KR20030091824A - 인쇄회로판의 제조방법 및 이 방법에 의해 형성된 회로판 - Google Patents
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Abstract
인쇄회로판 기판의 적어도 일부를 평탄화 액체, 평탄화 표면 및 연마제 성분과 접촉시켜 기판상의 가장 작은 배선 피쳐보다 적은 조도(roughness)의 표면 조직을 평탄화된 표면상에 생성하는 것을 포함하며, 평탄화 액체가 액체 담체 및 회로판 기판으로부터 물질을 제거하기 위한 임의의 성분을 함유하고, 접촉시키는 공정이 인쇄회로판 기판상에 복수의 접촉 운동을 포함함을 특징으로 하여 인쇄회로판 기판을 평탄화하는 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 개선된 인쇄회로판의 제조방법 및 이 방법에 의해 형성된 회로판에 관한 것이다.
IC로서도 알려진 집적회로는 전형적으로 반도체 기판상에 단일 유니트로서 예정되고(prearranged) 패키징된 트랜지스터, 캐패시터 및 그 외의 부품으로 구성된 삼차원 집합체이다. 그러나, 유용하기 위해서 IC는 외부 환경과 접촉되어 있어야 한다. IC 또는 임의의 다른 전자 부품에 및 이들로부터 필요한 전기적 연결을 제공하기 위해, 종종 구리 컨넥터의 형태의 전도성 물질은 임의의 수의 IC 및 다른 부품이 부착된 비전도성의 통상의 폴리머 기판 표면에 배열된다. 기판상에 배열된 이러한 전도체의 집합체는 총괄적으로 인쇄회로판(PCB) 및/또는 인쇄배선판(PWB)이라 하며, 본원에서는 총괄적으로 PCB이라 한다.
단위 면적당 더 많은 회로를 제공하기 위한 계속적인 IC 기술의 진보로서, PCB는 이들 회로를 의미있는 방식으로 연결하도록 배열되어야 한다. 사실상, 조립 및 사용을 위해 미시적(microscopic) 회로를 거시적(macroscopic) 배열로 전환하는 것은 IC가 아닌 PCB이다. IC의 개선된 제조방법, 특히 IC의 화학적 기계적 평탄화 (CMP)에 있어서의 개선 방법이 널리 기술되었다. 예를 들어, 샤플즈(Sharples) 등의 미국특허 제 6,220,934호, 펜더그라스 주니어(Pendergrass, Jr.)의 미국특허 제 6,234,875호, 허드슨(Hudson)의 미국특허 제 9,972,792 및 시불스키(Cibulsky) 등의 미국특허 제 5,759,427호를 참조하기 바란다.
이러한 방법들은 PCB에 보완성을 나타낼 수 있지만, 거시적 PCB를 형성하는 것과 비교할 때 미시적 IC를 형성하는데 필요한 공정에 중요한 차이점이 존재한다. IC 및 PCB를 제조함에 있어서 차이점은 둘 사이의 상대적인 크기 차이 및 제조된 각각으로부터의 물질의 선택을 고려해야 한다. IC상에 함유된 회로 및 부품은 고순도의 반도체 기판, 예를 들어 실리콘의 얇은 웨이퍼 표면상에 배열되어 상호연결되지만, PCB의 회로 및 부품(예, 트랜지스터, 다이오드 및 레지스터)은 전형적으로 회로판중 섬유-강화된(fiber-reinforced) 폴리머 유전체 물질의 표면상에 별도로 제조되어 배열된다. IC는 실리콘 결정상에 배치되도록 디자인되는 반면, PCB는 프레스되어 압출되고 드릴링되어 커팅되거나 목적하는 형태(conformation)로 형성된 통상의 복합체인 무정형 폴리머상에 배치되도록 디자인된다.
PCB의 형성에 있어서 중요한 단계는 폴리머 기판뿐만 아니라 전도성 물질 및 회로선상에 모두 평탄한 표면을 제공하는 단계이다. 평탄화는 회로판 기판의 표면상에 컨넥터(예, 인쇄회로선)의 높이 및 폭을 조절한다. 이 공정은 상술한 것과 같이 인쇄회로판 기판에 있어서의 다양한 불규칙성(예, 거침성(burr), 드릴링에의한 피그테일(pigtail), 도금 결함, 마디(nodule), 함몰(depression) 등) 때문에 달성하기 어렵다. 블라인드 바이어(blind via)가 포함될 경우, 일단 충전되면 바이어의 바로 위 표면에서 균일성의 결함으로 인해 본질적으로 평탄한 표면을 제공하도록 유의적인 공격을 나타낸다. 따라서, 특히 회로 디자인에 소위 "블라인드-바이어"가 포함된 경우, 모든 전도체의 적용 전후에 PCB 평탄화를 개선시키면 유리할 것이다.
