KR101459503B1 - 인쇄회로기판의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 인쇄회로기판 - Google Patents

인쇄회로기판의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 인쇄회로기판 Download PDF

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박용우
유영성
류동석
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(주)티아이에스코리아
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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 인쇄회로기판에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 베이스 기판의 일면 또는 양면에 시드층을 형성하는 단계, 상기 시드층 상에 회로 잉크(Etching Resist ink)를 사용하여 회로 패턴층을 형성하는 단계, 상기 회로 패턴층이 형성되지 않은 부분의 시드층을 에칭하는 단계, 상기 회로 잉크가 도포된 회로 패턴층에서 시드층을 노출시키는 단계, 상기 시드층 중 랜드 영역을 제외한 베이스 기판에 솔더 레지스트를 1차로 도포하여 1차 솔더 레지스트 층을 형성하는 단계 및 상기 1차 솔더 레지스트 층 상에 솔더 레지스트를 2차로 도포하여 2차 솔더 레지스트 층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 솔더 레지스트를 2차로 도포 시, 음각 처리로 마킹을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 인쇄회로기판을 포함한다.

Description

인쇄회로기판의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 인쇄회로기판{The method for manufacturing printed circuit board and the printed circuit board thereof}
본 발명은 스크린(screen) 공법을 이용하여 2차 솔더 레지스트(Solder Resist)층이 형성된 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)이란 여러 종류의 부품을 탑재하기 위해 페놀 수지 또는 에폭시 수지로 된 평판 위에 도체 회로를 형성시킨 것으로, 전자부품을 기계적으로 연결하여 전원 등을 공급하는 배선의 역할과 전자부품을 기계적으로 고정시켜 주는 역할을 동시에 담당하는 전자부품이다. PCB는 TV, 냉장고, 컴퓨터 등의 모든 전자제품에 기본적으로 장착되는 것은 물론이고, 최근 사용이 급격히 늘고 있는 이동 전화 등의 모바일 제품과 IC패키지 등의 분야에서도 필수적으로 사용되고 있다.
최근에는 국내 인쇄회로기판(PCB) 생산이 14년 만에 10배 이상 성장하였고, 특히 국내 PCB 생산의 발전은 양적 측면뿐만 아니라 고부가 제품 위주로 무게 중심이 옮겨가는 질적 향상도 함께 이루어지고 있는 것으로 나타나 주목되고 있다.
인쇄회로기판의 적용 초기에는 단면에 인쇄배선이 형성된 것과 같은 비교적 구조가 간단한 제품이 주를 이루었으나 점차적으로 전자제품의 경량화, 소형화 및 다기능화, 복합기능화에 따라 회로기판 역시 배선밀도가 높아지고 구조가 복잡해지고 있으며, 다층 제품으로 진화하는 추세이다.
한편, 인쇄회로기판은 배선구조의 회로패턴 층에 따라서 단면, 양면, 다층형 등과 같이 여러 종류로 분류되며, 전자기기의 구조와 기능에 따라서 그에 적합한 인쇄회로기판을 설계 및 제작하여 제품에 적용하게 된다.
PCB를 제조하는 공법의 관점에서 양/단면을 분류하여 통칭할 때에는, CRT TV와 같은 가정용 TV, 비디오, 오디오, CD-Rom 등의 가전기기용 PCB는 단면으로 되어 있고, 재료로는 종이 페놀(Paper Phenol) 및 에폭시(epoxy)를 사용하며, 제조 공법으로는 소위 '스크린(Screen) 공법'을 사용하고 있다.
또한, 모바일 기기, 의료 기기, 항공 등의 산업기기용 PCB는 2 내지 8층의 양면 또는 다층으로 되어 있고, 재료로는 유리섬유 에폭시(Glass Epoxy)를 사용하며, 제조 공법으로는 소위 '필름(Film) 공법'을 사용하고 있다.
상기한 바와 같이, 최근에는 전자 제품의 경량화, 소형화, 다기능화 및 복합기능화에 따라 회로기판 역시 다층 제품으로 진화하는 추세이며, 회로의 정밀도 또한 더욱 요구되고 있어, 인쇄회로기판의 제조 시, 상기 필름 공법이 주로 사용되고 있다.
상기 필름 공법의 공정 중 회로를 형성하는 공정을 보면, 정면, 드라이 필름 라미네이션, 노광, 현상, 에칭 및 박리로 구성되고, 그 후, PSR(Photo Imageable Solder Resist) 인쇄 공정은 정면, PSR 잉크 코팅, 예비 건조, 노광 및 현상으로 구성되며, 그 후에 마킹 인쇄 공정이 이어지고, 최종 건조가 이루어진다.
이러한 필름 공법은 인쇄회로기판 내 회로 패턴에 고정밀도를 부여하지만, 제조하는 공정이 복잡하고 길어서, 기판을 형성하는데 장시간이 소요되며, 비용 또한 많이 들어, 인쇄회로기판의 단가가 비싸지는 문제점이 있었다.
