KR101453490B1

KR101453490B1 - 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판의 제조 방법

Info

Publication number: KR101453490B1
Application number: KR1020130057668A
Authority: KR
Inventors: 신호정; 김광식; 임재환; 오인택
Original assignee: 우리이티아이 주식회사
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2014-10-27

Abstract

본 개시는 플레이트에 제1 회로층을 형성하는 단계; 제1 회로층이 형성된 플레이트에 본체인 지지층을 형성하는 단계; 지지층으로부터 플레이트를 제거하는 단계; 그리고, 제1 회로층을 덮도록 제1 회로 보호층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법 및 인쇄회로기판에 관한 것이다.

Description

인쇄회로기판 및 인쇄회로기판의 제조 방법{PRINTED CIRCUIT BOARD AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 개시(Disclosure)는 전체적으로 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 지지층과 회로층 간의 부착력이 향상된 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판의 제조 방법에 관한 것이다.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

도 1은 종래의 직접 인쇄 방식을 이용하여 인쇄회기판의 제조 방법의 일 예를 설명하는 도면으로서, 먼저, 본체(Main Frame)를 구성하는 지지층(10)을 준비한다(S10). 다음으로, 지지층(10)에 홀(20)을 형성한다(S20). 다음으로, 홀(20)이 형성된 지지층(10)의 일면(10a)에 회로층(31)을 인쇄를 통해 형성한다(S30). 다음으로, 일면(10a)에 대향하는 지지층(10)의 타면(10b)에 회로층(32)을 형성한다(S40). 이때, 전도성 페이스트 등 전도성 잉크를 이용하여 직접 인쇄방식으로 회로층(31,32)을 구성할 수 있다. 다음으로, 바람직하게는, 도금으로 도금층(40)을 형성하여 회로층(31,32)의 전기 전도도를 향상시킨다(S50). 다음으로, 지지층(10)의 양면(10a,10b)에 회로 보호층(51,52)을 형성하고(S61,S62), 마지막으로 열압착을 통해 지지층(10)과 회로 보호층(51,52)의 합지를 완료한다(S70). 이 경우에, 지지층(10)에 홀(20)을 형성하는 공정, 지지층(10)을 재단하는 공정, 회로 보호층(51,52)을 합지하는 공정, 회로 보호층(51,52)를 열압착 시키는 공정 등의 공정이 필요하다. 또한, 전도성 페이스트의 인쇄를 통해 인쇄층(31,32)을 형성하고 도금을 하는 경우에, 내화학성, 기계적 특성의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다. 인쇄회기판의 제조 방법의 다른 예로 한국 등록특허공보 제10-0983219호에 제시된 인쇄회로기판의 제조 방법을 들 수 있다.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 플레이트에 제1 회로층을 형성하는 단계; 제1 회로층이 형성된 플레이트에 본체인 지지층을 형성하는 단계; 지지층으로부터 플레이트를 제거하는 단계; 그리고, 제1 회로층을 덮도록 제1 회로 보호층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법이 제공된다.

본 개시에 따른 또 다른 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 본체를 구성하는 지지층; 지지층에 매립된 제1 회로층, 그리고 제1 회로층을 덮는 제1 회로 보호층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판이 제공된다.

도 1은 종래의 인쇄회기판의 제조 방법의 일 예를 설명하는 도면,
도 2는 본 개시에 따른 인쇄회로기판의 제조 방법의 일 예를 설명하는 도면,
도 3은 비교예 1과 실시예 1의 테스트 결과를 나타내는 도면,
도 4는 비교예 2와 실시예 2의 치수 오차 비교를 나타내는 도면.

이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).

도 2는 본 개시에 따른 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판의 제조 방법의 일 예를 설명하는 도면으로서, 먼저 플레이트(100)를 준비한다(S1). 다음으로, 플레이트(100)에 제1 회로층(1)을 형성한다(S2). 다음으로, 절연성 물질로 되어 있으며, 본체(Main Frame)를 구성하는 지지층(2)을 형성한다(S3). 지지층(2)에는 홀(3)이 형성되어 있다. 바람직하게는 홀(3)은 별도의 공정 없이 지지층(2)을 형성하는 과정에서 형성될 수 있다. 다음으로, 지지층(2) 위에 제2 회로층(4)을 형성한다(S4). 홀(3)을 통해, 제1 회로층(2)과 제2 회로층(4)이 전기적으로 연결되어 연통한다. 다음으로, 플레이트(100)를 제거하고(S5), 도금을 통해 제1 회로층(1)과 제2 회로층(4)에 도금층(5)을 형성한다(S6). 다음으로, 지지층(2)의 양면(2a,2b)에 제1 및 제2 회로 보호층(6a,6b)을 형성한다(S7,S8). 도금층(5)이 노출되어 외부와 전기적으로 연통할 수 있게 되어 있다. 바람직하게는, 도금층(5)의 노출이 제1 회로 보호층(6b)의 형성 과정에서 별도의 공정 없이 형성된다. 양면 PCB, 즉 지지층(2)의 양측에 제1 회로층(1)과 제2 회로층(4)을 구비하는 PCB에 대해 설명하였으나, 본 개시는 일면 PCB에도 적용될 수 있으며, 이 때, 단계(S3)에서 홀(3)의 형성은 필요 없으며, 단계(S2 또는 S4) 및 단계(S7 또는 S8)는 생략될 수 있다.

