KR20030033633A - Manufacturing method of printed circuit board through hole - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method is provided to allow for formation of fine holes and achieve improved speed of hole formation, while reducing costs and contaminant. CONSTITUTION: A method comprises a step of exposing the portion of a printed circuit board(10) where holes or grooves are to be formed, by removing a metal coated layer(11) through a chemical solvent etching method; a step of disposing the printed circuit board in the environment having a low pressure and an electric field of a constant intensity, and injecting gases such that the gases are excited and decomposed into unstable particles, permitting the resin existing in the holes or grooves to chemically react on the excited gases such that the resin has a low molecule and is converted into a gas state, and discharging molecules of gas state at a low pressure condition such that the unstable particles etch the resin, to thereby perform a plasma etching process; and a step of completely forming fine holes by dissolving the glass fiber which is not removed by the plasma etching process, through the use of a chemical solvent.

Description

인쇄 회로 기판에 미세 구멍을 형성하는 방법 {MANUFACTURING METHOD OF PRINTED CIRCUIT BOARD THROUGH HOLE}How to Form Fine Holes in Printed Circuit Boards {MANUFACTURING METHOD OF PRINTED CIRCUIT BOARD THROUGH HOLE}

본 발명은 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB) 제조에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 인쇄 회로 기판에 미세 구멍을 형성하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of printed circuit boards (PCBs), and more particularly to a method of forming micropores in a printed circuit board.

일반적으로, 인쇄 회로 기판에 미세 구멍을 형성하는 방법은 기계 천공법과레이저 천공법으로 나눠진다. 그러나 이 두 가지 방법은 아래와 같은 단점이 있다.In general, a method of forming fine holes in a printed circuit board is divided into a mechanical drilling method and a laser drilling method. However, these two methods have the following disadvantages.

1. 기계 천공법1. Machine perforation

1) 형성 기술 상의 문제로 지름이 0.1mm 이하인 미세 구멍은 형성할 수 없다.1) Due to a problem in forming technology, micropores having a diameter of 0.1 mm or less cannot be formed.

2) 구멍을 형성하는 속도가 느리므로 미세 구멍을 형성할 때 비용이 많이 든다.2) It is expensive to form fine holes because the speed of forming holes is slow.

3) 천공에 사용되는 드릴의 가격이 비싸고, 천공 과정에서 쉽게 절단되므로 미세 구멍을 형성하는 비용이 증가한다.3) The cost of the drill used for drilling is expensive, and the cost of forming fine holes is increased because it is easily cut during the drilling.

4) 드릴의 진동으로 인하여 구멍의 정밀도와 품질을 보장하기 어렵다.4) Due to the vibration of the drill, it is difficult to guarantee the precision and quality of the hole.

2. 레이저 천공법2. Laser drilling

1) 인쇄 회로 기판에 미세 구멍을 형성할 수 있으나, 레이저의 에너지나 변수 제어가 곤란하므로 구멍벽 근처에서 탄화 현상이 쉽게 발생되어 인쇄 회로 기판의 PTH 형성 과정에서 문제점으로 작용한다.1) It is possible to form fine holes in the printed circuit board, but since it is difficult to control the energy or parameters of the laser, carbonization is easily generated near the hole wall, which causes problems in the PTH formation process of the printed circuit board.

2) 구멍을 형성하는데 시간이 오래 걸리고, 특히 두께가 0.1mm 이상인 경우 천공이 매우 어렵고 설비 가격도 비싸므로 미세 구멍을 형성하는 비용이 증가한다.2) It takes a long time to form a hole, especially when the thickness is more than 0.1mm, the drilling is very difficult and the cost of equipment is expensive, so the cost of forming a fine hole increases.

