KR20100070161A - 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

인쇄회로기판 및 그 제조방법이 개시된다. 기판의 일면에, 레이저 드릴을 이용하여 테이퍼 형상의 제1 홀을 가공하는 단계; 제1 홀의 위치에 상응하는 기판의 타면에, 레이저 드릴을 이용하여, 제1 홀과 연결되는 테이퍼 형상의 제2 홀을 가공하는 단계; 및 도금을 수행하여, 제1 홀 및 제2 홀을 통해 기판의 양면을 전기적으로 연결하는 도전부를 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법은, 비아홀 가공에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 비아홀 내부에 대한 도금 공정을 효율적으로 수행할 수 있게 되어, 층간 도통을 신뢰성 있게 구현할 수 있다.

인쇄회로기판, 비아, 레이저

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{printed circuit board and manufacturing method thereof}

본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판에서 층간의 전기적 접속은 기판에 홀을 가공하고, 홀 내부를 화학적/전기적으로 도금하는 공정을 통하여 이루어진다. 인쇄회로기판에 사용되는 다양한 형태의 홀 가운데 대표적인 형태는 도 1에 도시된 바와 같은 PTH(Plated Through Hole, 도 1의 (a))과 BVH(Blind Via Hole, 도 1의 (b))이다.

PTH는 인쇄회로기판을 완전히 관통하는 형태로서, 드릴비트를 이용한 절삭가공으로 가공되고 있으며, 주로 양면 인쇄회로기판의 층간 접속이나 다층 인쇄회로기판의 코어 층에서의 층간 접속에 사용된다. 드릴비트를 통해 가공된 PTH는 단면의 크기가 일정한 원기둥 형상을 가진다.

BVH는 한쪽 면이 막혀 있는 구조로써 레이저 가공을 통하여 형성된다. BVH의 단면은 레이저가 조사되는 부분의 홀 크기가 바닥 면의 홀보다 큰 역사다리 꼴의 형상을 가지고 있다.

인쇄회로기판이 점차 고밀도화 되면서 회로의 선폭 뿐 아니라 홀 크기, 랜드(Land) 크기의 축소에 대한 요구가 지속적으로 대두되고 있다. 극 소경(100㎛ 미만) 홀 가공에서는 기존 드릴비트를 이용한 PTH 가공 방식에 한계가 존재한다. 드릴비트의 강성은 드릴 지름의 제곱에 비례하므로 드릴비트의 크기가 작아짐에 따라 강성이 크게 감소하기 때문이다. 드릴비트의 강성 감소를 극복하기 위해서는 드릴의 회전속도를 증가시켜야 하지만 CNC 드릴 머신의 주축 회전 수에 한계가 있기 때문에 기존 드릴비트를 이용한 PTH 가공 방식은 극 소경 홀 가공에 어려움이 있으며, 많은 비용이 소요된다.

인쇄회로기판의 고밀도화에 필요한 극 소경 PTH를 효과적이고 경제적으로 가공하기 위하여 드릴비트를 이용한 절삭 가공을 대신하여 레이저 가공을 적용한 PTH 가공 기술의 개발이 필요하다.

레이저를 이용한 홀 가공에서는 레이저의 에너지가 중심부로 갈수록 높아지기 때문에 테이퍼(taper) 형상의 홀이 가공된다. 기존의 레이저를 이용한 PTH 가공에서는 BVH 가공과 같은 방법으로 레이저를 한쪽 면에서 여러 번 조사하여 테이퍼 형상의 홀을 가공하고, 홀 내부를 도금하여 PTH를 생성하였다.

PTH 가공에서 관통된 바닥 홀의 크기는 도금능력 및 홀 내부 충진을 위하여 항상 일정한 크기와 형상으로 유지되어야만 한다. 하지만 종래방식의 레이저 드릴 가공에서는 관통된 바닥 홀의 크기가 작고, 크기 및 형상의 균일도가 떨어진다는 문제점이 있다.

바닥 홀의 크기가 작을 경우에는 도금 시 바닥 홀 부분이 막히는 문제가 발 생한다. 극 소경 PTH 가공 공정에서는 한쪽 부분이 막히게 되면 홀 내에서 도금 액의 흐름이 원활히 이루어 지지 않아 미도금 또는 도금 두께 불균일에 따른 불량이 발생할 수 있으며, 도금 후 솔더레지스트나 수지의 충진이 적절히 이루어 지지 않아 홀 내 보이드(void)가 발생할 가능성이 높아진다.

