KR101048253B1 - 메탈에 도금선을 구비한 인쇄회로기판 제조방법 및 이에 따른 인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도금선이 있는 인쇄회로기판의 제조방법 및 이에 따른 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 도금선에 의해 부분 전기도금을 하되 기판의 절연성을 보장할 수 있는 제조방법 및 구조에 관한 것이다.

Description

메탈에 도금선을 구비한 인쇄회로기판 제조방법 및 이에 따른 인쇄회로기판 {Manufacturing method of metal PCB with plating line and metal PCB manufactured by the method }

본 발명은 메탈에 도금선을 구비한 인쇄회로기판의 제조방법 및 이에 따른 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 도금선에 의해 부분 전기도금을 하되 기판의 절연성을 보장할 수 있는 제조방법 및 구조에 관한 것이다.

인쇄회로기판의 수요가 급증함에 따라 인쇄회로기판의 안정적인 성능은 물론 원가 절감이 제품의 경쟁력을 좌우하고 있다.

동판 및 알루미늄과 같은 금속기판을 이용한 종래 인쇄회로기판의 제조공정을 살펴보면, 패턴화된 구리층에 직접 와이어 본딩 작업이 어렵기 때문에 상기 구리층에 금도금 또는 은도금 등의 도금작업을 하게 되며, 화학적 내식성, 두께 및 원가 측면에서 적정선을 유지하기 위해 금도금 또는 은도금 공정 중간에 니켈도금도 포함할 수 있다.

그러나 종래의 제조방법에서는 전체 면에 대한 니켈/은 도금 후에 부식을 통한 회로 구성을 하고 있는바, 니켈도금의 부식에 상당한 시간이 소요되고, 부식공정으로 인해 은도금 표면이 손상되어 최종적으로 와이어 본딩작업이 어려워지는 문제점이 있었다.

또한 회로형성 전에 도금작업이 수행되므로 전체 면에 대한 도금을 하다 보니 금 또는 은과 같은 고가의 재료를 사용함에 따른 원가 부담이 가중되고 있는 현실이다.

따라서 도금선을 이용한 부분 도금작업이 필요하겠으나, 인쇄회로기판에 잔존하는 도금선은 일종의 안테나와 같은 도체 역할을 수행하여 기생 인덕턴스를 발생시키고 회로 상의 전기 신호와 간섭작용을 일으켜 임피던스 부정합을 유발함으로써, 최종 전자 제품의 전기적 성능을 저하하거나 오작동을 일으킬 수 있다.

무엇보다 다수의 회로를 구성하고 단일 제품의 완성을 위해 외형을 가공하는 단계에서 금속 기판 밑부분에 위치하는 전원과의 관계에서 미세한 전류가 흘러들어 쇼트가 발생할 수 있는바, 이에 대한 개선이 이루어져야만 부분 전기 도금이 가능하고 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있을 것이다.

본 발명은 도금선을 구비한 인쇄회로기판을 구성함에 있어서, 도금선의 절연성을 보장할 수 있는 제조방법 및 그에 따른 인쇄회로기판의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 금속기판 상에 도금선을 포함하는 패턴층을 구비하여 상기 패턴층에 대한 전해 도금에 의해 도금층을 형성하는 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서, i) 상기 패턴층의 형성 전에 기판을 관통하는 다수의 절연홀을 형성하는 단계; ii) 상기 절연홀 상에 절연층과 패턴층을 형성하는 단계; 및 iii) 상기 패턴층 만을 전해 도금한 후 상기 절연홀 부위에서 상기 절연홀을 관통하는 수직의 관통라인을 형성하여 패턴을 끊어주는 단계; 를 포함하여, 도금선을 이용하여 부분 도금을 하되 절연성을 보장할 수 있도록 구성된 인쇄회로기판 제조방법을 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 금속기판 상에 절연층, 도금선을 구비한 패턴층 및 상기 패턴층 상에만 부분도금된 도금층을 포함한 인쇄회로기판에 있어서, 상기 금속 기판을 수직으로 관통하는 다수의 절연홀; 및 상기 절연홀을 관통하는 수직의 관통라인; 을 포함하여, 도금선을 이용한 부분 도금으로 도금층을 구비하되 상기 절연홀에 의해 절연성을 보장할 수 있도록 구성된 인쇄회로기판을 제공한다.