3) 인쇄 회로 기판을 레이저로 천공 할 때, 이산화탄소, 페닐 폴리클로라이드(phenyl polychloride)(수지 내 산화물)와 브롬화물 등과 같은 기체가 생성되므로 대기 중의 오존층을 파괴하거나 기타 오염을 발생시킨다.3) When the printed circuit board is laser drilled, gases such as carbon dioxide, phenyl polychloride (oxide in resin) and bromide are generated, which destroys the ozone layer in the atmosphere or causes other pollution.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 임의의 지름을 갖는 미세 구멍을 형성할 수 있고, 또한 형성 속도가 빠르고 구멍을 형성하는 데 들어가는 비용을 절감하며 오염 물질의 발생을 줄일 수 있게 인쇄 회로 기판에 미세 구멍을 형성하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, the technical problem of the present invention can form a fine hole having any diameter, and also the formation speed is fast and the cost of forming the hole and the generation of contaminants It is to form a fine hole in the printed circuit board to reduce the amount.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세 구멍 형성 방법의 순서도이다.1 is a flow chart of a method of forming a fine hole according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미세 구멍 형성 방법을 실시하는 도면이다.2 is a view for performing a fine hole forming method according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미세 구멍 형성 방법 중에서 플라스마 식각으로 미세 구멍을 형성하는 것에 관한 도면이다.3 is a view of forming a fine hole by plasma etching in the method of forming a fine hole according to an embodiment of the present invention.

* 도면 부호에 대한 간단한 설명** Brief description of the reference numbers

10: 인쇄 회로 기판, 11: 금속 피복층, 12: 기판, 13: 유리 섬유,10: printed circuit board, 11: metal coating layer, 12: substrate, 13: glass fiber,

20: 플라스마 설비, 21: 반응체, 22: 마이크로파 발사장치,20: plasma equipment, 21: reactant, 22: microwave launcher,

23: 진공 공기 배출 장치23: vacuum air exhaust device

상기한 기술적 과제를 달성하기 해결하기 위한 본 발명은 플라스마 식각으로 미세 구멍을 형성한 후, 화학 용제를 이용하여 인쇄 회로 기판에 남아 있는 플라스마 식각으로 제거하지 못한 나머지 재료(예를 들면 유리 섬유)를 식각하여, 신속하고 저렴한 비용으로 미세 구멍을 형성한다.In order to solve the above technical problem, the present invention forms a fine hole by plasma etching, and then removes the remaining material (for example, glass fiber) that cannot be removed by plasma etching remaining on the printed circuit board using a chemical solvent. By etching, micropores are formed quickly and at low cost.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세 구멍 형성 방법의 순서도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 인쇄 회로 기판은 유리 섬유 수지 복합 기판과 이 기판의 상부 면과 하부 면에 피복된 두 개의 금속 피복층을 포함하고 있다. 미세 구멍은 홈, 관통공 그리고 기판 내에 매설된 구멍등 작은 구멍을 의미한다. 본 발명에 따른 순서는 다음과 같다.1 is a flow chart of a method of forming a fine hole according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the printed circuit board includes a glass fiber resin composite substrate and two metal coating layers coated on the upper and lower surfaces of the substrate. Fine holes are small holes such as grooves, through holes and holes embedded in the substrate. The order according to the invention is as follows.

1. 금속 피복층 제거1. Remove the metal coating

포토레지스트를 도포하고 자외선에 노출시킨 다음 이 포토레지스트를플라스마 식각하고 현상하며, 화학 용제 식각법으로 미세 구멍을 형성할 부분의 금속 피복층을 제거하여, 이 부분의 기판을 외부로 노출시킨다.The photoresist is applied, exposed to ultraviolet light, plasma etched and developed, and the metal coating layer of the part where the micropores are to be formed is removed by chemical solvent etching to expose the substrate of this part to the outside.

