KR20050096656A - 연성회로기판의 감광성커버레이의 성막방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연성회로기판의 감광성커버레이의 성막방법에 관한 것으로서; 유연성이 있는 회로기판 상에 커버레이를 밀착접착하여 구성되고, 상기 커버레이 상에 다수의 노출공을 구비하는 제조방법에 있어서, 상기 제조방법은; 롤 형태의 감광성(photo-imageable) 박판소재를 부착대상에 적합한 크기와 길이로 재단한 시트인 피아이시(photo-imageable coverlay)를 상기 회로기판 상에 압착하고, 상기 노출공이 인쇄된 마스크를 상기 피아이시-회로기판 상에 정열하여 노광-현상하여 개방부를 형성한 후, 경화하여 커버레이를 형성하는 것을 특징으로 하여;
본 발명의 연성회로기판의 감광성커버레이의 성막방법은 종래의 기계적인 가공에 따른 제조방법에 비하여 기계적인 안정성, 가공정도의 향상, 제조원가의 저감, 자동화의 구현 등의 다양한 유용성을 가지는 발명인 것이다.
Description
본 발명은 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board}의 감광성필름 커버레이(photo-imageable coverlay)의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 가정용, 산업용 전자 기기 등에서 필수적인 연성 회로기판에 커버레이를 시행하는 개선된 제조방법에 관한 것이다.
두께가 얇고 플렉시블하여 휨이 가능하고 굴곡성이 우수한 연성회로기판은 집적화된 전자기기에 필수적인 구성부품이다. 특히 접철부, 힌지부가 있거나 다중선의 배선이 요구되는 각종의 기기, 예를 들면 노트북, 휴대폰, 전자수첩, 개인정보단말기, 디지털카메라 등 구성 모듈간에 전기적 연결부를 가지는 전자기기나 시디롬 드라이브, 디브이디드라이브의 광픽업 등과 같이 작동부를 가지는 작동전자기기나 다수의 데이터배선이 필요한 곳에서 널리 사용되고 있다.
이러한 연성회로기판은 통상적으로 플렉시블한 박판 형태의 동장적층판에 회로가 구성된 전자회로부품으로서 전자회로의 층의 수에 따라서 단면 연성회로기판, 양면 연성회로기판, 다층 연성회로기판 등이 있으며,
구체적인 실시예로서는 휴대전화의 엘시디 메인디스플레이용의 연성회로기판, 서브디스플레이용 연성회로기판, 카메라 모듈 연성회로기판, 키보드용 연성회로기판, 등이 있다.
이러한 연성회로기판은 외부로부터의 긁힘이나 이물의 부착을 방지하고 또한 대기 중의 수분에 의한 산화를 방지하기 위하여 일종의 보호필름인 커버레이를 시행하게 된다.
종래로 부터도 다양한 공정, 방법의 연성회로기판의 커버레이의 성막방법이 안출되어 있지만, 각 공정이 자동화되기 어려운 문제점을 가지고 대부분 수작업으로 공정을 수행하게 됨으로서 제조원가가 앙등하여 고가의 부품이 되고 있다.
특히, 능동, 수동소자를 실장하기 위한 실장부나 또는 외부 접속용의 커넥터를 연결하기 위한 연결부로서 커버레이에는 다수의 개구부인 노출공을 가지게 되고 종래로 부터 이러한 노출공은 기계적인 가공방법으로 구성되었다.
또한, 후술하는 종래의 방법에 따라서 제조하는 경우, 금형 내에 안치하여 가공함에 있어서 불량이 발생하기 쉽고, 가공체의 정밀도가 저하되거나 수율이 낮아지는 등의 문제가 있으며, 노출공이 형성된 커버레이 필름을 회로표면의 정확한 위치에 정렬하기 위하여 수작업으로 위치를 확인하면서 가접을 하였기 때문에 작업성이 저하되는 단점과, 가접한 여러 장의 시트를 수작업으로 적층함에 의한 작업성의 저하, 적층한 시트를 열프레스로 투입하기 위해 이동하는 과정에서 시트가 미끌어 지는 단점과 열압착 시, 접착제가 녹으면서 노출공 부위로 흘러나오는 등의 제반의 문제점을 가지고 있었다.
