KR20060134829A - 회로 패턴 형성 방법, 회로 패턴 형성 장치 및 인쇄 회로기판 - Google Patents

회로 패턴 형성 방법, 회로 패턴 형성 장치 및 인쇄 회로기판 Download PDF

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Abstract

도전성 패턴을 제조할 때 형성된 위성체에 의하여 회로 내에 원하지 않는 단락회로가 생성될 가능성을 감소하여 높은 신뢰성을 갖는 인쇄 회로 기판을 형성할 수 있는 회로 패턴 형성 방법이 제공된다. 결과적으로, 이 발명은 도전성 패턴 형성액(11) 및 절연성 패턴 형성액(13)의 액적을 분사하면서, 액체 토출 헤드 및 기판(10)을 서로에 대하여 복수회 스캐닝함으로써 소정 두께의 도전성 패턴(11) 및 절연성 패턴(13)을 겹치게 드로잉한다. 기판상에서 서로 인접하는 도전성 패턴 및 절연성 패턴을 형성할 때, 1회 이상으로 절연성 패턴을 형성하는 단계는, 도전성 패턴이 소정 두께를 가질 때까지 복수회 수행되는 도전성 패턴 형성 단계들 사이에서 수행된다.
회로 패턴, 패턴 형성 방법, 인쇄 회로 기판, 절연성 패턴, 도전성 패턴

Description

회로 패턴 형성 방법, 회로 패턴 형성 장치 및 인쇄 회로 기판 {CIRCUIT PATTERN FORMING METHOD, CIRCUIT PATTERN FORMING DEVICE AND PRINTED CIRCUIT BOARD}
도1은 일 실시예의 회로 패턴 형성 장치의 외형의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도.
도2는 본 실시예의 회로 패턴 형성 장치에서 제어 시스템을 개략적으로 보여주는 블록도.
도3은 본 발명의 제1 실시예에서의 패턴 형성 방법에서 드로잉 과정을 보여주는 흐름도.
도4의 (a) 내지 (f)는 본 발명의 제1 실시예에서 기판상에 도전성 및 절연성 패턴을 드로잉하는 과정을 보여주는 개략도.
도5는 본 발명의 제2 실시예에서의 패턴 형성 방법에서 드로잉 과정을 보여주는 흐름도.
도6의 (a) 내지 (f)는 본 발명의 제2 실시예에서 기판상에 도전성 및 절연성 패턴을 드로잉하는 과정을 보여주는 개략도.
도7은 본 발명의 제3 실시예에서의 패턴 형성 방법에서 드로잉 과정을 보여주는 흐름도.
도8의 (a) 내지 (h)는 본 발명의 제3 실시예에서 기판상에 도전성 및 절연성 패턴을 드로잉하는 과정을 보여주는 개략도.
도9의 (a) 내지 (k)는 본 발명의 제4 실시예에서 기판상에 도전성 및 절연성 패턴을 드로잉하는 과정을 보여주는 개략도.
도10의 (a) 내지 (k)는 종래의 다층 인쇄 회로 기판을 제조하는 과정을 보여주는 단면도.
도11의 (a) 내지 (f)는 헤드로부터 용액의 액적이 어떻게 분사되는지를 보여주는 단면도.
도12의 (a) 내지 (c)는 주 액적 및 위성체 사이의 위치 관계를 보여주는 도.
도13의 (a) 내지 (c)는 위성체에 의하여 부적절하게 제조된 회로를 보여주는 도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1, 10, 20, 50, 60, 102, 132: 기판
11, 15, 21, 26, 32, 36, 51, 62, 64: 도전성 패턴
13, 16, 24, 27, 31, 34, 37, 52, 61, 63, 65: 절연성 패턴
12, 14, 135: 위성체
131: 헤드
133: 노즐
134: 액적
본 발명은 도전성 패턴 형성액 및 절연성 패턴 형성액을 기판으로 분사함으로써, 회로 패턴을 형성하는 회로 패턴 형성 방법 및 회로 패턴 형성 장치에 관한 것이다.
인쇄 회로 기판상에 패턴을 형성하는 경우, 일반적으로 서브트랙티브법(subtractive method)이 사용된다. 그러나, 이 서브트랙티브법은 많은 제조 과정을 요구하며, 그 비용이 전체 제조 비용의 많은 퍼센트를 차지한다. 이 문제를 처리하기 위하여, 더 적은 수의 단계를 요구하고 적은 양의 다양한 제품을 생산하기에 적절한, 소위 액체 분사법이 최근 제안되어 있다. 이 액체 분사법은 패턴 형성액을 기판에 분사함으로써 기판상에 패턴을 드로잉(drawing)하며, 미국 특허 No. 20040000429(일본 특허출원공개공보 No. 2003-309369)호에 개시되어 있다.
미국 특허 No. 20040000429호는 기판과 액체 토출 헤드를 서로에 대하여 이동시키고, 그들이 이동할 때 헤드가 액체 액적(droplet)을 분사시킴으로써 배선 패턴을 형성하는 방법이 개시되어 있다. 이 패턴형성 방법의 개략은 도10의 (a) 내지 도10의 (k)를 참조함으로써 설명될 것이다.
도10의 (a) 내지 (k)는 제조과정에서 다층 인쇄 회로 기판의 단면도이다. 도10의 (a)는 액체 토출 헤드(101)로부터 기판(102)으로 분사된 미세 금속 입자를 포함하는 도전성 패턴 형성액의 액적을 보여준다. 여기서, 지시된 104는 기판(102) 상에 낙하된, 분사된 액적(103)에 의하여 형성된 도트(dot)이다. 도 트(104)의 낙하 간격은 그들이 서로 접촉되지 않게 되어져 있다. 도전성 패턴을 형성한 후, 도전성 패턴 형성액의 용제는 도10의 (b) 의 105로 도시된 상태로 건조된다. 용제가 증발된 후 형성된 도트(105)는, 그들이 건조되기 전보다 더 얇다.
다음, 도10의 (c)에 도시된 바와 같이, 이미 형성된 점들 사이의 위치로, 도전성 패턴 형성액의 액적을 분사함으로써 도트(106)가 인접한 도트(105)들 사이에 형성된다. 그런 후, 그들은 용제를 증발시킴으로써 건조되어, 도10의 (d)에 도시된 바와 같이, 모든 도트들이 접속된 상태로 패턴(107)을 형성하도록 한다. 또한, 도전성 패턴을 소정의 두께로 형성하기 위하여, 도10의 (e)에 도시된 바와 같이, 상술된 분사 및 건조 단계를 반복하여 제1 층 도전성 패턴(108)을 형성한다.
다음, 이미 형성된 도전성 패턴 상에, 도전성 패턴 형성액을 분사하여, 제1 층 및 제2 층을 전기적으로 접속하기 위한 층간 도전성 기둥(109)을 형성한다[도10의 (f) 참조]. 그런 후, 패턴을 가열하여, 서로 전기적으로 접촉하는 층간 도전성 기둥(109) 내에, 패턴(108)과 층간 도전성 기둥(109)을 통합 패턴으로 만드는 금속 입자를 갖도록 한다[도10의 (g) 참조].
그런 후, 도10의 (h) 에 도시된 바와 같이, 층간 절연막을 형성하기 위한 용액(110)을, 층간 도전성 기둥(109)이 절연막으로부터 약간 돌출되도록 하는 두께로 공급된다. 그런 후, 패턴을 가열하여 용제를 제거하고 절연성 재료를 경화시켜서, 그 결과, 층간 절연막(110)의 두께가, 도10의 (i)에 도시된 바와 같이, 반으로 감소하도록 한다. 여기서, 절연성 패턴 형성액을 다시 공급하고[도10의 (j)], 가열단계를 행하여, 도10의 (k)에 도시된 바와 같이, 거의 평편한 절연막을 형성하도록 한다.
제2 층을 형성할 때, 상술된 패턴 형성 과정을, 도10의 (k)의 제1 층 상에 반복적으로 수행하여 다층 회로를 형성한다.
