KR20100008551A

KR20100008551A - 인쇄회로 기판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100008551A
Application number: KR1020080069096A
Authority: KR
Inventors: 김기현; 박세호; 강석명; 이영민
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2010-01-26
Also published as: JP4728417B2; US20100011573A1; KR101411717B1; EP2146560A1; US8474135B2; EP2146560B1; JP2010028111A

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 제조 방법에 있어서, 제1 면과 상기 제1 면에 대향되는 제2 면을 포함하는 베이스 필름을 제작하는 필름 제작단계; 5,000 내지 300,000 CPS(centi poise)의 점도를 가지는 고점도 도전성 물질로 상기 제1 면에 제1 배선을 인쇄하는 제1 인쇄단계; 상기 베이스 필름의 양면을 관통하되 상기 제1 배선을 지나는 비아 홀(via hole)을 형성하는 드릴링(drilling) 단계; 및 100 내지 5,000 CPS의 점도를 가지는 저점도 도전성 물질로 상기 제2 면에 제2 배선을 인쇄하는 제2 인쇄단계를 포함하고, 상기 제2 인쇄단계에서의 배선 형성 과정에서, 상기 비아 홀의 내벽에 상기 저점도 도전성 물질이 도포되어, 상기 제1 배선과 제2 배선을 도통시키는 인쇄회로 기판 제조 방법을 개시한다. 이러한 인쇄회로 기판 제조 방법은 제조 공정을 단순화하여 제조 비용을 절감할 수 있으며, 제품의 신뢰성을 향상시키고 불량률을 개선할 수 있게 된다.

인쇄회로 기판, 저점도 도전성 물질, 비아 홀,

Description

인쇄회로 기판의 제조 방법 {FABRICATION METHOD FOR PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 인쇄회로 기판에 관한 것으로서, 특히, 양면에 각각 인쇄회로 패턴 등의 배선이 인쇄되는 인쇄회로 기판에서 기판 양면의 배선을 서로 접속시킨 구조를 가지는 인쇄회로 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

최근에 휴대용 단말기, 게임기 등 휴대성이 요구되는 소형 전자 기기가 보편화되고, 가전제품 또한 실질적인 부피, 크기가 줄어드는 반면에 그 기능이 고도화됨에 따라 전자 부품의 집적도가 급격하게 증가되고 있다.

전자 부품의 높은 집적도가 요구되며, 특히, 휴대성이 요구되는 소형 전자 기기, 좁은 공간에서의 배선이 요구되는 기기에서는 폴리이미드 수지를 이용한 가요성 인쇄회로 기판이 이용된다. 이는 가요성 인쇄회로 기판이 그 두께를 줄이는데 용이하고, 다양한 형태로 변형되는 것이 가능하며, 또한 폴리이미드 수지는 내열성과 전기 절연성이 우수하여 이러한 소형 전자 기기나 가전 제품 등에 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술의 일 실시 예에 따른 인쇄회로 기판, 더 구체적으로는 가 요성 인쇄회로 기판을 나타내는 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 일 실시 예에 따른 인쇄회로 기판(10)은 베이스 필름(11)의 양면에 각각 배선(13)이 형성되고, 필요에 따라 비아 홀(15)을 통해 상기 베이스 필름(11)의 양면에 각각 형성된 배선(13)을 도통시킨 구성이다. 아울러, 상기 베이스 필름(11)의 양면에 각각 형성된 배선(13)을 보호하기 위하여 커버 층(17)을 형성하게 되는데, 이는 접착제(19) 등을 이용하여 상기 배선(13)들이 형성된 베이스 필름(11)의 양면에 상기 커버 층(17)이 부착된다.

