KR20080023894A - 레이저를 이용한 고집적 회로기판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저장치를 이용하여 절연기판상에 고집적 전기회로 패턴을 형성시키도록 한 레이저를 이용한 고집적 회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 도체 라인을 디자인하는 전기회로 패턴 디자인 단계;

레이저 가공장치(10)에 전기회로 패턴을 프로그램 입력시키는 단계;

상기 레이저 가공장치를 이용하여 절연기판(16)상에 전기회로 패턴을 음각 가공하는 단계;

상기 음각가공된 전기회로 패턴 홈부(18)에 도체물질(19)을 침투시켜 회로를 형성시키는 단계;

침투된 도체물질을 가압하거나 열압하여 음각가공된 전기회로 패턴 홈부에 도체물질을 견고하게 부착시키는 단계를 포함하여 구성된다.

이에 따라서, 수십 ㎛ 단위의 미세 피치로 고접적 전기회로 패턴을 가공할 수 있다.

회로기판, 레이저, 고집적, 피치, 음각가공

Description

레이저를 이용한 고집적 회로기판의 제조방법{Manufacturing method of high integrated circuit borad using laser beam}

도 1은 종래의 회로기판 제조방법을 나타내는 순서도.

도 2는 종래의 회로기판 제조방법에 따라 제작된 회로기판의 부분 상세 사시단면도.

도 3은 본 발명에 이용되는 레이저 가공장치가 절연기판의 음각가공을 수행하는 상태를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 고집적 회로기판의 제조방법을 나타내는 순서도.

도 5는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 고집적 회로기판의 제조과정을 나타내는 도면.

도 6은 본 발명에 따라 제작된 고집적 회로기판의 부분 상세 사시단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...레이저 가공장치 16...절연기판

18...전기회로 패턴 홈부 19...도체물질

본 발명은 레이저장치를 이용하여 절연기판상에 고집적 전기회로 패턴을 형성시키도록 한 레이저를 이용한 고집적 회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 회로기판을 제조하는 과정은 도 1에 도시된 바와 같이, 도체 라인을 디자인하는 전기회로 패턴을 디자인하는 단계와, 디자인된 회로를 촬영하여 제판을 할 수 있는 필름을 만드는 단계와, 절연기판의 표면을 동으로 도금하여 동도금막을 형성시키는 단계와, 절연기판에 동도금면에 감광성 드라이 필름을 롤러로 가열 압착시키는 라미네이팅 단계와, 상기 필름에 UV광선을 조사하여 도체라인을 형성시키는 UV광선조사 단계와, 부식용 화학약품을 기판의 표면에 접촉시켜 도체라인을 제외한 나머지 동도금 부분을 에칭시키는 에칭단계와, 에칭된 기판을 세척하는 수세단계를 거치도록 되어 있다.

그러나, 종래의 회로기판은 반도체의 집적도가 높아지게 될수록 이에 대응하는 전기회로를 형성시키는데 상당한 어려움이 뒤따르게 된다. 즉, 종래의 회로기판의 제조방법은 회로를 형성하는 도체라인이 에칭되지 않고 남는 부분으로 이루어지도록 하기 때문에 회로들은 반드시 적정한 간격을 확보해야 하므로 회로간의 피치를 축소시키는 데에 한계가 있다.

또한, 반도체의 집적도가 향상될수록 회로간의 피치도 작아져야 하나, 회로간의 피치를 축소하면 회로들이 적정한 간격을 확보해야 하는 상황에서 회로를 이루는 도체의 단면적(폭)을 감소시킬 수 밖에 없고 이로 인해, 선로저항이 증대되면서 전기적 신호전달 특성이 불량해지므로 회로간의 피치를 축소시키는 데에 한계가 있다.

이러한 현상을 방지하기 위하여 동도금막의 두께를 증대시켜 도체의 단면적을 보상하는 방법을 고려해 볼 수는 있겠으나, 이럴 경우 에칭할 깊이에 비례하여 오히려 회로간의 피치를 더 넓게 확보해야만 하는 역효과를 초래하게 된다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 제약 때문에 현재 제작되는 회로기판(1)의 전기회로(2)들은 폭방향이 길이방향보다 큰 형상을 가질 수 밖에 없게 되며 현재 구현가능한 회로간의 최소피치(P)는 150㎛ 정도로 알려져 있다.

이외에도 종래의 회로기판의 제조방법은 에칭단계에서 사용되는 부식용 화학제품이 중금속인 관계로 환경오염을 유발시키게 될 뿐 아니라 전체적인 제조공정이 복잡하고 고가의 장비를 다수 구비하여야 하므로 생산성이 떨어진다는 문제를 갖는다.

