KR100951939B1 - Method of manufacturing flexible printed circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 굴곡성과 유연성을 가진 연성인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a printed circuit board, and more particularly, to a method for manufacturing a flexible printed circuit board having flexibility and flexibility.
반도체 집적회로의 집적도 발전, 소형 칩 부품을 직접 탑재하는 표면실장 기술의 발전 및 전자 장비들의 소형화 추세에 따라 더욱 복잡하고 협소한 공간에서도 내장이 용이한 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board; FPCB)이 개발되었다.Flexible printed circuit boards (FPCBs), which are easy to embed in more complex and narrow spaces, due to the development of semiconductor integrated circuits, the development of surface-mount technology for directly mounting small chip components, and the miniaturization of electronic equipment. This was developed.
이러한 연성인쇄회로기판은 연성 동박적층판(Flexible Copper Clad Laminate; 이하, FCCL)을 기판 소재로 사용하여 제조한다. FCCL은 폴리이미드 필름의 표면에 동박층을 접착한 연성의 기판으로 예전에는 폴리이미드 필름과 동박을 접착제로 붙인 3층 구조(폴리이미드 필름-접착제-동박)의 제품이 많이 사용되었는데, 최근에는 폴리이미드 필름과 동박층을 직접 접착한 2층 구조의 FCCL이 많이 사용되고 있다.Such a flexible printed circuit board is manufactured using a flexible copper clad laminate (hereinafter, FCCL) as a substrate material. FCCL is a flexible substrate that has a copper foil layer adhered to the surface of a polyimide film. In the past, many products of a three-layer structure (polyimide film-adhesive-copper foil) in which a polyimide film and a copper foil were glued were used. FCCL of the two-layer structure which directly bonded the mid film and the copper foil layer is used frequently.
도 1은 이러한 종래의 FCCL을 나타낸 단면도, 도 2는 도 1의 FCCL의 표면에 동도금한 것을 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, FCCL(10)은 폴리이미드 필름(11)의 상면 및 하면에 각각 동박층(12)이 위치하며, 드릴링 등을 통해 폴리이미드 필름(11)과 동박층들(12)을 관통하여 관통홀(13)을 형성시킨다.1 is a cross-sectional view showing such a conventional FCCL, Figure 2 is a cross-sectional view showing a copper plating on the surface of the FCCL of FIG. Referring to FIG. 1, in the
관통홀(13)을 형성한 후에는, 도 2에 도시된 것처럼 관통홀(13)을 경유하여 상면과 하면을 전기적으로 도통시키기 위해 동박층(12)의 표면에 화학 동도금 및 전기 동도금 등을 통해 동도금층(14)을 형성하게 된다. After the
하지만, 이렇게 화학 동도금 및 전기 동도금을 이용하게 되면 동도금층(14)에 의해 동박층(12)이 더욱 두꺼워지는 단점이 있다. 또한, 이렇게 형성된 FCCL(10)은 동박층(12)의 두께가 두꺼워 미세한 회로를 형성하는 것이 곤란하다.However, when the chemical copper plating and the electrocopper plating is used, the
또한, 이렇게 동박층(12)의 두께가 두꺼워지는 것을 막기 위해 동도금이 불필요한 동박층(12)의 표면에 드라이 필름을 부착하고 관통홀(13) 주변에만 동도금하는 방법(소위, 버튼 플레이팅)이 있지만, 드라이 필름을 노광, 현상하는 공정이 추가되어 공정이 복잡해진다.In addition, in order to prevent the thickness of the
본 발명은 두께를 얇게하여 미세패턴의 회로 형성이 용이한 연성인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a flexible printed circuit board having a thin thickness, which facilitates circuit formation of a fine pattern.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판의 제조방법은 일면에 제1 동박층이 적층된 폴리이미드 기판에 비아홀을 형성하는 단계; 상기 폴리이미드 기판을 표면처리하는 단계; 상기 폴리이미드 기판의 표면에 전기동이 도금될 수 있도록 증착에 의해 씨드(Seed)층을 형성하는 단계; 상기 씨드층의 표면에 전기동을 도금하여 제2 동박층을 형성하는 단계; 상기 제1 동박층 및 상기 제2 동박층에 회로를 형성하는 단계; 및 상기 회로의 표면을 처리하는 후처리공정단계를 포함한다.Method for manufacturing a flexible printed circuit board according to the present invention comprises the steps of: forming a via hole in a polyimide substrate having a first copper foil layer laminated on one surface; Surface treating the polyimide substrate; Forming a seed layer by evaporation so that copper may be plated on the surface of the polyimide substrate; Plating copper on the surface of the seed layer to form a second copper foil layer; Forming a circuit in said first copper foil layer and said second copper foil layer; And a post processing step of treating the surface of the circuit.
