KR101726714B1 - 프린트 기판의 천공 가공 방법 - Google Patents

프린트 기판의 천공 가공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 도전성 도금 처리에서 형성되는 도금층의 신뢰성이 높으며, 또한 가공 능률을 향상시킬 수 있는 프린트 기판의 천공 가공 방법을 제공하는 것이다.
프린트 기판(1)에 레이저로 블라인드 홀(5)을 가공하고, 블라인드 홀(5)이 가공된 프린트 기판(1)을 복수 매 중첩하며, 복수 매 중첩된 프린트 기판(1)을 하나의 워크(W)로 한다. 그리고, 블라인드 홀(5)의 직경보다 큰 직경의 드릴(6)을 이용하여, 워크(W)에 스루홀(4; 관통홀)을 가공한다. 이 경우, 프린트 기판(1)에 가공하는 블라인드 홀(5) 대신에 관통홀(5a)을 레이저로 가공해도 된다.

Description

프린트 기판의 천공 가공 방법{BORING METHOD FOR PRINTED SUBSTRATE}
본 발명은 프린트 배선기판(이하, 「프린트 기판」이라 한다)의 천공 가공 방법에 관한 것이다.
절연물을 사이에 끼워 표리(表裏) 양면에 배치된 도전층을 전기적으로 접속하는 경우, 표리의 도전층에 접속하는 홀(이하, 「접속홀」이라 함)을 천공하여, 접속홀의 내부에 도전성 도금을 실시함으로써, 표리의 도전층을 전기적으로 접속하고 있다. 전자 기기의 소형화, 고밀도 실장화에 따라, 접속홀의 홀 직경으로서는 0.15~0.08㎜가 채용되고 있다. 이러한 접속홀은 드릴 또는 레이저로 가공된다.
도 6은, 드릴로 접속홀을 가공하는 경우의 워크(workpiece)의 설명도로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도, (c)는 (b)의 A부 확대도이다.
도시한 프린트 기판(1)은, 절연층(1z)을 사이에 끼우고, 표면측에 도체층(1a)이, 이면측에 도체층(1b)이 배치되어 있다. 절연층(1z)은 수지(1j)와 유리 섬유(1g)로 구성되어 있다. 드릴에 의해 접속홀을 가공하는 경우, 가공 능률을 향상시키기 위하여, 복수 매의 프린트 기판(1)을 중첩하여 가공한다. 즉, 드릴로 가공하는 경우의 접속홀은 스루홀(관통홀; through hole)이다.
드릴로 스루홀을 가공하는 경우는, 프린트 기판(1)의 미리 정해진 위치에 홀(2)을 가공해두고, 복수 매의 프린트 기판(1)을 중첩하여 스택핀(3; stack pin)을 삽입한다. 통상, 홀(2)은 단면이 원 형상이며, 중첩된 프린트 기판(1)이 어긋나는 것을 방지하기 위하여, 1매의 프린트 기판(1)에는 홀(2)이 2개 이상(도시한 경우는 2개) 설치되어 있다. 또한, 스택핀(3)의 외부 직경은 홀(2)의 직경보다 근소하게 크며, 스택핀(3)을 홀(2)에 걸림결합시키면, 복수 매의 프린트 기판(1)(도시한 경우 8매)을 하나의 워크(W)로서 취급할 수 있다. 통상, 스택핀(3)은 워크(W)를 가공 테이블에 위치결정하기 위한 위치결정 핀으로서의 기능도 가지고 있다(특허문헌 1).
드릴로 스루홀을 가공하면, 홀 내벽의 면 조도(粗度)를 2㎛ 이하로 할 수 있으므로, 도전성 도금 처리에 있어서 두께가 균일한 도금층을 형성할 수 있으며, 도체층(1a)과 도체층(1b)을 전기적으로 확실하게 접속할 수 있다.
