KR20080052394A - 프린트 기판의 레이저 가공 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프린트 기판의 제조 방법 중 프린트 기판의 레이저 가공 방법에 관한 것으로서, 제조 시간의 단축 및 제조 비용을 저감할 수 있는 프린트 기판의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 표면이 절연층(2)인 프린트 기판(1)의 랜드(3a)가 배치된 위치(제1 위치)에, CO2레이저(제1 레이저)를 조사하여 표면으로부터 깊이가 h인 구멍(5a)을 형성한 후, 마스크(11)를 개재하여 빔형상을 직사각형으로 한 엑시머 레이저(제2 레이저)를 주사시킴으로써, 랜드(3a)가 배치된 위치에 랜드(3a)에 도달하는 구멍(5) 및 라인을 형성하고자 하는 홈(6)(제2 위치)을 형성한다. 이 경우, CO2레이저에 의해 표면으로부터 랜드(3a)에 도달하는 구멍(5)을 형성해도 된다.
Description
본 발명은, 프린트 기판의 제조 방법, 특히 프린트 기판의 레이저 가공 방법에 관한 것이다.
미세한 배선을 구비하는 프린트 기판의 제조 방법으로서, 특허 문헌 1에는, 프린트 기판의 표면 절연층에 배선 패턴에 맞춘 홈을 형성하고, 형성된 홈에 도체(배선 패턴의 전구체(前驅體))를 퇴적시킨 후, 과잉 퇴적된 도체를 프린트 기판의 표면 측으로부터 제거하는 방법이 개시되어 있다. 이 기술의 경우, 내층의 배선 패턴과 표면에 형성되는 배선 패턴을 접속하기 위한 관통구멍을, 배선 패턴에 맞춘 홈을 형성하기에 앞서, 레이저에 의해 가공하고 있다. 그리고, 이 기술에 의하면, 표면이 평탄한 프린트 기판을 형성할 수 있다.
또한, 빔의 단면 형상(이하, 「빔형상」이라 한다)을 직사각형 형상으로 한 엑시머 레이저(excimer laser)를 사용하여 배선 패턴을 작성하는 시도도 행해지고 있다(비특허 문헌 1).
또한, 표면의 도체층을 마스크로 하여, 빔형상을 직사각형 형상으로 한 엑시 머 레이저에 의해 블라인드 홀(blind hole)을 형성하는 기술이 알려져 있다(특허 문헌 2).
[특허 문헌 1] 일본국 특개 2006-41029호 공보
[특허 문헌 2] 일본국 특개평 7-336055호 공보
[비특허 문헌 1] Phil Rumsby 외, Proc. SPIE Vol. 3184, p. 176-185, 1997년
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 발명의 경우, 배선 패턴에 맞춘 홈을 소프트 에칭(soft etching)에 의해 형성하므로, 홈을 형성하기 위한 공정으로서, 적어도,
a. 포토레지스트 도포 공정
b. 포토레지스트 경화 공정
c. 노광 공정
d. 현상 공정
e. 소프트 에칭 공정
이 필요하다.
또한, 비특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 내층의 배선 패턴과 표면에 형성되는 배선 패턴을 접속하는 수단이 고려되어 있지 않다.
본 발명의 목적은, 전술한 과제를 해결하고, 제조 시간의 단축 및 제조 비용을 저감할 수 있는 프린트 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 수단은, 프린트 기판의 제조 방법으로서, 표면이 절연층인 프린트 기판의 미리 정해진 제1 위치에, 제1 레이저를 조사하여 상기 표면으로부터 미리 정해진 깊이의 구멍을 형성하고, 그 후, 상기 제1 위치 및 상기 프린트 기판의 미리 정해진 제2 위치에, 제2 레이저를 조사하여 상기 제1 위치에 표면의 절연층으로부터 내층의 도체층에 이르는 구멍 을 더 형성하고, 상기 제2 위치에 상기 표면으로부터 상기 내층의 도체층에 접속되지 않는 깊이의 홈을 형성하고, 그 후, 상기 구멍과 상기 홈에 도전 물질을 충전하여 도체 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 제1 레이저가 형성하는 상기 구멍의 깊이는, 상기 표면으로부터 상기 내층의 도체층에 이르는 깊이일 수도 있고, 또는 상기 내층의 도체층에 접속되지 않는 깊이이며, 또한 형성된 상기 구멍의 구멍 바닥으로부터 상기 도체층에 이르는 높이가, 상기 제2 레이저가 형성하는 상기 홈의 깊이 이하일 수도 있다.