여기서, 상기 비아홀은, 상기 제1 동박층과 상기 폴리이미드 기판을 관통하 여 형성되거나, 상기 폴리이미드 기판만을 관통하여 형성될 수 있다. 아울러, 상기 표면처리하는 단계는, 이온빔, 플라즈마(Plasma) 및 디스미어(Desmear) 중의 적어도 어느 하나에 의할 수 있다.Here, the via hole may be formed through the first copper foil layer and the polyimide substrate, or may be formed only through the polyimide substrate. In addition, the surface treatment may be performed by at least one of an ion beam, a plasma, and a desmear.
게다가, 상기 씨드층을 형성하는 단계는, 고주파 유도가열 방식, 저항 가열방식, 일렉트론 빔 방식 및 플라즈마 방식 중의 적어도 어느 하나에 의할 수 있다. 더욱이 ,상기 씨드층은, 니켈-크롬(Ni-Cr), 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)을 포함할 수 있다.In addition, the forming of the seed layer may be performed by at least one of a high frequency induction heating method, a resistance heating method, an electron beam method, and a plasma method. Furthermore, the seed layer may include nickel-chromium (Ni-Cr), copper (Cu), or nickel (Ni).
또한, 상기 비아홀을 형성하는 단계 이전에, 상기 제1 동박층의 상면에 캐리어 테이프(Carrier tape)를 부착하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 동박층을 형성하는 단계 이후에, 상기 캐리어 테이프를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include attaching a carrier tape to an upper surface of the first copper foil layer before forming the via hole, and after forming the second copper foil layer, It may further comprise the step of removing.
나아가, 상기 제1 동박층 및 상기 제2 동박층에 회로를 형성하는 단계에서, 절곡될 부위의 씨드층 및 제2동박층을 에칭에 의해 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.Furthermore, in the forming of the circuits on the first copper foil layer and the second copper foil layer, the method may further include removing the seed layer and the second copper foil layer of the portion to be bent by etching.
본 발명의 연성인쇄회로기판의 제조방법에 의하면, According to the method of manufacturing a flexible printed circuit board of the present invention,
첫째, 증착에 의해 씨드층을 형성하고, 씨드층 위에 동도금에 의해 동박층이 형성되기 때문에 기판의 두께가 얇아진다.First, the seed layer is formed by evaporation, and the copper foil layer is formed by copper plating on the seed layer, so that the thickness of the substrate becomes thin.
둘째, 기판의 두께가 얇기 때문에 미세패턴의 회로 형성이 용이한 장점이 있다.Second, since the thickness of the substrate is thin, there is an advantage in that a circuit of a fine pattern is easily formed.
셋째, 동박층의 두께가 두꺼워지는 것을 방지하기 위해 버튼 플레이팅을 할 때보다 공정이 단순하다.Third, the process is simpler than when button plating to prevent the copper foil layer from becoming thick.
