KR20090098501A - 인쇄회로기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제조 공정이 간단하면서도 평탄도가 높으며 내부 보이드 발생이 억제된 절연층을 갖는 인쇄회로기판 제조방법을 위하여, (a) 양면을 관통하는 비아 홀 또는 내측으로 파인 오목부를 갖는 코어 기판을 준비하는 단계와, (b) 상기 코어 기판의 비아 홀 또는 오목부를 채우며, 상기 코어 기판의 적어도 일면을 덮도록 제1절연층을 형성하는 단계와, (c) 상기 제1절연층의 외측면에 필름을 배치하는 단계와, (d) 상기 코어 기판이 위치하는 분위기를 진공 또는 저압 분위기로 만드는 단계와, (e) 상기 필름에 압력을 가하여, 상기 제1절연층의 외측면을 평탄화하는 단계와, (f) 상기 필름을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법을 제공한다.

Description

인쇄회로기판 제조방법{Method of manufacturing printed circuit board}

본 발명은 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 제조 공정이 간단하면서도 평탄도가 높으며 내부 보이드 발생이 억제된 절연층을 갖는 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로, 각종 전자제품의 회로부가 집적되는 인쇄회로기판(Printed circuit board) 상에는 회로를 구성하는 여러 가지 부품이 납땜된다. 따라서 이러한 인쇄회로기판에는 다양한 패턴의 도전성 박막층이 구비되며, 이러한 배선의 산화방지 및 절연효과를 위해 절연층으로 도전성 박막층을 코팅한다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 인쇄회로기판 제조공정을 개략적으로 나타나내는 단면도들이다. 먼저 절연성 코어 기판(11)의 상면과 하면에 각각 도전성 제1박막층(21)과 도전성 제2박막층(22)을 형성하고, 코어 기판(11), 코어 기판(11)의 상면 상의 제1박막층(21) 및 코어 기판(11)의 하면 상의 제2박막층(22)을 관통하는 비아 홀을 형성하며, 전해 도금을 통해 제1박막층(21)의 상면과 제2박막층(22)의 상면과 비아 홀 내면에 걸쳐 도금층(30)을 형성하며, 코어 기판(11)의 상면 상의 제1박막층(21)과 그 상부의 도금층(30)을 일시에 패터닝하여 코어 기판(11)의 상면 상에 다양한 패턴의 도전층을 형성하고, 마찬가지로 코어 기판(11)의 하면 상의 제2박막층(22)과 그 상부의 도금층(30)을 일시에 패터닝하여 코어 기판(11)의 하면 상에 다양한 패턴의 도전층을 형성하여, 도 1a에 도시된 것과 같은 구조를 형성한다. 그 후, 도 1b에 도시된 것과 같이 비아 홀 내를 충진하며 도금층(30)을 덮도록 절연층(40)을 형성하여 인쇄회로기판을 완성한다.