따라서, 최근에는 인쇄회로기판의 제조에 있어서, 상기 필름 공법과 같이 정밀하게 회로 패턴을 형성할 수 있지만, 보다 간단하고 저렴하게 제조할 수 있는 방법에 대한 지속적인 연구가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스크린 공법을 사용하되, 솔더 레지스트층을 1차 및 2차의 2층으로 형성하면서 마킹을 동시에 수행하여, 간단하고 저렴한 방법으로, 고정밀도의 회로 패턴을 가진 인쇄회로기판을 제조할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 베이스 기판의 일면 또는 양면에 시드층을 형성하는 단계;
상기 시드층 상에 회로 잉크(Etching Resist ink)를 사용하여 회로 패턴층을 형성하는 단계;
상기 회로 패턴층이 형성되지 않은 부분의 시드층을 에칭하는 단계;
상기 회로 잉크가 도포된 회로 패턴층에서 시드층을 노출시키는 단계;
상기 시드층 상에 랜드 영역을 제외한 영역에 솔더 레지스트를 1차로 도포하여 1차 솔더 레지스트 층을 형성하는 단계; 및
상기 1차 솔더 레지스트 층 상에 솔더 레지스트를 2차로 도포하여 2차 솔더 레지스트 층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 솔더 레지스트를 2차로 도포 시, 음각 처리로 마킹을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법을 제공한다.
상기 시드층은 구리(Cu)로 될 수 있다.
상기 회로 패턴층을 형성하는 단계에 앞서 회로 잉크가 잘 접착되도록 시드층의 거칠기를 증가시키는 정면하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 에칭하는 단계는 염화구리(CuCl2)를 에칭액으로 사용하여 수행될 수 있다.
상기 에칭액에 과산화수소수(H2O2) 및 염산(HCl) 추가하여 수행될 수 있다.
상기 시드층을 노출시키는 단계는 수산화나트륨(NaOH)을 사용하여 수행될 수 있다.
상기 2차 솔더 레지스트 층을 형성하는 단계 1차 솔더 레지스트 층이 형성되지 않은 랜드 영역에서 단차를 두어 솔더 레지스트를 2차로 도포하여 수행될 수 있다.
상기 단차의 폭은 150 내지 250㎛일 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 제조방법으로 제조된 인쇄회로기판을 제공한다.
본 발명은 스크린 공법을 사용하여 인쇄회로기판을 제조하되, 솔더 레지스트층을 1차 및 2차의 2층으로 형성하면서 마킹을 함께 수행하여, 간단하고 저렴한 방법으로 인쇄회로기판을 제조해 생산 효율을 향상시킬 수 있도록 하며, 회로 패턴에 우수한 정밀도 또한 부여할 수 있도록 한다.
도 1은 종래의 필름 공법에 따라 1차 솔더 레지스트층을 형성하였을 경우, 제조된 인쇄회로기판의 평면 및 측면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 제조 방법에 따라 2차 솔더 레지스트층을 형성하였을 경우, 제조된 인쇄회로기판의 평면 및 측면을 개략적으로 도시한 것이다
도 3은 종래의 필름 공법에 따라 솔더 레지스트층을 형성한 뒤, 마킹 공정을 별도로 수행하였을 경우, 제조된 인쇄회로기판의 평면 및 측면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제조 방법에 따라 2차 솔더 레지스트층을 형성하면서 음각 처리 기법으로 마킹을 함께 수행하였을 경우, 제조된 인쇄회로기판의 평면 및 측면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 실시예 1에서 본 발명의 인쇄회로기판에 1차 솔더 레지스트층 형성 후 랜드 영역을 사진으로 도시한 것이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 각각 실시예 1에서 본 발명의 인쇄회로기판에 2차 솔더 레지스트층 형성 후 랜드 영역 및 마킹 부분을 사진으로 도시한 것이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1의 인쇄회로기판의 랜드 영역 및 마킹 부분을 사진으로 도시한 것이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판에 내열성 테스트를 수행한 결과를 사진으로 도시한 것이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판에 밀착성 테스트를 수행한 결과를 사진으로 도시한 것이다.
도 10의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판의 산에 대한 내약품성 테스트를 수행한 결과를 사진으로 도시한 것이다.
도 11의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판의 염기에 대한 내약품성 테스트를 수행한 결과를 사진으로 도시한 것이다.
도 12의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판에 PSR 크랙 테스트를 수행한 결과를 사진으로 도시한 것이다.
도 13의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판에 외형 가공성 테스트를 수행한 결과를 사진으로 도시한 것이다.
도 14의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판에 촉진 내습성 테스트를 수행한 결과를 사진으로 도시한 것이다.
도 15의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판을 사용하여 제조한 TV의 화질을 평가한 결과를 사진으로 도시한 것이다.
