KR100878907B1 - Ｃｓｐ용 양면 플렉스 회로기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CSP용 양면 플렉스 회로기판 제조방법에 관한 것으로, 특히 양면 플렉스 회로기판 제조방법에 있어서, 플렉스 양면 동박 원판을 재단하고 지정된 위치에 레이저 가공으로 깊이 조절되는 비아홀을 형성하는 과정; 비아홀의 내벽과 동박원단 양면을 동도금하고 DF 필름을 라미네이팅하며 상판에 미세한 회로패턴과 하판에 패드 패턴을 각각 노광하여 현상 인화하는 과정; 원판의 하판에 인화된 패드패턴을 기준으로 전해 금도금하고 상판에 금도금되었는지를 육안으로 검사하는 과정; 및 금도금된 회로기판의 상판과 하판에 인화된 DF 필름을 박리하고 에칭으로 노출된 동패턴을 각각 제거하며 수세와 건조하고 상판의 회로패턴을 레진으로 몰딩하는 과정; 이 포함되는 구성을 특징으로 하여, 미세한 회로패턴이 비아홀을 통하여 통전상태 인지를 육안으로 확인하므로 고가의 장비를 사용하지 않고 불량 상태를 검사하는 효과가 있다.

동박, 비아홀, 에칭, 패드, 플렉스, 금도금, 미세패턴, 레이저

Description

ＣＳＰ용 양면 플렉스 회로기판 제조방법{METHOD OF PRODUCTION DUAL LAYER FLEX CIRCUIT BOARD FOR CSP}

도 1 은 종래 기술에 의한 단면 회로기판의 미세패턴 형성 방식 설명도.

도 2 는 종래 기술에 의한 단면 회로기판의 미세패턴 형성 방법 순서도.

도 3 은 본 발명의 일예에 의한 CSP용 양면 플렉스 회로기판 제조 상태 순서 도시도.

도 4 는 본 발명의 일예에 의한 CSP용 양면 플렉스 회로기판 제조 방법 순서도.

도 5 는 본 발명에 의하여 제조된 CSP용 양면 플렉스 회로기판의 비아홀에 의하여 상판에 금도금 패턴이 형성된 상태와 형성되지 못한 상태 비교 도시도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100 : 에폭시 기판 110,115,130,135 : 구리

120 : 비아홀 140,145 : DF

150,155 : 니켈 160,165 : 금

170 : 몰딩

본 발명은 반도체 패키지의 양면 회로기판에 관한 것으로, 특히 양면을 전기적으로 연결하는 비아홀의 불량 여부를 육안으로 확인하고 제조공정이 간단하며 생산성을 높이는 CSP용 양면 플렉스 회로기판 제조방법에 관한 것이다.

전자산업의 발달에 의하여 전자 부품이 고기능화, 소형화로 발달하고 있으며, 또한 완성된 하나의 장비로 다양한 기능 및 서비스 제공이 요구되고 있다. 일예로, 휴대전화기, MP3, PMP 등과 같이 보급이 활성화되고 있는 이동용 단말장비의 경우, 두께가 얇고 소형이며 가벼워야 하므로 탑재되는 부품의 크기가 작고 가벼운 것을 요구하고 있다.

전자회로를 구성하는 부품의 반도체 패키지는 CSP(CHIP SCALE PACKAGE)에 의하여 두께, 크기 및 무게를 작게 하고, 인쇄회로기판 또는 회로기판(PRINTED CIRCUIT BOARD: PCB)의 두께를 얇게 하므로 전체적인 두께와 무게를 조절하고 있으며, 회로기판은 장비의 디자인에 적합하게 변형되도록 유연성 있는 회로기판을 사용하는 것이 일반적이다.

