KR100986288B1 - 인쇄회로기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

인쇄회로기판 제조방법이 개시된다. 기판을 제공하는 단계, 기판 위에 제1 도전성 잉크를 인쇄함으로써 제1 회로패턴을 형성하는 단계, 제1 회로패턴 위에 제2 도전성 잉크를 인쇄함으로써 제2 회로패턴을 형성하는 단계로 수행되며, 제1 도전성 잉크에서의 금속 입자에 대한 유기 첨가제의 중량비는, 제2 도전성 잉크에서의 금속 입자에 대한 유기 첨가제의 중량비보다 큰 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법은, 별도의 표면처리 없이 기판에 신뢰성 있게 접합되며 전기 전도성이 우수한 회로패턴을 형성할 수 있다.

회로패턴, 접합력, 표면처리

Description

인쇄회로기판 제조방법 {Manufacturing Method for Printed Circuit Board}

본 발명은 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다.

기재 위에 인쇄 또는 코팅된 회로패턴을 형성하는 방법에 있어서, 회로패턴과 기재 사이의 접합력을 증가시키기 위해서 여러 방법들이 시도 되어 왔다.

종래기술에 따르면 기재의 표면거칠기(roughness)를 증가시킴으로써 금속 회로패턴과 기재와의 실제적인 접촉면적(effective contact area)를 증가시키거나 부가적으로 부착, 접착(anchoring)효과를 주는 방법에 해당한다. 그러나 기재의 표면거칠기가 증가하게 되면 인쇄되는 회로패턴이 불균일해지는 단점이 발생하며, 실질적인 접착(anchoring) 효과를 주기가 어렵다.

　　　다른 방법으로 기재 표면을 화학적인 기능기를 도입하여 회로패턴과의 접착력을 증가시키는 방법인데, 기재 및 회로패턴을 구성하는 금속의 종류에 따라 화학적 처리법이 달라지는 문제점이 발생하게 된다.

　또한 기재 표면에 유기 접착층을 형성한 후 금속 배선을 인쇄하는 방법이 수행되었다. 이 경우 유기 접착층의 열수축률이 높아 소성 과정에서 인쇄된 회로패턴에 크랙 및 변형이 발생하게 된다.

　그리고 종래에는 유리 전이 온도 (glass transition temperature, Tg)가 높으며 특별한 표면 구조(morphology)를 갖는 접착강화 필름을 사용하는 방법이 사용되었다. 그러나, 이러한 필름을 사용할 경우 기재 표면 전체에 사용하게 됨으로써 기재의 두께 및 가격이 상승하는 문제점이 있다. 또한, 접착강화 필름과 기재와의 열팽창 계수 차이에 의해 기재가 휘어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 기판에 별도의 표면처리 공정을 수행하지 않으면서도 회로패턴이 기판에 신뢰성 있게 접합되는 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판을 제공하는 단계, 기판 위에 제1 도전성 잉크를 인쇄함으로써 제1 회로패턴을 형성하는 단계, 제1 회로패턴 위에 제2 도전성 잉크를 인쇄함으로써 제2 회로패턴을 형성하는 단계로 수행되며, 제1 도전성 잉크에서의 금속 입자에 대한 유기 첨가제의 중량비는, 제2 도전성 잉크에서의 금속 입자에 대한 유기 첨가제의 중량비보다 큰 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법이 제공된다.

전술한 제1 회로패턴을 형성하는 단계는, 제1 도전성 잉크를 인쇄한 이후에, 제1 도전성 잉크를 소결시킴으로써 수행될 수 있다.

전술한 제2 회로패턴을 형성하는 단계는, 제2 도전성 잉크를 인쇄한 이후에, 제2 도전성 잉크를 소결시킴으로써 수행될 수 있다.

그리고 제1 도전성 잉크는 금속 입자 100 중량부에 대하여 유기 첨가제가 10 내지 80 중량부로 포함할 수 있다.

그리고 제2 도전성 잉크는 금속 입자 100 중량부에 대하여 유기 첨가제가 0 내지 10 중량부로 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 별도의 표면처리 없이 기판에 신뢰성 있게 접합되며 전기 전도성이 우수한 회로패턴을 형성할 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조공정을 나타낸 흐름도이다. 도 2 내지 도 6을 참조하면, 기판(2), 제1 도전성 잉크(10), 제1 회로패턴(12), 금속 입자(14), 제2 도전성 잉크(20), 제2 회로패턴(22), 금속 입자(24), 전체 회로패턴(30)이 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 도 2에 도시된 바와 같이 회로패턴이 형성될 기판(2)을 제공한다(S100). 도 2에 도시된 기판(2)은 회로패턴이 형성될 기재이다. 기판은 회로패턴을 지지하며, 회로패턴의 전체적인 구조와 형태를 유지시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 기판은 절연 기재 또는 유리 기재가 될 수 있다.