상술된 바와 같이, 액체 토출 헤드를 사용하는 액체 분사형 회로형성 방법에 대하여는, 요구되는 단계의 횟수가 비교적 적으며, 따라서 인쇄 회로 기판은 많은 비용을 들이지 않고 구성될 수 있다. 그러나, 액체 토출 헤드의 노즐로부터 액체 액적을 분사할 때, 소위 위성체(satellites)라 불리는 작은 액적이 주 액적을 따라서 또한 확산 되어서, 형성되는 회로에 문제점을 발생시킨다.
헤드의 액적 분사 과정 및 위성체가 주 액적을 따라서 어떻게 형성되는가에 대한 것과 함께, 상술된 문제점에 대하여도 상세하게 설명될 것이다.
도11의 (a) 내지 (f)는 도전성 패턴 형성액 및 절연성 패턴 형성액과 같은 회로형성액(액체로서 간단하게 언급됨)이 어떻게 액체 토출 헤드로부터 분사되는가를 보여주는 단면도이다. 각 도면에서, 어둡게 보이는 부분이 그 용액을 나타낸다. 도11의 (a)에 도시된 바와 같이, 회로형성액은, 액체 경로를 통하여 액체 챔버(121)로부터 노즐(123)의 개구까지 채워진다. 표시된 124는 실리콘 기판(125) 내에 형성된 히터이다. 액체 챔버(121) 내에 존재하는 용액은, 모세관 인력에 의하여 액체 경로(122)로 나아가게 된다. 동시에, 액체 경로(122) 내의 용액은, 액체 탱크와 같은 공급 장치에 의하여 발생되는 음압(negative pressure)에 의하여 동작하게 되어서, 액체 챔버(121)로 끌어당겨지는 경향도 있다. 그러므로, 용액 분사가 수행되지 않을 때는, 이 두 힘은 도시된 바와 같이 용액을 유지하도록 평형을 유지한다. 이때, 노즐(123) 내의 용액은 액체 챔버(121)를 향하여 작용하는 음압에 의하여, 도시된 바와 같이, 오목한 매니스커스(meniscus;126)를 형성한다.
도11의 (b) 내지 (f)는, 도11의 (a)에 도시된 정지 상태와는 대조적으로, 기포가 어떻게 형성되는지, 액적이 어떻게 분사되며, 실제 분사 작업이 수행될 때 매니스커스가 어떻게 형성되는지를 보여준다.
인쇄 작업이 시작되고 전압이 히터(124)에 인가되면, 열에너지가 히터(124)에 의하여 생성되어서, 액체 경로(122) 내의 용제를 가열하고, 막이 끓게 됨으로써, 기포(127)를 생성한다. 기포(127)는, 히터(124)가 활성화되는 동안 계속 확장되고, 그 확장력은 용액을 액체 경로(122) 내에서 이동시킨다. 즉, 노즐(123) 근처의 용액은 매니스커스(126)를 파괴하고, 밖으로 돌출하며, 챔버(121) 근처에 존재하는 용액은, 도11의 (b)에 도시된 바와 같이, 액체 챔버(121)로 향하여 움직인다.
또한, 도11의 (b)에 도시된 바와 같이, 용액이 노즐(123)로부터 크게 돌출된 상태에서, 히터(124)로의 전압 인가가 정지되면, 기포(127)는 노즐(123) 근처의 용액을 액체 경로(122)로 끌어당기면서 수축시킨다. 이때, 도11의 (c)에 도시되어 있는, 액체 경로(122)로 끌어 당겨진 용액으로부터 외부로 돌출되어 있는 용액은 화살표 방향으로 비산(fly) 한다. 비산하여 보내진 용액은 주 액적(128)과 그 뒤에 이은 위성체(129)로 불리는 더 작은 액적을 포함하며, 양자 모두 기판상에 낙하된다.
기포가 사라진 후 모세관 인력에 의하여 액체 경로(122)로 끌어당겨진 매니스커스(126)는 다시 노즐(123)을 향하여 이동하며, 용액이 액체 경로(122)로 채워진다[도11의 (d)]. 이 다시 채워지는 과정 중에, 용액 매니스커스는 도11의 (c)에 도시된 상태에서 도11의 (d)에 도시된 상태로 상태를 변환하며, 또한 노즐 근처에서 초기 상태로 이동한다. 관성 때문에, 매니스커스는 초기상태에서 정지할 수 없고, 노즐(123)로부터 약간 볼록하게 돌출된다.
매니스커스가 약간 볼록하게 돌출한 상태에서, 용액의 표면장력 및 탱크 내의 음력이 결합하여 매니스커스가 노즐(123)로 잡아 당겨진다. 이것은 용액을 진동시키고, 이 진동은, 최종적으로 정지할 때까지 점진적으로 감쇠한다[도11의 (f)].
1회의 인쇄 작업은 노즐로부터, 하나의 주 액적(128)을 분사하고, 이어서 하나 이상의 위성체(129)를 분사한다. 위성체(129)의 크기 및 주 액적(128)으로부터 위성체의 거리는 노즐(123)마다 변화되며, 분사 성능 또한 하나의 동일한 노즐에서조차 작업마다 변화되는 것은 공지되어 있다.
상술된 회로 패턴 형성 방법에 있어서, 이 위성체는 회로 기능에 문제를 발생시킬 수도 있는 가능성이 있다. 위성체가 어떻게 형성되는가는 도12의 (a) 내지 (c)를 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
우선, 스캐닝 중에 헤드의 노즐로부터 분사된 주 액적 및 위성체의 낙하 위치가 도12의 (a) 내지 (c)를 참조하여 설명될 것이다. 도12의 (a) 및 도12의 (b)는, 헤드가 액적을 분사할 때, 분사 헤드와 기판이 상대적으로 이동함으로써 패턴 을 드로잉하는 과정을 설명한다. 도12의 (c)는 하나의 분사 작업에서, 기판상에 형성된 액적의 형상을 보여준다. 상대적인 이동(스캔)은, 기판을 고정되게 유지하고, 도면의 좌측에서 우측으로 헤드(131)를 이동함으로써 행해진다.
액적(134)이 헤드의 노즐(133)로부터 분사될 때, 헤드(131)는 우측으로 이동하기 때문에, 액적(134)은, 도12의 (a)에 도시된 바와 같이, 분사된 위치로부터 우측으로 향하여 대각선 아래로 비산하게 된다. 그런 후, 도12의 (b)에 도시된 바와 같이, 주 액적(134)은, 그것이 분사될 때, 하나 이상의 위성체(135)를 동반하게 된다. 이 위성체(135)도 또한 우측을 향하여 대각선 아래로 떨어진다. 이 위성체(135)는, 주 액적(134) 이후에 형성되기 때문에, 주 액적(134)으로부터 약간 우측(스캔 방향)으로 시프트된 위치에 낙하된다. 반대로 말하면, 스캔이 반대방향으로, 즉 좌측을 향하여 수행되는 경우, 위성체(135)는 주 액적(134)의 좌측으로 시프트된 위치에 낙하된다(도시되지 않음). 주 액적(134) 및 위성체(135) 사이의 거리(D)는 헤드 스캔 속도, 액적 분사 속도, 액적 부피, 액적의 성분 및 노즐에서 기판까지의 거리에 의존하여 변화한다.
다음, 연속적으로 분사하는 액적에 의하여 패턴을 드로잉하는 과정이 설명될 것이다. 도13의 (a) 내지 (c)는 패턴 드로잉 과정을 보여주며, 도13의 (a) 내지 도13의 (b)는 단면도이고, 도13의 (c)는 평면도이다. 분사 헤드는 좌측에서 우측으로 스캐닝한다고 가정한다.