바닥 홀의 크기 및 형상을 조절하기 위해서는 레이저의 에너지 및 노출 회수(Number of laser shots)를 증가시켜야 하는데, 이는 레이저 드릴 공정의 생산성 하락을 가져올 뿐 아니라 절연층의 과도한 가공으로 이어지게 되어 홀 크기가 작을 때와 마찬가지의 도금 불량 및 홀 내부 보이드 문제를 야기시키게 된다.

본 발명은 층간 도통을 신뢰성 있게 구현할 수 있는 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판의 일면에, 레이저 드릴을 이용하여 테이퍼 형상의 제1 홀을 가공하는 단계; 제1 홀의 위치에 상응하는 기판의 타면에, 레이저 드릴을 이용하여, 제1 홀과 연결되는 테이퍼 형상의 제2 홀을 가공하는 단계; 및 도금을 수행하여, 제1 홀 및 제2 홀을 통해 기판의 양면을 전기적으로 연결하는 도전부를 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법을 제공할 수 있다.

도전부는 제1 홀 및 제2 홀의 내부에 가득 차도록 형성될 수 있다. 이 때, 제1 홀의 내벽의 경사는 15도 이상 45도 이하일 수 있으며, 기판의 중앙부에 위치한 제1 홀의 하단부 크기는, 제1 홀의 표면 크기의 50% 이상 70% 이하일 수도 있다.

또한, 제1 홀과 제2 홀은 서로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판; 기판의 일면에 형성되는 테이퍼 형상의 제1 홀; 기판의 타면에 형성되며, 제1 홀과 연결되는 테이퍼 형상의 제2 홀; 및 제1 홀 및 제2 홀을 통해 기판의 양면을 전기적으로 연결하는 도전부를 포함하는 인쇄회로기판을 제공할 수 있다.

제1 홀과 제2 홀은 서로 대칭을 이루도록 형성될 수 있으며, 도전부는 제1 홀 및 제2 홀의 내부에 가득 차도록 형성될 수 있다. 이 때, 제1 홀의 내벽의 경사는 15도 이상 45도 이하일 수 있으며, 기판의 중앙부에 위치한 제1 홀의 하단부 크기는, 제1 홀의 표면 크기의 50% 이상 70% 이하일 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 비아홀 가공에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 비아홀 내부에 대한 도금 공정을 효율적으로 수행할 수 있게 되어, 층간 도통을 신뢰성 있게 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.

이하, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 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.

먼저, 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판 제조방법에 대해 설명하도록 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타내는 순서도이고, 도 3 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 각 공정을 나타내는 도면이다. 도 3 내지 도 11을 참조하면, 기판(10), 절연체(11), 금속막(12, 13), 패턴(12', 13'), 기준홀(15), 제1 홀(20), 제2 홀(30), 도전부(40a, 40b, 40c)가 도시되어 있다.

우선, 기판(10)을 준비한 다음 양면 가공을 위한 기준홀(15)을 가공한다. 기준홀(15)은 기판(10)을 관통하여 형성되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 가장자리의 더미영역에 형성될 수 있다. 이러한 기준홀을 이용함으로써, 기판(10)의 양면으로부터 각각 형성되는 제1 홀(20)과 제2 홀(30)을 정확히 정렬할 수 있게 된다.

한편, 기준홀(15)이 형성되는 기판(10)으로는, 동박적층판과 같이 절연체(11)에 금속막(12, 13)이 형성된 자재를 이용할 수도 있으며, 금속막이 형성되지 않은 상태의 절연체를 이용할 수도 있다.

그리고 나서, 기판(10)의 일면에 레이저 드릴을 이용하여 테이퍼 형상의 제1 홀(20)을 가공한 후(S120, 도 4, 도 5), 제1 홀(20)의 위치에 상응하는 기판(10)의 타면에, 레이저 드릴을 이용하여, 제1 홀(20)과 연결되는 테이퍼 형상의 제2 홀(30)을 가공한다(S130, 도 6, 도 7). 이렇게 기판(10)의 양면을 가공하게 되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 양면으로부터 각각 형성된 제1 홀(20)과 제2 홀(30)이 중첩됨으로써 모래시계 형상의 비아홀이 생성된다.