그리고 나서 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 기판(2) 위에 제1 도전성 잉크를 인쇄함으로써 제1 회로패턴(12)을 형성한다(S200).

제1 회로패턴(12)을 형성하는 단계에서 인쇄에 사용되는 제1 도전성 잉크(10)에는 금속 입자, 유기 첨가제 및 용제가 함유될 수 있다. 여기에서 유기 첨가제는 회로패턴의 크랙을 방지하고, 기판과 회로패턴의 접착성을 강화하기 위하여 소정의 비율로 사용될 수 있다. 그리고 금속 입자(14)는 제1 도전성 잉크가 인쇄된 후, 소결되는 과정에서 성장하여 제1 회로패턴을 이루게 된다.

그리고 제1 도전성 잉크(10)를 사용하여 형성된 제1 회로패턴(12)은 기판(2) 위에 직접 접하여 형성된다. 즉 제1 도전성 잉크가 소결되는 과정에서 금속 입자(14)가 기판 위에서 성장하여 제1 회로패턴이 형성될 수 있다.

본 실시예에서 제1 회로패턴(12)은 전체 회로패턴(30)의 하부 회로패턴에 해당한다. 따라서 제1 회로패턴은 외부 충격 등에 의해 쉽게 박리되지 않도록 기판(2) 위에 신뢰성 있게 접합되어야 한다. 제1 회로패턴을 기판에 신뢰성 있게 접합하기 위하여, 제1 도전성 잉크(10)에 함유된 금속 입자와 유기 첨가제의 비율을 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 도전성 잉크가 함유하는 금속 입자 대비 유기 첨가제의 중량 비율을 비교적 높게 한다. 금속 입자에 대한 유기 첨가제의 중 량 비가 소정의 비율 이상일 때, 제1 도전성 잉크(10)에 의해 형성되는 제1 회로패턴(12)은 기판(2)으로부터 쉽게 박리되지 않고, 크랙이 발생하지 않으며, 기판에 신뢰성 있게 접합될 수 있다.

한편, 제1 도전성 잉크(10)에 포함된 금속 입자 대비 유기 첨가제의 중량비가 클수록, 제1 회로패턴(12)과 기판(2)의 접합력은 증가하지만 제1 회로패턴의 전기 전도성은 감소하는 경향을 보인다.

기판 위에 형성되는 전체 회로패턴(30)이 신뢰성 있게 기판에 접합되도록 하기 위하여, 제1 도전성 잉크(10)가 함유하는 금속 입자에 대한 유기 첨가제의 중량비를 소정 비율 이상으로 유지한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 도전성 잉크(10)는 금속 입자 100 중량부에 대하여 유기 첨가제가 10 내지 80 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 금속 입자 100 중량부에 대하여 유기 첨가제가 10 중량부 미만이면 접착력이 현저하게 떨어지게 되어 제1 회로패턴이 기판(2)으로부터 쉽게 분리될 수 있다. 그리고 금속 입자 100 중량부에 대하여 유기 첨가제가 80 중량부를 초과하면 도전성 잉크의 점도가 급격하게 증가하여 도전성 잉크의 인쇄에 어려움이 있다. 또한 이 경우 금속 입자(14)가 성장하기 어렵게 되어, 제1 회로패턴(12)은 금속 배선체의 통전 역할을 수행하지 못하게 되는 문제가 있다. 따라서, 제1 회로패턴이 기판으로부터 쉽게 분리되지 않으면서도 금속 배선체 역할을 일정 부분 이상 수행할 수 있도록 하기 위하여, 제1 도전성 잉크(10)는 금속 입자 100 중량부에 대하여 유기 첨가제가 10 내지 80 중량부 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하며, 상기 범위 내에서도 20 내 지 50 중량부로 포함되는 것이 보다 바람직하다.

도 3과 같이 전술한 제1 도전성 잉크(10)를 인쇄한다(S210). 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 도전성 잉크를 잉크젯 방식을 이용하여, 형성하고자 하는 제1 회로패턴의 형상으로 인쇄할 수 있다.

