KR101088792B1 - 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판의 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 제조공정은 제1회로패턴 상에 연결범프를 형성하고, 제1절연층을 형성하여 내층회로기판을 형성하는 1단계와 금속 시드층이 형성된 제2절연층를 금형 가공하여 제2회로패턴을 형성하여 외층회로기판을 형성하는 2단계, 그리고 상기 내층 회로기판과 외층회로기판을 어라인하여 적층 하는 3단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 회로가 절연층에 매립된 구조의 고밀도 및 신뢰성이 향상된 인쇄회로기판의 구조를 제공할 수 있으며, 시드층이 결합된 절연층의 사용으로 최외각회로를 형성하기 위한 시드층 형성공정을 제거할 수 있으며, 연결범프 형태의 도통 구조물을 통해 종래의 비아홀을 가공하고, 도전물질을 충진하는 공정의 어려움을 제거하였으며, 충진된 물질의 표면 연마공정을 제거하여 회로의 불량률을 현저하게 낮출 수 있는 장점이 있다.

인쇄회로기판, 매립(Buried), 연결범프

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{Printed Circuit Board and Manufacturing method of the same}

본 발명은 외층 회로패턴이 매립된 구조의 인쇄회로기판의 제조방법 및 구조에 관한 것이다.

고밀도 패턴의 신뢰성을 향상시키기 위한 방법으로 비아 및 패턴을 절연층 내에 매립시키는 구조에 대한 기술이 주류를 이루고 있다. 이러한 매립형 인쇄회로기판을 제조하는 방법에는 크게 두 가지가 있다. 첫째, 회로 패턴을 먼저 구현한 후 절연층에 함침 시킨 후, 회로 패턴을 구현하기 위해 사용했던 시드층을 제거하여 최종 회로를 형성하는 방법과 둘째는 회로 형상과 동일한 양각 패턴이 그려진 금형을 제작하여 절연층에 음각패턴을 구현한 후, 그 음각패턴을 도전물질로 채운 후 표면 연마를 통해 최종 회로를 형성시키는 방법이 그것이다.

도 1a는 전자의 회로패턴 구현 후 절연층에 함침시키는 방법의 구체적인 공정예를 도시한 것이다.

구체적으로는, (a) 비아홀(14)과 내층회로(12)가 구현된 코어층(10)을 마련하고, (b) 캐리어필름(24)에 부착된 시드층(20) 상에 회로패턴(22)이 구현된 기판 을 2개 형성한 후, (c) 상기 코어층(10)에 상술한 기판 2장을 압착하여 적층하고, 캐리어필름을 제거하며, (d)비아홀 개방영역이 될 영역을 DFR 노광 현상을 통해 형성한 후 (e) 개방영역의 시드층(20)의 일부를 제거한다. (f) 이후, 시드층의 제거영역에 표면동도금(52)을 수행하고, (g) 다시 DFR 적층 후 다시 시드층의 일부 영역을 제거하여 다른 비아홀(60)을 가공하고, (h) DFR 박리 후, 솔더페이스트를 도포하여 접속비아(54), 접속패드(62)를 형성하는 공정으로 수행된다.

그러나 이러한 공정은 매립된 패턴을 구현하기 위하여 상술한 것처럼 회로패턴(22)이 구현된 기판을 미리 제작을 하여야 하며, 따라서 그 패턴은 1회성으로 한정되게 되어 생산성에 매우 비효율적이며 공정의 복잡함으로 인한 문제가 있다.

도 1b에 도시한 것처럼, 종래의 몰드를 이용하는 방식을 살펴보면, (a) 금속 금형(1)에 절연수지상에 형성된 절연층을 마련하고, (b) 금속금형(1)을 절연층(3)에 압착하는 단계, (c) 금형을 제거하고, (d) 비아홀(4)을 형성하고, (e) 절연층 상에 무전해 동도금층(5)을 형성하며, (f) 상기 무전해 동도금층(5)의 상부에 전해동도금층(6)을 형성한 후, (g) 표면을 연마하여 인쇄회로기판을 완성하게 된다.