본 발명의 연성회로기판의 감광성커버레이의 성막방법은 상기하는 종래로 부터의 제조방법의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 공정의 효율과 그에 따라 제조된 제품의 성능을 개선할 뿐만 아니라 제조경제성도 대폭 증대시키는 것을 목적으로 한다.
상술하는 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명의 연성회로기판의 감광성커버레이의 성막방법은;
유연성이 있는 회로기판 상에 커버레이를 밀착접착하여 구성되고, 상기 커버레이 상에 다수의 노출공을 구비하는 제조방법에 있어서, 상기 제조방법은;
롤 형태의 감광성(photo-imageable) 박판소재를 부착대상에 적합한 크기와 길이로 재단한 시트인 피아이시(photo-imageable coverlay)를 상기 회로기판 상에 압착하고,
상기 노출공이 인쇄된 마스크를 상기 피아이시-회로기판 상에 정열하여 노광-현상하여 개방부를 형성한 후, 경화하여 커버레이를 형성하는 것을 특징으로 하고,
구체적인 공정 상의 특징으로서는,
유연성이 있는 회로기판 상에 커버레이를 실시하여 구성되고, 상기 커버레이 상에 다수의 노출공을 구비하는 제조방법에 있어서, 상기 제조방법은;
감광성(photo-imageable) 소재를 박판체로서 가지는 커버레이롤(50)을 재단한 시트인 감광성 커버레이(photo-imageable coverlay)인 피아이시(55)의 준비(100),
상기 피아이시(55)를 동박층인 회로기판(60) 상의 가접착(110),
상기 접착된 피아이시(55)-회로기판(60)의 진공압착(120),
광이 통과하지 못하도록 노출공상단개방부(71)를 흑화인쇄한 마스크(70)의 상기 진공압착된 피아이시(55)-회로기판(60) 상에 정렬시키는 마스킹작업(130),
상기 마스킹된 피아이시(55)-회로기판(60)의 노광(140),
상기 노광된 피아이시(55)-회로기판(60)의 현상(150),
상기 현상잔여물을 제거하기 위한 피아이시(55)-회로기판(60)의 수세(160),
상기 현상된 피아이시(55)-회로기판(60)의 경화(170);
공정을 적어도 전체 공정에 포함하는 것을 특징으로 하고, 제시되는 공정 상의 제반의 조건을 부수적인 특징으로 하고 있다.
이하의 부수된 도면과 함께 종래의 제조방법과 비교하여 본 발명의 연성회로기판의 감광성커버레이의 성막방법을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 4 는 종래의 연성회로기판의 커버레이에 관한 것으로서, 도 1 은 종래의 예시적인 단면의 연성회로기판의 단면도, 도 2 는 종래의 커버레이를 도시하는 다른 구성예의 양면의 연성회로기판의 단면도, 도 3 은 종래로부터의 일반적인 연성회로기판의 노출공을 형성하는 방법을 설명하는 설명도, 도 4 는 종래로 부터의 일반적인 커버레이를 시행한 연성회로기판의 전체 제조공정을 도시하는 공정흐름도이다.
도 5 는 본 발명의 연성회로기판의 감광성커버레이의 성막방법에 사용되는 감광성 커버레이의 단면을 도시하는 단면도, 도 6 은 본 발명의 연성회로기판의 감광성커버레이의 성막방법의 공정흐름도, 도 7 (a) 내지 (f) 는 도 6 의 본 발명의 연성회로기판의 감광성 필름 커버레이의 제조공정을 도식적으로 도시하는 각 공정 상태에서의 단면도로서 각각 함께 설명한다.