최근에는 이러한 인쇄회로기판을 구비한 전자제품의 박형화 및 소형화에 따라, 인쇄회로기판의 다양한 패턴의 도전성 박막층의 패턴 두께가 더욱 얇아질 것이 요구되고 있다. 이에 따라 코어 기판(11)의 비아 홀의 직경 역시 더욱 작아질 것이 요구되고 있는 바, 이에 따라 종래의 인쇄회로기판 제조방법에 따르면 절연층(40)을 형성함에 있어서 비아 홀 내에 정확하게 절연성 물질이 충진되지 않아 불량률이 높다는 문제점이 있었다. 예컨대 도 2에 도시된 것과 같이 절연층(40)의 상면 중 비아 홀에 대응하는 부분이 비아 홀 내측으로 움푹 파인 형상인 딤플(D)이 절연층(40)에 형성되거나, 도 3에 도시된 것과 같이 비아 홀 내에 절연성 물질이 제대로 충진되지 않아 보이드(V)가 비아 홀 내의 절연층(40)에 형성된 것과 같은 불량 발생율이 높다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 제조 공정이 간단하면서도 평탄도가 높으며 내부 보이드 발생이 억제된 절연층을 갖는 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 (a) 양면을 관통하는 비아 홀 또는 내측으로 파인 오목부를 갖는 코어 기판을 준비하는 단계와, (b) 상기 코어 기판의 비아 홀 또는 오목부를 채우며, 상기 코어 기판의 적어도 일면을 덮도록 제1절연층을 형성하는 단계와, (c) 상기 제1절연층의 외측면에 필름을 배치하는 단계와, (d) 상기 코어 기판이 위치하는 분위기를 진공 또는 저압 분위기로 만드는 단계와, (e) 상기 필름에 압력을 가하여, 상기 제1절연층의 외측면을 평탄화하는 단계와, (f) 상기 필름을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법을 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 (c) 단계는, 접착제를 이용하여 상기 필름을 상기 제1절연층의 외측면에 부착하는 단계인 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 (b) 단계는, 액상의 절연물질을 이용하여 상기 제1절연층을 형성하는 단계인 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 (c) 단계에 앞서, 상기 (b) 단계에서 형성한 제1절연층을 가경화시키는 단계를 거치는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, (g) 상기 제1절연층의 외측면에 제2절연 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, (h) 상기 제1절연층과 상기 제2절연층을 경화시키는 단계를 더 포함하는 것으로 할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 인쇄회로기판 제조방법에 따르면, 제조 공정이 간단하면서도 평탄도가 높으며 내부 보이드 발생이 억제된 절연층을 갖는 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조공정을 개략적으로 타나내는 단면도들이다. 먼저 양면을 관통하는 비아 홀 또는 내측으로 파인 오목부를 갖는 코어 기판(111)을 준비하고, 이 코어 기판(111)의 비아 홀 또는 오목부를 채우며 코어 기판(111)의 적어도 일면을 덮도록 제1절연층(141)을 형성하여 도 4a에 도시된 것과 같은 구조를 형성한다. 코어 기판(111)은 예컨대 폴리 이미드 등과 같은 절연성 물질로 형성할 수 있으며, 제1절연층(141)은 액상 포토 솔더 리지스트(PSR: photo solder resist) 등으로 형성될 수 있다. 제1절연층(141)의 두께(t1)는 대략 20㎛ 내지 30㎛ 정도로 형성할 수 있다. 특히 제1절연층(141)은 액상의 절연물질을 이용하여 형성할 수 있는데, 이는 후술하는 바와 같이 본 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 경우 제1절연층(141)을 형성하는 과정에서 발생할 수 있는 보이드 또는 딤플을 제거할 시 제1절연층(141)이 액상 절연물질로 형성된 경우 더욱 효과적이기 때문이다.

도 4a에서는 비아 홀이 형성되지 않은 코어 기판(111)의 상면과 하면에 각각 구리 등으로 도전성 제1박막층(121)과 도전성 제2박막층(122)을 형성하고, 코어 기판(111), 코어 기판(111)의 상면 상의 제1박막층(121) 및 코어 기판(111)의 하면 상의 제2박막층(122)을 관통하는 비아 홀을 형성하며, 구리 등의 도전성 물질을 이용한 전해 도금을 통해 제1박막층(121)의 상면과 제2박막층(122)의 상면과 비아 홀 내면에 걸쳐 도금층(130)을 형성하며, 코어 기판(111)의 상면 상의 제1박막층(121)과 그 상부의 도금층(130)을 일시에 패터닝하여 코어 기판(111)의 상면 상에 다양한 패턴의 도전층을 형성하고, 마찬가지로 코어 기판(111)의 하면 상의 제2박막층(122)과 그 상부의 도금층(130)을 일시에 패터닝하여 코어 기판(111)의 하면 상에 다양한 패턴의 도전층을 형성하며, 이 코어 기판(111)의 비아 홀 또는 오목부를 채우며 코어 기판(111)의 적어도 일면을 덮도록 제1절연층(141)을 형성한 것으로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법은 비아 홀 또는 오목부를 갖는 물체(코어 기판)의 비아 홀 또는 오목부를 채우며 그 물체의 적어도 일면을 절연물질로 코팅하는 단계를 포함하는 것이라 할 수 있다. 도 4a에서는 그 중에서도 비아 홀을 갖는 경우를 도시한 것이다.