도13의 (a)는, 기판(132)상에 드로잉된 패턴(140)과, 그 패턴(140) 근처에 낙하된 것으로 보이는 분사된 액적과 동반하는 위성체(141)를 보여준다. 도13의 (b)는 동일한 위치로 액적을 다시 공급함으로써 두껍게 된 패턴을 보여준다. 비록 위성체(142)가 이때 또 형성된다고 할지라도, 상술된 바와 같이, 주 액적 및 위성체의 낙하 위치 사이의 거리가 분사 작업마다 빈번하게 변화하기 때문에, 다음의 스캔시에 낙하된 위성체(142)는 이전의 위성체(141) 상에 낙하 되는 것은 드물다. 액적 공급이, 패턴이 소정의 두께에 도달할 때까지 반복될 때, 도13의 (c)의 평면도 내의 일점쇄선으로 둘러싸여 도시된 바와 같이, 위성체의 낙하 상태에 따라서, 위성체가 서로 접촉될 수 있는 경우가 있다. 이 경우에는, 두 개의 패턴은 접속 회로 또는 단락 회로가 될 수 있어서, 결국 비정상적인 회로 작동을 일으킨다.
본 발명은 종래의 기술에서 경험한 문제점을 극복하기 위하여 달성된다. 본 발명의 목적은, 도전성 패턴을 제조할 때 형성되는 위성체에 의하여 회로 내에 원하지 않는 단락 회로가 생성될 가능성을 감소시켜서 높은 신뢰성을 갖는 인쇄 회로 기판을 형성할 수 있는 회로형성 방법을 제공하는 것이다.
상술된 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 다음의 구성을 갖는다. 제1 태양에 따르면, 본 발명은 소정의 두께의 절연성 패턴 및 도전성 패턴을 갖는 회로 패턴을 형성하는 방법으로서, 도전성 패턴을 형성하는 1 용액을 기판상에 분사하는 제1 헤드와 기판을 서로에 대하여 스캐닝하면서, 1회 스캔으로 도전성 패턴을 형성하는 단계를, 기판상에 형성된 도전성 패턴이 소정의 두께를 가질 때까지, 복수회 수행하는 단계와; 절연성 패턴을 형성하는 제2 용액을 기판상에 분사하는 제2 헤드와 기판을 서로에 대하여 스캐닝하면서, 1회의 스캔의 절연성 패턴의 형성단계를, 기판상에 형성된 절연성 패턴이 소정의 두께를 가질 때까지, 복수회 수행하는 단계를 구비하며; 기판상에서 서로 인접하는 도전성 패턴 및 절연성 패턴을 형성할 때, 1회 이상의 스캔으로 절연성 패턴을 형성하는 단계는, 도전성 패턴을 형성하는 단계가 복수회 실행되는 동안 실행되는 회로 패턴 형성 방법을 제공한다.
제2 태양에 따르면, 본 발명은, 기판상으로 제1 용액을 반복적으로 분사하는 제1 헤드와 기판을 서로에 대하여 스캐닝하면서, 소정의 두께로 기판상에 분사된 제1 용액에 의하여 형성된 도전성 패턴과, 기판상으로 제2 용액을 분사하는 제2 헤드와 기판이 서로에 대하여 스캔하면서, 기판상으로 분사된 제2 용액에 의하여, 1회 이상의 스캔으로 형성된 절연성 패턴을 구비하는 인쇄 회로 기판을 제공한다.
제3 태양에 따르면, 본 발명은 소정의 두께의 절연성 패턴 및 도전성 패턴을 갖는 회로 패턴을 형성하는 장치를 제공하며, 이 장치는, 도전성 패턴을 형성하기 위한 제1 용액을 분사하는 제1 헤드; 제1 헤드와 기판을 서로에 대하여 스캐닝하면서 제1 헤드가 기판상으로 제1 용액을, 1회 스캔으로 분사함으로써 수행되는, 도전성 패턴을 형성하는 작업을, 기판상의 도전성 패턴이 소정의 두께를 가질 때까지 복수회 수행하도록 제어를 수행하는 수단; 절연성 패턴을 형성하기 위한 제2 용액을 분사하는 제2 헤드; 및 제2 헤드와 기판이 서로에 대하여 스캔하면서 제2 헤드가 기판상으로 제2 용액을 분사함으로써 1회의 스캔으로 수행되는, 절연성 패턴을 형성하는 작업을, 기판상의 절연성 패턴이 소정의 두께를 가질 때까지 복수회 수행하도록 제어를 수행하는 수단을 구비하며, 기판상에 서로 인접하게 도전성 패턴 및 절연성 패턴을 형성할 때, 1회 이상의 스캔으로 절연성 패턴을 형성하는 작업 은, 도전성 패턴이 소정의 두께를 가질 때까지 복수회 실행되는 도전성 패턴형성 작업 중에 실행된다.
이 발명에 있어서, 도전성 패턴 형성액 및 절연성 패턴 형성액을 기판상으로 분사함으로써 회로 패턴을 형성할 때, 도전성 패턴 형성액의 분사와 함께 형성되어 절연성 패턴 상에 낙하 되는 위성체는 절연성 패턴 형성액으로 커버 된다. 그러므로, 도전성 패턴에 원하지 않는 단락 회로가 형성될 가능성이 상당히 감소 될 수 있다. 다음으로, 이것은 형성되는 회로에 높은 신뢰성을 허용하며, 인쇄 회로 기판의 제조시 수율을 개선할 수 있다.
상술된 본 발명의 목적, 효과, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 함께 다음의 실시예의 설명으로부터 명확하게 될 것이다.
이제, 본 발명의 실시예가 다음의 순서로 설명될 것이다.
1. 회로 패턴 형성 장치의 외형 구성의 설명 및 그 장치에 대한 제어 시스템의 설명.
2. 회로 패턴 제조에 사용되는 재료의 설명
3. 회로 패턴 형성 방법의 설명
[1. 회로 패턴 형성 장치의 외형 구성 및 제어 시스템의 구성]
먼저, 본 발명의 일 실시예로서, 기판상에 형성된 절연성 패턴 및 도전성 패턴으로 이루어진 회로 패턴을 형성하기 위하여 사용되는 회로 패턴 형성 장치의 외형 구성을 설명하자.
도1은 이 실시예에서 회로 패턴 형성 장치의 외형 구조를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
여기서 보여주는 회로 패턴 형성 장치는 스캔 방향(X 방향)으로 상호적으로 이동하는 운반대(109) 및 회로 패턴이 형성될 기판(1)이 장착되는 스테이지(103)를 갖는다. 이 운반대에서, 절연성 패턴 형성액을 기판(1)으로 분사하는 액체 토출 헤드(2) 및 도전성 패턴 형성액을 분사하는 액체 토출 헤드(3)가, X 방향으로 나란히 배열되어 있다. 또한 절연성 패턴 형성액 및 도전성 패턴 형성액을 액체 토출 헤드(2,3)로 각각 공급하는 두 개의 탱크(도시하지 않음)가 운반대 상에 장착되어 있다. 각 액체 토출 헤드에는, 관련 탱크로부터 공급되는 액체를 분사하기 위한 다수의 노즐이, 스캔 방향(X방향)과 교차하는 방향으로 배치되어 있다. 이 노즐들은 노즐 어레이를 형성한다. 이 노즐 어레이는 스캔 방향에 수직 하는 Y 방향으로 바람직하게 연장되어야 한다. 각 헤드는 두 개 이상의 노즐 어레이를 가질 수도 있다. 도전성 패턴액 및 절연성 패턴액을 기판상으로 분사하면서, 액체 토출 헤드(2,3)가 기판 상을 반복적으로 스캔하여 회로 패턴을 형성한다.
한편, 상술된 설명에서는, 액체 토출 헤드가 기판상에서 이동하나, 본 발명의 효과는 헤드를 정지 상태로 유지하고 기판을 이동하는 것으로도 또한 생성될 수 있다.
CR 선형 모터(운반대 선형 모터;101)는, 운반대(109)가 전방 및 후방 스캔을 실행하도록 전원으로서 제공된다. Y 방향으로 기판(1)을 이동하기 위한 수단으로서, 스테이지(103) 및 스테이지를 구동하는 LF 선형 모터(line feed linear motor;102)가 제공된다. LF 선형 모터(102)는 베드(bed,108)에 단단하게 고정되어 있어서, 기판(1)을 운반하는 스테이지(103)의 상면은, 스테이지(103)가 이동하는 모든 경우에, 베드(108)의 상면에 평행하게 유지될 수 있다. CR 선형 모터(101)는 베드(108) 상에 세워진 매우 단단한 베이스(104)에 단단하게 고정되어 있다.