IC에 또는 IC로부터 연결하는 콘넥터의 밀도(본원에서는 단위면적당 분리된 컨넥터의 수로서 정의됨)가 또한 증가해야 하기 때문에, 효과적인 평탄화는 IC의 크기를 감소시키고 컨넥션의 수를 증가시키므로 특히 중요하다.
PCB의 평탄화는 고정된 연마제 그라인딩(fixed abrasive grinding), 일렉트로폴리싱(electropolishing) 및 화학적-기계적 폴리싱을 포함한 다양한 기술에 의해 달성된다. 이들 기술은 다수의 선행 특허에 인용되어 있다(예, 미국특허 제 6,365,438호, 제 6,319,834호, 제 6,107,186호, 제 6,326,299호, 제 6,291,779호, 제 6,225,031호, 제 6,351,026호, 제 6,165,629호, 제 6,030,693호, 제 5,759,427호, 5,753,372호, 5,679,444호 및 제 5,424,295호). 이들 특허는 단순히 토포그래피(topography) 보정에 대한 평탄화의 이용을 개시하고 있을 뿐, 생성된 평탄화 표면의 성질에 대해서는 언급되어있지 않다. 또한, 이들 문헌에는 최종 PCB 구조를 더욱 개선하기 위해 평탄화 표면에 조절된 조직을 생성한다는 내용은 기술되어 있지 않다.
PCB의 배선 치수를 줄이는 경우 발생하는 또 다른 문제는 전도체와 절연체사이 및 배선 금속과 포토레지스트 사이의 계면 결합 세기의 조절이다. 전도체 및 절연체 부품의 크기 및 두께의 변화는 공정 및 전자 디바이스에 최종 사용 동안 열적 스트레스를 복잡하게 한다. 이는 PWB의 다수의 배선층에 의해 악화되어 배선과 절연체 사이의 열팽창 계수를 부적당하게 한다. 배선 금속과 절연체 사이의 결합 세기가 낮으면, 이들 스트레스가 PWB의 박리 불량을 생성할 수 있다.
물질들 사이에 유효 결합 세기를 증가시키는 잘 알려진 선행 기술은 조도화(roughening)에 의한 기계적 앵커링(anchoring)이다. 조도 표면은 계면 부피를 더 높혀 박리에 대한 저항을 증가시킨다. 통상적으로, 조도화는 그후 자유 연마제 또는 고정 연마제 제품을 사용하여 별개의 동작으로서 임의의 평탄화 단계로 행해진다. 연마제 제품의 치수는 전형적으로 10 미크론(micron) 이상이며 그 치수에 비례하여 조도(roughness)를 생성한다. 매우 큰 배선 피쳐의 경우, 10-50 마이크로미터(㎛)의 조도는 배선 치수의 적은 부분을 나타낸다. 그러나, 바이어 치수가 감소함에 따라, 특히 100 ㎛ 이하로 감소함에 따라, 이러한 조도 레벨은 배선 치수의 큰 부분이며 전기적 접촉의 손실을 유발할 수 있는 배선 구조의 손상을 야기한다. 따라서, 배선 자체를 손상시키지 않으면서 결합 세기를 개선시키는, 이러한 작은 배선 치수를 위한 대안적인 조직화 공정을 개발하는 것이 바람직하다.
따라서, 물리적 인테그러티(integrity)가 개선되고 손상시키지 않으면서 콘넥터의 밀도를 증가시킬 수 있는 PCB의 평탄화 방법의 개선이 유리하다. 이들 방법은 (제조 단계의 수를 감소시킴으로써) 효율을 증가시키고 비용을 더 낮추는 경우에 물론 가장 유용하다.
본 발명의 하나의 측면으로, 인쇄회로판 기판 표면의 적어도 일부를 평탄화 액체, 평탄화 표면 및 연마제 성분과 접촉시켜 횡단면 면적이 인쇄회로판 표면상의 가장 작은 배선 피쳐의 횡단면 면적보다 적은 조도의 인쇄회로판 표면상에 표면 조직을 생성하는 것을 포함하며, 평탄화 액체가 액체 담체 및 임의로 회로판 기판으로부터 물질을 제거하기 위한 성분을 함유하고, 접촉시키는 공정이 인쇄회로판 표면상에 랜덤한(random) 복수의 접촉 운동을 포함함을 특징으로 하여 인쇄회로판 기판을 제조하는 방법이 제공된다.
