KR20030087755A - 솔더 범프용 동박의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 인쇄회로기판(PCB)에 사용되는 동박의 제조 방법에 관한 것으로서, 자세히 설명하면, 별도의 범프 형성 공정이 필요없는 PCB용 동박의 제조를 위해, 범프를 구성하는 동박과 회로를 형성하는 동박을 접합시킬 때 플라즈마 또는 프라이머 처리를 통하여 금속표면을 활성화시키고 압착수단을 통하여 최종적으로 접합을 함으로써 접착강도가 뛰어난 솔더 범프용 동박의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

솔더 범프용 동박의 제조방법 { METHOD OF COPPER FOIL FOR SOLDER BUMP }

본 발명은 주로 인쇄회로기판(PCB)에 사용되는 동박의 제조 방법에 관한 것으로서, 자세히 설명하면, 별도의 범프 형성 공정이 필요없는 PCB용 동박의 제조를위해, 범프를 구성하는 동박과 회로를 형성하는 동박을 접합시킬 때 플라즈마 또는 프라이머 처리를 통하여 금속표면을 활성화시키고 압착수단을 통하여 최종적으로 접합을 함으로써 접착강도가 뛰어난 솔더 범프용 동박의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 PCB(Printed Circuit Board)란 여러 종류의 많은 부품을 페놀 수지 또는 에폭시 수지로 된 평판 위에 밀집 탑재하고, 각 부품간을 연결하는 회로를 수지평판의 표면에 밀집 단축하여 고정시킨 인쇄회로 기판을 말한다.

이러한 PCB는 페놀수지 절연판 또는 에폭시수지 절연판 등의 한쪽면에 구리 등의 박판을 부착시킨 다음, 회로의 배선패턴에 따라 식각(선상의 회로만 남기고 부식시켜 제거함)하여 필요한 회로를 구성하고 부품들을 탑재시키기 위한 홀을 뚫어 만든다.

한편, 최근 통신기기 및 가전제품의 소형화 및 박형화에 따라서 기판회로로 사용되는 PCB기판도 집적도를 높이기 위하여 다층화 및 박막화 되어 가는 추세인데, 이러한 과제를 해결하기 위하여 최근 Build up 공법의 새로운 기술이 탄생하여 어느 정도 욕구를 충족시켜 왔으나 더욱 미세화되는 Micro Via Hole과 Fine Pattern 형성에 있어 기술적인 측면과 가격적인 측면에서 새로운 한계를 나타내고 있는 실정이다.

이러한 한계를 극복하기 위해서는 PCB제조 공정 중에 있어서 특히 레이저 드릴링 가공, 구리 도금공정, 이미지 패터닝(Image Pattering) 형성 공정에 있어서 혁신적인 기술의 개발과 이를 수용하기 위한 설비의 개발이 절대적으로 요구되는데, 이를 위하여 최근에 개발된 기술중의 하나가 동으로 구성된 두 개의 박판을 접합한 후 한쪽 면에 에칭을 하여 범프를 제조하는 방법이다.

상기한 범프 제조 방법은 두개의 박판중 한쪽면은 아우터 리드 등을 부착시키는 범프를 형성하는데 사용되며, 다른 박판은 전기적 배선의 회로 역할을 담당하게 된다.

이때, 상기 범프를 형성하기 위해서는 접합된 두개의 박판 중에서 한쪽면만 선택적으로 에칭을 해야 하는데 이때 전기배선의 역할을 하는 동박층의 에칭을 막기 위하여 두개의 박판 사이에는 에칭 스톱층이 있어야 한다.

통상 사용되는 범프용 동박에서 각 층의 두께는 범프층의 경우 10∼200㎛, 배선회로층의 경우 1∼100㎛, 스톱층은 0.1∼10㎛의 범위를 갖는다.

공지된 기술로서, 일본국 특개평 3(1991)-148856호 공보에는 알루미늄으로 이루어지는 에칭 스톱층을 두께가 상이한 2층의 금속층에 의해 사이드 에치형으로 끼운 3층 구조의 리드 프레임재를 사용하고, 이것을 에칭 함으로써 리드 프레임을 제조하는 방법이 기재되어 있다.

그러나, 이러한 방법에 의해 제조되는 리드 프레임재는 에칭 스톱층 재료가 증착에 의해 형성된 알루미늄으로서 증착 공정이 번잡하여 제조 단가가 비싸다는 문제점이 있었다.

또 다른 공지기술로서, 대한민국 특허 공개번호 특2000-0068907과 미국특허 6,117,566는 에칭 스톱층으로서 Ni과 인의 합금을 전기도금 방법을 이용하여 제조하는 것을 제시하는데, 에칭 스톱층으로서 Si, Ni, Zn, P, Fe, Zr, Cr, Mg 등의 금속 및 이의 합금을 제시하고, 동 박판의 표면에 니켈 인 도금층을 형성하며 다시이 표면 위에 동 도금을 하는 것을 제시한다.

