KR102119604B1 - 연성 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연성 인쇄회로기판 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 절연기판에 형성된 회로 패턴 및 비아홀의 연결 패턴으로 시드층과 금속층이 순차적으로 적층된 다층 구조를 갖도록 하되, 이때 상기 시드층이 AlNd, NiCu, W, NiNb, Ti, TiW, Ti 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 포함하는 연성 인쇄회로기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
상기 연성 인쇄회로기판은 기판과 금속층간의 밀착력이 우수하여 회로의 내구성 및 신뢰성이 증가하여 스마트폰, 디스플레이, 태양 전지, 전자종이 등 다양한 중소형 전자기기에 이용될 수 있다.

Description

연성 인쇄회로기판 및 그 제조방법{FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 내구성 및 신뢰성이 높으며, 롤-투-롤 공정이 적용 가능한 연성 인쇄회로기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판은 인쇄회로 원판에 전기배선의 회로설계에 따라 각종 부품을 연결하거나 지지해 주는 것으로, 기판 재질에 따라 경성 인쇄회로기판, 연성 인쇄회로기판 및 이를 혼합한 경연성 인쇄회로기판으로 구분된다.

그중, 연성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board; FPCB)은 폴리이미드와 같이 유연한 절연성 필름 위에 부품이나 동박 회로 등이 실장되어 있어서 두께가 얇고 굴곡성이 뛰어난 이점이 있다.

또한, 인쇄회로기판은 배선회로의 면 수에 따라 단면기판, 양면기판, 다층기판 등으로 분류된다. 이러한 기판은 회로설계에 실장된 각종 부품을 연결하는 베이스로 이용되고 있으며, 단면기판은 주로 라디오, 전화기, 간단한 계측기 등 회로 구성이 비교적 단순한 제품에, 양면기판은 주로 컬러 텔레비전이나, VTR, 팩시밀리 등 비교적 회로가 복잡한 제품에, 다층기판은 컴퓨터, 전자교환기, 고성능 통신기기 등 고정밀 기기에 사용된다.

연성 인쇄회로기판의 제조는 동박이 적층되어 있는 폴리이미드 기재의 동적층판을 일정한 작업 사이즈로 재단하고, 이를 서너 장 겹친 후, 이를 고가의 NC 드릴을 사용하여 기계적 드릴 작업을 통하여 관통 비아홀을 만들고, 이후 기존의 로봇 방식으로 무전해 도금 및 전해도금 공정을 거쳐 관통홀에 도전성을 부여하고, 드라이필름 라미네이팅, 노광, 현상 및 에칭 공정을 통하여 회로 패턴을 형성하는 방식으로 수행되고 있다.

이러한 제조방법은 기판을 재단 후 드릴 가공이 이루어져 롤-투-롤 공정의 도입이 어렵다. 또한, 전해 또는 무전해 도금방식으로 금속층을 형성하는데 이러한 도금법은 도금액 조성, 첨가제의 종류, 전류밀도, 전류모드 등에 따라 결과물에 큰 차이가 발생하므로, 최적공정조건을 잡기가 힘들고, 공정이 매우 번거롭고 폐액 처리가 곤란하다.

한편, 연성 인쇄회로기판의 기판 재질은 폴리이미드와 같은 플라스틱 재질이고 이의 상부에 형성된 회로 패턴은 구리나 알루미늄 등의 금속이므로, 상기 기판 상에 금속층을 형성할 경우 이들 사이의 접착력 저하 문제로 인한 기판의 품질 저하 문제가 종종 발생하였다.

이에 기판과 금속층 사이의 밀착력을 향상시키기 위해 기판 표면을 플라즈마나 이온 빔을 이용한 건식 전처리 후 금속층과 기판 사이에 밀착력 향상층을 넣어주는 방법, 기판 표면을 알칼리 용액이나 불소계 용매로 습식 전처리하여 기판 표면을 개질시키는 방법, 기판 위에 사용하는 접착제의 종류를 바꾸거나 접착력 촉진제를 이용하는 방법들이 활발히 연구되고 있다.