본 발명에서 기본적으로 제시되는 피아이시를 이용하는 구성자체는 기히 일본 등지의 문헌(K, Nakamura: 高密度 Flexible 基板入門) 등에서 공지의 기술로서 알려져 있으며, 본 발명에서는 이러한 연성회로기판의 감광성커버레이의 최적화된 성막방법을 그 권리구성으로서 하고 있다.
우선, 본 발명과 비교되는 종래의 기술을 설명한다.
통상적인 연성회로기판, 그중 단면 연성회로기판의 구성이 도 1 에 도시된다.
절연필름층(1) 상에 접착제층(2)을 개재하여 접착된 동박층(3)은 다시 접착제층(4)을 개재하면서 상면에 커버레이(5)를 취부하여 구성한다.
상기하는 단면 연성회로기판의 각 구성 층은 개략 20 - 40 ??m 정도이며 전체 두께 또한 100 ??m 정도로서 박막의 것으로서 연성 및 굴곡성이 대단히 우수하다.
이러한 구성에서 커버레이(5)는 회로가 형성되어 있는 동박층(3)을 대기와 차단함으로서 대기 중의 수분이나 산소와 접촉하여 산화함으로서 표면 피막저항이 증대하는 것을 방지하기 위한 것이다.
양면 연성회로기판의 경우라도 도 2 와 같이,
중간의 절연필름층(1)을 개재하여 상하 대칭으로 접착제층(2,2'), 동박층(3,3'), 접착제층(4,4'), 커버레이(5,5')를 가지는 대칭적인 구성으로서 여기에서의 커버레이(5,5')의 역할은 동일하다.
이러한 종래로 부터의 커버레이는 통상 필름의 일면에 열경화성접착제를 도포한 상태로 제조업자로부터 공급되고 있으며 동박층(3)에 형성된 회로중 칩이나 주요부품을 실장하는 영역이나 커넥터가 취부되는 영역, 점퍼선 영역 등은 개구부로서 형성되어야 하므로 도 3 과 같은 예시적인 형태로서 금형에 의하여 개구부가 노출공(6,7)으로서 천공되어야 한다.
이러한 기본적인 커버레이는 도 4 에서와 같은 회로기판을 만드는 공정인 동장적층판(10)의 준비, 필름노광(20) 및 현상(21)에 의한 패턴필름의 준비와, 도 3에서 설명한 바와 같은 금형으로 준비한 개구부인 노출공의 가공(30)을 한 뒤,
동장적층판을 드라이필름을 밀착부착(11)하고 준비된 패턴필름을 정렬(12) 하여 노광(13), 현상(14), 박리(15) 하는 일련의 공정 이후에 준비된 커버레이를 정렬 및 가접(16)하고 커버레이를 열압착(17)하여 외형을 타발가공(18)함으로서 전체 연성회로기판은 완성되는 것이다.
이러한 종래로 부터의 공정에 있어서는, 개구부인 노출공을 가지는 커버레이를 준비함에 있어서 별도의 커버레이필름을 기계적인 금형 가공으로 제작하여 부착한 뒤, 열압착함으로서 구성함으로서 하기와 같은 문제점을 가지고 있었다.
(1) 종래의 커버레이는 일면에 열경화성수지가 반경화상태로 도포되어 공급되므로 이를 이용하여 기계가공함에 있어서 정밀도가 저하되고 열압착 시에 변성이 유발됨으로서 미세한 균열등이 발생하는 등의 불량의 요인이 되고 있다.
(2) 기계적인 금형 가공을 함으로서 가공공수가 대단히 많고 그에 따라 제조경비가 앙등하는 문제점을 가진다.
(3) 별도로 준비된 커버레이를 회로 상에 세심하게 정렬하여야 하므로 대단한 작업주의력이 요구되고 그에 따라 불량이 유발된 가능성이 높다.