본 개시에 따른 인쇄회로기판의 제조 방법에 의하면, 본체를 구성하는 지지층(2), 지지층(2)에 매립된 제1 회로층(1), 그리고 제1 회로층(1)을 덮는 제1 회로 보호층(6b)을 포함하는 인쇄회로기판을 기본으로 제조할 수 있으며, 나아가 지지층(2)을 관통하여 형성되는 홀(3), 홀(3)을 통해 제1 회로층(1)과 전기적으로 연통하며, 제1 회로층(1)이 형성된 지지층(2)의 일면(2b)에 대향하는 타면(2a)에 형성되는 제2 회로층(4), 그리고 제2 회로층(4)을 덮는 제2 회로 보호층(6a)을 포함하여 양면 PCB를 제조할 수 있다. 바람직하게는 제1 회로층(1)과 제2 회로층(4)에 도금층(5)이 구비된다.

플레이트(100)는 제1 회로층(1)과 지지층(2)을 형성함에 무리가 없는 재질로서, 예를 들어 SUS 기판, 알루미늄 기판, 철판과 같은 금속 기판, 유리 기판, 세라믹 기판 등이 사용될 수 있다.

플레이트(100)와 지지층(2)의 분리는 지지층(2) 외곽의 일부를 칼날을 이용하여 잘라낸 후, 이 외곽부로부터 박리시키는 방법을 사용할 수 있으며, 무수 알코올에 침치 후 박리하는 것도 가능하다.

제1 회로층(1) 및 제2 회로층(4)을 예를 들어, 종래와 마찬가지로 인쇄 방식을 통해 형성될 수 있다.

제1 회로층(1)과 제2 회로층(4)은 전도성 페이스트 또는 전도성을 띄는 금속층으로 구성될 수 있으며, 전도성을 띄는 물질이라면 어떤 물질이어도 좋다. 전도성 페이스트는 은, 구리, 철, 니켈, 금과 같은 금속 분말을 접착용 수지, 용매와 함께 혼합하고, 소포제, 증점제, 분산제 등과 같은 첨가제를 혼합하여 구성할 수 있고, 인쇄법 등을 통해 형성될 수 있다(예: 스크린 인쇄). 금속층으로는 제1 회로층(1) 및/또는 제2 회로층(4)을 구성하는 경우에, 동박, 니켈박, 은판, 알루미늄박, 금박과 같은 금속 박막이 될 수 있으며, 이러한 금속 박막에 전해 도금 또는 무전해 도금법을 이용하여 회로를 형성하거나, 금속 박막을 에칭하여 회로를 형성하는 방법이 있다.

지지층(2)은 절연 물질이라면, 어떠한 물질이 사용되어도 좋지만, 바람직하게는, 열적 안정성과 기계적 특성이 우수한 폴리이미드가 이용된다. 지지층(2)의 형성은 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 옵셋 인쇄, 플렉소 인쇄, 디스펜싱 인쇄, 로타리 스크린 인쇄, 실린더 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 딥코팅, 스핀코팅, 스프레이 코팅, 블레이드 코팅 등 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 바람직하게는 지지층(2)의 형성 과정에서 홀(3)이 형성될 수 있는 방식이 사용된다.

바람직하게는, 폴리이미드 필름 경우에 분자 구조상 표면에 부착력을 나타낼 수 있는 관능기가 없기 때문에 금속 및 기타 수지와의 높은 부착력을 나타낼 수 어려우므로, 지지층(2)과 제1 회로층(1) 및 제2 회로층(4) 간의 부착력을 향상시키기 위한 방법이 추가로 사용될 수 있다. 일반적으로 많이 사용되는 절연 필름인 폴리이미드 수지의 단량체 구조는 폴리아믹산(Polyamic acid)이며, 폴리이미드 수지는 폴리아믹산의 공중합 과정을 거쳐 제조된다. 폴리아믹산과 솔벤트(예: NMP(N-Methyl-2-pyrrolidone), DMAc(Dimethylacetamide), DMF(Dimethylformamide) 등) 및 인쇄가 가능하도록 첨가되는 첨가제로 구성된 폴리아믹산 잉크를 이용하여 도포 후 열경화를 통해 폴리아믹산이 폴리이미드화되면서 자연스럽게 금속면과의 높은 부착력을 가질 수 있음을 시험을 통해 알 수 있었다.

