KR100999919B1 - 인쇄회로기판 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

인쇄회로기판 제조 방법이 개시된다. 캐리어(carrier)에 잉크젯(ink jet) 방식으로 전도성 잉크를 토출하여 회로 패턴을 형성하는 단계, 회로 패턴을 가열하여 소결하는 단계, 및 회로 패턴이 절연층에 매립되도록 절연층에 캐리어를 적층하여, 절연층에 회로 패턴을 전사하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조 방법은, 잉크젯 방식으로 회로 패턴을 미세하고 정밀하게 형성할 수 있고, 회로 패턴과 절연층 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
인쇄회로기판, 잉크젯, 전사

Description

인쇄회로기판 제조 방법{Method of manufacturing printed circuit board}
본 발명은 인쇄회로기판 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 잉크젯 방식에 의하여, 인쇄회로기판(printed circuit board), OTFT(organic thin film transistor), RFID(radio frequency identification), MEMS(micro-electromechanical) 및 기타 전자 제품의 전도성 패턴을 형성하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다.
그러나, 이와 같은 잉크젯 방식에 의하여 절연층 상에 전도성 패턴을 형성하는 경우, 미세한 금속 배선을 형성할 수는 있으나, 절연층과 전도성 패턴 간에 접착력을 확보하기 어려운 문제가 있다.
즉, 종래 기술에 따르면, 잉크젯 방식에 의하여 절연층에 전도성 잉크를 토출하고 이를 건조 및 소결함으로써, 전도성 잉크의 각 나노 입자가 서로 접합된 결정(grain)으로 이루어진 전도성 패턴을 형성하게 된다.
그러나, 이러한 종래 기술에 따르는 경우, 전도성 패턴이 소정의 결 정(grain)으로 이루어짐에 따라, 전도성 패턴과 절연층은 점 접촉(point contact)하게 되어, 전도성 패턴과 절연층 간의 접착력이 현저히 감소하는 문제점이 발생하는 것이다.
본 발명은, 잉크젯 방식으로 회로 패턴을 미세하고 정밀하게 형성하고, 회로 패턴과 절연층 간의 접착력을 향상시킬 수 있는 인쇄회로기판 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 캐리어(carrier)에 잉크젯(ink jet) 방식으로 전도성 잉크를 토출하여 회로 패턴을 형성하는 단계, 회로 패턴을 가열하여 소결하는 단계, 및 회로 패턴이 절연층에 매립되도록 절연층에 캐리어를 적층하여, 절연층에 회로 패턴을 전사하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조 방법이 제공된다.
이 경우, 회로 패턴을 형성하는 단계 이전에, 캐리어의 표면이 소수성을 가지도록, 캐리어를 표면 처리(surface treatment)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
캐리어를 표면 처리하는 단계는, 캐리어의 표면을 플라즈마(plasma) 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
캐리어를 표면 처리하는 단계는, 캐리어에 소수성 물질층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 소수성 물질층은, 불소계 수지를 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 캐리어는, 소수성 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때, 캐리어는, 불소계 수지를 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 회로 패턴을 소결하는 단계와 회로 패턴을 전사하는 단계 사이에, 회로 패턴과 절연층의 접착력이 증가하도록 회로 패턴을 표면 처리(surface treatment)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 회로 패턴을 표면 처리하는 단계는, 회로 패턴을 조화 처리(roughening treatment)하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 회로 패턴을 소결하는 단계와 회로 패턴을 전사하는 단계 사이에, 회로 패턴과 절연층의 접착력이 증가하도록 회로 패턴에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 잉크젯 방식으로 회로 패턴을 미세하고 정밀하게 형성할 수 있고, 회로 패턴과 절연층 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조 방법의 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 측면에 따른 인쇄회로기판(100) 제조 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도이다. 도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판(100) 제조 방법 일 실시예의 각 공정을 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따르면, 캐리어(carrier, 110)에 잉크젯(ink jet) 방식으로 전도성 잉크(130)를 토출하여 회로 패턴(140)을 형성하는 단계, 회로 패턴(140)을 가열하여 소결하는 단계, 및 회로 패턴(140")이 절연층(160)에 매립되도록 절연층(160)에 캐리어(110)를 적층하여, 절연층(160)에 회로 패턴(140")을 전사하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판(100) 제조 방법이 제시된다.
