KR20110057799A - 매립형 인쇄회로기판, 다층 인쇄회로기판 및 이들의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매립형 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 이형성발포액층이 적층된 절연층을 레이저 가공하여 상기 절연층의 일부가 식각되는 회로패턴영역을 형성하는 1단계와 상기 회로패턴영역에 금속물질을 충진하여 회로패턴을 형성하는 2단계, 상기 이형성발포액층을 분리하는 3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 매립형 인쇄회로기판의 제조공정에 있어서, 레이저 가공 및 도전 페이스트 충진을 통해 미세회로패턴을 정밀하게 구현할 수 있으며, 회로패턴이 일부 매립되어 있는 구조를 통해 패턴의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

인쇄회로기판, 매립(Buried) 구조, 이형성발포액층

Description

매립형 인쇄회로기판, 다층 인쇄회로기판 및 이들의 제조방법{Half Buried PCB, Multi-Layer PCB and Fabricating Method of the same}

본 발명은 매립형 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 반도체 칩의 고밀도화 및 신호전달속도의 고속화에 따라 회로의 미세화 및 높은 전기특성, 고신뢰성, 고기능성 인쇄회로기판 기술이 요구되고 있으며, 이러한 기술요구에 대응하기 위한 기술로, 도 1a와 같이 회로패턴 절연체 속에 묻혀 있는 매립구조의 인쇄회로 기판이 고려되고 있다.

종래의 매립구조의 인쇄회로기판의 제조방법은, 구체적으로 (a)금속층(20)의 표면과 이를 지지하는 절연층(10)으로 구성된 캐리어 기판을 준비하고, (b) 상기 금속층(20) 상에 감광성 물질(30)을 도포하여 패터닝하고, (c) 금속물질(40)을 충진한 후, (d) 감광물질을 제거하여 회로패턴을 형성한다. (e) 이후, 회로패턴이 형성된 기판을 거꾸로 뒤집어 절연층(50) 상에 어라인한 후, (f) 프레스로 압착하여 회로를 매립하고, (g~h) 캐리어기판인 절연층과 시드층을 제거하는 공정으로 이루어진다.

그러나 이러한 종래의 매립형 인쇄회로기판의 제조공정은 공정이 복잡하고, 회로를 절연층에 매립하는데 층간 어라인먼트(alignment)가 어려워 다층 기판으로 제조하는데 한계를 드러내고 있다.

또한, 도 1b 및 도 1c에 도시된 것과 같이, 절연층(20)의 상하에 금속박막(22)이 형성된 캐리어 원판(20)을 이용하여 매립형 기판을 제조하는 공정을 진행할 수도 있다.

구체적으로는, (a) 금속박막(22)을 구비한 양면에 베이스 금속층(24)을 형성하고, (b~c) 패턴 윈도우(28)가 구비된 마스크(26)를 매개로 패턴을 형성하며, (d~e) 이후, 범프윈도우(34)가 구비된 제2마스크(32)를 매개로, 범프(36)를 형성한다. (f) 이후, 제1 및 제2 마스크(26, 32)를 제거하고, (g) 절연층(38, 42))을 추가로 형성한 후, (h)캐리어(20)을 제거하고, 나아가 베이스금속층(24)을 제거하고, (i) 이후, 다수의 기판을 어라인하여 압착 등을 통해 다층기판으로 구성할 수 있다.

그러나 이러한 공정은 매립패턴을 형성하기 전까지의 원재료 베이스층인 Cu 등의 캐리어(20)원판과 회로형성의 시드(seed)가 되는 캐리어상의 금속박막(22)이 결합된 구조를 사용하게 되는데, 이러한 캐리어를 지지해 주는 캐리어 원판(20)의 두께로 인해 공정성은 좋은 반면, 패턴의 매립 후 캐리어 Cu와 원판을 분리하는데 상당한 어려움이 수반되게 되며, 아울러 원재료 수율도 낮은 문제가 있다.