운반대(109)는 베드의 상면, 즉 스테이지 면을 따라서 주 스캔 방향(X 방향)으로 상호적으로 이동한다. CR 선형 모터(101) 및 LF 선형 모터(102)는 각각 선형 인코더(111,112) 및 오리진 센서(origin sensor;106,107)를 포함한다. 선형 인코더(111,112) 및 오리진 센서(106,107)의 출력은, 선형 모터를 구동하는 서보 제어 입력으로서 사용된다. 또한, 운반대측 상의 선형 인코더(111)는 용액 분사 타이밍을 생성하기 위하여 사용된다. 인코더는 수십 ㎛ 폭의 회로 패턴을 형성하기에 충분히 높은, 0.5㎛의 감도 한계를 갖는다.
여기에서 도시하지는 않았으나, 회로 패턴 형성 장치는 스테이지(103)의 상면에 수직인 방향(Z 방향)으로 위로 또는 아래로 운반대를 미세하게 이동하는 상승/하강 기구를 갖는다. 이 상승/하강 기구는 운반대 및 기판의 상면 또는 기판상에 형성된 회로 패턴 사이의 틈을 조정할 수 있다.
또한, 이 실시예의 회로 패턴 형성 장치는 호스트 장치로서 개인컴퓨터(PC;도시되지 않음)와 접속된다. 이 PC로부터 전송된 도안 정보(회로 패턴 형성정보)에 기초하여, 회로 패턴 형성 장치는 스테이지(103)를 LF 선형 모터(102)에 의하여 소정의 위치로 이동시키고, 도전성 패턴 형성액 또는 절연성 패턴 형성액을 헤드로부터 기판상의 소정의 위치로 분사하면서 CR 선형 모터(101)에 의하여 운반대(109) 를 스캔하여 절연성 패턴 또는 도전성 패턴을 형성한다. 이때, Y 방향으로 측정된 노즐 어레이 길이가 Y 방향으로 측정된 기판(1)의 길이보다 짧으며, 제1 스캔에서 헤드의 드로잉 작업이 완성될 때, 기판(1)은 LF 선형 모터(102)에 의하여 Y 방향으로 노즐 어레이 길이를 이동하고 헤드는 다시 드로잉을 실행하도록 스캔한다. 액체 토출 헤드의 스캔 및 기판(1)으로의 공급을 반복함으로써, 소정의 도전성 패턴 또는 절연성 패턴의 1 층이, 기판(1)의 전체 회로 패턴 형성 영역에 형성될 수 있다. 물론 회로 패턴 형성영역의 길이가 헤드보다 짧으면, 회로 패턴의 1 층은 액체 토출 헤드의 제1 스캔에 의하여 완전하게 드로잉될 수 있다. 그런 후, 패턴 형성 작업은 전체 회로 패턴 형성영역 상에서 반복되어, 소정의 두께의 도전성 패턴 또는 절연성 패턴을 형성한다. 소정 두께의 패턴을 얻기 위한 드로잉 작업의 상세는 [3. 패턴형성 방법의 설명]에서 이후에 설명될 것이다.
회로 패턴 형성 장치에 의하여 기판상에 회로 패턴을 형성하고 인쇄 회로 기판을 완성하기 위하여, 기판상에 회로 패턴을 고정시키도록 기판(1)에 공급된 용액 내의 용제를 증발시키는 정착 공정이 요구된다. 그러므로, 회로 패턴 형성 장치에 부가하여 건조 장치가 필요하다.
다음, 이 실시예의 회로 패턴 형성 장치의 제어 시스템이 설명될 것이다.
도2는 이 실시예의 회로 패턴 형성 장치에서 제어 시스템의 전체 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다. 기계유닛(46)은 액체 토출 헤드(2,3)를 운반하는 운반대(109)를 주 스캔 방향으로 이동하기 위한 CR 선형 모터(101) 및 기판(1)을 운반하는 스테이지(103)를 전송하기 위한 LF 선형 모터(102)를 또한 포함한다.
주 제어유닛(44)은 액체 토출 헤드를 포함하는 이 실시예의 전체 회로 패턴 형성 장치 및 기계유닛(46)을 제어하는 제어 시스템의 중앙부이다. 주 제어유닛(44)은, CPU, 작업 프로그램이 저장된 ROM 및 많은 데이터의 판독 및 기록을 허용하는 워크 RAM(work RAM)을 갖는다.
주 제어유닛(44)은 제어신호를 기계유닛(46)으로 출력하여 기계제어, 예를 들어 운반대(109) 및 스테이지(103)의 이동을 실행한다. 이것은 또한 헤드 제어유닛(42), 메모리 제어유닛(50) 및 액체 분사 헤더(2)의 작업을 제어하는 드로잉 위치 신호 발생유닛(41)으로 그리고 그들로부터 신호를 전송한다. I/F 유닛(47)은 도시되지 않은 PC와 회로 패턴 형성 장치 사이의 인터페이스이다. I/F 유닛(47)은 PC 와 같은 호스트 장치로부터 명령어 및 회로 패턴 드로잉 데이터(회로 패턴 형성 데이터)를 수신한다. 메모리 제어유닛(50)은 I/F 유닛(47)으로부터의 주 제어유닛(44)으로 명령어를 전송하며, 주 제어유닛(44)의 제어 하에서, 어드레스 신호 및 회로 패턴 드로잉 데이터를 버퍼 메모리(45)로 넣는 드로잉 타이밍을 생성한다.
또한, 주 제어유닛(44)은 I/F유닛(47)으로부터 수신된 명령어를 분석하고, 그 분석의 결과에 따라서, 드로잉 속도 및 드로잉 분해능과 같은 드로잉 조건을 설정한다. 그런 후, 드로잉 조건에 기초하여, 주 제어유닛(44)은 기계유닛(46) 및 드로잉 위치 신호 발생유닛(41)을 제어하여 소정의 조건하에서 드로잉 작업을 실행한다.
또한, 도시되지 않은 PC로부터 수신된 회로 패턴 드로잉 데이터는 버퍼 메모리(45) 또는 임시 메모리에 저장된 후 주, 제어유닛(44)으로부터 명령어를 수신하 는 메모리 제어유닛(50)의 제어에 의하여 헤드 제어유닛(42)으로 전송된다.
드로잉 위치 신호 발생유닛(41)으로부터 출력된 드로잉 위치 신호에 동기 하여, 헤드 제어유닛(42)이 액체 토출 헤드의 각 노즐을 구동하여, 버퍼 메모리(45)로부터 전송된 회로 패턴 드로잉 데이터에 따라서 회로 패턴을 드로잉한다.
[2. 회로 패턴 형성액의 설명]
(2-1. 기판)
이 실시예에서 기본적으로 사용된 기판(1)은 필름, 시트 또는 평편한 표면을 갖는 평판과 같은 형상이다. 회로 패턴 층을 형성할 때, 패턴 고정화는 용제를 증발시킴으로써 용이하게 된다. 따라서, 특히 바람직하게는 기판이 양호한 내열성을 갖는다. 평면 형상 이외에, 기판은, 회로 패턴이 액체 분사 방법에 의하여 형성될 수 있는 한은 굽은 형상을 가질 수도 있다. 기판은 다음의 재료를 사용할 수도 있다; 폴리에스테르막, 아로마틱 폴리아미드막 및 폴리이미드막과 같은 열가소성 수지막, 열가소성 수지 및 에폭시 수지가 주입된 후 경화되고 시트와 같이 형상화된 아로마틱 폴리아미드 섬유, 유리섬유, 및 폴리에스테르 섬유의 직물 및 부직포 직물; 및 일반적인 인쇄 회로 기판에 사용되는 유리 에폭시 적층판.
[2-2. 패턴 형성액]
도전율에 대하여, 도전성 패턴 형성액은 Al, Ag 및 SnO2와 같은 금속 입자를 일반적으로 포함한다. 금속입자는, 바람직하게는, 회로 패턴의 균일성 및 안전성의 견지에서 수십 내지 수백의 nm의 범위에 있는 직경을 갖는다. 용액은 물 및 수용성 유기 용제, 및 점성 조정액, pH 조정액, 방부제, 계면활성제 및 산화방지제와 같은 다른 구성성분을 필요에 따라서 포함한다.