도 7은, 레이저로 접속홀을 가공한 경우의 워크의 설명도로서, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 B부 확대도이다.
레이저로 접속홀을 가공하는 경우는, 도체층(1a)으로부터 도체층(1b)의 표면에 이르는 블라인드 홀(5; blind hole)을 형성한다. 블라인드 홀을 가공하는 경우, 프린트 기판(1)을 1매씩 가공하게 되는데, 1개의 홀을 가공하는데 필요한 시간은 드릴로 가공하는 경우에 비해 10~100배이므로, 가공 속도가 문제가 되는 것은 아니다(특허문헌 2). 그러나, 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 블라인드 홀(5)의 홀 바닥부의 직경이 입구측의 홀의 직경보다 작아지는(축방향으로 테이퍼가 발생함) 경우가 많다.
또한, 도시한 프린트 기판(1)에는 프린트 기판(1)을 테이블에 위치결정하기 위한 홀(2)이 형성되어 있으나, 레이저로 접속홀을 가공하는 경우, 홀(2)을 형성하지 않고, 다른 수단(예를 들어, 위치결정 마크 등)에 의해 프린트 기판(1)을 테이블에 위치결정하는 경우가 있다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 소63-306847호
[특허문헌 2] 일본국 공개특허공보 제2002-335063호
도 8은 워크(W)에 스루홀을 가공한 경우의 단면도이다.
워크(W)를 드릴에 의해 가공한 경우, 스루홀(4)의 축선이 프린트 기판(1)의 표면에 수직인 직선(L, N)에 대하여 경사져(도시 생략), 동일한 도면에 나타낸 바와 같이, 도중에서 휘어지는 경우가 있다. 이러한 경우, 하층의 프린트 기판(1)에서는 스루홀(4)의 홀 위치 정밀도가 저하하여, 허용치를 만족하지 않는 경우가 발생한다. 따라서, 통상은 프린트 기판(1)의 중첩 매수를 감소하여 가공한다. 예를 들면, 도시한 경우, 스루홀(4)의 홀 위치 정밀도를 향상시키기 위해서는 프린트 기판(1)의 중첩 매수를 4매 이하로 하면 된다. 예를 들면, 유리 섬유가 포함된 수지층을 사이에 끼우고, 표면층과 이면층의 동박(銅箔)이 각각 18㎛이며, 판 두께가 0.1㎜인 프린트 기판에 직경이 0.1㎜인 스루홀(4)을 가공하는 경우, 최하층의 스루홀(4)의 홀 위치 정밀도를 ±30㎛로 얻으려고 하면, 4매 중첩이 한도이다.
도 9는, 레이저로 접속홀을 가공한 경우의 판 두께 방향의 단면도이다.
레이저로 접속홀을 가공한 경우, 1개의 홀을 가공하기 위해 필요한 시간은 드릴로 가공하는 경우에 비해 짧다. 그러나, 레이저의 에너지 강도를 유리 섬유(1g)를 절단할 수 있는 값으로 하면, 수지(1j)가 과잉으로 용해되어버려, 블라인드 홀(5) 내벽의 표면 조도가 커진다(유리 섬유(1g)가 블라인드 홀(5)의 내벽으로부터 비산한다). 이 때문에, 도전성 도금 처리에서 형성되는 도금층의 두께가 고르지 않아, 도체층(1a)과 도체층(1b)의 전기적인 접속의 신뢰성이 저하된다.
본 발명의 목적은, 상기 과제를 해결하여, 도전성 도금 처리에서 형성되는 도금층의 신뢰성이 높으며, 또한 가공 능률을 향상시킬 수 있는 프린트 기판의 천공 가공 방법을 제공하는데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 프린트 기판에 레이저로 홀을 가공하고, 홀이 가공된 상기 프린트 기판을 복수 매 중첩하며, 상기 홀의 직경보다 큰 직경의 드릴을 이용하여 복수 매 중첩된 상기 프린트 기판의 상기 홀을 더 가공함으로써, 프린트 기판에 소망하는 직경의 홀을 가공하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 레이저로 홀을 가공하기에 앞서, 복수의 상기 프린트 기판을 중첩할 때에 상기 프린트 기판을 위치결정하기 위한 복수의 기준 홀을 형성하여 두면 효과적이다.