또한, 패턴을 형성하는 마스크를 통한 패턴(노광-현상-패턴도금-박리)형성인 어디티브(additive) 방식으로 진행되는바, 초미세 회로를 형성할 때 도금 레지스트 의 해상력과 밀착력 및 동회로의 밀착력에 영향을 받게 되는바, 기존의 패턴 해상력 이하로는 미세패턴(10um)의 구현에 한계를 드러내고 있다. 특히 미세(fine) 패턴 구현시 고 종횡비로 인하여 도금 레지스트의 패턴 자체의 구현에도 어려움이 존재하게 된다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 매립형 인쇄회로기판의 제조공정에 있어서, 레이저 가공 및 도전 페이스트 충진을 통해 미세회로패턴을 정밀하게 구현할 수 있으며, 회로패턴이 일부 매립되어 있는 구조를 통해 패턴의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 제조공정을 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구성은, 이형성발포액층이 적층된 절연층을 레이저 가공하여 상기 절연층의 일부가 식각되는 회로패턴영역을 형성하는 1단계; 상기 회로패턴영역에 금속물질을 충진하여 회로패턴을 형성하는 2단계; 상기 이형성발포액층을 분리하는 3단계; 를 포함하는 매립형 인쇄회로기판의 제조방법을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 상기 1단계의 상기 절연층은 하부에 제1회로패턴이 형성된 내층회로기판상에 적층된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 제조공정상의 상기 1단계의 상기 이형성발포액층은 일정온도에 의해 이형성을 가지는 것을 특징으로 하는 매립형 인쇄회로기판의 제조방법을 제공할 수 있다.

구체적으로, 상기 이형성발포액층은, 아크릴계 접착제와 폴리머 계열의 발포제를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 회로패턴영역은 상기 이형성발포액층 및 상기 절연층의 일부 영 역을 레이저 가공하여 형성되는 회로패턴영역 또는 층간도통홀을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 제조공정에 있어서, 상기 2단계는, 상기 회로패턴영역의 내부에 도전성 금속 페이스트를 충진하는 단계이며, 구체적으로 상기 도전성 금속 페이스트는 Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 하나 이상을 이용할 수 있다.

또한, 본 제조공정에서는 상기 도전성 금속 페이스트 충진 이후에 경화공정을 더 포함할 수 있다.

특히, 상기 2단계의 도전성 금속 페이스트의 충진과정은 무전해 도금, 전해도금, 스크린인쇄(screen printing), 스퍼터링(suppering), 증발법(evaporation), 잉크젯팅, 디스펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용하여 충진할 수 있다.

본 발명에 따른 제조공정에 있어서, 상술한 상기 3단계는, 이형성발포액층을 100~200℃로 가열(backing)하여 분리하는 단계로 형성할 수 있다.

이상과 같은 제조공정에 의해 제조되는 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 구조는 다음과 같다.

구체적으로는, 제1절연층 상에 제1회로패턴이 형성된 내층회로기판; 상기 제1회로패턴 상에 적층되는 제2절연층; 상기 제1회로패턴과 층간도통홀을 매개로 전기적으로 도통 되는 제2회로패턴; 을 포함하되, 상기 제2회로패턴의 일부가 상기 제2절연층의 표면 내부로 매립된 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 매립형 인쇄 회로기판으로 구현할 수 있다.

특히, 상술한 구조에서 상기 제1 및 제2회로패턴은, Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상술한 회로패턴의 일부분이 절연층 내부로 매립되는 구조의 매립형 인쇄회로기판을 2 이상 배치하되, 내층회로기판의 회로패턴 간을 비아홀을 통해 연결시키는 구조로 적층하는 것을 특징으로 하는 다층인쇄회로기판으로 구현하는 것 도 가능하다.

본 발명에 따르면, 매립형 인쇄회로기판의 제조공정에 있어서, 레이저 가공 및 도전 페이스트 충진을 통해 미세회로패턴을 정밀하게 구현할 수 있으며, 회로패턴이 일부 매립되어 있는 구조를 통해 패턴의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

특히, 도전성 금속 페이스트의 패턴 외 부부에 형성된 이형성 발포액 층을 이용하여 패턴레지스트 기능을 수행하도록 한 후, 일정 온도에서 베이킹하여 쉽게 분리할 수 있게 되는바, 공정시간이 단축되며, 금속캐리어를 이용하는 방식이나 포토레지스트를 이용한 종래의 습식방식의 도금공정에 비해 미세패턴구현에 유리함과 동시에 환경친화적이며 공정비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일 한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 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.