그러나 이러한 방식은 몰드를 통해 음각의 패턴을 제작한 후, 도전 물질로 음각패턴을 채우는데 고난도의 기술을 필요로 하게 되는바, 공정의 지연 및 비효율성을 초래하며, 표면 연마 공정이 필수적으로 필요하게 되어 회로의 정밀도가 떨어지는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 회로가 절연층에 매립된 구조의 고밀도 및 신뢰성이 향상된 인쇄회로기판의 구조 및 불필요한 공정의 제거를 통해 공정 효율성 및 생산성을 향상할 수 있는 제조공정을 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 제1회로패턴 상에 연결범프를 형성하고, 제1절연층을 형성하여 내층회로기판을 형성하는 1단계; 시드층이 형성된 제2절연층를 금형 가공하여 제2회로패턴을 형성하여 외층회로기판을 형성하는 2단계; 상기 내층회로기판과 외층회로기판을 어라인하여 적층 하는 3단계; 를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법을 제공한다.

특히, 상기 1단계는, a 1) 제1회로패턴 상부에 감광물질을 도포하고 연결범프패턴을 형성하는 단계; a 2) 상기 연결범프패턴에 금속물질을 충진하는 단계; a 3) 상기 감광물질의 제거 후, 제1절연층을 적층 하는 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다. 물론, 이 경우 상기 a 2) 단계는, 상기 금속물질을 Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 도전성 금속 물질의 충진 이후에 경화공정을 더 포함할 수 있다.

상술한 금속물질의 충진 공정은 무전해 도금, 전해도금, 스크린인쇄(screen printing), 스퍼터링(suppering), 증발법(evaporation), 잉크젯팅, 디스펜싱 중 어 느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용하여 충진하는 단계로 형성할 수 있다.

또한, 상기 a 3) 단계는, 상기 연결범프의 상부 면이 상기 제1절연층의 표면상으로 노출되도록 절연층을 형성하는 단계로 형성할 수 있다.

상술한 제조공정에 있어서, 상기 2단계는, b 1) 일면에 금속시드층이 형성된 제2절연층을 양각금형으로 음각패턴을 각인하는 단계; b 2) 상기 각인된 음각의 제2절연층 영역에 금속물질을 충진하여 제2회로패턴을 형성하는 단계; 를 포함하여 형성할 수 있다..

이 경우 구체적으로는, 상기 b 1) 단계는, 상기 음각패턴의 하부 면에 상기 금속시드층이 노출되도록 화학적 또는 물리적 처리를 수행하는 단계를 더 포함하여 형성할 수 있다.

또한, 상기 b 2) 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.

아울러, 본 발명에 따른 상기 3단계는, 상기 내층회로기판과 외층회로기판을 열과 압력을 이용한 프레스 압착을 통해 적층 하는 단계로 형성할 수 있으며, 이 경우 상기 제1 및 제2절연층을 반경화상태로 하여 상호 적층 하도록 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 제조공정은 상기 3단계 이후에 상기 금속시드층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상술한 제조공정의 어느 경우이던, 상기 제1단계 전에 제2단계가 먼저 수행되거나, 또는 동시에 수행될 수 있다. 즉 내층회로기판과 외층회로기판의 제조순서를 어느 것이 먼저 되어도 본 발명에 요지에 포함된다고 할 것이다.

이상과 같은 제조공정에 의하면 다음과 같은 구조의 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.

구체적으로는, 상기 제1회로패턴 상에 형성되는 적어도 1 이상의 연결범프; 상기 연결범프를 수용하며, 상기 제1회로패턴상에 적층되는 제1절연층; 상기 연결범프로 상기 제1회로패턴과 연결되는 매립형 제2회로패턴; 상기 제2회로패턴을 수용하며, 상기 제1절연층과 밀착하여 적층되는 제2절연층; 을 포함하는 인쇄회로기판으로 형성할 수 있다.

이 경우 상기 제2회로패턴은 상기 제2절연층의 두께 이하로 형성할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 회로패턴은 Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 회로가 절연층에 매립된 구조의 고밀도 및 신뢰성이 향상된 인쇄회로기판의 구조를 제공할 수 있는 효과가 있다.