본 발명에 따르면, 도금선에 대한 부분 도금을 하여 부식의 작업량이나 도금원료에 따른 원가를 대폭적으로 절감할 수 있고, 기판에 형성한 홀에 부도체를 충진하여 종래 도금선이 갖는 쇼트문제를 해결하였으므로, 안전하고 경제적인 인쇄회로기판의 제공을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 제1실시예(동판을 사용한 경우)를 설명하기 위한 공정 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 제2실시예(알루미늄판을 사용한 경우)를 설명하기 위한 공정 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 제3실시예를 설명하기 위한 공정 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 제4실시예를 설명하기 위한 공정 개념도이다.

도면을 토대로 본 발명의 기술적 특징을 상세히 설명한다.

본 발명은 도금선을 구비한 인쇄회로기판 제조방법 및 이에 따른 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 금속 기판상에 소자 실장 부위를 구비하여 엘이디와 같은 고출력 소자를 실장하고, 이를 동작시키는 회로를 포함하는 종래 인쇄회로기판의 제조방법을 전제로 한다.

따라서 도금선을 포함하는 패턴층을 구비하여 부분 도금(상기 패턴층에 대한 전해 도금)에 의해 도금층을 형성하는 인쇄회로기판의 제조방법을 토대로 하되, 금속기판 상에 도금선을 포함하는 패턴층을 구비하여 상기 패턴층에 대한 전해 도금에 의해 도금층을 형성하는 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서, i) 상기 패턴층의 형성 전에 기판을 관통하는 다수의 절연홀을 형성하는 단계; ii) 상기 절연홀 상에 절연층과 패턴층을 형성하는 단계; 및 iii) 상기 패턴층 만을 전해 도금한 후 상기 절연홀 부위에서 상기 절연홀을 관통하는 수직의 관통라인을 형성하여 패턴을 끊어주는 단계; 를 포함하는바, 절연홀을 이용하여 미세전류의 흐름을 효과적으로 차단하는데에 기술적 특징이 있다.

상술한 제조방법에 의하여 생산된 인쇄회로기판은, 기본적으로는, 금속기판 상에 절연층, 도금선을 구비한 패턴층 및 상기 패턴층 상에만 부분도금된 도금층을 포함한 인쇄회로기판임은 종래와 동일하나, 상기 금속 기판을 수직으로 관통하는 절연홀; 및 상기 패턴층 상에서 상기 절연홀을 관통하도록 형성된 관통라인; 을 포함하여 절연성을 보장하는 데에 구조적 특징이 있는 것이다.

도 1 과 도 2는 본 발명에 따른 구체적인 제조공정을 도시한 개념도로서, 도 1은 동판을 이용한 경우(제1실시예)이고, 도 2는 알루미늄 판을 이용한 경우(제2실시예)이다.

먼저, 도 1의 i)단계와 같이, 금속 기판(10)을 준비하는 단계를 수행하는데,예를 들어 0.3 t 이상의 동판을 준비하는 것이다.

도 1의 ii)와 같이, 상기 금속 기판(10)의 바닥면을 먼저 가공하여 다수의 절연홀(20)을 형성하는데, 상기 홀(20)은 에칭 등의 화학적 방법이나 드릴링과 같은 물리적 방법을 통해 형성할 수 있으며, 절연홀의 깊이는 금속 기판 두께보다 얕게 하여 상기 금속기판(10)이 관통되지 않도록 한다.

가장 바람직하게는 상기 절연홀의 깊이는 상기 금속 기판(10) 두께의 절반 가량에 이르는 것이다.

이렇게 형성된 상기 절연홀(20)에는 도 1의 iii)단계와 같이 절연물질(부도체)(21)을 충진하고, 표면을 연마하여 상기 충진과정에서 발생하는 표면상의 불균일성을 제거하고 평탄처리한다.

