KR20030047088A

KR20030047088A - 레이저를 이용한 인쇄회로기판의 관통홀 형성방법

Info

Publication number: KR20030047088A
Application number: KR1020010077477A
Authority: KR
Inventors: 장용순; 김용일
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2003-06-18
Also published as: KR100434072B1

Abstract

본 발명의 레이저를 이용한 인쇄회로기판의 관통홀 형성방법은 절연 기판(101)의 상,하면에 부착된 동박적층판(102)의 어느 한쪽을 에칭처리하여 절연 기판(101)이 노출되도록 윈도우(103)를 형성하고, 그 윈도우(103)에 CO₂레이저를 조사하여 윈도우(103)가 형성된 하측의 절연 기판(101)을 제거하여 하측의 동박적층판(102)의 상,하면이 노출되도록 에칭홈(105)을 형성하며, 그 에칭홈(105)이 형성된 절연 기판(101)을 일정시간 동안 에칭처리하여 상,하면이 노출된 부분의 동박적층판(102)이 상,하측에서 하프 에칭되어 제거되면서 관통홀(110)이 형성되도록 하여, 동박이나 절연기판이 손상되지 않는 동시에 동의 용융에 의한 광학렌즈의 오염이 발생되지 않으며, 그와 같은 관통홀의 가공이 일방향에서 이루어지므로, 윈도우의 미스 얼라인에 의한 오버 에치 및 경사지게 관통홀이 형성되는 것이 방지되어, 미세한 고정밀의 관통홀을 형성할 수 있다.

Description

레이저를 이용한 인쇄회로기판의 관통홀 형성방법{THROUGH HOLE FORMING METHOD OF PCB USING LASER}

본 발명은 인쇄회로기판의 관통홀 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CO₂레이저를 이용하여 미세하고 높은 위치정밀도를 가지도록 관통홀을 가공하는 레이저를 이용한 인쇄회로기판의 관통홀 형성방법에 관한 것이다.

기존에 인쇄회로기판의 스루홀을 형성하기 위한 관통홀을 형성하는 일반적인 방법은 드릴을 이용한 기계적인 가공방법이었다. 그러나 기술의 발전에 따라 회로패턴이 고밀도로 형성되는 인쇄회로기판의 제작에 그와 같은 드릴을 이용한 기계적인 가공방법은 0.15 mm이하의 미세가공이 불가능하여 고집적 디바이스 제작을 위한 파인 피치의 기판 제작에는 대응이 불가능한 문제점을 가지고 있는 것 이었다.

최근에는 레이저(LASER)를 이용한 미세홀을 가공하는 방법에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있는데, 그 대표적인 예가 UV 레이저를 이용하는 방법과, CO₂레이저를 이용하는 방법이다. 그러나, UV 레이저는 가공시간이 많이 걸려 현실적으로 적용이 불가능하다. 따라서, 실제 적용이 가능한 것은 CO₂레이저를 이용하는 방법인데, 이와 같은 CO₂레이저를 이용하는 방법에는 현재 컨퍼멀 방식(CONFORMAL METHOD)과 다이렉트 방식(DIRECT METHOD)의 등이 소개되고 있으며, 이와 같은 종래의 관통홀가공방법을 차례로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1을 참조하여 종래 컨퍼멀 방식의 관통홀 형성방법을 설명하면,도 1의 a)와 같이 수지나 글래스 파이버와 같은 절연성 기판(1)의 상,하면에 구리박막(2a)(2b)이 부착된 동장적층판(CCL)이 보여진다. 상기 구비 박막(2a)(2b)의 표면에 레지스트를 도포하고, 노광, 현상, 에칭 및 레지스트 박리의 순서로 에칭작업을 하여 도 1의 b)와 같이 기판(1)의 상,하면에 부분적으로 노출된 윈도우(3a)(3b)가 형성되도록 구리박막(2a)(2b)의 일정부분을 제거한다.

그와 같은 상태에서, 상측에서 기판(1)의 상측에서 기판(1)에 CO₂레이저(4)를 조사하면 노출된 절연 기판(1)이 제거되어 지는데, 이때 절연 기판(1)은 도 2의 c)와 같이 통공(5)의 내주면에 테이퍼부(1a)가 형성되게 된다.

상기 테이퍼부(1a)가 발생되는 이유는 첫번째로 레이저로 기판을 제거시 레이저의 초점을 상측 윈도우(3a)의 기판(1)의 표면에 일치시켜 가공을 진행하므로 기판(1)의 표면에서 멀어질수록 초점에서 멀어질수록 레이저의 에너지가 감소되어 기판(1)이 가공되는 양이 적어지게 되며, 두번째로 컨퍼멀방식의 경우 기판(1a)과 윈도우(3a)(3b)의 경계면에서는 레이저의 반사와 회절이 동시에 발생되어 레이저의 에너지가 감소되는 이유, 세번째로는 기판(1)이 가공되면서 발생되는 가스가 레이저의 조사를 방해하여 기판(1)을 가공할수록 레이저의 에너지가 감소되는 이유에 의해 가공시 테이퍼부(1a)가 발생된다.

