KR20060035162A - 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회로 패턴을 형성하는 물질과 다른 시드층을 형성하고 회로 패턴으로 전해 동도금층을 형성한 후, 선택적으로 에칭하는 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판은 절연층; 상기 절연층상에 소정의 패턴으로 형성되며, 형성된 두께에 비례하는 크기로 상기 소정의 패턴의 모서리 부분이 에칭되어 있는 무전해 도금층; 및 상기 무전해 도금층상에 형성되며, 모서리 부분이 직각을 이루는 동도금층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 (A) 절연층상에 무전해 도금층을 형성하는 단계; (B) 상기 무전해 도금층상에 소정의 도금 레지스트 패턴을 형성하는 단계; (C) 상기 도금 레지스트 패턴을 이용하여, 상기 무전해 도금층상에 전해 동도금층을 형성하는 단계; (D) 상기 무전해 도금층에 형성된 상기 도금 레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및 (E) 상기 무전해 도금층에 선택적 에칭액을 분무시킴으로써, 상기 동도금층이 형성되지 않은 부분의 무전해 도금층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

인쇄회로기판, PCB, 서브트랙티브법, 플레쉬 에칭, MCM, CSP

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{Print circuit board and method for fabricating the same}

도 1a 내지 도 1g는 종래의 세미에디티브법을 이용한 인쇄회로기판의 제조방법의 흐름을 나타내는 단면도이다.

도 2는 도 1g의 원형의 점선으로 표시한 부분의 확대도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.

도 4는 도 3의 원형의 점선으로 표시한 부분의 부분 확대도이다.

도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법의 흐름을 나타내는 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

201 : 절연층

202 : 무전해 도금층

203 : 드라이 필름

204 : 아트 워크 필름

205 : 전해 동도금층

본 발명은 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회로 패턴을 형성하는 물질과 다른 시드층을 형성하고 회로 패턴으로 전해 동도금층을 형성한 후, 선택적으로 에칭하는 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근, 전자기기의 고기능화 및 경박 단소화의 요구에 수반해, 전자 부품의 고 밀도 집적화 및 고밀도 실장화가 진행되어 오고 있다. 이것들의 전자기기에 사용되는 인쇄회로기판의 배선은 고밀도화 하는 경향이 있어, 빌드업한 다층 배선구조가 채용되고 있으며, 빌드업 다층 배선판은, 수지만으로 구성되는 절연층과 도체를 겹쳐 쌓으면서 형성된다.

또한, 멀티미디어에 의한 정보통신 및 네트워크 사회를 실현하기 위해서는 많은 양의 데이터 교환, 전송시 대용량화, 고속화 및 디지털화가 요구된다. 이런 요구에 대한 반도체 디바이스의 미세화 기술과 함께 정보기기의 상품화 방법으로서 고밀도 실장화 기술이 반드시 필요하다. MCM(Multi Chip Module)과 CSP(Chip-Sized Package) 등이 고밀도 실장화 기술에 필요한 부품이다. 마찬가지로, 이러한 MCM과 CSP 등 고밀도 회로제품에의 대응을 위해 빌드업 공법으로 제작된 인쇄회로기판이 급속히 발달하고 있다.

한편, 배선 패턴을 형성하는 방법으로는 동박을 에칭 하는 방법(Subtrative process; 서브트랙티브법), 전해 동도금에 의한 방법(Semi additive process; 세미어디티브법), 무전해 동도금에 의한 방법(Full additive process; 풀 어디티브법) 등이 있으며, 배선 밀도의 고밀도화에 대응 가능한 세미어디티브법이 특히 주목받고 있다.

도 1a 내지 도 1g는 종래의 세미어디티브법을 이용한 인쇄회로기판 제조방법의 흐름을 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1g의 원형의 점선으로 표시한 부분의 부분 확대도이다. 여기서 각각의 도면에 관하여, 인쇄회로기판의 일면이 도시되어 있으나, 실질적으로 인쇄회로기판의 양면에 대하여 수행된다.

