KR20050041728A - 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법 - Google Patents

광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광섬유가 삽입된 인쇄회로기판을 제조 시에 CCL(Copper Claded Lamination) 및 RCC(Resin Coated Copper)를 사용하지 않고 열경화성 수지(thermal curing resin) 및 동도금을 이용하여 공정을 단축하고 제조 비용을 절감하기 위한 인쇄회로기판 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광섬유가 삽입된 인쇄회로기판 제조 방법은 (A) 유전기재층에 동박이 입혀진 CCL(Copper Claded Lamination) 및 RCC(Resin Coated Copper)를 포함하는 내층을 제공하는 단계; (B) 상기 내층에 광섬유를 삽입하기 위한 다수의 그루브(groove)를 형성하는 단계; (C) 상기 다수의 그루브에 각각 광섬유를 삽입하여 접착 및 고정하는 단계; (D) 상기 광섬유가 삽입된 내층에 액체상태의 열경화성 수지층(thermal curing resin)을 도포한 후 열경화하는 단계; 및 (E) 상기 열경화성 수지층에 동도금을 수행하여 동박층인 외층을 형성한 후 리소그래피(lithography) 공정에 의해 상기 외층에 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법{Fabricating method of printed circuit board equipping optical fiber}
본 발명은 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광섬유가 삽입된 인쇄회로기판을 제조 시에 CCL(Copper Claded Lamination) 및 RCC(Resin Coated Copper)를 사용하지 않고 열경화성 수지(thermal curing resin) 및 동도금을 이용하여 공정을 단축하고 제조 비용을 절감하기 위한 인쇄회로기판 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)은 페놀수지 또는 에폭시수지로 된 평판 위에 여러 종류의 많은 부품을 밀집시켜 탑재하고, 각 부품간을 연결하는 회로를 수지 평판의 표면에 압착하여 고정시킨 회로기판을 말한다.
이러한 인쇄회로기판은 페놀수지 절연판 또는 에폭시수지 절연판 등의 한쪽 면에 구리 등의 박판을 부착시킨 후에, 회로의 배선패턴에 따라 식각하여 필요한 회로를 구성하고, 부품들을 부착 탑재시키기 위한 홀(hole)을 뚫어서 제조되며, 배선회로 면의 수에 따라 단면 기판, 양면 기판 및 다층 기판 등으로 분류되는데 층수가 많을수록 부품의 실장력이 우수하여 고정밀 제품에 사용된다.
종래에는 인쇄회로기판을 제조할 경우, 구리판에 회로 패턴을 형성하여 인쇄회로기판의 내층(inner layer) 및 외층(outer layer)을 형성하였으나, 최근에는 고분자 중합체(polymer)와 유리 섬유(glass fiber)를 이용하여 빛으로 신호를 송수신할 수 있는 광섬유를 구비한 인쇄회로기판을 제조하고 있다.
이러한 광섬유를 구비한 인쇄회로기판은 전기적인 신호와 광신호를 혼재하여 동일 기판 내에서의 초고속 데이터 통신은 광신호로 인터페이싱(interfacing)하고, 데이터의 저장 및 광신호와 전기신호간의 변환할 수 있도록 회로 패턴이 형성된 상태에서 광섬유 및 유리판을 삽입한 인쇄회로기판을 말한다.
이와 같은 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 기술은 통신망의 스위치와 송수신 장비, 데이터 통신의 스위치와 서버, 항공 우주산업(aerospace)과 항공 전자공학(avionic)의 통신, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 이동전화 기지국, 또는 대형 고속 컴퓨터(mainframe)와 슈퍼컴퓨터(supercomputer) 등에서 백플레인(backplane) 및 도터 보드(daughter board)에 적용되고 있다.