또 다른 측면으로, 인쇄회로판 기판 표면의 적어도 일부를 평탄화 액체, 평탄화 표면 및 연마제 성분과 접촉시켜 횡단면 면적이 인쇄회로판 표면상의 가장 작은 배선 피쳐의 횡단면 면적보다 적은 조도의 인쇄회로판 표면상에 표면 조직을 생성하는 것을 포함하며, 평탄화 액체가 액체 담체 및 임의로 회로판 기판으로부터 물질을 제거하기 위한 성분을 함유하고, 평탄화 액체가 인쇄배선판 기판, 평탄화 표면 또는 둘 다에 시간에 대해 불연속(discrete) 증분으로 또는 연속적으로 적용됨을 특징으로 하여 인쇄회로판 기판을 제조하는 방법이 제공된다.
또한, 인쇄회로판 기판의 제 1 측면의 적어도 일부를 제 1 평탄화 액체, 제 1 평탄화 표면 및 연마제 성분과 접촉시켜 횡단면 면적이 제 1 측면상의 가장 작은 배선 피쳐의 횡단면 면적보다 적은 조도의 제 1 측면상에 표면 조직을 생성하는 것을 포함하는 반면에, 제 1 측면과 반대쪽에 위치한 인쇄배선판 기판의 제 2 측면의 적어도 일부를 제 2 평탄화 액체, 제 2 평탄화 표면 및 연마제 성분과 가동적으로접촉시켜 횡단면 면적이 제 2 측면상의 가장 작은 배선 피쳐의 횡단면 면적보다 적은 조도의 제 2 측면상에 조직을 생성하는 것을 포함하며, 각각의 평탄화 액체가 액체 담체 및 임의로 각각의 측면으로부터 물질을 제거하기 위한 성분을 함유함을 특징으로 하여 인쇄회로판 기판을 제조하는 방법이 제공된다.
또, 인쇄회로판 기판 표면의 적어도 일부를 전해액을 함유하는 평탄화 액체, 평탄화 표면 및 연마제 성분과 접촉시키고; 액체 전해액을 통해 평탄화 표면 및 인쇄회로판 기판에 전류를 인가하여 횡단면 면적이 인쇄회로판 표면상의 가장 작은 배선 피쳐의 횡단면 면적보다 적은 조도의 인쇄회로판 표면상에 표면 조직을 생성하는 것을 포함하며, 평탄화 액체가 액체 담체 및 임의로 회로판 기판으로부터 물질을 제거하기 위한 성분을 함유함을 특징으로 하여 인쇄회로판 기판을 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명에서, 인쇄회로판용 기판(이후, PCB 기판)은 평탄화 액체와 함께 평탄화 표면과 물리적으로 접촉하도록 놓인다. 평탄화 표면은 평탄한 패드, 헤드 및/또는 실리더형 롤러로 디자인 될 수 있고, PCB 기판에 편향된 힘이 PCB 기판 표면과 접촉하고 있는 평탄화 표면을 결착하면서(hold) 운동한다. 따라서, 평탄화 표면의 구조 및 구성은 평탄화에 필요한 물질을 제거하도록 PCB 기판을 접촉시키기에 충분하다. 평탄화는 변형되지 않도록 의도된 다양한 다른 피쳐를 변화시키지 않는 것이 바람직하다. 이와 같이, 평탄화 표면의 구조 및 구성은 PCB 기판으로부터 제거되는 물질의 형태 및 양에 의해 결정된다. 예를 들어, 평탄화 표면은PCB 기판과 접촉하면서 원운동하는 롤러일 수 있다. 대안적으로, 평탄화 표면은 실질적으로 PCB 기판과 접촉하면서 수평 운동, 수직 운동, 랜덤 운동, 한정된 운동 또는 이들의 조합적인 운동(즉, 움직일 수 있도록 접촉)하는 수평 패드일 수 있다.
평탄화-표면은 PCB 기판과 접촉하고 있는 열경화성, 열가소성 및/또는 탄성 코팅을 포함할 수 있고, 그 외에 연마제를 주입할 수 있거나 평탄화 액체에 배치된 연마제를 치환하여 주입할 수 있으며, 이로써 평탄화와 동시에 기판에 표면 조직을 바람직하게 제공하여 평탄화된 PCB 표면에 후속 적층된 물질의 개선된 결합 세기를 제공한다.