회로기판 또는 인쇄회로기판(이하 회로기판이라 한다)은 절연체의 기판위에 도체로 회로(CIRCUIT)의 패턴(PATTERN)을 구성하고, 회로위에 반도체 등의 부품을 부착하여 전자회로가 완성되도록 하는 것이다. 회로기판은 일측 단면에 부품을 부착하는 단면 회로기판과, 양측 면에 부품을 부착하는 양면 회로기판이 있으며, 양면 회로 기판을 사용하는 경우, 장비의 전체적인 두께를 더욱 줄이고 소형 및 경량화가 가능하다.

양면(DOUBLE LAYER) 회로기판은 하나의 회로가 여러 개의 회로기판 또는 넓은 면적의 회로기판위에 구성되어야 하는 것을 하나의 회로기판이면서 적은 면적의 회로기판위에 구성되도록 하는 것이므로, 양측 면에 각각 구성된 회로가 전기적으로 연결되어하며, 이러한 기능을 위하여 관통홀(THROUGH-HALL) 또는 비아홀(VIA-HALL)이 존재한다.

또한, 절연체 또는 절연층 사이에 회로 패턴이 구성되는 것을 다층 회로기판 또는 멀티레이어(MULTI-LAYER) 회로기판이라고 하며, 다층 회로기판일수록 관통홀 또는 비아홀(이하 비아홀 이라한다)의 중요성이 더욱 증가한다.

반도체 기술의 발달에 의하여 각 부품의 크기가 작아지면서 회로기판에 구성되는 패턴의 굵기도 점차 가늘거나 작아지게 되므로 비아홀의 직경도 따라서 작아지게 된다.

이러한 비아홀은 절연층을 관통하여 형성되는 것이므로, 양면 회로기판의 각 회로가 전기적으로 서로 연결되도록 도체로 구성되어야 하고, 전해도금, 무전해도금의 방법에 의하여 도체가 형성되며 직경이 미리미터(mm) 이하로 작아지면서 비아홀 내부를 도체를 완전하게 메우기 어려운 문제가 있다.

회로기판의 절연체 특성에 의하여 유연성이 있는 것과 없는 것으로 구분되며, 유연성 있는 회로기판을 플렉시블(FLEXIBLE) 또는 플렉스(FLEX) 회로기판이라고 한다.

종래 기술에서는 전자회로의 패턴 굵기가 0.05 미리미터(mm)로 가늘어 지면서 비아 홀의 형성문제에 의하여 양면 플렉스 회로기판을 구성하기 어려운 문제가 있어 단면 회로기판을 이용하였다.

도 1 및 도 2를 참조하여 종래 기술에 의한 단면 회로기판의 미세패턴 형성 방식을 설명하면, 적정한 크기로 재단된 구리(Cu) 기판을 전해 탈지하고(S10), 액상의 포토레지스터를 도포하여, 형성하고자 하는 회로패턴을 음각으로 노광하고 현상에 의하여 패턴 부분의 포토레지스터를 제거한다(S20). 이와 같이 제거된 포토레지스터가 미세패턴을 형성하며, 미세패턴에 전해도금 또는 무전해 도금 방식으로 금(Au; GOLD)도금하고 그 위에 니켈(Ni) 도금하여 적정한 두께로 만든 후에 다시 금(Au)을 도금하므로 미세패턴 도금을 완료한다(S30). 미세패턴의 금도금이 완료되면 미세패턴을 형성한 포토레지스터를 박리하여 제거한다(S40),(10).

구리 기판위에 미세패턴이 형성된 면을 레진(RESIN)으로 몰딩(MOLDING)하여 도금된 미세패턴을 기계적 및 화학적 외력으로 부터 보호한다(S50),(20).

레진 몰딩된 회로기판의 구리기판 부분은 에칭(ETCHING)에 의하여 부식시켜 제거하므로, 레진으로 몰딩된 미세회로 패턴이 남도록 한다(S60),(30).

에칭으로 드러난 미세회로 패턴부분에 PSR(솔더레지스트, PHOTO SOLDER RESIST) 잉크(INK)를 도포하고(40), 회로부분의 지정된 패턴, 일예로 부품이 접촉되는 부분 및 와이어가 연결되는 패드(PAD) 부분이 노출되도록 노광과 현상 등의 PSR 가공처리하고(S70), 세척, 건조 및 검사 등을 하므로 회로기판을 완성한다(S80),(50).

