KR101086838B1

KR101086838B1 - 인쇄회로기판 제조용 캐리어 및 이를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법

Info

Publication number: KR101086838B1
Application number: KR1020090116880A
Authority: KR
Inventors: 서영욱
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-11-24
Also published as: KR20110060326A

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 전도성층이 형성된 플렉서블 절연기판으로 구성된 캐리어상에 제1회로패턴을 형성하는 1단계와 상기 제1회로패턴을 내층회로기판의 절연층에 매립하는 2단계, 상기 캐리어를 제거하고, 상기 절연층에 금속물질이 충진되는 비아홀을 형성하는 3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 전도성층을 포함하는 유연성 캐리어기판을 사용하여, 반영구적인 캐리어의 재사용을 통해 제조비용을 절감할 수 있음은 물론, 금속 시드층의 형성 및 에칭 공정을 제거하여 제조비용의 절감 및 불량률을 낮출 수 있는 효과가 있다.

유연성 기판, 전도성층, 매립(Buried)

Description

인쇄회로기판 제조용 캐리어 및 이를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법{Carrier and method for manufacturing printed circuit board using the same}

본 발명은 인쇄회로기판 제조용 캐리어 및 이를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

최근 반도체 칩의 고밀도화 및 신호전달속도의 고속화에 따라 회로의 미세화 및 높은 전기특성, 고신뢰성, 고기능성 인쇄회로기판 기술이 요구되고 있으며, 이러한 기술요구에 대응하기 위한 기술로, 회로패턴 절연체 속에 묻혀 있는 매립구조의 인쇄회로 기판이 고려되고 있다.

종래의 인쇄 회로기판은 회로를 형성하는 방법에 있어서, 동박을 포함하는 절연 부재 상에 감광성 물질을 도포 한 후, 노광, 현상을 통해 감광성 물질의 패턴을 형성하고 에칭을 통해 회로를 형성하는 서브트랙티브(subtractive)방법과 더 미세한 회로를 형성하기 위한 방법으로 얇은 동박을 포함한 절연 부재나 절연부재에 무전해 동 도금을 형성하고 상기 방법과 동일하게 광 감성물질의 패턴을 형성한 후, 도금함으로써 회로를 형성하는 모디파이드 세미어디티브(Modified Semi-additive)이나 세미어디티브(Semi-additive) 방식이 대표적이다. 더 나아가 미세회 로의 형성과 신뢰성을 보장하기 위해서 여러 패턴 방식들이 고려되고 있으며 잉크젯, 전사방식, 레이저방식 등이 있다

이 중 전사방식은 별도의 캐리어와 결합된 동판에 회로 패턴을 형성하고 절연 부재에 압착한 후, 캐리어를 제거함으로써 전연 부재 內 회로패턴을 형성하는 방식이다. 구체적으로 도 1a 및 도 1b를 참조하여 이 공정을 설명하면 다음과 같다.

(a) 캐리어(12) 상에 금속층(10)을 형성하고, 금속층 상에 패터닝을 통해 회로패턴(11)을 형성한다. (b) 이후, 내부회로(30)이 베이스 기판(B)에 형성된 절연층(20)에 상술한 회로패턴(11)을 프레스가압을 통해 매립한다. (c) 이후, 캐리어를 제거하고, 상기 금속층(10)의 일 영역을 에칭하여 비아 윈도우(W)를 형성한다. (d) 그리고 상기 윈도우(W)의 하부를 가공하여 비아홀(40)을 형성하고, (e) 비아홀 상에 시드층(50)을 형성하고, 상기 비아홀의 상부를 제외한 영역에 감광성 물질층(50)을 도포한 후, (f) 비아홀 내부를 Cu 등의 금속물질로 충진한 후, (g)상기 감광성 물질층(50)을 제거한다. (h) 그리고 시드층(50) 제거하는 공정으로 수행된다.

그러나, 이상과 같은 제조공정은 요구되는 단위 공정이 많아 제조시간이 길어지며, 이에 따른 불량요인이 더욱 증가하여 제조비용의 증가하는 문제가 발생하게 된다.