도 16의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판을 사용하여 제조한 TV의 화질의 시간에 따른 온도 분포를 그래프로 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 인쇄회로기판을 제조함에 있어서, 소위 '스크린 공법'을 사용하되, 단면뿐만 아니라 양면을 제조함에 있어서도 적용이 가능하며, 솔더 레지스트를 2차로 도포하면서 마킹을 동시에 수행하여, 보다 간단하고 저렴한 방법으로 인쇄회로기판을 제조할 수 있도록 하고, 단, 회로 패턴의 정밀도는 종래의 '필름 공법'을 사용하여 제조한 것과 동등한 수준으로 우수한 품질을 가질 수 있도록 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 인쇄회로기판의 제조방법은 베이스 기판의 일면 또는 양면에 시드층을 형성하는 단계, 상기 시드층 상에 회로 잉크(Etching Resist ink)를 사용하여 회로 패턴층을 형성하는 단계, 상기 회로 패턴층이 형성되지 않은 부분의 시드층을 에칭하는 단계, 상기 회로 잉크가 도포된 회로 패턴층에서 시드층을 노출시키는 단계, 상기 시드층 중 랜드 영역을 제외한 베이스 기판에 솔더 레지스트를 1차로 도포하여 1차 솔더 레지스트 층을 형성하는 단계 및 상기 1차 솔더 레지스트 층 상에 솔더 레지스트를 2차로 도포하여 2차 솔더 레지스트 층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 솔더 레지스트를 2차로 도포 시, 음각 처리로 마킹을 동시에 수행하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로는, 인쇄회로기판의 제조를 위하여 가장 먼저, 베이스 기판의 일면 또는 양면에 시드층을 형성할 수 있고, 이때, 상기 베이스 기판은 절연층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 시드층은 구리(Cu)로 된 것을 사용하여, 동박 적층판을 준비하는 것이 가장 바람직하다.
상기 시드층을 형성하는 단계 후에는 재단기를 사용하여 작업에 쓰이는 면적인 패널 크기로 잘라내는 재단 단계를 포함할 수 있다. 재단을 위해서는 시드층이 형성된 베이스 기판의 종류와 재단할 크기를 먼저 정한 뒤, 재단기를 가동하며, 제조 공정에 쓰이는 원자재와 부자재도 크기에 맞게 재단할 수 있다.
상기 재단을 하는 단계 후에는 재단된 기판의 모서리를 부드럽게 만드는 면취 단계를 포함할 수 있다. 재단기의 톱날에 의해 기판의 절단면이 매끄럽지 못하고 부스러기가 남게 될 수 있고, 이대로 공정이 진행되면 불량이 발생하므로 면취하는 단계를 수행하는 것이 바람직하다.
상기 면취하는 단계 후에는 기판 표면에 회로 잉크가 잘 접착될 수 있도록 시드층의 거칠기를 증가시키는 정면 단계를 더 포함할 수 있다. 정면 처리는 기판 표면에 발생된 산화막이나 지문, 이물질 등을 제거하기 위해 세정하는 작업을 포함할 수 있다.
본 발명의 제조방법은 상기 정면 단계 후에 시드층 상에 회로 잉크(Etching Resist ink)를 사용하여 회로 패턴층을 형성하는 단계를 포함한다. 즉, 제판(Screen) 등을 이용하여, 시드층에 남아 있기를 원하는 부분을 패턴으로 만들고, 회로 잉크를 시드층 상의 패턴 부분에 전사하는 과정을 통하여 회로 패턴층을 형성할 수 있다.
본 발명은 회로 패턴층을 형성하는 단계 후에 상기 시드층에서 회로 패턴층이 형성되지 않은 부분을 에칭하는 단계를 포함한다. 시드층에 에칭액을 가하면, 시드층 상에 회로 잉크가 도포되지 않은 부분, 즉 회로 패턴층이 형성되지 않은 부분은 에칭으로 제거되고, 회로 패턴층 부분만이 남겨질 수 있다.
단, 상기 에칭액으로는 시드층을 식각할 수 있으면 되고, 종류를 특별히 한정하지는 않으나, 염화구리(CuCl2)를 사용하여 수행하는 것이 바람직하고, 반응성을 좋게 하기 위하여 상기 에칭액에 과산화수소수(H2O2) 및 염산(HCl)을 추가하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 에칭하는 단계 후에 회로 잉크가 도포된 회로 패턴층에서 시드층을 노출시키는 단계를 포함한다. 상기 회로 잉크는 패턴 부분에만 시드층을 남기기 위하여, 에칭 레지스트용 잉크가 바람직하며, 따라서, 상기 에칭하는 단계에서 에칭되지 않아, 하부에 존재하는 시드층 또한 에칭액으로부터 보호할 수 있다. 그러나 상기 잉크가 계속 시드층 상에 존재하게 되면, 인쇄회로기판으로의 기능을 다하지 못하므로, 시드층의 상부에 존재하는 회로 잉크층을 제거하여 시드층을 노출하는 것이 바람직하다. 단, 회로 잉크층을 제거하는 방법으로는 특별히 한정하지는 않으나 박리를 수행하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 박리를 수행하여 회로 잉크층을 제거하는 경우에는 수산화나트륨(NaOH) 등과 같은 용액을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 시드층을 노출시키는 단계 후에 물리, 화학적 환경 하에서 내구성을 갖는 잉크, 즉 솔더 레지스트(Solder Resist)를 회로 패턴층 상에 도포함으로써, 회로를 보호하고, 부품실장 시 납땜(Soldering)에 의해 회로와 회로 사이 납땜 걸침(Solder Bridge) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 솔더 레지스트를 2차로 도포하는 공정을 포함하며, 구체적으로, 상기 시드층 상에서 랜드 영역을 제외한 영역, 즉 시드층이 존재하지 않는 베이스 기판 부분과 시드층 중 랜드 영역을 제외한 모든 영역에 솔더 레지스트를 1차로 도포하여 1차 솔더 레지스트 층을 형성하는 단계 및 상기 1차 솔더 레지스트 층 상에 솔더 레지스트를 2차로 도포하여 2차 솔더 레지스트 층을 형성하는 단계를 포함한다.
