KR102357005B1 - 백드릴 스터브 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백드릴 스터브 제거방법에 관한 것으로, 백드릴 공정에 의해서도 제거되지 않고 남아 있는 PTH 내부의 잔존 스터브를 완벽히 제거하기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 에칭액 침투시 제거되지 말아야 할 PTH를 보호하기 위해 절연성물질로 메꿔주는 홀 플러깅 공정이 선행된 다층 인쇄회로기판에서의 백드릴링된 PTH 내의 잔존 스터브를 제거하는 방법에 있어서, 백드릴링된 PTH가 형성된 다층 인쇄회로기판의 외층에 감광수지를 적층하는 적층공정, 다층 인쇄회로기판에 적층된 감광수지를 백드릴링된 PTH에 대응하는 패턴으로 노광 및 현상하여 백드릴링된 PTH 부분만을 개방하는 노광 및 현상공정, 백드릴링된 PTH 부분이 개방된 다층 인쇄회로기판을 스프레이 분사방식의 에칭라인에 투입하여 백드릴링된 PTH 내부에 에칭액을 침투시켜 PTH 내부에 잔존하는 스터브를 제거하는 에칭공정, 및 에칭공정을 거쳐나온 다층 인쇄회로기판의 감광수지를 벗겨 제거하는 감광수지 박리공정을 포함하여, PTH 내부의 잔존 스터브를 에칭액에 의해 효과적으로 제거하여 다층 피시비의 층간 고속 또는 정확한 신호 전송이 필요한 신호층에서 PTH 내부의 잔존 스터브에 의한 임피던스 불량, 신호지연 등의 문제를 해소할 수 있게 한다.

Description

백드릴 스터브 제거방법{Back drill stub residue removal method}

본 발명은 다층 인쇄회로기판(이하, '피시비'라 약칭하기로 함)에서 층간 연결을 위해 형성한 PTH(Plated Through Hole; 부품 홀 또는 도통 홀, 이하 'PTH'라 약칭하기로 함) 내의 잔존 스터브를 제거하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PTH 내부의 스터브 제거를 위해 백드릴(back drill) 공정이 수행된 다층 피시비를 에칭공정에 투입하여 백드릴 공정에서 형성된 PTH 내부로 에칭액이 침투될 수 있도록 함으로써 백드릴링 후에도 PTH 내부에 잔존하는 스터브를 효과적으로 제거할 수 있도록 하여 다층 피시비의 층간 고속 또는 정확한 신호 전송이 필요한 신호층에서 PTH 내부의 잔존 스터브에 의한 임피던스 불량, 신호지연 등의 문제를 해소할 수 있게 하는 백드릴 스터브 제거방법에 관한 것이다.

일반적으로 다층 피시비는 도 1의 (a) 및 (b)에 예시된 바와 같이 미리 정해진 패턴으로 배열된 수많은 신호층(10)이 형성되어 있으며, 이러한 신호층(10)은 유전체층(20)에 의해 서로 절연되는 상태이므로 이러한 다층 피시비에서는 한 신호층을 또 다른 신호층에 연결하기 위해서 도금 구멍(plated hole) 또는 비아 홀(via hole)을 형성하게 되고, 이러한 도금 구멍 또는 비아 홀은 다층 피시비의 반대면까지 확장되어 형성된다.

이 경우 도금 구멍 또는 비아 홀은 다층 피시비의 한 신호층을 다른 신호층으로 확장(또는 연결)하는 스터브 부분(stub portion)을 포함하게 되는데, 이러한 스터브 부분은 내층의 신호선과 연결되고 남은 부분이 고주파 신호에 대해 축전기(Capacitor)로 작용하게 되어 상당한 반사(Reflection)를 만들어내고 이는 결국 채널 대역폭을 감소시키는 원인으로 작용하게 되므로 고속 또는 정확한 신호 전송을 위해서는 불필요한 스터브 부분은 제거하는 것이 바람직하며, 이러한 스터브 부분이 적을 수록 신호의 질은 더 양호하게 된다.

따라서 이를 해결하기 위한 방법으로 백드릴 공정을 통해 드릴 구멍(30)을 형성하여 도금 구멍 또는 비아홀의 불필요한 스터브 부분을 최대한 제거하게 되는데, 이러한 백드릴 공정에서는 미리 정해진 깊이로 드릴링하여 드릴 구멍(30)을 형성함으로써 스터브 부분을 제거하게 되며, 기존의 백드릴 공정에서는 예를 들면 PTH 크기보다 약 200㎛ 더 큰 드릴 비트(drill bit)를 이용하여 백드릴 공정을 진행하기 때문에 스터브를 제거하는데 큰 어려움이 없었다.

