KR101109389B1 - 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

인쇄회로기판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 인쇄회로기판(100)은 일면에 제1 회로층(20)이 형성되고 타면에 제2 회로층(30)이 형성된 베이스 기판(10) 및 외부로부터 베이스 기판(10)에 삽입되어 베이스 기판(10)을 관통함으로써 제1 회로층(20)과 제2 회로층(30)을 통전시키는 타정 도통홀(40)를 포함하는 구성이며, 베이스 기판(10)을 관통하는 타정 도통홀(40)를 채용하여 종래기술에 따른 홀 가공, 디버링, 디스미어, 무전해 동도금, 전해 동도금 등의 복잡한 공정을 생략함으로써 인쇄회로기판의 제조공정을 단순화하고, 제조비용을 절약할 수 있는 장점이 있다.

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{A PRINTED CIRCUIT BOARD AND A METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 반도체칩의 고밀도화 및 신호전달속도의 고속화에 대응하기 위한 기술로서, 반도체칩을 인쇄회로기판에 직접 실장하는 기술에 대한 요구가 커지고 있으며, 이에 따라 반도체칩의 고밀도화에 대응할 수 있는 고밀도 및 고신뢰성의 인쇄회로기판 개발이 요구되고 있다.
고밀도 및 고신뢰성의 인쇄회로기판에 대한 요구사양은 반도체칩의 사양과 밀접하게 연관되어 있으며, 회로의 미세화, 고도의 전기특성, 고속신호 전달구조, 고신뢰성, 고기능성 등 많은 과제가 있다. 이러한 과제에 대응하기 위해서 마이크로 도통홀을 형성할 수 있는 인쇄회로기판 기술이 요구되고 있다.
도 1 내지 도 4는 종래기술에 따른 도통홀의 제조방법을 공정순서대로 도시한 공정단면도이고, 도 5는 디스미어의 작업 순서를 도시한 플로차트이며, 도 6은 무전해 동도금의 작업 순서를 도시한 플로차트이다. 이하, 상기 도면을 참조하여 종래기술의 문제점을 설명한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 도통홀의 제조방법은 (A) 동박적층판(1; Copper Clad Laminate)을 준비하는 단계, (B) 동박적층판(1)에 홀(2)을 가공한 후 디버링(Deburring)과 디스미어(Desmear)를 수행하는 단계, (C) 홀(2) 내에 무전해 동도금을 수행하는 단계 및 (D) 홀(2) 내에 전해 동도금을 수행하는 단계를 포함한다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 절연층의 양면에 동박이 형성된 동박적층판(1)을 준비하는 단계이다.
다음, 도 2에 도시된 바와 같이, 동박적층판(1)에 홀(2)을 가공한 후 디버링과 디스미어를 수행하는 단계이다.
홀(2)을 가공하는 위해서 CO2 레이저, UV YAG 레이저 및 드릴 등을 이용할 수 있는데, 이 중 CO2 레이저와 드릴을 이용한 공법이 가장 일반적으로 활용되고 있다. CO2 레이저와 드릴을 이용한 공법은 홀(2) 가공속도가 빠르고 높은 생산성을 구현할 수 있지만, 마이크로 도통홀을 정밀하게 가공하기 어렵고, 가공 후 홀(2)의 내벽에 스미어(smear)가 상대적으로 많이 잔존하여 도통홀의 접속 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다. 한편, UV YAG 레이저를 이용한 공법은 고출력으로 마이크로 ㄷ도통을 가공할 수 있고 전술한 CO2 레이저에 비해 스미어(smear) 잔존량이 적은 장점이 있지만, 가공속도가 늦고 생산성이 떨어져 양산용으로 부적합한 문제점이 있다. 이외에도, 엑시머 레이저(excimer laser), 나노세컨드 레이저(nanosecond laser) 또는 펨토세컨 레이저(Femtosecond Laser) 등을 이용한 공법이 있으나 너무 고가의 비용이 소모되므로 인쇄회로기판을 대량 생산하기 어려운 문제점이 있다.
이와 같이, 종래기술로 도통홀을 가공하는 경우 비용이 과도하게 소모되고, 생산성이 떨어지며, 홀(2) 가공시 발생하는 스미어로 인해 도통홀의 접속 신뢰성이 저하되어 결국 인쇄회로기판의 품질을 하락시키는 문제점이 있다.
