KR101131352B1 - 인쇄회로기판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판에 관련된 것으로, 제1 절연층, 상기 제1 절연층에 형성된 회로패턴, 및 상기 회로패턴의 양 측면을 포함하여, 상기 회로패턴의 3 면에 형성된 확산방지막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 인쇄회로기판의 제조방법에 관련된 것으로, (a) 제1 절연층에 감광막으로 회로패턴의 화상을 형성하는 단계, (b) 상기 제1 절연층의 윗면과 상기 감광막의 측면 및 윗면에 확산방지막을 형성하는 단계, (c) 상기 확산방지막 상부에 금속층을 형성하는 단계, (d) 상기 감광막의 윗면이 노출되도록 상기 금속층 및 상기 확산방지막을 연마하여 회로패턴을 형성 단계, 및 (e) 상기 감광막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

회로패턴, 확산방지막, 마이그레이션, 전해도금

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{Printed Circuit Board and Manufacturing method thereof}

본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관련된다.

종래의 PCB 분야에서는 회로패턴의 선폭이 수십 um 수준으로 넓어 마이그레이션(Migration)이 크게 문제가 되지 않았다.

그러나, 인쇄회로기판(PCB ; printed circuit board) 제품이 소형화되어 가는 추세에서의 회로패턴의 선폭이 세밀화되어 가고 있다. 또한, 최근 플립칩 패키지(Flip Chip Package) 등과 같은 미세 회로패턴을 적용하는 PCB 분야에서 이미 10um 수준의 선폭의 미세 회로패턴을 갖는 제품이 생산되고 있고, 곧 10um 이하의 선폭 기술이 적용될 가능성이 매우 높아지고 있다.

회로패턴의 폭이 좁아지고 회로패턴 사이의 공간이 또한 좁아지면 금속배선의 마이그레이션(Migration)이 유발될 가능성이 매우 높아진다. 마이그레이션이란 온도와 전류의 흐름에 영향을 받아 특정 회로패턴에 결함이 발생하는 것을 말한다. 특히, PCB의 사용중에 전류가 인가되어 열이 발생하면, 특정 회로패턴을 이루는 금 속이 이동하여 인접회로패턴과 연결되어 단선되거나, 특정부위의 회로패턴을 구성하던 금속이 이동하여 회로패턴에 오픈부가 생기는 문제가 발생한다.

그에 따라, 전류누출로 인한 불량발생 등 제품품질에 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생한다. 특히, 패키지에서 회로의 배선으로 사용되는 구리는 확산이 매우 잘되는 금속이므로 위와 같은 문제점에 더욱 취약할 수 있다.

이와 같은, 마이그레이션 문제는 단지 회로패턴의 선폭 감소 때문에만 일어나는 것은 아니다. 선폭이 작아질수록 배선에 사용되는 절연체 또한 낮은 절연율을 요구하게 되는데, 절연체의 절연율을 낮추기 위해서 절연체 성분에서 규소 및 탄소의 함유량을 높이는 방법을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 절연체는 다공성의 구조를 가지게 되므로 구리배선의 마이그레이션은 더욱 취약해진다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, PCB에 확산방지막으로 보호되는 회로패턴을 적용하여, PCB의 선폭 및 회로패턴 사이의 공간이 감소되고 다공성구조의 절연체를 사용하더라도, 회로패턴의 마이그레이션을 방지할 수 있는 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제안한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판은, 제1 절연층, 상기 제1 절연층에 형성된 회로패턴, 및 상기 회로패턴의 양 측면을 포함하여, 상기 회로패턴의 3 면에 형성된 확산방지막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 확산방지막은 TaN, TiN, Ti, Sn, Au, Pd, Ag, 또는 이들의 합금에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 절연층 및 상기 회로패턴에 도포되어, 상기 회로패턴과 상기 확산방지막을 보호하는 제2 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은, (a) 제1 절연층에 감광막으로 회로패턴의 화상을 형성하는 단계, (b) 상기 제1 절연층의 윗면과 상기 감광막의 측면 및 윗면에 확산방지막을 형성하는 단계, (c) 상기 확산방지막 상부에 금속층을 형성하는 단계, (d) 상기 감광막의 윗면이 노출되도록 상기 금속층 및 상기 확산방지막을 연마하여 회로패턴을 형성 단계, 및 (e) 상기 감광막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (e) 단계 이후에, (f) 상기 제1 절연층 및 상기 회로패턴에 제2 절연층을 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (b) 단계에서 상기 확산방지막은 TaN, TiN, Ti, Sn, Au, Pd, Ag, 또는 이들의 합금으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (c) 단계에서 상기 금속층은 전해도금법에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

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 발명은 회로패턴에 확산방지막을 포함하는 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제안함으로써, 회로패턴의 선폭이 좁고 인접 회로패턴과의 공간이 좁다고 하더라도 마이그레이션을 방지할 수 있어, 미세회로패턴의 형성이 가능하다.