한편, 이러한 종래의 인쇄회로 기판(10)은 베이스 필름(11)의 일면 또는 양면에 배선(13)을 형성하기 위한 동박을 적층하고, 동박을 적층한 후 필요한 위치에 비아 홀(15)을 형성하게 된다. 이후, 적층된 동박으로 원하는 패턴의 배선(13)을 형성하기 위하여, 감광성 필름(dry film photoregist)을 도포하고 노광, 현상 과정을 거쳐 원하는 패턴의 배선 형태와 일치되는 부분을 제외한 나머지 감광성 필름을 제거한 후, 에칭을 함으로써 불필요한 부분의 동박을 제거하여 배선(13)을 완성하게 된다.

이때, 베이스 필름(11)에 형성된 비아 홀(15)에는 도전성 페이스트를 주입하여 베이스 필름의 양면에 형성된 배선을 통전시키게 된다.

그러나 이러한 종래의 인쇄회로 기판 제조 방법은, 감광성 필름을 노광, 현상하기 위한 공정뿐만 아니라 불필요한 부분의 동박을 제거하기 위한 에칭 공정에 이르기까지 그 제조 과정이 복잡하고 제조 비용이 증가되는 문제점이 있다. 더욱이, 이는 제품 가격에 반영되어 사용자에게는 가격적인 부담이 가중되고 있다.

또한, 비아 홀에 주입된 도전성 페이스트는 비아 홀의 벽면에 밀착되는 것이 바람직한데, 도전성 페이스트를 주입하더라도 도전성 페이스트가 비아 홀의 벽면에 밀착되지 않아 제품의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다. 특히 가요성 인쇄회로 기판의 경우, 배선 또는 운반 과정에서 외력에 의해 가요성 인쇄회로 기판이 굴곡지게 변형되면, 비하 홀의 벽면에 밀착되지 않은 상태로 경화된 도전성 페이스트에 균열이 발생되어 불량률이 증가될 위험이 크다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 제조 공정을 단순화함으로써 제조가 용이하고 제조 비용을 절감할 수 있는 인쇄회로 기판의 제조 방법을 제공하고자 한다.

또한, 제조 비용을 절감함으로써 제품 구입에 소요되는 사용자의 부담을 경감할 수 있는 인쇄회로 기판의 제조 방법을 제공하고자 한다.

또한, 베이스 필름의 양면에 형성된 배선을 통전시키기 위한 비아 홀의 벽면에만 저점도 도전성 물질을 도포하여 경화시킴으로써, 제품의 신뢰성을 확보하고 불량률을 개선할 수 있는 인쇄회로 기판의 제조 방법을 제공하고자 한다.

이에, 본 발명은 인쇄회로기판 제조 방법에 있어서,

제1 면과 상기 제1 면에 대향되는 제2 면을 포함하는 베이스 필름을 제작하는 필름 제작단계;

5,000 내지 300,000 CPS(centi poise)의 점도를 가지는 고점도 도전성 물질로 상기 제1 면에 제1 배선을 인쇄하는 제1 인쇄단계;

상기 베이스 필름의 양면을 관통하되 상기 제1 배선을 지나는 비아 홀(via hole)을 형성하는 드릴링(drilling) 단계; 및

100 내지 5,000 CPS의 점도를 가지는 저점도 도전성 물질로 상기 제2 면에 제2 배선을 인쇄하는 제2 인쇄단계를 포함하고,

상기 제2 인쇄단계에서의 배선 형성 과정에서, 상기 비아 홀의 내벽에 상기 저점도 도전성 물질이 도포되어, 상기 제1 배선과 제2 배선을 도통시키는 인쇄회로 기판 제조 방법을 개시한다.

이때, 상기 필름 제작단계는 폴리이미드(Polyimide) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly Ethylene Terephthalate)로 상기 베이스 필름을 제작함이 바람직하다.

