KR100858057B1 - 인쇄 회로 기판에 있어 인입선 없이 니켈-금 도금을 전기도금하는 방법 및 이를 적용한 패드를 구비한 인쇄 회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄 회로 기판에 있어서 솔더링 또는 와이어 본딩 단계에서 필요한 패드에 니켈-금 도금을 처리하는 기술에 관한 것으로, 특히 종래 기술과 달리 니켈-금 도금을 위하여 전기 도금을 위한 인입선 없이 니켈-금도금을 전기 도금하는 방법을 제공한다. 그 결과, 본 발명은 전기 도금을 위한 인입선이 필요 없으므로 기판 회로 설계 시에 기판의 회로 밀도를 증대시킬 수 있음과 동시에, 종래 기술과는 달리 불필요하게 인입선 또는 인입선 찌꺼기가 기판에 남아 잡음이 발생하는 문제를 해결하여 신호 전송의 신뢰성을 도모한다.

인쇄 회로 기판, 인입선, 무전해 동도금, 니켈 동도금.

Description

인쇄 회로 기판에 있어 인입선 없이 니켈-금 도금을 전기 도금하는 방법 및 이를 적용한 패드를 구비한 인쇄 회로 기판{Ni/Au ELECTROPLATING METHOD WITHOUT ELECTRICAL FEED LINE AND PRINTED CIRCUIT BOARD WITH BONDING PAD MANUFACTURED THEREOF}

도1은 종래 기술에 따라 니켈-금 전기 도금을 수행하는 방법을 나타낸 도면.

도2는 본 발명에 따라 인입선 없는 인쇄 회로 기판을 나타낸 도면.

도3a 내지 도3j는 본 발명에 따라 전기 도금을 수행하는 방법을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

4 : 동박 회로

5 : 비아 홀

10 : 인입선

32 : 제1 마스크

43 : 임시 인입선

63 : 제2 마스크

65 : 니켈-금 도금층

본 발명은 인쇄 회로 기판에 있어서 솔더링 또는 와이어 본딩 단계에서 필요한 패드에 니켈-금 도금을 처리하는 기술에 관한 것으로, 특히 종래 기술과 달리 니켈-금 도금을 위하여 전기 도금을 위한 인입선 없이 니켈-금도금을 전기 도금하는 기술에 관한 것이다.

인쇄 회로 기판에 형성된 동박 회로는 에폭시 수지를 주성분으로 하는 절연층에 코팅된 동박에 선택 식각을 통해 패턴 형성된 구리로써 구성되지만, 제작된 동박 회로 패턴에 다양한 기능성을 부여하기 위하여 추가로 전기 도금 공정을 거쳐 다른 종류의 금속 피막을 입히는 기술이 통용되고 있다. 예를 들어서, 인쇄 회로 기판에 형성한 본딩 패드(bonding pad), 또는 볼 패드(ball pad)에 전기 도금 방식으로 니켈-금의 박막을 입히는 방식이 적용되고 있다.

그런데, 동박 패드 위에 다른 종류의 금속 피막, 예를 들어 니켈-금도금을 전기 도금을 통해 도포하고자 하면, 피막이 입혀져야 할 부위는 전기적으로 외부 전원과 접속되어야 한다.

도1은 종래 기술에 따라 니켈-금 전기 도금을 수행하는 방법을 나타낸 도면이다. 도1을 참조하면, 동박 회로(4)와 비아 홀(5) 및 전기 도금 피막이 입혀져야 할 부위, 예를 들어 본딩 패드(10)가 도시되어 있다. 그런데, 전기 도금이 피복되어야 할 부위(10)는 전기 공급이 필요하므로 인입선(20)이 추가로 준비되어야 한다.

종래 기술의 경우, 상기 인입선은 인쇄 회로 기판의 식각 공정에서 패드와 기타 회로들과 동시에 형성되므로, 인쇄 회로 기판 표면에서 인입선은 최종 제품에도 남아 있게 된다.

이에 따라, 인쇄 회로 기판에는 불필요하게 전기 도금을 위해 사용했던 인입선 동박 패턴이 남아 있게 되며, 그 결과 회로 기판의 유효 회로 밀도가 떨어지고, 인쇄 회로 기판 설계 시에 인입선 설계를 고려하여야 하므로 설계의 자유도가 떨어진다. 또 다른 면으로, 최종 제품에 남아 있는 인입선은 고주파 잡음(high frequency noise)의 원인으로 작용하기도 한다.