그러나 최근 다층 피시비의 고집적화가 요구됨에 따라 패드간 피치(pitch)는 점점 작아지고 있는 추세이며 피치가 작아짐에 따라 가공해야 할 PTH 크기 역시 작아지고 있다. 예를 들어 고집적화된 다층 피시비의 경우 75 ~ 100㎛ 밖에 여유가 없기 때문에 이에 사용하는 드릴 비트의 크기 역시 얇아지고 있으며, 이와 같은 얇은 드릴 비트를 사용하는 경우 다층 피시비에 드릴 비트가 휘어 들어가는 문제가 발생하게 되어, 이로 인하여 백드릴 공정에 의해 형성된 드릴 구멍(30)에 의해서도 PTH 내부의 스터브 부분이 모두 제거되지 않고 도 2에 예시된 바와 같이 목적으로 하는 거리보다 긴 부분의 스터브, 즉 잔존 스터브(stub tail)(31)가 발생하는 문제가 있게 된다.

이러한 드릴 비트의 휨 발생 인자로는 드릴 비트의 조건, 장비 조건, 치공구의 상태, 가공 조건 등이 있으나 현재 이들을 관리하기에는 현실적으로 어려움이 있다.

KR 10-0962311 B1 2010.06.10 공고 KR 10-2019-0065540 A 2019.06.12 공개

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, PTH 내부의 스터브 제거를 위해 백드릴 공정을 거친 다층 피시비에 에칭 공정을 추가로 수행하여 백드릴 공정에 의해서도 제거되지 않고 남아 있던 PTH 내부의 잔존 스터브를 PTH 내부에 투입한 에칭액에 의해 효과적으로 제거하여 다층 피시비의 층간 고속 또는 정확한 신호 전송이 필요한 신호층에서 PTH 내부의 잔존 스터브에 의한 임피던스 불량, 신호지연 등의 문제를 해소할 수 있게 하는 백드릴 스터브 제거방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 에칭액 침투시 제거되지 말아야 할 PTH를 보호하기 위해 절연성물질로 메꿔주는 홀 플러깅 공정이 선행된 다층 인쇄회로기판에서의 백드릴링된 PTH 내의 잔존 스터브를 제거하는 방법에 있어서, 백드릴링된 PTH가 형성된 다층 인쇄회로기판의 외층에 감광수지를 적층하는 적층공정, 다층 인쇄회로기판에 적층된 감광수지를 백드릴링된 PTH에 대응하는 패턴으로 노광 및 현상하여 백드릴링된 PTH 부분만을 개방하는 노광 및 현상공정, 백드릴링된 PTH 부분이 개방된 다층 인쇄회로기판을 스프레이 분사방식의 에칭라인에 투입하여 백드릴링된 PTH 내부에 에칭액을 침투시켜 PTH 내부에 잔존하는 스터브를 제거하는 에칭공정, 및 에칭공정을 거쳐나온 다층 인쇄회로기판의 감광수지를 벗겨 제거하는 감광수지 박리공정을 포함하는, 백드릴 스터브 제거방법이다.

본 발명에 의하면, PTH 내부의 스터브 제거를 위해 백드릴 공정을 거친 다층 피시비를 에칭 공정에 투입하여 백드릴 공정에서 형성된 PTH 내부로 에칭액을 침투시킬 수 있도록 함으로써 PTH 내부로 침투된 에칭액에 의해 백드릴 공정 후에도 제거되지 않고 남아 있던 PTH 내부의 잔존 스터브를 효과적으로 제거할 수 있게 되므로, 다층 피시비의 층간 고속 또는 정확한 신호 전송이 필요한 신호층에서 PTH 내부의 잔존 스터브에 의한 임피던스 불량, 신호지연 등의 문제를 해소할 수 있게 하는 이점을 제공한다.

