KR20090105162A - 인쇄회로기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

인쇄회로기판 제조방법이 개시된다. 제1 금속을 기판의 표면에 스퍼터링(sputtering)하여 제1 시드층을 형성하는 단계; 제2 금속을 제1 시드층의 표면에 스퍼터링(sputtering)하여 제2 시드층을 형성하는 단계; 제2 시드층 위에 회로패턴에 상응하는 개구부가 형성된 필름층을 형성하는 단계; 개구부를 통해 드러난 제2 시드층 표면에 전해도금하여 회로패턴을 형성하는 단계; 필름층을 제거하는 단계; 및 기판의 표면에 드러난 제2 시드층 및 제1 시드층을 제거하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법은 공정 수를 줄일 수 있어 공정시간의 단축 할 수 있고, 설비 공간을 줄일 수 있어 비용절감 효과가 있으며, 얇고 균일한 시드층을 형성하는 것이 가능하여 미세피치 회로패턴을 구현할 수 있다.

스퍼터링(sputtering), 시드층(seed layer),

Description

인쇄회로기판 제조방법{Method for manufacturing PCB}

본 발명은 인쇄회로기판 제조방법 에 관한 것이다.

최근 기판과 전자소자 간의 인터포져(Interposer) 역할을 하는 기판의 경박간소화가 빠른 속도로 진행됨에 따라 이에 발맞춰 고밀도화, 미세패턴(Fine Pattern) 이 요구되고 있다. 이와 같이 기술의 향상과 더불어 기존 공정의 단축을 위한 다양한 노력이 진행되고 있다.

인쇄회로기판의 회로패턴을 형성하기 위한 애디티브공법(additive method)이 있다. 애디티브공법은 절연층에 회로패턴을 도금방식으로 형성하는 것으로, 최근에는 보다 더 효과적인 도금을 위해 세미애디티브공법(semi additive method)가 이용된다. 세미애디티브공법은 절연층을 표면처리 하여 조도를 높이고, 화학적 도금을 통해 전해도금을 위한 기저층인 시드층(seed layer)를 형성한다. 시드층을 형성한 후에 회로패턴의 두께를 일정 수준에 이를 때까지 전해도금을 하여 회로패턴을 완성한다.

이러한 기존의 세미애디티브공법은 표면조도처리공정이 필요하고 기판 전체적으로 균일한 시드층을 형성하기 위해서는 10000옴스트롱(Å) 이상의 두께가 요구되는데 시드층의 두께가 두꺼우면 회로패턴형성 후 시드층을 제거하기 위한 플래쉬 에칭(flesh etching)공정의 리드타임이 길어지고, 파인피치 형성이 어렵게 되는 문제가 있다.

본 발명은 세미애디티브공법의 시드층(seed layer)을 스퍼터링방식을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 금속을 기판의 표면에 스퍼터링(sputtering)하여 제1 시드층을 형성하는 단계; 제2 금속을 제1 시드층의 표면에 스퍼터링(sputtering)하여 제2 시드층을 형성하는 단계; 제2 시드층 위에 회로패턴에 상응하는 개구부가 형성된 필름층을 형성하는 단계; 개구부를 통해 드러난 제2 시드층 표면에 전해도금하여 회로패턴을 형성하는 단계; 필름층을 제거하는 단계; 및 기판의 표면에 드러난 제2 시드층 및 제1 시드층을 제거하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법이 제공된다.

제1 금속은 Ni 또는 Ni/Cr합금을 포함할 수 있으며, 제2 금속은 Cu를 포함할 수 있다.

제1 시드층을 형성하는 단계 이전에, 기판의 표면을 이온 빔(Ion Beam)처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 시드층을 형성하는 단계 이전에 기판에 비아홀을 형성하는 드릴링 단계를 더 포함할 수 있고, 시드층은 기판의 표면 및 비아홀의 내벽에 형성될 수 있다.

또한, 기판은 표면에 절연수지를 포함할 수 있고, 절연수지는 에폭시와 시안산염(cyanate)를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 공정 수를 줄일 수 있어 공정시간을 단축할 수 있고, 설비 공간을 줄일 수 있어 비용절감 효과가 있으며, 얇고 균일한 시드층(seed layer)을 형성하는 것이 가능하여 미세피치 회로패턴을 구현할 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생 략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 2 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 흐름도이다. 도 2 내지 도 7을 참조하면 기판(10), 비아홀(15), 시드층(20), 제1 시드층(21), 제2 시드층(22), 필름층(25) 및 회로패턴(30)이 도시되어 있다.

기판(10)에 비아홀(15)을 형성한다(S100). 비아는 인쇄회로기판의 층간 전기적 연결을 위한 통로로써 전기적으로 단절되어 있는 층을 드릴링(drilling)하여 비아홀(15)을 형성한다. 비아홀(15)을 통해 전기적으로 연결되게 하기 위해 비아홀(15)을 도전성물질로 채우거나 도전물질로 도금을 한다. 드릴링 방식은 엑스레이 가공 방법, 레이저 드릴링 방법 등이 있다.