종래에는 인입선을 설계할 공간이 없는 복잡한 인쇄회로기판이나 고주파 잡음 제거 목적으로 인입선이 없는 인쇄회로기판을 제조할 경우 전기 도금을 실시할 수 없어 무전해 니켈 - 무전해 금도금을 할 수밖에 없었다.

따라서, 본 발명의 목적은 전기 도금을 수행하되 인입선을 기판 위에 남기지 아니하도록 인쇄 회로 기판을 제작하는 방법을 제안하고, 이를 적용한 인쇄 회로 기판을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 절연층 위에 동박 회로가 형성된 인쇄 회로 기판의 패드에 니켈-금을 전기 도금하여 인쇄 회로 기판을 제조하는 방법에 있어서, (a) 상기 패드에 니켈-금 전기 도금을 위하여 전기를 공급하는 임시 인입선이 형성될 부위가 노출되도록 제1 마스크를 패턴 형성하되, 형성된 제1 마스크의 높이 단차는 니켈-금도금이 전기 도금될 패드의 높이 단차에 비하여 높은 것을 특징으로 하는 단계; (c) 상기 제1 마스크가 형성된 상태에서 임시 인입선으로 사용될 금속 막을 기판 전면에 형성하는 단계; (d) 상기 단계 (c)의 결과, 기판 전면에 형성된 금속 막을 연마 롤을 이용하여 높이 단차가 존재하는 상기 제1 마스크 상부에 형성된 금속 박막은 연마하고 상대적으로 높이 단차가 낮은 부위에 덮인 금속 박막은 남도록 기계적 연마를 수행하는 단계; (e) 상기 제1 마스크를 박리한 후, 전기 니켈-금도금이 진행될 패드가 노출되도록 제2 마스크를 형성하는 단계; (f) 상기 제2 마스크 하에 노출된 패드에 전기 니켈-금도금을 진행하는 단계; (g) 상기 제2 마스크를 박리하고 플래시 에칭을 통하여 남아있는 임시 인입선 금속 막을 제거하는 단계를 포함하는 인쇄 회로 기판 제조 방법을 제공한다.

이하에서는, 첨부 도면 도2 및 도3a 내지 도3k를 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 인입선 없는 인쇄 회로 기판을 나타낸 도면이다. 니켈-금 전기 도금을 수행하기 위하여, 얇은 전도성의 금속 박막을 형성한 후 이를 통하여 전기를 공급하는 방법이 있는데, 위 기술은 이건 특허 출원의 출원인의 대한민국 특허출원 제10-2006-0052296호에 상술되어 있다. 이와 같은 얇은 전도성의 금속 박막을 형성하는 방법으로서, 스퍼터링과 같은 물리 증착법, 화학증착법, 무전해 도금 방법 등이 사용될 수 있다.

도2를 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예에 따르면 두 번의 마스크 공정과 식각 공정을 통하여 임시 인입선(disposable lead)을 설치하여 필요한 전기 도금을 수행한 후 임시 인입선을 제거하는 것으로서, 특히 본 발명의 특이한 점은 임시 인입선으로 사용될 금속 막이 두 번의 마스크 공정 사이에 실시되는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 경우 대한민국 특허출원 제10-2006-0052296호에서 제안한 기술과 달리, 금속막 제거를 위한 플래시 에칭 공정을 1회만 진행하여도 되므로, 공정을 단순화할 수 있음은 물론이고 플래시 에칭 마스크가 있는 부위와 없는 부위 사이에 플래시 에칭 결과 발생할 수 있는 높이 단차의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명에서는, 인입선을 형성할 부위를 노출하는 마스크('제1 마스크'라 칭하기로 함)를 형성한 후, 임시 인입선 형성을 위하여 기판 전면에 산성 무전해 금속, 스퍼터(Sputter) 증착, 또는 화학적 진공 증착(CVD) 방식으로 금속을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이때에, 본 발명의 양호한 실시예로서, 산성 무전해 금속 도금을 진행하는 이유는 인입선 정의를 위해 사용되는 제1 마스크가 알칼리 용액에 용해되어 박리 되는 경향이 있으므로, 산성 무전해 금속, 특히 산성 무전해 니켈 도금이 바람직하다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예로서 스퍼터(sputter) 방법 또는 화학 기상 증착(CVD; chemical vapor deposition) 방법이 적용되는 경우 니켈 또는 구리가 사용될 수도 있다.