또한, 홀(2)을 가공한 후 버(burr)나 스미어를 제거하기 위해서 디버링(Deburring)과 디스미어(Desmear)를 수행해야 한다. 여기서, 디스미어는 매우 복잡한 공정을 거친다. 도 5를 참조하여 디스미어의 작업 순서를 상세히 살펴보면, 스웰러(Sewller) 단계(스미어를 이완, 팽윤시킴) → 수세 단계 → 디스미어 단계(화학적인 방법으로 스미어를 제거함) → 1차 중화 단계 → 수세 단계 → 2차 중화 단계 → 수세 단계를 거친다. 이와 같이, 디스미어를 수행하기 위해서는 복잡한 공정을 거쳐야 하므로 전체적인 인쇄회로기판의 제조공정을 복잡해지고, 제조비용도 상승하는 문제점이 있다.
다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 홀(2) 내에 무전해 동도금을 수행하여 무전해 도금층(3)을 형성하는 단계이다. 무전해 동도금 역시 디스미어와 마찬가지로 복잡한 공정을 거쳐야 한다. 도 6을 참조하여 무전해 동도금 공정의 작업 순서를 상세히 살펴보면, 예비 촉매처리(Pre-Catalyst) 단계 → 촉매처리(catalyst) 단계(촉매입자를 홀(2) 내벽에 입힘) → 활성화(Accelerator) 단계(촉매를 이온화시킴) → 무전해 동도금 단계 → 산화방지 처리 단계(산화방지막을 코팅함)를 거친다. 이와 같이, 홀(2) 내에 무전해 동도금을 수행하기 위해서 전체적인 인쇄회로기판의 제조공정을 복잡해지고, 제조비용도 상승하는 문제점이 있다.
다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 홀(2) 내에 전해 동도금을 수행하여 전해 도금층(4)을 형성하는 단계이다. 이전 단계에서 무전해 동도금을 수행하여 홀(2) 내에 도전성을 부여하였으므로, 본 단계에서 전기분해를 이용한 전해 동도금을 수행하여 도통홀 형성을 완료한다.
전술한 바와 같이, 종래기술에 따른 도통홀의 제조방법은 스미어가 발생하여 도통홀의 신뢰성이 떨어지고, 홀 가공 → 디버링 → 디스미어 → 무전해 동도금 → 전해 동도금 등 복잡한 공정을 수행해야 하므로 인쇄회로기판의 제조공정을 복잡해지고, 제조비용도 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 외부로부터 삽입되어 베이스 기판의 양면에 형성된 회로층을 통전시키는 타정 도통홀를 채용함으로써 인쇄회로기판의 제조공정을 단순화하고, 도통홀의 신뢰성을 확보할 수 있는 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판은 일면에 제1 회로층이 형성되고 타면에 제2 회로층이 형성된 베이스 기판 및 외부로부터 상기 베이스 기판에 삽입되어 상기 베이스 기판을 관통함으로써 상기 제1 회로층과 상기 제2 회로층을 통전시키는 타정 도통홀을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 타정 도통홀는 도전성 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 타정 도통홀는 구리로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 타정 도통홀의 일단은 볼록한 만곡부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 타정 도통홀는 상기 베이스 기판에 나사 결합된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베이스 기판은 절연층인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베이스 기판은 동박적층판인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 (A) 베이스 기판을 준비하는 단계, (B) 타정 도통홀를 외부로부터 상기 베이스 기판에 삽입하여 상기 베이스 기판을 관통시키는 단계 및 (C) 상기 타정 도통홀를 통해 통전되도록 상기 베이스 기판의 일면에 제1 회로층을 형성하고 상기 베이스 기판의 타면에 제2 회로층을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 (B) 단계에서, 상기 타정 도통홀를 가스타정 방식으로 상기 베이스 기판에 삽입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (B) 단계에서, 상기 타정 도통홀는 도전성 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (B) 단계에서, 상기 타정 도통홀는 구리로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (B) 단계에서, 상기 타정 도통홀의 일단은 볼록한 만곡부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (B) 단계에서, 상기 타정 도통홀는 상기 베이스 기판에 나사 결합시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (B) 단계에서, 상기 타정 도통홀의 길이방향을 축으로 회전력을 부가하여 상기 타정 도통홀를 상기 베이스 기판에 삽입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (A) 단계에서, 상기 베이스 기판은 절연층인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (A) 단계에서, 상기 베이스 기판은 동박적층판인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법 으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 베이스 기판을 관통하는 타정 도통홀를 채용하여 종래기술에 따른 홀 가공, 디버링, 디스미어, 무전해 동도금, 전해 동도금 등의 복잡한 공정을 생략함으로써 인쇄회로기판의 제조공정을 단순화하고, 제조비용을 절약할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 베이스 기판에 직접 삽입하는 타정 도통홀를 채용함으로써 스미어가 발행하지 않아 도통홀의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 4는 종래기술에 따른 도통홀의 제조방법을 공정순서대로 도시한 공정단면도;
도 5는 디스미어의 작업 순서를 도시한 플로차트;
도 6은 무전해 동도금의 작업 순서를 도시한 플로차트;
도 7 내지 도 10은 본 발명의 바람직한 제 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도; 및
도 11 내지 도 16은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 공정순서대로 도시한 공정단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 바람직한 제 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)은 일면에 제1 회로층(20)이 형성되고 타면에 제2 회로층(30)이 형성된 베이스 기판(10) 및 외부로부터 베이스 기판(10)에 삽입되어 베이스 기판(10)을 관통함으로써 제1 회로층(20)과 제2 회로층(30)을 통전시키는 타정 도통홀(40)를 포함하는 구성이다.