일반적으로, 솔더 레지스트를 도포할 때에는 회로 패턴층 외에 베이스 기판 상에도 함께 도포하되, 부품이 탑재될 부분인 랜드 영역은 제외하고 도포한다.
본 발명은 솔더 레지스트를 1차 및 2차로 도포할 때, 랜드 영역 부분만을 엄격히 제외하고 도포하는 것이 바람직하나, 1차 솔더 레지스트층 상에 솔더 레지스트를 2차로 도포할 때, 랜드 영역 부분에서 단차를 두어 도포할 수도 있다.
이 때, 단차의 폭은 특별히 한정하지는 않으며, 공정에 따라 적절히 조절할 수 있으나, 랜드 영역 최외각 모서리로부터 2차 솔더 레지스트층의 최소 단차 폭이 150 내지 250㎛인 것이 바람직하다.
도 1은 종래의 필름 공법에 따라 제조된 인쇄회로기판의 평면 및 측면을 개략적으로 도시한 것으로, 측면 그림에 따르면, 유리 에폭시 수지의 절연층(100) 상에 동박층(101)이 존재하며, 동박층(101) 상에는 솔더 레지스트층(102)이 1층으로 형성된 것을 볼 수 있다. 또한, 평면 그림에 따르면, 랜드 영역 부분만 동박층(101)이 노출되고, 그 외의 영역에는 솔더 레지스트 층(102)이 형성된 것을 볼 수 있다.
도 2는 본 발명의 제조 방법에 따라 2차 솔더 레지스트층을 형성하였을 경우, 제조된 인쇄회로기판의 평면 및 측면을 개략적으로 도시한 것으로, 측면 그림에 따르면, 유리 에폭시 수지의 절연층(100) 상에 동박층(101)이 존재하며, 동박층(101) 상에는 솔더 레지스트층(201, 202)이 2층으로 형성된 것을 볼 수 있다. 또한, 평면 그림에 따르면, 1차 솔더 레지스트 층(201)은 랜드 영역 부분만을 제외하고 형성되지만, 1차 솔더 레지스트 층 상에 형성된 2차 솔더 레지스트 층(202)은 랜드 영역 부분에서 약 200㎛의 단차를 두어 형성된 것을 볼 수 있다.
또한, 본 발명은 솔더 레지스트를 2차로 도포 시, 음각 처리 기법을 통하여 마킹을 동시에 수행하는 것을 기술적 특징으로 한다. 마킹(Marking)이란 고객의 요구나 고객이 필요한 자료를 공급하였을 때, 고객명(Logo), 최종 제품의 코드, 부품 번호(Part number), 부품의 위치(좌표), 부품의 종류 또는 정격 용량 등 인쇄회로기판 상에 표기되어야 할 기호(Symbol)나 식자(Lettering)를 불변성 잉크로 기판상에 인쇄하는 공정으로, 기존에는 솔더 레지스트 도포 후 마킹 공정을 별도로 수행하였다.
그런데, 본 발명은 솔더 레지스트 도포를 2번에 걸쳐 수행함으로 인해, 1차 솔더 레지스트층과 2차 솔더 레지스트 층에 단차가 형성될 수 있고, 따라서, 솔더 레지스트를 2차로 도포할 때, 음각 처리 기법을 통하여 마킹을 동시에 수행할 수 있다. 즉 별도의 잉크를 사용하지 않고, 음각 처리로 상기 기호나 식자를 새길 수 있어, 공정이 더욱 간편화되었으며, 잉크를 쓸 필요가 없어, 비용이 절감되어 저렴한 공정으로 본 발명의 제조 공정을 수행할 수 있다.
도 3은 종래의 필름 공법에 따라 솔더 레지스트층을 형성한 뒤, 마킹 공정을 별도로 수행하였을 경우, 제조된 인쇄회로기판의 평면 및 측면을 개략적으로 도시한 것으로, 평면 그림에 따르면, 랜드 영역 하단 부에 'SILK 인쇄 TIS-KOREA'라고 마킹 처리가 된 것을 볼 수 있고, 측면 그림에 따르면, 1층의 솔더 레지스트 층(102) 상에 마킹 인쇄층(103)이 형성되어 식자를 형성하는 것을 볼 수 있다.
도 4는 본 발명의 제조 방법에 따라 2층 솔더 레지스트층(201, 202)을 형성하면서 음각 처리 기법으로 마킹을 함께 수행하였을 경우, 제조된 인쇄회로기판의 평면 및 측면을 개략적으로 도시한 것으로, 평면 그림에 따르면, 랜드 영역 하단 부에 'SILK 인쇄 TIS-KOREA'라고 마킹 처리가 된 것을 볼 수 있고, 측면 그림에 따르면, 1차 솔더 레지스트 층(201) 상에 2차 솔더 레지스트 층(202)이 형성되어 있으며, 부분적으로 2차 솔더 레지스트가 채워지지 않도록 하는, 음각 처리 기법을 통하여 마킹을 수행하여, 상기 마킹 부분에 1차 솔더 레지스트 층(201)이 그대로 노출됨으로써 상기 식자를 형성하는 것을 볼 수 있다.