지지층(2)을 스크린 인쇄를 이용하여 형성하는 경우에, 잉크화된 폴리아믹산을 인쇄한 다음, 초기 건조를 진행한다(예: 50~70도의 온도에서 30분간 건조). 초기 건조의 과정에서, 제1 회로층(1)과 지지층(2) 내의 용매를 증발시켜준다. 이때 높은 온도에서 건조하게 되면 급격한 수축이 발생하게 되어 지지층(2)이 말리는 현상이 발생할 수 있는 점에 주의하여야 한다.

제2 회로층(4)을 인쇄한 후, 2차 건조를 진행한다(예: 150도의 온도에서 20분간 건조). 2차 건조의 과정에서, 지지층(2)이 추가로 건조되고, 제1 회로층(1)과 제2 회로층(4)이 완전 건조되어 전도성을 띄게 된다.

다음으로, 3차 건조를 진행한다(예: 190도의 온도에서 30분간 건조). 3차 건조의 과정에서, 지지층(2)의 폴리 아믹산은 열적 이미드화되며, 전도성 페이스트된 제1 회로층(1) 및 제2 회로층(4)의 접착 수지 및 은 입자와 단단히 결합하게 된다.

도금층(5)은 종래에 일반적으로 사용되는 동 도금에 의해 형성될 수 있다. 필요에 따라, 노출된 도금층(5)에 산화 방지막을 형성한다(예: Ni, Au 도금).

비교예 1)

폴리 이미드 기판(10; 도 1 참조; SKC 제공 Polyimide Film, 두께 25)에, 전도성 페이스트(Solarnux 제공, NEX-420-N)를 스크린 인쇄하여 회로층(31; 도 1 참조)을 형성하여, 단면 테스트 패턴을 제조하였다. 패턴 제조 후, 190도에서 30분간 건조하였다. 상기의 방법으로 제조된 테스트 패턴에 동도금 1ASD의 전류를 45분동안 인가하여 18 두께의 테스트 시료를 제조하였다. 인장 강도는 IPC TM 650 2.4.9에 해당 하는 TEST 방법을 이용하여 진행하였으며 결과는 그림 1과 같다.

실시예 1)

플레이트(100; 도 2 참조)는 1T 두께의 알루미늄 판을 사용하였으며, 전도성 페이스트(Solarnux 제공, NEX-420-N)를 스크린 인쇄하여 제1 회로층(1; 도 2 참조)을 형성하고, 잉크화된 폴리 아믹산(피코맥스사, 제품명PLC200PI, 함량 35%, 30,000CPS)을 이용하여 지지층(2)을 형성하였으며, 70도에서 30분동안 건조하여 단면 테스트 패턴을 제조하였다. 제조된 테스트 패턴을 무수 알코올에 10분간 담군 후 제1 회로층(1)과 지지층(2)을 플레이트(100)로부터 분리하였다. 150도에서 20분동안 건조 후 190도에서 30분동안 건조하여 테스트 패턴과 지지층(2)간의 부착력을 증가시켰다. 동도금은 비교예와 동일하게 진행하였다. 인장 강도는 IPC TM 650 2.4.9에 해당 하는 TEST 방법을 이용하여 진행하였으며, 결과는 도 3에 나타내었다.

실시예 2) - 회로 보호층의 형성

플레이트(100; 도 2 참조)와 테스트 패턴을 분리하기 전에 제2 회로층(4; 도 2 참조)을 형성해주는 방법을 제외하고는 실시예 1)과 동일한 방법으로 진행하여 양면 회로를 제작하였다. 상기의 방법으로 제조된 테스트 시료에, 회로 보호층(6a,6b; 도 2 참조)을 스크린 인쇄 방식을 이용하여, 지지층(2; 도 2 참조) 형성에 사용하였던 폴리아믹산 잉크를 필요 단자 부위를 제외하고 인쇄함으로써 약 20 두께로 형성하였다.

비교예 1)로 제조된 테스트 시료에 수작업으로 회로 보호층(51; 도 1 참조)을 가접하고 가접된 회로 보호층(51; 도 1 참조)을 Hot press하였다(비교예 2). 실시예 2로 제조된 시료와 비교예 2의 치수 오차를 측정하였고, 그 결과는 도 4에 나타내었다.

시료의 치수 오차 범위는 정해진 기준선에서 벗어난 범위를 측정하였다. 치수 오차 기준선은 100으로 된 정사각형으로 각각 테스트 시료의 최 외곽부에 설치하였다. 1PNL당 4군데 치수 범위를 평균으로 측정하였다. 기준은 100 오차로 정하였다. 결과는 도 4에서 볼 수 있듯이, 비교예 2는 수작업으로 진행하기 때문에 치수 오차가 매우 크게 발생하였다. 하지만 인쇄 공정으로 형성된 실시예 2의 경우에는 매우 안정적으로 범위 내에 들어감을 알 수 있었다.