또한, 본 발명의 제2 수단은, 프린트 기판의 제조 방법으로서, 표면이 절연층인 프린트 기판의 미리 정해진 제1 위치 및 제2 위치에, 제2 레이저를 조사하여 상기 표면으로부터 상기 내층의 도체층에 접속되지 않는 깊이의 구멍 및 홈을 형성하고, 그 후, 상기 제1 위치에, 제1 레이저 또는 제2 레이저를 조사하여 상기 표면에서 내층의 도체층에 이르는 구멍을 더 형성하고, 그 후, 상기 구멍과 상기 홈에 도전 물질을 충전하여 도체 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
홈 및 구멍을 형성하기 위한 가공 공정을 감소시킬 수 있으므로, 프린트 기판의 제조 시간을 단축할 수 있는 동시에, 제조 비용을 염가로 할 수 있다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 가공 순서를 나타낸 도면이며, 도 1의 (a1) ∼ 도 1의 (a3)는 평면도(표면도), 도 1의 (b1) ∼ 도 1의 (b3)는 도 1의 (a1) ∼ 도 1의 (a3)에서의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.
프린트 기판(1)은 절연물(2)과 도체층(3)으로 형성되어 있다. 절연물(2)은 선폭이 10㎛정도의 파인 패턴을 형성하기에 적합한 재료(예를 들면, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 페놀 수지 등의 열경화성 수지)로 형성되어 있고, 도 1의 (b1)에 나타낸 바와 같이, 표면(2a)으로부터 깊이 H의 위치에는, 동(銅)으로 형성된 도체층(내층)(3)이 배치되어 있다. 도체층(3)은, 도 1의 (a1)에 나타낸 바와 같이, 원형의 랜드(3a)와, 랜드(3a)와 다른 랜드(3a)를 접속하는 라인(3b)으로 구성되어 있다. 또한, 표면의 미리 정해진 위치에는, 레이저를 조사할 때의 위치의 기준이 되는 얼라인먼트(정렬) 마크(4)(도 1에서는 9개)가 도체층(3)을 형성할 때 만들어져 있다(즉, 얼라인먼트 마크(4)는 도체층(3)과 같은 재질이다).
먼저, 단면이 원형인 CO2레이저에 의해 도 1의 (b2)에 나타낸 바와 같이, 표면(2a)으로부터 깊이 h(단, h < H)의 구멍(5a)을 형성한다. 즉, 얼라인먼트 마크(4)를 참조하여, CO2레이저의 광축을 가공하고자 하는 랜드(3a)의 중심에 위치 결정한 후, 펄스형의 CO2레이저를 조사한다. 이 경우, 구멍(5)의 형상으로서 구멍 바닥의 직경이 입구의 직경에 가까운 값으로 될 수 있는 가공 조건을 선정하는 것이 바람직하였다. 그리고, 깊이 h에 대하여는 후술한다.
다음에, 빔형상을 직사각형으로 한 엑시머 레이저를, 도체 패턴과 같은 레이저 투과부가 형성된, 후술하는 마스크 상에 주사하고, 도 1의 (a3) 및 도 1의 (b3)에 나타낸 바와 같이, 마스크를 투과한 엑시머 레이저에 의해, 절연물(2)의 표면에 깊이 g의 홈(6)을 형성하고, 구멍(5a)의 저부와 랜드(3a) 사이에 존재하고 있던 절연물(2)을 제거한다.
즉, 상기 깊이 h를,
h ≥ (H-g)
바람직하게는,
h ≥ 1.2(H-g)
로 정한다. 이 경우, h = H로 해도 무방하다.
이상으로 도체 패턴을 형성하기 위한 홈(6) 및 구멍(5)의 가공이 종료되므로, 이하, 종래 기술을 사용하여(예를 들어, 비전해동 도금 공정에 의해 홈(6) 및 구멍(5)에 동(銅)을 충전하고, 필요에 따라 표면 연마함) 도체 패턴을 완성시킨다. 이 후에, 수지를 더 도포하거나 또는 더 적층하고, 전술한 바와 같은 공정을 반복함으로써, 다층 기판을 제작한다.
이하, 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
[실시예]
처음에, 구멍(5)의 가공에 대하여 설명한다. 그리고, 구멍을 형성하기 위한 레이저 가공기는 잘 알려져 있으므로, 설명을 생략한다. 여기서는, 절연물(2)의 재질이 에폭시계 수지이며, 표면(2a)으로부터 도체층(3)까지의 깊이 H는 35㎛라 한다.
CO2레이저 가공기에 의해 직경이 60㎛의 구멍(5)을 형성하는 경우, 파장 9.4 ㎛, 에너지 밀도 10 ∼ 15J/cm2, 펄스폭 15㎲의 펄스를 프린트 기판(1)에 조사하면, 2펄스로 깊이 h가 30 ∼ 35㎛의 구멍(5)을 가공할 수 있다. 그리고, 이 경우, 구멍(5)의 바닥의 직경은 50㎛였다.
