KR20000025527A - 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다층 인쇄 회로 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 다층 인쇄 회로 기판의 층간 전기 접속을 위한 층간 비아 홀의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 제조 방법은 종래 기술과 달리 선정된 층간 비아 홀의 크기가 조사되는 레이저빔의 스폿 크기에 의해 결정되고, 선택적 부식 방법에 의해 동박에 개구하는 콘택 창의 크기를 선정된 층간 비아 홀의 크기보다 크게 함으로써, 0.15mm 이하의 미세 비아 홀을 균일성 있게 형성할 수 있을 뿐 아니라, 비아 외의 부분에는 적층 성형에 의한 동박이 있는 상태에서 회로 및 패드를 형성하게 되므로 높은 풀 강도를 갖는 효과가 있다.

Description

다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 제조 방법

본 발명은 다층 인쇄 회로 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 다층 인쇄 회로 기판의 층간 전기 접속을 위한 비아의 제조 방법에 관한 것이다.

다층 인쇄 회로 기판에서는, 다수층의 절연 물질층의 한 표면 또는 양면에 도전 패턴을 형성하고, 각층의 도전 회로 패턴들을 서로 전기적으로 접속하기 위하여 층간 절연 물질층에 비아 홀(via hole)을 형성하고 그 홀의 내벽에 도전성 물질을 도포하는 방식을 사용하고 있다.

다층 인쇄 회로 기판의 절연 물질로는 에폭시 수지가 사용되고 있으며, 도전성 회로 패턴은 도포된 구리막을 선택적으로 식각함으로써 형성하고 있다.

그런데, 다층 인쇄 회로 기판 제조에 있어서 단위 면적당 집적화되는 소자의 밀도가 증가함에 따라서, 다층 인쇄 회로 기판의 각층에 형성되어 있는 도전 회로 패턴을 수직 방향으로 서로 전기적으로 접속시키기 위한 비아 홀의 반경이 점차 미세화하여 지고 있다. 즉, 다층 인쇄 회로 기판의 회로 패턴의 집적도가 증가함에 따라, 각층의 도전 회로를 전기적으로 서로 접속하기 위하여 층간 절연막에 식각하여 형성하여야 하는 비아 홀의 반경이 0.15mm 이하로 축소되고 있다.

따라서, 당 업계에서는 다층 인쇄 회로 기판 상에 미세 크기를 갖는 층간 비아 홀을 형성하는 방법을 연구 개발하고 있으며, 그 중 한 방법이 일본국 특허 공보 평4-3676호(공고 일자 1992년 1월 23일)에 개시되어 있는 레이저 드릴링 방식이다.

일본국 특허 공보 평4-3676호에 개시되어 있는 다층 인쇄 회로 기판의 비아 홀 형성 방법은, CO₂레이저빔을 다층 인쇄 회로 기판 상에 조사시킬 경우 패턴 형성된 구리 박막의 형태에 따라 동박으로 도포되어 있지 않은 노출된 에폭시 수지 부위는 조사된 레이저빔에 의해 식각 제거되는 방식을 이용하여 선택적으로 외층과 내층을 전기적으로 접속하기 위한 비아 홀을 형성하고 있다.

이때에, 제1a도 내지 제1b도에 도시한 종래 기술(일본국 특허 공보 평4-3676호)에 따른 비아 홀 형성 방법은 회로 기판 상의 동박 표면을 부분적으로 식각시켜 콘포말 마스크(conformal mask; 10)를 만들고 조사하는 레이저빔의 스폿 크기(14)를 개구된 창의 크기(13)보다 넓게 조사함으로써 콘포말 마스크 내부의 에폭시 수지(11)를 제거하는 방식에 의존하고 있다.

즉, 종래 기술에 따르면 다층 인쇄 회로 기판의 동박에 개구된 창의 크기(13)가 비아 홀의 크기를 결정하는 요소가 되므로, 동박에 0.15mm 이하의 작은 크기를 갖는 비아 홀을 제조하기가 용이하지 않다. 더욱이, 종래 기술에 따른 비아 홀 제조 방법은 비아 홀의 크기가 개구된 동박창의 크기에 의해 결정되므로 균일한 크기를 갖는 동박 개구창을 제조하기에 어려움이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 비아 홀 제조 방법은 다층 인쇄 회로 기판 상에 동박이 없는 경우 에폭시 수지 상에 구리의 화학 도금 및 전기 도금 공정을 수행해야 하며, 에폭시 수지 위에 도금된 구리막의 접착력이 매우 불량하므로(일반적으로, 벗겨짐 강도가 1.0kgf/cm 이하로 측정됨), SMC 패드 위에 부품을 장착한 경우 낙하 시험 등의 충격 시험에서 부품이 떨어지는 문제점을 야기할 수 있다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 고집적 다층 인쇄 회로 기판에 대하여 미세 크기의 층간 비아 홀을 형성하기 위한 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 제2 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 고집적 다층 인쇄 회로 기판에 있어서, 미세 크기의 층간 비아 홀을 균일성 있게 형성함으로써 양산 수율을 증대할 수 있는 층간 비아 홀 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 제3 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 고집적 다층 인쇄 회로 기판에 있어서 동박이 없는 경우에도 레이저 드릴링 방식으로 미세 크기의 균일한 층간 비아 홀을 형성할 수 있는 제조 방법을 제공하는데 있다.