일례로, 대한민국 특허등록 제10-0764300호에서는 기판인 고분자 필름의 표면을 플라즈마로 건식 전처리하는 방법을 제시하고 있고, 대한민국 특허등록 제10-0593741호에서는 폴리이미드 필름과 구리층 사이에 Zn-V 또는 Zn-Ta를 함유하는 구리 삼성분계 화합물로 타이층을 형성하는 방법을 제시하고 있고, 대한민국 특허공개 제2009-0066563호는 시드층과 금속층을 모두 구리로 형성하는 방법을 제안하고 있다.

이들 특허를 보면 접착력이 향상되기는 하였으나 그 효과가 충분치 않아 여전히 회로 불량이나 부족한 내구성에서 발생하는 문제점들을 해소할 수 없다.

또한, 절연기판에 형성되는 회로패턴이 관통홀을 통하여 통전 가능하도록 구현하는 과정이 복잡하여 생산성을 떨어뜨리고 불량률을 높이는 단점이 있으며, 도금 공정의 수행으로 인해 롤-투-롤 공정의 도입이 곤란한 문제가 발생하였다.

대한민국 특허등록 제10-0764300호 대한민국 특허등록 제10-0593741호 대한민국 특허공개 제2009-0066563호

이에 본 출원인은 기판과 금속층과의 높은 밀착력을 가지며, 간소화된 공정으로 제작이 가능한 연성 인쇄회로기판에 대해 다각적으로 연구를 수행한 결과, 재질 면에서는 기판과 금속층 사이에 시드층의 재질을 특정 재질로 선정하고, 방법 면에서는 금속층 형성 전에 기판을 관통하는 비아홀을 먼저 제작 후 시드층을 형성하는 방식을 채택하여 연성 인쇄회로기판을 제작한 결과, 상기 문제점을 해결할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 절연기판과 금속층 간의 밀착력이 향상된 연성 인쇄회로기판을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명에 다른 목적은 공정이 간단하며 롤-투-롤 공정이 가능한 연성 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하나 이상의 비아홀이 형성된 절연기판; 상기 절연기판 상에 형성된 회로 패턴; 및 상기 비아홀의 내주면을 포함하여, 상기 회로 패턴을 전기적으로 연결하도록 형성된 연결 패턴;을 구비하는 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판을 제공한다.

이때 회로 패턴과 연결 패턴은 시드층 및 금속층이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.

특히, 시드층은 AlNd, NiCu, W, NiNb, Ti, TiW, Ti 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 포함하고, 바람직하기로는 AlNd, Ti, TiW, 또는 W일 수 있다.

이때, 상기 시드층은 그 두께가 0.01∼1㎛. 바람직하기로 0.01∼0.5㎛, 더욱 바람직하기로 0.01∼0.2㎛일 수 있다.

또한, 상기 금속층은 Al, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ru, Pd, Ag, Sn, Pt, Au 및 이들의 조합에서 선택된 1종의 재질을 포함하고, 바람직하기로 Al, Cu, 또는 Ag일 수 있다.

이때 상기 금속층은 그 두께가 5∼70㎛, 바람직하기로 10∼50㎛, 더욱 바람직하기로 5∼20㎛일 수 있다.

그리고 상기 연성 인쇄회로기판은 회로 패턴을 보호하기 위해 회로 패턴의 상면에 접합된 커버레이 필름을 구비할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 연성 인쇄회로기판을 제조하기 위해

(S1) 절연기판을 천공하여 이를 관통하는 비아홀을 형성하는 단계;

(S2) 상기 절연기판의 상부 전면과 비아홀 내주면에 시드층을 형성하는 단계;

(S3) 상기 시드층 상에 금속층을 형성하는 단계; 및

(S4) 상기 시드층, 및 금속층을 패터닝하여 회로 패턴 및 연결 패턴을 각각 형성하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 (S1) 단계에서 천공은 드릴, 펀칭, 밀링 비트, 또는 레이저 가공을 통해 수행될 수 있다.

