KR20070037859A - 구리 필 도금을 이용한 인쇄회로기판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 적층되는 회로간의 상하 전기적 연결이 구리로 충진된 마이크로 비아에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로, 이를 위하여 CO2 레이저를 이용하여 마이크로 비아를 형성한 후 구리 필 도금 공정을 통하여 마이크로 비아 내부를 도전성 물질(예컨대, 구리)로 채움으로써 층간 연결을 이루는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법을 개시하고, 이러한 방법에 따라 종래의 스크린 인쇄 방식을 이용한 페이스트 충진 방식의 인쇄회로기판의 제조 공정에서 초래되는 문제점을 해소할 수 있다. 또한, 본 발명은 종래의 페이스트 충진 방식에서 관통홀 내에 형성된 기포에 의해 인쇄회로기판의 신뢰성이 저하되는 문제를 방지할 수 있으며, 나아가 스크린 인쇄 방식을 수행하기 위하여 요청되는 작업인시수의 증가 및 관련 설비 증가로 인한 비용 증가 등을 방지할 수 있다.

마이크로 비아(micro via), CO2 레이저, 구리 필 도금, 내층 회로, 적층 회로, 외층 회로

Description

구리 필 도금을 이용한 인쇄회로기판의 제조 방법 {Manufacturing method of printed circuit board using Cu fill plating}

도 1은 종래의 페이스트 충진을 이용한 인쇄회로기판의 일 예를 도시한 단면도;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 도시한 순서도;

도 3a 내지 3g는 도 2의 제조방법을 단계적으로 도시한 공정도; 및

도 4a 내지 4c는 도 3e의 베이스 기판의 제조방법을 예시적으로 도시한 공정도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110, 140 : 수지코팅동박층(RCC) 112, 142 : 동박층

114 : 수지층 116 : 마이크로 비아

120 : 적층기판 122 : 적층회로

124 : 충진된 마이크로 비아 130 : 양면동박적층판(CCL)

132 : 내부회로 134, 144 : 절연층

146 : 관통홀 148 : 도금층

150 : 베이스 기판 152 : 내층회로

154 : 비아홀 200 : 인쇄회로기판

본 발명은 다층 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 적층되는 회로간의 상하 전기적 연결이 구리로 충진된 마이크로 비아에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

전자 기기 및 제품의 첨단화로 인한 기기의 소형화 및 기술집적은 꾸준히 발전하게 되었다. 이와 함께, 전자 기기 등에 사용되는 인쇄회로기판(PCB; printed circuit board)의 제조 공정도 점차적으로 소형화, 경량화에 대응하여 발전되고 있다.

인쇄회로기판의 제조방법에 대한 기술 방향은 초기에 단면 기판에서 양면 기판으로, 다시 다층 기판(MLB; multi layer board)으로 전개되었으며, 특히 다층 회로기판을 제조함에 있어 최근에는 소위 빌드업(build-up) 공법이라 불리는 제조 방법이 전개중이다.

최근에는 빌드업 공법 중 층간 연결을 위하여 페이스트 충진 및 범프를 이용한 연결이 주류의 한 분야를 이루고 있다. 이와 같은 공법은 인쇄회로기판을 필요로 하는 세트 업체의 요구를 만족시킬 수 있으며, 미세 패턴의 설계 및 패턴의 자유도에 큰 이점을 가져오고 있다.

이러한 빌드업 공법 중 페이스트 충진을 이용하여 제조된 인쇄회로기판의 일 예가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 따르면, 종래의 인쇄회로기판(100)은 회로 패턴(12)이 형성된 다수의 회로층들(10) 및 절연층들(20)이 교대로 적층되어 형성되고, 이들 층간 연결은 회로층의 접속부(14) 및 절연층의 접속부(24)의 접촉에 의해 이루어지고 있다.

도 1의 절연층의 접속부(24)는 페이스트 충진을 이용하여 형성되고, 이는 일반적으로 스크린 인쇄 공정(screen printing process) 등을 이용하여 형성된다.

스크린 인쇄 공정은 예컨대, 소망의 형상(예컨대, 기판 내 관통홀 부위 등)에 대응되어 형성된 부분 절개된 막과 같은 스크린(도시되지 않음) 위에 충진하고자 하는 물질(예컨대, 도전성 페이스트 또는 충진재 등)을 배치한 후 스퀴즈(squeez)와 같은 수단을 이용하여 밀어냄으로써 관통홀 내부를 충진하고자 하는 물질로 채우는 공정이다.

이러한 스크린 인쇄 공정은 관통홀 내부에 기포가 잔재하여 인쇄회로기판의 완제품 제작 후에 부품 실장시 또는 실장 이후 처해지는 가열 공정시에 관통홀 내부 기포의 터짐 발생에 의해 관통홀의 파괴 및 전기적 신호 단절의 치명적인 신뢰성 결함이 나타날 수 있다.