종래의 세미어디티브법을 이용한 인쇄회로기판의 제조방법은 시드층 형성 공정, 전처리 공정, 드라이 필름(Dry film)적층 공정, 노광 공정, 현상 공정, 전해 동도금 공정, 드라이 필름 박리 공정, 플레쉬 에칭(Flash Etching) 공정으로 이루어진다.

도 1a에서와 같이, 절연층(101)에 시드층으로 무전해 동도금층(102)을 형성 한다.

여기서 시드층 형성 공정은 촉매석출 방식과 스퍼터링증착 방식으로 크게 분류되고 있다.

도 1b에서와 같이, 무전해 동도금층(102)에 드라이필름(103)을 도포한다.

도 1c에서와 같이, 드라이필름에(103) 소정의 패턴이 형성된 아트워크필름(104)을 도포한다.

도 1d에서와 같이, 노광 및 현상함으로써, 드라이필름(103)에 도금 레지스트 패턴을 형성한다.

도 1e에서와 같이, 전해 동도금 공정을 수행하여 전해 동도금층(105)을 형성 한다.

도 1f에서와 같이, 드라이필름(103)을 박리 시킨다.

도 1g에서와 같이, 시드층인 무전해 동도금층(102)을 플래쉬 에칭을 한다. 이때, 무전해 동도금층(102)과 전해 동도금층(105)이 에칭액의 영향을 받아 회로폭도 좁아지고, 모서리 부분이 둥글게 에칭된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 무전해 동도금층(102)의 모서리 부분은 E1의 폭을 가지고 둥글게 에칭된다.

또한, 전해 동도금층(105)의 모서리 부분은 E2의 폭을 가지고 둥글게 에칭된다.

이에 따라 종래의 인쇄회로기판 제조방법은 고밀도 회로 제품에 대응하기 위한 배선의 폭이 좁아지므로 회로형성을 위해 에칭요소를 보정해야 하는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 선택적 에칭 방식을 이용하여 미세한 회로패턴을 형성하는 인쇄회로기판 및 그 제조방식을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 인쇄회로기판은 절연층; 상기 절연층상에 소정의 패턴으로 형성되며, 형성된 두께에 비례하는 크기로 상기 소정의 패턴의 모서리 부분이 에칭되어 있는 무전해 도금층; 및 상기 무전해 도금층상에 형성되며, 모서리 부분이 직각을 이루는 동도금층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 상기 무전해 도금층은 아연, 산화아연, 니켈, 산화니켈, 크롬 및 그 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 (A) 절연층상에 무전해 도금층을 형성하는 단계; (B) 상기 무전해 도금층상에 소정의 도금 레지스트 패턴을 형성하는 단계; (C) 상기 도금 레지스트 패턴을 이용하여, 상기 무전해 도금층상에 전해 동도금층을 형성하는 단계; (D) 상기 무전해 도금층에 형성된 상기 도금 레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및 (E) 상기 무전해 도금층에 선택적 에칭액을 분무시킴으로써, 상기 동도금층이 형성되지 않은 부분의 무전해 도금층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법의 상기 (B) 단계는, (B-1) 상기 무전해 도금층상에 도금 레지스트를 도포하는 과정; 및 (B-2) 상기 도금 레지스트를 노광, 현상 및 에칭을 수행하여 소정의 도금 레지스트 패턴을 형성하는 과정;을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법의 상기 무전해 도금층은 아연, 산화아연, 니켈, 산화니켈, 크롬 및 그 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 상세 히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 에칭방법을 이용하여 제작된 인쇄회로기판의 단면도이고 도 4는 도 3의 원형의 점선으로 표시한 부분의 부분 확대도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 인쇄회로기판은 절연층(201), 상기 절연층(201)상에 소정의 패턴으로 형성된 무전해 도금층(202), 무전해 도금층(202)상에 형성된 전해 동도금층(205)을 포함한다.