또한, 본 발명은,

상기 제2 인쇄단계 후, 상기 베이스 필름의 양면을 코팅하는 보호코팅 단계와,

상기 마감 단계를 통해 제작된 인쇄회로 기판에 도금을 하여 도금층을 형성하는 도금 단계를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 도금층은 상기 제1, 제2 배선에 모두 형성되거나, 상기 인쇄회로 기판의 접속 단자에만 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 인쇄회로 기판의 제조 방법은 고점도 도전성 물질로 베이스 필름의 일면에 직접 배선을 인쇄하기 때문에, 감광성 필름을 노광, 현상하는 공정이나 동박을 에칭하는 공정이 불필요하다. 따라서 공정이 단순화되어 제조 비용을 절감할 수 있으며, 사용자에게는 같은 제품을 좀더 저렴하게 구입할 수 있는 이점을 제공할 수 있다.

또한, 베이스 필름의 양면에 배선들을 각각 형성하고 비아 홀을 통해 배선들을 서로 통전시키는 경우, 제2 면에는 저점도 도전성 물질을 이용하여 배선을 인쇄 함으로써, 저점도 도전성 물질이 베이스 필름의 표면을 따라, 더 나아가서는 비아 홀의 벽면을 따라 인쇄된다. 따라서 베이스 필름의 제2 면에 형성되는 배선을 인쇄함과 동시에 제1 면에 형성된 배선과의 통전이 이루어진다. 이로써 비아 홀에 별도로 도전성 물질을 주입할 필요가 없으며, 저점도 도전성 물질 자체로서 비아 홀의 벽면을 따라 인쇄되어 제1, 제2 면 각각에 형성된 배선들을 도통시키기 때문에 신뢰성을 향상시키고 불량률을 개선할 수 있게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인쇄회로 기판(100)의 제조 방법은 필름 제작단계, 제1 인쇄단계, 드릴링(drilling) 단계 및 제2 인쇄단계를 포함하며, 필요에 따라 보호코팅 단계와 도금 단계를 더 포함할 수 있다. 도 2 내지 도 4에 도시된 기판에 도면부호 '100'을 부여하고는 있지만 아직 완성되기 전의 기판이며, 본 발명에 따른 제조 방법으로 완성된 기판은 도 5에 도시되고 있음에 유의한다.

상기 필름 제작단계는, 제작하고자 하는 인쇄회로 기판(100)의 규격에 적합하도록 필름을 재단하여 베이스 필름(101)을 제작하는 단계로서, 상기 베이스 필름(101)은 제1 면과, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함한다. 상기 베이스 필름(101)의 재질로는 내열성, 전기 절연성이 우수한 폴리이미드(Polyimide)를 이용하는 것이 바람직하며, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly Ethylene Terephthalate) 또한 상기 베이스 필름(101) 제조에 이용될 수 있다.

도 2 등에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 필름(101)은 그 일측에 제공되는 리드들(191)을 구비하며, 상기 리드들(191)의 단부에는 접속단(193)이 형성될 것이다. 상기 리드들(191) 또한 상기 베이스 필름(101)의 일부분이지만, 설명의 편의상, 상기 베이스 필름(101)과는 구분하여 설명하기로 한다. 상기 리드들(191)은 완성된 인쇄회로 기판(100)을 다른 인쇄회로 기판 등에 접속시키기 위한 접속 단자로서 활용되는데, 그 자체로서는 접속 단자의 기능을 제공하지 못하며, 하기에서 설명될 제2 배선(121) 등이 그 일면(구체적으로는 제2 면)에 형성됨으로써 접속 단자의 기능을 제공할 수 있게 된다.

상기 제1 인쇄단계는 제작된 베이스 필름(101)의 제1 면에 제1 배선(111)을 인쇄하는 단계로서, 고점도 도전성 물질을 이용하여 상기 제1 면에 직접 인쇄회로 패턴으로 이루어지는 제1 배선(111)을 인쇄하게 된다. 이때, 고점도 도전성 물질이란 은(Ag), 구리(Cu), 은과 니켈의 합금(Ag+Ni) 재질 중 하나를 주성분으로 하며, 5,000 내지 300,000 CPS(centi poise)의 점도를 가지는 도전성 인쇄물질로서, 상기 제1 면에 인쇄회로 패턴을 형성한 후 경화되어 상기 제1 배선(111)을 완성하게 된다. 아울러, 상기 리드들(191)의 접속단(193)에도 고점도 도전성 물질이 도포됨이 바람직하다.