제1a도 및 제1b도는 종래 기술에 따른 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 제조 방법을 나타낸 도면.

제2a도 내지 제2h도는 본 발명에 따른 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 제조 방법을 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

50 : 제1 절연막(예를 들어, 에폭시 및 글래스 파이버)

51 : 제1 도전막(예를 들어, 동박)

60 : 제2 절연막(예를 들어, RCC 또는 PREPREG)

61 : 제2 도전막(예를 들어, 동박)

70 : 제3 도전막(예를 들어, 전기 도금된 구리막)

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다층 인쇄 회로 기판의 상하층을 전기적으로 접속하기 위한 층간 비아 홀 형성 방법에 있어서, 제1 절연막층의 상부 및 하부에 접착되어 있는 제1 도전막에 선택적 부식 방법에 의해 내층 회로를 형성하는 단계; 상기 제1 절연막층과 상기 내층 회로가 형성된 상기 제1 도전성 박막의 상부 및 하부에 제2 절연막층 및 제2 도전막을 적층하는 단계; 상기 제1 도전막과 상기 제2 도전막을 전기적으로 접속하고자 하는 위치에 상기 제2 도전막을 선정된 비아 홀 크기보다 선정된 크기만큼 크게 선택적 부식 방법으로 부식시킴으로써 콘택 창을 개구하는 단계; 상기 제2 절연막에 형성하고자 하는 비아 홀의 크기와 같은 크기의 빔 스폿을 갖는 레이저빔을 상기 개구된 콘택 창에 조사함으로써 노출된 상기 제2 절연막에 선정된 크기의 층간 비아 홀을 형성하는 단계; 상기 층간 비아 홀에 상기 제1 도전막과 상기 제2 도전막을 전기적으로 접속하기 위하여 제3 도전막을 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 제조 방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 형성 방법을 첨부하는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2a도 내지 제2h도는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 다층 인쇄 회로 기판의 제조 공정 흐름을 나타낸 도면이다.

제2a도를 참조하면, 제1 절연막(50) 상부 및 하부에 제1 도전막(51)이 접착되어 있다. 본 발명에 따른 양호한 실시예로서, 상기 제1 절연막(50)은 에폭시(epoxy) 및 글래스 파이버(glass fiber)로 된 절연층을 사용할 수 있고, 상기 제1 도전막은 동박(copper film)을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 바람직한 실시예로서, 상기 제1 도전막이 접착된 제1 절연막은 에폭시 및 글래스 파이버로 된 절연층 상부 및 하부에 동박이 접착된 CCL(copper clad laminate)를 재단하여 사용할 수 있다.

제2b도는 선택적 부식 공정에 의해 내층의 회로를 형성하는 단계를 나타낸 도면이다. 제2b도를 참조하면, 제1 절연막에 접착되어 있는 제1 도전막을 습식 화학적인 부식 방법을 이용하여 천공할 부분(52)의 제1 도전막을 선택적으로 제거하는 과정을 나타내고 있다.

제2c도는 제2 절연막(60) 및 제2 도전막(61)을 제1 절연막(50) 및 제1 도전막(51)에 고온 고압으로 적층하는 공정 단계를 나타낸 도면이다.

제2c도를 참조하면, 본 발명에 따른 바람직한 실시예로서 상기 제2 절연막(60) 및 제2 도전막(61)은 RCC(resin coated copper) 또는 PREPREG(글래스 파이버에 반경화 에폭시 수지가 침지되어 있는 물질)을 사용하여 적층할 수 있다.

제2d도는 본 발명에 따른 바람직한 실시예로서, 선택적 부식에 의해 내층 회로가 형성된 CCL(50)에 대해 RCC 또는 PREPREG(60)와 동박(61)을 적층 완료한 단계를 나타낸 도면이다.

제2e도는 선택적 부식 방법으로 레이저 드릴을 위한 비아를 형성할 위치의 동박을 부식하는 단계를 나타낸 도면이다.

제2e도를 참조하면, 내층의 동박(51)과 전기적으로 접속하고자 하는 위치에, 형성하고자 하는 비아 홀의 크기보다 콘택 창의 크기가 크도록 외층의 동박에 대하여 선택적 부식 공정을 수행할 수 있다. 첨부하는 도면 제2e도 및 제2f도에서 선택 부식 공정을 수행한 후의 콘택 창의 크기는‘t’로 나타내었고, 형성하고자 하는 비아 홀의 크기는‘b’로 나타내었다.