본 발명은 미세패턴(수 ㎛ 급 파인(fine)패턴)이 요구되는 인쇄회로기판을 형성하되, 최외각에 형성되는 회로패턴이 보다 신뢰성 있는 구조를 구비하게 하며, 이를 위해 일반적인 노광 공정이 아닌, 레이저 가공(laser direct)장치를 이용하여 패턴을 형성하는 공정을 제공하는 것을 그 요지로 한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조공정에 따른 순서도 및 공정도를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 매립형 인쇄회로기판의 제조공정은 크게, 이형성발포액층이 적층된 절연층을 레이저 가공하여 상기 절연층의 일부가 식각되는 회로패턴영역을 형성하는 1단계와 상기 회로패턴영역에 금속물질을 충진하여 회로패턴을 형성하는 2단계 상기 이형성발포액층을 분리하는 3단계를 포함하여 이루어진다.

구체적으로 공정도를 순서도와 공정도를 참조하여 위 공정을 설명하면 다음과 같다.

S 0~S 1단계로, 우선 내층회로가 형성된 내층회로기판 상에 제2절연층(120)을 압착하여 형성된 베이스 기판의 상부에 이형성 발포액층(130)을 형성한다.

상기 이형성 발포액층(130)은 일정온도에서 이형성을 가지는 발포액을 라미네이션하여 형성할 수 있다. 상기 이형성 발포액층(130)은 추후 금속 페이스트를 충진하는 경우 레지스트 역할을 한다. 상기 발포액의 조성은 아크릴 타입의 접착제와 폴리머 계열의 발포제로 구성되어 있으며, 폴리머 계열의 발포제는 내부에 가스가 조성되어 있어서, 일정 온도 이상에서 열에 의해 활성화되어 이형이 이루어지게 되며, 본 발명에 사용되는 발포제는 130~140℃에서 10분간 베이킹(baking)하면 이형 되는 성질이 있는 것을 사용할 수 있다.

이후, S 2단계로, 회로의 외각에 회로패턴이 형성될 부분인 회로패턴영역(140)을 레이저 가공 하여 형성한다. 상기 회로패턴영역은 기본적으로 상기 이형성발포액층(130)을 전부 식각하며, 나아가 제2절연층의 일부를 식각하도록 형성할 수 있다. 물론, 필요에 따라, S 3단계의 도시된 바와 같이, 회로패턴영역의 어느 하나 또는 그 이상의 부분은 상기 내층회로(110)의 표면과 도통 될 수 있도록 층간 도통홀(150)을 더 포함하게 구성할 수 있다.

본 발명에서의 레이저 가공은 레이저 가공장치(excimer KrF(248nm) eximer lasers)를 사용하여 패턴을 형성하므로, 정밀도가 높은 미세패턴을 구현할 수 있게 된다. 즉 10㎛ 이하의 미세패턴의 형성이 가능하게 된다.

이후, S 4단계로 상기 회로패턴영역(140) 내부를 도전성 금속 페이스트로 충진한다. 상기 도전성 페이스트는 Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 도전성 금속 페이스트는 층간 회로를 전기적으로 접속시킬 수 있다. 물론 상기 충진되는 회로패턴 영역은 상술한 층간 도통 홀(150) 내부를 충진하는 것을 포함한다. 상기 충진방법은 무전해 도금, 전해도금, 스크린인쇄(screen printing), 스퍼터링(suppering), 증발법(evaporation), 잉크젯팅, 디스 펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용할 수 있다. S 4단계의 도면은 스퀴지를 이용하여 스크린인쇄를 통해 도금 페이스트를 충진하는 공정을 예시한 것이다.

S 5단계에서는 상기 도전성 금속 페이스트의 충진 이후에 이형성 발포액 층을 제거하여 본 발명에 따른 매립형 인쇄회로기판을 완성할 수 있다. 상기 이형성 발포액층의 제거는 이형성발포액 층을 100~200℃로 가열(baking)하여 분리할 수 있게 된다. 상술한 것처럼, 상기 이형성 발포액층은 기본적으로 회로패턴영역에만 금속패이스트가 충진될 수 있도록 패턴 레지스트 역할을 수행한 후, 간단한 베이킹을 통해 이형 시킬 수 있어 작업의 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.

