KR101959028B1

KR101959028B1 - 도통홀의 직경이 감소된 인쇄회로기판의 제조방법

Info

Publication number: KR101959028B1
Application number: KR1020170114861A
Authority: KR
Inventors: 노을; 오재환
Original assignee: 주식회사 디에이피
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2019-03-19

Abstract

본 발명은 직경이 최대 0.2mm인 도통홀이 형성된 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 감소된 직경의 도통홀을 형성시킴으로써 홀의 표면적 및 상대 전위차를 감소시키고 플러깅을 수행하지 않아도 바이폴라(bipolar) 현상이 개선되어 잉크 충진 및 도금 상태가 매우 양호한 효과가 있다.

Description

도통홀의 직경이 감소된 인쇄회로기판의 제조방법{Method of printed Circuit Board Reduced Diameter of Plated Through-Hole}

본 발명은 도통홀의 직경이 감소된 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도통홀의 직경을 감소시킴으로써 홀의 표면적 및 상대 전위차의 감소로 인하여 플러깅을 수행하지 않아도 바이폴라(bipolar) 현상이 개선되어 잉크 충진 및 도금이 향상된 도통홀의 직경이 감소된 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 들어, 전자기기의 첨단화로 인한 전자기기 및 제품의 소형화 및 기술 집적은 꾸준히 발전하고 있으며, 이와 함께 전자기기 등에 사용되는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)의 제조 공정도 소형화 및 기술 집적에 대응하여 다양한 변화를 요구하고 있다. 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 대한 기술 방향은 초기에 단면 기판에서 양면 기판으로, 다시 빌드업(build-up) 공법으로 제조되는 다층 기판으로 전개되고 있다. 다층 기판을 제조하는 공정에서는 층간 전기적 연결을 위해 기판 위에 비아홀(via hole)이라는 구멍이 형성된다. 비아홀 중 그 내벽에 구리 도금을 한 것을 도금 도통홀(plated through-hole, PTH)이라고 하며, 이 중 회로기판 구멍 내벽의 전체를 도금한 것을 도통홀비아(through-hole via)라고 한다.

통상적인 인쇄회로기판의 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 원자재에 드릴을 사용하여 구멍을 뚫고(drilling, 100), 이후에 구리를 사용하여 무전해 또는 전해도금(Cu plating, 200)을 하고, 홀의 내부 공간을 충진제로 충전하는 플러깅(pugging, 300)을 한 후에 기판의 양측으로 전기적 통로인 구리 통로(Cu path)을 형성하기 위한 패터닝(Cu patterning, 400)을 하고, PSR(Photo Solder Resist) 코팅(500)을 하여 완성한다. 상기 방법에 의해 형성된 도통홀은 구리로 도금되어 기판의 양측을 전기적으로 연결하는 통로인 원형의 홀을 가진다.

도금 도통홀의 내부는 절연 소재로 채우거나 레지스트 잉크를 홀 위로 여러 번 인쇄하여 스루 홀을 얻기도 한다. 홀을 충진제로 가득 채우는 공법을 홀 플러깅 공법이라고 하며 레지스트 잉크로 홀 동박이 노출되지 않도록 하여 여러 번 인쇄하는 것을 텐딩공법이라 한다.

홀 플러깅 공법시 플러깅 잉크(plugging ink)를 사용하는데, 플러깅 잉크는 열경화성 잉크로 용매가 함유되어 있지 않아 부피 팽창이 크지 않으며, 플러깅 인쇄와 플러깅 경화 후에 기판을 연마하기 때문에 연마성이 우수하다. 연마를 하는 목적은 경화 후에 잉크가 경화하면서 나오는 가스찐을 제거하고 기판 홀 주변의 평탄도를 위해서이다.

그런데, 도 3에 도시된 바와 같이 홀 내부가 완전히 충진되지 않으면 내부 구리 표면에 산화가 발생하여 구리 표면 포텐셜(potential)의 변화로 전위가 발생하여(반응식 1) PTH와 연결 패드 면간에 큰 전위차가 발생함으로써 도금 반응이 저하되어 금 또는 니켈 도금이 불량해지는 문제가 발생하고, 따라서 외층 플러깅(plugging) 공정이 필수적으로 추가되어 공정 리드타임(lead time)이 증가하는 문제점이 있다.

[반응식 1]

Cu⁰ --> Cu⁺¹ + e^-

Cu⁺¹--> Cu⁺²+ e^-

이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 인쇄회로기판의 제조시 도통홀의 직경을 최대 0.2mm로 축소시킬 경우, 홀의 표면적이 감소하고 상대 전위차 감소로 인하여 플러깅을 수행하지 않아도 바이폴라(bipolar) 현상이 개선되어 잉크 충진 및 도금이 향상되는 효과가 있다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

한국등록특허 제10-1599674호 한국등록특허 제10-1564197호 한국공개특허 제10-2014-0040468호

본 발명의 목적은 도통홀과 연결 패드 면간에 큰 전위차가 발생함으로써 도금 반응이 저하되고, 금 또는 니켈 도금이 불량해지는 종래기술의 문제점을 해결하고, 홀 내의 산화 방지를 통해 잉크 충진 및 도금이 향상되는 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 목적은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 직경이 0.1~0.2mm인 도통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판을 제공한다.

또한 본 발명은 절연층의 기판에 드릴링, 도금, 패터닝 및 PSR 코팅하는 단계를 포함하는 상기 인쇄회로기판의 제조방법을 제공한다.

여기서, 플러깅을 수행하지 않을 수도 있다.

여기서, 상기 도금은 Ni 또는 Au로 도금할 수 있다.