비아홀(15)의 형상은 도 2에 도시된 바와 같이 일측이 막혀있는 블라인드(blind) 비아홀(15) 뿐만 아니라, 관통홀(Plated through hole)도 포함한다. 비아홀(15)이 필요 없는 경우에는 본 공정을 생략할 수 있다.

비아홀(15)의 도금 불량률을 낮추기 위해 드릴링에 의해 생긴 드릴 버(burr) 또는 스미어(smear)를 제거하는 디버링(deburring)공정 또는 디스미어(desmear)공정을 수행할 수 있다.

기판(10)의 표면에는 절연수지(11)를 포함할 수 있으며, 절연수지(11)는 에폭시와 시안산염(cyanate)으로 구성되어 있는 소재를 사용할 수 있다. 에폭시와 시안산염(cyanate)를 포함하는 신규 절연수지(11)는 기존의 에폭시만 사용하는 절연수지에 비하여 0.3마이크로미터 이하의 표면조도를 가지며, 낮은 열팽창계수 때문에 기판의 신축이 적고, Packaging 후에도 신뢰도가 높아지는 장점이 있다.

다음으로 기판(10)의 표면을 이온 빔(Ion beam) 처리를 한다(S200). 이온 빔(Ion beam)이란 이온흐름의 덩어리로 전하를 띈 분자나 원자의 집단으로, 전기장 또는 자기장을 가해주면 이온의 흐름을 가속화시킬 수 있다. 가속된 이온은 고에너지 상태가 되며 이러한 이온을 기판(10)의 표면에 쏘아줌으로써 기판(10) 표면의 전기적 성질을 변화시킨다. 이온 빔 처리공정에 사용되는 기체로 아르곤(Ar)이나 질소가스 등을 예로 들 수 있다.

이온 빔 처리를 하는 경우 표면의 조도가 이온 빔 처리를 하지 아니하는 경우보다 높아지나, 스퍼터링 공정만으로도 균일한 시드층(20)을 형성하는 것은 가능하므로 필요에 따라서는 생략 가능하다.

다음으로 제1 금속을 기판(10)의 표면에 스퍼터링(sputtering)하여 제1 시드층(21)을 형성하고(S300), 제2 금속을 기판(10)의 표면에 스퍼터링(sputtering)하여 제2 시드층(22)을 형성한다(S400).

전해도금을 위해서는 도금대상이 전기가 흐를 수 있어야 하므로, 도금을 할 대상이 비전도성물질로 구성된 경우에는 표면에 전해도금의 기저층인 시드층(20)을 형성할 필요가 있다. 본 실시예에서는 시드층(20)은 제1 시드층(21)과 제2 시드층(22)을 포함하며, 시드층(20)을 형성하는 방법으로 기존의 화학도금 방식을 사용하지 아니하고 스퍼터링(sputtering)을 이용한다.

스퍼터링(sputtering)이란 타겟(금속판)에 아르곤 등의 불활성 원소를 충돌시켜서 금속 분자를 쫓아낸 후 표면에 막을 부착하는 기술이라 할 수 있다. 진공이 유지된 챔버 내에서 스퍼터링 기체로 불활성 가스를 흘려주면서 타겟에 직류 전원을 인가하면, 증착하고자 하는 기판과 타겟 사이에 플라즈마(Plasma)가 발생한다. 이러한 플라즈마(Plasma)내에는 고출력 직류전류계에 의해 불활성 가스가 양이온으로 이온화 된다. 불활성 가스의 양이온은 직류전류계에 의해서 음극으로 가속되어 타겟의 표면에 충돌하게 된다. 이렇게 충돌시킨 타겟 물질은 원자가 완전 탄성 충 돌에 의해 운동량을 교환하여 표면에서 밖으로 튀어나오게 된다. 이온이 물질의 원자간 결합에너지 보다 큰 운동에너지로 충돌할 경우 이 이온 충격에 의해 물질의 격자 간 원자가 다른 위치로 밀리게 되는데 이때 원자의 표면 탈출이 발생하게 된다. 이러한 현상을 스퍼터링(sputtering)이라고 말한다.

도금하고자 하는 금속물질로 된 금속판을 타겟으로 하여 스퍼터링을 수행하면 금속판에서 튀어나온 금속원자기 기판(10)에 붙어 얇고 균일한 금속막을 형성할 수 있다. 금속물질의 예로써 Ni, Cr, Cu 등을 들 수 있다.

본 실시예에서는 스퍼터링을 2회 실시하여 2층의 시드층(20)을 형성한다. Ni/Cr 합금을 타겟으로 하여 스퍼터링 하여 제1 시드층(21)을 형성하고, 다음에 Cu를 타겟으로 하여 스퍼터링 하여 제2 시드층(22)을 형성할 수 있다. Ni/Cr합금은 Cu에 비하여 절연물질과 밀착력이 높아 스퍼터링의 효과가 뛰어나며, Cu와의 밀착력 또한 우수하기 때문에, Cu로 제2 시드층(22)을 형성하기 전에 Ni/Cr합금으로 스퍼터링을 수행하여 제1 시드층(21)을 형성하면 보다 더 우수한 품질의 시드층(20)을 형성할 수 있다.