그러나, 이러한 방법은 니켈 인 도금층과 그 위에 도금된 동과의 접착력이 낮고 연속적인 도금이 난이하다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상기한 종래 공지기술과는 달리 니켈 스톱층이 도금되어 있는 동박위에 다시 동 도금을 통해서 동 박막을 제조하는 것이 아니라 니켈 스톱층이 도금되어 있는 동박과 도금되지 않은 동박을 플라즈마처리와 압착처리의 일괄공정을 통하여 접착강도를 향상시키는 범프용 동박의 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 동박의 접합 공정을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 동박 제조 방법의 흐름도.

도 3은 본 발명에 따른 동박제조 방법의 일실시예를 나타내는 흐름도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 제1동박 2 : 제2동박

3 : 스톱층 4 : 플라즈마 처리조

5 : 플라즈마 발생기 6 : 지지롤

7 : 압연기 8 : 진공체임버

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1동박에 스톱층이 도금되는 단계와; 상기 제1동박과 스톱층이 도금되지 않은 제2동박이 진공체임버에 장입되는 단계와; 상기 진공체임버에 장입된 제1,제2동박이 플라즈마 처리조를 통과하는 단계와; 상기 플라즈마 처리조를 통과한 제1,제2동박이 압착수단에 의해 접합되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 솔더 범프용 동박의 제조방법을 제공한다.

그리고, 본 발명에서 상기 제1,제2동박이 진공체임버에 장입되는 단계 전에 프라이머로 도포되는 단계를 거치는 것이 바람직하다.

이때, 상기 압착수단으로는 압연기나 프레스를 이용하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 동박의 접합 공정을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 동박 제조 방법의 흐름도이며, 도 3은 본 발명에 따른 동박제조 방법의 일실시예를 나타내는 흐름도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 솔더 범프용 동박의 제조방법은 스톱층이 도금된 제1동박과 스톱층이 도금되지 않은 제2동박이 플라즈마 처리에 의해 금속 표면이 활성화됨으로써, 동박의 접합시 접착력이 향상되는 것을 특징으로 한다.

이때, 제1동박, 제2동박의 구분은 스톱층의 도금여부에 따라 나뉘어지기 때문에, 상기 제1,제2동박은 범프층 또는 배선회로층 중에서 어느 것이나 될 수 있다.

본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 제1동박(1)에 스톱층(3)을 도금시키고 제2동박(2)에 스톱층(3)을 도금시키지 않는다(S10).

그런 다음, 상기 제1동박(1)과 제2동박(2)을 진공체임버(8) 내부에 장입시키는데(S20), 상기 진공체임버(8)의 내부에는 플라즈마 발생기(5)가 장착된 플라즈마 처리조(4), 나누어져 이동하던 동박(1,2)을 수렴시키는 다수의 지지롤(6) 및 수렴되어 이동하는 동박(1,2)을 압박하여 접합시키는 압착수단이 구비된다.

그리고, 상기한 구성을 갖는 진공체임버(8)에 장입된 제1,제2동박(1,2)이 서로 이격된 채로 플라즈마 처리조(4)를 통과하도록 하는데(S30), 이때 상기 플라즈마 처리조(4)의 내부에 장착된 플라즈마 발생기(5)에서 발생된 플라즈마가 상기 제1,제2동박(1,2)의 표면에 침투하게 된다.

한편, 상기 플라즈마는 이온과 전자로 된 완전히 또는 일부 이온화한 가스라고 정의할 수 있는데, 가스에 충분한 크기의 전계를 작용시키면 가스가 분해하여 이온과 전자로 이온화할 때 플라즈마가 형성된다.

즉, 자유전자가 플라즈마의 발생을 개시시키는데 자유전자는 음으로 바이어스된 전극에서 튀어나와서 생기며, 이러한 자유전자는 운동에너지를 얻게 되어 가스를 통과할 때 가스 분자 또는 원자와 충돌하면서 에너지를 잃게 되는데, 충돌에 의해서 발생한 에너지가 가스분자 또는 원자를 이온화시킨다.

이때, 차례로 방출된 전자는 작용전계에서 운동에너지를 얻게 되며 이러한 과정은 계속하여 반복된다.

따라서, 상기 진공 체임버(8) 전극사이의 작용전압이 방전전위에 도달할 때지속적인 플라즈마가 생성되는데, 플라즈마 장치는 진공에서 균일하고 안정된 플라즈마 방전을 형성하고, 바람직하게는, 상온 및 상압에서 플라즈마 방전을 형성하는 장치를 사용할 수 있다.