따라서, 도 1의 d)에서와 같이 기판(1)의 하측에서도 기판(1)에 CO₂레이저(4)를 조사하여 통공(4)의 내부면 하측에 테이퍼부(1b)가 형성되도록 관통홀(6)을 가공하는 방법이다.

이와 같은 방법은 동박적층판(2)의 손상없이 관통홀(6)을 형성할 수 있고, 그와 같이 형성되는 관통홀(6)의 크기도 에칭에 의한 윈도우(3a)(3b)의 크기에 의해서 결정되므로 균일한 홀크기를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 레이저로 절연 기판(1)만을 가공하기 위해서 에너지의 세기를 낮춰서 가공하여야 하므로 기판(1)의 재질이나 두께에 따라 관통홀(6)의 정도편차가 심하고, 가공시간도 비교적 많이 소요되며, 무엇 보다도 상,하면에서 가공이 이루어지기 때문에 도 2의 a)에서와 같이 상,하측의 윈도우(3a)(3b) 위치가 일치하지 않는 미스 얼라인먼트(MISALIGNMENT)가 발생되는 경우에 도 2의 b)와 도 3에서와 같이 오버 에치가 발생되거나 도 2)의 c)와 도 4에서와 같이 경사지게 관통홀(6)이 형성되는 문제점이 있었다.

다음은 종래 다이렉트 방식의 관통홀 형성방법있는데, 이 방법은 윈도우를 형성하는 윈도우 에칭공정 없이 동박적층판과 절연 기판을 CO₂레이저를 이용하여 동시에 가공하는 방법으로, 먼저, 도 5의 a)에서와 같이 절연 기판(11)은 상,하면에 일정 두께의 동박적층판(12a)(12b)이 부착되어 있는데, 그와 같이 동박적층판(12)이 부착된 기판(11)은 에칭을 하여 b)와 같이 동박적층판(12a)(12b)의 두께가 1/2이 되도록 한다.

그런 후, 도 5)의 c)에서와 같이 기판(11)의 상측에서 CO₂레이저(13)를 조사하여 동박적층판(12a)(12b)과 기판(11)을 동시에 제거되도록 함으로써 관통홀(14)을 형성하게 된다.

그러나, 통상 동(Cu)을 가공하려면 높은 에너지가 필요하므로, 고출력의 레이저를 필요로 하고, 또한 동에 레이저의 흡수율을 높이기 위하여 표면처리 또는 특수코팅 등을 하게 되는데, 이러한 물질들이 동이 레이저에 의하여 가공될때 기화되며 레이저 발생기의 광학렌즈에 부착되어 성능을 저하시키는 문제점이 있었으며, 무엇 보다도 동의 제거시 고열이 발생되어 관통홀(14)의 측면이 도 6의 사진에서와 같이 부분적으로 과다 용융되거나, 도 7의 단면사진에서와 같이 기판(11)에 데미지를 발생시켜서 정밀가공이 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명의 주목적은 상기와 같은 여러 문제점을 갖지 않는 레이저를 이용한 인쇄회로기판의 관통홀 형성방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 기존의 CO₂레이저 설비를 활용하여 고정밀의 관통홀을 형성할 수 있도록 하는데 적합한 레이저를 이용한 인쇄회로기판의 관통홀 형성방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 동박이나 기판을 손상시키지 않고 저비용으로 고정밀의 관통홀을 형성하는데 적합한 레이저를 이용한 인쇄회로기판의 관통홀 형성방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 인쇄회로기판의 관통홀을 형성하는 일예를 보인 단면도.

도 2는 종래의 문제점을 보인 단면도.

도 3은 종래 오버 에치된 관통홀의 사진.

도 4는 종래 경사지게 형성된 관통홀의 단면사진.

도 5는 종래 인쇄회로기판의 관통홀을 형성하는 다른예를 보인 단면도.

도 6은 종래 동이 용융된 상태의 관통홀 사진.

도 7은 종래 절연재가 손상된 상태의 단면사진.

도 8은 본 발명의 레이저를 이용한 인쇄회로기판의 관통홀 형성순서를 보인 단면도.

도 9는 본 발명의 방법에 의하여 형성된 관통홀의 상부사진.

도 10은 본 발명의 방법에 의하여 형성된 관통홀의 하부사진

도 11은 본 발명의 방법에 의하여 형성된 관통홀의 단면사진.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 기판 102 : 동박적층판

103 : 윈도우 105 : 에칭홈

110 : 관통홀 L : 에칭액

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 상,하면에 동박이 부착된 절연 기판에 관통홀을 형성하는 방법에 있어서,