절연패턴 형성액은 바람직하게는, 실리카, 알루미나, 칼슘 카보네이트 및 마그네슘 카보네이트를 포함한다. 그들이 절연성을 보이면, 다른 재료를 또한 사용할 수 있다. 액체 매체는 물을 포함한다. 이것은 또한 수용성 유기 용제 및 필요에 따라서, 점성 조정액, pH 조정액, 방부제, 다양한 종류의 계면활성제, 산화방지제 및 증발 촉진제와 같은 다른 첨가물을 혼합할 수 있다.
회로 패턴이 용액으로 드로잉된 후, 용제를 증발하여 건조한다. 또한 드로잉되어 건조된 후의 모든 패턴을 소결하여 금속 접속을 형성하는 금속입자를 갖는 높은 전도성의 인쇄 회로 기판을 형성한다.
[3. 회로 패턴 형성 방법의 설명]
(제1 실시예)
다음, 본 발명에 따르는 회로 패턴 형성 방법의 제1 실시예가 도3 및 도4의 (a) 내지 (f)를 참조하여 설명될 것이다. 도3은 제1 실시예에서 패턴 형성과정을 보여주는 흐름도이다. 도4의 (a) 내지 (f)는 도전성 및 절연성 패턴을 드로잉하는 과정을 보여주는 개략도이다. 도4의 (a) 내지 (e)는 드로잉 패턴이 건조되고 용제가 증발되는 상태를 나타내며, 도4의 (f)는 소결된 후, 회로 패턴이 완성된 상태를 나타낸다.
이 실시예에서, 도4의 (f)에 도시된 바와 같이, 하나의 통합층의 회로 패턴은 4개의 분리층으로 구성되며, 이 분리층 각각은 도4의 (e)에 도시된 바와 같이, 개별적인 패턴 드로잉 과정으로 형성된다. 즉, 헤드의 1회의 스캔과 동일한, 하나의 패턴 드로잉 작업이, 형성될 4개 중 하나의 분리층을 형성한다. 그러므로, 회로 패턴의 하나의 통합층과 동일한, 4개의 분리층을 모두 형성하기 위해서는, 4회의 드로잉 작업을 요구한다.
도3의 단계 S1에서, 패턴 형성액을 동일한 위치로 반복적으로 공급함으로써 소정의 두께의 패턴을 형성하도록 요구된 패턴 드로잉 작업의 횟수가 결정된다. 도전성 패턴 형성액을 반복적으로 공급하는, 이 패턴 드로잉 작업의 수는 절연성 패턴 형성액을 반복적으로 공급하는 패턴 드로잉 작업의 수와 동일하다.
단계 S2에서, 액체 토출 헤드는, 도전성 패턴 형성액을 기판(10)으로 분사하면서 기판상의 전 도전성 패턴 형성영역 상을 1회 스캔하여, 도4의 (a)에 도시된 바와 같이, 도전성 패턴(11)을 형성한 후 건조한다. 패턴 드로잉 작업은 헤드가 도4의 (a)에서 우측으로 향하여 스캔 될 때 실행되기 때문에, 위성체(12)는 도전성 패턴(11)의 우측에 낙하된다.
다음, 단계 S3에서, 절연성 패턴 형성액은 도전성 패턴(11)이 드로잉되지 않은 위치에 분사되어서, 절연성 패턴(13)을 형성한 후 건조한다. 이러한 방법으로 드로잉된 절연성 패턴(13)은 이미 낙하된 도전성 패턴 형성액의 위성체(12)를 커버한다. 절연성 패턴 드로잉 작업 중에, 절연성 패턴 형성액의 위성체가, 도전성 패 턴 드로잉 작업시와 동일하게, 낙하한다. 그러나, 이 위성체는 이 회로 작업에 어떤 문제도 발생시키지 않으므로 도시하지 않는다.
다음, 단계 S4에서, 패턴 드로잉 작업의 수가 소정 수에 도달했는지를 보기 위하여 체크가 실행된다. 소정 수에 아직 도달되지 않았다면, 그 과정은 단계 S2로 되돌아가며, 단계 S2 및 S3의 과정을 반복한다. 현재 단계에서, 4회의 드로잉 작업 중 1회만이 완료되었으므로, 다음의 작업의 과정을 설명할 것이다.
단계 S2로 되돌아간 후에, 도전성 패턴이 2회째 드로잉되고 건조된다. 이 상태는 도4의 (c)에 도시된다. 제2 도전성 패턴은 제1 도전성 패턴(11) 상에 드로잉되며, 제2 작업 중에 형성된 위성체(14)는, 제1 작업 중에 형성된 위성체(12) 상에서가 아니라, 단계 S3에서 드로잉된 절연성 패턴(13) 상에 드로잉된다. 그런 후, 도4의 (d)에 도시된 바와 같이, 단계 S3은, 제1 절연성 패턴과 같이, 다시 제2 절연성 패턴을 드로잉하고 건조한다.
그런 후, 도4의 (e)에 도시된 바와 같이, 단계 S2 및 S3에서의 드로잉 작업의 횟수가 4회의 소정의 총수에 도달할 때, 단계 S4에서는, 모든 패턴이 완전히 드로잉되었는지를 체크 한다. 만일 그렇다면, 패턴 드로잉 과정은 종료된다.
최종 단계로서, 인쇄 기판은 개별적인 베이킹 장치에서 구워져서, 도전성 패턴 형성액 내에서 도전성 미세 입자로서 사용되는 미세 금속 입자가 강건한 금속 접속을 만든다. 결국, 인쇄 회로 기판은 도4의 (f)에 도시된 바와 같이 형성된다. 절연성 패턴(16)에서, 도전성 위성체(17)가 존재한다. 그러나, 도전성 패턴의 드로잉 및 절연성 패턴의 드로잉을 교대로 하기 때문에, 도전성 위성체가 절연성 패 턴 형성액으로 커버 된다. 그러므로, 위성체들이 서로 접촉되지 않게 유지되며, 따라서 도전성 패턴(15)이 바람직하지 않게 단락되는 것을 방지하여 양호한 회로 패턴을 형성한다.
완성된 인쇄 회로 기판상의 도전성 패턴(15) 및 절연성 패턴(16)은 평편한 것이 바람직하다. 끝으로, 패턴 형성액은, 한번 드로잉되고 태워진 후의 도전성 패턴 및 절연성 패턴이 동일한 두께를 갖도록 선택되어야만 한다. 실제로, 도전율 및 허용가능 전류의 견지에서 소정의 두께를 갖는 도전성 패턴에 우선권이 주어지기 때문에, 절연성 패턴 형성액 내에서 사용된 절연성 입자의 수축률은 도전성 패턴을 형성하기 위하여 사용된 금속 입자의 것과 거의 동일한 것이 바람직하다.
(제2 실시예)
다음, 본 발명의 제2 실시예가 설명될 것이다. 제1 실시예는, 도전성 패턴의 드로잉 및 절연성 패턴의 드로잉을 스캔마다 교대로 실행하는 경우를 예로 다루었다. 제2 실시예에서는, 위성체가 임의의 단락 회로 문제점을 발생시키지 않는 한, 적층의 방향으로 도전성 패턴의 드로잉을 계속 실행하는 경우가 설명될 것이다.
도5는 제2 실시예의 회로 패턴 형성 방법에서 드로잉 과정을 보여주는 흐름도이다. 도6의 (a) 내지 (f)는 기판상에 도전성 및 절연성 패턴을 드로잉하는 과정을 보여주는 개략도이다. 도6의 (a) 내지 (e)는 용제를 증발시켜서 건조하여 드로잉된 패턴을 나타낸다. 도6의 (f)는 구워진 이후에 완성된 회로 패턴을 보여준다.