상기 드릴링 단계는 상기 베이스 필름(101)의 제2 면에 형성될 제2 배선(121)과 상기 제1 배선(111)을 도통시키는 비아 홀(115, 195)을 형성하는 단계이다. 상기 비아 홀(115, 195)은 제작하고자 하는 인쇄회로 기판에 따라 그 수와 위치는 다양하게 변경될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서는 상기 제1 배선(111)의 양단과 상기 접속단(193)에 각각 상기 비아 홀(115, 195)을 형성한 예가 개시되고 있다.

도 4의 (a)는 상기 제2 인쇄단계를 마친 후 상기 베이스 필름(101)의 배면을 도시하고 있다. 상기 제2 인쇄단계는, 상기 베이스 필름(101)의 제2 면에 제2 배선(121)을 형성하는 단계로서, 저점도 도전성 물질을 이용하여 상기 제2 면에 인쇄회로 패턴으로 이루어지는 상기 제2 배선(121)을 직접 인쇄하게 된다. 이때, 저점도 도전성 물질이란 100 내지 5,000 CPS의 점도를 가지는 도전성 인쇄물질로서, 상기 제2 면에 인쇄회로 패턴을 형성한 후 경화되어 상기 제2 배선(121)을 완성하게 된다.

상기 제2 배선(121)은 인접하는 비아 홀들(115, 195)을 서로 연결하는 형태로 인쇄된다. 즉, 상기 제2 배선(121)을 통해, 상기 제1 배선(111)의 일단에 위치된 비아 홀은 상기 접속단(193)에 형성된 비아 홀들 중 하나에, 상기 제1 배선(111)의 타단에 위치된 비아 홀은 상기 접속단(193)에 형성된 비아 홀들 중 다른 하나에 각각 연결되는 것이다.

한편, 상기 제2 배선(121)을 형성하기 위해 저점도 도전성 물질을 토출하는 과정에서, 저점도 도전성 물질은 상기 비아 홀(115, 195)의 내벽을 따라 도포(도 1의 '123'으로 지시됨)된다. 즉, 상기 제2 배선(121)의 형성을 위한 저점도 도전성 물질을 도포함과 동시에 상기 제1 배선(111)과 제2 배선(121)의 통전 구조가 형성되는 것이다.

이로써, 상기 제1, 제2 배선(111, 121)을 도통시키기 위하여 별도로 상기 비아 홀(115, 195)에 도전성 페이스트를 주입할 필요가 없으며, 비아 홀에 형성된 통전 구조(경화된 도전성 페이스트)가 비아 홀의 내벽에 밀착되지 않아 발생되는 신뢰성 저하 등의 우려를 해소할 수 있다.

상기 제2 배선(121)이 형성됨으로써, 상기 제1 배선(111)은 다른 인쇄회로 기판 등에 접속될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 즉, 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 면에만 소용돌이 형상의 상기 제1 배선(111)을 형성한다면, 내측에 위치된 상기 제1 배선(111)의 단부에 접속 단자를 제공하기 위해 상기 제1 배선(111)의 사이 공간으로 또 다른 배선을 형성해야만 한다. 그러나 이는 상기 제1 면에 형성되는 인쇄회로 패턴을 복잡하게 하고, 회로 패턴의 집적도를 저하시키게 된다. 반면에, 상기 제2 배선(121)을 형성하고 상기 비아 홀(115, 195)들을 통해 상기 제1, 제2 배선(11, 121)을 도통시킴으로써, 상기 제1 배선(111)을 단순화하고 상기 인쇄회로 기판(100)의 집적도를 향상시킬 수 있는 것이다.