또한, 마이그레이션이 방지되어 회로패턴 사이에 다공성 절연층을 사용할 수 있으므로, 미세회로패턴이 형성되더라도 회로패턴 사이의 절연율은 유지될 수 있 다.

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, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이고, 도 2 내지 도 7은 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.

도 1을 참조하여 본발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판을 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에 따른 인쇄회로기판은 제1 절연층, 제1 절연층에 형성된 회로패턴, 및 회로패턴의 양 측면을 포함하여, 회로패턴의 3 면에 형성된 확산방지막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 제1 절연층(10)은 페놀수지, 에폭시수지 등 플라스틱 수지로 구성되며, 유리섬유, 유리부직포 등 보강기재를 포함하는 것이 일반적이다. 도 1에는 생략되어 도시되고 있으나, 제1 절연층(10)은 비아를 포함하여 회로패턴을 더 포함할 수 있다. 또한, 단층구조로 도시되고 있으나 다층구조를 가질 수 있다.

또한, 회로패턴(30)은 일반적으로 구리로 구성된 금속층이며, 기판의 일면에서 타면으로 전류를 보내거나, 전기적신호를 이동시키는 통로 역할을 한다.

그리고, 확산방지막(20)은 회로패턴의 양 측면을 포함하여, 회로패턴의 3 면에 형성된다. 도 1에는 회로패턴의 양 측면 및 밑면에 형성된 것을 도시하고 있으나 회로패턴의 윗면에 형성될 수 있다.

이때, 확산방지막(20)은 마이그레이션을 방지하는 보호층이다. 회로패턴(30)을 구성하는 구리는 열 확산계수가 높아서 회로패턴(30)에 전류가 흐르거나 열이 발생하였을 때 구리원자가 이동하여 인접하는 회로패턴과 단선이 발생한다. 이러한 마이그레이션 현상은 미세한 회로패턴을 형성하기 위해 인접하는 회로패턴과 공간이 좁아지고, 또한 절연층의 절연율을 높이기 위해 다공성 재질의 절연층을 사용하기 때문에 더욱 빈번히 발생한다.

이러한, 확산방지막(20)은 구리보다 열 확산계수가 낮은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히, TaN, TiN, Ti, Sn, Au, Pd, Ag, 또는 이들의 합금으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 확산방지막(20) 역시 금속층으로 회로패턴(30)과 일체를 이루어 전류를 보내거나 전기적신호를 이동시키는 통로 역할을 한다.

또한, 제1 절연층(10)에 도포되어, 상기 회로패턴(30)과 상기 확산방지 막(20)을 보호하는 제2 절연층(40)을 더 포함할 수 있다. 제2 절연층(40) 역시 제1 절연층과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 제2 절연층(40)은 도 1에는 생략되어 있으나 비아를 포함하는 회로패턴을 더 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 7을 참조하여 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2에 도시된 것과 같이 제1 절연층(10)에 감광막(15)을 이용하여 회로패턴의 화상을 형성한다. 회로패턴의 화상을 형성하기 위해 사진현상법을 이용하는 것이 바람직하다.

우선, 감광막을 제1 절연층에 형성한다. 드라이필름법과 액상감광제법을 이용할 수 있다. 그리고, 감광막에 회로패턴이 인쇄된 마스터필름(비 회로패턴부분이 자외선에 노출되지 않도록 디자인됨)을 밀착시킨 후 자외선을 입사시키는 노광공정을 거친다. 노광공정을 거친 후에 마스터필름을 제거하고, 노광된 감광막을 현상공정을 통해 제거한다. 그 결과, 비 회로패턴부분을 이루는 감광막이 제1 절연체 위에 형성된다.

다음, 도 3에 도시된 것과 같이 확산방지막(20)을 형성한다.

이때, 확산방지막(20)은 TaN, TiN, Ti, Sn, Au, Pd, Ag, 또는 이들의 합금과 같이 회로패턴을 구성하는 금속보다 열 확산계수가 낮은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한, 확산방지막(20)의 형성은 화학적 기상증착법(CVD), 물리적 기상증착법(PVD), 또는 무전해도금법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 확산방지막(20)은 후술하는 금속층(30')을 형성하는 과정에서 씨드 역할을 한다. 금속층(30')을 전해도금하기 위해서 씨드층이 필요한데, 확산방지막(20) 역시 씨드층 역할을 할 수 있어서 별도의 씨드층을 형성하는 단계를 생략할 수 있다.