또한, 레이저에 의해 홀을 가공한 상기 프린트 기판과, 홀이 가공되지 않은 상기 프린트 기판을, 레이저에 의해 홀을 가공한 상기 프린트 기판이 상측이 되도록 하여 교대로 중첩하여 가공할 수 있다.
또한, 드릴로서는, 선단각(先端角)을 110도 이하로 한 드릴을 이용할 수 있다.
홀 내벽의 면 조도를 작게 할 수 있으므로, 도전성 도금 처리에서 도금층의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 가공 공정이 증가하지만, 드릴 가공시에서의 프린트 기판의 중첩 매수를 종래의 2배 이상으로 할 수 있으므로, 천공 시간의 증가는 근소하다.
도 1은 본 발명의 가공 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 2는 접속홀을 가공하는 경우의 워크의 설명도이다.
도 3은 가공시에서의 워크 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 워크(W)의 제 1 변형예를 나타내는 워크(W)의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 워크(W)의 제 2 변형예를 나타내는 워크(W)의 단면도이다.
도 6은 드릴로 접속홀을 가공하는 경우의 워크의 설명도이다.
도 7은 레이저로 접속홀을 가공한 경우의 워크의 설명도이다.
도 8은 워크(W)에 스루홀을 가공한 경우의 단면도이다.
도 9는 레이저로 접속홀을 가공한 경우의 판 두께 방향의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 워크(W)의 제 3 변형예를 나타내는 워크(W)의 단면도이다.
도 1은 본 발명의 가공 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 또한, 도 2는 접속홀을 가공하는 경우의 워크의 설명도로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도, (c)는 (b)의 C부 확대도이다. 또한, 도 3은 워크 단면도로서, (a)는 가공시의 단면을, (b)는 가공 종료 후의 단면을 각각 나타내고 있다. 도한, 도 6 내지 도 8과 동일한 부분 또는 동일한 기능에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 중복 설명은 생략한다.
도 1을 참조하면서, 본 발명의 가공 순서를 설명한다.
(1) 우선, 프린트 기판(1)의 미리 정해진 위치에 홀(2)을 가공한다(순서(S10)).
(2) 레이저 가공기에 의해, 도체층(1a)으로부터 도체층(1b)의 표면에 이르는 블라인드 홀(5)을 형성한다(순서(S20)).
이 경우, 블라인드 홀(5)의 직경은, 지정된 접속홀 직경보다 20~30㎛ 작은 직경으로 하는 것이 실용적이다. 또한, 프린트 기판(1)을 레이저 가공기의 테이블에 위치결정할 때, 또는 가공시, 홀(2)을 기준으로 하여 가공할 수 있다.
(3) 도 2(a), (b)에 도시한 바와 같이, 복수 매의 프린트 기판(1)을 중첩하여 스택핀(3)을 삽입한다(순서(S30)).
또한, 레이저 가공의 경우, 가공한 홀의 위치결정 정밀도는 ±10㎛ 정도이므로, 도 2(c)에 도시한 바와 같이, 적층된 프린트 기판(1)의 블라인드 홀(5)의 축선은 적층 방향에 거의 일직선이 된다. 스택핀(3)에 의해 일체로 된 복수 매의 프린트 기판(1)이 드릴 가공시에서의 워크(W)이다.
(4) 공칭 직경(nominal diameter)이 지정된 접속홀 직경과 동일한 드릴에 의해, 워크(W)에 스루홀(4)을 가공한다(순서(S40)).