마킹 인쇄는 부품의 실장이나 수리 시에 편리하도록 상기 기호나 식자를 인쇄회로기판 위에 새기는 것으로, 알아보기만 하면 되고, 반드시 별도의 잉크를 사용하여야 하는 것은 아니므로, 상기와 같이 본 발명은 2차 솔더 레지스트 층을 형성하면서 동시에 마킹을 음각 처리로 수행하여 마킹의 본 목적인 식별이 가능하며, 공정을 보다 간편하고 저렴한 방법으로 수행할 수 있도록 하는 장점이 있다.
본 발명은 2차 솔더 레지스트층을 형성하는 단계 후에 외형 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 외형 가공하는 단계는 금형 가공(Press)하는 단계와 라우팅(Routing)하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 금형 가공하는 단계는 상, 하의 두 판으로 이루어진 금형, 즉 철주조물을 수차 담금질한 형틀에 가공할 인쇄회로기판의 외형과 홀/홈따기 모양을 깍아 넣은 틀을, 펀칭(Punching)용 프레스(Press)에 장착하여 순간적인 타발로 원하는 인쇄회로기판의 홀과 외형을 가공할 수 있는 공정이다.
또한, 상기 라우팅하는 단계는 인쇄회로기판 생산의 품질 및 생산성을 향상시키기 위하여, 작업 패널(Working Panel)을 고객이 요구하는 최종의 제품 사이즈와 모양으로 만들기 위해 가공하는 공정으로, CNC Router M/C, 라우터 비트(Router Bit) 및 프로그램 데이터를 사용하여 수행할 수 있다.
본 발명은 외형 가공하는 단계 후에 브이 컷(V-cut)을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 브이 컷(V-cut)이란 1개의 패널, 즉 PCB 기판에 여러 개의 동일한 인쇄회로기판을 제작하는 경우, 최종 공정에서 각각으로 분할하기 위하여 홈을 파는 작업으로, 이때 부품을 자동으로 실장한 후에 개별적인 인쇄회로기판으로 분할하는 것도 가능하다.
상기 브이 컷을 수행하는 단계 후에는 기판의 표면에 고압 세정을 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 앞선 여러 공정들을 통하여 여러 이물질이 발생하는 데, 특히 브이 컷 공정에서 발생되는 홀 막힘 등을 제거하기 위하여 고압을 위용한 수세를 통해 기판 내 이물질 등을 제거할 수 있다.
상기 고압 세정을 하는 단계 후에는 베어 보드 테스트(Bare Board Test, BBT)를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 베어 보드 테스트란 인쇄회로기판의 가공이 완료된 후에 회로 상의 전기적 결함, 즉 회로의 단락(Open & Short), 절연 간격 위반 등 기본적인 전기적 성능을 멀티 테스터로 시험하는 공정을 의미한다. 이러한 테스트를 통하여 부품에 삽입하기 전에 전도성이나 저항치의 높낮이를 체크할 수 있어, 수행하는 것이 바람직하다.
상기 베어 보드 테스트 후에는 고압 세정 후 노출된 시드 층 표면에 플럭스(Flux) 또는 유기땜납보존제(Organic Solderability Preservative, OSP)를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 고압 세정을 통하여 공정 중에 발생된 동박의 산화 또는 유지분 등의 이물질을 제거할 수 있으나, 일부 시드층이 노출될 수 있으므로, 플럭스를 도포함으로써, 모재와 납땜 표면의 산화막을 제거하고, 용융 시 재산화를 방지하며, 퍼짐성(Wettability)을 증가시키고, 표면 장력을 감소시킬 수 있다.
상기 플러스를 도포하는 단계 후에는 최종 검사하는 단계를 더 포함할 수 있다. 최종 검사는 제조된 인쇄회로기판 상에 발생한 기타 결함, 즉 제품의 크기나 가공된 홀 사이즈, 위치, 형상과 재질, 사용한 자재, 또는 회고의 구성 형태 등 고객의 구매 규격에 대한 적합성을 중심으로 제조 기술상, 또는 계측기(Vernier Calipers, Pin Gauge 등)를 사용하여 검사할 수 있고, 그 외에도 외관 결함 등을 확대경을 사용하거나, 육안으로 검사할 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 제조방법으로 제조된 인쇄회로기판을 제공한다.