특히, 일련의 공정을 보면, (f~g) 감광물질(Photoresist; 60)로 비아홀(40) 이외의 부분은 마스킹(Masking)을 하고 비아(Via)를 도금을 통해 충진(Filling)을 한다. 이 경우 (g) 단계에서처럼, 도금은 절연층(20)의 상부보다 높게(Over Cu)형성 되도록 충분히 도금을 하고, 그 후 공정에서 주로 화학적인 에칭을 통해서 평탄화 적업을 진행하게 된다. 그러나 이러한 평탄화 과정에서, 시드층(50)과 비아상부의 오버층(over Cu)를 제거하는 평탄화 과정에서 회로 부분(11)까지 에칭되어 회로가 손상되어 불량제품으로 이어질 확률이 매우 높아지는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전도성층을 포함하는 유연성 캐리어기판을 사용하여, 반영구적인 캐리어의 재사용을 통해 제조비용을 절감할 수 있음은 물론, 금속 시드층의 형성 및 에칭 공정을 제거하여 제조비용의 절감 및 불량률을 낮출 수 있는 제조공정을 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 전도성층이 형성된 플렉서블 절연기판으로 구성된 캐리어상에 제1회로패턴을 형성하는 1단계; 상기 제1회로패턴을 내층회로기판의 절연층에 매립하는 2단계; 상기 캐리어를 제거하고, 상기 절연층에 금속물질이 충진되는 비아홀을 형성하는 3단계; 를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 제조공정에 있어서 상기 1단계의 캐리어는, 상기 전도성층과 플렉서블 절연기판사이에 결합층(Tie layer)을 더 포함하는 것을 이용하여 공정을 진행할 수 있다.

이 경우, 상기 상기 1단계의 전도성층은, 알켄(Alkene) 및 그 유도체를 단량체로 사용하는 전도성고분자, 또는 상기 전도성고분자에 금속성입자 및 금속성이온을 포함하는 고분자 복합체, 또는 그라파이트(Graphite), 탄소나노튜브(Carbon nanotube), 카본블랙(carbon black)을 포함하는 카본계, 또는 In을 포함하는 산화 화합물, 또는 TiO₂, In, Sn을 포함하는 광 반응 무기물질 중 하나 이상의 성분을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 1단계의 제1회로패턴의 형성은, a1) 상기 전도성층의 상부에 감광물질을 도포하여 패터닝하는 단계; a2) 상기 패터닝된 패턴에 금속물질을 충진하는 단계; a3) 상기 감광물질층을 제거하는 단계; 를 포함하여 구현될 수 있다.

이 경우, 상기 a2)단계는, Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 하나 이상의 금속물질을 무전해 도금, 전해도금, 스크린인쇄(screen printing), 스퍼터링(suppering), 증발법(evaporation), 잉크젯팅, 디스펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용하여 충진하는 단계로 형성할 수 있다.

또한, 상기 2단계는, 상기 절연층에 매립은, 열과 압력을 동시에 가하는 프레스방식,초음파 프레스 방식, Thermal Laser를 이용하는 프레스 방식 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 나아가 상기 절연층에 제1회로패턴을 매립하는 단계는, 상기 절연층의 표면 이하로 상기 제1회로패턴의 상부면이 매립되도록 형성함이 바람직하다.

본 발명에 따른 제조공정 중 상기 3단계는, 상기 내층회로기판에 형성된 제2회로패턴의 표면이 노출되도록 상기 절연층을 가공하여 비아홀을 형성하는 단계로 구현할 수 있다.

나아가 상기 비아홀 충진물질은 Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 어느 하나로 구 성될 수 있으며, 상기 3단계 이후에 제거된 전도성층이 형성된 플렉서블 절연기판으로 구성된 캐리어를 이용하여 상기 1 내지 3단계를 반복하여 진행될 수 있도록 해 제조공정의 효율성을 증진할 수 있다.

본 발명에 따른 제조공정에 사용되는 캐리어는 다음과 같은 구성을 구비하는 것을 사용할 수 있다.

구체적으로는, 연성을 가지는 플렉서블 절연성 기판; 상기 절연성 기판의 상부에 형성되는 전도성층; 을 포함하는 인쇄회로기판 제조용 캐리어의 구성으로 구현하되, 특히 상기 절연성 기판과 전도성층 사이에는 결합력을 높이는 결합층(Tie layer)를 더 포함하는 구조로 형성할 수도 있다.