또한, 상기 시드층의 형성은 건식 증착 공정으로 수행하고, 금속층은 건식 증착 또는 습식 코팅 방식으로 수행할 수 있다.

특히, 상기 (S1) 내지 (S4) 중 어느 하나 이상의 단계는 롤-투-롤 가공으로 진행할 수 있다.

더불어, 상기 (S4) 단계 이후 형성된 회로 패턴을 보호하기 위해 회로 패턴의 상면에 커버레이 필름을 접합시키는 단계를 더 수행할 수 있다.

본 발명에서는 시드층으로 특정 재질을 사용하여 기판과 금속층 사이의 밀착력을 향상시켜 내구성 및 회로성능의 신뢰성이 우수한 연성 인쇄회로기판의 제작이 가능하다.

이때 시드층 및 금속층은 건식 증착 공정으로 수행함에 따라 종래 전해 또는 무전해 도금 공정 없이 수행이 가능하고, 전체 공정을 롤-투-롤 공정으로 수행할 수 있어 생산성이 향상될 뿐만 아니라 공정 자동화 및 공정수를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

이러한 제조방법을 통해 얻어진 연성 인쇄회로기판은 스마트폰, 디스플레이, 태양 전지, 전자종이 등 다양한 중소형 전자기기에 적용이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 연성 인쇄회로기판을 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 연성 인쇄회로기판의 제조방법을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 연성 인쇄회로기판의 제조 순서를 보여주는 단면도.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 연성 인쇄회로기판을 보여주는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 연성 인쇄회로기판은 절연기판(11) 상에 회로 패턴(14a)이 형성되고, 상기 절연기판(11)은 하나 이상의 비아홀(12)이 형성되고, 이때 회로 패턴(14a)을 전기적으로 연결하기 위해 절연기판(11)을 관통하는 비아홀(12) 상에 연결 패턴(14b)을 구비한다.

상기 회로 패턴(14a) 및 연결 패턴(14b)은 각각 시드층(13a, 13b)과 금속층(15a, 15b)이 적층된 구조를 갖는다. 이때 도 1에 보이는 바와 같이, 회로 패턴(14a)은 절연기판(11) 상에 적층되며, 연결 패턴(14b)은 비아홀(12)의 내주면 상에 이를 포함하도록 절연기판(11)의 소정 영역까지 포함하도록 형성된다.

특히 본 발명에서는 상기한 구조에서 절연기판(11)과 금속층(15a, 15b) 간의 밀착력을 더욱 높이기 위해 시드층(13a, 13b)의 재질 및 두께를 한정한다. 이러한 재질 및 두께의 한정은 밀착력과 함께 절연기판(11)과 금속층(15a, 15b)의 재질을 모두 고려하여 이루어진다.

바람직하기로, 시드층(13a, 13b)은 AlNd, NiCu, W, NiNb, Ti, TiW, Ti 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질이 가능하고, 바람직하기로는 AlNd, Ti, TiW, 또는 W를 사용한다. 이들 시드층(13)은 종래 연성인쇄회로기판의 시드층(13a, 13b)으로 사용되는 Cu, Ni, Cr, NiCr 등의 재질과 비교하여 밀착력이 더욱 우수하였으며, 이는 실험예 1을 통해 입증하고 있다.

이러한 시드층(13a, 13b)의 두께는 상기 언급한 밀착력 증강의 효과를 충분히 확보할 수 있을 정도의 두께로서, 바람직하기로 두께가 0.01∼1㎛. 바람직하기로 0.01∼0.5㎛, 더욱 바람직하기로 0.01∼0.2㎛를 갖도록 한다.

만약, 그 두께가 상기 범위 미만이면 단락이 일어나거나 시드층(13a, 13b)으로서의 부착력 향상 효과를 충분히 확보할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하여 두껍게 형성할 경우 기판의 두께가 증가하고, 공정 중 비아홀(12) 내부로 균일하게 시드층(13a, 13b)이 형성되는 것이 아니라 비아홀(12)이 매립(또는 충진)될 우려가 있으므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절하여 수행한다.