단계 S11은 소정의 두께로 패턴을 형성하기 위하여 요구되는 패턴 드로잉 작업의 수를 결정하며, 패턴 드로잉 작업은 헤드를 스캔함으로써 이미 드로잉된 하나 위에 도전성 패턴을 반복적으로 드로잉하는 것을 포함한다. 소정의 패턴 두께는 도전율 및 허용가능 전류를 고려함으로써 적절한 두께로 설정된다. 다음에 이어지는 본 실시예의 일 예의 경우는, 소정의 두께의 도전성 패턴이 4회의 헤드 스캔으로 4회의 드로잉 작업에 의하여 드로잉된 4개의 분리층을 구비하는 것을 가정한다.
단계 S12에서, 단계 S11에 의하여 결정된 드로잉 작업(스캔)의 수 중, 도전성 패턴 및 절연성 패턴의 드로잉을 연속적으로 실행하는 패턴 드로잉 작업의 수가 결정된다. 도전성 패턴용 연속 드로잉 층 내에서 드로잉 작업의 수를 결정하는 방법은, 도전성 패턴의 1회 드로잉 작업에서 실질적으로 생성된 위성체의 양을 미리 체크 하고, 서로 연결되어 있는 이들 드로잉 작업에서 생성된 위성체에 의하여 임의의 패턴 단락 회로가 발생 되지 않는 연속 드로잉 간격에서의 드로잉 작업의 최대 수를 결정하는 것을 포함한다. 생성된 위성체의 양은, 상술된 바와 같은 다양한 조건에 의존하여 변화하며, 따라서 예상보다 다소 많은 양의 위성체가 생성된다 할지라도, 단락 회로가 발생하지 않도록 드로잉 작업의 수를 결정하는 것이 중요하다. 이 실시예에서, 다음의 설명은 도전성 패턴이, 두 개의 드로잉 작업을 연속으로 실행함으로써 드로잉된 것으로 가정한다.
다음, 얼마나 많은 분리 절연 패턴층이 연속적으로 드로잉될 것인지 혹은 연속 드로잉 작업의 횟수가 결정된다. 최종적으로 형성된 도전성 패턴 및 절연성 패턴은 높이가 균일한 것이 바람직하다. 끝으로, 태워진 후의 절연성 패턴의 두께 가, 로우 방향으로 2회 드로잉되고 태워진 도전성 패턴의 두께와 거의 동일하도록 절연성 패턴을 드로잉할 필요가 있다. 예를 들어, 미세 금속 입자와 거의 동일한 수축률을 갖는 미세 절연성 입자가 사용될 때, 절연성 패턴 형성액의 하나의 액적 내에 포함된 절연성 입자의 양이 금속 입자의 두 배가 되는 경우를 고려하자. 이 경우에, 1회의 절연성 패턴 드로잉 작업에 의하여 형성된 절연성 패턴의 두께는 연속적으로 2회의 드로잉 작업을 실행함으로써 얻어진 도전성 패턴의 두께와 동일하다. 역으로 말하면, 하나의 액적 내에 포함된 절연성 미세 입자의 양이 미세 금속 입자의 양보다 적을 경우에는, 2회 이상의 드로잉 작업이 요구된다. 이 실시예는 하나의 액적 내에 포함된, 거의 동일한 응고인자와 거의 동일한 양의 입자를 갖는 도전성 및 절연성 패턴 형성액을 사용한다. 하나의 로우 방향으로 실행된 도전성 패턴 드로잉 작업과 동일한 회수인, 2회의 절연성 패턴 드로잉 작업을 연속적으로 수행하는 것으로 가정한다. 그러나, 본 발명은 이 조건으로 한정되지 않는다.
단계 S13에서, 도전성 패턴은 단계 S12에서 결정된 회수로 작성된다. 도6의 (a)는 2회의 연속적인 드로잉 작업에 의하여 완성될 도전성 패턴의 제1 분리층(제1회 드로잉 작업에 의해서 형성됨)을 보여준다. 도전성 패턴(21)은 기판(20) 상에 드로잉된다. 헤드의 스캔 방향을 우측으로 향하게 하기 때문에, 위성체(22)는 도전성 패턴(21)의 우측으로 낙하된다.
다음, 드로잉되고 건조된 (제2 드로잉 작업에 의하여 형성된) 제2 분리층을 도6의 (b)에서 보여준다. 제2 도전성 패턴은 제1 도전성 패턴(21) 상에 형성된다. 제2 드로잉 작업 중에 형성된 위성체(23)는, 기판상에 낙하 되지만, 제1 드로잉 작 업 중에 낙하된 위성체(22)와는 좀처럼 오버랩되지는 않는다.
다음, 단계 S14에서, 도전성 패턴(21)이 드로잉되지 않은 위치에, 절연성 패턴의 두 개의 분리층을 2회의 연속적인 드로잉 작업에 의하여 유사하게 드로잉한다. 도6의 (c)는 2회의 드로잉 작업에서 드로잉되고 건조된 절연성 패턴의 2개의 분리층을 보여준다. 이전의 작업에서 낙하된 위성체(22,23)는 절연성 패턴(24)으로 완전히 커버 된다.
다음, 단계 S15에서, 패턴 드로잉 작업이 소정회수를 실행했는지를 확인하기 위하여 체크가 실행된다. 만일 그 회수에 아직 도달하지 않았다면, 이 과정은 단계 S13으로 되돌아가서 단계 S13 및 S14의 과정을 반복한다. 현재의 단계에서, 4회의 도전성 패턴 드로잉 작업 중 단지 2개만이 실행되었으며, 따라서 이어지는 과정이 아래에서 설명될 것이다.
단계 S15에서 단계 S13으로 되돌아가서, 도전성 패턴의 제3 및 제4 분리층(제3 및 제4 드로잉 작업에 의하여 형성됨)이 2회의 연속 드로잉 작업에서 드로잉되고 건조된다. 이것은 도6의 (d)에서 보여준다. 이들 층은 이미 드로잉된 도전성 패턴(21) 상에 형성된다. 이 드로잉 작업에서 형성된 위성체(25)는 단계 S14에서 드로잉된 절연성 패턴(24) 상에 낙하된다. 그런 후, 도6의 (e) 에 도시된 바와 같이, 상술된 동일한 방법으로, 절연성 패턴이 2회의 연속 작업에서 드로잉되고 건조된다.
그런 후, 도전성 패턴 드로잉 작업의 횟수가 소정의 수(총 4회의 드로잉 작업)에 도달하면, 단계 S15는, 모든 패턴 드로잉 작업을 끝내고, 패턴 드로잉 과정 을 종료한다.
최종 단계로서, 회로 패턴이 드로잉된 기판을 구워서, 도6의 (f) 에 도시된 바와 같은 인쇄 회로 기판을 형성한다. 도면에 도시된 바와 같이, 도전성 패턴(26)의 우측에 있는 절연성 패턴(27)에서, 2회의 연속 드로잉 작업 중에 형성된 다수의 위성체(28)가 서로 근접한 두 위치에 놓인다. 그러나, 이들은 도전성 패턴(26)을 단락하기에 충분하게 가깝지가 않으므로, 양호한 회로 패턴이 형성될 수 있다. 또한, 이 실시예에서, 2회의 스캔이 연속적으로 수행되고 건조되기 때문에, 인쇄 회로 기판은, 제1 실시예에서와 같이 각각의 드로잉 작업 이후에 층이 건조될 때보다 더 짧은 시간에 완성될 수 있다.
(제3 실시예)
도7은 본 발명의 제3 실시예의 회로 패턴 형성 방법에서의 패턴 드로잉 과정을 보여주는 흐름도이다. 도8의 (a) 내지 (h)는 도전성 및 절연성 패턴을 드로잉하는 과정을 보여주는 개략도이다. 도8의 (a) 내지 (g)는 드로잉되고 용제를 증발시켜 건조된 회로 패턴을 보여주며, 도8의 (f)는 태운 후에 완성된 회로 패턴을 보여준다.
이 제3 실시예는, 회로 패턴의 하나의 층이 절연성 기판상에 형성되는 경우뿐만 아니라, 회로 패턴이 도전성 패턴 상에 형성되는 경우에도 적용될 수 있다. 또한, 이 실시예는 또 다른 패턴이, 이미 형성된 회로 패턴 상에 형성되는 경우, 즉 소위 다층 기판이 형성되는 경우에도 적용될 수 있다. 여기서는, 회로 패턴의 제2 층이 다층 기판 내에 형성되는 일 예의 경우가 설명될 것이다.