여기서 절연층(201)은 여러 회로층간의 절연을 제공하는 역할을 한다. 예를 들면, 절연층(201)은 프리프레그(Prepreg) 및 B-스테이지 레진 레지스트(B-Stage Resin Resist) 등을 사용할 수 있다.

무전해 도금층(202)은 전해 동도금층(205)을 형성하는 물질과 다른 종류의 전도성 물질을 사용하고, 절연층(201)상에 소정의 패턴으로 형성된다.

예를 들면, 무전해 도금층(202)은 아연, 산화아연, 니켈, 산화니켈, 크롬 및 그 화합물 등으로 이루어진다.

그러나, 무전해 도금층(202)은 전해 동도금층(205) 및 절연층과 잘 결합하고, 전기 전도성이 우수한 물질이면 어떠한 물질도 사용할 수 있다.

이와 같이 형성된 무전해 도금층(202)은 선택적 에칭시 무전해 도금층(202)만 제거되고 전해 동도금층(205)은 에칭액의 영향을 받지 않는다.

도 4에서와 같이, 무전해 도금층(202)의 모서리 부분은 E3의 폭을 가지고 둥굴게 에칭된다. 여기서 폭(E3)는 무전해 도금층(202)의 두께에 비례하는 값을 갖 는다.

여기서 무전해 도금층(202)의 에칭비율은 에칭액의 농도, 에칭의 시간, 에칭온도, 에칭의 방향, 무전해 도금층(202)의 두께 등에 의해 영향을 받는다.

전해 동도금층(205)은 무전해 도금층(202)에 형성되고, 전해 동도금층(205)의 두께는 약 15㎛로 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 전해 동도금층(205)을 형성하기 위한 동도금 인입선은 무전해 도금층(202)을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 전해 동도금층(205)은 선택적 에칭액을 사용한 에칭공정을 하였기 때문에, 무전해 도금층(202)을 선택적으로 에칭하는 에칭액의 영향을 받지 않는다.

따라서, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 전해 동도금층(205)은 모서리부분이 거의 직각 형태를 이룬다.

도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법의 흐름을 나타내는 단면도이다. 여기서 각각의 도면에 관하여, 인쇄회로기판의 일면이 도시되어 있으나, 실질적으로 인쇄회로기판의 양면에 대하여 수행된다.

도 5a에서와 같이, 절연층(201)위에 무전해 도금층(202)을 형성한다.

여기서 절연층(201)은 프리프레그 및 B-스테이지 레진 레지스트 등을 사용할 수 있다.

무전해 도금층(202)은 아연(Zn), 산화아연, 니켈(Ni), 산화니켈, 크롬(Cr) 및 그 화합물 등의 전도성 물질로 이루어진다. 무전해 도금층(202)의 특징은 구리(Cu) 및 절연층(201)과 잘 결합하고, 전기적 전도성이 우수한 물질이다. 또한, 무 전해 도금층(202)의 두께는 약 1㎛ 정도로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 무전해 도금층(202)에 지문이나 기름, 먼지 등이 묻어 있으면, 배선이 오픈되거나 단락이 발생하는 원인이 될 수 있다. 이는 도금 공정에서는 도금 두께가 불균일하게 되어 배선의 오픈과 단락의 문제로 이어진다. 이와 같은 불량을 방지하기 위하여 무전해 도금층의 표면을 세정하는 전처리를 해준다. 전처리의 또 다른 목적은 무전해 도금층의 표면에 거칠기를 부여하는 것으로, 이는 드라이필름 적층 공정에서 드라이필름의 밀착력을 높이기 위한 것이다.

일실시예로, 전처리에는 화학적인 방법, 기계적인 방법 및 이를 혼용한 방법이 있다.

화학적인 방법은 소프트 에칭방식, 화학세정 방식, 산처리 방식이 있다.

기계적인 방법은 부러시 방식, 연마입자 방식, 제트 스크럽 방식이 있다.