그러나 종래 기술에 의한 미세패턴 형성에서는 PSR 처리 등이 필요하므로 공정이 복잡하고 시간과 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.

또한, 패턴이 점점 가늘어지면서 PSR 공정에 의하여 노출되는 미세패턴이 음각으로 나타나고, 외부와 전기적으로 접속되어 신호를 전송하는 와이어가 용접되는 패드 부위는 직경 0.2 미리미터(mm)를 유지하여야 하므로 한정된 면적의 기판에서 회로패턴이 차지하는 면적을 줄여야 하는 문제가 있다.

이러한 종래 기술을 이용하여 미세패턴의 양면 회로기판을 제작하는 경우, 상부와 하부의 패턴을 전기적으로 연결하는 비아홀을 통전상태로 하기위하여 젤 상태의 은(SILVER)을 수작업으로 비아홀에 메우는 실버 페이스트 공법을 사용하였으나, 비아홀의 직경 크기가 0.05 미리미터 이하로 미세하게 하는 경우 불량 발생률이 높은 문제가 있다.

또한, 실버 페이스트를 묽게 하여 미세한 크기의 비아홀에 용이하게 투입되도록 하는 경우, 실버 페이스트의 흐름 및 번짐이 발생하여 회로기판 전체의 불량률을 높이어 손실이 증가하는 문제가 있다.

또한, 상부와 하부 패턴의 통전상태를 별도의 검사장비로 확인하여야 하므로 생산 공정이 매우 복잡하고 시간이 많이 소요되며, 특히 비아홀의 직경을 0.05 미리미터의 미세한 크기로 줄이기 어려운 문제와 PSR 공정에 의하여 형성되는 PSR에 의하여 패드가 음각 형상을 하므로 와이어 본딩의 불량 발생률이 높은 문제가 있다.

본 발명은 양면 플렉스 회로기판에서 비아홀의 직경 크기를 미세하게 하면서, 상부와 하부 패턴의 통전상태를 육안으로 확인하는 것으로, 특히, 와이어가 본딩되는 패드패턴 부분에 PSR을 형성할 필요가 없으므로 전체 공정이 간단하고 드라이 필름 포토레지스트를 사용하므로 제조비용이 저렴한 CSP용 양면 플렉스 회로기판 제조방법을 제공하는 것이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 양면 플렉스 회로기판 제조방법에 있어서, 플렉스 양면 동박 원판을 재단하고 지정된 위치에 레이저 가공으로 깊이 조절되는 비아홀을 형성하는 과정; 비아홀의 내벽과 동박원단 양면을 동도금하고 DF 필름을 라미네이팅하며 상판에 미세한 회로패턴과 하판에 패드 패턴을 각각 노광하여 현상 인화하는 과정; 원판의 하판에 인화된 패드패턴을 기준으로 전해 금도금하고 상판에 금도금되었는지를 육안으로 검사하는 과정; 및 금도금된 회로기판의 상판과 하판에 인화된 DF 필름을 박리하고 에칭으로 노출된 동패턴을 각각 제거하며 수세와 건조하고 상판의 회로패턴을 레진으로 몰딩하는 과정; 이 포함되는 구성을 제시한다.

이하, 상기와 같은 구성의 본 발명에 의한 것으로, CSP용 양면 플렉스 회로기판 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도 3 은 본 발명의 일예에 의한 CSP용 양면 플렉스 회로기판 제조 상태 순서 도시도이고, 도 4 는 본 발명의 일예에 의한 CSP용 양면 플렉스 회로기판 제조 방법 순서도 이며, 도 5 는 본 발명에 의하여 제 조된 CSP용 양면 플렉스 회로기판의 비아홀에 의하여 상판에 금도금 패턴이 형성된 상태와 형성되지 못한 상태 비교 도시도 이다.

