적으로 적층하는 단계;
    상기 절연층 및 절연물질에 층간 접속을 위한 비아홀을 형성하는 단계;
    상기 비아홀 내벽을 도금한 후 외층 회로패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 비아홀 내부에 도전성 페이스트를 충진하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  4. (a) 기판의 일면에 접착성 필름이 접착된 원자재를 준비하는 단계;
    (b) 감광 드럼을 대전시키는 단계;
    (c) 회로패턴이 인쇄된 아트워크 필름에 광을 조사시키는 단계;
    (d 상기 아트워크 필름으로부터 반사된 광을 상기 감광 드럼에 조사시키는 단계;
    (e) 상기 감광 드럼 표면에 상기 감광 드럼과 반대 극으로 대전 된 금속 분말을 공급하는 단계;
    (f) 상기 감광 드럼 표면에 상기 접착성 필름을 접촉시키는 단계;
    (g) 상기 원자재에 상기 금속 분말과 반대 극의 전원을 공급하여 상기 접착성 필름 위에 상기 회로패턴을 형성하는 단계;
    (h) 상기 회로패턴 위에 절연물질을 도포하는 단계;
    (i) 상기 회로패턴 상부의 절연물질과 상기 회로패턴 하부의 접착성 필름 및 기판을 제거하여 코어층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 (i) 단계는 상기 회로패턴을 프레스로 가열, 가압하여 상기 절연물질을 경화시키는 단계;
    상기 회로패턴을 프레스로 가열, 가압하여 상기 접착성 필름 및 기판을 제거하는 단계; 및
    연마기로 상기 회로패턴의 상부 및 하부를 연마하여 상기 회로패턴 상부의 절연물질과 상기 회로패턴 하부의 접착성 필름을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 (i) 단계 이후 상기 코어층의 상부 및 하부에 절연층과 동박을 순차적으로 적층하는 단계;
    상기 절연층 및 절연물질에 층간 접속을 위한 비아홀을 형성하는 단계;
    상기 비아홀 내벽을 도금한 후 외층 회로패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 비아홀 내부에 도전성 페이스트를 충진하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로하는 인쇄회로기판의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR940002674A (ko) * 1992-07-03 1994-02-17 정용문 복사기의 광학계 렌즈 조정장치
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