도8의 (a) 내지 (g)에 도시된 바와 같이, 제2 층의 회로 패턴(P2)이, 기판(50)상에 형성된 도전성 패턴(51) 및 절연성 패턴(52)으로 이루어진 제1 층의 회로 패턴(P1) 상에 형성된다. 도8의 (a) 내지 (g)에 도시된 제1 층의 회로 패턴(P1)은 임의의 방법으로 형성될 수 있으며, 이 발명의 방법으로 제한되지는 않는다.
이 실시예에서, 도8의 (g)에 도시된 바와 같이, 제2 층의 회로 패턴(P2)은, 그것을 4개의 층으로 분리하고 4회의 드로잉 작업으로 그들을 드로잉함으로써 형성되며, 절연성 패턴의 층은, 그것을 5 층으로 분리하고, 5회의 드로잉 작업으로서 그들을 드로잉함으로써 형성된다.
이 실시예에서, 소정의 두께로 제2 층의 회로 패턴(p2)을 형성하도록 동일한 위치에 패턴 형성액을 반복적으로 공급하는 회수(제2 층을 분리하고자 하는 층의 수)가 결정된다. 즉, 단계 S21은, 제2 층이 분리되는 층의 수를 결정한다(도전성 패턴이 드로잉되는 회수). 여기서, 도전성 패턴층은 4개의 층으로 분리되며, 그런 후 4회의 드로잉 작업으로 드로잉되어서 소정 두께의 회로 패턴(p2)을 생성한다. 다음의 단계 S22는 절연패턴이 분리될 층의 수(드로잉 작업의 수)를 결정한다. 절연성 패턴 드로잉 작업의 수는 단계 S21에 의하여 결정된 도전성 패턴 드로잉 작업의 수보다 하나 더 많다. 따라서, 이 실시예에서 절연성 패턴 드로잉 작업의 수는 5회이다.
단계 S23에서, 도8의 (b)에 도시된 바와 같이, 절연성 패턴(31)의 하나의 분리층을 도8의 (a)의 제1 층의 회로 패턴(P1) 상에 드로잉(1회)한 후, 건조된다. 다음, 단계 S24는, 도8의 (c)에 도시된 바와 같이, 도전성 패턴(32)의 하나의 분리층을 드로잉하고 그것을 건조한다. 헤드 스캔 방향은 우측으로 향하기 때문에, 위성체(33)는 도전성 패턴(32)의 우측 상에 낙하 된다. 다음 단계 S25에서, 절연성 패턴의 하나의 분리층이, 도8의 (d)에 도시된 바와 같이, 다시 드로잉(1회)되고 건조된다. 드로잉된 절연성 패턴(34)이 드로잉되면서, 이전의 단계에서 낙하된 위성체(33)는 절연성 패턴(34)으로 커버 된다.
다음, 단계 S26에서는, 패턴 드로잉 작업의 수가 소정의 회수에 도달했는지를 체크한다. 소정의 수에 아직 도달하지 않았다면, 그 과정은 단계 S24로 되돌아가서 단계 S24 및 S25의 과정을 반복한다. 현재의 단계에서, 4개의 도전성 패턴 드로잉 작업 중 하나만이 끝났기 때문에, 이 과정은 단계 S2에서 단계 25로 반복된다.
도8의 (e)는 단계 S24에서 다시 드로잉되고 건조된 도전성 패턴의 분리된 제2 층을 보여준다. 이 도전성 패턴 드로잉 작업 중에 생성된 위성체(35)는 이전에 드로잉된 절연성 패턴(34) 상에 낙하되나, 제1 드로잉 작업 중에 낙하된 위성체 상에는 낙하되지 않는다. 그런 후, 다시, 단계 25에서, 도8의 (f)에 도시된 바와 같이, 절연성 패턴이 드로잉되고 건조된다.
이후에, 상술된 단계 S24 및 S25는 유사하게 반복된다. 그런 후, 도8의 (g)에 도시된 바와 같이, 도전성 패턴이 드로잉된 횟수가 4회에 도달하고 분리된 절연성 패턴이 드로잉된 횟수가 5회에 도달하면, 단계 S26은, 모든 패턴 드로잉 작업이 완료되었다고 결정하여 드로잉 과정을 종료한다.
마지막 단계로서, 드로잉된 회로 패턴을 갖는 기판은 베이킹 장치에서 구워져서, 도8의 (h)에서와 같은 인쇄 회로 기판을 형성한다. 도전성 위성체(38)는 절연성 패턴(37)내에 존재한다. 이 실시예에서 형성된 제2 층의 패턴에서, 절연성 패턴은 도전성 패턴의 드로잉 이전에 드로잉되며, 절연성 패턴의 드로잉은 도전성 패턴의 드로잉과 교대로 이루어진다. 그러므로, 각 도전성 패턴 드로잉 작업 중에 낙하된 위성체(38)는 서로 접촉되지 않으며, 제1 층의 도전성 패턴과 제2 층의 도전성 패턴은 바람직하지 않게 단락되는 것을 방지한다. 이것은 양호한 회로 패턴을 형성하는 것을 가능하게 한다.
완성된 인쇄 회로 기판상의 도전성 패턴(36) 및 절연성 패턴(37)은 높이의 차이 없이, 동일한 평면에서 평편하게 되는 것이 바람직하다. 이 요구를 맞추기 위하여, 이 실시예에서는, 4개의 층으로 분리하고 그들을 4회의 드로잉 작업으로 드로잉함으로써 형성된 도전성 패턴과, 5개 층으로 분리하고 그들을 5회의 드로잉 작업으로 드로잉함으로써 형성된 절연성 패턴을 형성하고 구울 때, 절연성 패턴 및 도전성 패턴이 동일한 두께를 갖는 방법으로 패턴 형성액을 선택할 필요가 있다. 실제로, 도전율 및 허용가능 전류의 견지에서 소정의 두께가 설정되는 도전성 패턴에 우선권이 주어지기 때문에, 도전성 패턴의 두께에 따라서 절연성 패턴 형성액을 선택하는 것이 바람직하다. 즉, 절연성 패턴 형성액에서 사용되는 절연성 입자는 도전성 패턴 형성액에서 사용되는 금속 입자와 거의 동일한 수축률을 가지며, 하나의 액적 내에 포함된 절연성 입자의 양은 금속 입자 보다 약 20% 작게 설정된다.
(제4 실시예)
상술된 제1 실시예에서는, 1회 스캔으로 도전성 패턴을 드로잉하고, 이어서 1회의 스캔으로 절연성 패턴을 드로잉함으로써 회로 패턴의 분리층이 형성되는 것을 설명하고 있다. 이 실시예에서는, 도1 에 도시된 바와 같이, 도전성 헤드와 절연성 헤드가 나란히 배열되는 장치의 구성을 이용하여 동일 스캔으로 하나의 도전성 패턴 및 절연성 패턴을 형성한다. 상술된 실시예와 유사한 이들 부분의 설명은 생략한다.
도9의 (a) 내지 (k)는 기판(60) 상에 도전성 패턴 및 절연성 패턴을 드로잉하는 과정을 보여주는 개략도이다. 도9의 (a) 내지 (j)는 드로잉된 후 용제를 증발하여 건조한 패턴을 보여주며, 도9의 (k)는 구워진 후에 완성된 회로 패턴을 보여준다.
제4 실시예에서는, 제1 실시예와 유사한 회로 패턴이 형성된다.
도9의 (k)에 도시된 최종형태에서 회로 패턴의 하나의 완성층은, 드로잉 과정에서, 도9의 (j)에 도시된 바와 같이 개별적으로 형성되어 4개의 층으로 분리된다. 즉, 회로 패턴을 이루는 4개의 각 층은 헤드의 1회의 스캔 또는 1회의 드로잉 작업에 의하여 형성된다. 그러므로, 회로 패턴의 하나의 완성층을 형성하도록 결합하는, 총 4개의 층의 형성은 4회의 드로잉 작업을 요구한다.