상기 베이스 기판(10)은 양면에 제1 회로층(20)과 제2 회로층(30)이 형성된 것으로, 도시한 바와 같이 동박적층판일 수 있다. 다만, 이는 예서적인 것으로, 이외에도 베이스 기판(10)은 FR-4, BT(Bismaleimide Triazine)등의 에폭시계 수지, 프리프레그(prepreg) 또는 ABF(Ajinomoto Build up Film) 등을 포함하는 절연층일 수 있다.
상기 타정 도통홀(40)는 제1 회로층(20)과 제2 회로층(30)을 통전시키는 역할을 수행하는 것으로, 가스타정 방식 등을 이용하여 외부로부터 베이스 기판(10)에 삽입되어 베이스 기판(10)을 관통한다. 베이스 기판(10)의 외부에서 타정 도통홀(40)를 형성하여 베이스 기판(10)에 삽입하므로 종래기술에 따른 도통홀의 제조방법과 달리 홀 가공 및 홀 내의 디버링, 디스미어, 무전해 동도금, 전해 동도금 등을 생략할 수 있어 인쇄회로기판(100)의 제조공정을 단순화할 수 있다. 또한, 종래 홀 가공시 발생하던 스미어가 발생하지 않으므로 도통홀의 신뢰성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
한편, 타정 도통홀(40)는 제1 회로층(20)과 제2 회로층(30)을 통전시키기 위해서 도전성 물질로 형성되어야 함은 물론이고, 높은 전기 전도율을 확보하면서도 상대적으로 낮은 제조 비용이 소모되는 구리로 타정 도통홀(40)를 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 타정 도통홀(40)의 형상은 다양하게 제작될 수 있다. 예를 들어, 베이스 기판(10)에 삽입되는 타정 도통홀(40)의 일단에 볼록한 만곡부(43)를 형성함으로써 베이스 기판(10)에 타정 도통홀(40)의 삽입을 더욱 용이하게 할 수 있다(도 8 참조). 또한, 타정 도통홀(40)의 원주면(圓柱面)에 나서선(47)을 형성함으로써 베이스 기판(10)과 타정 도통홀(40)의 결합을 더욱 강화할 수 있다(도 9 참조). 이 경우 타정 도통홀(40)에 길이 방향을 축으로 회전력을 가해줌으로써 베이스 기판(10)에 타정 도통홀(40)를 삽입할 수 있다. 이외에도, 타정 도통홀(40)에 만곡부(43)와 나서선(47)을 모두 형성하여 전술한 효과를 극대화할 수 있다(도 10 참조).
도 11 내지 도 16은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 공정순서대로 도시한 공정단면도이다.
도 11 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)의 제조방법은 (A) 베이스 기판(10)을 준비하는 단계, (B) 타정 도통홀(40)를 외부로부터 베이스 기판(10)에 삽입하여 베이스 기판(10)을 관통시키는 단계 및 (C) 타정 도통홀(40)를 통해 통전되도록 베이스 기판(10)의 일면에 제1 회로층(20)을 형성하고 베이스 기판(10)의 타면에 제2 회로층(30)을 형성하는 단계를 포함하는 구성이다.
우선, 도 11에 도시된 바와 같이, 타정 도통홀(40)를 삽입할 베이스 기판(10)을 준비하는 단계이다. 여기서, 베이스 기판(10)은 통상 인쇄회로기판에 사용되는 절연층이라면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 동박적층판일 수 있다.
다음, 도 12 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 타정 도통홀(40)를 베이스 기판(10)에 삽입하는 단계이다. 타정 도통홀(40)의 삽입 방식은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 정밀한 위치 제어와 가공 속도를 고려하여 가스타정 방식으로 타정 도통홀(40)를 베이스 기판(10)에 삽입하는 것이 바람직하다. 타정 도통홀(40)를 베이스 기판(10)의 외부에서 형성하여 베이스 기판(10)을 관통하도록 삽입하므로 종래기술에 따른 도통홀의 제조방법에 비해서 제조공정을 단순화할 수 있다.