이와 같은 본 실시예에 따르면, 잉크젯 방식으로 회로 패턴(140, 140')을 미세하고 정밀하게 형성할 수 있고, 캐리어(110)를 이용하여 절연층(160)에 회로 패턴(140")을 전사함으로써, 회로 패턴(140")과 절연층(160) 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 각 공정에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 캐리어(110)의 표면이 소수성을 가지도록, 캐리어(110)를 표면 처리(surface treatment)한다(S100). 여기서, 캐리어(110)는, 회로 패턴(140)의 소결 또는 회로 패턴(140")의 전사를 위한 가열 또는 가압에 손 상되지 않고, 외부 자극에 따른 캐리어(110)의 변형에 의하여 회로 패턴(140, 140', 140")이 손상되지 않도록 강성을 가지며, 회로 패턴(140, 140', 140")에 상응하는 열팽창계수(coefficient of thermal expansion)를 가질 수 있다.
본 공정에 따른 표면 처리 공정은, 캐리어(110)의 표면을 플라즈마 처리하거나, 캐리어(110)에 소수성 물질층(105)을 형성함에 따라 수행될 수 있다. 이하, 각 공정에 대하여 설명하도록 한다.
플라즈마 처리는, 캐리어(110)의 표면을 불소 플라즈마 처리하여 캐리어(110)의 표면이 소수성을 가지도록 하는 공정이다. 즉, 내부에 캐리어가 위치된 챔버(chamber) 내에, 예를 들어, CF4, C2F6, CF3H 등의 탄화플루오르(fluorocarbon)를 주입하고, 압력을 가하면서 전기를 방전시키는 것이다.
또한, 소수성 물질층(105)의 형성은, 캐리어(110)에, 예를 들어, 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 플루오르화된 에틸렌프로필렌(fluorinated ethylenepropylene, FEP) 또는 이들 중 2 이상이 조합된 불소계 수지로 이루어진 막을 형성하는 공정이다.
이 때, 소수성 물질층은, 필름을 직접 적층하거나, 액상의 수지를, 스프레이(spay) 방식, 디핑(dipping) 방식, 스핀 코팅(spin coating) 방식, 스크린 프린팅(screen printing) 방식 또는 잉크젯 프린팅(ink jet printing) 방식 등의 공지된 다양한 방식에 의하여 코팅함으로써, 형성될 수 있다.
이와 같이 캐리어(110)를 소수성 표면 처리함에 따라, 잉크젯 방식으로 토출되는 전도성 잉크(130)가 캐리어(110) 상에서 퍼지는 것을 방지하여 미세한 회로 패턴(140)을 형성할 수 있음과 동시에, 회로 패턴(140")을 절연층(160)에 전사한 이후, 캐리어(110)를 절연층(160)으로부터 용이하게 분리할 수 있다.
한편, 캐리어(110) 자체가 소수성 물질로 이루어질 수 있으며, 이러한 소수성 물질은, 상술한 불소계 수지 등으로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 캐리어(110) 자체가 소수성 물질로 이루어짐으로써, 별도의 표면 처리 공정 없이도, 캐리어(110)의 표면이 소수성을 가지도록 할 수 있으므로, 공정 시간 및 공정 비용을 절감할 수 있다.
다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 캐리어(110)에 잉크젯 방식으로 잉크젯 헤드(120)로부터 전도성 잉크(130)를 토출하여 회로 패턴(140)을 형성한다(S110). 즉, 상술한 바와 같이, 캐리어(110)의 표면은 소수성을 가지게 되므로, 이러한 캐리어(110)에 잉크젯 방식으로 전도성 잉크(130)를 토출하여 회로 패턴(140)을 형성하면, 회로 패턴(140)의 액적이 퍼지지 않고 응집되어 보다 미세하고 정밀한 회로 패턴(140)을 구현할 수 있다. 이하, 이러한 미세 패턴의 형성에 대하여 예를 들어 설명하도록 한다.
즉, 캐리어(110)가 비스말레이미드 트리아진 수지(bismaleimide triazine resin)로 이루어지고, 전도성 잉크(130)의 사이즈가 30 마이크로미터인 경우, 표면 처리를 하기 이전에는 캐리어(110)와 회로 패턴(140)의 접촉각이 0도에 근접하고 회로 패턴(140)의 폭도 110 마이크로미터가 된다.