실시예
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
CEM-3의 베이스 기판의 일면에 동박층을 형성하고 재단한 뒤, 한국 다이오 AS-500DS의 회로 잉크를 사용하여 회로 패턴층을 형성하고, 회로 패턴층이 형성되지 않은 동박층 부분을 에칭하며, 회로 잉크 부분을 박리한 뒤에, 서울화학연구소 SUR-900 LP 잉크를 랜드 영역을 제외하고, 도포하여 1차 솔더 레지스트층을 형성한 뒤, 랜드 영역을 도 5에 사진으로 나타내었다. 그 후, San-Ei사의 SSR-1600WS15 잉크의 솔더 레지스트를 2차로 도포하면서 음각 처리로 'TIS' 마킹을 실시하며, 2차 솔더 레지스트층을 형성하였다. 단, 2차 솔더 레지스트층 형성 시, 랜드 영역에서는 1차 솔더 레지스트층을 형성한 부분에서 단차를 두어, 랜드 영역 및 1차 솔더 레지스트층 일부를 포함한 부분을 제외하고 잉크를 도포하여 본 발명의 인쇄회로기판을 제조하였다. 2차 솔더 레지스트층 형성 후의 랜드 영역 및 마킹 부분을 도 6에 사진으로 나타내었다.
도 5에 따르면, 랜드 영역을 제외한 기판에 1차 솔더 레지스트층이 형성된 것을 볼 수 있고, 도 6의 (a)에 따르면, 랜드 영역에 일부 단차를 두어, 랜드 영역 및 상기 랜드 영역 주위로 1차 솔더 레지스트층의 일부가 노출된 채 흰색의 2차 솔더 레지스트층이 형성된 것을 볼 수 있다.
또한, 도 6의 (b)에 따르면, 2차 솔더 레지스트층 형성 시, 마킹할 글자 부분에는 잉크를 도포하지 않아, 음각으로 'TIS'가 식자된 것을 볼 수 있다. 이때, 1차 솔더 레지스트층 형성 시 사용한 잉크와 2차 솔더 레지스트층 형성시 사용한 잉크의 색을 달리함으로써, 음각 처리로 마킹이 가능하도록 하였다. 단, 마킹의 목적이 필요한 정보를 육안으로 식별할 수 있도록 하는 것이므로, 도 6의 (b)는 'TIS'라는 문구를 식별함에 있어서 전혀 문제가 되고 있지 않기 때문에, 본 발명의 음각 처리 기법이 마킹에 아무 문제가 되지 않음을 알 수 있다.
[비교예 1]
베이스 기판의 일면에 동박층을 형성하고 재단 및 면취한 뒤, 드라이 필름 라미네이션 및 노광을 수행하고, 보충용으로 DE-311 현상액과 건욕용으로 DE-300 현상액을 사용하여 현상을 수행한 뒤, 염화구리(CuCl2)의 에칭액에 염산(HCl) 및 염소산나트륨(NaClO3)을 첨가하여 에칭을 수행하고, RS-510의 박리액을 사용한 박리를 통하여 회로 패턴층을 형성하였다. PSR(Photo Imageable Solder Resist) 인쇄를 위하여, 정면을 수행하고, 서울 화학 연구소 SPI-707 white L의 PSR 잉크를 사용하여 코팅한 뒤, 예비 건조 및 노광을 수행하고, 보충용으로 DE-311 현상액과 건욕용으로 DE-300 현상액을 사용하여 현상을 수행하였다. 그 후, 마킹 공정에서 한국 다이오 S-200 잉크를 사용하여 'TIS'를 양각으로 식자하고 최종 건조하여 인쇄회로기판을 제조하였다. 제조된 인쇄회로기판의 랜드 영역 및 마킹 부분의 사진을 도 7에 나타내었다.
도 7의 (a)에 따르면, 노광 및 현상을 통하여 랜드 영역에서 동박층이 노출되고, 그 외의 부분에는 솔더 레지스트 층이 형성된 것을 볼 수 있으며, (b)에 따르면, 검은색의 마킹 잉크를 사용하여 양각으로 'TIS'의 식자가 형성된 것을 볼 수 있다.
단, 도 6 및 도 7을 비교해 보았을 때, 실시예 1에서 본 발명의 인쇄회로기판은 2차로 솔더 레지스트층을 형성하였지만, 부품이 탑재될 랜드 영역에서 동박층이 노출됨에는 전혀 문제가 되지 않는 것을 알 수 있고, 마킹 공정 또한, 양각 기법을 사용한 비교예 1에 비하여, 음각 기법을 사용하였지만, 식자 식별에는 아무 문제가 없음을 알 수 있다.
한편, 실시예 1에서 본 발명의 인쇄회로기판을 제조하는 공정은 비교예 1의 제조 공정에 비하여 훨씬 간단하므로, 본 발명의 제조 방법이 보다 빠르고, 간단하게 인쇄회로기판을 제조할 수 있음을 알 수 있다.
[실험예 1]
비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판을 KD-극동 사의 디핑기(Solder Pot)에 올려놓은 후, 260℃에서 10초간 플로팅(Floating)을 3회 실시한 후, 테이핑 테스트(Taping Test)를 통하여 내열성 테스트를 수행하고, 그 결과를 각각 도 8(a) 및 (b)에 사진으로 도시하였다.
도 8의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판에 내열성 테스트를 수행한 것으로, 테이핑 테스트에도 불구하고 두 회로기판 모두 잉크 떨어짐이 발생하지 않은 것을 볼 수 있다.