예를 들면, 스퀴즈로 관통홀 내부로 도전성 페이스트(conductive paste)를 밀어 넣으면서 페이스트와 관통홀의 경계면 사이에 공기가 빠져나오지 못함으로써 관통홀 내부로 밀린 공기가 기포(void)로 형성되는 것을 억제하지 못하고, 결과적으로 위와 같은 신뢰성 결함을 가져올 수 있다.

또한, 스크린 인쇄 방식을 적용하는 경우 각 설비 대당 1인의 작업자가 요구 되며, 작업량을 늘리기 위해서는 설비 및 작업인수를 늘려야 하는 어려움이 있어 비용 및 인시수의 증가를 가져오는 문제점을 갖는다.

또한, 기존의 일괄적층 방식의 인쇄회로기판 제조공정에서는 동박적층판(CCL; copper coated layer)에서 동박을 에칭한 후, 접착 필름(adhesive film)의 적층 및 필링(peeling) 공정 등 필연적으로 수반되는 공정수의 증가가 요구되는 문제점이 있었다.

본 발명은 종래의 스크린 인쇄 방식을 이용하는 페이스트 충진 방식의 인쇄회로기판의 제조 공정에서 초래되는 문제점을 해소하는 인쇄회로기판의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 CO2 레이저를 이용하여 마이크로 비아를 형성한 후 비아 내부를 구리 필 도금으로 채움으로써 층간 연결을 도모하는 인쇄회로기판의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (A) 수지코팅동박층(RCC)을 제공하는 단계와; (B) 레이저를 이용하여 수지코팅동박층에 적어도 하나의 마이크로 비아를 형성하는 단계와; (C) 마이크로 비아 내부를 구리 필 도금으로 충진하는 단계와; (D) 수지코팅동박층의 동박층에 적층 회로를 형성하여 구성되는 적층기판을 제공하는 단계와; (E) 적층 회로에 대응하는 내층 회로를 포함하는 베이스 기판을 형성하는 단계; 및 (F) 베이스 기판 위로 적어도 하나의 적층기판을 배치한 후 일괄 적층하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 필 도금을 이용한 인쇄회로기판의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, (C) 단계는: (C-1) 마이크로 비아가 형성된 수지코팅동박층에 무전해 동도금을 실시하는 단계와; (C-2) 마이크로 비아 내로 구리 필 도금을 실시하여 충진하는 단계; 및 (C-3) 수지층 표면의 도금층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, (B) 단계의 마이크로 비아는 CO2 레이저 빔을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, (E) 단계는: (E-1) 양면에 회로가 형성된 동박적층판(CCL)을 제공하는 단계와; (E-2) 동박적층판의 상하면에 각각 절연층 및 추가의 동박층을 적층하는 단계; 및 (E-3) 추가의 동박층에 동박적층판의 회로와 연결되는 내층 회로를 형성하여 베이스 기판을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 내층 회로는 추가의 동박층 및 동박적층판을 관통하여 형성되는 비아홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 간략히 도시한 순서도이다. 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 제조방법을 설명한다.

먼저, 수지동박코팅층(RCC)을 제공한 후(S110), 수지동박코팅층의 수지층에 소정의 형태로 마이크로 비아를 다수 형성한다(S120). 마이크로 비아는 CO2 레이저를 이용하여 동박층에 면하는 부위까지 수지층을 제거함으로써 형성될 수 있다.

다음으로, 구리 필 도금(copper fill plating)을 실시하여 마이크로 비아의 내면을 포함하는 수지동박코팅층의 표면에 동도금을 실시한다(S130).

동도금이 실시된 수지동박코팅층에 대하여, 마이크로 비아가 형성된 면의 동도금층을 제거하고 그리고 그 반대면(동박층 부분)에 소정의 회로 패턴(이하, 적층 회로라 한다)을 형성하여 단위 적층기판을 형성한다(S140).

이후, 적층기판의 적층회로에 대응되는 내층회로를 구비한 베이스 기판을 제공한 후(S150), 베이스 기판을 기준으로 적어도 하나의 적층기판을 적층함으로써 소망의 인쇄회로기판을 제조한다(S150).

이러한 인쇄회로기판은 베이스 기판의 내층회로와 각 적층기판의 적층회로가 마이크로 비아를 이용하여 연결됨을 특징으로 하며, 또한 이 마이크로 비아는 CO2 레이저와 같은 레이저를 이용하여 형성된 후 구리 필 도금되어 도전성 물질(예컨대, 구리)로 충진됨으로써 각 적층기판과 베이스기판의 대응하는 회로들(적층회로 및 내층회로 등)을 전기적으로 연결하는 역할을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 마이크로 비아는 레이저 가공 후 구리 필 도금에 의해 형성되기 때문에, 페이스트 및 범프 등을 이용하여 형성되는 종래의 구조와는 다르게 비아를 가공하기 위한 윈도우 형성 공정이 제거되고, 동시에 종래의 스크린 방식의 페이스트 충전 공정 대비 작업인시수 감소 및 비용절감 등을 가져올 수 있다.