본 발명의 하나의 측면은 처리된 PCB 표면의 동시적인 평탄화 및 조직화를 포함한다. "rms" 조도로서도 표현되는, 조도 특성의 원인인 톱니 모양의 주축에 대하여 수직을 이루는 평면의 면적으로서 본원에 정의된 생성된 조직 조도의 횡단면 면적이 처리된 PCB에서 가장 작은 배선 피쳐의 횡단면의 횡단면 면적보다 크지 않는 한, 조직화 작용은 평탄화 액체, 평탄화 표면 또는 둘 모두에 적당한 연마제 성분을 포함시킴으로써 제공될 수 있다. 바람직하게도, 조직화 작용에 의해 제공된 생성된 조직의 횡단면 면적은 처리된 PCB상에 존재하는 가장 작은 배선 요소의 횡단면 면적의 1 내지 10 면적%이다. 이는 동시적인 평탄화 및 조직화 이후 그에 결합된 다른 물질에 대하여 결합 세기를 개선시킬 수 있는 조직화된 평탄한 표면을 생성하면서, 다양한 물질 및 공정 시퀀스에 적응시킬 수 있도록 유연성(flexibility)을 최대로 높게 한다. 본 발명에서 생성된 조직화의 밀도 및 깊이는 사용된 연마제 제품의 크기, 형태, 간격 및 형태를 변화시킴으로써 쉽게 조절될 수 있다. 생성된 조직 조도의 크기에 대한 제한은 특히 배선 횡단면을 손상시키지 않도록 선택된다. 이들 및 기타 상세한 설명은 이하에 의해 더욱 명백해진다.
본원에서 사용하기에 적합한 평탄화 액체는, 평탄화된 PCB 표면에 후속 적층된 물질들의 결합 세기를 향상시키기 위해 임의로 평탄화와 동시에 기판에 적당한 표면 조직을 제공하면서, PCB 기판으로부터 물질의 양을 제거하도록 평탄화 표면을 도와 목적하는 영역위에 본질적으로 평탄한 표면을 형성할 수 있다.
평탄화 액체의 조성은 평탄화될 특정 PCB 성분 물질을 제거하고 조직화하는데 필요한 양을 제공하도록 조정될 수 있다. 이들 PCB 성분 물질은 전형적으로 금속 도전체(예, 구리, 금, 알루미늄 및 전술한 금속 중 적어도 하나를 포함하는 배합물) 또는 절연체(예, SiO2, Al2O3또는 폴리머, 예를 들어 에폭시, 폴리이미드 등)이며, 도광판, 광학 인터콘넥트 등과 같은 광학 성분(예, 유리 또는 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 오가노폴리실리카 물질과 같은 유기 폴리머 및 무기/유기 폴리머를 포함하는 폴리머)을 포함할 수도 있다. PCB 기판 또는 PCB 성분의 일부만이 처리될 필요가 있는지 또는 PCB 기판 또는 PCB 성분 전체 부분이 처리될 필요가 있는지에 따라, 표면이 목적하는 평탄화도에 도달할 때 정지하도록 평탄화 공정이 디자인될 수 있다. 대안적으로, 평탄화 공정은 하도층이 소정의 층 두께 수준에 도달했을 때, 또는 하도층 또는 성분이 소정의 층 두께 수준에 도달하기 바로 직전에 정지할 수 있다.
서로 다른 평탄화 액체의 조성물 및/또는 제제가 평탄화, 미립자의 제거 또는 서로 다른 물질의 조직화에 필요할 수 있다. 평탄화 액체는 담체, 바람직하게는 물을 함유한다. 금속 PCB 기판층을 평탄화하는 경우, 예시적인 평탄화 액체는 또한 부식 억제제, 유기 폴리머 점도 조절제, 산화제, 및 표면 조도, 바람직하게는 조직화 연마제에 의해 생성된 조직 조도보다 적어도 10 배 작은 표면 조도를 생성하는 크기를 가진 복수의 미립자를 함유한다. 또한, 평탄화 액체는 전형적으로 다른 성분의 부재하에서 평탄화될 금속의 부식을 야기하는데 효과적인 용액 pH를 갖는다. 그러나, 평탄화 액체는 전형적으로 평탄화될 금속의 정적(static) 부식을 일으키지 않는다. 정적 부식의 부재는 평탄화에 대한 에칭제 사용의 효율성과 관련이 있는 미국특허 제 5,759,427호와는 달리 소위 "파인 피치(fine pitch)" 금속 배선의 성공적인 평탄화에 중요한 것으로 생각된다. 가능한 이유는, 100 ㎛ 이하의 배선 치수의 경우 에칭제는 우선적으로 까칠까칠한 경계면을 에칭하기 때문에, 평탄화 동안의 정적 부식은 평면성을 떨어뜨리는 노출된 배선 횡단면의 리세싱(recessing)을 생성할 수 있다는 것이다. 이는 PCB에서 후속 배선층에 대한 전기적 접촉의 인테그러티를 떨어뜨리는 소위 "그래인 풀-아웃(grain pull-out)" 또는 균열을 일으킬 수 있다.
