KR101084772B1 - 전해 연마 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해 연마 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가압롤러 및 와이어형 전극을 포함하여, 인쇄회로기판에 형성된 요철부를 갖는 금속층을 물리적인 손상없이 평탄하게 연마할 수 있는 전해 연마 장치에 관한 것이다.

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Description

전해 연마 장치{Electrolytic polishing apparatus}

본 발명은 전해 연마 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가압롤러 및 와이어형 전극을 포함하여, 인쇄회로기판에 형성된 요철부를 갖는 금속층을 물리적인 손상없이 평탄하게 연마할 수 있는 전해 연마 장치에 관한 것이다.

최근 전자 산업의 발달에 따라 전자부품의 고기능화, 소형화에 대한 요구가 급증하고 있다. 이러한 추세에 대응하고자 인쇄회로기판 또한 회로 패턴의 고밀도화가 요구되고 있으며, 이에 다양한 미세 회로 패턴 구현 공법이 고안, 제시되어 적용되고 있다. 이러한 공법에는 인쇄회로기판에 형성된 금속층을 평탄화하는 공정이 요구되는 경우가 증가하고 있다.

예를 들면, 회로패턴 형성의 일반적인 공법인 MSAP(Modified Semi Additive Process) 및 SAP(Semi Additive Process) 공법으로 인쇄회로기판을 제조할 때, 회로층 간을 전기적으로 도통하는 비아를 비아 필 도금법으로 형성하는 방식이 적용되고 있다. 그러나, 비아필 도금을 하게 되면 비아(via) 부분의 도금이 돌출되거나, 딤플이 발생하는 등의 도금의 두께 편차가 발생하게 되어 이를 평탄화 하는 공정이 요구된다.

또한, 미세 회로 패턴(fine circuit pattern) 구현 방법들 중에서 회로패턴이 절연층 내부로 매립되어 회로 패턴의 고밀도화를 구현하는 방법이 제안되고 있으며, 이는 절연층에 형성된 회로패턴 형성용 홈부에 도금으로 금속층을 형성하는 고 절연층 상부에 형성된 금속층을 연마하여 제거하는 방식으로 수행된다. 그러나,절연층 상부에 형성되는 금속층은 도금 편차에 의해 평탄하지 않은 요철면을 형성하기 때문에 일정한 두께를 제거하는 것만으로는 인쇄회로기판 제조의 신뢰성을 확보하기 어려웠다. 또한, 물리적인 힘을 가해서 평탄화하는 버프연마기나 연마용 브러쉬를 이용하는 경우에는 미쇄회로를 손상시키는 문제점이 있었다.

이에 따라, 물리적인 힘을 가하지 않고 연마하는 방법으로는 화학약품을 이용하여 연마하는 방식이 사용되고 있으나, 이는 금속층의 돌출된 부위 뿐 아니라 함몰부 및 평면부도 같이 연마를 하게 되는 단점이 있어, 이러한 공법을 적용하기 위해서는 사전에 돌출된 부위를 제거하는 것이 필요한 문제점이 있었다.

즉, 화학약품을 이용한 연마를 위해서는 버프 등의 기계연마가 선행되어야 하는데, 이때 기판이 늘어나거나 파손되는 경우도 있고, 미세회로의 경우 회로가 떨어져 나가는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 휨이 발생하기 쉬운 판상 부재인 인쇄회로기판의 금속층에 형성된 요철부를 물리적인 손상 없이 평평하게 연마할 수 있는 전해 연마 장치의 구조를 제안한다.

