KR102092818B1 - 이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성방법은 프리프레그 표면에 동박으로 회로가 형성된 기판들을 복수 개 적층하는 단계와, 상기 기판들의 표면에 이형필름을 부착하는 단계와, 상기 이형필름과 프리프레그를 절단하는 단계와, 절단된 이형필름과 프리프레그를 분리하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의해, 캐비티 가공이 용이하면서도 대량 생산에 유리하여 제조 비용을 현저히 절감할 수 있다.
또한, 캐비티의 치수 설계 시 실제 요구되는 캐비티 치수와 동일하게 설정이 가능하며, 캐비티 형성 시 캐비티 공간 내로 프리프레그의 접착제 성분이 스며나오는 것을 방지할 수 있다.

Description

이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성 방법{METHOD FOR FORMING CAVITY IN PCB USING LAMINATING FILM}

본 발명은 인쇄회로기판에서 캐비티를 형성하기 위한 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가공이 용이하면서도 대량 생산에 유리하며, 캐비티 형성 시 프리프레그의 접착제 성분이 스며나오지 않으면서도, 캐비티의 치수 설계 시 실제 요구되는 캐비티 치수와 동일하게 설정이 가능하도록 구성되는 인쇄회로기판의 캐비티 형성 방법에 관한 발명이다.

최근 전자제품 관련 기술의 경우, 다기능화 및 고속화 추세로 진행되고 있으며, 이러한 추세에 대응하기 위해 반도체칩 제조 기술 역시 빠른 속도로 발전하고 있다.

특히 완성된 전자제품의 경박단소(輕薄短小)화를 위해 적용되는 인쇄회로기판(PCB)의 두께 역시 감소되고 있으며, 동일한 두께의 인쇄회로기판 내에 보다 많은 회로층들을 구성한 다층인쇄회로기판에 관련된 기술들이 활발하게 연구 진행되고 있다.

통상적으로 다층인쇄회로기판은, 에폭시 수지를 유리섬유에 함침시켜 형성되는 프리프레그(Prepreg;절연체)와 그의 표면에 형성되는 동박(cu;구리) 회로를 포함하는 인쇄회로기판을, 복수 매 적층한 상태에서 가열 압착함으로써 형성할 수 있다.

그런데, 다층인쇄회로기판에서 특정 영역에는 메모리 칩과 같은 별도의 부품이 접속되는 경우가 있으며, 이러한 경우 전체 회로기판의 두께 감소를 위해, 상기 영역에 캐비티(오목부)를 형성하여 상기 캐비티 내부에 실장 부품을 배치하게 된다.

도 1 은 종래 다층인쇄회로기판(100)에서 상기 캐비티(120)를 형성하는 과정을 도시한 측단면도이다.

종래 상기 캐비티는 최외층기판(130)을 형성한 이후, 레이저 드릴 방식을 이용하여 형성되는데, 레이저로 기판을 절삭하는 깊이를 조절하기 위해 미리 지정된 깊이의 기판층에 레이저 광의 반사를 위한 동박(122)이 형성되도록 구성된다.

레이저 드릴 가공에 의해 캐비티(120)가 형성된 후, 상기 캐비티(120) 내의 접속 회로(124) 형성 과정에서 상기 동박(122)은 제거된다.

하지만, 현실적인 가공 오차의 한계로 인해, 상기 캐비티(120)에 인접한 영역에는 상기 동박(122)의 잔류 부분(122-2)이 기판 속에 남게 되는데, 단락을 방지하면서 상기 캐비티(120) 내에 형성되는 회로(124) 부분과 기판 내의 회로(114)를 접속시키기 위해서는, 상기 잔류 부분(122-2)과 접속되지 않도록 피해서 통과할 수 있는 비아홀(126)을 프리프레그의 두께 방향으로 가공하고, 상기 비아홀의 내부를 도금해야 하는 공정이 추가적으로 요구된다.

이러한 점은 결국, 기판 내에 캐비티를 형성하는 수율을 현저히 저하시키고 또한 불량율을 상승시키는 요인이 된다.