적합한 부식 억제제는 평탄화 표면과 접촉하고 있지 않는 PCB 표면 영역에서 정적 부식을 지연시키거나 억제한다. 평탄화될 금속, 용액 pH 및 다른 성분 물질과의 상호작용에 따라 다양한 억제제가 사용될 수 있다. 예를 들어, 구리가 사용될 경우, 하이드록시벤조트리아졸, 머캅토벤조트리아졸 및 벤조트리아졸(BTA)과 같은 트리아졸, 이미다졸, 테트라졸 및 관련 화합물이 적합하다.
적합한 점도-조절제는 평탄화 액체의 윤활 특성을 조절하며, 보다 구체적으로는 유체 저항(drag force)의 조절 및 평탄화된 PCB 표면상의 조직 조도의 조절이 가능하다. 평탄화 동안, 평탄화 표면을 통한 PCB상의 접촉력은 평탄화 액체의 점도와 인가된 부하의 함수일 것이다. 인가된 부하의 일부는 액체 그 자체에 의해 생성되며, 나머지는 조직화 연마제 제품과의 직접 접촉을 통해 PCB 기판에 전달된다. 이런 부하 접촉에 의해 생성된 조도 조직은 인가된 부하 및 조직화 연마제의 접촉 반경에 비례한다. 즉, 조도 조직은 평탄화 액체의 점도를 조절함으로써 주어진 연마제에 대하여 미세-조절될 수 있다(예, 조도를 감소시키기 위해 점도를 증가시키고 조도를 증가시키기 위해 점도를 감소시킨다). 이로써 탄력적인 공정 조절이 가능하다. 적합한 점도 조절제의 예로는 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드 카복실메틸 셀룰로오스, 펙틴, 구아검 및 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 배합물의 희석 용액이다.
적합한 산화제는 평탄화 동안 제거율을 증가시킨다. 적합한 산화제의 예로는 과산화수소, 오존, 산소, 질산염, 과염소산 및 과염소산염, 과요오드산, 과요오드산염, 과황산염 및 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 배합물이 포함되나 이들에 한정되지 않는다.
임의의 미립자는 조직화 연마제의 조도에 영향을 미치지 않고 PCB의 제거율을 증가시킬 수 있다. 폴리싱 슬러리에 사용되는 것들 중 전형적인 이러한 미립자는 스크래칭(scratching) 또는 파쇄(fracture)를 방지하기에 충분히 작으며, 단독으로 0.001 ㎛ 이하 정도의 조도를 생성한다. 이러한 미세 폴리싱 연마제의 예로는 콜로이드성 SiO2, Al2O3, TiO2, CeO2, 다이아몬드, Fe2O3및 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 배합물이 포함된다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 중간 입자 분포의 범위는 0.02 내지 0.5 ㎛이다.
PCB에서 유전층을 평탄화하는 경우, 평탄화 액체는 또한 바람직하게는 부식 억제제, 유기 폴리머 점도 조절제, 임의의 산화제 및 표면 조도, 바람직하게는 조직화 연마제에 의해 생성된 조도보다 적어도 10 배 작은 표면 조도를 생성하는 크기의 임의의 미립자를 함유한다.
평탄화 액체의 특정 성분 및 그의 상대적인 양은 과도한 실험없이도 상기 가이드라인을 사용하여 당업자에 의해 쉽게 결정될 수 있으며, PCB 기판의 조성, 금속 도전체의 조성, 제거될 양, 피쳐의 특정 크기 및 형태 등과 같은 인자에 따라 좌우될 것이다. 일반적으로, 대부분의 유전체 물질이 강한 부식 거동을 나타내지 않기 때문에(예, PWB 제조에 사용된 부식 물질에 의해 쉽게 영향을 받지 않음), 대부분의 PCB 기판은 pH에 대해 낮은 민감성을 나타낸다. 유전체 평탄화 단계에서 pH를 조정하는 가장 중요한 이유는 노출된 금속 피쳐의 제거를 막거나 최소화하는 것이다. 즉, 예를 들어 구리층의 평탄화는 pH 2.5 내지 3.5에서 가장 유효한 반면, 노출된 구리 배선 성분을 가진 유전층의 평탄화는 구리의 제거가 최소인 pH 이상, 특히 pH 5 내지 8에서 수행하는 것이 더욱 적합하다.