2. 플라스마 천공2. Plasma Perforation

금속 피복층이 제거된 이 기판을 저압이면서 일정한 세기를 갖는 전기장 환경에 배치한 후, CF4, O2, H2, Ar, NF3또는 N2와 같은 기체를 주입하고, 이 기체가 여기되어 전자 이온이나 활성기 등의 불안정한 입자로 분해되도록 한다. 그리하여 이 구멍 형성 위치나 홈 형성 위치의 수지와 여기된 기체가 화학 반응하도록 하여, 이 위치에 존재하는 수지를 저분자화(低分子化)하여 기체 상태로 변환시키고, 저압 상태에서 기체 상태로 변환된 수지의 분자를 배출하여, 불안정한 입자가 한층씩 차례로 이 수지를 식각한다. 이와 같이 플라스마 식각 기술을 이용하여 구멍을 형성한다.After placing the substrate with the metal coating layer removed in a low pressure and constant electric field environment, a gas such as CF 4 , O 2 , H 2 , Ar, NF 3 or N 2 is injected and the gas is excited It decomposes into unstable particles such as ions and active groups. Thus, the resin in the hole formation position or the groove formation position is allowed to chemically react with the excited gas to convert the resin present at this position into a low molecular weight and convert it into a gaseous state. Molecules of the resin are discharged so that the unstable particles are etched from the resin one by one. As such, holes are formed using a plasma etching technique.

3. 화학 용제 식각3. Chemical Solvent Etching

플라스마 식각 기술로 제거하지 못한 유리 섬유를 화학 용제로 식각하여 완전한 미세 구멍을 형성한다.Glass fibers that could not be removed by plasma etching techniques are etched with chemical solvents to form complete micropores.

도 2와 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 미세 구멍 형성 과정을 상세히 설명한다.Referring to Figures 2 and 3, it will be described in detail the fine hole formation process according to an embodiment of the present invention.

1. 금속 피복층 제거1. Remove the metal coating

(1) 인쇄 회로 기판(10) 상에서, 미세 구멍을 형성할 부분의 금속 피복층(11)을 연마하거나 미세 식각법으로 처리한다.(1) On the printed circuit board 10, the metal coating layer 11 of the part to form a fine hole is polished or processed by the fine etching method.

(2) 적당한 온도와 압력 하에서, 이 인쇄 회로 기판(10) 상에 형성된 금속 피복층(11)에 포토레지스트를 밀착시켜 도포한다.(2) Under appropriate temperature and pressure, a photoresist is applied to the metal coating layer 11 formed on the printed circuit board 10 in close contact.

(3) 포토레지스트가 도포된 이 인쇄 회로 기판(10)을 자외선 노출기에 넣어 노출시키되, 미세 구멍 형성용 마스크를 이용하여 미세 구멍이 형성될 부분의 상부에 위치하는 포토레지스트는 빛에 노출되지 않도록 한다. 이렇게 하면 미세 구멍이 형성될 부분을 제외한 다른 부분은 빛에 노출되어 축합 반응한다.(3) The printed circuit board 10 coated with the photoresist is placed in an ultraviolet exposure device to expose the photoresist. do. In this case, the condensation reaction is exposed to light except for the part where the micropores are to be formed.

(4) 빛에 노출되지 않는 미세 구멍 형성 부분 위의 포토레지스트를 탄산수 용액으로 제거하여, 이 부분에 형성된 금속 피복층(11a)을 외부에 노출시키고, 염산과 과산화수소의 혼합 용액으로 노출된 금속 피복층(11a)을 제거하여 이 부분의 기판(12)이 외부에 노출되도록 한다.(4) Remove the photoresist on the micropore-forming part not exposed to light with a carbonated water solution to expose the metal coating layer 11a formed on this part to the outside, and the metal coating layer exposed with a mixed solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide ( 11a) is removed so that the substrate 12 in this part is exposed to the outside.