특히, 제조공정에 있어서, 시드층이 결합된 절연층의 사용으로 최외각회로를 형성하기 위한 시드층 형성공정을 제거할 수 있으며, 연결범프 형태의 도통 구조물을 통해 종래의 비아홀을 가공하고, 도전물질을 충진하는 공정의 어려움을 제거하였으며, 충진된 물질의 표면 연마공정을 제거하여 회로의 불량률을 현저하게 낮출 수 있는 장점이 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.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 제조공정의 순서도 및 공정도를 개략적으로 도시한 것이다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조공정은 크게 제1회로패턴 상에 연결범프를 형성하고, 제1절연층을 형성하여 내층회로기판을 형성하는 1단계와 시드층이 형성된 제2절연층를 금형 가공하여 제2회로패턴을 형성하여 외층회로기판을 형성하는 2단계, 상기 내층회로기판과 외층회로기판을 어라인하여 적층 하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 요지로 한다.

1. 내층회로기판의 형성단계(제1단계; 도 2b)

본 발명에 따른 내층회로기판을 형성하는 1단계는, 도시된 것과 같이, 우선 S 1단계로 베이스기판(112) 상에 제1회로패턴(111)이 형성된 내층회로기판 상에 감광물질층(120)을 형성한다. 상기 감광물질층은 포토리소그라피 공법을 적용할 수 있는 감광성 물질을 포괄하며, 일례로 본 일 실시예에서는 드라이필름레지스 트(DFR)을 이용할 수 있다.

S 2단계로 상기 감광물질층(120)에 포토리소그라피 공법에 의해 연결범프패턴(H)를 형성한다. 이는 일반적인 노광, 현상, 에칭 공정을 통해 수행된다.

S 3단계로 상기 연결범프패턴(H)에 금속물질을 충진하여 연결범프(130)를 형성한다. 상기 연결범프(130)를 형성하는 금속물질은 Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 어느 하나로 형성되는 금속 페이스트를 이용하거나, 또는 이들 물질을 이용하여 무전해 도금, 전해도금, 스크린인쇄(screen printing), 스퍼터링(suppering), 증발법(evaporation), 잉크젯팅, 디스펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용하여 충진할 수 있다.

이후, S 4단계로, 상기 연결범프(130)이 형성된 내층회로기판 상부에 제1절연층(140)을 어라인하고, 압착한다. 특히 이 공정은 바람직하게는 상기 연결범프(130)의 상부 면이 상기 제1절연층(140)의 표면 위로 노출되도록 형성하는 것이 바람직하다.

상술한 공정 단계를 통해 본 발명에 따른 내층회로기판을 형성할 수 있게 된다.

2. 외층회로기판 형성단계(제2단계; 도 2c)

상기 제1단계와 이하에서 기술할 외층회로기판의 형성단계는 제1단계가 먼저 수행될 수도 있지만, 제2단계가 먼저 수행되어도 무방하다. 즉 내층 및 외층 회로기판을 형성하는 단계의 순서가 바뀌어도 본 발명의 요지에 포함되는 것은 자명하다 할 것이다.

본 발명에 따른 외층회로기판 형성단계는, 도시된 것과 같이, 우선 제2절연층(210)의 일면에 금속 시드층(220)이 형성된 베이스재를 준비하여, 양각의 패턴이 형성된 금형(X)을 각인하여 제2회로패턴이 형성될 음각패턴을 형성한다(P 1~P 2단계). 이 경우, 상기 양각 금형의 패턴의 두께는 상기 제1절연층과 동일하게 형성되는 것이 바람직하나, 더 두껍게 형성되는 것도 무방하다. 또한, 본 단계에서는 상기 음각패턴의 하부 면에 상기 금속시드층이 노출되도록 화학적 또는 물리적 처리를 수행하는 단계를 더 포함하여 형성될 수도 있다. 아울러 상기 금속 시드층의 두께는 상기 제2절연층의 두께보다 얇은 것이 바람직하다.

다음으로, P 3단계에서 도시된 것처럼, 금형을 분리하고, P 4단계에서 도시된 것과 같이 음각의 패턴 내부로 금속물질을 충진하여 제2회로패턴(230)을 형성하다. 따라서 상기 제2절연층(210)과 동일하거나 그 이하의 두께로 상기 제2회로패턴(230)이 형성될 수 있다.

상기 금속물질의 충진은 Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 어느 하나로 형성되는 금속 페이스트를 이용하거나, 또는 이들 물질을 이용하여 무전해 도금, 전해도금, 스크린인쇄(screen printing), 스퍼터링(suppering), 증발법(evaporation), 잉크젯팅, 디스펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용하여 충진할 수 있다.

3. 어라인 및 적층단계(제3단계; 도 2d)

상술한 제조공정에 의해 각각 형성된 내층회로기판(100) 및 외층회로기판(200)을 정렬하여 적층 하는 단계로 구성된다.