[실험예 2]
비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판을 크로스 컷(Cross Cut)을 가로/세로를 100/100으로 분할하여 실시한 후, 테이핑 테스트를 통하여 밀착성 테스트를 수행하고, 그 결과를 각각 도 9(a) 및 (b)에 사진으로 도시하였다.
도 9의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판에 밀착성 테스트를 수행한 것으로, 테이핑 테스트에도 불구하고 두 회로기판 모두 잉크 떨어짐이 발생하지 않은 것을 볼 수 있다.
[실험예 3]
비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판을 3개의 시편으로 준비하여 금속현미경으로 솔더 레지스트 층의 두께를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
인쇄
회로기판		 솔더
레지스트
(S/R)
구분		 시편의 솔더 레지스트층 두께(단위:㎛) 평균
두께
(단위:㎛)		 Max.
두께
(단위:㎛)		 Min.
두께
(단위:㎛)
1 2 3
비교예 1 PSR 19.356 18.521 17.960 18.612 19.356 17.960
실시예 1 1차 S/R 10.600 11.060 11.060 11.060 10.600 10.907
2차 S/R 14.286 13.826 12.904 14.286 12.904 13.672
Total 24.886 24.886 23.964 24.886 23.964 24.579
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 비교예 1의 인쇄회로기판 3개의 시편의 솔더 레지스트 층의 평균 두께는 18.612㎛이고, 최소 두께(Min.)는 17.960㎛인 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1의 인쇄회로기판 3개의 시편의 솔더 레지스트 층의 평균 두께는 24.886㎛이고, 최소 두께(Min.)는 24.579㎛인 것으로, 솔더 레지스트 층이 1개의 층으로 된 비교예 1에 비하여 비교적 두께가 두꺼운 편이지만, 양자 모두 당해 기술분야의 고객사들의 솔더 레지스트 층 두께에 대한 일반적인 기준인 Min.10㎛을 만족하는 것을 알 수 있다.
[실험예 4]
비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판을 10중량% 황산(H2SO4) 수용액에 30분 침적하고, 크로스 컷 후 테이핑 테스트를 통하여 산에 대한 내약품성 테스트를 수행하고, 그 결과를 각각 도 10(a) 및 (b)에 사진으로 도시하였다.
도 10의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판에 내약품성 테스트를 수행한 것으로, 테이핑 테스트에도 불구하고 두 회로기판에서 산 또는 알카리로 처리한 부분 모두에서 잉크 떨어짐이 발생하지 않은 것을 볼 수 있다.
[실험예 5]
비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판을 10중량% 수산화나트륨(NaOH) 수용액에 30분 침적하고, 크로스 컷 후 테이핑 테스트를 통하여 염기에 대한 내약품성 테스트를 수행하고, 그 결과를 각각 도 11(a) 및 (b)에 사진으로 도시하였다.
도 11의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판에 내약품성 테스트를 수행한 것으로, 테이핑 테스트에도 불구하고 두 회로기판에서 산 또는 알카리로 처리한 부분 모두에서 잉크 떨어짐이 발생하지 않은 것을 볼 수 있다.
[실험예 6]
비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판을 Heller 사의 1913EXL 리플로우(Reflow) 기계에 0.9m/min의 속도로 2회 통과시켜 솔더 레지스트 층에 크랙(Crack)의 발생 유, 무를 확인함으로써, PSR 크랙 테스트를 실시하여, 그 결과를 각각 도 12(a) 및 (b)에 사진으로 도시하였다. 단, 리플로우 존(Zone)을 13개의 구간으로 나누어 하기와 같이 온도를 설정하였다. 상기 13개 구간의 설정 온도는 150℃, 150℃, 150℃, 155℃, 155℃, 155℃, 165℃, 200℃, 225℃, 245℃, 240℃, 205℃ 및 150℃이었다.
도 12의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판에 PSR 크랙 테스트를 수행한 것으로, 두 회로기판의 솔더 레지스트 층 모두에서 크랙이 발생하지 않은 것을 볼 수 있다.
[실험예 7]
비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판에 라우터(Router)를 적용하여 외형 가공 후, 솔더 레지스트 층의 상태를 확인하여 외형 가공성 테스트를 수행하고, 그 결과를 각각 도 13(a) 및 (b)에 사진으로 도시하였다.
도 13의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판에 외형 가공성 테스트를 수행한 것으로, 두 인쇄회로기판 모두 라우터의 타발에도 불구하고 외형 가공성이 양호한 것을 볼 수 있다.
[실험예 8]
비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판을 HIRAYAMA사의 Hastest PC-242HSR의 기기를 사용하여, 121℃, RH100%, 2기압 하에서 96시간 동안 PCT(Pressure Cooker Test)를 수행한 후, 잉크 떨어짐 발생 유무를 확인함으로써, 촉진 내습성을 테스트하였고, 그 결과를 각각 도 14(a) 및 (b)에 사진으로 도시하였다.
도 14의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판에 촉진 내습성 테스트를 수행한 것으로, 두 인쇄회로기판 모두 잉크 떨어짐이 발생하지 않아, 고온 및 고습도 하에서도 우수한 품질을 나타내는 것을 볼 수 있다.