알루미늄과 같은 무른 금속의 경우는 도 2의 ii)와 같이 기판을 수직으로 관통하는 절연홀(20)을 단일 공정에 의해 형성하고 그 안에 부도체(21)를 충진하며, 기판 양면을 연마한다.

다음으로, 도 1의 iv)와 같이, 금속 기판(10) 상면을 소자 실장 부위(A)를 제외하고 에칭하며, 상기 에칭면(11) 상에는 v)에서 보는 바와 같이 절연체를 도포하여 절연층(12) 및 구리층(13)을 형성한다.

상기 에칭작업은 상기 절연홀(20)이 상부에 노출될 때까지 수행하여 상기 절연홀(20)이 에칭면(11)과 동일 수준에 위치할 수 있도록 한다.

도 2의 경우는 에칭작업 없이 기판 전체면에 대하여 절연층(12)을 형성한다.

상기 절연층(12)은 상기 홀에 충진된 부도체(21)와 같은 물질로 구성될 수 있으며, 상기 에칭면(11)에서 연결되는 양자는 합체하여 기판의 절연성을 극대화한다.

상기 구리층(13)은 회로부분 및 도금선을 포함한 패턴층(14)만 남기고 제거된다.(도 1의 vi)단계, 도 2의 v)단계)

패턴층(14) 형성 방법은 본 발명의 기술적 특징이 아니고 종래 기술에 따르는 것으로서, 드라이 필름을 이용하여 회로 및 도금선이 형성될 부분을 제외한 부분의 구리층을 노광시켜 제거하는 방법 등이 사용될 수 있다.

상기 패턴층(14) 중 도금대상 부위(부품 실장 부위)만 제외하고 솔더레지스트(15)을 도포하여 절연하는 솔더 마스킹 단계(도1의 vii, 도 2의 vi)가 수행된다.

이와 같이 부품을 실장할 수 있는 부분만 도체로 남게 되면 전해 도금을 통해 상기 패턴층(14) 을 도금하여 도금층(16)을 형성한다.(도 1의 viii, 도2의 vii)

상기 도금층(16)은 금, 은, 니켈 등이 사용될 수 있으나, 은도금이 가장 바람직하며, 도금선에 의한 부분 도금을 수행하기 때문에 은과 같은 고가의 재료를 이용하여도 원가를 절감할 수 있다는 장점이 있다.

도금층(16) 형성이 완료되면 상기 절연홀(20) 부위에서 절연되도록 하여야 하는바, 이를 위해서 상기 패턴층(14) 중에서 상기 절연홀(20)이 위치하는 부분을 상기 절연홀(20)보다 작은 직경의 관통라인(22)을 형성하여 패턴을 끊어준다.(도 1의 ix, 도2의 viii)

절연이 완료되면 단위 제품별로 외형을 가공하여 제품을 완성하게 되며, 이때 인쇄회로기판은 상기 부도체(21)와 절연층(12)에 의하여 절연성을 충분히 확보하고 있기 때문에 미세전류의 흐름이 원천적으로 차단되어 도금선에 의한 쇼트 발생을 막을 수 있다.

이와 같이 도금선에 의해 최종단계에서 형성되는 도금층은 외적 손상 없이 공급이 가능하므로 와이어 본딩시 우수한 성능을 제공할 수 있는 것이다.

도 3은 상기 절연홀(20)의 형성을 기판 에칭면(11) 형성시 동시에 수행하며, 그 내부에 부도체(21)를 채우지 않고 그대로 그 위에 절연층(12)과 구리층(13)을 라미네이팅 한다.

그 후 패턴층(14)과 도금층(16)이 완성되면, 상기 절연홀(20)과 연결되도록 기판을 관통하는 관통라인(22)을 형성하여 절연성을 확보한다.