넷째, 캐리어 테이프를 사용하는 경우, 에칭시 회로 패턴의 상하부 편차를 줄일 수 있고, 동박층 면에 플라즈마가 퍼지는 것을 방지할 수 있으며, 기판의 구김현상을 해결해 줄 수 있는 효과가 있다.Fourth, in the case of using the carrier tape, it is possible to reduce the upper and lower variations of the circuit pattern during etching, to prevent the spread of the plasma on the copper foil layer surface, and to solve the wrinkle phenomenon of the substrate.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연성인쇄회로기판의 제조방법을 나타낸 순서도, 도 4 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 연성인쇄회로기판의 제조과정을 나타낸 단면도이다.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flexible printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 10 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a flexible printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판의 제조방법은 단계 S11 내지 단계 S18을 포함한다. 3 to 10, a method of manufacturing a flexible printed circuit board according to the present invention includes steps S11 to S18.
단계 S11에서는 일면에 제1 동박층(120)이 적층된 폴리이미드 기판(110)(도 4 참조)을 준비하고, 제1 동박층(120)의 상면에 캐리어 테이프(Carrier tape; 400)를 부착한다(도 5 참조). 일면에 제1 동박층(120)이 적층된 폴리이미드 기판(110)은 단면 자재라고도 불리운다. 상기 동박층은 일반 전해박이 사용될 수 있고, 특히 굴곡성이 요구되는 부분이 있는 경우에는 굴곡성이 좋은 압연박이나 특수전해박 등이 사용될 수 있다. In step S11, a polyimide substrate 110 (see FIG. 4) having the first
상기 캐리어 테이프(400)의 부착은 후술하는 것처럼 필요에 따라 생략될 수도 있다.Attachment of the
단계 S12에서는 폴리이미드 기판(110)을 관통하는 비아홀(130)을 형성시킨다(도 6 참조). In step S12, a
상기 비아홀(130)은 유브이(Ultraviolet; UV) 레이저 드릴 등에 의해 형성된다. UV 레이저 드릴은 레이저 발생원으로 바나듐(Vanadium) 등을 사용하여 355㎛의 자외선 파장대를 발생함으로써 75㎛ 이하의 가공이 가능하다. UV 레이저 드릴은 미세하고 정교한 비아홀(130)을 형성시킬 수 있다.The
단계 S13에서는 폴리이미드 기판(110)의 표면을 처리한다. 표면처리는 이온빔, 플라즈마(Plasma) 및 디스미어(Desmear) 중의 적어도 어느 하나에 의할 수 있다. In step S13, the surface of the
특히, 후술할 씨드층(200) 증착을 위해 플라즈마를 사용하면, 제1 동박 층(120)의 면에 플라즈마가 퍼질 수 있어서 폴리이미드 기판(110) 쪽의 표면 조도의 향상이 어려울 수 있다. 이를 방지하기 위해 표면처리를 하게 되면, 제1 동박층(120)에 플라즈마가 퍼지는 일이 없기 때문에 제1 동박층(120)의 유무와 상관없이 폴리이미드 기판(110) 쪽의 고른 표면 조도를 확보할 수 있고, 씨드층(200) 형성시 밀착력을 좋게 할 수 있다.In particular, when the plasma is used to deposit the
다음으로, 단계 S14에서는 비아홀(130)이 형성된 폴리이미드 기판(110)의 표면에 전기동(300)이 도금될 수 있도록 증착에 의해 씨드(Seed)층(200)을 형성시킨다(도 7 참조). 씨드층(200)은 니켈-크롬(Ni-Cr), 구리(Cu) 또는 니켈에 의해 형성된다. 씨드층(200)은 후술할 제2 동박층(300)을 형성시키기 위한 것이므로, 도 7에 도시된 것처럼 제1 동박층(120)에는 씨드층(200)을 형성시킬 필요가 없다. 즉, 씨드층(200) 형성을 위한 플라즈마는 폴리이미드 기판(110)을 향하여 발생되고, 씨드층(220)은 폴리이미드 기판(110)과 비아홀(130)에 형성된다. 이러한 단계 S14에서의 씨드층(200)을 형성시키기 위한 증착(Sputtering) 공법으로는 고주파 유도가열 방식, 저항 가열방식, 일렉트론 빔 방식 및 플라즈마 방식 중의 적어도 어느 하나에 의해 가능하다.Next, in step S14, the