[실험예 9]
비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판을 Heller 사의 1913EXL 리플로우(Reflow) 기계에 0.9m/min의 속도로 1회, 3회 및 5회 통과시킨 뒤, KONICA MINOLTA CM-700의 반사율 측정 기기를 사용하여 450nm 파장에 따른 반사율의 값을 하기 표 2에 나타내었다.
인쇄회로기판 Reflow 횟수 450nm의 파장에서 반사율
비교예 1 0회 82.14
1회 80.02
3회 78.98
5회 77.89
실시예 1 0회 81.04
1회 78.05
3회 75.84
5회 73.68
상기 표 2에 보는 바와 같이, 비교예 1 및 실시예 1의 인쇄회로기판에서리플로우 횟수가 증가함에 따라 반사율이 점차 감소하는 것을 볼 수 있으며, 실시예 1의 회로기판의 반사율이 비교예 1의 회로기판에 비해 다소 수치가 낮지만, 양자 모두 당해 기술분야의 고객사들의 일반적인 반사율 기준인 70을 초과하는 값으로 양호한 것을 볼 수 있다.
[실험예 10]
비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판을 사용하며, LGE 직하 모델을 이용하고, 광학 시트(Sheet)로는 D/Plate, Lenti(90˚), Lenti(0˚) 및 D/Sheet를 사용하며, 광원으로는 A Type 4Bar(4LED) 및 B Type 4Bar(5LED)를 사용하여 블루 티비를 제조하여 화질을 평가하였고, 그 결과를 도 15의 (a) 및 (b)에 사진으로 도시하였다.
도 15의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판을 사용하여 제조한 TV의 화질을 평가한 것으로, 양자 모두 동등한 수준인 것을 알 수 있다.
[실험예 11]
상기 실험예 10에서 제조한 블루티비의 좌측 모서리 부분(좌), 중간 부분(중) 및 우측 모서리 부분(우)의 온도를 온도측정기기기를 사용하여 시간에 따른 온도 변화를 도 16의 (a) 및 (b)에 그래프로 도시하였다.
도 16의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 인쇄회로기판을 사용하여 제조한 TV의 화질의 시간에 따른 온도 분포를 평가한 것으로, 양자 모두 온도 분포가 동등한 수준인 것을 알 수 있다.
즉, 상기 실험예 1 내지 11에 따를 때, 본 발명의 제조방법에 따라 제조한 인쇄회로기판은 기존의 공정을 통하여 제조한 인쇄회로기판(비교예 1)과 비교할 때, 동등한 정도의 품질 수준을 갖는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 제조방법에 의할 경우, 보다 간단하고, 빠른 속도로, 더욱이 더 낮은 원가를 들여 인쇄회로기판을 제조할 수 있으며, 그 품질 또한 기존의 필름 공법에 의하여 제조한 것과 동등한 수준으로 제조할 수 있어, 고품질의 인쇄회로기판의 생산 효율을 현저히 향상시킬 수 있도록 한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100: 유리 에폭시 수지의 절연층
101: 동박층
102: 종래 필름 공법에서의 1층의 솔더 레지스트 층
103: 종래 필름 공법에서의 마킹 인쇄층
201: 본 발명의 1차 솔더 레지스트 층
202: 본 발명의 2차 솔더 레지스트 층

Claims (10)

  1. 베이스 기판의 일면 또는 양면에 시드층을 형성하는 단계;
    상기 시드층 상에 회로 잉크(Etching Resist ink)를 사용하여 회로 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 회로 패턴층이 형성되지 않은 부분의 시드층을 에칭하는 단계;
    상기 회로 잉크가 도포된 회로 패턴층에서 시드층을 노출시키는 단계;
    노출된 시드층 중 랜드 영역을 제외한 영역에 솔더 레지스트를 1차로 도포하여 1차 솔더 레지스트 층을 형성하는 단계; 및
    상기 1차 솔더 레지스트 층 상에 솔더 레지스트를 2차로 도포하여 2차 솔더 레지스트 층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 솔더 레지스트를 2차로 도포 시, 마킹할 부분을 제외한 영역에 솔더 레지스트를 도포하여 음각 처리로 마킹을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시드층은 구리(Cu)로 된 인쇄회로기판의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회로 패턴층을 형성하는 단계에 앞서 회로 잉크가 잘 접착되도록 시드층의 거칠기를 증가시키는 정면 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 에칭하는 단계는 염화구리(CuCl2)를 에칭액으로 사용하여 수행되는 인쇄회로기판의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 에칭액에 과산화수소수(H2O2) 및 염산(HCl)을 추가하여 수행되는 인쇄회로기판의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 시드층을 노출시키는 단계는 수산화나트륨(NaOH)을 사용하여 수행되는 인쇄회로기판의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 2차 솔더 레지스트 층을 형성하는 단계는 1차 솔더 레지스트 층이 형성되지 않은 랜드 영역으로부터 단차를 두어 솔더 레지스트를 2차로 도포하여 수행되는 인쇄회로기판의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 단차의 폭은 150 내지 250㎛인 인쇄회로기판의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 2차 솔더 레지스트 층을 형성하는 단계 후에 비아홀을 형성하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 인쇄회로기판.
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