조직화 연마제의 작용은 평탄화동안 PCB 표면상에 특정 범위의 조도(조직)를생성하여 평탄화후 침착된 다른 물질의 층에 대한 접착 세기를 향상시키는 것이다. 조직 연마제는 평탄화 액체, 평탄화 표면 또는 이들 모두에 혼합될 수 있다. 바람직하게도, 생성된 조직 조도는 처리될 PCB에서 배선 피쳐의 가장 작은 횡단면의 10% 보다 크지 않아야 한다. 즉, 50 내지 125 ㎛의 배선 치수를 가진 PCB의 경우, 바람직하게도 조직화 연마제에 의해 생성된 조도에 대한 상한은 5 내지 12.5 ㎛이다.
조직화 연마제에 의해 생성된 유효 조도는 인가된 부하, 평탄화 액체의 점도 및 사용되는 조직화 연마제 입자의 직경과 같은 변수에 영향받을 것이다. 이들 변수의 상호작용 때문에, 특정 범위를 결정하기 위한 간단한 규칙은 존재하기 어렵다. 그러나, 일반적인 규칙으로서 조도는 식 R=0.75D*(P/2KE)0.66을 따르며, 여기서 D는 조직화 연마제의 직경이고, P는 인가된 부하이며, K는 입자의 농도이고, E는 조직화 연마제 입자의 영률(Young's Modulus)이다. 일반적인 경험법칙은 조도가 가장 실용적인 조건에 대하여 연마제 직경의 약 25%일 것이라는 것이다. 즉, 50 내지 100 ㎛의 배선 치수를 가진 PCB 경우 조직화 연마제의 상한 크기에 대한 바람직한 일반적인 가이드라인은 12 내지 25 ㎛일 것이다. 이 경우, 조직화 연마제의 하한은 바람직하는 평탄화에 사용되는 미립자의 최대 허용 크기의 10 배인 5 ㎛이다. 10 배의 크기 차이는 평탄화 공정에 의해 생성된 조도와 관련없는 조직을 쉽게 구별할 수 있게 한다.
다양한 조직화 연마제 물질이 성공적으로 사용될 수 있다. 이들로는SiO2, Al2O3, SiC, SiN, 다이아몬드 및 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 배합물이 포함되나 이들에 한정되지 않는다.
PCB를 형성함에 있어서 개선점은 또한 일단 평탄화된 PCB 기판이 관심있는 표면 전체에 걸쳐 본질적으로 균일하도록 충분한 압력하에서 PCB 기판과 랜덤(random), 슈도 랜덤(pseudo random) 또는 규정된(또는 소정의) 물리적 접촉하고 있는 평탄화-표면으로부터 생길 수 있다. 예를 들어, 개선된 PCB기판은 일차원 패스(path)(예, 수직 패스만)에 반대되는 것으로서, PCB 기판의 부분에 걸쳐 원운동, 수평운동 및 수직 운동의 조합인 패스를 스위프 아웃(sweep out)하도록 평탄화 표면이 PCB 기판과 접촉하게 놓인 경우 달성될 수 있다. 최종적으로 보다 균일한 평탄화 표면으로부터 보다 균일한 평탄화 PCB 기판이 생성된다
평탄화 액체는 전형적으로 평탄화될 기판, 평탄화 표면 또는 둘 위에 물질을 연속적인 펌핑(pumping) 또는 대안적으로 간헐적인 펌핑함으로써 기판 및/또는 평탄화 표면에 공급된다. PCB 기판 평탄화에서 제거될 물질의 양이 주어지면, 추가의 개선은 평탄화 액체가 다양한 유속 및 조합으로 평탄화 표면에 공급될 경우 수득된다.
제거율은 평탄화 액체중 미립자의 농도에 비례하기 때문에, 미립자 물질을 거의 함유하지 않거나 함유하지 않는 제 1 액체 및 고농도의 미립자를 함유하는 제 2 액체인 액체의 두 흐름을 기판 표면에 공급하는 것이 바람직할 수 있다. 평탄화동안의 제거율은 두 흐름의 상대적인 유속의 함수일 것이다. 즉, 높은 초기 제거율이 필요한 경우, 미립자-무함유 흐름에 대한 미립자-풍부 흐름의 비는 높을 것이다. 속도가 아닌 조절이 가장 중요한 공정의 말기에서, 흐름비는 그 후 제거 속도를 떨어뜨리도록 전환될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 연마제 성분은 이형 (bimodal) 또는 다형(multimodal)의 입도 분포를 포함할 수 있고, 여기서 복수의 연마제 입자 그룹은 각각 평균 입도에 의해 특징지워진다. 바람직하게도, 제 1 그룹의 평균 입도는 제 2 그룹의 평균 입도보다 2 내지 100 배 크다. 조성 및 흐름을 조정하는 다양한 다른 스킴(scheme)이 본 발명에 범위를 벗어나지 않으면서 당업자들에 의해 특정 목적으로 선택될 수 있다.