구체적으로는, Q 1에 도시된 것처럼, 상기 금속시드층(220)의 표면을 외부로 하여 제2회로패턴(210)을 상기 제1절연층(140)과 어라인 하고, 이후 열과 압력을 통한 프레스 가공 등의 방법으로 두 기판을 압착한다(Q 2단계). 이 경우 상기 제1 및 제2절연층을 반경화상태로 하여 상호 적층 할 수 있으며, 이는 접착의 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 3단계 이후에 상기 금속시드층을 제거하는 단계(Q 3단계)를 더 포함할 수 있다.

상술한 제조공정에 따라 제조되는 인쇄회로기판은 다음과 같은 구조를 구비할 수 있다. 도 2d의 Q 3단계의 도면을 참조하여 보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판은, 상기 제1회로패턴(111) 상에 형성되는 적어도 1 이상의 연결범프(130)가 구비되며, 아울러 상기 연결범프는 상기 제1회로패턴상에 적층되는 제1절연층(140)에 수용된다. 물론 상기 제1절연층은 상기 제1회로패턴(111)에 적층된 구조로 형성된다.

또한, 상기 제1절연층의 상부에는 제2절연층(210)이 형성되며, 특히 상기 제2절연층의 내부에는 상기 연결범프(130)을 매개로 상기 제1회로패턴과 연결되는 매립형 제2회로패턴(230)이 형성된다.

즉, 상기 제2회로패턴(230)의 하부와 연결되는 연결범프(130)가 제1절연층(140)을 관통하여 제1회로패턴(111)과 연결되는 구조로 형성되며, 상기 제2회로패턴(230)은 제2절연층(210)에 매립형으로 형성되게 된다.

이와 같은 구조의 인쇄회로기판은 회로가 절연층에 매립된 구조로 형성되어 고밀도 및 고 신뢰성을 구비하게 된다. 또한, 이를 제조하기 위한 상술한 본 발명에 따른 제조공정은 시간이 지연되는 불필요한 공정을 제거하여 공정의 효율성을 향상시키며, 회로의 불량률을 현저하게 낮출 수 있음은 상술한 바와 같다.

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 종래기술에 따른 매립형 인쇄회로기판의 제조공정도이다.

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

Claims (16)

1. 제1회로패턴 상부에 감광물질을 도포하고 연결범프패턴을 형성한 후 상기 연결범프패턴에 금속물질을 충진함으로써 상기 제1회로패턴 상에 연결범프를 형성하고, 상기 감광물질의 제거 후, 제1절연층을 형성하여 내층회로기판을 형성하는 1단계;

   금속 시드층이 형성된 제2절연층를 금형 가공하여 제2회로패턴을 형성하여 외층회로기판을 형성하는 2단계;

   상기 내층회로기판의 제1 절연층과 상기 외층회로기판의 제2회로패턴을 어라인하여 적층 하는 3단계;

   를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 a 2) 단계는, 상기 금속물질을 Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 도전성 금속 물질의 충진 이후에 경화공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 a 2) 단계는,

   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.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 a 3) 단계는,

   상기 연결범프의 상부 면이 상기 제1절연층의 표면상으로 노출되도록 절연층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
7. 청구항 1, 3 내지 6중 어느 한 항에 있어서,

   상기 2단계는,

   b 1) 일면에 금속시드층이 형성된 제2절연층을 양각금형으로 음각패턴을 각인하는 단계;

   b 2) 상기 각인된 음각의 제2절연층 영역에 금속물질을 충진하여 제2회로패턴을 형성하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 b 1) 단계는,

   상기 음각패턴의 하부 면에 상기 금속시드층이 노출되도록 화학적 또는 물리적 처리를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
9. 청구항 7에 있어서,

   상기 b 2) 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.
10. 청구항 7에 있어서,

    상기 3단계는,

    상기 내층회로기판과 외층회로기판을 열과 압력을 이용한 프레스 압착을 통해 적층 하는 단계인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 3단계는,

    상기 제1 및 제2절연층을 반경화상태로 하여 상호 적층 하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
12. 청구항 7에 있어서,

    상기 3단계 이후에 상기 금속시드층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
13. 청구항 7에 있어서,

    상기 1단계 전에 2단계가 먼저 수행되거나, 또는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제

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