여기서, 상기 기판의 두께는 0.7~0.8mm일 수 있다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법은 홀의 표면적이 감소하고 상대 전위차 감소로 인하여 플러깅을 수행하지 않아도 바이폴라(bipolar) 현상이 개선되어 잉크 충진 및 도금이 월등히 향상되는 효과가 있다.

도 1은 인쇄회로기판을 제조하는 종래의 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 종래기술(a)과 본 발명(b)을 비교하여 홀 사이즈 축소를 통한 전위차의 감소 현상을 도시한 도면이다.
도 3은 인쇄회로기판의 홀 내부가 불충진되었을 때 내부 구리 표면에 산화가 발생하는 메커니즘을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 일 실시예에 따라 제조된 인쇄회로기판의 도금 상태를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명에 의한 실시예 및 비교예에 따라 제조된 인쇄회로기판의 도금 상태를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명에 의한 실시예 및 비교예에 따라 제조된 인쇄회로기판의 도금 상태를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명에 의한 일 실시예에 따라 기판의 두께에 따른 가공 상태를 도시한 도면이다.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.

본 발명에서는 인쇄회로기판의 제조시 도통홀의 직경을 최대 0.2mm로 축소시킬 경우, 홀의 표면적이 감소하고 상대 전위차 감소로 인하여 플러깅을 수행하지 않아도 바이폴라(bipolar) 현상이 개선되어 잉크 충진 및 도금이 향상되는 효과가 있다는 것을 확인하였다.

따라서 본 발명은 일 관점에서 본 발명은 직경이 0.1~0.2mm인 도통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 직경은 최대 0.2mm, 바람직하게는 0.1~0.2mm일 수 있다.

도 2(a)에 도시된 바와 같이, 도통홀의 직경이 0.3Φ일 경우에는 홀 내부 표면 표면적이 증가하여 환원되는 구리의 전위값이 증가함으로써 제조 공정에서 플러깅 공정을 삭제할 경우 제품의 도금의 질이 불량해진다. 이에 대하여 도통홀의 직경이 0.2Φ로 감소할 경우에는 표면적이 감소하고 상대 전위차가 감소하여 금도금의 상태가 상당히 향상된다(도 2(b)).

도 4에 도시된 바와 같이, 금도금 불량 패드부와 연결된 내부 홀에 잉크가 완전히 충진되지 않아 홀 내부가 비어 있으며(도 4(b)), 정상적으로 도금된 부분은 홀이 완전히 충진되어 있는 것을 확인할 수 있다(도 4(c)).

또한, 본 발명은 다른 관점에서 절연층의 기판에 드릴링, 도금, 패터닝 및 PSR 코팅하는 단계를 포함하는 상기 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 플러깅을 수행하지 않을 수 있다.

본 발명에 있어서, 도금은 Ni 또는 Au로 도금할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 기판의 두께는 0.5~1.0mm일 수 있으며, 바람직하게는 0.7~0.8mm일 수 있다. 상기의 범위에서 감소된 도통홀을 가진 인쇄회로기판의 가공성이 보다 향상되는 효과가 있다.

도 7(a)에 도시된 바와 같이 두꺼운 제품일 경우에는 드릴 비트(drill bit) 파손으로 인하여 불량이 발생하여 가공이 어려운 점이 있는 반면에 도 7(b)에 도시된 바와 같이 얇은 제품 가공시에는 드릴 비트 파손 발생이 감소한다. 따라서, 두께가 얇을수록 가공성이 향상될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

[실시예]

비교예 1: 인쇄회로기판의 제조(Φ0.25)

동박 베이스 기판을 천공하여 비아홀을 형성하고 도금, 플러깅, 패터닝 및 PSR 코팅하였다. 비아홀의 가공 사양은 Φ0.25으로 하였다. 제조된 인쇄회로기판의 금도금 상태를 검사하여 도 5에 나타내었다.

비교예 2: 인쇄회로기판의 제조(Φ0.3)

비교예 1에서 비아홀의 가공 사양을 Φ0.3으로 한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 1: 인쇄회로기판의 제조(Φ0.2)

비교예 1에서 플러깅 공정을 수행하지 않고 비아홀의 가공 사양을 Φ0.20으로 한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하였다.

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 비교예 1의 인쇄회로기판은 금 도금의 불량이 다량 발생하였으며, 비교예 2의 경우에는 금 도금 불량율이 10% 이상 증가하였다. 이에 반하여 실시예 1에 의한 인쇄회로기판은 HDI 외층 도통홀의 플러깅 공정을 수행하지 않고도 도금의 불량이 발생하지 않아 인쇄회로기판의 품질 기준에 모두 통과하였다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

100: 드릴링 단계 200: 구리 도금 단계
300: 플러깅 단계 400: 구리 패터닝 단계
500: PSR 코팅 단계

Claims

삭제
두께가 0.5~1.0mm인 절연층의 기판에 도통홀 그리고 상기 도통홀과 연결되며 금도금되는 연결 패드를 가지는 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 있어서,
드릴링, 도금, 패터닝 및 PSR 코팅하는 단계를 통하여 도통홀 및 상기 연결 패드를 형성하는 과정; 및
상기 연결 패드에 금을 도금하는 과정; 을 포함하며,
상기 도통홀은 내벽이 도금되고 내부가 비어있는 것이며,
상기 도통홀의 직경을 0.1~0.2mm로 형성함으로써
상기 도통홀의 내부를 절연재로 플러깅하지 않아도 바이폴라 현상이 개선되어 상기 도통홀에 연결된 상기 연결 패드에 금도금이 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 도통홀의 직경이 감소된 인쇄회로기판의 제조 방법.
삭제
삭제
삭제