증착 공법이란 금속판에 아르곤 등의 불활성 원소를 부딪쳐서 금속 분자를 쫓아낸 후 표면에 막을 부착하는 기술이다. 진공이 유지된 챔버 내에서 불활성 기체인 아르곤(Ar) 가스 등을 흘려주면서 타겟(Target)에 직류 전원을 인가하면, 증착하고자 하는 기판과 타겟 사이에 플라즈마(Plasma)가 발생한다. 이러한 플라즈마 내에는 고출력 직류전류계에 의해 아르곤 가스가 양이온으로 이온화 된다. 아르곤 양이온은 직류전류계에 의해서 음극으로 가속되어 타겟 표면에 충돌하게 된다. 이렇게 충돌시킨 타겟 물질은 원자가 완전 탄성 충돌에 의해 운동량을 교환하여 표면에서 밖으로 튀어나오게 된다. 방출된 원자들은 진공챔버 안에서 자유롭게 운동하게 되며 증착하고자 하는 대상의 표면에 증착층을 형성한다. 방출된 원자들은 운동량 전달에 의해 비교적 높은 운동에너지를 가지므로 대상의 표면에서 증착층을 형성할때 열역학적으로 안정된 위치로 표면확산이 일어나게 되며, 치밀한 조직의 매우 얇은 피막을 형성한다. 이와 같은 증착공법에 의하여 형성된 씨드층(130)은 1000Å 이하의 매우 얇은 두께로 형성된다. 이러한 증착공법은 600V 이상의 고전압이 필요하고 도금의 증착속도를 결정하는 전류는 10A 정도 밖에 흐르게 할 수 밖에 없어 증착속도를 아주 빠르게 할 수는 없다.The vapor deposition method is a technique in which an inert element such as argon is hit on a metal plate to drive out a metal molecule and then attach a film to the surface. When DC power is applied to the target while flowing argon (Ar) gas, which is an inert gas, in the vacuum chamber, a plasma is generated between the substrate to be deposited and the target. In such a plasma, argon gas is ionized into cations by a high output direct current ammeter. Argon cations are accelerated to the cathode by a DC ammeter and collide with the target surface. The collision of the target material causes the atoms to extrude out of the surface by exchanging momentum due to the full elastic impact. The released atoms move freely in the vacuum chamber and form a deposition layer on the surface of the object to be deposited. The released atoms have relatively high kinetic energy due to the transfer of momentum, so that when the deposition layer is formed on the surface of the target, surface diffusion occurs to a thermodynamically stable position, forming a very thin film of dense tissue. The
증착공법의 경우, 앞서 설명한 것처럼 제1 동박층(120)의 면에 플라즈마가 퍼질 수 있어서 이를 방지하기 위해 표면처리가 선행된다. 아울러, 전술한 캐리어 테이프(400) 역시 제1 동박층(120)에 플라즈마가 퍼지는 현상을 방지하는 역할도 겸하게 된다.In the case of the deposition method, as described above, the surface of the first
단계 S15에서는 증착된 씨드층(200)의 표면에 전기동을 도금하여 제2 동박층(300)을 형성시킨다(도 8 참조). 비아홀(130)에도 전기동이 도금되므로 제1 동박층(120)과 제2 동박층(300)은 전기적으로 도통되게 된다.In step S15, the copper foil is plated on the deposited
단계 S14에서 증착된 씨드층(200)의 표면에 전기동을 도금할 때, 상면과 하면에 전류를 인가시켜야 하는데, 전기동이 필요없는 제1 동박층(120)에도 적은 양의 전류가 인가된다. 그 때문에, 제1 동박층(120)에도 얇게라도 전기동이 도금될 수 있다. 이렇게 되면 제1 동박층(120)과 제2 동박층(300)의 두께가 의도한 바와 달리, 서로 달라질 수 있기 때문에 제1 동박층(120)의 상면에 캐리어 테이프(400)를 부착하는 것이다. 뿐만 아니라, 전기동 도금시 필름 형태의 기판은 연약해져서 흐물흐물해지고 구겨질 수 있는데, 캐리어 테이프(400)가 일정한 두께를 유지시켜 줌으로써 기판의 구김현상을 해결해 줄 수 있다.When plating copper on the surface of the
단계 S16에서는 캐리어 테이프(400)를 제거한다(도 9 참조). 본 실시예에서는 상기 캐리어 테이프를 사용하였으나, 상기 캐리어 테이프를 사용하지 아니하고 상기 제1,2동박층에 인가하는 전류를 조절하여 제1,2동박층의 두께를 조절할 수도 있다. 이 경우에는 단계 S16 또한 생략될 수 있다.In step S16, the