그리고, 상기 레이저 드릴 방식의 가공 과정에서 작용되는 압력과 열에 의해 인접하는 프리프레그(110)로부터 접착제 성분이 스며나오는 문제가 있다.

이러한 현상을 최대한 방지하기 위해, 접착제 유동이 최소화되도록 제조되는 Non-flow 프리프레그를 이용하지만, 비록 논-플로우 프리프레그를 이용하더라도 상기 캐비티 형성 과정에서 프리프레그에 포함되는 접착제 성분을 포함한 액체 성분이 미세하게 녹아 스며나오게 되며, 이러한 현상을 감안하여 상기 캐비티(120)의 설계 폭을 실제 필요로 하는 폭에 비해 다소 큰 폭으로 설정하게 된다.

그리하여, 상기 캐비티(120) 공간에서 프리프레그(110)와의 경계 부분(캐비티 공간의 모서리 부분)으로 접착제 성분이 다소 흘러나오더라도, 이외의 공간이 부품 실장을 위해 요구되는 실제 캐비티 공간 크기가 될 수 있도록 하고 있는 실정이다.

이러한 점은 결국 캐비티(120)의 설계 치수 및 이에 따른 가공 치수를 크게 하는 요인이 되고, 실제 필요로 하는 캐비티 공간 형성을 위한 작업 이외의 작업이 추가적으로 요구되는 결과가 되어 작업 수율을 저하시키는 원인이 된다.

또한, 상기 캐비티(120) 공간에 인접하는 프리프레그(110, 130)로부터 액체 성분이 캐비티(120) 공간으로 스며나옴에 따라, 인접하는 프리프레그(110, 130)의 침강에 의한 기판의 굴곡을 일으키게 된다.

그리하여, 침강된 프리프레그 상부에 위치하는 최외층 기판(130)의 회로부는 이에 접속되는 전자 부품과의 접속에 있어 불량율이 높아지는 문제가 있다.

본 발명은 상기된 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가공이 용이하면서도 대량 생산에 유리한 이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 캐비티 형성 시 접착제 성분이 스며나오지 않도록 구성되는 이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 캐비티의 치수 설계 시 실제 요구되는 캐비티 치수와 동일하게 설정이 가능하며, 프리프레그의 침강을 일으키지 않도록 구성되는 이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성방법은 프리프레그 표면에 동박으로 회로가 형성된 기판들을 복수 개 적층하는 단계와, 상기 기판들의 표면에 이형필름을 부착하는 단계와, 상기 이형필름과 프리프레그를 절단하는 단계와, 절단된 이형필름과 프리프레그를 분리하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 이형필름과 프리프레그는 금형을 이용하여 동시에 절단된다.

그리고, 상기 절단은 피너클 금형을 통해 이루어진다.

여기서, 복수 층의 프리프레그가 동시에 절단될 수 있다.

또한, 상기 캐비티 형성 부위를 에칭하여 회로를 형성하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

바람직하게는, 접착 배치되는 프리프레그 사이의 접착력보다 상기 이형필름과 프리프레그 사이의 접착력이 크도록 구성된다.

또한, 상기 이형필름의 외부에 단자접속용 기판을 적층하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

본 발명에 의해, 캐비티 가공이 용이하면서도 대량 생산에 유리하여 제조 비용을 현저히 절감할 수 있다.

또한, 캐비티의 치수 설계 시 실제 요구되는 캐비티 치수와 동일하게 설정이 가능하며, 캐비티 형성 시 캐비티 공간 내로 프리프레그의 접착제 성분이 스며나오는 것을 방지할 수 있다.

또한, 프리프레그의 침강에 따른 부품 접속 불량을 방지할 수 있다.