그리고, 구멍(5)을 형성하는 데에는, CO2레이저 대신, 엑시머 레이저 또는 UV 레이저를 사용해도 된다. 엑시머 레이저에 의해 직경이 60㎛의 구멍(5)을 형성하는 경우, 가공부에서의 에너지를 1J/cm2로 하여 55펄스 정도 조사할 필요가 있다. 또한, UV 레이저의 경우, 가공부에서의 에너지를 O.8J/cm2로 하여 60 ∼ 70펄스 정도 조사할 필요가 있다.
다음에, 홈(6)의 가공에 대하여 설명한다.
도 2는, 홈(6) 및 구멍(5)을 완성시키기 위한 엑시머 레이저 가공기의 주요부 구성도이다.
엑시머 레이저의 레이저빔은, 레이저 발진에 의해 생성된 빔을 호모지나이저(homogenizer, 빔 강도 분포 정형기)를 사용하여, 빔 강도 분포가 일정한, 장변이 130mm, 단변이 6mm의 직사각형 빔(이하, 「라인빔(10)」이라 한다)으로 정형되어 펄스형으로 출력된다. 그리고, 라인빔은 원통 렌즈(20)에 의해 집광되어 마스크(11)에 입사된다.
마스크(11)의 재질은 석영 유리이며, 한쪽 면에는 크롬(11a)이 도포되어 있다. 도포된 크롬(11a)의 라인빔(10)을 투과시키는 부분(즉, 가공하려는 도체 패턴 과 상사형(相似形)(여기서는, 5배)의 부분)은, 크롬이 깍여져 제거되어 있다. 이 실시예의 경우, 마스크(11)의 크롬이 깍여져 제거되어 있는 범위(이하, 「패턴 사이즈」라 한다)는 125mm × 125mm이다. 마스크(11)는 도시하지 않은 이동 수단에 의해, 조사 위치가 고정된 라인빔(10)의 장변에 대하여 직각인 X 방향으로 이동될 수 있다.
투영 렌즈(12)는, 직경부가 라인빔(10)의 장변에 대응되고, 또한 중심축이 라인빔(10)의 중심축과 동일 축이 되도록 하여 위치 결정되어 있다.
프린트 기판(1)은 테이블(13) 상에 고정되어 있다. 테이블(13)은 도시하지 않은 이동 수단에 의해, 마스크(11)의 이동 방향과 평행한 방향으로 이동될 수 있다.
그리고, 가공을 행하는 경우에는, 고정 레이저빔(10)과 투영 렌즈(12)에 대하여 마스크(11)와 프린트 기판(1)을 역방향으로 이동시키고(주사하고), 마스크(11)에 형성된 도체 패턴을 프린트 기판(1)의 표면에 축소 전사시킨다(이하, 「스캔 가공」이라 한다). 이 실시예의 경우, 축소율이 5배이므로 프린트 기판(1) 상에서의 패턴 사이즈는 125mm × 125mm이다. 그리고, 마스크(11)의 이동 속도 Vs에 대하여 프린트 기판(1)의 이동 속도를 Vs/5로 한다.
여기서, 스캔 가공에서의, 마스크(11)의 이동 속도 Vs에 대하여 설명한다.
지금, 1펄스당의 가공 깊이(에칭 레이트)를 D라 하면, 가공 깊이 g를 얻기 위한 샷수 N은,
N = g/D
로서 구해진다. 그리고, 투영 렌즈(12)의 축소율을 M, 펄스의 반복 주파수를 f, 레이저빔(10)의 빔폭을 w라 하면, 마스크(11)의 이동 속도 Vs는,
Vs = fw/MN
로서 구해진다.
엑시머 레이저로서 파장 308nm, 펄스폭 40ns, 가공부의 에너지 밀도 1J/cm2, 펄스 반복 주기 50Hz로 하여 15펄스로 프린트 기판(1) 상에 홈폭 10㎛, 인접하는 홈(6)의 간격이 10㎛, 깊이 g가 10㎛의 가공을 행할 수 있다.
그런데, 스캔 가공의 경우, 데브리(debris)로 불리우는 비산물(절연물(2)이 증발한 것)이 발생한다. 통상적으로, 투영 렌즈(12)의 하면과 프린트 기판(1) 사이의 거리는 짧으므로, 데브리가 투영 렌즈(12)에 부착되는 경우가 많다. 또한, 데브리에 의해 라인빔(10)이 통과하는 분위기의 굴절률이 변화되어, 도체 패턴의 상이 흐릿해진다. 그래서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 라인빔(10)의 상대적인 이동 방향에 대하여 미가공 측으로부터, 가공부(라인빔(10)이 프린트 기판(1)에 입사하는 위치)를 향하여, 데브리를 제거하기 위한 기체(氣體, 15)를 밴드형으로 공급하는 동시에, 가공이 종료한 측에 배치한 밴드형의 진공 수단(16)에 의해 집진(集塵)하도록 하면, 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 동시에 데브리(14)가 투영 렌즈(12)에 부착되는 것을 예방할 수 있다. 그리고, 데브리(14)를 가공부로부터 제거하기 위한 기체(15)로서는, 헬륨 등의 불활성 가스나 질소 가스 등의 데브리가 연소하는 것을 조장하지 않는 것이 바람직하다.