단계 S17에서는 제1 동박층(120) 및 제2 동박층(300)에 노광, 현상, 부식 등의 공정을 통해 회로를 형성한다. 상기 회로 형성단계의 부식공정에서 절곡부위(A)에 대응하는 씨드층 및 제2동박층을 제거한다.(도 9 참조) 증착을 이용하여 형성된 씨드층(200)에 동도금을 하여 동박층을 형성시키면 완성된 기판 중에서 절곡될 부위(A)의 절곡성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 제거하기 위하여 절곡될 부위(A)의 씨드층(200) 및 제2동박층을 회로형성 시에 에칭에 의해 제거하는 것이다. In step S17, a circuit is formed on the first
상기 회로형상단계가 완료되면, S18의 후처리공정에서는 회로의 표면에 PSR 잉크를 도포하거나 또는 커버레이 필름(500) 등을 접합하여 처리한다(도 10 참조).When the circuit shape step is completed, in the post-treatment step of S18, PSR ink is applied to the surface of the circuit or the
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연성인쇄회로기판의 제조방법에 의하여 제조된 연성인쇄회로기판의 단면도이다. 도 11에서는 앞서 설명한 실시예에서 비아홀(130)이 폴리이미드 기판(110)만을 관통하여 형성된 것과 달리, 본 발명의 다른 실시예는 캐리어 테이프(400)와 제1 동박층(120)과 폴리이미드 기판(110)을 모두 관통하여 형성된 관통홀이 형성된다. 이 경우에도 앞서 설명한 S12 내지 S18 등의 동일한 과정이 적용되므로 반복적인 설명은 생략한다.11 is a cross-sectional view of a flexible printed circuit board manufactured by a method of manufacturing a flexible printed circuit board according to another embodiment of the present invention. In FIG. 11, unlike the via
이와 같이, 연성인쇄회로기판의 제조방법에 따르면, 증착에 의해 씨드층(200)을 형성하고, 씨드층(200) 위에 동도금에 의해 제2 동박층(300)이 형성되기 때문에 기판의 두께가 얇아지고, 미세패턴의 회로 형성이 용이하다. 또한, 동박층의 두께가 두꺼워지는 것을 방지하기 위해 버튼 플레이팅을 할 때보다 공정이 단순하다. 캐리어 테이프를 사용하는 경우에는, 에칭시 회로 패턴의 상하부 편차를 줄일 수 있고, 동박층 면에 플라즈마가 퍼지는 것을 방지할 수 있으며, 기판의 구김현상을 해결해 줄 수 있다.As described above, according to the method of manufacturing the flexible printed circuit board, since the
도 1은 종래의 FCCL을 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a conventional FCCL.
도 2는 도 1의 FCCL의 표면에 동도금한 것을 나타낸 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view showing copper plating on the surface of the FCCL of FIG. 1.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연성인쇄회로기판의 제조방법을 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flexible printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 연성인쇄회로기판의 제조과정을 나타낸 단면도이다.4 to 10 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a flexible printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연성인쇄회로기판의 제조과정을 나타낸 단면도이다.11 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a flexible printed circuit board according to another exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명><Brief description of the main parts of the drawing>
110...폴리이미드 기판 120...제1 동박층110 ...
130...비아홀 200...씨드층130 ... via
300...제2 동박층 400...캐리어 테이프300 ... second
500...커버레이 필름500 ... Coverlay Film
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