본 발명의 양호한 실시예로서, 제1 마스크 상부에 구리 혹은 니켈의 막이 존재하여 마스크 박리를 방해하므로 연마 롤(roll)을 사용해서 연마를 하게 되면 마스크 상부의 구리 혹은 니켈 막만을 선택적으로 제거할 수 있다. 이는, 마스크 주 변과 임시 인입선으로 사용될 절연층 위의 금속막 사이에는 높이 단차가 존재하기 때문이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따라, 전 단계의 마스크를 박리한 후 니켈-금 전기 도금 부위만 노출하는 제2 마스크를 형성하여, 패드 위에 니켈 - 금도금을 수행하고, 제2 마스크를 박리한 후 인입선으로 사용된 금속 막은 플래시 에칭(flash etching; 화학적 식각 용액에 담궈 식각함)을 통하여 선택적으로 제거된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 방법으로 니켈-금도금을 전기 도금하면, 도2에 나타낸 바와 같이, 도금 인입선 없이 패드에 다른 종류의 금속을 전기 도금으로 피복할 수 있게 된다.

도3a 내지 도3k는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 니켈-금 전기 도금을 수행하여 본딩 패드를 형성하는 방법을 나타낸 도면이다. 도2에 개시한 본 발명에 따른 본딩 패드 제조 방법은, 앞서 지적한 바와 같이 대한민국 특허출원 제10-2006-0052296호의 기술이 기판 전면에 무전해 동도금을 수행한 후에 임시 인입선 형성 과정을 진행하는 데 반하여, 본건 특허 발명은 두 번의 마스크 작업과 한 번의 플래시 에칭 작업을 조합하여 인입선 없는 전기 도금 방법을 제공한다.

도3a를 참조하면, 우선 종래 기술에 따라 외층 회로(4,5)와 패드(10)를 형성한다. 여기서, 패드(10)는 후속 공정에서 와이어 본딩 패드로 사용될 것이며, 와이어 본딩을 위하여 니켈-금 도금이 패드 위에 피복되는 것이 필요하다.

도3b를 참조하면 기판에 마스크 재료(30), 예를 들어 감광성 마스크를 도포하고, 임시 인입선으로 사용될 부위(31)만이 노출되도록 패턴 형성함으로써 제1 마 스크(32)를 형성한다. 도3c를 참조하면, 회로와 패드(10)가 형성된 기판에 임시 인입선으로 사용될 부분(31)이 노출되고 나머지 부위는 제1 마스크(32)에 의하여 가려져 있는 모습을 나타내고 있다. 여기서, 본 발명의 양호한 실시예로서, 제1 마스크(31)를 형성하되, 상기 제1 마스크의 단차 높이는 이미 형성된 패드(10)의 단차보다 높은 것을 특징으로 할 수 있다.

도3d를 참조하면, 임시 인입선으로 사용될 금속 막(43)을 산성 무전해도금 혹은 스퍼터링, 화학 기상 증착을 통하여 전면 도포한다. 여기서, 산성 무전해 금속 도금을 진행하는 이유는 인입선 정의를 위해 사용되는 제1 마스크가 알칼리 용액에 용해되어 박리되는 경향이 있으므로, 산성 무전해 금속, 특히 산성 무전해 니켈 도금이 바람직하다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예로서 스퍼터(sputter) 방법 또는 화학 기상 증착(CVD; chemical vapor deposition) 방법이 적용되는 경우 니켈 또는 구리가 사용될 수도 있다.