본 발명은 상기한 종래 문제점들을 고려하여 이루어진 것으로서, 기판상에 형성되는 회로의 피치를 최소화할 수 있으면서 필요한 전류량을 흘릴 수 있도록 충분한 회로 단면적을 확보할 수 있게 되는 고집적 회로기판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 레이저 가공장치에 디자인된 전기회로 패턴을 프로그램 입력시키는 단계와, 상기 레이저 가공장치를 이용하여 절연기판상에 전기회로 패턴을 음각 가공하는 단계와, 상기 음각가공된 전기회로 패턴 홈부에 도체물질을 침투시켜 회로를 형성시키는 단계와, 침투된 도체물질을 가압하거나 열압하여 음각가공된 전기회로 패턴 홈부에 도체물질을 견고하게 부착시키는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 발진 파장이 1㎛정도의 비교적 단파장이고, 높은 평균 출력을 용이하게 얻을 수 있으며, 장치가 비교적 콤팩트한 등의 특징들을 가지는 레이저 가공이 전기회로와 같은 미세한 패턴을 직접적으로 묘화(描畵)하는 박막 정밀가공용으로 가장 적합하다는 데에 착안한 것이다.

본 발명에 이용되는 레이저 가공장치(10)는 레이저광을 조사하여 피가공물의 가공을 수행하도록 된 통상의 레이저 가공장치(10)로서 본 발명의 요지는 아니다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 레이저가공장치(10)는 레이저 발생장치(11)로부터 발진된 레이저광을 집광렌즈(12)로 집광시키고 집광된 레이저광을 차광판에 형성된 핀홀(13)에 통과시켜 파면을 균일하게 한 다음 이를 다시 마이크로렌즈(14)가 설치된 마스크(15)에 조사하여 레이저광(17)을 재집광시켜 피가공물(16)에 정밀가공을 수행하도록 되어 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 레이저 가공장치(10)에 전기회 로 패턴을 프로그램화하여 입력시킨 다음, 상기 레이저 가공장치(10)를 이용하여 절연기판(16)상에 전기회로 패턴을 음각 가공하고, 상기 음각가공된 전기회로 패턴 홈부(18)에 도체물질(19)을 침투시켜 회로를 형성시킨 후에, 침투된 도체물질(19)을 가압하거나 열압하여 음각가공된 전기회로 패턴 홈부(18)에 도체물질(19)을 견고하게 부착시키는 일련의 과정을 거쳐 회로기판을 제조한다.

먼저, 작업자가 디자인된 전기회로 패턴을 레이저 가공장치(10)가 인식할 수 있는 프로그램을 통해 입력시키면, 레이저 가공장치(10)는 입력된 패턴 정보를 분석하여 x축과 y축 방향으로 패턴의 좌표를 분석하고 이동경로, 이동속도 및 이동구간별 레이저 광의 출력 세기 등을 설정하게 된다.

레이저 가공장치(10)의 가공준비가 완료되면, 가공이 이루어질 절연기판(16)이 작업대에 올려지고 레이저가공이 시작된다.

레이저 가공장치(10)가 미리 설정된 내용에 따라 절연기판(16)상에 레이저광을 투사하면 절연기판(16)상에는 입력한 전기회로 패턴과 동일하게 음각이 가공되며 이로써 전기회로 패턴 홈부(18)가 완성된다. 이때, 상기 전기회로 패턴 홈부(18)의 가공은 레이저 가공장치(10)가 직접 이동하면서 이루어질 수도 있고, 레이저 가공장치(10)가 상기 작업대에 위치신호를 보내어 위치신호를 전달받은 작업대가 이동하면서 이루어질 수도 있을 것이다.

이와 같이 레이저를 이용하면 수십 ㎛ 단위의 미세 피치(P1)를 갖는 전기회로 패턴을 가공할 수 있어서 고집적도를 가진 회로기판을 제작할 수 있게 된다. 이에 따라서, 전기회로 패턴의 디자인시 제약이 줄어들고 이로 인해 회로경로도 크게 축소되므로 전기적 특성 손실을 막을 수 있다.

한편, 회로간의 피치(P1)가 줄어들게 되면 회로를 이루는 도체의 단면적이 상대적으로 감소되고 이로 인해 선로저항이 증대되므로 반드시 레이저 가공시 전기회로 패턴간의 피치(P1)가 좁아질수록 홈부(18)가 깊게 가공되도록 설정해야 한다.이렇게 하면 감소된 회로의 단면적이 보상되므로 선로저항이 증대되는 현상을 방지할 수 있다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 전기회로 패턴 홈부(18)는 가로변보다 세로변의 길이가 긴 형상을 갖게 되며 전기회로도 충분한 단면적을 확보할 수 있게 되므로 전류의 흐름이 원활해진다.