제2f도는 이산화탄소 레이저빔으로 동박 개구창보다 작은 크기의 빔 스폿으로 에폭시 수지를 태우거나 녹여서 층간 비아를 형성하는 단계를 나타낸 도면이다. 제2f도를 참조하면, 층간 비아 홀을 형성하고자 하는 위치에 동박 개구창(62)의 크기‘t’보다 작은 크기‘b’를 빔 스폿 사이즈로 하는 레이저빔을 조사함으로써, 원하는 선정된 크기‘b’를 갖는 층간 비아(63)를 형성할 수 있다.

제2g도는 내층의 동박(51)과 외층의 동박(61)을 전기적으로 접속하기 위해 형성된 층간 비아 홀 및 외층 동박(61)의 전면에 제3 도전막(70)을 도포한 공정 단계를 나타낸 도면이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 제3 도전막은 구리 도금(70)을 통하여 레이저 드릴링에 의한 비아를 전기적으로 도통시킬 수 있다.

제2h도는 선택적 부식 방법으로 회로 및 패드를 형성하는 공정 단계를 나타낸 도면이다. 제2h도를 참조하면, 내층의 동박(51)과 외층의 동박이 구리 도금막(71)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허 청구 범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허 청구 범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.

이상과 같은 본 발명에 따른 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 제조 방법은, 집적도가 높은 다층 인쇄 기판에 있어서 미세 크기의 층간 비아 홀을 균일성 있게 제조하기 위한 기술에 관한 것으로서, 선정된 미세 크기의 층간 비아 홀의 크기를 조사하는 레이저빔의 스폿 크기로 정하고, 선택적 부식 방법에 의해 동박에 개구하는 콘택 창의 크기를 선정된 층간 비아 홀의 크기보다 크게 함으로써, 0.15mm 이하의 미세한 비아 홀을 통해 층간 전기 접속을 구현할 수 있을 뿐 아니라 외층에 동박이 없는 경우에도 구리 화학 도금 또는 전기 도금의 추가 공정 단계 없이 층간 전기 접속을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 제조 방법은 층간 비아 홀 크기가 조사되는 레이저빔의 스폿 크기에 의해 결정되므로 미세한 크기의 균일 비아를 형성할 수 있을 뿐 아니라 비아 외의 부분에는 적층 성형에 의한 동박이 있는 상태에서 회로 및 패드를 형성하게 되므로 높은 풀 강도(pull strength)를 갖도록 할 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 다층 인쇄 회로 기판의 상하층을 전기적으로 접속하기 위한 층간 비아 홀 형성 방법에 있어서,

   제1 절연막층의 상부 및 하부에 접착되어 있는 제1 도전막에 선택적 부식 방법에 의해 내층 회로를 형성하는 단계;

   상기 제1 절연막층과 상기 내층 회로가 형성된 상기 제1 도전성 박막의 상부 및 하부에 제2 절연막층 및 제2 도전막을 적층하는 단계;

   상기 제1 도전막과 상기 제2 도전막을 전기적으로 접속하고자 하는 위치에 상기 제2 도전막을 선정된 비아 홀 크기보다 선정된 크기만큼 크게 선택적 부식 방법으로 부식시킴으로써 콘택 창을 개구하는 단계;

   상기 제2 절연막에 형성하고자 하는 비아 홀의 크기와 같은 크기의 빔 스폿을 갖는 레이저빔을 상기 개구된 콘택 창에 조사함으로써 노출된 상기 제2 절연막에 선정된 크기의 층간 비아 홀을 형성하는 단계;

   상기 층간 비아 홀에 상기 제1 도전막과 상기 제2 도전막을 전기적으로 접속하기 위하여 제3 도전막을 도포하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 절연막은 에폭시 수지 또는 글래스 파이버 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 도전막은 동박인 것을 포함하는 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 절연막은 반경화 에폭시 수지 또는 글래스 파이버에 에폭시 수지가 침지되어 있는 물질 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제2 도전막은 동박인 것을 포함하는 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 제조 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 층간 비아 홀에 제3 도전막을 도포하는 단계는 구리막을 전기 도금하는 단계를 포함하는 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 제조 방법.
7. 제1항에 있어서, 제1 절연막층의 상부 및 하부에 접착되어 있는 제1 도전막은 CCL(copper clad laminate)를 포함하는 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 제조 방법.
8. 제1항에 있어서, 제2 절연막층 및 제2 도전막을 적층하는 단계는 RCC(resin coated copper) 또는 PREPREG 중 어느 하나를 고온 고압에서 적층하는 단계를 포함하는 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 제조 방법.
9. 다층 인쇄 회로 기판의 상하층을 전기적으로 접속하기 위한 층간 비아 홀을 레이저 드릴링하는 방법에 있어서,

   외층의 동박에 선정된 비아 홀보다 소정의 크기만큼 크게 콘택 창을 개구하는 단계;

   상기 개구된 콘택 창에 선정된 비아 홀 크기와 같은 빔 스폿 크기를 갖는 레이저를 조사하여 절연막을 제거함으로써 비아 홀을 형성하는 단계

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 다층 인쇄 회로 기판의 층간 비아 홀 제조 방법.