먼저, 도9의 (a) 에 도시된 바와 같이, 제1 스캔은, 절연성 헤드로부터 절연액의 액적(2d)을 분사함으로써, 회로 패턴의 제1 분리층에 대응하는, 절연성 패턴(61)을 형성한다. 그런 후, 도9의 (b)에 도시된 바와 같이, 도전성 헤드(3)는 기판(60) 상의 도전성 패턴 형성영역 상을 스캔할 때, 헤드(3)는 기판(60) 상에 도 전성 패턴(62)을 형성하기 위한 도전성 액의 액적(3d)을 분사한다. 헤드가, 도면의 우측으로 향하여 스캔하면서, 도전성 패턴을 드로잉하기 때문에, 도전성 액의 위성체(3s)는 도전성 패턴(62)의 우측 상에 낙하된다. 절연성 패턴이 드로잉될 때, 절연성 액의 위성체 역시 도전성 패턴 드로잉 작업의 경우와 같이 낙하한다. 그러나, 이들 위성체는 회로 작동에 어떤 문제점도 발생시키지 않기 때문에, 이들은 도시하지 않는다.
그런 후, 도9의 (c)에 도시된 바와 같이, 절연성 헤드(2)가 기판상의 절연성 패턴 형성영역 위를 스캔할 때, 헤드(2)는 절연성 액의 액적(2d)을 분사하여 기판상에 절연성 패턴(63)을 형성한다. 상술된 바와 같이 절연성 패턴(63)을 드로잉함으로써, 이전의 드로잉 작업 중에 낙하된 도전액의 위성체(3s)는 절연성 패턴(63)으로 커버 된다. 유사하게, 도9의 (d), (e) 및 (f)에 도시된 바와 같이, 도전성 패턴(64) 및 절연성 패턴(65)이 형성된다. 이 단계까지의 작업은 헤드의 1회의 스캔에 의하여 수행되며, 이 작업은 회로 패턴의 완성층을 형성하기 위하여 결합하는 4개의 분리층 중 하나를 형성한다.
건조에 기초를 둔 정착 공정은 임의의 소정 시간 또는 스캔시마다 기판(60)을 따뜻하게 함으로써 수행될 수도 있다.
다음, 도9의 (g), (h) 및 (i)에 도시된 과정에서, 헤드의 제2 스캔은 회로 패턴의 하나의 완성층을 이루는 4개의 분리층 중 분리된 제2 층을 형성한다. 이 작업에서도 또한, 도전성 위성체(3s)는 절연성 패턴(68,70)에 의하여 커버 된다.
도9의 (j)에 도시된 바와 같이, 헤드가 드로잉 작업을 실행하는 횟수가 소정 수 4회에 도달할 때, 모든 패턴이 완전하게 드로잉되었다고 판단하여, 패턴 드로잉 작업을 종료한다.
그런 후, 도9의 (k)에 도시된 바와 같이, 도전성 패턴 형성액 내의 도전성 입자로서 포함된 금속 입자가 금속 결합을 형성하도록, 회로 패턴이 형성된 기판을 분리된 베이킹 장치에서 굽는다. 이제, 회로 패턴의 제조가 완료된다.
상술된 모든 실시예에서, 드로잉 작업이, 헤드의 전방 및 후방의 스캔 중 단 하나만으로 실행되는 것으로 설명되고 있지만, 본 발명은 드로잉 작업을 양 방향으로 실행하는 구성에 적용할 수도 있다.
본 발명은 바람직한 실시예에 관하여 상세하게 설명되었으며, 더 넓은 태양에 있어서, 본 발명을 벗어나지 않는 범위에서 변경과 수정이 행해질 수 있다는 것은 당업자에게는 명확할 것이며, 따라서 본 발명은 모든 그런 변경을 커버 할 수 있는 첨부된 청구항으로 의도된다.
본 발명에 따르면, 도전성 패턴을 제조할 때 형성되는 위성체에 의하여 회로 내에 원하지 않는 단락 회로가 생성될 가능성을 감소시켜서 높은 신뢰성을 갖는 인쇄 회로 기판을 형성할 수 있는 회로 패턴 형성 방법을 제공한다.

Claims (6)

  1. 소정 두께의 도전성 패턴 및 절연성 패턴을 갖는 회로 패턴의 형성 방법이며,
    도전성 패턴을 형성하기 위한 제1 용액을 기판상으로 분사하는 제1 헤드와 기판을 서로에 대하여 스캐닝하면서 1회의 스캔으로 도전성 패턴을 형성하는 단계를, 기판상에 형성된 도전성 패턴이 소정의 두께를 가질 때까지, 복수회 실행하는 단계와,
    절연성 패턴을 형성하기 위한 제2 용액을 기판상으로 분사하는 제2 헤드와 기판을 서로에 대하여 스캐닝하면서 1회의 스캔으로 절연성 패턴을 형성하는 단계를, 기판상에 형성된 절연성 패턴이 소정의 두께를 가질 때까지, 복수회 실행하는 단계를 포함하며,
    기판상에서 서로 인접하는 도전성 패턴 및 절연성 패턴을 형성할 때, 적어도1회 이상의 스캔으로 절연성 패턴을 형성하는 단계는, 도전성 패턴 형성 단계를 복수회 실행하면서 실행되는 회로 패턴의 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 기판상에 서로 인접하는 도전성 패턴 및 절연성 패턴을 형성할 때, 도전성 패턴 형성 단계 및 절연성 패턴 형성 단계는 동일 스캔으로 실행되며, 스캔은, 회로 패턴이 소정의 두께를 가질 때까지 복수회 반복되는 회로 패턴의 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서, 각 스캔에 대하여 기판으로 공급된 용액을, 기판 내에 정착시키는 단계를 더 포함하는 회로 패턴의 형성 방법.
  4. 기판상으로 제1 용액을 반복적으로 토출하는 제1 헤드와 기판을 서로에 대하여 스캐닝하면서, 소정의 두께로 기판으로 토출된 제1 용액에 의하여 형성된 도전성 패턴과,
    기판상으로 제2 용액을 토출하는 제2 헤드와 기판을 서로에 대하여 스캐닝하면서, 기판상으로 토출된 제2 용액에 의하여, 적어도1회의 스캔으로 형성된 절연성 패턴을 구비하는 인쇄 회로 기판.
  5. 도전성 패턴과 절연성 패턴을 소정의 두께로 가지는 회로 패턴을 형성하는 장치이며,
    도전성 패턴을 형성하기 위한 제1 용액을 토출하는 제1 헤드와,
    제1 헤드가 기판상으로 제1 용액을 토출하도록 하면서 제1 헤드와 기판을 서로에 대하여 스캐닝함으로써 수행되는, 1회 스캔의 도전성 패턴의 형성 작업을, 기판상의 도전성 패턴이 소정의 두께를 가질 때까지 복수회 수행하도록 제어하는 수행하는 수단과,
    절연성 패턴을 형성하기 위한 제2 용액을 토출하는 제2 헤드와,
    제2 헤드가 기판상으로 제2 용액을 토출하도록 하면서 제2 헤드와 기판을 서 로에 대하여 스캐닝함으로써 수행되는, 1회 스캔의 절연성 패턴의 형성 작업을, 기판상의 절연성 패턴이 소정의 두께를 가질 때까지 복수회 수행하도록 제어하는 수단을 포함하며,
    기판상에서 서로 인접하는 도전성 패턴과 절연성 패턴을 형성할 때, 적어도1회의 스캔으로 절연성 패턴을 형성하는 작업은, 도전성 패턴이 소정 두께를 가질 때까지 복수회 실행되는 도전성 패턴 형성 작업 중에 실행되는 회로 패턴의 형성 장치.
  6. 제5항에 있어서, 제1 헤드 및 제2 헤드는 기판 상을 스캔하는 방향으로 나란히 배열되며,
    기판상에서 서로 인접하는 도전성 패턴과 절연성 패턴을 형성할 때, 도전성 패턴 형성 작업과 절연성 패턴 형성 작업이 동일 스캔으로 실행되며,
    스캔은, 회로 패턴이 소정의 두께를 가질 때까지, 복수회 반복하도록 제어되는 회로 패턴의 형성 장치.
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