상기 시드층(13a, 13b)이 형성되는 절연기판(11)은 각종 전기 및 전자부품들이 전력을 공급받아 서로 연결될 수 있도록 하는 회로가 배치되는 공간이자 지지대가 되는 것이며, 따라서 유리전이온도(Tg)가 높아 가혹한 조건에서도 치수 변형이 적고, 내열성이 우수함과 동시에 유연성과 절연성도 월등해야 한다. 또한, 내약품성이나 내습성도 우수해야 한다.

이때 절연기판(11)의 재질은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 연성 인쇄회로기판의 재질로 사용되는 것이면 어느 것이든 사용 가능하다. 대표적으로, 폴리이미드(PI), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 액정 폴리머(LCP), 불소화 에틸렌 프로필렌(FEP), 퍼플루오르알콕시(PFA), 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체(ECTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하고, 바람직하기로 폴리이미드 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한다.

이때 절연기판(11)의 두께는 용도에 따라 상이하며 특별히 한정되는 것은 아니지만 10∼150㎛가 바람직하고, 25∼50㎛가 더욱 바람직하다. 이때 상기 범위 미만인 경우, 회로를 지지하거나 취급이 어려우며, 반대로 범위를 초과하는 경우 유연성이 떨어진다.

또한, 금속층(15a, 15b)은 전기 전도를 위한 층으로, 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 금속이면 어느 것이든 사용 가능하다. 대표적으로, Al, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ru, Pd, Ag, Sn, Pt, Au 및 이들의 조합에서 선택된 1종이 가능하고, 바람직하기로 Al, Cu, 또는 Ag이다.

이때 상기 금속층은 그 두께가 5∼70㎛, 바람직하기로 10∼50㎛, 더욱 바람직하기로 5∼20㎛를 갖도록 한다. 이때 두꺼운 회로 형성을 고려하면 일반적으로 5∼70㎛의 범위인 것이 바람직하고, 미세배선 형성을 고려하면 5∼20㎛의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 금속층(15a, 15b)의 두께는 본 발명에서 제시하는 연성 인쇄회로기판이 적용되는 장치에 따라 달라질 수 있으며, 본 발명에서 특별히 한정하지는 않는다.

이에 더하여 연성 인쇄회로기판은 회로 패턴(14a)을 보호하기 위해 회로 패턴(14a)의 상면에 접합된 커버레이 필름(미도시)을 구비한다.

커버레이 필름은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 것이 사용될 수 있다. 일례로, 상기 커버레이 필름은 절연기판(11)의 회로 패턴에 대응하는 패턴이 형성되어 있지 않은 감광성 커버레이(photo imageable coverlay: PIC)일 수 있다.

상기한 구조를 갖는 본 발명에 따른 연성 인쇄회로기판은 회로 패턴(14a)과 연결 패턴(14b)의 시드층(13a, 13b)으로 특정 재질을 사용하여 기판과 금속층(15a, 15b) 사이의 밀착력을 향상시키면서도 절연기판(11) 전체의 굴곡 내구성 및 회로성능의 신뢰성을 유지할 수 있다.

이러한 연성 인쇄회로기판은 절연기판(11)을 관통하는 비아홀(12)을 구비하는데, 이때 종래 기술에서처럼 회로 패턴(14a)과 연결 패턴(14b)을 위한 시드층(13a, 13b) 및 금속층(15a, 15b) 형성 이후 비아홀을 형성하는 대신, 이들 층 형성 전에 천공 공정을 거쳐 절연기판(11)을 관통하는 비아홀(12)을 형성한다.

이하 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 연성 인쇄회로기판의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 3은 이의 단면도이다.

도 2 및 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판은

(S1) 절연기판(11)을 천공하여 이를 관통하는 비아홀(12)을 형성하는 단계;

(S2) 상기 절연기판(11)의 상부 전면과 비아홀(12) 내주면에 시드층(13)을 형성하는 단계;

(S3) 상기 시드층(13) 상에 금속층(15)을 형성하는 단계; 및

(S4) 상기 시드층(13) 및 금속층(15)을 패터닝하여 회로 패턴(14a)과 연결 패턴(14b)을 형성하는 단계를 거쳐 제조한다.