그리고 나서 도 4와 같이 기판(2) 위에 인쇄된 제1 도전성 잉크(10)를 소결시킨다(S220). 제1 도전성 잉크는 약 250℃ 온도에서 소결될 수 있다. 소결 공정을 거치면서 제1 도전성 잉크에 포함된 금속 입자가 성장하여 기판 위에 제1 회로패턴(12)이 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이 금속 입자에 대한 유기 첨가제의 중량비가 소정 비율 이상 높은 제1 도전성 잉크(10)를 사용하여 형성된 제1 회로패턴(12)은, 별도의 표면처리 없이 기판(2)에 신뢰성 있게 접합될 수 있다. 반면에 제1 회로패턴만으로 금속 배선체의 통전 기능을 수행하기에는 제1 회로패턴의 표면 저항이 비교적 크다. 따라서 본 실시예에 따르면 제1 회로패턴 위에 전기 전도성이 높은 제2 회로패턴(22)을 형성하는 공정을 수행한다. 이에 대하여 이하 설명한다.

다음으로 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 제1 회로패턴(12) 위에 제2 도전성 잉크(20)를 인쇄함으로써 제2 회로패턴(22)을 형성한다(S300).

제2 회로패턴(22)을 형성하는 단계에서 인쇄에 사용되는 제2 도전성 잉크(20)에는 제1 도전성 잉크와 마찬가지로 금속 입자, 유기 첨가제 및 용제가 함유될 수 있다. 여기에서 유기 첨가제는 회로패턴의 크랙을 방지하기 위하여 필요에 따라 사용될 수 있다. 그리고 금속 입자는 제2 도전성 잉크가 인쇄된 후, 소결되는 과정에서 성장하여 제2 회로패턴(22)을 이루게 된다.

그리고 제2 도전성 잉크(20)를 사용하여 형성된 제2 회로패턴(22)은 제1 회로패턴(12) 위에 접합되어 형성된다. 즉 제2 도전성 잉크가 소결되는 과정에서 금속 입자(24)가 제1 회로패턴(12) 위에서 성장하여 제2 회로패턴이 형성될 수 있다.

그리고 본 실시예에서 제2 회로패턴(22)은 전체 회로패턴(30)의 상부 회로패턴에 해당한다. 하부 회로패턴에 해당하는 제1 회로패턴(12)은 전체 회로패턴이 기판(2)으로부터 쉽게 박리되지 않도록 한다. 전술한 바와 같이 전체 회로패턴과 기판의 접합력 확보를 목적으로 형성된 제1 회로패턴은 전기 전도성이 우수하지 못할 수 있다.

이에 대응하여 제1 회로패턴(12) 위에 형성된 제2 회로패턴(22)은 전기 전도성이 높은 특성을 갖도록 형성되어, 전체 회로패턴(30)이 금속 배선체의 통전 기능을 원활히 수행할 수 있도록 한다. 제2 회로패턴의 전기 전도성을 높이기 위하여, 제2 도전성 잉크(20)에 함유된 금속 입자와 유기 첨가제의 비율을 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 도전성 잉크에서의 금속 입자에 대한 유기 첨가제의 중량비를 제1 도전성 잉크(10)의 그것보다 작게 한다. 제2 도전성 잉크(20)에 함유된 금속 입자에 대한 유기 첨가제의 중량비가 작을수록, 제2 회로패턴(22)의 전기 전도성은 증가하는 경향을 보인다.

금속 입자에 대한 유기 첨가제의 중량비가 소정의 비율 이하일 때, 제2 도전성 잉크(20)에 의해 형성되는 제2 회로패턴(22)은 표면 저항값이 미소하여 전기 전도성이 확보될 수 있다. 이에 상응하여 전체 회로패턴(30)의 전기 전도성도 확보 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 도전성 잉크(20)는 금속 입자 100 중량부에 대하여 유기 첨가제가 0 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 제2 회로패턴의 크랙 발생에 대한 가능성 크지 않거나 제2 회로패턴이 제1 회로패턴에 잘 접합되는 경우, 제2 도전성 잉크에 유기 첨가제가 포함되지 않을 수도 있다. 금속 입자 100 중량부에 대하여 유기 첨가제가 10 중량부를 초과하면 제2 회로패턴(22)의 표면 저항값이 현저히 증가하여, 제2 회로패턴(22)은 금속 배선체의 통전 기능을 수행할 수 없게 된다. 따라서 제2 회로패턴이 제1 회로패턴에 적절한 접착력으로 접합되고, 원활한 통전 기능을 수행하기 위하여, 제2 도전성 잉크는 금속 입자 100 중량부에 대하여 유기 첨가제가 10 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 좋다.