본 발명의 일예를 설명함에 있어서, 본 발명과 직접적으로 관련 없고, 잘 알려져 있는 기술 내용에 대하여서는 도면 도시 및 설명을 생략하므로, 본 발명의 요지를 흐리지 않고 명확하게 전달한다.

도 4를 참조하여, 본 발명의 일예에 의한 CSP용 양면 플렉스 회로기판 제조 방법을 설명하면, 양면 동박 원판을 재단하고 레이저 가공으로 깊이가 조절되는 비아홀을 형성하는 과정; 양면에 동도금하고 DF 필름 라미네이팅과 미세회로패턴의 노광, 현상하는 과정; 하판이 패드패턴을 기준으로 금도금하고 상판의 금도금 상태를 육안으로 검사하는 과정; 및 현상된 DF 필름을 박리하고 에칭으로 노출된 동패턴을 제거하며 미세 회로패턴이 구성된 상판을 레진으로 몰딩하는 과정; 이 포함되는 구성이다.

바람직하게 검사과정은, 재단된 원판의 하판에 현상된 패드패턴에 전극을 연결하여 전해방식으로 상판과 하판에 현상된 미세패턴을 각각 금도금하는 과정; 및 금도금된 원판의 상판을 육안 검사하여 금도금되었는지를 확인하고 상판의 미세한 회로패턴에 금도금되지 않았으면 비아홀 도금 불량으로 처리하는 과정; 이 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 현상과정은 레이저 가공으로 깊이가 조절되어 비아홀이 형성된 원판의 양면 에 전해와 무전해 방식을 모두 적용하여 비아홀 내벽이 동도금되도록 도금하는 과정; 동도금된 원판의 양면에 DF 필름을 열과 압력에 의하여 라미네이팅으로 각각 접착하고 상판에 미세한 회로패턴을 노광하며 하판에 패드패턴을 노광하고 현상하는 과정; 이 포함되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도 3 과 도 4 를 참조하여 본 발명의 일예에 의한 CSP용 양면 플렉스 회로기판 제조 방법을 상세히 설명하면, 약 0.1 미리미터(mm) 두께의 에폭시(EPOXY) 기판(100)의 상판(110)과 하판(115)의 양면에 약 17 미크론(MICRON) 두께의 동박(Cu)이 각각 부착된 플렉스(FLEX) 원판을 설계된 전자회로의 패턴이 형성되도록 선택된 크기로 자르는 재단 처리한다(S100),(a).

재단된 원판(a)에 지정된 x,y 좌표에 의한 지정된 위치에 레이저(LASER)를 이용하여 깊이를 조절한 상태로 비아홀(120)을 가공 및 형성한다(S110),(b). 즉, 하판의 동박(115)과 에폭시(100)를 관통하고 상판의 동박(110)은 관통하지 않는 상태로 비아홀(120)을 형성한다. 이때 형성되는 비아홀의 직경은 0.05미리미터(mm)로 미세한 크기이다.

비아홀(120)이 가공되어 형성된 플렉스 원판의 상판과 하판에 전해와 무전해 방식을 모두 적용하여 비아홀 내벽을 동도금을 하므로, 상판(130)과 하판(135)에 도금된 구리(Cu)층이 각각 형성되도록 한다(S120),(c). 이때 비아홀(120) 내부가 동도금되어 상판의 구리층(110,130)과 하판의 구리층(115,135)이 전기 신호가 흐르는 통전상태가 된다. 그러므로 종래의 실버 페이스트를 사용하는 경우보다 미세한 크 기의 비아홀을 완전하게 통전상태로 형성할 수 있다. 일반적으로 비아홀 내벽의 도금에는 무전해 도금을 먼저 행하고 다음 순서로 전해도금을 행한다.

비아홀(120)이 형성되고 동도금이 완료된 원판의 상판과 하판에 감광성 물질인 포토레지스터의 DF(DRY FILM)을 라미네이팅(LAMINATING)하여 부착한다(d).