종래기술의 경우, 레이저 드릴을 이용하여 비아홀을 가공하는 공정에서는, 한쪽 방향에서만 가공 공정을 진행하기 때문에, 반대쪽의 동박을 뚫기 위해서 레이저의 노출 회수를 증가시키게 되었고, 그 결과 가공시간이 길어지고 가공 비용이 상승하는 문제가 있었다.

이에 반해, 본 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 비아홀 가공 공정을 기판(10)의 양면 방향에서 나누어 진행하게 되므로, 한 면당 적은 노출 회수(예를 들어, 2회 이하) 만으로 가공이 이루어질 수 있게 되어, 가공 시간 및 가공 비용을 단축하는 효과를 기대할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 기판(10)의 양면을 모두 가공하므로 양면에서 홀(20, 30)의 형상을 조절하기 쉽고, 홀 내부 형상도 조절할 수 있어, 제품의 신뢰도 향상 역시 기대할 수 있게 된다.

그리고 나서, 제1 홀(20) 및 제2 홀(30)을 통해 기판(10)의 양면을 전기적으로 연결하는 도전부(40a, 40b, 40c)를 형성한다(S140). 도전부(40a, 40b, 40c)를 형성하는 방법으로, 무전해 도금 및 전해도금과 같은 도금 공정을 이용할 수 있다.

한편, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 제1 홀(20)과 제2 홀(30)의 내벽에만 도전부(40a)가 형성되도록 할 수도 있고, 도 10에 도시된 바와 같이 필(fill) 도금 방식을 이용하여 홀 내부에 가득 차도록 도전부(40b)가 형성될 수도 있다. 뿐만 아니라, 도 11에 도시된 바와 같이, 중심 부분만 도전성 물질을 채워서 도전부(40c)를 형성할 수도 있다.

이후, 기판(10)의 양면에 패턴(12', 13')을 형성한다. 본 실시예의 경우와 같이 기판(10)으로 동박적층판을 이용한 경우에는, 절연체(11)의 양면에 적층되어 있는 금속막(12, 13)을 선택적으로 에칭함으로써 패턴(12', 13')을 형성할 수 있다.

반면, 금속막이 형성되지 않은 상태의 절연체(미도시)를 기판으로 이용한 경우에는, 무전해 도금 등과 같은 방법을 이용하여 기판의 표면에 시드층(미도시)을 형성한 다음, 전해도금을 이용하여 패턴을 형성하는 방법을 이용할 수도 있다. 이러한 공정은 상술한 홀(20, 30)의 내부에 도전부(40a, 40b, 40c)를 형성하는 공정과 동시에 수행될 수 있다.

이상에서 설명한 방법에 의해 제조된 인쇄회로기판이 도 9 내지 도 11에 도시되어 있다. 상술한 방법에 의해 제조된 인쇄회로기판은, 도 9 내지 도 11에 도시 된 바와 같이, 비아홀(20, 30)이 양 끝에서부터 중앙부로 갈수록 점점 작아지는 구조를 가진다. 즉, 비아홀이 모래시계 형상을 갖게 되는 것이다.

종래기술과 같이, 기판(10)의 한 쪽 면에 대해서만 레이저 드릴을 이용하여 홀 가공을 수행한 경우, 레이저가 조사된 면으로는 도금액의 흐름이 원활하지만 레이저가 조사된 면의 반대 면의 홀은 크기가 작거나 도금 중 막히게 되어 도금액의 흐름이 원활하지 않게 되는 문제점이 있다. 따라서 극 소경 홀에서는 홀 내부의 도금에 편차가 발생하거나 미도금 불량이 일어날 가능성이 크다.

하지만, 본 실시예의 경우와 같이 모래시계 형상의 홀을 형성하는 경우에는, 홀(20, 30) 양쪽의 크기가 내부(중앙부)보다 크기 때문에 홀(20, 30) 내부로의 도금액 흐름이 원활하여 미도금이나 도금편차가 적게 발생하는 효과를 기대할 수 있게 된다. 특히, 제1 홀(20)과 제2 홀(30)이 서로 대칭적으로 형성되는 경우, 즉, 제1 홀(20)과 제2 홀(30)이 서로 동일한 크기와 동일한 위치에 형성되는 경우, 도금편차를 최소화할 수 있게 된다.