레이저 가공장치(10)를 통해 패턴 홈부(18)의 가공이 완료되면, 음각가공된 전기회로 패턴 홈부(18)에 도체물질(19)을 침투시켜 회로를 형성시킨다. 이때 상기 도체물질(19)은 고체상태이어도 좋고 분말이나 이미 가열되어 용융된 젤 상태이어도 무방하다.

전기회로 패턴 홈부(18)에 침투한 도체물질(19)들은 롤러(20)나 프레스 등을 통해 가압된다. 이에 따라서, 도체물질(19)이 전기회로 패턴 홈부(18)에 견고하게 부착되는 동시에 전기회로 패턴 홈부(18)에 침투한 도체물질(19)의 상단면이 절연기판(16)의 상면에 대하여 수평상태를 이루면서 완성되는 전기회로 및 절연기판(16)의 상면의 평활해진다.

또는, 상기와 같이 도체물질(19)들을 단순히 롤러(20)나 프레스 등을 통해 가압할 수도 있으나, 고체나 분말상태의 도체물질(19)들의 경우 열압될 수도 있다. 이 경우, 상기 도체물질(19)은 예열된 후 롤러(20)나 프레스를 등을 통해 가압될 수도 있고, 롤러(20)나 프레스를 등을 통해 가압될 때 열도 동시에 가하여 열압될 수도 있다. 이렇게 하면, 고체나 분말상태의 도체물질(19)들은 열에 의해 용융되면서 홈부(18)에 더욱 견고하게 부착될 수 있다.

한편, 상기 도체물질(19)이 이미 가열된 젤 상태이거나 상기와 같이 열압과정을 거친 경우에는 적절한 냉각과정을 별도로 거치도록 한다.

이와 같은 과정을 모두 마치면 고집적 회로기판이 완성된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 레이저를 이용한 고집적 회로기판의 제조방법에 의하면, 동도금막을 에칭하여 전기회로 패턴을 형성시키는 종래의 회로기판 제조방법과는 달리, 레이저를 이용하여 절연기판을 음각가공하고 여기에 도체물질을 침투시킨 다음 전기회로 패턴을 형성시켜 수십 ㎛ 단위의 미세 피치로 고집적 전기회로 패턴을 구현할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 회로간의 피치 정도에 따라 전기회로 패턴 홈부의 깊이를 적절하게 가공하면서 회로의 단면적을 적정수준으로 유지할 수 있으므로 종래와 같이 회로간의 피치가 좁아질 경우 회로의 단면적이 작아져 선로저항이 증대되는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 전기회로 패턴의 디자인 자유도가 향상되어 종래에 비하여 회로경로도 짧아지므로 전기적 특성으로 인한 손실도 막을 수 있다.

아울러, 종래와는 달리 동도금 공정 및 에칭공정이 요구되지 않으므로 가공공정이 간단하고 회로제작이 용이하게 이루어질 뿐 아니라, 공해물질 배출이 없고 제작비용이 저렴해지는 효과가 있다.

한편, 기판제작에 있어서 종래와 같은 화학적 방법이 아닌 기계적 방법을 채용하고 있으므로, 동도금막을 부분적으로 에칭하여 전기회로 패턴을 형성시켜 제작된 종래의 회로기판을 비롯한 여타 방법을 통해 완성된 모든 회로기판상에 전기회로를 국부적으로 추가할 수 있게 된다. 따라서, 달라지는 사용환경에 따라 회로기판을 별도로 제작하지 않아도 되므로 비용을 절감하면서 사용환경에 유연하게 대처할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화 될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함되어야 한다.

Claims (2)

1. 도체 라인을 디자인하는 전기회로 패턴 디자인 단계;

   레이저 가공장치에 전기회로 패턴을 프로그램 입력시키는 단계;

   상기 레이저 가공장치를 이용하여 절연기판상에 전기회로 패턴을 음각 가공하는 단계;

   상기 음각가공된 전기회로 패턴 홈부에 도체물질을 침투시켜 회로를 형성시키는 단계;

   침투된 도체물질을 가압하거나 열압하여 음각가공된 전기회로 패턴 홈부에 도체물질을 견고하게 시키는 부착시키는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 레이저를 이용한 고집적 회로기판의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 음각가공된 전기회로 패턴 홈부에 도체물질을 침투시켜 회로를 형성시키는 단계에서의 도체물질은 고체나 분말 또는 젤 상태 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 고집적 회로기판의 제조방법.

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