이하, 도 3a 내지 3g를 참조하여, 도 2의 순서도에 개시된 제조 방법을 공정 단계별로 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따르면, 먼저 도 3a에 도시된 것처럼, 수지층(114)의 일면에 동박(112)이 코팅된 수지코팅동박층(110; RCC)이 제공된다.

다음으로, 도 3b에 도시된 것처럼, 동박층(112)을 기준으로 CO2 레이저와 같은 레이저를 이용하여 소정의 형태로 수지층(114)의 일부를 제거함으로써 원하는 형태의 마이크로 비아(116)들을 형성한다.

CO2 레이저는 금속층에서 반사하는 성질이 있으며, 이에 동박층(112)에서 CO2 레이저가 반사됨으로써 동박층(112)과 수지층(114)의 경계면까지 용이하게 마이크로 비아(116)를 형성할 수 있다.

도 3c는 마이크로 비아(116)를 포함한 수지코팅동박층의 표면에 동도금이 실시된 상태를 도시한다. 이때, 동도금은 예컨대, 화학동도금과 같은 무전해 동도금(electroless copper plating)을 실시한 후 증착된 시드층(seed layer; 도시되지 않음)을 이용하여 전해 동도금(electric copper plating)을 순차적으로 실시하여 수행되며, 전해 동도금이 수행되면서 마이크로 비아(116) 내부가 도금 물질(예컨대, 구리)로 채워진다.

이후, 도 3d에 도시된 바와 같이, 동박층(112)을 부분 제거하여 적층회로(122)를 형성하고, 적층회로(122)가 형성된 면의 반대측면에서 수지층(114) 위로 적층된 동도금층을 제거하여 적층기판(120)을 형성한다. 이때, 마이크로 비아(124)는 구리 필 도금(copper fill plating)되어 동으로 충진되어 제공된다.

적층회로(122)를 형성하는 공정은 기존의 회로 패턴을 형성하는 공정과 기본 적으로 유사하며, 예를 들면 도금층(118)이 씌워진 동박층(112) 위로 드라이 필름(dry film; 도시되지 않음)을 형성한 후 아트워크 필름(artwork film) 등을 마스크로 이용하여 드라이 필름의 일부를 경화시킨 후 동박층(112)을 에칭함으로써 소망의 패턴을 형성할 수 있다.

이를테면, 드라이 필름은 아트워크 필름에 의해 가려지는 부분은 경화되지 않고 노출된 부분만이 경화됨으로써 부분적으로 제거될 수 있으며, 이후 이 부분적으로 제거된 드라이 필름을 마스크로 이용하여 동박층(도금층 포함)을 에칭함으로써 원하는 회로패턴(예컨대, 적층회로)을 형성할 수 있다.

다음으로, 도 3e에 도시된 바와 같이, 적층기판(120)에 대응하는 베이스 기판(150)을 제공한다. 베이스 기판(150)은 공지의 공정에 의해 형성될 수 있으며, 그 표면에 적층기판(120)의 적층회로(122)와 대응되는 내층회로(152)가 형성된 점을 특징으로 한다. 또한, 도시된 바와 같이, 베이스 기판(150)은 다수의 층으로 형성될 수 있으며, 내부회로(132) 및 내부회로(132)와 표면의 내층회로(152)를 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 비아홀(154)이 형성될 수도 있다. 이러한 베이스 기판(150)의 제조 공정은 후술하기로 한다.

다음으로, 본 발명에 따르면 이상에서 제공되는 베이스 기판(150) 및 다수의 적층기판(120)이 적층 배열될 수 있다. 예컨대, 도 3f에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(150)을 기준으로 상하면에 각각 두 개씩의 적층기판(120)이 배열될 수 있다.

이러한 배열은 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로, 이와 달리 베이스 기판 의 일 측면(예컨대, 상면 또는 하면)에만 적층기판을 배열하거나, 또는 베이스 기판의 양면(상하면 각각)에 하나 또는 세 개의 적층기판을 배열할 수도 있음에 유의한다.

마지막으로, 배열된 다수의 적층기판들(120) 및 베이스 기판(150)의 집합체를 가열 가압하여 적층함으로써 본 발명에 따른 형태의 인쇄회로기판(200)을 완성할 수 있다(도 3g).

한편, 앞서 설명한 베이스 기판(150)의 제조 방법을 도 4a 내지 4c를 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 절연층(134)의 양면에 동박이 형성된 양면동박적층판(130; CCL)의 동박을 부분적으로 제거하여 내부회로(132)를 형성한다.