상기 원판에 DF 필름을 라미네이팅하는 것은 약 섭씨 100 도의 온도와 소정의 압력을 갖는 롤러(ROLLER) 사이를 통과시키므로 이루어지며, 라미네이팅하기 전의 원판 표면은 이물질 제거를 위하여 브러싱과 수세 및 건조 등에 의한 정면처리를 거친다.

상기 감광성 물질(PHOTO RESISTER)은 크게 액상과 DF의 2 가지 형태가 있으며, 일반적으로 액상 감광성 물질보다 DF 감광성 물질의 가격이 저렴하고 부착공정이 간단하다.

DF 필름(드라이 필름)은 커버필름, 포토레지스트 필름 및 마일러(MYLAR) 필름의 3 층으로 구성되고, 커버필름을 제거하여 원판에 접착 또는 부착한다.

상판에 라미네이팅된 DF 필름(140)에는 선폭이 0.05 미리미터(mm), 선간 간격이 0.03 미리미터인 미세패턴에 의한 회로구성을 해당 과정에 의하여 노광(EXPOSURE) 처리하고, 하판에 라미네이팅된 DF 필름(145)에는 선폭 또는 직격이 0.2 미리미터(mm)인 패드패턴(PAD PATTERN)을 해당 과정에 의하여 노광(EXPOSURE) 처리한다.

노광처리는 자외선(ULTRA VIOLET: UV)을 이용하며, DF 필름위에 마스크(MASK) 또는 패턴 필름(PATTERN FILM)을 부착하여 자외선을 조사하고, 조사된 자외선에 노광 또는 노출된 부분은 광중합 작용에 의하여 불용해 상태로 화학적 변환이 된다. 이와 같이 노광된 DF 필름을 현상(DEVELOPMENT)하면, 현상액의 비누화 반응에 의하여 노광되지 않은 부분이 팽윤되거나 녹으면서 제거된다. 현상액으로는 탄산나트륨(1%의 Na2CO3) 또는 탄산칼륨(K2CO3)을 사용한다.

따라서 원판의 상면에 미세 회로패턴과 하면에 패드의 패턴이 각각 현상되고, 현상이 완료된 상태에서 열풍 건조하므로 DF 필름이 밀착 및 경화된다(S130).

DF 필름에 패턴이 형성된 원판의 표면을 깨끗이 세정하고 하판의 패드 패턴에 전극을 연결하여 니켈도금과 금도금을 순차 처리하므로 상판의 미세패턴과 하판의 패드 패턴에 각각 금도금된다(S140).

이때 비아홀이 정상적으로 동(Cu)도금되어 통전상태이면 상판의 미세패턴에 금(Au)도금이 이루어지고, 비아홀이 정상적으로 동도금되어 있지 않는 경우는 상판의 미세패턴에 금도금이 이루어지지 않는다.

도 5 를 참조하면, 상판의 미세패턴에 금도금된 상태와 금도금되지 않은 상태가 도시되어 있다.

금(GOLD)은 노란색상을 발생하여 육안으로 관측이 매우 용이하므로, 도금상태가 육안으로 간단하게 확인되고, 별도의 고가 장비를 사용하여 비아홀의 동도금에 의한 통전상태를 확인하지 않고서도 육안으로 비아홀의 동도금에 의한 통전상태를 상대적으로 확인하게 된다(S150),(e).

상판의 금도금 상태를 육안으로 확인하여 금도금이 안 되어 있으면 비아홀이 통전상태가 되지 못한 것이므로 불량 처리한다.

육안검사에 의하여 양품으로 판정된 원판의 현상된 DF 필름을 해당 박리공정에 의 하여 제거하고(S160), 염화철 용액에 의하여 에칭하므로 동패턴을 식각하여 제거하며, 수세 및 건조를 통하여 양쪽 표면을 깨끗하게 한다(S170),(f). DF 필름 박리에는 일반적으로 NaOH 또는 KOH를 사용한다.