상술한 구조에서 상기 전도성층은, 알켄(Alkene) 및 그 유도체를 단량체로 사용하는 전도성고분자, 또는 상기 전도성고분자에 금속성입자 및 금속성이온을 포함하는 고분자 복합체, 또는 그라파이트(Graphite), 탄소나노튜브(Carbon nanotube), 카본블랙(carbon black)을 포함하는 카본계, 또는 In을 포함하는 산화화합물, 또는 TiO2, In, Sn을 포함하는 광 반응 무기물질 중 하나 이상의 성분을 포함하여 이루질 수 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명에 따른 제조공정은 플렉서블(Flexible) 기판 상에 전도성층이 형성된 캐리어를 이용하여 인쇄회로기판을 제조하되, 특히 상기 캐리어는 재사용이 가능하며, 밀착력강화를 위해 결합층(Tie layer)를 더 구비한 구조를 이용하는 것을 요지로 한다.

도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명에 따른 제조공정은 전도성층이 형성된 플렉서블 절연기판으로 구성된 캐리어상에 제1회로패턴을 형성하는 1단계와 상기 제1회로패턴을 내층회로기판의 절연층에 매립하는 2단계, 그리고 상기 캐리어를 제거하고, 상기 절연층에 금속물질이 충진되는 비아홀을 형성하는 3단계를 포함하여 구성될 수 있다.

특히, 상기 1단계는 다음과 같은 세부 공정으로 구현될 수 있다.

우선, S0단계로서, 유연성을 가지는 플레서블기판(110) 상에 전도성층(120)이 형성된 캐리어를 준비한다. 상기 캐리어는 상기 플레서블기판(110)과 전도성층(120)의 밀착력을 보강하기 위한 결합층(Tie Layer;T)을 더 포함하여 구성될 수 도 있다. 특히, 상기 전도성층(120)은 aniline, pyrrole, thiophene, acetylene 등의 알켄(Alkene) 및 그 유도체를 단량체로 사용하는 전도성고분자, 또는 상기 전도성고분자에 금속성입자 및 금속성이온을 포함하는 고분자 복합체, 또는 그라파이트(Graphite), 탄소나노튜브(Carbon nanotube), 카본블랙(carbon black)을 포함하는 카본계, 또는 In을 포함하는 산화화합물, 또는 TiO₂, In, Sn을 포함하는 광 반응 무기물질 중 하나 이상의 성분을 포함하여 이루어질 수 있다.

다음으로, 상술한 구조의 캐리어(C)의 전도성층(120) 상에 감광물질(130)을 도포하고, 패터닝하여 회로를 형성할 패턴(P)을 구현한다(S 1~S 2단계).

이후, 상기 패턴(P)에 금속물질을 충진하여 제1회로패턴(140)을 형성한다. 그리고 상기 감광물질층을 제거한다(S 3~S 4단계). 상기 금속물질의 충진은 Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 하나 이상의 금속물질을 무전해 도금, 전해도금, 스크린인쇄(screen printing), 스퍼터링(suppering), 증발법(evaporation), 잉크젯팅, 디스펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용하여 충진할 수 있다.

이후, 2단계로서 상기 제1회로패턴(140)을 내층회로기판의 절연층(150)에 매립하는 단계가 수행된다. 상기 절연층(150)에 상기 제1회로패턴의 매립하는 공정은 열과 압력을 동시에 가하는 프레스방식,초음파 프레스 방식, Thermal Laser를 이용하는 프레스 방식 중 어느 하나를 이용하여 수행될 수 있다(S 5단계).

이후, S6 단계에서는 상기 전도성층과 유연성 절연기판을 포함하는 캐리어를 제거한다. (이 경우 제거된 캐리어는 다시 처음 S 1 단계로 복귀하여 재사용이 가능한바, 제조비용을 크게 절감할 수 있게 된다.)