도 1의 (a)와 (b)는 일반적인 다층 인쇄회로기판의 PTH 형성 과정을 예시한 공정 단면도이다.
도 2는 종래 다층 인쇄회로기판 시편의 PTH 부분에 백드릴 공정이 수행된 후의 상태를 광학현미경으로 촬영하여 예시한 참고사진이다.
도 3은 본 발명에 의한 백드릴 스터브 제거방법을 예시한 공정 흐름도이다.
도 4의 (a)와 (b)는 기존 PTH 내 잔존 스터브가 존재하는 상태와 본 발명에 의해 PTH 내 잔존 스터브가 완벽히 제거된 상태의 다층 인쇄회로기판 시편을 각각 엑스레이로 촬영하여 예시한 비교사진이다.
도 5는 도 4의 A부분을 확대 촬영한 전자현미경 사진이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 백드릴 스터브 제거방법의 구성과 그에 의한 작용 효과를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명에 의한 백드릴 스터브 제거방법을 예시한 공정 흐름도이고, 도 4의 (a)와 (b)는 기존 PTH 내 잔존 스터브가 존재하는 상태의 다층 인쇄회로기판 시편과 본 발명에 의해 PTH 내 잔존 스터브가 완벽히 제거된 상태의 다층 인쇄회로기판 시편을 각각 엑스레이로 촬영하여 예시한 비교사진이며, 도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 촬영한 참고사진으로서, 본 발명에 의한 백드릴 스터브 제거방법은 도 3 내지 도 5에 예시된 바와 같이 적층공정(S210), 노광 및 현상공정(S220), 에칭공정(S230) 및 감광수지 박리공정(S240)을 포함하여 이루어질 수 있으며, 이러한 본 발명의 백드릴 스터브 제거방법은 스프레이 분사 방식으로 에칭 공정이 이루어지고 백드릴 공정을 통해 PTH을 형성하는 다층 인쇄회로기판의 제조공정에 적용되어 구현될 수 있다. 이러한 다층 인쇄회로기판의 본 발명 공정 전까지, 즉 백드릴 공정까지의 제조공정은 기존 다층 인쇄회로기판의 제조공정과 동일하게 이루어질 수 있으며, 크게 내층회로 형성공정, 적층공정, 드릴공정, 동도금공정, 홀 플러깅(hole plugging)공정, 외층회로 형성공정, PSR 인쇄공정, 금도금공정, 및 백드릴 공정 순으로 이루어질 수 있다.

특히 동도금 공정 진행 후에는 홀 플러깅 공정이 백드릴 공정 이전에 선행되어야 하며, 이러한 홀 플러깅 공정은 에칭액 침투시 제거되지 말아야 할 PTH를 보호하기 위해 홀 플러깅 전용 잉크 등의 절연성 물질로 메꿔주는 공정으로서, 추후 실시되는 백드릴 공정을 통해 백드릴링된 PTH 내 잔존된 스터브에만 에칭액이 반응할 수 있도록 하고 홀의 나머지 부분을 보호하는 목적을 가지고 있다.

감광수지 적층공정(S210)은 백드릴링된 PTH가 형성된 다층 인쇄회로기판의 외층에 감광수지를 적층하는 공정이다.

이러한 본 발명의 감광수지 적층공정에서 사용되는 감광수지는 드라이 필름(dry film; D/F) 또는 포토 솔더 레지스트(Photo solder resist; PSR) 중에서 선택되는 어느 하나로서, 후 공정인 에칭 공정에서의 스프레이 분사압력에 의해 감광수지가 터지는 것을 방지하기 위해 감광수지의 두께(t)는 스프레이 분사방식의 에칭 공정에서의 분사압력을 견딜 수 있는 두께 50㎛ 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

노광 및 현상공정(S220)은 다층 인쇄회로기판에 적층된 감광수지를 백드릴링된 PTH에 대응하는 패턴으로 노광하고 이를 현상하여 백드릴링된 PTH 부분만을 개방하는 공정이다. 이러한 노광 및 현상공정(S220)을 거치게 되면 백드릴링된 PTH 부분은 개방되고, 백드릴링되지 않은 PTH는 감광수지에 의해 덮이게 된다.

에칭공정(S230)은 백드릴링된 PTH 부분이 개방된 다층 인쇄회로기판을 스프레이 분사방식의 에칭라인에 투입하여 백드릴링된 PTH의 내부에 에칭액(40)이 침투되도록 함으로써 PTH 내부에 잔존하는 스터브를 에칭액에 의해 제거하는 공정이다. 이러한 에칭라인의 컨베이어 속도는 백드릴링되지 않은 PTH를 덮고 있는 감광수지가 스프레이 분사압력에 의해 터지는 것을 방지하고 아울러 백드릴링된 PTH 내부로 에칭액이 용이하게 침투할 수 있도록 하기 위해 1.0 ~ 3.0 m/min인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 에칭라인의 컨베이어 속도가 1.0 m/min 미만인 경우 스프레이 분사압력에 의해 감광수지가 터질 우려가 있어 감광수지에 의해 덮여 있는 백드릴링되지 않은 PTH가 노출될 수 있으며, 반대로 에칭라인의 컨베이어 속도가 3.0 m/min 초과할 경우 백드릴링된 PTH 내부로 적정량의 에칭액이 침투되지 못하여 PTH 내부에 잔존하는 스터브를 에칭액에 의해 완전하게 제거하지 못하는 어려움이 있을 수 있다. 또한 이러한 에칭라인의 스프레이 분사압력은 백드릴링되지 않은 PTH를 덮고 있는 감광수지가 스프레이 분사압력에 의해 터지는 것을 방지하고 아울러 백드릴링된 PTH 내부로 에칭액이 용이하게 침투할 수 있도록 하기 위해 상부 1 ~ 3kg/cm², 하부 0.5 ~ 2.5kg/cm²인 것이 바람직하다. 여기서 에칭라인의 스프레이 분사압력이 상부 1kg/cm², 하부 0.5kg/cm² 미만인 경우 백드릴링된 PTH 내부로 적정량의 에칭액이 침투되지 못하여 PTH 내부에 잔존하는 스터브를 에칭액에 의해 완전하게 제거하지 못하는 문제가 발생될 수 있으며, 반대로 에칭라인의 스프레이 분사압력이 상부 3kg/cm², 하부 2.5kg/cm² 초과할 경우 스프레이 분사압력에 의해 감광수지가 터질 우려가 있어 감광수지에 의해 덮여 있는 백드릴링되지 않은 PTH가 노출될 수 있다.