이하 각 단계별로 더욱 상세히 설명한다.

먼저, 절연기판(11)을 준비한 후, 천공 공정을 통해 이를 관통하는 비아홀(12)을 형성한다(S1)(도 3의 a, b 참조).

천공 공정은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 천공 공정이면 모두 적용 가능하다. 일례로, 천공 공정은 드릴, 펀칭, 밀링 비트 또는 레이저에 의한 가공과 같은 기계적 가공방법이 가능하고, 이때 상기 레이저는 야그(Yag) 레이저, 엑시머(Eximer) 레이저 또는 이산화탄소(CO₂) 레이저일 수 있다.

이때 형성된 비아홀(12)은 절연기판(11) 내부의 전기적 통전을 위한 구조면 어느 형태든 사용 가능하며, 본 발명에서 한정하지 않는다. 일례로, 횡단면 형상이 원형 또는 다각형일 수 있으며, 이때 비아홀(12)은 직경이 0.05∼0.3 mm일 수 있다.

본 천공 공정 이후 발생된 불순물은 이후 시드층(13a, 13b)의 절연기판(11)에 대한 밀착력을 저하시킬 수 있으며, 비아홀(12) 내주면에 부착된 불순물을 화학적으로 제거하기 위한 디스미어(desmear) 공정을 수행할 수 있으며, 이는 롤-투-롤 방식으로 진행될 수 있다.

다음으로, 절연기판(11)의 상부 전면 및 비아홀(12) 내주면에 시드층(13)을 형성한다(S2)(도 3의 c 참조).

이때 비아홀(12) 영역에서의 시드층(13)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 비아홀(12)의 내주면 전체를 포함하며 이와 연결되도록 절연기판(11)의 소정 영역까지 둘러싸도록 형성한다.

시드층(13)의 형성은 공지의 건식 증착, 또는 전해/무전해 도금을 포함하는 습식 코팅 방식이 가능하나, 바람직하기로 건식 증착 공정으로 수행한다. 종래 전해/무전해 도금 방식의 경우 시드층(13)의 두께가 통상 2∼3㎛로 형성되어 상기 시드층(13)의 두께 조절이 어렵고, 공정 중 다량의 폐액 등이 발생하는 문제가 있다. 또한, 롤-투-롤 공정의 도입이 어려워진다.

건식 증착 공정은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며 공지된 바의 건식 증착 공정이면 어느 것이든 사용가능하다. 일례로, 스퍼터링(Sputtering), 전자빔증착법(E-beam evaporation), 열증착법(Thermal evaporation), 레이저분자빔 증착법(L-MBE, Laser Molecular Beam Epitaxy), 및 펄스레이저 증착법(PLD, Pulsed Laser Deposition)과 같은 물리적 방법을 이용한 PVD(physical vapor deposition) 방법, 및 MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) 및 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)등의 화학적 방법을 이용한 CVD(chemical vapor deposition)가 가능하다.

이때, 필요한 경우 아르곤 또는 질소 분위기 하에서 300∼600℃의 온도 조건으로 열처리를 수행할 수 있다.

다음으로, 시드층(13) 상에 걸쳐 금속층(15)을 형성한다(S3)(도 3의 d 참조).

이때 금속층(15)은 건식 증착 또는 습식 코팅 공정을 통해 형성될 수 있으며, 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.

건식 증착은 전술한 바의 방법을 통해 수행될 수 있고, 바람직하기로 경제적인 면에서 시드층(13)과 동일한 방식으로 수행할 수 있으며, 가장 바람직하기로는 스퍼터링 방식이 사용될 수 있다.

습식 코팅은 전해도금, 무전해도금 또는 프린팅 공정을 통해 수행될 수 있다.

전해도금 또는 무전해도금은 상기 금속층(15)의 재질을 포함하는 용액에 절연기판(11)을 침지시킨 후 전기를 인가하여 이루어지며, 이때 패터닝을 위해서 미리 소정 영역에 테이프 등의 절연 물질을 부착시킬 수 있다.