그 결과, 도 3에 도시한 바와 같이, 드릴(6)은 프린트 기판(1)에 가공되어 있는 블라인드 홀(5)을 따라 깍아들어가므로, 최하층의 프린트 기판(1)을 가공한 시점에서도, 드릴(6)의 휘어짐은 거의 발생하지 않는다.
또한, 블라인드 홀(5)의 위치 편차 및 드릴(6) 축선의 위치결정의 편차(±10㎛ 정도)에 의해, 스루홀(4)의 축선과 블라인드 홀(5)의 축선이 동축이 되지 않는 경우가 발생하는데, 스루홀(4)의 축선과 블라인드 홀(5)의 축선의 어긋남이 커져(예를 들면, 수평 방향의 단면이 오뚝이 형상이 된 경우), 블라인드 홀(5)의 내벽의 일부가 가공되지 않고 남은 경우에 있어서도, 면 조도가 작은 스루홀(4)의 내벽이 형성되어 있으므로, 도전성 도금 처리에 있어서 신뢰성이 높은 도금층을 형성할 수 있다.
도 4는, 본 발명에 따른 워크(W)의 제 1 변형예를 나타내는 워크(W)의 단면도이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 워크(W)로서, 블라인드 홀(5)을 가공한 프린트 기판(1)과 블라인드 홀(5)이 가공되어 있지 않은 프린트 기판(1)을, 블라인드 홀(5)을 가공한 프린트 기판(1)이 위가 되도록 하여 적층해도 된다. 이 경우, 블라인드 홀(5)의 가공 시간을 1/2로 할 수 있으므로, 가공 능률을 더 향상시킬 수 있다.
도 5는, 본 발명에 따른 워크(W)의 제 2 변형예를 나타내는 워크(W)의 단면도이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 워크(W)로서, 블라인드 홀(5) 대신에 레이저에 의해 관통홀(5a)을 가공한 프린트 기판(1)을 적층하면, 적층 매수를 더 증가시킬 수 있어, 드릴에 의한 가공 능률을 향상시킬 수 있다.
도 10은, 본 발명에 따른 워크(W)의 제 3 변형예를 나타내는 워크(W)의 단면도이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 워크(W)로서, 코어로 이루어진 프린트 기판(11; 코어층)의 양측에, 한쪽이 절연층의 프린트 기판(12; 빌드업층(build-up layer))을 중첩한 적층 기판을 이용하여도 드릴에 의한 가공 능률을 향상시킬 수 있다.
또한, 드릴 가공시에서의 드릴의 선단각을, 예를 들면 110도 정도로 하면, 홀 위치 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.
1 : 프린트 기판 4 : 스루홀(관통홀)
5 : 블라인드 홀 5a : 관통홀
W : 워크

Claims (4)

  1. 프린트 기판에 레이저로 홀을 가공하는 단계,
    홀이 가공된 상기 프린트 기판을 복수 매 중첩하는 단계,
    상기 홀의 직경보다 큰 직경의 드릴을 이용하여 복수 매 중첩된 상기 프린트 기판의 상기 홀을 더 가공함으로써, 프린트 기판에 소망하는 직경의 홀을 가공하는 단계를 포함하는 프린트 기판의 천공 가공 방법으로서,
    레이저에 의해 홀을 가공한 상기 프린트 기판과 홀이 가공되어 있지 않은 상기 프린트 기판을, 레이저에 의해 홀을 가공한 상기 프린트 기판이 상측이 되도록 하여 교대로 중첩하는 것을 특징으로 하는 프린트 기판의 천공 가공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    레이저로 홀을 가공하기에 앞서, 복수의 상기 프린트 기판을 중첩할 때에, 상기 프린트 기판을 위치결정하기 위한 복수의 기준홀을 형성하여 두는 것을 특징으로 하는 프린트 기판의 천공 가공 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 드릴의 선단각(先端角)을 110도 이하로 하는 것을 특징으로 하는 프린트 기판의 천공 가공 방법.
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