미세한 회로패턴이 형성된 상판부분에 소정의 필요에 의하여 CSP 부품을 부착하거나 또는 부착하지 않은 상태에서 레진으로 몰딩하므로 CSP용 양면 플렉스 회로기판의 제조가 완료된다.

따라서 상기와 같은 구성의 본 발명은, 레이저 가공된 비아홀 내벽 동도금의 통전상태 신뢰성(RELIABILITY)이 증가하고, 금도금 상태를 육안 확인으로 용이하게 분별하며, 상판에 회로패턴의 설계가 용이하고 PSR 공정을 하지 않아도 되는 장점이 있다. 또한, 상판의 패드패턴이 필요한 지점에서도 0.05 미리미터로 구성하고 비아홀을 통하여 하판에 0.2 미리미터의 패드패턴에 통전시키므로, 금으로 된 와이어 본딩(WIRE BONDING)이 용이한 동시에 상판의 회로패턴을 자유롭게 설계할 수 있는 장점이 있다.

본 발명을 일예로 설명하였으나, 반드시 이러한 일예에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 일예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 일예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되 는 것으로 해석되어야 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 패드패턴 부분을 기준으로 양면 금도금하고 패드패턴과 미세한 회로패턴이 비아홀을 통하여 통전상태 인지를 육안으로 확인하므로 고가의 장비를 사용하지 않고 불량상태를 검사하는 산업적 이용효과가 있다.

또한, 양면으로 회로패턴과 패드패턴을 구성하고 비아홀로 통전시키므로, 단면 플렉스 회로에서 필요하였던 PSR 공정이 필요하지 않게 되어 제조공정이 간단해지고, 제조비용이 저렴해지는 산업적 이용효과가 있다.

또한, 패드 패턴이 양각상태이므로 와이어 본딩이 용이한 동시에 불량 발생이 없는 사용상 편리한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 양면 플렉스 회로기판 제조방법에 있어서,

   플렉스 양면 동박 원판을 재단하고 지정된 위치에 레이저 가공으로 깊이 조절되는 비아홀을 형성하는 과정;

   상기 가공된 비아홀의 내벽과 동박원단 양면을 동도금하고 DF 필름을 라미네이팅하며 상판에 미세한 회로패턴과 하판에 패드 패턴을 각각 노광하여 현상하는 과정;

   상기 원판의 하판에 현상된 패드패턴을 기준으로 전해 금도금하고 상판의 금도금 상태를 육안으로 검사하는 과정; 및

   상기 금도금된 회로기판의 상판과 하판에 인화된 DF 필름을 박리하고 에칭으로 노출된 동패턴을 각각 제거하며 수세와 건조하고 상판의 회로패턴을 레진으로 몰딩하는 과정; 이 포함되는 CSP용 양면 플렉스 회로기판 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 검사과정은,

   상기 재단된 원판의 하판에 인화된 패드패턴에 전극을 연결하여 전해방식으로 상판과 하판에 현상된 미세패턴을 각각 금도금하는 과정; 및

   상기 금도금된 원판의 상판을 육안 검사하여 금도금되었는지를 확인하고 상판의 미세한 회로패턴에 금도금되지 않았으면 비아홀 내벽 동도금 불량으로 처리하는 과정; 이 포함되는 것을 특징으로 하는 CSP용 양면 플렉스 회로기판 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 현상과정은,

   상기 레이저 가공으로 깊이가 조절되어 비아홀이 형성된 원판의 양면에 전해와 무전해 방식을 모두 적용하여 비아홀 내벽이 동도금되도록 도금하는 과정;

   상기 동도금된 원판의 양면에 DF 필름을 열과 압력에 의하여 라미네이팅으로 각각 접착하고 상판에 미세한 회로패턴을 노광하며 하판에 패드패턴을 노광하고 현상과 인화하는 과정; 이 포함되는 것을 특징으로 하는 CSP용 양면 플렉스 회로기판 제조방법.

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