한편, 제1 마스크(32) 상부에 구리 혹은 니켈의 막이 존재하면 후속 공정에서 마스크 박리를 방해하므로, 패드(10) 위의 금속 막은 남겨 둔 채로 제1 마스크(32) 상부의 구리 혹은 니켈 막만을 선택적으로 제거하는 것이 필요하다. 본 발명의 양호한 실시예로서, 연마 롤(buff roll)을 사용해서 기계적으로 표면을 식각하는 방식이 이용될 수 있다. 이는, 마스크(32) 주변과 임시 인입선으로 사용될 절연층 위의 금속막 사이에는 높이 단차가 존재하기 때문에 연마 롤을 사용해서 위에서 약간 기계적 연마가 진행되면 제1 마스크(32) 위에 있는 금속 막만을 제거할 수 있기 때문이다.

즉, 본 발명의 양호한 실시예로서 도3e를 참조하면, 연마 롤을 사용해서 표면 연마를 진행하면, 단차 높이가 가장 높은 제1 마스크 상부의 금속 막(예를 들어 산성 무전해 니켈)은 선택적으로 제거된다. 이에 반하여, 단차가 상대적으로 낮은 곳에 있는 패드(10) 위의 니켈 막은 잔류하게 된다.

이어서, 마스크 작업을 위해 사용되었던 제1 마스크(32)는 도3f에서와 같이 박리하여 제거된다. 이어서, 제2차로 마스크 재료를 도포하고 패턴 형성하여 부분 식각 제거하여 제2 마스크(63)를 형성함으로써, 도3g에서와 같이 니켈-금 전기 도금을 실시할 부분(64), 즉 패드(10) 부위를 열어 준다.

이어서, 도3h를 참조하면, 전기 니켈-금 도금으로 패드 위에 니켈-금(65)을 도포한다. 임시 인입선에 의해 니켈-금 도금 시에 필요한 전기가 공급되면서 니켈-금 도금이 필요한 부위, 즉 패드 위에만 니켈-금도금(65)이 진행됨을 볼 수 있다. 도3i 및 도3j를 참조하면, 임무를 완수한 제2 마스크(63)를 박리하고, 이어서 플래시 에칭으로 남아있는 임시 인입선(71)을 제거한다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허 청구 범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개선하였다. 본 발명의 특허 청구 범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수 행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용될 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 진화, 치환 및 변경이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명은 전기 도금을 위한 인입선이 없이 패드에 니켈-금도금을 가능하도록 함으로써 기판의 회로 밀도를 증대시킬 수 있음과 동시에 불필요한 인입선으로 인한 잡음 문제를 해결한다. 더욱이, 본 발명은 금속막 제거를 위한 플래시 에칭 공정을 1회만 진행하여도 되므로, 공정을 단순화할 수 있음은 물론이고 플래시 에칭 마스크가 있는 부위와 없는 부위 사이에 플래시 에칭 결과 발생할 수 있는 높이 단차 발생을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 절연층 위에 동박 회로가 형성된 인쇄 회로 기판의 패드에 니켈-금을 전기 도금하여 인쇄 회로 기판을 제조하는 방법에 있어서,

   (a) 상기 패드에 니켈-금 전기 도금을 위하여 전기를 공급하는 임시 인입선이 형성될 부위가 노출되도록 제1 마스크를 패턴 형성하되, 형성된 제1 마스크의 높이 단차는 니켈-금도금이 전기 도금될 패드의 높이 단차에 비하여 높은 것을 특징으로 하는 단계;

   (c) 상기 제1 마스크가 형성된 상태에서 임시 인입선으로 사용될 금속 막을 기판 전면에 형성하는 단계;

   (d) 상기 단계 (c)의 결과, 기판 전면에 형성된 금속 막을 연마 롤을 이용하여 높이 단차가 존재하는 상기 제1 마스크 상부에 형성된 금속 박막은 연마하고 상대적으로 높이 단차가 낮은 부위에 덮인 금속 박막은 남도록 기계적 연마를 수행하는 단계;

   (e) 상기 제1 마스크를 박리한 후, 전기 니켈-금도금이 진행될 패드가 노출되도록 제2 마스크를 형성하는 단계;

   (f) 상기 제2 마스크 하에 노출된 패드에 전기 니켈-금도금을 진행하는 단계;

   (g) 상기 제2 마스크를 박리하고 플래시 에칭을 통하여 남아있는 임시 인입선 금속 막을 제거하는 단계;

   를 포함하는 인쇄 회로 기판 제조 방법.
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