본 발명에 따른 전해 연마 장치는, 평행하게 배열된 복수의 제1 가압롤러; 상기 제1 가압롤러와 대응하는 위치에 상기 제1 가압롤러와 이격되어 배치되어 상기 복수의 제1 가압롤러와의 사이에 이송영역을 형성하는 복수의 제2 가압롤러; 및 상기 제1 가압롤러 사이, 상기 제2 가압롤러 사이, 또는 상기 제1 가압롤러 사이 및 상기 제2 가압롤러 사이에 선택적으로 배치된 전극;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 전극은 와이어 형상인 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 전극은 상기 이송영역을 감싸는 링 형상인 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 전극 각각은 상기 이송영역과의 거리가 상이한 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 제1 가압롤러 및 상기 제2 가압롤러는 외측을 감싸는 전기 절연물질로 이루어진 절연링을 포함하는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 제1 가압롤러 및 상기 제2 가 압롤러는 중심부에 형성된 롤러전극을 포함하는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 제1 가압롤러 및 상기 제2 가압롤러는 상기 롤러전극을 노출하는 전극노출부를 포함하는 것에 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 전해 연마 장치에 따르면, 판형 연마대상물을 가압하는 가압롤러를 포함하기 때문에 휨이 발생하기 쉬운 판형 연마대상물을 평평하게 편 상태에서 전해 연마를 수행할 수 있으며, 표면에 물리적인 접촉없이 연마공정이 진행되기 때문에 연마대상물의 손상을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 전해 연마 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부된 도면의 전체에 걸쳐, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며, 중복되는 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 상부, 하부 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별 하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전해 연마 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전해 연마 장치의 평면도이다.

이에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 전해 연마 장치는 복수의 제1 가압롤러(310) 및 제2 가압롤러(330), 및 가압롤러들 사이에 배치된 전극(100)을 포함하는 구성이다. 본 실시예에서는 연마대상물을 인쇄회로기판(10)으로 예를 들어 서술하지만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 판상의 연마대상물의 표면 연마 장치로서 반도체 또는 일반 금속제품의 평탄화에도 이용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.

제1 가압롤러(310)는 예를 들면 스테인레스 스틸(서스)의 금속으로 구성된 원통 실린더형 롤러로서, 제2 가압롤러(330)와 함께 연마대상물인 인쇄회로기판(10)을 가압하여 평평하게 펴는 동시에, 회전하면서 연마대상물을 이송시킨다. 전해액이 담긴 전해조 내부에 복수의 제1 가압롤러(310)가 평행하게 일렬로 배열된다. 제2 가압롤러(330)는 제1 가압롤러(310)와 대응하는 위치에 제1 가압롤러(310)와 이격되어 배치되며, 복수개가 일렬로 평행하게 배열되어 제1 가압롤러(310)와의 사이에 이송영역을 형성한다. 즉, 인쇄회로기판(10)은 제1 가압롤러(310)와 제2 가압롤러(330) 사이에 끼워지며, 제1 가압롤러(310)와 제2 가압롤러(330)의 회전에 의해 이송된다. 인쇄회로기판(10)이 제1 가압롤러(310)와 제2 가압롤러(330)에서 이송되는 경로를 이송영역이라 명명한다.

전극(100)은 제1 가압롤러(310) 사이, 상기 제2 가압롤러(330) 사이, 또는 상기 제1 가압롤러(310) 사이 및 상기 제2 가압롤러(330) 사이에 선택적으로 배치된다. 즉, 일렬로 배열된 가압롤러들 사이에 형성된 공간에 전극(100)이 배치되며, 가압롤러 사이의 모든 공간에 전극(100)이 설치될 필요는 없고 교번하여 또는 임의로 전극(100)의 배치를 결정할 수 있다. 전극(100)은 구리, 티타늄, 백금, 이리듐, 스테인레스 스틸, 도전성 카본 소재 등으로 이루어질 수 있다.

이때, 전극(100)은 와이어 형상이 될 수 있으며, 바람직하게는 인쇄회로기판(10)의 이송영역을 감싸는 링(사각링) 형상이 될 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 실시예에 따른 전해 연마 장치의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

절연재(13)의 양면에 금속층(11)이 형성된 인쇄회로기판(10)에서 절연재(13) 상부에 적층된 금속층(11)을 연마 제거하는 공정을 예를 들어 서술한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 인쇄회로기판(10)의 표면에는 회로패턴을 형성하기 위해 도금된 금속층(11)이 형성되어 있다. 전해조 내에서 인쇄회로기판(10)의 금속층(11)에 양(+)전압을 인가하고 전극(100)에 음(-)전압을 인가한 상태에서, 제1 가압롤러(310) 및 제2 가압롤러(330) 사이에서 인쇄회로기판(10)을 이송한다. 이때, 제1 가압롤러(310)와 제2 가압롤러(330)의 가압력에 의해 인쇄회로기판(10)은 평평한 상태를 유지하면서 전해 연마가 진행되며, 금속층(11)을 형성하는 금속의 산화가 진행되면서 금속이 용출된다.