또한, 타정 도통홀(40)는 기본적으로 원통형 구조로 형성될 뿐만 아니라(도 12a 및 도 13a 참조), 일단에 볼록한 만곡부(43)를 형성하거나(도 12b 및 도 13b 참조), 원주면에 나서선(47)을 형성하거나(도 12c 및 도 13c 참조) 또는 볼록한 만곡부(43)와 나서선(47)을 모두 형성할 수 있다(도 12d및 도 13d참조). 여기서, 원주면에 나서선(47)이 형성된 경우(도 12c 및 도 12d 참조) 타정 도통홀(40)의 길이방향을 축으로 회전력을 부가함으로써 타정 도통홀(40)의 삽입을 더욱 용이하게 할 수 있고, 삽입된 후 나서선(47)에 의해 베이스 기판(10)과 타정 도통홀(40) 사이의 결합을 강화할 수 있다(도 13c 및 도 13d 참조).
한편, 타정 도통홀(40)는 다음 단계에서 형성할 제1 회로층(20)과 제2 회로층(30)을 통전시키는 역할을 수행하므로 도전성 물질로 형성되어야 하고, 그 중에서도 전기 전도율이 높고 제조 비용이 낮은 구리를 이용하여 타정 도통홀(40)를 형성하는 것이 바람직하다.
다음, 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 타정 도통홀(40)를 통해 통전되도록 베이스 기판(10)의 양면에 각각 제1 회로층(20)과 제2 회로층(30)을 형성하는 단계이다. 여기서, 제1 회로층(20)과 제2 회로층(30)을 형성하는 공정을 더욱 상세히 살펴보면, 우선, 무전해 도금 공정을 통해서 무전해 도금층(50)을 형성한다(도 14 참조). 이후, 무전해 도금층(50)을 시드층으로 전해 도금 공정을 수행하여 전해 도금층(60)을 형성하고(도 15 참조), 선택적 에칭 공정을 통해서 제1 회로층(20)과 제2 회로층(30)을 형성한다(도 16 참조). 다만, 이는 예시적인 것으로 이외의 방법으로도 제1 회로층(20)과 제2 회로층(30)을 형성할 수 있음은 물론이다.
한편, 본 단계는 타정 도통홀(40)의 형상에 관계없이 동일하다. 따라서, 만곡부(43) 또는 나사선(47)이 형성된 타정 도통홀(40)의 경우도 원통형 구조와 동일한 공정이므로 이에 대한 도면은 생략하도록 한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10: 베이스 기판 20: 제1 회로층
30: 제2 회로층 40: 타정 도통홀
43: 만곡부 47: 나사선
50: 무전해 도금층 60: 전해 도금층
100: 인쇄회로기판

Claims (16)

  1. 일면에 제1 회로층이 형성되고 타면에 제2 회로층이 형성된 베이스 기판; 및
    외부로부터 상기 베이스 기판에 삽입되어 상기 베이스 기판을 관통함으로써 상기 제1 회로층과 상기 제2 회로층을 통전시키는 타정 도통홀;
    을 포함하고,
    상기 타정 도통홀는 상기 베이스 기판에 나사 결합된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 타정 도통홀는 도전성 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 타정 도통홀는 구리로 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 타정 도통홀의 일단은 볼록한 만곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 기판은 절연층인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 기판은 동박적층판인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  8. (A) 베이스 기판을 준비하는 단계;
    (B) 타정 도통홀를 외부로부터 상기 베이스 기판에 삽입하여 상기 베이스 기판을 관통시키는 단계; 및
    (C) 상기 타정 도통홀를 통해 통전되도록 상기 베이스 기판의 일면에 제1 회로층을 형성하고 상기 베이스 기판의 타면에 제2 회로층을 형성하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 (B) 단계에서,
    상기 타정 도통홀는 상기 베이스 기판에 나사 결합시키는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 (B) 단계에서,
    상기 타정 도통홀를 가스타정 방식으로 상기 베이스 기판에 삽입하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 (B) 단계에서,
    상기 타정 도통홀는 도전성 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 (B) 단계에서,
    상기 타정 도통홀는 구리로 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 (B) 단계에서,
    상기 타정 도통홀의 일단은 볼록한 만곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  13. 삭제
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 (B) 단계에서,
    상기 타정 도통홀의 길이방향을 축으로 회전력을 부가하여 상기 타정 도통홀를 상기 베이스 기판에 삽입하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  15. 청구항 8에 있어서,
    상기 (A) 단계에서,
    상기 베이스 기판은 절연층인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  16. 청구항 8에 있어서,
    상기 (A) 단계에서,
    상기 베이스 기판은 동박적층판인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
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