즉, 특수한 방전시스템을 이용하여 플라즈마 생성을 상온에서 150℃까지의 낮은 온도에서 구현할 수 있는데, 플라즈마를 생성하는데 사용되는 가스들로서는 질소, 산소, 암모니아, 메탄, 에틸렌 등이 있다.

한편, 본 발명에 따른 플라즈마 발생기(5)는 전원장치에 의해서 1~100kV의 전압이 걸리고, 이에 의해 진공 체임버(8)는 양극, 제1,제2동박(1,2)은 음극으로 각각 대전되는데, 진공 체임버(8) 내에 주입된 가스들은 보조전원에 연결된 전극에서 튀어나온 전자와 충돌하여 플라즈마 상태로 된다.

따라서, 상기 제1,제2동박(1,2)이 진공체임버(8) 내부를 통과하는 동안 플라즈마 양이온들은 전위차에 의해 음극의 제1,제2동박(1,2) 표면으로 침투해 들어간다.

이러한 플라즈마 처리는 다른 방식에 비해서 질량전달이 우수하기 때문에 동박의 표면구조에 크게 영향을 받지 않고 균일하게 침투시킬 수 있다.

또한, 이렇게 처리된 동박의 표면은 잘 마모되지 않고 견고한 표면 구조를 가지게 되며, 금속표면을 친수성과 소수성으로 자유롭게 바꿀 수 있어 접착전 동박 표면의 잔류습기를 용이하게 조절할 수 있고, 부식이 심한 환경에서도 잘 견디는 특성을 갖게 된다.

한편, 상기 플라즈마 처리조(4)를 통과한 제1,제2동박(1,2)은 압착수단 (7)에 의해 접합됨으로써, 솔더 범프용 동박이 완성되게 된다(S40).

이때, 상기 압착수단으로는 압연기(7) 또는 프레스를 사용하는데, 상기 압연기(7)는 두 동박(1,2)의 소성변형이 크게 일어나지 않으면서 접착력을 확보할 수 있을 정도의 압력을 가해주는 것이 효과적이며, 보다 바람직하게는 압연기 (7)의 전단부와 후단부에 박의 휨을 방지해 주는 코일러(Coiler)와 언코일러 (Uncoiler)를 부착한다.

한편, 본 발명의 또다른 실시예로서, 상기 제1동박(1)에 스톱층(3)을 도금시키고 제2동박(2)에 스톱층(3)을 도금시키지 않는 단계(S10) 후, 그리고 상기 제1,제2동박(1,2)이 진공체임버(8)에 장입되는 단계(S20) 전에, 상기 제1,제2동박(1,2)의 표면을 프라이머로 도포시키는 단계(S110)를 추가함으로써, 상기 제1,제2동박(1,2)의 접착강도가 향상된다.

이하, 아래의 표는 본 발명에 따른 동박의 접합강도와 종래 동박의 접합강도를 비교한 것이다.

구 분	접착강도(kg/cm)	접착강도 저하율(%)
	열처리 전		열처리 후
실시예	10	10	0
비교예1	5	4.8	20
비교예2	3	1	30

상기 표로부터 알 수 있는 바와 같이 종래 플라즈마 처리를 하지 않은 범프용 동박 중에서 압연공정을 강하게 한 것(비교예1)과 압연공정을 약하게 한 것(비교예2)은 열처리 후 각각 20이나 30%의 접착강도 저하가 발생하였으나, 본 발명에 따른 플라즈마 처리와 압착공정을 통한 범프용 동박(실시예)은 접착력이 비교예에비해 월등할 뿐만 아니라, 열처리 후나 약품처리 후에도 접착강도가 저하되지 않는 특성을 가지게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 솔더 범프용 동박의 제조방법은 제1동박에 스톱층 처리를 하고 제1 및 제2동박에 플라즈마 또는 프라이머 처리를 함으로써 접착강도를 향상시키는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 제1동박(1)에 스톱층(3)이 도금되는 단계(S10)와;

   상기 제1동박(1)과 스톱층(3)이 도금되지 않은 제2동박(2)이 진공체임버 (8)에 장입되는 단계(S20)와;

   상기 진공체임버(8)에 장입된 제1,제2동박(1,2)이 플라즈마 처리조(4)를 통과하는 단계(S30)와;

   상기 플라즈마 처리조(4)를 통과한 제1,제2동박(1,2)이 압착수단에 의해 접합되는 단계(S40)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 솔더 범프용 동박의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제1,제2동박(1,2)이 진공체임버(8)에 장입되는 단계(S20) 전에 프라이머로 도포되는 단계(S110)를 거치는 것을 특징으로 하는 솔더 범프용 동박의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 압착수단은 압연기(7) 또는 프레스인 것을 특징으로 하는 솔더 범프용 동박의 제조방법.