그러나, 전술한 CF4 플라즈마를 이용하여 캐리어(110)를 표면 처리한 이후에는, 캐리어(110)와 회로 패턴(140)의 접촉각이 45도가 되고, 회로 패턴(140)의 폭도 42 마이크로미터로 감소하게 되는 것이다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 회로 패턴(140)을 가열하여 소결한다(S120). 이와 같이, 회로 패턴(140)을 가열함으로써, 전도성 잉크(130)의 각 나노 입자는 서로 접합되어, 경화된 회로 패턴(140")이 형성될 수 있다. 한편, 이 경우, 회로 패턴(140, 140')의 산화를 방지하도록 분위기 가스를 주입할 수도 있으며, 압력을 가할 수도 있다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 회로 패턴(140')과 절연층(160)의 접착력이 증가하도록 회로 패턴(140')을 표면 처리한다(S130). 회로 패턴(140')을 절연층(160)에 전사하기 위하여 회로 패턴(140')과 절연층(160) 간의 접찹력을 증가시키는 공정으로, 회로 패턴(140')의 표면 거칠기(surface roughness)가 증가하도록 조화 처리(roughening treatment)하는 것이다. 이러한 조화 처리는, 회로 패턴(140')을 에칭하거나, 브라운 옥사이드(brown oxide) 또는 블랙 옥사이드(black oxide) 등에 의해 산화하는 등 다양한 방식에 의하여 수행될 수 있다.
이와 같이 회로 패턴(140')의 표면을 조화 처리함으로써, 회로 패턴(140")의 표면적이 증가하게 되므로, 이 후, 회로 패턴(140")을 절연층(160)을 전사하면, 회로 패턴(140")과 절연층(160)이 접촉하는 면적이 증가하여, 회로 패턴(140")은 절연층(160)에 강하게 접착될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 제시하는 조화 처리 이후에, 다양한 방식으로 표면 처리가 수행될 수 있으며, 예를 들어, 실란 처리(silane treatment) 등을 통해 회로 패턴(140")과 절연층(160) 간의 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 회로 패턴(140")과 절연층(160)의 접착력이 증가하도록 회로 패턴(140")에 접착층(150)을 형성한다(S140). 회로 패턴(140')을 조화 처리한 뒤, 회로 패턴(140")과 절연층(160)의 접찹력을 더욱 향상시키기 위하여, 회로 패턴(140")에 접착층(150)을 형성하는 것이다.
이와 같은 접착층(150)은, 전술한 소수성 물질층(105)과 마찬가지로, 필름을 적층하거나, 액상의 접착 수지를, 스프레이 방식, 디핑 방식, 스핀 코팅 방식, 스크린 프린팅 방식, 잉크젯 프린팅 방식 등의 공지된 다양한 방식에 의하여 코팅함으로써, 형성될 수 있다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 회로 패턴(140")이 절연층(160)에 매립되도록 절연층(160)에 캐리어(110)를 적층하여, 절연층(160)에 회로 패턴(140")을 전사한다(S150). 즉, 회로 패턴(140")이 형성된 캐리어(110)를, 예를 들어, 프리프레그(prepreg) 등과 같은 반경화 상태의 절연층(160)에 적층한 후, 예를 들어, 프 레스(press) 등을 이용하여 절연층(160)과 캐리어(110)를 가압함과 동시에, 절연층(160)을 가열하여 경화시킴으로써, 회로 패턴(140")이 절연층(160)에 매립될 수 있으며, 이에 따라, 결과적으로 회로 패턴(140")은 절연층(160)에 전사된다.
이와 같이, 회로 패턴(140")이 절연층(160)에 매립되어, 회로 패턴(140")이 절연층(160)에 접하는 면적이 증가함에 따라, 회로 패턴(140")과 절연층(160) 간의 접착력이 현저하게 향상될 수 있다.
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 절연층(160)으로부터 캐리어(110)를 분리한다(S160). 상술한 바와 같이, 캐리어(110)의 표면은 소수성을 가지고 있어 회로 패턴(140") 및 절연층(160)과의 접착력이 약한 반면, 회로 패턴(140")은 조화 처리되고, 회로 패턴(140")에 접착층(150)이 형성되며, 회로 패턴(140")이 절연층(160)에 매립되어, 회로 패턴(140")과 절연층(160)은 강하게 접착되므로, 회로 패턴(140")을 제외하고 캐리어(110)만을 절연층(160)으로부터 용이하게 분리할 수 있다.
이에 따라, 절연층(160)에 회로 패턴(140")이 매립된 인쇄회로기판(100)을 구현할 수 있다.
본 실시예에 따른 인쇄회로기판(100) 제조 방법에 따르면, 회로 패턴(140")이 절연층(160)에 매립되어, 회로 패턴(140")이 절연층(160)에 접하는 면적이 증가함에 따라, 회로 패턴(140")과 절연층(160) 간의 접착력이 현저하게 향상될 뿐만 아니라, 회로 패턴(140')에 조화 처리를 하고, 추가적으로 접착층(150)을 형성함으로써, 회로 패턴(140")과 절연층(160)의 접착력이 더욱 향상될 수 있다.
이하, 본 실시예에 대하여, 구체적인 실험예를 통해 설명하도록 한다.