(4) 기계적인 가공으로서 개구부인 노출공을 형성함으로서 가공한계가 존재하고 일반적이 최소 노출공의 직경은 0.5 mm , 가공정도는 ± 0.2mm, 위치정도는 ± 0.3 mm 가 한계치인 것으로서 알려져 있어 이보다 정밀한 가공은 불가능하다.
따라서 노출공 간격이 이러한 한계치보다 좁은 경우에는 가공 도중에 커버레이의 노출공 사이의 가는 연결부인 브릿지가 파열됨에 따른 불량이 유발되어 최근에는 레이저가공 등의 기법이 안출되어 있지만 가공경비의 앙등과 수율의 효율성 면에서 문제가 되고 있다.
본 발명은 상기하는 종래의 연성회로기판의 커버레이의 기계적인 가공-접착에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로서 새로운 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 5 이하와 함께 본 발명의 연성회로기판의 감광성커버레이의 성막방법 및 그 작용효과를 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 연성회로기판의 감광성커버레이의 성막방법에서는 종래의 기계적인 가공에 의한 커버레이의 준비 및 열압착 방식이 아닌 감광성 필름을 사용하여 감광 - 노광- 현상에 의한 일련의 감광방식의 공정을 채용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 구현하기 위하여 사용되는 기본적인 소재는 도 5 에 도시하는 바와 같은 감광성(photo-imageable) 필름인 커버레이롤(50)을 사용하고 있다.
감광성필름소재의 커버레이롤(50)은 기성품으로서 제조, 공급되는 것으로서 도 5 의 단면도에서와 같이,
박리용의 릴리즈필름(51) 상에 감광성폴리이미드층(52)이 형성되고 그 상방에 캐리어필름(53)을 일체로 구성한 롤(roll) 형상으로 공급되는 소재로서 기히 다수의 업체에서 다양한 용도로 생산, 판매되고 있다.
커버레이롤(50)을 밀착접착 대상의 연성회로기판에 맞추어 일정한 크기의 시트로서 재단하여 감광성 커버레이(photo-imageable coverlay: 이하 피아이시(PIC)(55) 라 한다.)를 준비한다.(100)
피아이시(55)를 동박층인 회로기판(60) 상에 릴리즈필름(51)을 박리하여 가접착을 실시한다.
이 때에 피아이시PIC(55)의 표면 온도는 23 - 40 도 섭씨로 유지함으로서 매우 약한 접착력을 유지하도록 하여야 한다. (110:도 7 (a)참조)
접착된 피아이시(55)-회로기판(60)에 대하여 부착된 면에 수많은 기포나 향후 생성가능한 기포를 함유하고 있기 때문에 이들 기포 및 잔존공기를 제거하기 위하여 진공라미네이터 등으로 진공압착을 수행한다.(120: 도 7 (b) 참조)
이 때에 표면의 활성화와 기포의 배출능 등을 제고하기 위하여 표면온도는 70 - 90 도 섭씨로 유지하는 것이 바람직하다. 이러한 공기의 배출은 진공을 이용한 압착으로 인하여 더욱 효율적으로 이루어지는 것이다.
공기의 잔존으로 인한 기포의 발생은 여러 가지 악영향을 주게 되는 것으로서 후속 공정인 노광 시에 기포에 의하여 노광용 광이 산란하거나 굴절되기 때문에 노광정도가 저하되고 미세한 치수의 노출공의 가공 시에 치수정도가 저하되는 등의 다중의 문제점을 가지게 되는 것이다.
다음에, 연성회로기판 상에서 실장되는 부품이나 커넥터 연결부 등의 노출공(71)이 인쇄된 마스크(70)를 진공압착된 피아이시(55)-회로기판(60) 상에 정렬시키는 마스킹작업(130)을 수행한다.(도 7 (c) 참조)
상기의 마스킹이 수행된 피아이시(55)-회로기판(60)에 대하여 300 mj/cm2 이상의 고에너지의 자외선으로 노광을 수행한다.(140)
이러한 노광공정으로서 노출공상단(71)을 제외한 부분은 노광되어 화학적으로 안정된 상태가 되고, 인쇄부인 노출공상단(71)은 불안정한 상태로 존속되게 되어 후속공정의 현상용액에 의하여 녹아서 제거된다.