이때, 금속층(11)은 인쇄회로기판(10)에 형성된 음각패턴 등에 의해 요철을 갖게 되는데, 여기서 돌출부분은 전극(100)과의 거리(d)가 가깝기 때문에 금속의 용출량이 타부분에 비해 많게되고, 따라서, 복수의 전극(100)을 지나면서 금속층(11)이 평평하게 연마되게 된다.

이때, 모든 전극(100)이 이송영역과 동일한 거리에 위치할 필요는 없으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 전극(100)의 위치를 조절할 수 있다. 도 4에는 이송방향을 따라 전극(100)의 위치가 멀어지는 예를 도시하였으며, 이에 따르면 인쇄회로기판(10)이 이송하면 연마공정이 진행될 때, 전극(100)과의 거리가 점차 멀어지면서 금속용출량이 작아지게 되고 따라서 보다 미세한 연마량 조절이 가능하게 된다. 본 실시예에서와는 달리, 전극(100)에 인가되는 전압을 조절하는 것으로 연마량을 조절하는 방법 또한 사용가능하다.

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 전해 연마 장치의 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 전해 연마 장치의 평면도이다. 본 실시예에서는 상술한 실시예와 중복되는 서술은 생략한다.

본 실시예의 제1 가압롤러(310) 및 제2 가압롤러(330)는 외측을 감싸는 전기 절연물질로 이루어진 절연링(315) 및 제1 가압롤러(310) 및 제2 가압롤러(330)의 중심부에 형성된 롤러전극(317)을 더 포함하여 구성된다.

롤러전극(317)에는 음(-)전압이 인가되며 전극(100)과 동일한 작용으로 인쇄회로기판(10)의 금속층(11)을 용출하여 연마한다. 이때, 제1 및 제2 가압롤러(330) 는 롤러전극(317)을 노출하는 롤러전극(317) 노출부를 포함하며, 롤러전극(317) 노출부는 가압롤러에 등간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

절연링(315)은 롤러전극(317)과 인쇄회로기판(10)의 금속층(11)이 직접적으로 접속하는 것을 방지하기 위한 구성이며, 예를 들면, 고무, 우레탄 등의 소재로 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같은 전해 연마 장치에 따르면, 판형 연마대상물을 가압하는 가압롤러를 포함하기 때문에 휨이 발생하기 쉬운 판형 연마대상물을 평평하게 편 상태에서 전해 연마를 수행할 수 있으며, 표면에 물리적인 접촉없이 연마공정이 진행되기 때문에 연마대상물의 손상을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

한편 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전해 연마 장치의 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 전해 연마 장치의 평면도이다.

도 3 및 도 4는 본 실시예에 따른 전해 연마 장치의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 5은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 전해 연마 장치의 단면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 전해 연마 장치의 평면도이다.

< 도면의 주요 부호에 대한 설명 >

10 인쇄회로기판 11 금속층

13 절연층 100 전극

310 제1 가압롤러 315 절연링

317 롤러전극 330 제2 가압롤러

Claims (7)

1. 평행하게 배열된 복수의 제1 가압롤러;

   상기 제1 가압롤러와 대응하는 위치에 상기 제1 가압롤러와 이격되어 배치되어 상기 복수의 제1 가압롤러와의 사이에 이송영역을 형성하는 복수의 제2 가압롤러; 및

   상기 제1 가압롤러 사이, 상기 제2 가압롤러 사이, 또는 상기 제1 가압롤러 사이 및 상기 제2 가압롤러 사이에 선택적으로 배치된 전극;

   을 포함하며, 상기 전극은 상기 이송영역을 링 형상으로 감싸는 와이어 형상인 것을 특징으로 하는 전해 연마 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 전극 각각은 상기 이송영역과의 거리가 상이한 것을 특징으로 하는 전해 연마 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1 가압롤러 및 상기 제2 가압롤러는 외측을 감싸는 전기 절연물질로 이루어진 절연링을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 연마 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1 가압롤러 및 상기 제2 가압롤러는 중심부에 형성된 롤러전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 연마 장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제1 가압롤러 및 상기 제2 가압롤러는 상기 롤러전극을 노출하는 전극노출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 연마 장치.

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