또한, 인터넷 사용의 급증과 서비스 품질이 높아짐에 따라 데이터 취급량과 전송량이 급증하게 되었고, 이로 인한 대역폭(bandwidth) 확대와 신호처리의 고속화가 요구됨에 따라 광 인터페이싱(optical interfacing)할 수 있는 매개체로서 이와 같은 광섬유를 구비한 인쇄회로기판이 필요하게 되었다. 즉, 종래의 인쇄회로기판에서는 전기 신호가 기가헤르쯔(㎓) 대역에서 고속 스위칭 시에 전자계 감도(electro-magnetic susceptibility) 특성에 의해 제한을 받기 때문에, 전자계 감도 특성의 제한을 받지 않는 광 인터페이싱이 요구되는 것이다.
도 1a 내지 도 1h는 종래의 광섬유를 구비한 인쇄회로기판의 제조 방법의 단면도이다.
종래의 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법은 유전기재층(11)에 동박(12)이 입혀진 CCL(Copper Claded Lamination) 또는 RCC(Resin Coated Copper) 등의 내층(10)을 패턴화한다(도 1a).
패턴화된 내층(10)에 광섬유(30)를 삽입하기 위한 그루브(groove; 20)를 형성한다(도 1b).
형성된 그루브(20)에 광신호를 송수신하기 위한 광섬유(30)를 삽입하여 접착 및 고정시킨다(도 1c).
광섬유(30)가 삽입된 내층(10) 위에 RCC를 적층하거나 프리프레그(prepreg; 40) 및 동박층인 제 1 외층(51)을 적층한 후, V-Press(Vaccum-Press)를 이용하여 가온 및 가열한다(도 1d).
이후, 내층(10)과 제 1 외층(51)의 회로 패턴을 연결하는 홀(hole)을 형성하기 위하여 리소그래피(lithography) 공정을 통하여 제 1 외층(51)에 윈도우(A)를 형성한다(도 1e).
윈도우(A)가 형성된 부분의 제 1 외층(51)을 식각하여 비아홀(via hole; A')을 형성하고, 한편으로는 인쇄회로기판에 도통홀(through hole; B)도 형성한다(도 1f).
이후, 비아홀(A') 및 도통홀(B)에 도전성이 부여되어 적층된 각 층간의 회로 연결을 할 수 있도록 인쇄회로기판에 동도금을 수행하여 제 2 외층(52)을 형성한다(도 1g).
인쇄회로기판의 동도금이 완료되면, 리소그래피 공정에 의해 제 1 외층(51) 및 제 2 외층(52)에 회로 패턴을 형성한다(도 1h).
이러한 종래의 광섬유(30)를 구비한 인쇄회로기판의 제조 방법은 회로 패턴이 형성되는 동박층인 외층을 형성하기 위하여, 프리프레그(40)와 동박을 적층하거나 RCC를 적층하여 제 1 외층(51)을 형성하는 공정(도 1d), 내층(10)과 제 1 외층(51)간에 회로 연결을 하는 비아홀(A')을 형성할 수 있도록 윈도우(A)를 형성하여 제 1 외층(51)을 식각하는 공정(도 1e), 절연체인 프리프레그(40)를 제거하는 공정(도 1f) 및 제 2 외층(52)을 형성하는 공정(도 1h)이 필요로 하는 제조 공정의 복잡성 때문에, 광섬유(30)를 구비한 인쇄회로기판의 제조 비용이 상승하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 제조 방법은 외층을 형성하기 위하여 두 개의 동박층인 제 1 외층(51) 및 제 2 외층(52)을 순차적으로 적층하기 때문에, 외층의 두께가 커서 미세 패턴 형성이 어려운 문제점도 있었다.