또한 필도금(도 10 참조) 또는 Half Fill 도금(도 11 참조)을 수행할 때에도 홀(20, 30)의 중간 부분에서 도금물질이 성장하여 홀(20, 30) 내부를 모두 채울 수 있게 되므로 기존 필도금 설비와 도금액을 그대로 적용할 수 있다.

필도금을 실시할 경우에는 도 13의 홀 벽 기울기 각(θ)을 조절하여 도금 능력을 향상시킬 수 있다. 즉, 홀 벽이 15도 이상 45도 이하의 경사를 갖도록 함으로써, 필도금 능력이 매우 우수해지도록 할 수 있다.

홀의 내벽 경사 외에도, 홀의 표면 크기 대비 중앙부의 크기 비율을 조절함 으로써 도금 능력을 향상시킬 수도 있다. 즉, 제1 홀(20)을 기준으로 설명하면, 제1 홀의 표면 크기(d₁) 대비 기판의 중앙부에 위치한 제1 홀의 하단부 크기(d₂)가 50% 이상 70% 이하가 되도록 함으로써, 필도금 능력이 매우 우수해지도록 할 수 있다. 상기 범위 내에서는 기존 필도금 설비와 도금액을 그대로 이용하여 필도금을 수행할 수 있게 되는 장점을 기대할 수 있다. 여기서 제1 홀(20)의 하단부란, 제1 홀(20)과 제2 홀(30)이 서로 연결되는 부분을 의미한다.

본 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 필도금을 수행하는 경우뿐만 아니라, 홀(20, 30) 내부에 솔더레지스트나 수지를 충전하는 경우에도, 홀 양쪽 입구의 크기가 내부보다 크기 때문에, 솔더레지스트나 수지 등이 홀(20, 30) 내부에 쉽게 충전될 수 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 종래기술에 따른 인쇄회로기판의 비아를 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타내는 순서도.

도 3 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 각 공정을 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 기판

11: 절연체

12, 13: 금속막

12', 13': 패턴

15: 기준홀

20: 제1 홀

30: 제2 홀

40a, 40b, 40c: 도전부

Claims (10)

1. 기판의 일면에, 레이저 드릴을 이용하여 테이퍼 형상의 제1 홀을 가공하는 단계;

   상기 제1 홀의 위치에 상응하는 상기 기판의 타면에, 레이저 드릴을 이용하여, 상기 제1 홀과 연결되는 테이퍼 형상의 제2 홀을 가공하는 단계;

   도금을 수행하여, 상기 제1 홀 및 상기 제2 홀을 통해 상기 기판의 양면을 전기적으로 연결하는 도전부를 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 도전부는 상기 제1 홀 및 상기 제2 홀의 내부에 가득 차도록 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1 홀의 내벽의 경사는 15도 이상 45도 이하인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
4. 제2항에 있어서,

   상기 기판의 중앙부에 위치한 상기 제1 홀의 하단부 크기는, 상기 제1 홀의 표면 크기의 50% 이상 70% 이하인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1 홀과 상기 제2 홀은 서로 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
6. 기판;

   상기 기판의 일면에 형성되는 테이퍼 형상의 제1 홀;

   상기 기판의 타면에 형성되며, 상기 제1 홀과 연결되는 테이퍼 형상의 제2 홀; 및

   상기 제1 홀 및 상기 제2 홀을 통해 상기 기판의 양면을 전기적으로 연결하는 도전부를 포함하는 인쇄회로기판.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제1 홀과 상기 제2 홀은 서로 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로기판.
8. 제6항에 있어서,

   상기 도전부는 상기 제1 홀 및 상기 제2 홀의 내부에 가득 차도록 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제1 홀의 내벽의 경사는 15도 이상 45도 이하인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
10. 제8항에 있어서,

    상기 기판의 중앙부에 위치한 상기 제1 홀의 하단부 크기는, 상기 제1 홀의 표면 크기의 50% 이상 70% 이하인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.

Images