노광된 피아이시(55)-회로기판(60)을 현상액, 예를 들면 본 발명에서는 1 % 정도의 농도의 Na2CO3 를 이용하여 현상을 한다.(150)
현상을 함으로서 불안전한 상태의 피아이시(55)의 폴리이미드는 용해되고 노출공(54)가 개구되어지는 것(도 7 (d) 참조)이다.
현상되어 노출공(54)이 개방된 피아이시(55)-회로기판(60)을 수세하여 잔존한 화합물, 불순물을 제거한다.(160)(도 7 (e) 참조)
재료적으로 충분한 경도가 보장되지 아니한 피아이시(55) 상의 잔존한 비현상부를 경화시키기 위하여 다시 자외선으로 가열(170: 도 7 (f) 참조) 함으로서 피아이시(55)는 이미드(imid) 반응을 통하여 실용화가 가능하도록 충분히 경화되어 지는 것이다.
자외선가열은 1 차적으로 섭씨 140도에서 200 까지 일정한 비율로 온도를 증가시키면서 60분간 가열하여 경화시키고, 그후 2차적으로 섭씨 180 도에서 10 분간 가열하고 다시 3 차적으로 섭씨 230 도에서 10분간 가열하는 다중의 가열로서 충분한 경화를 수행한다.
상기하는 공정으로서 피아이시(55)는 노출공(54)인 개구부가 마스크(70) 상에 인쇄된 대로 감광하여 형성되는 포토리소그라피(photo-lithography) 공정을 가짐으로서, 종래의 기계적인 가공에 의한 노출공(54)의 형성에 비하여 다음과 같은 장점을 가진다.
(1) 감광에 의한 식각을 이용하여 노출공(54)을 형성함으로서 종래와 같은 별도의 금형이 불요하고 노출공(54)이 매우 많이 존재하거나 다양한 형상인 경우 요구되는 금형의 복잡한 가공이 불요하게 된다.
(2) 기계적인 타발 등의 가공에 비하여 연성회로기판의 기계적인 안정성이 높아 회로기판의 패턴의 손상이나 크랙의 발생, 단락 등의 문제가 존재하지 않는다.
(3) 기계적인 가공에 비하여 가공정도가 대폭 향상되어 실험결과 50??m 수준의 노출공도 가공이 가능하고 가공정도는 ± 30 ??m, 위치정도는 ± 50 ??m 까지 가공이 가능하여 종래의 제조방법에 비하여 대응할 수 있는 부품의 활용성이 대폭 증대되고 고밀도 패턴의 연성회로기판을 구성할 수 있게 됨으로서 증대하는 니드에 대응할 수 있다.
(4) 종래의 기계적인 가공은 대부분 수작업에 상당부분 공정이 의존되고 있으나 본 발명에 의한 제조방법은 일관된 자동화공정으로서 구현할 수 있음으로서 생산성과 수율의 대폭적인 향상이 가능하다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 연성회로기판의 감광성 커버레이의 성막방법은;
종래의 기계적인 가공에 따른 제조방법에 비하여 기계적인 안정성, 가공정도의 향상, 제조원가의 저감, 자동화의 구현 등의 다양한 유용성을 가지는 발명인 것이다.
도 1 은 종래의 연성회로기판의 커버레이를 도시하는 예시적인 연성회로기판의 단면도.
도 2 는 종래의 연성회로기판의 커버레이를 도시하는 다른 구성예의 연성회로기판의 단면도.
도 3 은 종래로 부터의 일반적인 연성회로기판의 노출공의 형성을 설명하기 위한 설명도.