이상의 에칭 공정이 수행되고 나면, 도 4의 (a)와 (b)의 비교사진 및 도 5의 확대사진에 예시된 바와 같이 본 발명의 최종 목적인 PTH 내의 잔존 스터브(31)를 완벽히 제거할 수 있게 된다.

즉, 기존 백드릴 공정에서 드릴이 휘어 들어감에 따라 PTH 내부에 스터브가 잔존(도 2 참조)하게 되지만, 본 발명에 의한 추가의 에칭 공정을 수행하고 나면, 에칭액을 PTH 내부에 투입하여 에칭액에 의해 PTH 내부의 스터브를 제거할 수 있게 되므로 기존 백드릴 공정에 의해서도 제거되지 않고 잔존하고 있던 스터브를 완벽하게 제거할 수 있게 된다. 이때 PTH 내부에 충진되어 있던 홀 플러깅 잉크(hole plugging ink)의 경우는 백드릴 공정에 의해 이미 제거(도 5 참조)되었기 때문에 에칭액의 침투로 PTH 내 잔존 스터브를 제거할 수 있게 된다.

감광수지 박리공정(S240)은 에칭공정을 거쳐나온 다층 인쇄회로기판의 감광수지를 벗겨 제거함으로써, PTH 내 스터브를 최대한 줄인 다층 인쇄회로기판을 제조할 수 있게 되며, 이로써 본 발명에 의한 백드릴 스터브 제거방법을 통해 피시비의 층간 고속 또는 정확한 신호 전송이 필요한 신호층에서 PTH 내부의 잔존 스터브에 의한 임피던스 불량, 신호지연 등의 문제가 없는 다층 인쇄회로기판을 형성할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허 청구 범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10 : 신호층 20 : 유전체층
30 : 드릴 구멍 31 : 잔존 스터브
40 : 에칭액

Claims (6)

1. 에칭액 침투시 제거되지 말아야 할 PTH를 보호하기 위해 절연성물질로 메꿔주는 홀 플러깅 공정이 선행된 다층 인쇄회로기판에서의 백드릴링된 PTH 내의 잔존 스터브를 제거하는 방법에 있어서,
   (a) 상기 백드릴링된 PTH가 형성된 다층 인쇄회로기판의 외층에 후공정인 에칭공정에서의 분사압력에 의한 터짐 방지를 위해 에칭공정의 분사압력을 견딜 수 있는 두께 50㎛ 이상의 포토 솔더 레지스트(Photo solder resist;PSR)로 이루어지는 감광수지를 적층하는 적층공정;
   (b) 상기 다층 인쇄회로기판에 적층된 감광수지를 백드릴링된 PTH에 대응하는 패턴으로 노광 및 현상하여 백드릴링된 PTH 부분만을 개방하는 노광 및 현상공정;
   (c) 상기 백드릴링된 PTH 부분이 개방된 다층 인쇄회로기판을 스프레이 분사방식의 에칭라인에 투입하여 백드릴링된 PTH 내부에 에칭액을 침투시켜 PTH 내부에 잔존하는 스터브를 제거하는 에칭공정; 및
   (d) 상기 에칭공정을 거쳐나온 다층 인쇄회로기판의 감광수지를 벗겨 제거하는 감광수지 박리공정;을 포함하여 이루어지며,
   상기 에칭공정에서 사용되는 에칭라인의 컨베이어 속도는,
   분사압력에 의한 감광수지의 터짐 방지 및 백드릴링된 PTH 내부로의 용이한 에칭액의 침투를 위해 1.0 ~ 3.0 m/min인 것을 사용하고,
   상기 에칭공정에서 사용되는 에칭라인의 에칭 분사압력은,
   분사압력에 의한 감광수지의 터짐 방지 및 백드릴링된 PTH 내부로의 용이한 에칭액의 침투를 위해 상부 1 ~ 3kg/cm², 하부 0.5 ~ 2.5kg/cm²인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 백드릴 스터브 제거방법.
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