이후, 상기 절연층(150)의 상부면 부터 상기 내층회로기판 내부의 회로패턴(R)의 표면이 노출될 수 있도록, 비아홀(H)을 가공하고(S 7단계), 이후, 상기 비아홀 내부를 금속물질(160)을 충진하게 된다(S 8단계). 비아홀을 금속물질로 충진하는 방식은 도시된 것처럼, 감광물질층(170)을 패터닝하여, 비아홀 내부만을 충진하고, 이후 감광물질층을 제거하여 인쇄회로기판을 완성하게 된다. 다만, 비아홀을 금속물질로 충진하는 방식으로는 Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 하나 이상의 금속물질을 무전해 도금, 전해도금, 스크린인쇄(screen printing), 스퍼터링(suppering), 증발법(evaporation), 잉크젯팅, 디스펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용하여 충진할 수 있다. 물론 이 경우 상기 감광물질층을 패터닝하는 단계를 거치지 않고 바로 비아홀 내부를 상술한 방식으로 충진한 후, 추후 연마 또는 에칭 등의 물리적 화학적 에칭공정을 동반하여 구성할 수도 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 제조공정도이다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조순서도 및 공정도를 도시한 것이다.

Claims

전도성층이 형성된 플렉서블 절연기판으로 구성된 캐리어상에 제1회로패턴을 형성하는 1단계;

상기 제1회로패턴을 내층회로기판의 절연층에 매립하는 2단계;

상기 캐리어를 상기 절연층으로부터 벗겨냄으로써 제거하는 3단계;

상기 절연층에 금속물질이 충진되는 비아홀을 형성하는 4단계;

를 포함하며,

상기 1단계의 캐리어는 상기 전도성층과 플렉서블 절연기판 사이에 결합층(Tie layer)을 더 포함하며,

상기 캐리어의 일부분은 상기 내층회로기판보다 크게 구성되는 인쇄회로기판의 제조방법.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 1단계의 전도성층은,

알켄(Alkene) 및 그 유도체를 단량체로 사용하는 전도성고분자, 또는 상기 전도성고분자에 금속성입자 및 금속성이온을 포함하는 고분자 복합체, 또는 그라파이트(Graphite), 탄소나노튜브(Carbon nanotube), 카본블랙(carbon black)을 포함하는 카본계, 또는 In을 포함하는 산화화합물, 또는 TiO₂, In, Sn을 포함하는 광 반응 무기물질 중 하나 이상의 성분을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 3에 있어서,

상기 1단계의 제1회로패턴의 형성은,

a1) 상기 전도성층의 상부에 감광물질을 도포하여 패터닝하는 단계;

a2) 상기 패터닝된 패턴에 금속물질을 충진하는 단계;

a3) 상기 감광물질층을 제거하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 4에 있어서,

상기 a2)단계는,

Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 하나 이상의 금속물질을 무전해 도금, 전해도금, 스크린인쇄(screen printing), 스퍼터링(suppering), 증발법(evaporation), 잉크젯팅, 디스펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용하여 충진하는 단계인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 3에 있어서,

상기 2단계는,

상기 절연층에 매립은,

열과 압력을 동시에 가하는 프레스방식,초음파 프레스 방식, Thermal Laser를 이용하는 프레스 방식 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 6에 있어서,

상기 절연층에 제1회로패턴을 매립하는 단계는,

상기 절연층의 표면 이하로 상기 제1회로패턴의 상부면이 매립되는 단계인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 6에 있어서,

상기 4단계는,

상기 내층회로기판에 형성된 제2회로패턴의 표면이 노출되도록 상기 절연층을 가공하여 비아홀을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 8에 있어서,

상기 비아홀 충진물질은 Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 6에 있어서,

상기 3단계 이후에 제거된 전도성층이 형성된 플렉서블 절연기판으로 구성된 캐리어를 이용하여 상기 1 내지 3단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
인쇄회로기판 제조용 캐리어에 있어서,

연성을 가지는 플렉서블 절연성 기판;

상기 절연성 기판의 상부에 형성되는 전도성층;

상기 절연성 기판과 전도성층 사이에는 결합력을 높이는 결합층(Tie layer);

을 포함하며,

상기 캐리어의 일부분은 상기 인쇄회로기판보다 크게 구성되는 인쇄회로기판 제조용 캐리어.
삭제
청구항 12에 있어서,

상기 전도성층은,

알켄(Alkene) 및 그 유도체를 단량체로 사용하는 전도성고분자, 또는 상기 전도성고분자에 금속성입자 및 금속성이온을 포함하는 고분자 복합체, 또는 그라파이트(Graphite), 탄소나노튜브(Carbon nanotube), 카본블랙(carbon black)을 포함하는 카본계, 또는 In을 포함하는 산화화합물, 또는 TiO2, In, Sn을 포함하는 광 반응 무기물질 중 하나 이상의 성분을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조용 캐리어.