또한, 혼용방식의 전처리는 브러시 + 소프트 에칭방식, 소프트 에칭 + 브러시 방식, 산처리 + 브러시 방식이 있다.

실시예에서, 전처리공정은 10%의 황산용액을 사용하는 것이 바람직하다. 이후, 무전해 도금층에 잔류하고 있는 각종 약품이나 연마제 등의 오염을 물로 세정하고 건조 부분에서 완전히 건조시키는 수세 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

도 5b에서와 같이, 무전해 도금층(202)에 드라이필름(203)을 도포한다.

여기서 드라이필름(203)은 필름형태로 된 감광재(포토레지스트)와 신축성을 부여하기 위한 마일러 필름 및 커버 필름으로 형성된다.

커버필름은 드라이필름을 동박 적층판에 입히는 라미네이션 공정에서 제거한 다.

마일러 필름은 라미네이션 후에도 남아 포토레지스트 필름을 보호하고, 현상공정 전에 제거한다.

도 5c에서와 같이, 소정의 패턴이 인쇄된 아트워크필름(Art Work Film) 혹은 글래스마스크(Glass Mask)(204)를 드라이 필름(203)에 밀착시킨 후, 자외선을 조사한다. 이때, 아트워크필름 및 글래스마스크(204)의 소정의 패턴이 인쇄된 검은 부분은 자외선을 투과하지 못한다. 인쇄되지 않은 부분은 자외선이 투과하여 아트워크필름 및 글래스마스크(204) 아래의 드라이 필름(203)을 경화시킨다.

여기서 아트워크필름 혹은 글래스마스크(204)은 포토 플로터(Photo Plotter)나 레이저 플로터(Laser Plotter)를 이용하여 제작된다.

최근에는 아트워크필름을 감광시키는 광원으로 LED(Light Emitting Diode)를 사용하는 포토플로터를 주로 사용한다. 플로터를 이용하여 직접 그려낸 아트워크필름을 마스터 필름이라고 한다. 플로터에서 1차적으로 출력된 마스터 필름은 은염 필름을 이용하여 제작된다.

은염 필름은 치수 안정을 위해 175㎛ 정도의 두꺼운 폴리에스테르 필름을 이용하여 만들어진다.

이와 같은 필름은 치수 안정성은 좋으나, 온도 및 습도에 따라 치수가 변화한다. 그러므로, 항온 항습 환경 하에서, 오염이나 긁힘이 생기지 않도록 세심하게 주의하면서 보관한다. 노광에 영향을 미치는 요소에는 노광량, 아트워크필름의 밀착을 위한 진공 보조도구의 성능, 노광량의 균일도, 진공도, 노광 시간, 자외선 램프의 성능 등이 있다.

도 5d에서와 같이, 드라이필름(203)을 현상함으로써, 드라이필름(203)에 소정의 도금 레지스트 패턴을 형성한다.

여기서 현상은 빛에 노출되어 경화된 부분은 남기고, 그 외의 부분은 용해시켜 제거한다. 현상을 통해 아트워크 필름상의 배선패턴이 기판에 현상액은 탄산나트륨(Na₂CO₃)이나 탄산칼륨(K₂CO₃)수용액을 사용한다.

도 5e에서와 같이, 회로 패턴을 형성하기 위한 전해 동도금층(205)을 형성한다.

여기서 전해 동도금은 도금될 면적을 계산하여 직류 정류기에 적당한 전류를 흘려 동을 석출하는 방식을 사용하는 것이 바람직하다.

전해 동도금층(205)의 두께는 약 15㎛로 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 전해 동도금층(205)을 형성하기 위한 동도금 인입선은 별도로 형성된 동도금 인입선을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 전해 동도금층(205)을 형성하기 위한 동도금 인입선은 무전해 도금층(202)을 사용하는 것이 바람직하다.

도 5f에서와 같이, 무전해 도금층(202)에 도포된 드라이 필름(203)을 박리하여 제거한다.

여기서 드라이필름(203)은 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH) 등이 포함된 박리액을 사용한다.