프린팅 공정은 플렉소(Flexo) 인쇄, 플랫 스크린(Flat-screen) 인쇄, R2R(Roll to Roll) 인쇄, 로터리 스크린(Rotary screen) 인쇄 등 공지된 방식으로 수행될 수 있으며, 이때 패터닝은 미리 설계된 위치에만 선택적으로 프린팅이 이루어지는 방식으로 진행될 수 있다.

상기 금속층(15)의 형성은 시드층(13)과 동일한 방식으로 진행할 경우 공정이 더욱 단순화될 수 있으며, 롤-투-롤 공정을 위해 건식 증착 또는 프린팅 공정이 바람직하게 사용될 수 있다.

다음으로, 상기 시드층(13), 및 금속층(15)을 패터닝하여 절연기판(11) 상에 회로 패턴(14a)과 비아홀(12)에 형성된 연결 패턴(14b)을 갖는 연성 인쇄회로기판을 제작한다(S4)(도 3의 e 참조).

패터닝은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 공정이 사용될 수 있다.

일례로, 포지티브 또는 네가티브 포토레지스트를 도포 후 식각 공정을 통해 수행이 가능하며, 이때 식각은 반응성 가스를 이용한 건식 식각(dry etch) 또는 화학 약품을 사용하는 습식 식각(wet etch) 공정을 통해 이루어질 수 있다.

건식 식각은 플라즈마 식각(Plasma etching), 반응성 이온 식각(reactive ion etching, RIE), MERIE(magnetically enhanced RIE), 반응성 이온빔 식각(reactive ion beam etching), 고농도 플라즈마 식각(high density plasma, HDP)과 같은 식각 공정이 사용된다.

습식 식각은 CH₃COOH, HNO₃, HF, BHF, NH₄F, H₃PO₄, KI 등의 수용액으로 이루어진 식각액을 이용하여 수행할 수 있으며, 이때 시드층(13) 및 금속층(15)의 재질에 따라 식각액의 조성, 농도, 온도, 처리 시간 등을 다양하게 변화시켜 수행할 수 있다.

또한, 패터닝은 금속층(15) 및 시드층(13)을 순차적으로 수행하거나 동시에 수행할 수 있으며, 각 층의 재질에 따라 적절한 식각 공정을 선정하여 수행할 수 있다.

이러한 패터닝 공정을 통해 제조된 연성 인쇄회로기판은 도 2의 (e)에서와 같이 시드층(13a)/금속층(15a)이 순차적으로 적층되어 패터닝된 회로 패턴(14a)과 비아홀(12) 내주면 상에 시드층(13a)/금속층(15a)이 순차적으로 적층되어 패터닝된 연결 패턴(14b)을 포함한다.

상기 단계를 걸쳐 제조된 연성 인쇄회로기판은 관통 비아홀(12)이 가공되고 회로 패턴이 형성되어 단면 연성 인쇄회로기판으로 사용될 수 있다. 또한, 필요한 경우 중심 기판을 중심으로 그 위/아래로 순서에 따라 기판을 적층(쌓아올림)하여 연성회로기판을 다층으로 제조할 수 있다.

이때 상기 관통 비아홀(12) 내 금속 재료를 충진하여 각 기판들이 서로 전기적으로 연결되도록 하며, 이러한 금속 재료 및 충진 기술은 공지된 바를 따른다.

상기 제조 공정은 전 단계 중 어느 하나 이상의 공정을 롤-투-롤 공정으로 수행할 수 있으며, 상기 롤-투-롤 공정으로 인해 자동화를 극대화시켜 생산성을 비약적으로 향상시키고, 수율을 극대화함은 물론, 전 공정의 설비를 기존의 설비보다 저가의 장비로 제조 가능하도록 하여 제조 단가를 낮추고 제품 경쟁력을 높일 수 있다.