첨부의 하기 도면들은, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 종래 인쇄회로기판에서 캐비티를 형성하는 과정을 도시하는 도면이며,
도 2 는 본 발명에 따른 이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성방법의 과정을 도시하는 도면이며,
도 3 은 상기 형성방법을 도시한 절차흐름도이며,
도 4 는 상기 형성방법에 이용되는 이형필름의 측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 는 본 발명에 따른 이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성방법의 과정을 도시하는 도면이며, 도 3 은 상기 형성방법을 도시한 절차흐름도이며, 도 4 는 상기 형성방법에 이용되는 이형필름의 측면도이다.

도 2 내지 3 을 참조하면, 본 발명에 따른 이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성방법은 프리프레그 표면에 동박으로 회로가 형성된 기판들(10)을 복수 개 적층하는 단계(단계 210)와, 상기 기판들(10)의 표면에 이형필름(20)을 부착하는 단계(단계 220)와, 상기 이형필름(20)과 프리프레그를 절단하는 단계(단계 230)와, 절단된 이형필름(20)과 프리프레그를 분리하는 단계(단계 240)를 포함한다.

상기 기판들(10)은 프리프레그 표면에 동박을 배치한 상태에서, 상기 동박의 표면에 드라이필름을 밀착시키고, 노광, 현상 및 동박 에칭 과정을 거침으로써 형성되는 회로(11)를 포함하는 개별 기판들을 복수 개 적층하여 열과 압력을 가함으로써 형성된다.

상기 프리프레그는 유리섬유와 같은 보강기재에 고분자 수지를 함침시켜 형성되며, 상기 보강기재로서는 유리 섬유 직물, 유리 섬유 부직포, 탄소 섬유 직물, 또는 유기고분자 섬유 직물 등이 이용된다.

또한, 상기 프리프레그를 형성하기 위한 고분자 수지에는 유전율, 열팽창율 및 경화에 소요되는 시간을 조절하기 위한 경화제 등의 첨가제가 혼합된다.

상기와 같은 특성 조절을 위해 고분자 수지에 혼합되는 첨가제로서는 실리카, 수산화 알미늄, 탄산칼슘과 같은 무기필러 및 경화 에폭시, 가교 아크릴 등의 유기 필러 등이 있다.

동박에 의해 각 기판들 상에 형성되는 회로(11) 패턴들은 대략 15 내지 20 ㎛ 두께로 형성될 수 있다.

상기와 같이 복수의 기판들(10)을 적층(단계210)한 상태에서, 도 2(b) 에서와 같이, 상기 기판들(10)의 표면에 이형필름(20)을 부착한다.(단계 220)

상기 이형필름은 도 4 에 도시된 바와 같이, 예를 들어 페트(PET: Polyethylene terephthalate) 수지로 형성되는 기재(23)에 접착제(24)가 도포된 상태로 형성되며, 상기 접착제(24)로서는 실리콘계 접착제가 이용될 수 있다.

또한, 상기 기재(20)는 18 내지 22 ㎛ 의 두께 범위로 형성되고, 상기 접착제(24)는 5㎛ 두께로 형성된다.

상기 접착제(24)의 접착력에 대해서는, 상기 기판(10)을 형성하기 위한 프리프레그들 사이의 접착력보다 상기 이형필름과 프리프레그 사이의 접착력이 크도록 구성된다.

도 2(b)와 같이, 상기 기판들(10)의 외부에 이형필름(20)을 접착시킨 상태에서, 이형필름이 접착된 상태의 기판(10)을 금형 내부에 배치시킨다.

그리고, 금형 내부에 설치되는 칼날을 이용하여 타발함으로써, 캐비티를 형성할 부분의 상기 이형필름(20)과 프리프레그를 절단한다.

상기 이형필름(20)과 프리프레그의 절단에는 칼날 금형이라고도 일컫어지는 피너클 금형이 이용될 수 있다.

상기 금형을 이용하여 상기 이형필름(20) 부분만을 절단하는 절단선(22)과, 상기 이형필름(20)으로부터 캐비티를 형성하고자 하는 깊이의 프리프레그까지 이르는 절단선(22-2, 12)을 동시에 형성한다.