상기 절연 기판의 상,하면에 부착된 동박의 어느 한쪽을 에칭처리하여 절연기판이 노출되도록 윈도우를 형성하고,

그 윈도우에 레이저를 조사하여 윈도우가 형성된 하측의 절연 기판을 제거하여 하측의 동박이 노출되도록 에칭홈을 형성하며,

그 에칭홈이 형성된 절연 기판을 일정시간 동안 에칭처리하여 노출된 부분의 동박이 상,하측에서 하프 에칭되어 제거되면서 관통홀이 형성되도록 하는 순서로 진행되는 레이저를 이용한 인쇄회로기판의 관통홀 형성방법이 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 레이저를 이용한 인쇄회로기판의 관통홀 형성방법을 첨부된 도면의 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 8의 a)에 도시되어 있는 바와 같이, 절연 기판(101)의 상,하측 표면에는 소정 두께를 가지는 동박(102a)(102b)이 부착되어 있는데, 그와 같이 부착된 상측 동박(102a)(102b)의 표면에 레지스트를 도포하고, 노광, 현상, 에칭 및 레지스트 박리의 순서로 에칭작업을 실시하여 b)에서와 같이 동박(102a)의 일정부분이 제거되어 절연 기판(101)이 노출되도록 윈도우(103)가 형성되도록 한다.

그와 같은 상태에서, 도 8의 c)와 같이 상측에서 그 윈도우(103)가 형성된 절연 기판(101)에 CO₂레이저(104)를 조사하면 d)에서와 같이 윈도우(103) 하측의 절연 기판(101)이 제거되며 하측의 동박(102b)의 상,하면이 노출되는 상태로 에칭홈(105)이 형성되어 진다.

그런 후, 상기와 같이 에칭홈(105)이 형성된 절연 기판(101)을 수평으로 이동시키며 상,하부의 노즐에서 분사되는 에칭액(L)을 롤러에서 기판(101)의 표면에롤링하도록 에칭하여 상,하 동박(102a)(102b)이 하프 에칭(HALF ETCHING)이 되어 두께가 1/2로 줄어드는 동안 에칭홈(105)의 하측 동박(102b) 부분은 상,하면 양쪽에서 에칭액에 노출되므로 하동박(102b)이 모두 제거되어 도 8의 e)에서와 같이 에칭홈(105)의 하측이 관통되어 관통홀(110)이 형성되어 진다.

상기와 같은 방법은 기존의 CO₂레이저 설비를 그대로 이용하여 관통홀(110)을 형성할 수 있는 방법으로, 관통홀(110)의 형성부분의 하측 동박(102b)이 에칭에 의하여 제거되므로 관통홀(110) 주변의 동부분이 용융되는 현상이 발생되지 않으며, 일방향에서 계속 가공이 이루어지므로 종래와 같이 윈도우의 미스 얼라인에 의한 오버 에치나 경사지게 관통홀이 형성되는 것이 방지된다.

또한, 상하 동박(102a)(102b)의 두께가 감소되므로 이후의 공정에 회로패턴의 형성시 에칭해야할 동박의 두께가 작으므로 에칭팩터가 양호한 미세회로패턴 형성에 유리하다.

따라서, 본 발명의 방법에 의하여 형성되는 관통홀(110)은 도 9의 상부에서 촬영한 사진과 도 10의 하부에서 촬영한 사진에 나타난 것과 같이 상,하부가 거의 동일크기로 형성되어 지며, 도 11의 단면사진에서도 나타난 바와 같이, 관통홀(11)이 경사지지 않고 수직방향으로 정확하게 형성되어 진다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 레이저를 이용한 인쇄회로기판의 관통홀 형성방법은 기판의 상,하면에 부착된 동박적층판의 관통홀 형성부위는에칭에 의하여 제거되고, 기판부분은 CO₂레이저에 의하여 제거되므로, 동박이나 절연 기판이 손상되지 않는 동시에 동의 용융에 의한 광학렌즈의 오염이 발생되지 않으며, 그와 같은 관통홀의 가공이 일방향에서 이루어지므로, 윈도우의 미스 얼라인에 의한 오버 에치 및 경사지게 관통홀이 형성되는 것이 방지되어, 미세한 고정밀의 관통홀을 형성할 수 있는 효과가 있다.

Claims

상,하면에 동박이 부착된 절연 기판에 관통홀을 형성하는 방법에 있어서,

상기 절연 기판의 상,하면에 부착된 동박의 어느 한쪽을 에칭처리하여 절연 기판이 노출되도록 윈도우를 형성하고,

그 윈도우에 레이저를 조사하여 윈도우가 형성된 하측의 절연 기판을 제거하여 하측의 동박이 노출되도록 에칭홈을 형성하며,

그 에칭홈이 형성된 절연 기판을 일정시간 동안 에칭처리하여 노출된 부분의 동박이 상,하측에서 하프 에칭되어 제거되면서 관통홀이 형성되도록 하는 순서로 진행되는 레이저를 이용한 인쇄회로기판의 관통홀 형성방법.
제 1항에 있어서, 상기 관통홀이 형성되는 하프 에칭은 기판을 연속적으로 이동시키는 상태에서 상,하부의 노즐에서 에칭액을 분사하고, 그 분사되는 에칭액을 롤러에서 기판의 표면에 롤링하여 묻혀지도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 인쇄회로기판의 관통홀 형성방법.