내부회로가 형성된 양면동박적층판(CCL)을 중심으로 상하면에 각각 절연층(144) 및 동박층(142)을 적층한 후, 상하로 관통하는 관통홀(146)을 드릴링 공정 등으로 형성한다(도 4b). 이때, 절연층(144) 및 동박층(142)은 각각 개별적으로 적층될 수도 있고, 또는 절연층 및 동박층의 결합체인 수지코팅동박층(140; RCC)의 형태로 적층될 수도 있다. 본 실시예에서는 수지코팅동박층(140)이 적층된 예를 기준으로 설명한다.

이후, 도 4c에 도시된 바와 같이, 관통홀을 포함하는 적층체의 표면에 화학동도금(예컨대, 무전해 동도금) 및 전해 동도금을 실시하여, 도금층(148)이 형성된 적층체를 제공한다.

이후, 동박층(142)을 포함하는 도금층(148)을 부분적으로 제거하여 적층회로 (122; 도 3d 참조)에 대응하는 내층회로(152)를 형성한다. 이러한 공정을 통하여 도 3e의 베이스 기판(150)을 제공할 수 있다.

이처럼, 본 발명에 따른 인쇄회로기판(200)은 적층되는 다수의 적층기판들(120)이 구리 필 도금을 이용하여 동으로 충진되는 마이크로 비아(124; 도 3d 참조)를 포함하고, 이들 충진된 마이크로 비아들(124)이 상하 연결됨으로써 인쇄회로기판(200) 내를 상하로 관통·연결하는 회로패턴을 제공할 수 있다.

이상에서 기술한 바와 같이, 본 발명은 CO2 레이저를 이용하여 마이크로 비아를 형성한 후 마이크로 비아 내부를 구리 필 도금 공정을 통해 도전성 물질로 채움으로써 도전성 물질(구리)이 충진된 마이크로 비아가 층간 연결(인쇄회로기판의 상하 연결)을 수행함을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조 방법을 제공할 수 있다.

본 발명은 적층하고자 하는 적층기판에 대하여 CO2 레이저를 이용하여 마이크로 비아를 형성한 후 구리 필 도금 공정을 통하여 마이크로 비아 내부를 도전성 물질(예컨대, 구리)로 채움으로써 층간 연결을 이루는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이며, 이를 통하여 종래의 스크린 인쇄 방식을 이용한 페이스트 충진 방식의 인쇄회로기판의 제조 공정에서 초래되는 문제점을 해소할 수 있다. 또한, 본 발명은 종래의 페이스트 충진 방식에서 관통홀 내에 형성된 기포에 의해 인쇄회로기판의 신뢰성이 저하되는 문제를 방지할 수 있으며, 나아가 스크린 인쇄 방식을 수행하기 위하여 요청되는 작업인시수의 증가 및 관련 설비 증가로 인한 비용 증가 등을 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. (A) 수지코팅동박층(RCC)을 제공하는 단계;

   (B) 레이저를 이용하여 상기 수지코팅동박층에 적어도 하나의 마이크로 비아를 형성하는 단계;

   (C) 상기 마이크로 비아 내부를 구리 필 도금으로 충진하는 단계;

   (D) 상기 수지코팅동박층의 동박층에 적층 회로를 형성하여 구성되는 적층기판을 제공하는 단계;

   (E) 상기 적층 회로에 대응하는 내층 회로를 포함하는 베이스 기판을 형성하는 단계; 및

   (F) 상기 베이스 기판 위로 적어도 하나의 적층기판을 배치한 후 일괄 적층하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 필 도금을 이용한 인쇄회로기판의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 (C) 단계는:

   (C-1) 상기 마이크로 비아가 형성된 수지코팅동박층에 무전해 동도금을 실시하는 단계;

   (C-2) 상기 마이크로 비아 내로 구리 필 도금을 실시하여 충진하는 단계; 및

   (C-3) 상기 수지층 표면의 도금층을 제거하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 필 도금을 이용한 인쇄회로기판의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 (B) 단계는 CO2 레이저 빔을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 구리 필 도금을 이용한 인쇄회로기판의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 (E) 단계는:

   (E-1) 양면에 회로가 형성된 동박적층판(CCL)을 제공하는 단계;

   (E-2) 상기 동박적층판의 상하면에 각각 절연층 및 추가의 동박층을 적층하는 단계; 및

   (E-3) 상기 추가의 동박층에 상기 동박적층판의 회로와 연결되는 내층 회로를 형성하여 베이스 기판을 형성하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 필 도금을 이용한 인쇄회로기판의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 내층 회로는 상기 추가의 동박층 및 상기 동박적층판을 관통하여 형성되는 비아홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 필 도금을 이용한 인쇄회로기판의 제조 방법.

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