다양한 전자 회로에 관한 중요한 문제는 이용성(availabilty), 즉 종종 필요한 공정 단계의 수와 밀접한 관계가 있으며 회로가 루틴하게 생성될 수 있는 비용이다. 단일 단계만 제거하여도 매년 제조되는 PCB의 방대한 수를 곱할 경우, 당업계에 공지된 자원의 이용 및 시간적인 측면에서 명확히 개선된다. PCB 기판이 장치를 한번 거치는 동안 동시에 또는 거의 동시에 두 측면상에 평탄화됨으로써 제조 단계의 수를 감소시키는 이러한 불명확한 이점이 밝혀졌다.
이와 같은 개선된 방법은 둘 이상의 측면 각각에 공급되는 평탄화 액체와 함께 각 측면상의 적어도 하나의 평탄화 표면과 물리적인 접촉하는 PCB 기판을 포함한다. 상술한 바와 같이, 평탄화-표면은 PCB 기판의 측면에 접촉하고 있고 PCB 기판의 측면에 편향된 적합한 압력하에서 일정한 운동을 하고 있다. 바람직하게도, 평탄화 표면은 평탄화될 영역에 걸쳐 랜덤, 슈도 랜덤 또는 규정된 운동, 더욱 바람직하게는 반대쪽 평탄화-표면이 상술한 바와 같은 적당한 조직을 갖는 본질적으로 평탄화된 PCB 기판을 제공하도록 동조 운동(synchronized motion)을 하는 것과 같이 운동한다. 하나의 구체예에서, 예를 들어 한 쌍의 평탄화 표면은, 다른 쪽에 반대로 위치된 PCB 기판 측면중 한 쪽과 물리적으로 접촉하면서, PCB 기판이 이들 사이에 위치되도록 배치될 수 있다. 따라서, 평탄화 표면의 랜덤 운동은 바람직하게는 PCB 기판과 관련있는 평탄화 표면의 위치가 끊임없이 변화하는 반면, 서로 관련이 있는 평탄화 표면의 위치가 일정하도록 두 표면상에서 동조된다. 또 다른 구체예에서, 평탄화 표면은 PCB 기판이 두 롤러 사이의 닙(nip)내로 공급되도록 배치된 실린더형 롤러의 형태이다. 롤러의 회전 속도 및 PCB 기판에 인가되는 압력과 함께 평탄화 액체의 양, 조성 및 공급(delivery)은 상술한 바와 같이 PCB 기판을 효과적으로 평탄화하도록 조절된다. 최종 결과는 평탄화될 PCB 기판의 제 1 측면을 필요로 하고 제 1 측면의 반대쪽에 위치되는 제 2 측면을 평탄화하도록 기판을 회전시키는 두 단계 이상 공정에 반대되는 것으로서 더 적은 단계(예, 단일 단계)를 가진 공정이다.
본원에 기술된 개선된 화학적-기계적 평탄화 이외에, 개선된 PCB 기판을 제공하는 추가의 측면은 전해 에칭과 화학적-기계적 평탄화의 조합을 포함한다. 구체적으로, 전위는 화학적 기계적 평탄화동안 PCB 기판과 평탄화 또는 폴리싱 표면사이에 인가된다. 평탄화 액체는 전해액, 담체 및 연마제를 포함한다. 전해액 및 담체는 동일할 수 있거나 동일하지 않을 수 있다(예, 물, 물에 용해된 금속염, 수중 황산 및 물에 용해된 염화나트륨). 즉, 전해액은 거기에 형성된 전해조의 애노드와 캐소드 사이에 전기 회로를 완성한다. 전위는 물질을 전기화학적으로용해시킴으로써 PCB 기판으로부터 물질을 제거하도록 인가된다. 이 공정은 PCB 기판이 전기화학조내에서 애노드로서 작용하는 것을 요하며, 여기서 전하 환원(즉, 산화)은 그 위에 함유된 금속을 전해액중에 존재하는 상응하는 음이온과 함께 전해 가용 이온 또는 이온성 염으로 전환시킨다. 전류는 일정, 가변 레벨, 펄스 또는 이들의 조합일 수 있다. 즉, 금속은 애노드로부터 제거되어 캐소드상에 침착된다. 전해액의 조성, 온도, pH 및 성분의 상대 농도에 따라, 제거된 금속 또는 염을 함유하는 제거된 금속이 전해액으로부터 침전될 수 있다. 어쨌든, 전기화학적 전위는 PCB 기판에 위치될 필요가 있는 모든 컨넥터가 적용되기 전 또는 후에 증가된 수의 콘넥터에 대한 개선된 능력을 가진 평탄화된 PCB가 생성되도록 화학적 기계적 평탄화와 동시에 또는 본질적으로 동시에 인가된다.