이후 후가공 단계를 더욱 수행할 수 있으며, 이런 후가공 단계는 회로 패턴을 보호하기 위하여 상기 회로 패턴의 표면에 커버레이 필름을 접합하는 공정이 이루어진다. 상기 언급한 바와 같이, 감광성 커버레이를 사용할 경우 열 압착 방식의 간단한 공정을 통해 커버레이 필름이 회로 패턴에 접합된다.

전술한 바의 본 발명에 따른 상기 연성 인쇄회로기판은 잦은 굴곡이나 가혹한 작동 조건에서도 회로 불량률이나 오작동이 없어 높은 신뢰도를 확보할 수 있으며, 굴곡 및 유연성을 요구하는 자동화 기기, 스마트폰, 디스플레이, 태양 전지, 전자종이 등 다양한 중소형 전자기기에 적용이 가능하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예와 실험예를 제시한다. 그러나 하기한 예는 본 발명의 바람직한 일 예일 뿐 이러한 예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실험예 1: 시드층 재질에 따른 밀착력 테스트

플라즈마 표면 처리된 폴리이미드 필름(두께 35㎛)에 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 시드층을 형성하고, 그 상부에 전도층으로 구리를 진공 증착하였다. 이때 스퍼터링은 타이층과 구리의 경우는 비활성 기체인 아르곤 가스를 사용하여 진공도가 약 5mTorr로 유지하였다.

이때 시드층 및 금속층의 재질 및 두께는 하기 표 1에 나타낸 바와 같으며, 스퍼터링 후 증착한 각 층의 두께는 박막 XRF 장치를 이용하여 정확한 두께를 측정하였다.

밀착성 테스트는 3M #610 점착 테이프 시험방법을 사용하여 평가하였다. 100mm×100mm 크기의 도전층을 1mm×mm 간격의 바둑판 모양으로 절개한 후 테이프를 붙였다 떼어내었을 때 남아 있는 1mm×1mm 크기를 갖는 바둑판 모양의 수를 관찰하였다.

상기 표 1을 보면, 시드층의 재질에 따라 밀착력 수치가 변화함을 알 수 있으며, 본 발명에서 제시하는 시드층의 재질을 사용할 경우 밀착력이 더욱 우수함을 알 수 있다.

본 발명에서 제시하는 연성 인쇄회로기판은 자동화 기기, 스마트폰, 디스플레이, 태양 전지, 전자종이 등 다양한 중소형 전자기기에 적용이 가능하다.

11: 절연기판 12: 비아홀
13: 시드층
13a: 회로 패턴의 시드층 13b: 연결 패턴의 시드층
14a: 회로 패턴 14b: 연결 패턴
15: 금속층
15a: 회로 패턴의 시드층 15b: 연결 패턴의 금속층

Claims (14)

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10. (S1) 절연기판을 천공하여 이를 관통하는 비아홀을 형성하는 단계;
    (S2) 상기 절연기판의 상부 전면과 비아홀 내주면에 시드층을 형성하는 단계;
    (S3) 상기 시드층 상에 금속층을 형성하는 단계; 및
    (S4) 상기 시드층, 및 금속층을 패터닝하여 회로 패턴 및 연결 패턴을 각각 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 시드층이 AlNd, NiCu, W, NiNb, Ti, TiW, Ti 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 포함하고,
    상기 시드층은 두께가 0.01∼1㎛이고, 상기 금속층은 두께가 5∼70㎛이며,
    상기 금속층의 형성은 건식 증착 공정으로 수행하고,
    상기 (S3)의 단계는 롤-투-롤 가공으로 진행하는 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판의 제조방법.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 천공은 드릴, 펀칭, 밀링 비트, 또는 레이저 가공을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판의 제조방법.
12. 청구항 10에 있어서, 상기 시드층의 형성은 건식 증착 공정으로 수행하는 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로 기판의 제조방법.
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14. 청구항 10에 있어서, 상기 (S1), (S2), (S4) 중 어느 하나 이상의 단계는 롤-투-롤 가공으로 진행하는 것을 특징으로 하는 연성 인쇄회로기판의 제조방법.

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