여기서, 형성하고자 하는 캐비티의 깊이에 따라 상기 기판(10)들 중 하나의 프리프레그 층에 절단선(12)을 형성하거나, 복수 층의 프리프레그에 걸쳐 절단선(12)을 형성할 수도 있다.

바람직하게는, 프레프레그에 대해서는 2개 또는 3개 층의 프리프레그 층의 깊이까지 상기 절단선(12)을 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 도 2(c)에서와 같이, 상기 이형필름(20)에서 보다 좁은 폭으로 형성되는 절단선(22)과 넓은 폭으로 형성되는 절단선(22-2) 사이 부분의 이형필름을 먼저 제거한다.

그리고, 도 2(d)에서와 같이, 캐비티(50)를 형성할 부분의 상기 이형필름(20)과 프리프레그(15)를 분리 제거함으로써 캐비티(50)를 형성한다.

이후, 상기 캐비티 형성 부분의 바닥 동박을 에칭하여 회로(52)를 형성할 수도 있다.

그리고, 상기 이형필름(20)의 외부에 단자접속용 기판(70)을 적층하여 배치할 수 있다.

상기 단자접속용 기판(70)은 예를 들어, 외부 입출력 단자와의 접속을 위한 기판일 수 있다.

상기된 바와 같은 본 발명에 따른 캐비티 형성 방법에서는 기판 외면에 이형필름이 적층되고 건조된 상태에서, 이를 금형 내에 배치시킨 후 금형의 칼날을 이용하여 절단선을 형성하고, 캐비티 형성 부분의 이형필름과 프리프레그를 제거하므로, 레이저 가공에서와 같이 캐비티 형성 과정 중에 열이 가해지지 않으므로, 캐비티 공간 내로 프리프레그의 접착제 성분이 스며나오지 않는다.

그리하여, 캐비티의 치수 설계 시 실제 요구되는 캐비티 치수와 동일하게 설정하는 것이 가능해진다.

그리고, 회로기판에서 캐비티의 수가 많을 경우, 레이저 가공 방식에 의해 캐비티를 형성하는 경우에는, 개별 캐비티들을 각각 가공해야 하므로 가공 수율이 저하되지만, 본 발명에 따른 방법에 의할 경우, 다수의 캐비티들을 피너클 금형을 이용하여 동시에 가공 가능하므로, 캐비티 가공이 용이하면서도 대량 생산에 유리하여 제조 비용을 현저히 절감할 수 있다.

또한, 기판들이 적층 건조된 상태에서 금형에 의해 절단선이 형성되므로, 프리프레그 침강이 발생되지 않아 부품 접속 불량율을 현저히 감소시킬 수 있다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

10: 기판
20: 이형필름
50: 캐비티
70: 단자 접속용 기판

Claims (7)

1. 프리프레그 표면에 동박으로 회로가 형성된 기판들을 복수 개 적층하는 단계와;
   적층된 상기 기판들의 표면에 이형필름을 부착하는 단계와;
   상기 이형필름과 프리프레그를 절단하는 단계와;
   절단된 이형필름과 프리프레그를 분리하는 단계를 포함하며,
   상기 이형필름과 프리프레그는 금형을 이용하여 동시에 절단되되,
   상기 금형을 이용하여 상기 이형필름 부분만을 절단하는 절단선과 상기 이형필름으로부터 캐비티를 형성하고자 하는 깊이의 프리프레그까지 이르는 절단선을 동시에 형성하며,
   상기 이형필름에서 절단선 사이 부분의 이형필름을 먼저 제거하고, 이후 캐비티를 형성할 부분의 이형필름과 프리프레그를 함께 분리 제거하며,
   접착 배치되는 프리프레그 사이의 접착력보다 상기 이형필름과 프리프레그 사이의 접착력이 크도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 절단은 피너클 금형을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   복수 층의 프리프레그가 동시에 절단되는 것을 특징으로 하는 이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 캐비티 형성 부위를 에칭하여 회로를 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 이형필름의 외부에 단자접속용 기판을 적층하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이형필름을 이용한 인쇄회로기판의 캐비티 형성방법.
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