본원에 기술된 발명은 목적하는 결과를 달성하도록 의도된 것이 명백하지만, 많은 변경 및 구체예가 당업자들에 의해 고안될 수 있음이 인지될 것이며, 첨부된 청구범위가 본 발명의 진정한 정신 및 범위내에 속하는 모든 변경 및 구체예를 포함하는 것으로 의도된다. 본원에 인용된 모든 특허 및 그 외의 문헌은 본원에 참고로 포함된다.
본 발명에 따라, PCB의 평탄화 방법을 개선함으로써 PCB 제조시 효율을 증가시키고 비용을 더 낮출 수 있다.
Claims (10)
- 인쇄회로판 기판 표면의 적어도 일부를 평탄화(planarizing) 액체, 평탄화 표면 및 연마제 성분과 접촉시켜 횡단면 면적이 제조된 인쇄회로판 표면의 층 또는 층들에서 가장 작은 배선 피쳐(wiring feature)의 횡단면 면적보다 적은 조도 (roughness)의 표면 조직을 인쇄회로판 표면상에 생성하는 것을 포함하며, 평탄화 액체가 액체 담체 및 임의로 인쇄회로판 기판으로부터 물질을 제거하기 위한 성분을 함유하고, 접촉시키는 공정이 인쇄회로판 표면상에 랜덤하거나(random) 규정되거나 (prescribed) 이들의 조합된 복수의 접촉 운동(contacting motion)을 포함함을 특징으로 하여 인쇄회로판 기판을 제조하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 조도가 가장 작은 배선 피쳐의 횡단면 면적의 1 내지 10%의 평균 횡단면 면적을 가지는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 평탄화 액체가 인쇄회로판 기판, 평탄화 표면 또는 둘 다에 시간에 대해 불연속(discrete) 증분으로 또는 연속적으로 적용되는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 평탄화 액체의 불연속 증분의 적용이 복수의 평탄화 액체의 적용을 포함하는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 복수의 평탄화 액체의 적용이 변화하는 양으로 적용되는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 조도가 가장 작은 배선 피쳐의 횡단면 면적의 1 내지 10%의 평균 횡단면 면적을 가지는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 연마제 성분이 평균 입도를 가진 복수의 연마제 입자 그룹을 포함하며, 제 1 그룹의 평균 입도가 제 2 그룹의 평균 입도보다 2 내지 100 배 큰 방법.
- 인쇄회로판 기판의 제 1 측면의 적어도 일부를 제 1 평탄화 액체, 제 1 평탄화 표면 및 연마제 성분과 접촉시켜 횡단면 면적이 제 1 측면상의 가장 작은 배선 피쳐의 횡단면 면적보다 적은 조도의 제 1 측면 표면 조직을 제 1 측면상에 생성하는 반면에,제 1 측면과 반대쪽에 위치한 인쇄배선판 기판의 제 2 측면의 적어도 일부를 제 2 평탄화 액체, 제 2 평탄화 표면 및 연마제 성분과 접촉시켜 횡단면 면적이 제 2 측면상의 가장 작은 배선 피쳐의 횡단면 면적보다 적은 조도의 제 2 측면 표면 조직을 제 2 측면상에 생성하는 것을 포함하며,각각의 평탄화 액체가 액체 담체 및 임의로 각각의 측면으로부터 물질을 제거하기 위한 성분을 함유하는 것을 특징으로 하여 인쇄회로판 기판을 제조하는 방법.
- 인쇄회로판 기판 표면의 적어도 일부를 전해액을 함유하는 평탄화 액체, 평탄화 표면 및 연마제 성분과 접촉시키고;액체 전해액을 통해 평탄화 표면 및 인쇄회로판 기판에 전류를 인가하여 횡단면 면적이 인쇄회로판 표면상의 가장 작은 배선 피쳐의 횡단면 면적보다 적은 조도의 표면 조직을 인쇄회로판 표면상에 생성하는 것을 포함하며,평탄화 액체가 액체 담체 및 임의로 회로판 기판으로부터 물질을 제거하기 위한 성분을 함유함을 특징으로 하여 인쇄회로판 기판을 제조하는 방법.
- 제 9 항에 있어서, 전류가 시간에 대해 불연속(discrete) 펄스로 인가되는 방법.
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