또한, 종래의 제조 방법은 원자재 업체마다 프리프레그(40)와 RCC의 특성이 차이가 나서 절연층의 두께 조절이 용이하지 않기 때문에, 임피던스(impedance) 관리가 어려운 문제점도 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 광섬유가 삽입된 인쇄회로기판 제조 공정을 단축하여 제조 비용을 절감하기 위한 인쇄회로기판 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 임피던스 관리가 용이하고 미세 패턴 형성이 가능한 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법은 (A) 유전기재층에 동박이 입혀진 CCL(Copper Claded Lamination) 및 RCC(Resin Coated Copper)를 포함하는 내층을 제공하는 단계; (B) 상기 내층에 광섬유를 삽입하기 위한 다수의 그루브(groove)를 형성하는 단계; (C) 상기 다수의 그루브에 각각 광섬유를 삽입하여 접착 및 고정하는 단계; (D) 상기 광섬유가 삽입된 내층에 액체상태의 열경화성 수지층(thermal curing resin)을 도포한 후 열경화하는 단계; 및 (E) 상기 열경화성 수지층에 동도금을 수행하여 동박층인 외층을 형성한 후 리소그래피(lithography) 공정에 의해 상기 외층에 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법의 상기 (B) 단계의 상기 다수의 그루브를 형성하는 과정은 라우터 비트(router bit)를 사용하여 상기 다수의 그루브를 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법의 상기 (D) 단계의 상기 열경화성 수지층을 도포하는 과정은 스프레이 방법, 스크린 인쇄 방법, 롤링 방법 중 어느 하나의 방법에 의해서 상기 열경화성 수지층을 도포하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법은 상기 (D) 단계 이후에, (F) 상기 내층 및 상기 외층을 포함하는 층들간의 회로를 연결하여 광신호 및 전기신호를 통신하기 위한 비아홀(via hole) 및 도통홀(through hole)을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법의 상기 (F) 단계의 상기 비아홀을 형성하는 과정은 이산화탄소 레이저를 사용하여 상기 비아홀을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법의 상기 (F) 단계의 상기 도통홀을 형성하는 과정은 CNC 드릴(Computer Numerical Control Drill)을 사용하여 도통홀을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법은 상기 (D) 단계 이후에, (F) 상기 열경화성 수지층과 상기 외층과의 접착력을 향상시키기 위하여 상기 열경화성 수지층의 표면에 거칠기(roughness)를 부여하는 조화 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법의 상기 (F) 단계의 상기 조화 처리는 과망간산 알칼리성 용액을 이용한 습식 조화 처리인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법의 상기 (F) 단계의 상기 조화 처리는 플라즈마(plasma)를 이용한 건식 조화 처리인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유(30)를 구비한 인쇄회로기판의 제조 방법의 단면도이다.
본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조 방법은 유전기재층(11)에 동박(12)이 입혀진 CCL(Copper Claded Lamination) 또는 RCC(Resin Coated Copper) 등의 내층(10)을 패턴화한다(도 3a).
패턴화된 내층(10)에 광섬유(30)를 삽입하기 위하여 라우터 비트(router bit)를 이용하여 그루브(groove; 20)를 형성시킨다(도 3b).
형성된 그루브(20)에 광신호를 송수신하기 위한 광섬유(30)를 삽입하여 접착 및 고정시킨다(도 3c).
광섬유(30)가 삽입된 내층(10) 위에 스프레이 방법, 스크린 인쇄 방법, 롤링 방법 등을 사용하여 액체상태의 열경화성 수지층(thermal curing resin; 60)을 도포한 후 열경화시킨다(도 3d). 여기서 열경화성 수지층(60)은 도포 과정에서 두께를 자유롭게 조절할 수 있어서, 두께에 따른 열경화성 수지층(60)의 임피던스(impedance)를 관리할 수 있다.
층간의 회로를 연결하여 광신호 및 전기신호를 통신하기 위하여 열경화성 수지층(60)에 비아홀(via hole; A') 및 도통홀(through hole; B)을 형성한다(도 3e). 이러한 비아홀(A')을 형성시키는 방법에는 동박도 가공 가능한 야그(YAG; Yttrium Aluminum Garnet) 레이저를 사용할 수 있으나, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조 방법에서는 동박층이 없으므로, 이산화탄소 레이저를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 도통홀(B)을 형성시키는 방법에는 레이저를 사용하거나 기계적 드릴인 CNC 드릴(Computer Numerical Control Drill)을 사용하는 것이 바람직하다.