도 4a에 도시된 것과 같이 제1절연층(141)을 형성하게 되면, 제1절연층(141)의 상면 중 비아 홀에 대응하는 부분이 비아 홀 내측으로 움푹 파인 형상인 딤 플(D)이 제1절연층(141)에 형성되거나, 비아 홀 내에 절연성 물질이 제대로 충진되지 않아 보이드(V)가 비아 홀 내의 제1절연층(141)에 형성될 수 있다. 도 4a에서는 딤플(D)과 보이드(V) 두 가지가 모두 발생한 경우를 도시하고 있으나, 이와 달리 그 중 어느 하나만 발생할 수도 있다.

딤플(D)이 발생할 경우 코어 기판(111)의 중심 쪽으로 움푹 파인 부분의 최대 단차는 도 2에 도시된 것과 같이 45㎛에 이를 수 있는 바, 최근 박형화 및 고 집적화된 인쇄회로기판에서는 표면 단차가 3㎛ 이하일 것이 요구될 수 있다. 따라서 이러한 표면의 단차를 최소화할 필요가 있다. 또한 보이드(V)가 발생할 경우 이 보이드(V) 내는 기체로 채워질 수 있는데, 그 경우 이후 공정에서 또는 이렇게 제조된 인쇄회로기판을 탑재한 제품의 제조 공정 또는 제조 완료 후의 사용 과정에서 주위 온도 변화가 커지게 되면, 보이드(V) 내의 기체의 체적 변화에 따라 코어 기판(111)의 비아 홀이 터지는 등의 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법에 따르면, 후속공정을 통해 이러한 딤플(D) 및/또는 보이드(V)를 제거하거나 최소화한다.

먼저, 도 4b에 도시된 것과 같이 제1절연층(141)의 외측면에 필름(1500)을 배치한다. 이 필름으로는 폴리 이미드 등으로 형성되어 플렉서블 특성을 가진 것을 이용할 수도 있다. 제1절연층(141)은 액상 물질로 형성될 수 있는 바, 이 경우 인쇄회로기판 제조 공정 중 제1절연층(141)을 형성하는 물질이 제조장비 등에 묻어날 수도 있기 때문에 이와 같은 필름(150)을 이용한다. 물론 필요에 따라 제1절연층(141)의 외측면에 필름(150)을 배치하기에 앞서 제1절연층(141)을 가경화시키는 단계를 거칠 수도 있다. 이 가경화 단계는 액상 물질로 제1절연층(141)을 형성한 경우 제1절연층(141) 내의 솔벤트 등을 제거하기 위함이다. 또한 제1절연층(141)과 필름(150) 사이의 부착이 효과적으로 이루어지도록 하기 위하여, 접착제를 이용하여 필름(150)을 제1절연층(141)의 외측면에 부착할 수도 있다. 물론 필름(150) 자체가 접착성을 가진 물질로 형성될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

그 후, 코어 기판(111)이 위치하는 분위기를 진공 또는 저압 분위기로 만든다. 이러한 진공 또는 저압 분위기를 유지함으로써 도 4b에 도시된 것과 같이 코어 기판(111)의 비아 홀 또는 오목부 내의 보이드(V)가 제거되어 도 4c에 도시된 것과 같은 상태가 되도록 한다. 즉, 진공 또는 저압 분위기를 유지함으로써 코어 기판(111)의 비아 홀 또는 오목부 내의 보이드(V)가 외측으로 제거된다. 물론 코어 기판(111)의 비아 홀 또는 오목부 내의 보이드(V)가 저압 또는 진공의 환경에 의해 외측으로 이동하여 도 4c에 도시된 것과 같이 기존의 딤플(D)과 결합하여 더 큰 딤플(D)이 될 수도 있으며, 또는 딤플이 없던 곳에 딤플을 형성할 수도 있다. 진공 또는 저압의 조건은 제조 공정에 따라 상이하게 가변할 수 있는데, 예컨대 압력을 1kgf/cm² 내지 5kgf/cm²로 유지함으로써 내부 보이드(V)를 제거할 수 있다. 이 경우 제1절연층(141)이 경화될 시 내부의 보이드(V)가 제거되지 않을 수도 있으므로, 필요에 따라 온도를 50℃ 내지 90℃ 정도의 저온으로 유지할 수도 있다.