상술한 도 5b 내지 도 5f의 과정에서, 도금 레지스트로 드라이필름(203)을 사용하였으나, 액체 상태의 감광재를 도금 레지스트로 사용할 수 있다.

이 경우, 자외선에 감광되는 액체 상태의 감광재를 절연층(201)에 도포 한 후 건조시킨다. 다음으로, 소정의 패턴이 형성된 아트워크필름(204)을 이용하여 감광재를 노광 및 현상함으로써, 감광재에 소정의 패턴을 형성한다. 그 다음으로, 소정의 패턴이 형성된 감광재를 도금 레지스트로 사용하고, 전해 동도금 공정을 수행함으로써, 전해 동도금층(205)을 형성한다. 그 후, 감광재를 제거한다. 여기서 액체 상태의 감광재를 코팅하는 방식은 딥 코팅 방식, 롤 코팅 방식, 전기 증착 방식 등이 있다.

이러한 액체 상태의 감광재를 이용하는 방식은 드라이 필름(203)보다 얇게 도포할 수 있으므로, 보다 미세한 회로패턴을 형성할 수 있는 장점이 있다. 또한, 절연층(201)의 표면에 요철이 있는 경우, 이를 채워 균일한 표면을 형성할 수 있는 장점도 있다.

도 5g에서와 같이, 무전해 도금층(202)에 선택적 에칭액을 분무시킴으로써, 무전해 도금층(202)을 제거한다.

여기서 무전해 도금층(202)만 선택적으로 제거되고, 전해 동도금층(205)은 에칭액의 영향을 받지 않는다.

이상에서 본 발명에 대하여 설명하였으나, 이는 일실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 다양한 변화 및 변형이 가능함은 본 기술분야에서 통상적으로 숙련된 당업자에게 분명할 것이다. 하지만, 이러한 변화 및 변형이 본 발명의 범위 내에 속한다는 것은 이하 특허청구범위를 통하여 확인될 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법은 도체 회로층과 다른 금속을 사용하여 무전해 도금층을 형성한 후, 무전해 도금층만 에칭하여 미세 회로패턴을 형성할 수 있는 효과가 있고, 도체 회로층의 폭이 감소하지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법은 회로폭이 감소하지 않으므로, 회로 형성을 위해 감안되는 에칭 요소를 보정할 필요가 없는 효과도 있다.

또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법에서 도체 회로층이 에칭에 의해 영향을 받지 않으므로, 도체 회로 바닥 부분이 에칭 되는 영향도 작아져 도체 회로 폭에 대해 우수한 품질 데이터를 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 절연층;

   상기 절연층상에 소정의 패턴으로 형성되며, 형성된 두께에 비례하는 크기로 상기 소정의 패턴의 모서리 부분이 에칭되어 있는 무전해 도금층; 및

   상기 무전해 도금층상에 형성되며, 모서리 부분이 직각을 이루는 동도금층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 무전해 도금층은 아연, 산화아연, 니켈, 산화니켈, 크롬 및 그 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
3. (A) 절연층상에 무전해 도금층을 형성하는 단계;

   (B) 상기 무전해 도금층상에 소정의 도금 레지스트 패턴을 형성하는 단계;

   (C) 상기 도금 레지스트 패턴을 이용하여, 상기 무전해 도금층상에 전해 동도금층을 형성하는 단계;

   (D) 상기 무전해 도금층에 형성된 상기 도금 레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및

   (E) 상기 무전해 도금층에 선택적 에칭액을 분무시킴으로써, 상기 동도금층이 형성되지 않은 부분의 무전해 도금층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으 로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 (B) 단계는,

   (B-1) 상기 무전해 도금층상에 도금 레지스트를 도포하는 과정; 및

   (B-2) 상기 도금 레지스트를 노광, 현상 및 에칭을 수행하여 소정의 도금 레지스트 패턴을 형성하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 무전해 도금층은 아연, 산화아연, 니켈, 산화니켈, 크롬 및 그 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.

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