그리고, CO2레이저에 의해 구멍(5)을 가공하면 가공 능률을 향상시킬 수 있지만, 스미어(smear)로 불리우는 미소(微小) 두께(0.2 ∼ 0.3㎛)의 탄화 잔류물이 구멍 바닥에 남는 경우가 있다. 그러므로, 종래에는 디스미어로 불리우는, 화학적으로 스미어를 용해 제거하는 공정을 필요로 했지만, 이 실시예에서는, CO2레이저에 의해 구멍(5)을 가공한 후, 스미어가 발생하지 않는 엑시머 레이저를 더 조사하므로, 스미어가 구멍 바닥에 남지 않는다. 따라서, 가공 능률을 향상시키고, 또한 신뢰성이 높은 가공을 행할 수 있다.
그리고, 레이저 가공 장치로서는, CO2레이저와 엑시머 레이저의 양측을 출력할 수 있는 장치를 사용해도 되고, CO2레이저를 출력하는 레이저 가공 장치와 엑시머 레이저를 출력하는 다른 레이저 가공 장치를 사용해도 된다.
또한, CO2레이저(또는 UV 레이저)와 엑시머 레이저의 조사 순서를 반대로 하여, 홈(6)을 형성한 후, 구멍(5)을 형성하도록 해도 된다.
도 1은 본 발명의 가공 순서를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명을 실시하기에 바람직한 엑시머 레이저 가공기의 주요부 구성도이다.
도 3은 본 발명을 실시하기에 바람직한 가공 예를 나타낸 도면이다.
[부호의 설명]
1: 프린트 기판 2: 절연층
3a: 랜드 5, 5a: 구멍
6: 홈 11: 마스크
Claims (6)
- 표면이 절연층인 프린트 기판의 미리 정해진 제1 위치에 제1 레이저를 조사하여 상기 표면으로부터 미리 정해진 깊이의 구멍을 형성하고,상기 구멍의 형성 후, 상기 제1 위치 및 상기 프린트 기판의 미리 정해진 제2 위치에 제2 레이저를 조사하여 상기 제1 위치에 표면의 절연층으로부터 내층의 도체층에 이르는 구멍을 더 형성하고, 또한 상기 제2 위치에 상기 표면으로부터 상기 내층의 도체층에 접속되지 않는 깊이의 홈을 형성하고,상기 홈의 형성 후, 상기 구멍과 상기 홈에 도전 물질을 충전하여 도체 패턴을 형성하는, 프린트 기판의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1 레이저가 형성하는 구멍의 깊이는, 상기 표면으로부터 상기 내층의 도체층에 이르는 깊이인, 프린트 기판의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1 레이저가 형성하는 구멍의 깊이는, 상기 내층의 도체층에 접속되지 않는 깊이이며, 또한 형성된 구멍의 구멍 바닥으로부터 상기 도체층에 이르는 높이가, 상기 제2 레이저가 형성하는 상기 홈의 깊이 이하인, 프린트 기판의 제조 방법.
- 표면이 절연층인 프린트 기판의 미리 정해진 제1 위치 및 제2 위치에 제2 레이저를 조사하여 상기 표면으로부터 상기 내층의 도체층에 접속되지 않는 깊이의 구멍 및 홈을 형성하고,상기 구멍 및 홈의 형성 후, 상기 제1 위치에 제1 레이저 또는 제2 레이저를 조사하여 상기 표면에서 내층의 도체층에 이르는 구멍을 더 형성하고,상기 도체층에 이르는 구멍의 형성 후, 상기 구멍과 상기 홈에 도전 물질을 충전하여 도체 패턴을 형성하는, 프린트 기판의 제조 방법.
- 제1항 또는 제4항에 있어서,상기 제2 레이저의 중심축과 직각 방향의 단면은, 한변이 다른 변보다 충분히 큰 대략 직사각형 형상인, 프린트 기판의 제조 방법.
- 제5항에 있어서,상기 제2 레이저와 상기 프린트 기판을 상대적으로 이동시킬 때, 상기 제2 레이저가 상기 프린트 기판에 입사하는 위치에 있어서 상기 레이저의 이동 방향에 대하여 미가공 측으로부터 가공에 의해 생긴 증발물을 제거하기 위한 기체를 공급하는, 프린트 기판의 제조 방법.
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