도 5는 보호코팅 단계 또는 도금 단계를 마치고 완성된 인쇄회로 기판(100)을 도시하고 있다. 상기 보호코팅 단계 또는 도금 단계는, 상기 제1, 제2 배선(111, 121)이 산화되거나 물리적인 접속에 의해 손상되는 것을 방지하기 한 구조를 형성하는 단계이다. 상기 베이스 필름(101)과 같은 재질의 폴리이미드 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 상기 베이스 필름(101)의 양면에 부착하여 보호코팅층(미도시)을 형성할 수 있다. 한편, 상기 제1, 제2 배선(111, 121), 특히, 상기 접속단(193)에는 도금을 실시하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 인쇄회로 기판(100)을 다른 인쇄회로 기판에 접속시킬 때에는 흔히 납땜을 이용할 수 있는데, 이때, 상기 접속단(193)에서의 제1, 제2 배선(111, 121)이 구리 재질이라면 솔더와의 친화력이 낮아 납땜이 원활하지 못하다. 따라서 상기 접속단(193)에 주석-납 합금이나 금으로 도금층(129)을 형성함이 바람직하며, 이로써, 상기 인쇄회로 기판(100)과 다른 인쇄회로 기판 사이의 접속 구조를 더 안정화시킬 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 배선(111, 121)이 구리 재질인 경우에는, 외부 공기와의 접촉으로 쉽게 산화되는데 상기 도금층(129)을 형성함으로써 상기 제1, 제2 배선(111 ,121)이 산화되는 것을 방지할 수 있다.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

도 1은 종래 기술의 일 실시 예에 따른 인쇄회로 기판을 개략적으로 나타내는 단면도,

도 2 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인쇄회로 기판 제조 방법에 따라 제작되는 인쇄회로 기판을 단계적으로 나타내는 도면.

Claims

인쇄회로기판 제조 방법에 있어서,

제1 면과 상기 제1 면에 대향되는 제2 면을 포함하는 베이스 필름을 제작하는 필름 제작단계;

5,000 내지 300,000 CPS(centi poise)의 점도를 가지는 고점도 도전성 물질로 상기 제1 면에 제1 배선을 인쇄하는 제1 인쇄단계;

상기 베이스 필름의 양면을 관통하되 상기 제1 배선을 지나는 비아 홀(via hole)을 형성하는 드릴링(drilling) 단계; 및

100 내지 5,000 CPS의 점도를 가지는 저점도 도전성 물질로 상기 제2 면에 제2 배선을 인쇄하는 제2 인쇄단계를 포함하고,

상기 제2 인쇄단계에서의 배선 형성 과정에서, 상기 비아 홀의 내벽이 상기 100 내지 5,000 CPS의 점도를 가지는 저점도 도전성 물질로 도포되어 상기 제1 배선과 제2 배선을 도통시킴을 특징으로 하는 인쇄회로 기판 제조 방법.
제1 항에 있어서, 상기 필름 제작단계는 폴리이미드(Polyimide) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Poly Ethylene Terephthalate)로 상기 베이스 필름을 제작하는 단계임을 특징으로 하는 인쇄회로 기판 제조 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제2 인쇄단계 후, 상기 베이스 필름의 양면을 코팅하는 보호코팅 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 인쇄회로 기판 제조 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제2 인쇄단계 후, 도금을 실시하여 상기 제1, 제2 배선에 도금층을 형성하는 도금 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 인쇄회로 기판 제조 방법.
제4 항에 있어서, 상기 도금층은 상기 제1, 제2 배선에 모두 형성됨을 특징으로 하는 인쇄회로 기판 제조 방법.
제4 항에 있어서, 상기 도금층은 상기 인쇄회로 기판의 접속 단자에만 형성됨을 특징으로 하는 인쇄회로 기판 제조 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 인쇄단계에서, 상기 제1, 제2 배선을 인쇄하는 도전성 물질은 은(Ag), 구리(Cu), 은과 니켈의 합금(Ag+Ni) 중 어느 하나임 을 특징으로 하는 인쇄회로 기판 제조 방법.