2. 플라스마 천공2. Plasma Perforation

(1) 전술한 (4) 단계가 완료된 인쇄 회로 기판(10)을 플라스마 설비(20)의 반응체(反應體)(21)에 넣는다. 이 플라스마 설비(20)는 반응체(21)에 각각 설치된 두 개의 마이크로파 발사 장치(22)를 이용하여, 반응체(21) 내부를 저온이면서 높은 전기장 환경으로 만든다. 이 플라스마 설비(20)는 공기 배출장치(23)를 추가로 포함하고 있어, 반응체(21) 내부의 공기를 배출하여 제거함으로써 저압력 상태의 환경을 유지한다.(1) The printed circuit board 10 in which the above-mentioned step (4) is completed is placed in the reactant 21 of the plasma installation 20. This plasma installation 20 uses two microwave launching devices 22 respectively installed in the reactant 21 to make the inside of the reactant 21 a low temperature and high electric field environment. The plasma installation 20 further includes an air discharge device 23, and maintains a low pressure environment by discharging and removing the air inside the reactant 21.

(2) 이 반응체(21) 내부로 산소(O2)를 주입하면, 이 산소(O2)가 매우 높은 화학 활성을 갖는 원자 상태의 산소 활성 입자(radical)로 변화한다. 그 결과 외부에 노출된 인쇄 회로 기판(10) 상의 미세 구멍 형성 부분의 기판(12)과 이 산소 활성 입자가 접촉하면서 표면이 산화되어 분자간 링크를 끊어서 분자량이 적은 기체상태의 분자를 형성한다.(2) When oxygen (O 2 ) is injected into the reactant (21), the oxygen (O 2 ) is changed into atomically active oxygen radicals having very high chemical activity. As a result, the surface 12 is oxidized as the substrate 12 of the micropore-forming portion on the printed circuit board 10 exposed to the outside and the oxygen active particles are oxidized to break the intermolecular link to form gas molecules having a low molecular weight.

(3) 산소를 계속 주입하는 동시에, 기체 분자를 배출하여 저 압력 상태에서 산소 여기 입자가 표면층에서 내부층으로, 그리고 인쇄 회로 기판(10)의 중앙부에서 바깥쪽으로 이동하여 플라스마 천공을 완성하도록 한다.(3) While continuously injecting oxygen, the gas molecules are discharged so that the oxygen excited particles move from the surface layer to the inner layer and outward from the central portion of the printed circuit board 10 at low pressure to complete plasma perforation.

플라스마의 평균 전자 에너지에 관한 수학식은 다음과 같다.The equation for the average electron energy of the plasma is as follows.

Te = q / k ×0.30 ×√Mm / Me ×λel ×E/PTe = q / k × 0.30 × √Mm / Me × λel × E / P

여기서, Te는 평균 전자 에너지이고, q는 전자의 전하(電子 電荷)이며, k는 볼츠만(boltzmann) 상수이고, Mm은 기체의 분자량이고, Me은 전자 에너지이다. 또한 λel은 전자 자유 경로이고, E는 전기장 세기이며, P는 압력이다.Where Te is the average electron energy, q is the charge of the electron, k is the Boltzmann constant, Mm is the molecular weight of the gas, and Me is the electron energy. Λel is the electron free path, E is the electric field strength, and P is the pressure.

또한 산소 플라스마(O2plasma)의 평균 전자 에너지는 다음의 수학식으로 구할 수 있다.In addition, the average electron energy of the oxygen plasma (O 2 plasma) can be obtained by the following equation.

Te = 20880 ×E/PTe = 20880 × E / P

이러한 수학식으로 반응체 내부의 압력과 전기장 세기를 조정하여 변수를 설정할 수 있다.This equation can be set by adjusting the pressure and the electric field strength inside the reactant.