이와 같이 보이드(V)를 제거한 후, 도 4d에 도시된 것과 같이 필름(150)에 압력을 가하여 제1절연층(141)의 외측면을 평탄화한다. 이 경우에도 제1절연층(141)이 경화될 시 내부의 보이드(V)가 제거되지 않을 수도 있으므로, 필요에 따라 온도를 50℃ 내지 90℃ 정도의 저온으로 유지할 수도 있다. 이와 같이 제1절연층(141)의 외측면을 평탄화한 후, 도 4e에 도시된 것과 같이 필름(150)을 제거하여 내부에 보이드가 존재하지 않으며 제1절연층(141)의 외측면이 평탄한 인쇄회로기판을 완성할 수 있다. 물론 제1절연층(141)을 최종적으로 경화시키는 단계를 거칠 수도 있다.

한편, 제1절연층(141)의 외측면을 평탄화하기 위하여 필름(150)에 압력을 가하는 단계에서, 도 4d 및 도 4e에 도시된 것과 같이 제1절연층(141)의 두께가 t1에서 t2로 얇아질 수도 있다. 따라서 이 경우 제1절연층(141)의 최종 두께(t2)가 예상했던 것보다 얇다면, 도 4f에 도시된 것과 같이 제1절연층(141)의 외측면에 두께 t3의 제2절연층(142)을 형성하는 단계를 더 거쳐, 충분한 두께의 절연층을 갖는 인쇄회로기판을 제조할 수도 있다. 물론 이 경우 제1절연층(141)과 제2절연층(142)을 경화시키는 단계를 거칠 수도 있음은 물론이다.

이와 같은 본 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법에 따르면, 평탄도가 높으며 내부 보이드 발생이 억제된 절연층을 갖는 인쇄회로기판을 용이하게 제조할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정 한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 인쇄회로기판 제조공정을 개략적으로 나타나내는 단면도들이다.

도 2 및 도 3은 종래의 인쇄회로기판 제조방법에 의해 제조된 인쇄회로기판에서 불량이 발생한 것을 나타내는 단면도들이다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조공정을 개략적으로 타나내는 단면도들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

111: 코어 기판 121: 제1박막층

122: 제2박막층 130: 도금층

141: 제1절연층 142: 제2절연층

Claims (6)

1. (a) 양면을 관통하는 비아 홀 또는 내측으로 파인 오목부를 갖는 코어 기판을 준비하는 단계;

   (b) 상기 코어 기판의 비아 홀 또는 오목부를 채우며, 상기 코어 기판의 적어도 일면을 덮도록 제1절연층을 형성하는 단계;

   (c) 상기 제1절연층의 외측면에 필름을 배치하는 단계;

   (d) 상기 코어 기판이 위치하는 분위기를 진공 또는 저압 분위기로 만드는 단계;

   (e) 상기 필름에 압력을 가하여, 상기 제1절연층의 외측면을 평탄화하는 단계; 및

   (f) 상기 필름을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 (c) 단계는, 접착제를 이용하여 상기 필름을 상기 제1절연층의 외측면에 부착하는 단계인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 (b) 단계는, 액상의 절연물질을 이용하여 상기 제1절연층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 (c) 단계에 앞서, 상기 (b) 단계에서 형성한 제1절연층을 가경화시키는 단계를 거치는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   (g) 상기 제1절연층의 외측면에 제2절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
6. 제5항에 있어서,

   (h) 상기 제1절연층과 상기 제2절연층을 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.

Images