<실험예 1>
폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)으로 이루어진 캐리어(110)에 잉크젯 방식으로 회로 패턴(140)을 형성하고, 섭씨 200도에서 분위기 가스를 주입하면서 건조 및 소결 공정을 수행한다. 이러한 캐리어(110)를 비스말레이미드 트리아진 수지(bismaleimide triazine resin)으로 이루어진 절연층(160)에 5 MPa로 가압하고, 절연층(160)을 섭씨 190도에서 가열하여 경화시킨 후, 캐리어(110)를 분리한다.
이와 같이 캐리어(110)가 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)와 같은 불소계 수지로 이루어짐으로써, 캐리어(110)와 절연층(160)을 용이하게 분리할 수 있다.
<실험예 2>
폴리이미드(polyimide)로 이루어진 캐리어(110)에 불소계 수지로 이루어진 소수성 물질층(105)를 코팅한 후, 잉크젯 방식으로 회로 패턴(140)을 형성하고, 섭씨 200도에서 분위기 가스를 주입하면서 건조 및 소결 공정을 수행한다. 이러한 캐리어(110)를 비스말레이미드 트리아진 수지(bismaleimide triazine resin)으로 이 루어진 절연층(160)에 2 MPa로 가압하고, 절연층(160)을 섭씨 190도에서 가열하여 경화시킨 후, 캐리어(110)를 분리한다.
이와 같이 캐리어(110)에 불소계 수지로 이루어진 소수성 물질층(105)을 형성함으로써, 캐리어(110)와 절연층(160)을 용이하게 분리할 수 있다.
<실험예 3>
비스말레이미드 트리아진 수지(bismaleimide triazine resin)로 이루어진 캐리어(110)에 잉크젯 방식으로 회로 패턴(140)을 형성하고, 섭씨 200도에서 분위기 가스를 주입하면서 건조 및 소결 공정을 수행한다. 이러한 회로 패턴(140')에 폴리아미드로 이루어진 10 마이크로미터 두께의 접착층(150)을 적층하고, 캐리어(110)를 비스말레이미드 트리아진 수지(bismaleimide triazine resin)로 이루어진 절연층(160)에 2 MPa로 가압하고, 절연층(160)을 섭씨 190도에서 가열하여 경화시킨 후, 캐리어(110)를 분리한다.
이렇게 형성된 인쇄회로기판(100)의 회로 패턴(140')의 절연층(160)에 대한 접착 강도를 테스트한 결과, 접착층(150)을 이용하지 않을 경우 0.05 N/mm에 불과한 접착 강도가, 0.85 N/mm 까지 증가한 것으로 나타났다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판 제조 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판 제조 방법 일 실시예의 각 공정을 나타낸 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 인쇄회로기판 105: 소수성 물질층
110: 캐리어 120: 잉크젯 헤드
130: 전도성 잉크 140, 140', 140": 회로 패턴
150: 접착층 160: 절연층

Claims (10)

  1. 캐리어(carrier)의 표면이 소수성을 가지도록, 상기 캐리어를 표면 처리(surface treatment)하는 단계;
    상기 캐리어에 잉크젯(ink jet) 방식으로 전도성 잉크를 토출하여 회로 패턴을 형성하는 단계;
    상기 회로 패턴을 가열하여 소결하는 단계; 및
    상기 회로 패턴이 절연층에 매립되도록 상기 절연층에 상기 캐리어를 적층하여, 상기 절연층에 상기 회로 패턴을 전사하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어를 표면 처리하는 단계는,
    상기 캐리어의 표면을 플라즈마(plasma) 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어를 표면 처리하는 단계는,
    상기 캐리어에 소수성 물질층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소수성 물질층은, 불소계 수지를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
  6. 소수성 물질을 포함하여 이루어지는 캐리어에 잉크젯(ink jet) 방식으로 전도성 잉크를 토출하여 회로 패턴을 형성하는 단계;
    상기 회로 패턴을 가열하여 소결하는 단계; 및
    상기 회로 패턴이 절연층에 매립되도록 상기 절연층에 상기 캐리어를 적층하여, 상기 절연층에 상기 회로 패턴을 전사하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 캐리어는, 불소계 수지를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
  8. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 회로 패턴을 소결하는 단계와 상기 회로 패턴을 전사하는 단계 사이에,
    상기 회로 패턴과 상기 절연층의 접착력이 증가하도록 상기 회로 패턴을 표면 처리(surface treatment)하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회로 패턴을 표면 처리하는 단계는,
    상기 회로 패턴을 조화 처리(roughening treatment)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 회로 패턴을 소결하는 단계와 상기 회로 패턴을 전사하는 단계 사이에,
    상기 회로 패턴과 상기 절연층의 접착력이 증가하도록 상기 회로 패턴에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판 제조 방법.
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