도 4 는 종래로 부터의 일반적인 커버레이를 시행한 연성회로기판의 전체 제조공정을 도시하는 공정흐름도.
도 5 는 본 발명의 연성회로기판의 커버레이의 성막에 사용되는 감광성 필름 의 단면을 도시하는 단면도.
도 6 은 본 발명의 연성회로기판의 감광성커버레이의 성막방법의 공정흐름도.
도 7 (a) 내지 (f) 는 도 6 의 본 발명의 연성회로기판의 커버레이의 제조공정을 도식적으로 도시하는 각 공정 상태에서의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
6,7,54: 노출공
50: 커버레이롤
51: 릴리즈필름
52: 감광성폴리이미드층
53: 캐리어필름
71: 노출공상단
Claims (6)
- 유연성이 있는 회로기판 상에 커버레이를 밀착접착하여 구성되고, 상기 커버레이 상에 다수의 노출공을 구비하는 성막방법에 있어서, 상기 성막방법은;롤 형태의 감광성(photo-imageable) 박판소재를 부착대상에 적합한 크기와 길이로 재단한 시트인 피아이시(photo-imageable coverlay)를 상기 회로기판 상에 압착하고,상기 노출공이 인쇄된 마스크를 상기 피아이시-회로기판 상에 정열하여 노광-현상하여 개방부를 형성한 후, 경화하여 커버레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 연성회로기판의 감광성 필름 커버레이의 성막방법.
- 유연성이 있는 회로기판 상에 커버레이를 실시하여 구성되고, 상기 커버레이 상에 다수의 노출공을 구비하는 성막방법에 있어서, 상기 성막방법은;감광성(photo-imageable) 소재를 박판체로서 가지는 커버레이롤(50)을 재단한 시트인 감광성 커버레이(photo-imageable coverlay)인 피아이시(55)의 준비(100),상기 피아이시(55)를 동박층인 회로기판(60) 상의 가접착(110),상기 접착된 피아이시(55)-회로기판(60)의 진공압착(120),노출공상단(71)이 인쇄된 마스크(70)의 상기 진공압착된 피아이시(55)-회로기판(60) 상에 정렬시키는 마스킹작업(130),상기 마스킹된 피아이시(55)-회로기판(60)의 노광(140),상기 노광된 피아이시(55)-회로기판(60)의 현상(150),상기 현상잔여물을 제거하기 위한 피아이시(55)-회로기판(60)의 수세(160),상기 현상된 피아이시(55)-회로기판(60)의 경화(170);공정을 적어도 전체 공정에 포함하는 것을 특징으로 하는 연성회로기판의 감광성커버레이의 성막방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 피아이시(55)-회로기판(60) 간의 가접착은 23 - 40 도 섭씨의 온도환경에서 시행되는 것을 특징으로 하는 연성회로기판의 감광성 필름 커버레이의 성막방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 피아이시(55)-회로기판(60) 간의 진공압착은 70 - 90 도 섭씨의 온도환경에서 수행하는 것을 특징으로 하는 연성회로기판의 감광성 필름 커버레이의 성막방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 노광은 300 mj/cm2 이상의 고에너지의 자외선으로 시행하는 것을 특징으로 하는 연성회로기판의 감광성 필름 커버레이의 성막방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 경화공정은 다단의 가열공정으로서 구성되며, 자외선가열로써 1 차적으로 섭씨 140도에서 200 까지 일정한 비율로 온도를 증가시키면서 60분간 가열하여 경화시키고, 다시 2차적으로 섭씨 180 도에서 10 분간 가열한 뒤, 3 차적으로 섭씨 230 도에서 10분간 가열하는 것이 바람직한 가열실시구성인 것을 특징으로 하는 연성회로기판의 감광성 필름 커버레이의 성막방법.
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Cited By (6)
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2004
- 2004-03-31 KR KR1020040022103A patent/KR20050096656A/ko not_active Application Discontinuation
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