또한, 종래에는 제1 절연층(10) 위에 씨드층으로 무전해 도금층을 형성하였는데, 최종 구조를 형성하기 위해 회로패턴(30)을 형성하지 않는 영역의 무전해 도금층은 제거해야만 했다. 이때, 무전해 도금층을 식각하는 과정에서 제1 절연층에 무전해 도금이 잔존하게 되고, 이는 회로패턴 사이의 단락을 일으키는 요소가 되었다. 그러나, 본 발명은 상술한 것과 같이 무전해 도금과정이 요구되지 않고, 회로패턴이 형성되지 않는 영역에 감광막이 위치하고 있어 종래와 같은 회로패턴(30) 사이의 단락을 사전에 방지할 수 있다.

그 후, 도 4에 도시된 것과 같이 확산방지막(20) 상부에 금속층(30')을 형성한다. 금속층(30')은 추후 공정을 통해서 인쇄회로기판의 회로패턴(30)을 구성한다. 금속층(30')은 일반적으로 구리로 이루어지는 것이 바람직하다.

이때, 금속층(30')의 형성은 전해도금법에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 전해도금법은 인위적으로 확산방지막(20)에 양극과 음극이 나누어 주고 전기를 전 극에 지속적으로 공급하면서 도금하는 것을 말한다. 확산방지막(20)의 한 측면에 전기적으로 연결하여 전류를 흐르게 하면, 모든 확산방지막(20)에 전류가 흐르게 되어 전해 구리금속은 확산방지막(20) 전체에 동시에 형성된다. 전해도금 방식은 공지된 기술로 당업자에게 자명한 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

또한, 도 5에 도시된 것과 같이 감광막의 윗면이 노출되도록 금속층 및 확산방지막을 연마하여 회로패턴을 형성한다.

상술한 것과 같이, 금속층(30')은 확산방지막(20) 전반에 형성되며, 회로패턴을 형성하기 위해 금속층(30')과 확산방지막(20)을 연마한다. 이때, 감광막(15)의 윗면에 형성된 확산방지막(20)이 모두 제거될 수 있을 정도로 연마하는 것이 바람직하다. 금속층(30')과 확산방지막(20)을 동시에 연마하게 되므로 제1 절연층(10) 위에 형성된 금속층(30')과 확산방지막(20)은 감광막(15)의 높이와 같은 높이를 갖게 된다.

그리고, 도 6에 도시된 것과 같이 감광막을 제거한다. 이러한 감광막(15)은 상술한 노광과정에서 자외선에 노출되지 않은 부분이다. 박리액을 이용하여 감광막(15)을 제거한다.

이로써, 밑면, 측면이 확산방지막(20)으로 보호되는 회로패턴(30)이 형성된 인쇄회로기판이 제조된다. 각각의 회로패턴(30)은 용도에 따라 달리 구성될 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 것과 같이 제1 절연층(10) 및 회로패턴(30)에 제2 절연층(40)을 더 도포할 수 있다. 이러한 제2 절연층(40)은 회로패턴(30)을 보호하며, 비아를 포함한 회로패턴을 더 포함할 수 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 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.

도 2 내지 도 7은 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 ; 제1 절연층 15 ; 감광막

20 ; 확산방지막 30 ; 회로패턴

30' ; 금속층 40 ; 제2 절연층

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. (a) 제1 절연층에 감광막으로 회로패턴의 화상을 형성하는 단계;

   (b) 상기 제1 절연층의 윗면과 상기 감광막의 측면 및 윗면에 확산방지막을 형성하는 단계;

   (c) 상기 확산방지막 상부에 금속층을 형성하는 단계;

   (d) 상기 감광막의 윗면이 노출되도록 상기 금속층 및 상기 확산방지막을 연 마하여 회로패턴을 형성 단계; 및

   (e) 상기 감광막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 (e) 단계 이후에,

   (f) 상기 제1 절연층 및 상기 회로패턴에 제2 절연층을 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
6. 청구항 4에 있어서,

   상기 (b) 단계에서 상기 확산방지막은 TaN, TiN, Ti, Sn, Au, Pd, Ag, 또는 이들의 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
7. 청구항 4에 있어서,

   상기 (c) 단계에서 상기 금속층은 전해도금법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.

Images