상기 도 3의 공정은 절연홀 형성과정이 간소하여 제조원가를 절감할 수 있으며, 절연홀의 크기를 조절함으로써 내부에 부도체를 충진하지 않더라도 절연성을 확보할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 절연층의 두께만을 증가시키게 되면 제품에 따라서는 요구되는 절연성을 충분히 확보할 수도 있다.

공정을 보다 간소화하기 위하여, 도 4는 절연홀의 위치를 기판의 외곽부위에 형성하고, 절연홀에 대하여 별도로 관통라인(22)을 형성하는 공정을 생략하고 외형 가공시의 절단작업에 의해 자동으로 관통라인(22)이 형성되도록 한 것이다.

이때 외곽에 절단된 부위는 제거될 것이고 관통라인(22)이 최외곽에 위치하여 절연성을 갖게 되는 것이다.

10 : 금속기판 11 : 에칭면
12 : 절연층 13 : 구리층
14 : 패턴층 15 : 솔더레지스트층
16 : 도금층 20 : 절연홀
21 : 부도체 22 : 관통라인

Claims (12)

1. 금속기판 상에 도금선을 포함하는 패턴층을 구비하여 상기 패턴층에 대한 전해 도금에 의해 도금층을 형성하는 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서,
   i) 상기 패턴층의 형성 전에 기판을 관통하는 다수의 절연홀을 형성하는 단계;
   ii) 상기 절연홀 상에 절연층과 패턴층을 형성하는 단계; 및
   iii) 상기 패턴층 만을 전해 도금한 후 상기 절연홀 부위에서 상기 절연홀을 관통하는 수직의 관통라인을 형성하여 패턴을 끊어주는 단계; 를 포함하여,
   도금선을 이용하여 부분 도금을 하되 절연성을 보장할 수 있도록 구성된 인쇄회로기판 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 i)단계는 상기 금속 기판의 바닥면 상에 상기 금속 기판 두께보다 얕은 깊이로 다수의 절연홀을 1차 형성하고, 상기 형성된 절연홀 내부에 부도체를 충진 한뒤 표면 연마하며, 상기 금속 기판 상면 중 소자 실장 부위를 제외한 부분을 에칭하면서 상기 절연홀이 외부에 노출되도록 하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 i)단계는 상기 금속 기판 상면 중 소자 실장 부위를 제외한 부분을 에칭한 뒤, 상기 에칭된 부분의 일측에 대하여 상기 기판을 관통하는 절연홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 i)단계는 상기 금속 기판을 관통하는 다수의 절연홀을 단일 공정으로 형성하고, 상기 형성된 절연홀 내부에 부도체를 충진한 후, 표면을 연마하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 iii)단계는 상기 패턴층 중에서 상기 절연홀이 위치하는 부위 상에 상기 절연홀보다 작은 직경의 홀을 드릴링 하여 수직의 관통라인을 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 i)단계는 절연홀을 형성함에 있어서, 그 형성 위치를 기판의 외곽으로 배치하고,
   상기 iii)단계는 수직의 관통라인을 형성함에 있어서, 외형가공을 위한 절단에 의해 관통라인이 자동 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 다수의 절연홀은 에칭 또는 드릴링 방법을 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
8. 제2항에 있어서, 상기 i)단계는 다수의 절연홀을 1차 형성함에 있어서 그 깊이를 기판 두께의 절반 깊이로 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 iii)단계의 패턴층에 대한 도금은 은도금인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 의한 제조방법에 의하여 제조된 인쇄회로기판.
11. 금속기판 상에 절연층, 도금선을 구비한 패턴층 및 상기 패턴층 상에만 부분도금된 도금층을 포함한 인쇄회로기판에 있어서,
    상기 금속 기판을 수직으로 관통하는 다수의 절연홀; 및
    상기 절연홀을 관통하는 수직의 관통라인; 을 포함하여,
    도금선을 이용한 부분 도금으로 도금층을 구비하되 상기 절연홀에 의해 절연성을 보장할 수 있도록 구성된 인쇄회로기판.
12. 제11항에 있어서, 상기 절연홀은 부도체로 충진된 것을 특징으로 하는 인쇄회기판.
    
    
    
    
    
    
    
    

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