비아홀(A') 및 도통홀(B)이 형성되면, 열경화성 수지층(60)과 도금되는 동박과의 접착력을 향상시키기 위하여 열경화성 수지층(60)에 거칠기(roughness)를 부여하는 조화 처리를 한 후, 동도금을 수행한다(도 3f). 이러한 조화 처리 방법은 과망간산 알칼리 용액을 이용한 습식 조화 처리 방법 또는 플라즈마(plasma)를 이용한 건식 조화 처리 방법 등을 사용하며, 동도금 방법은 무전해(eletroless) 또는 전해(electrolytic) 동도금 방법을 사용한다.
동도금이 완료되면, 리소그래피(lithography) 공정에 의해 동박인 외층(50)에 회로 패턴을 형성한다(도 3h). 본 발명에 따른 외층(50)은 하나의 동박층으로 형성되어 외층(50)의 두께를 자유롭게 조절할 수 있으므로, 외층(50)에 50㎛이하의 미세한 회로 패턴을 형성하기가 용이하다.
이후, 외층(50)을 외부환경 및 표면처리로부터 보호하기 위하여 절연물질을 도포하는 솔더 레지스트(solder resist) 처리 및 향후에 부품이 실장되는 곳에 납땜성을 향상시키기 위하여 금도금(gold plating) 표면 처리 등을 수행한다.
도 2a 내지 도 2g에 나타낸 본 발명에 따른 광섬유(30)를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법은 내층(10)의 일면에 광섬유(30)가 삽입되고 외층(50)이 형성되는 과정이 도시되었으나, 양면 인쇄회로기판 및 다층 인쇄회로기판의 경우 양면에 광섬유(30)가 삽입시키고 외층(50)이 형성시키는 방법 등의 변형이 가능하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 광섬유를 구비한 다양한 인쇄회로기판을 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유를 구비한 다양한 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유(30)를 구비한 인쇄회로기판은 내층(10), 다수의 그루브(20), 각각의 그루브(20)에 삽입된 광섬유(30), 열경화성 수지층(60), 외층(50), 비아홀(A') 및 도통홀(B)을 포함한다.
내층(10)은 유전기재층(11)에 동박(12)이 입혀진 CCL 또는 RCC 등에 패턴이 형성되고 프리프레그(prepreg; 40) 절연물질로 접합되는 단면 인쇄회로기판(도 2a), 양면 인쇄회로기판(도 2b) 및 다층 인쇄회로기판(도 2c)을 사용한다. 여기서 내층(10)이 양면 인쇄회로기판 및 다층 인쇄회로기판의 경우, 도 3b 및 도 3c와 같이 양면에 광섬유(30)를 삽입하고 외층(50)을 형성한 후 회로 패턴를 형성할 수도 있고, 내층(10)의 일면에만 광섬유(30)를 삽입하고 외층(50)을 형성한 후 회로를 형성할 수도 있다.
그루브(20)는 내층(10)의 유전기재층(11)에 라우터 비트를 사용하여 소정의 패턴에 따라 형성된다.
광섬유(30)는 내층(10)의 유전기재층(11)에 형성된 각각의 그루브(20)에 삽입되며, 인쇄회로기판의 초고속 데이터 통신을 하기 위한 광 인터페이싱(optical interfacing)을 한다.
열경화성 수지층(60)은 액체 상태에서 스프레이 방법, 스크린 인쇄 방법, 롤링 방법 등으로 도포된 후 열경화되며, 내층(10)과 외층(50)과의 접합 및 절연시키는 역할을 한다. 이러한 열경화성 수지층(60)은 외층(50)과의 접착력을 향상시키기 위하여 표면에 거칠기를 부여하는 조화 처리 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
외층(50)은 무전해 또는 전해 동도금 방법을 이용하여 형성되는 동박으로서, 리소그래피 공정에 의해 소정의 회로 패턴이 형성된다.
비아홀(A') 및 도통홀(B)은 레이저 또는 기계적 드릴을 사용하여 형성되며, 인쇄회로기판의 층간의 회로를 연결하여 광신호 및 전기신호를 통신하기 위한 채널(channel)역할을 한다.