3. 화학 액체 식각3. Chemical liquid etching

플라스마 식각을 이용하여 미세 구멍을 형성한 후, 10℃ 내지 70℃의 온도에서 1% 내지 40%의 농도를 갖는 플루오르화수소산(HF) 수용액을 이용하여 플라스마 식각법으로 제거하지 못한 인쇄 회로 기판(10)의 베이스(12)를 구성하는 유리 섬유(13)를 제거하여, 미세 구멍의 구멍 내벽을 깨끗하고 매끄럽게 하여 미세 구멍을 완성한다.After the formation of the micropores using plasma etching, a printed circuit board that cannot be removed by plasma etching using an aqueous hydrofluoric acid (HF) solution having a concentration of 1% to 40% at a temperature of 10 ° C to 70 ° C. The glass fiber 13 constituting the base 12 of 10) is removed to clean and smooth the inner wall of the hole of the fine hole, thereby completing the fine hole.

이와 같이, 본 발명에 따른 방법을 이용하면 종래의 기계적인 방법으로는 달성할 수 없는, 인쇄 회로 기판 상에 0.05mm 이하의 지름을 갖는 소정 크기의 미세 구멍을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법을 이용하면 미세 구멍의 형성 속도가 기계 장치나 레이저를 이용한 종래 기술보다 향상되고, 저렴한 기체를 사용하므로 비용도 절감된다. 그리고, 본 발명에 따른 방법은 정확한 제어 변수를 설정하여 정밀한 미세 구멍을 형성할 수 있으므로, 종래 기술을 이용한 제품에서 발생하는 불량을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법을 이용하면 미세 구멍을 형성하는 과정에서 오염이 발생하지 않으므로 레이저 천공법보다 우수하다.In this manner, by using the method according to the present invention, micropores having a predetermined size having a diameter of 0.05 mm or less can be formed on a printed circuit board, which cannot be achieved by conventional mechanical methods. In addition, the use of the method according to the invention improves the rate of formation of micropores over the prior art using mechanical devices or lasers, and also saves costs by using inexpensive gases. In addition, since the method according to the present invention can set precise control parameters to form precise fine holes, defects occurring in a product using the prior art can be reduced. In addition, the method according to the present invention is superior to the laser drilling method because contamination does not occur in the process of forming micropores.

Claims (10)