도 5와 같이 전술한 제2 도전성 잉크(20)를 제1 회로패턴(12) 위에 인쇄한다(S310). 본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 도전성 잉크(20)를 잉크젯 방식을 이용하여 제1 회로패턴 위에 정밀도 높게 인쇄할 수 있다.

그리고 나서 도 6과 같이 제1 회로패턴(12) 위에 인쇄된 제2 도전성 잉크(20)를 소결시킨다(S320). 제2 도전성 잉크는 약 250℃ 온도에서 소결될 수 있다. 소결 공정을 거치면서 제2 도전성 잉크에 포함된 금속 입자(24)가 성장하여 제1 회로패턴(12) 위에 제2 회로패턴(22)이 형성된다. 그리고 제2 회로패턴의 금속 입자와 제1 회로패턴의 금속 입자는 소결, 열처리 과정에서 상호 접합(anchoring)될 수 있다.

전술한 바와 같이 금속 입자에 대한 유기 첨가제의 중량비가 소정 비율 미만으로 작은 제2 도전성 잉크(20)를 사용하여 형성된 제2 회로패턴(22)은, 전체 회로패턴(30)의 전기 전도성을 높여 통전 수행 능력이 확보될 수 있도록 한다.

또한 제1 도전성 잉크(10)와 제2 도전성 잉크(20)에 사용되는 금속 입자의 함량이 전체 잉크 조성물의 70 중량% 넘게 되면 점도가 높아 잉크젯 적용이 어렵다. 반면에 전체 잉크 조성물 대비 금속 입자의 함량이 너무 낮으면 고품질 배선 형성이 어렵기 때문에, 본 실시예에 따르면 제1 도전성 잉크와 제2 도전성 잉크(20)에 포함된 금속 입자의 함량은 각각 10 중량% 내지 60 중량% 가 될 수 있다.

본 실시예에서 제1 회로패턴(12)과 제2 회로패턴(22)은 각각 다른 주된 기능을 수행한다. 제1 회로패턴은 기판(2)과 전체 회로패턴(30)의 접착력을 증가시키는 역할을 하고, 제2 회로패턴은 전기적 신호를 전송하는 배선의 역할을 한다. 따라서 전체 회로패턴(30)은 전기 전도성이 우수하면서도 기판에 신뢰성 있게 접합되는 장점이 있다.

한편, 금속 입자와 유기 첨가제가 혼합된 제1 도전성 잉크(10)에 의해 형성되는 제1 회로패턴(12)은, 순수 유기물 접착층과 달리 열수축률이 낮아 소결 후에도 전체 회로패턴(30)의 크랙(Crack)이나 변형을 수반하지 않는다.

　이렇게 형성된 전체 회로패턴(30)은 제1 회로패턴(12)과 제2 회로패턴(22)의 미세 입자 구조가 다른 비대칭구조를 나타낸다. 제1 회로패턴은 유기물 함량이 높고 성긴 구조를 나타내는 반면, 제1 회로패턴은 유기물이 함량이 낮고 치밀한 구조를 나타낸다. 그 결과 전체 회로패턴(30)은 높은 전기도도도 및 우수한 접착력을 얻을 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 순서도.

도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조공정을 나타낸 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2: 기판 10: 제1 도전성 잉크

12: 제1 회로패턴 14: 금속 입자

20: 제2 도전성 잉크 22: 제2 회로패턴

24: 금속 입자 30: 전체 회로패턴

Claims (5)

1. 기판을 제공하는 단계;

   상기 기판 위에 제1 도전성 잉크를 인쇄한 이후에, 상기 제1 도전성 잉크를 소결시킴으로써 제1 회로패턴을 형성하는 단계;

   상기 제1 회로패턴 위에 제2 도전성 잉크를 인쇄한 이후에, 상기 제2 도전성 잉크를 소결시킴으로써 제2 회로패턴을 형성하는 단계를 포함하되,

   상기 제1 도전성 잉크에서의 금속 입자에 대한 유기 첨가제의 중량비는, 상기 제2 도전성 잉크에서의 금속 입자에 대한 유기 첨가제의 중량비보다 큰 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 도전성 잉크는 금속 입자 100 중량부에 대하여 유기 첨가제가 10 내지 80 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
5. 삭제

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