이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.

(1) 플레이트에 제1 회로층을 형성하는 단계; 제1 회로층이 형성된 플레이트에 본체인 지지층을 형성하는 단계; 지지층으로부터 플레이트를 제거하는 단계; 그리고, 제1 회로층을 덮도록 제1 회로 보호층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.

(2) 제1 회로 보호층을 형성하는 단계에 앞서, 제1 회로층에 도금층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.

(3) 제1 회로층이 형성된 지지층의 일면의 대향하는 타면에 제1 회로층과 연통하도록 제2 회로층을 형성하는 단계; 그리고, 제2 회로층을 덮도록 제2 회로 보호층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.

(4) 제2 회로 보호층을 형성하는 단계에 앞서, 제1 회로층 및 제2 회로층에 도금층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.

(5) 제1 회로층과 제2 회로층은 지지층에 형성된 홀을 통해 전기적으로 연통하며, 홀은 지지층을 형성하는 과정에서 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.

(6) 지지층을 형성하는 단계에서, 지지층은 폴리아믹산을 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.

(7) 본체를 구성하는 지지층; 지지층에 매립된 제1 회로층, 그리고 제1 회로층을 덮는 제1 회로 보호층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.

(8) 지지층은 폴리이미드 재질로 된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.

(9) 제1 회로층이 형성된 지지층의 일면에 대향하는 타면에 형성되는 제2 회로층; 그리고, 제2 회로층을 덮는 제2 회로 보호층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.

(10) 제1 회로층과 제2 회로층에 도금층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.

(11) 플레이트를 제거하는 단계에 앞서, 지지층을 초기 건조하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법. 플레이트가 놓인 상태에서 지지층의 초기 건조를 행함으로써, 건조 단계에서 지지층이 말리는 현상을 방지할 수 있게 된다.

(12) 플레이트를 제거한 다음, 초기 건조보다 높은 온도에서 지지층을 건조하는 단계;를 더 포함 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.

(13) 건조하는 단계에 앞서, 제1 회로층이 형성된 지지층의 일면의 대향하는 타면에 제1 회로층과 연통하도록 제2 회로층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.

(14) 지지층을 형성하는 단계에서, 지지층은 폴리아믹산을 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.

본 개시에 따른 하나의 인쇄회로기판 및 이의 제조 방법에 의하면, 지지층과 회로층 간의 부착력이 향상된 인쇄회로기판을 제조할 수 있게 된다.

제1 회로층: 1; 지지층: 2; 홀: 3; 제2 회로층: 4; 도금층: 5; 회로 보호층: 6a,6b

Claims

플레이트에 제1 회로층을 형성하는 단계;
제1 회로층이 매립되도록 플레이트에 본체인 지지층과 제1 회로층과 제2 회로층의 전기적 연통을 위한 홀을 동시에 형성하는 단계;
제1 회로층이 형성된 지지층의 일면의 대향하는 타면 위에 제1 회로층과 홀을 통해 연통하는 제2 회로층을 형성하는 단계;
지지층으로부터 플레이트를 제거하는 단계;
제1 회로층을 덮도록 제1 회로 보호층을 형성하는 단계; 그리고,
제2 회로층을 덮도록 제2 회로 보호층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,
제1 회로 보호층을 형성하는 단계에 앞서, 제1 회로층 및 제2 회로층에 도금층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,
홀이 형성되는 단계에서, 제1 회로층의 일부가 홀 내에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
지지층과 홀은 인쇄 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
청구항 3에 있어서,
지지층을 형성하는 단계에서, 지지층은 폴리아믹산을 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
본체를 구성하는 지지층;
지지층에 매립된 제1 회로층;
제1 회로층을 덮는 제1 회로 보호층;
제1 회로층이 형성된 지지층의 일면에 대향하는 타면 위에 형성되는 제2 회로층;
제1 회로층과 제2 회로층을 연통하기 위해 지지층에 형성된 홀; 그리고,
제2 회로층을 덮는 제2 회로 보호층;을 포함하며,
홀 내부는 제1 회로층과 제2 회로층의 일부분으로 채워지는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
청구항 7에 있어서,
지지층은 폴리이미드 재질로 된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
삭제
청구항 7에 있어서,
제1 회로층과 제2 회로층에 도금층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
플레이트를 제거하는 단계에 앞서, 지지층을 초기 건조하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
청구항 11에 있어서,
플레이트를 제거한 다음, 초기 건조보다 높은 온도에서 지지층을 건조하는 단계;를 더 포함 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
삭제
청구항 11 내지 청구항 12 중의 어느 한 항에 있어서,
지지층을 형성하는 단계에서, 지지층은 폴리아믹산을 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
삭제