도 3를 참조하면 스퍼터링으로 제1 시드층(21) 및 제2 시드층(22)을 형성한 기판(10)을 도시한 것으로, 비아홀(15) 및 기판(10)의 표면에 얇고 균일한 금속막이 형성된 것을 확인할 수 있다. 또한 스퍼터링 방식은 기존의 화학도금방식에 비하여 표면의 조도를 높이기 위한 표면조화처리를 할 필요도 없어 공정수가 줄어들고, 화학도금방식에 비하여 얇고 균일한 시드층(20)의 형성이 가능하다는 장점이 있다.

기존의 방식에 의하면 1000옴스트롱(Å) 내지 30000옴스트롱(Å) 정도의 두께를 가지는 시드층을 형성할 수 있으나, 본 실시예에 따른 스퍼터링 방식에 의하면 100옴스트롱(Å) 이상 8000옴스트롱(Å) 이하로 시드층(20)을 형성할 수 있다.

다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 시드층(22)위에 회로패턴에 상응하는 개구부가 형성된 필름층(25)을 형성한다(S500). 필름층(25)은 도금방식으로 회로패턴(30)을 형성할 때 회로패턴이 형성될 부분 이외에는 도금이 되지 아니하도록 하고자 도금 이전에 제2 시드층(22) 위에 형성한다. 필름층(25)은 드라이필름 등의 감광성 물질을 시드층(20) 위에 도포하고 노광 및 현상하여 회로패턴(30)이 형성될 부분만 제거하는 방식으로 형성할 수 도 있고, 회로패턴(30)에 상응하는 개구부가 미리 형성되어 있는 필름을 적층할 수도 있다.

다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, 전해도금하여 회로패턴을 형성하고(S600), 도 6에 도시된 바와 같이 필름층(25)을 제거(S700)하여 회로패턴(30)을 형성한다. 필름층(25)에는 도금이 되지 아니하고, 필름층(25)의 개구부에만 전해도금이 되어 회로패턴(30)을 형성할 수 있다.

다음으로 도 7에 도시된 바와 같이 기판의 표면에 드러난 제2 시드층(22) 및 제1시드층(21)을 제거한다(S800). 이러한 공정을 플래쉬에칭(flash etching)이라고 하는데, 시드층이 두껍거나 시드층의 두께가 균일하지 아니한 경우에는 플래쉬에칭 공정이 길어지게 되며, 회로패턴(30)도 부분적으로 에칭이 되는 문제가 있다. 그러나 본 실시예에 따르면, 시드층(20)의 두께를 얇고 균일하게 형성하는 것이 가능하므로, 기존의 시드층에서 초래되었던 플래쉬에칭 공정상의 문제를 줄일 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 실시예에 따르면 표면조화처리 공정을 생략할 수 있어 경제적이고, 기존공법에 비하여 균일하고 얇으며, 기판과 접착력이 강한 시드층을 형성할 수 있다. 또한 화학동도금 공정상 사용하는 팔라듐(Pd)은 환경오염의 문제를 초래하는데, 팔라듐(Pd)을 필요로 하지 아니한다는 장점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 순서도.

도 2 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 기판

11: 절연수지

15: 비아홀

20 : 시드층

21 : 제1 시드층

22 : 제2 시드층

25 : 필름층

30 : 회로패턴

Claims (6)

1. 제1 금속을 기판의 표면에 스퍼터링(sputtering)하여 제1 시드층을 형성하는 단계;

   제2 금속을 상기 제1 시드층의 표면에 스퍼터링(sputtering)하여 제2 시드층을 형성하는 단계;

   상기 제2 시드층 위에 회로패턴에 상응하는 개구부가 형성된 필름층을 형성하는 단계;

   상기 개구부를 통해 드러난 상기 제2 시드층 표면에 전해도금하여 회로패턴을 형성하는 단계;

   상기 필름층을 제거하는 단계; 및

   상기 기판의 표면에 드러난 상기 제2 시드층 및 제1 시드층을 제거하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 금속은 Ni 또는 Ni/Cr합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2 금속은 Cu를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 시드층을 형성하는 단계 이전에,

   상기 기판의 표면을 이온 빔(Ion Beam)처리하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 시드층을 형성하는 단계 이전에 기판에 비아홀을 형성하는 드릴링 단계를 더 포함하며,

   상기 시드층은 상기 기판의 표면 및 상기 비아홀의 내벽에 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 기판은 표면에 절연수지를 포함하고,

   상기 절연수지는 에폭시와 시안산염(cyanate)를 포함하는 것을 특징으로하는 인쇄회로기판 제조방법.

Images