이상에서 본 발명에 대하여 설명하였으나 이는 일실시예에 지나지 않는 바, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 다양한 변화 및 변형이 가능함은 당업자에게는 자명한 사실일 것이다. 하지만, 이들은 본 발명의 범위 내에 속한다는 것은 이하의 청구범위를 통해서 확연해 질 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법은 비아홀 형성 시 적층 공정 및 윈도우 형성 공정이 없으므로, 공정이 단축되어 제조 비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법은 도포되는 열경화성 수지의 두께를 자유롭게 조절할 수 있으므로, 절연층 두께에 따른 임피던스(impedance) 관리가 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법은 하나의 동박층으로 형성되는 외층의 두께 조절이 용이하므로, 외층에 50㎛이하의 미세한 회로 패턴을 형성하기가 용이한 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1h는 종래의 광섬유를 구비한 인쇄회로기판의 제조 방법의 단면도.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유를 구비한 인쇄회로기판의 제조 방법의 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유를 구비한 다양한 인쇄회로기판의 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 내층 11 : 유전기재층
12 : 동박 20 : 그루브
30 : 광섬유 40 : 프리프레그
50 : 외층 51 : 제 1 외층
52 : 제 2 외층 60 : 열경화성 수지층
A : 윈도우 A' : 비아홀
B : 도통홀

Claims (9)

  1. (A) 유전기재층에 동박이 입혀진 CCL(Copper Claded Lamination) 및 RCC(Resin Coated Copper)를 포함하는 내층을 제공하는 단계;
    (B) 상기 내층에 광섬유를 삽입하기 위한 다수의 그루브(groove)를 형성하는 단계;
    (C) 상기 다수의 그루브에 각각 광섬유를 삽입하여 접착 및 고정하는 단계;
    (D) 상기 광섬유가 삽입된 내층에 액체상태의 열경화성 수지층(thermal curing resin)을 도포한 후 열경화하는 단계; 및
    (E) 상기 열경화성 수지층에 동도금을 수행하여 동박층인 외층을 형성한 후 리소그래피(lithography) 공정에 의해 상기 외층에 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (B) 단계의 상기 다수의 그루브를 형성하는 과정은 라우터 비트(router bit)를 사용하여 상기 다수의 그루브를 형성하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (D) 단계의 상기 열경화성 수지층을 도포하는 과정은 스프레이 방법, 스크린 인쇄 방법, 롤링 방법 중 어느 하나의 방법에 의해서 상기 열경화성 수지층을 도포하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 (D) 단계 이후에,
    (F) 상기 내층 및 상기 외층을 포함하는 층들간의 회로를 연결하여 광신호 및 전기신호를 통신하기 위한 비아홀(via hole) 및 도통홀(through hole)을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 (F) 단계의 상기 비아홀을 형성하는 과정은 이산화탄소 레이저를 사용하여 상기 비아홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 (F) 단계의 상기 도통홀을 형성하는 과정은 CNC 드릴(Computer Numerical Control Drill)을 사용하여 도통홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 (D) 단계 이후에,
    (F) 상기 열경화성 수지층과 상기 외층과의 접착력을 향상시키기 위하여 상기 열경화성 수지층의 표면에 거칠기(roughness)를 부여하는 조화 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 (F) 단계의 상기 조화 처리는 과망간산 알칼리성 용액을 이용한 습식 조화 처리인 것을 특징으로 하는 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 (F) 단계의 상기 조화 처리는 플라즈마(plasma)를 이용한 건식 조화 처리인 것을 특징으로 하는 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법.
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KR1020030076988A KR20050041728A (ko) 2003-10-31 2003-10-31 광섬유를 구비한 인쇄회로기판 제조 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111031669A (zh) * 2019-12-04 2020-04-17 中国电子科技集团公司第三十研究所 一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板及制作方法

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CN111031669A (zh) * 2019-12-04 2020-04-17 中国电子科技集团公司第三十研究所 一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板及制作方法

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