유리 섬유 수지 복합 기판과, 상기 기판의 일측 면 또는 양면에 피복된 금속 피복층을 포함하는 인쇄 회로 기판에 미세 구멍을 형성하는 방법으로서,A method of forming fine holes in a printed circuit board comprising a glass fiber resin composite substrate and a metal coating layer coated on one side or both sides of the substrate, 상기 인쇄 회로 기판 상에서, 상기 미세 구멍을 형성할 부분의 금속 피복층을 화학 용제 식각법으로 제거하여, 상기 기판에 구멍이나 홈을 형성할 부분을 외부에 노출시키는 단계,Removing a metal coating layer of a portion of the printed circuit board to form the micropores by chemical solvent etching to expose a portion of the substrate to form a hole or a groove to the outside; 상기 인쇄 회로 기판을 저압이고 일정한 세기의 전기장이 형성된 환경에 배치하고 미리 정해진 기체를 주입하여 상기 기체가 여기되어 전자 이온 또는 활성기 등 불안정한 입자로 분해되도록 하고, 상기 인쇄 회로 기판에 형성할 구멍 또는 홈의 위치에 존재하는 수지와 상기 여기된 기체가 화학 반응하도록 하여, 상기 위치에 존재하는 수지를 저분자화하여 기체 상태로 전환시키며, 동시에 저압 상태에서 상기 기체 상태의 분자를 배출하여 상기 불안정 입자가 순차적으로 상기 수지를 식각하여 플라스마 식각을 실현하는 단계, 그리고The printed circuit board is placed in an environment in which a low-pressure, constant-strength electric field is formed, and a predetermined gas is injected to excite the gas to decompose into unstable particles such as electron ions or activators, and to form holes or grooves in the printed circuit board. Chemically reacts the resin present at the position with the excited gas, converts the resin present at the position into a gaseous state, and simultaneously releases the gaseous molecules at a low pressure, thereby causing the unstable particles to be sequentially Etching the resin to realize plasma etching, and 상기 플라스마 식각법으로 제거하지 못한 유리 섬유를 화학 용제로 완전히 용해하여 상기 미세 구멍을 완전히 형성하는 단계Completely dissolving the glass fibers that could not be removed by the plasma etching method with a chemical solvent to completely form the micropores. 를 포함하는 인쇄 회로 기판의 미세 구멍 형성 방법.Micropore forming method of a printed circuit board comprising a. 제1항에서,In claim 1, 상기 금속 피복층의 제거는 상기 금속 피복층 상에 포토레지스트를 도포하여, 자외선에 노출시킨 후 현상하는 단계를 거친 후, 상기 화학 용제 식각법으로 상기 미세 구멍을 형성할 부분의 상기 금속 피복층을 제거하여 상기 부분의 기판을 외부에 노출시키는 인쇄 회로 기판의 미세 구멍 형성 방법.The metal coating layer may be removed by applying a photoresist on the metal coating layer, exposing to ultraviolet rays, and then developing the metal coating layer, and then removing the metal coating layer of a portion to form the micropores by the chemical solvent etching method. A method of forming fine holes in a printed circuit board which exposes the substrate of the part to the outside. 제1항에서,In claim 1, 상기 플라스마 식각을 이용하여 상기 미세 구멍을 형성할 때, 주입하는 기체는 산소(O2)인 인쇄 회로 기판의 미세 구멍 형성 방법.When the micro-pores are formed using the plasma etching, the gas to be injected is oxygen (O 2 ). 제1항에서,In claim 1, 상기 플라스마 식각을 이용하여 상기 미세 구멍을 형성할 때, 주입하는 기체는 CF4인 인쇄 회로 기판의 미세 구멍 형성 방법.When the micro-pores are formed using the plasma etching, the gas to be injected is CF 4 . 제1항에서,In claim 1, 상기 플라스마 식각을 이용하여 상기 미세 구멍을 형성할 때, 주입하는 기체는 수소(H2)인 인쇄 회로 기판의 미세 구멍 형성 방법.When the micro-pores are formed using the plasma etching, the gas to be injected is hydrogen (H 2 ). 제1항에서,In claim 1, 상기 플라스마 식각을 이용하여 상기 미세 구멍을 형성할 때, 주입하는 기체는 아르곤(Ar)인 인쇄 회로 기판 미세 구멍 형성 방법.When the micro-pores are formed using the plasma etching, the gas to be injected is argon (Ar). 제1항에서,In claim 1, 상기 플라스마 식각을 이용하여 상기 미세 구멍을 형성할 때, 주입하는 기체는 NF3인 인쇄 회로 기판의 미세 구멍 형성 방법.When the micro-pores are formed using the plasma etching, the gas to be injected is NF 3 . 제1항에서,In claim 1, 상기 플라스마 식각을 이용하여 상기 미세 구멍을 형성할 때, 주입하는 기체는 질소(N2)인 인쇄 회로 기판의 미세 구멍 형성 방법.When the micro-pores are formed using the plasma etching, the gas to be injected is nitrogen (N 2 ). 제1항에서,In claim 1, 상기 플라스마 식각법으로 제거되지 않는 유리 섬유는 HF 수용액으로 식각하여 제거하는 인쇄 회로 기판의 미세 구멍 형성 방법.The glass fiber not removed by the plasma etching method is removed by etching with a HF aqueous solution fine hole forming method of a printed circuit board. 제9항에서,In claim 9, 상기 HF수용액은 1% 내지 40%의 농도를 갖고 10℃ 내지 70℃의 온도에서 상기 유리 섬유를 제거하는 인쇄 회로 기판의 미세 구멍 형성 방법.The HF aqueous solution has a concentration of 1% to 40% and removes the glass fibers at a temperature of 10 ° C to 70 ° C.
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