도시된 본 발명에 따른 매립형 인쇄회로기판의 구조는 제1절연층(111) 상에 제1회로패턴(110)이 형성된 내층회로기판이 구비되며, 상기 내층회로기판의 상기 제1회로패턴(110) 상에 적층되는 제2절연층(120), 상기 제1회로패턴과 층간도통홀(150)을 매개로 전기적으로 도통 되는 제2회로패턴(160)를 포함하여 구성된다. 특히, 상기 제2회로패턴(160)의 일부가 상기 제2절연층의 표면 내부로 매립된 구조, 바꾸어 말하면 상기 제2회로패턴의 일부가 제2절연층의 외부로 돌출된 구조로 형성될 수 있다. 즉, 전체 제2회로패턴의 두께(T)를 고려할 때, 제2절연층의 표면 내부로 매립되는 부분(T₂), 제2절연층의 외부로 돌출되는 부분(T₁)으로 형성될 수 있다(T=T₁+T₂). 이러한 구조는 인쇄회로기판의 미세회로를 형성함에 있어서, 절연층과 미세 회로패턴과의 접착의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 한다. 상기 제1 및 제2회 로패턴은 Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 하나 이상의 물질로 구현될 수 있음은 상술한 바와 같다.

본 발명에 따른 매립형 인쇄회로기판을 2개 이상 결합하여 S 7단계에 도시된 다층 인쇄회로기판을 제작할 수 있다. 즉, 각각의 매립형 인쇄회로기판의 제2회로패턴을 다층인쇄회로기판의 외각회로패턴으로 하여, 제1회로 패턴 간을 별도의 비아홀(170)을 형성하고, 상기 비아홀(170)의 내부를 금속물질로 충진하여 전기적으로 도통 시킴으로써 다층 인쇄회로기판을 형성할 수 있다. 이 경우 각 매립형 인쇄회로기판의 제1절연층부분은 가열 압착에 의해 제3절연층(180)으로 형성되거나, 별도의 절연층을 매개로 하여 압착에 의해 형성될 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 기술에 따른 매립형 인쇄회로기판의 제조공정도이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 매립형 인쇄회로기판의 제조공정에 대한 순서도 및 공정도이다.

Claims (13)

1. 이형성발포액층이 적층된 절연층을 레이저 가공하여 상기 절연층의 일부가 식각되는 회로패턴영역을 형성하는 1단계;

   상기 회로패턴영역에 금속물질을 충진하여 회로패턴을 형성하는 2단계;

   상기 이형성발포액층을 분리하는 3단계;

   를 포함하는 매립형 인쇄회로기판의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 1단계는,

   상기 절연층은 하부에 제1회로패턴이 형성된 내층회로기판상에 적층된 것을 특징으로 하는 매립형 인쇄회로기판의 제조방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 이형성발포액층은 일정온도에 의해 이형성을 가지는 것을 특징으로 하는 매립형 인쇄회로기판의 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 이형성발포액층은,

   아크릴계 접착제와 폴리머 계열의 발포제를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 매립형 인쇄회로기판의 제조방법.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 회로패턴영역은

   상기 이형성발포액층 및 상기 절연층의 일부 영역을 레이저 가공하여 형성되는 회로패턴영역 또는 층간도통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 매립형 인쇄회로기판의 제조방법.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 2단계는,

   상기 회로패턴영역의 내부에 도전성 금속 페이스트를 충진하는 단계인 것을 특징으로 하는 매립형 인쇄회로기판의 제조방법.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 2단계의 도전성 금속 페이스트는,

   Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 매립형 인쇄회로기판의 제조방법.
8. 청구항 6에 있어서,

   상기 도전성 금속 페이스트 충진 이후에 경화공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매립형 인쇄회로기판의 제조방법.
9. 청구항 7에 있어서,

   상기 2단계는,

   무전해 도금, 전해도금, 스크린인쇄(screen printing), 스퍼터링(suppering), 증발법(evaporation), 잉크젯팅, 디스펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용하여 충진하는 단계인 것을 특징으로 하는 매립형 인쇄회로기판의 제조방법.
10. 청구항 7에 있어서,

    상기 3단계는,

    이형성발포액 층을 100~200℃로 가열(baking)하여 분리하는 단계인 것을 특 징으로 하는 매립형 인쇄회로기판의 제조방법.
11. 제1절연층 상에 제1회로패턴이 형성된 내층회로기판;

    상기 제1회로패턴 상에 적층되는 제2절연층;

    상기 제1회로패턴과 층간도통홀을 매개로 전기적으로 도통 되는 제2회로패턴; 을 포함하되,

    상기 제2회로패턴의 일부가 상기 제2절연층의 표면 내부로 매립된 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 매립형 인쇄회로기판.
12. 청구항 11에 있어서,

    상기 제1 및 제2회로패턴은,

    Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Pd 중 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 매립형 인쇄회로기판.
13. 회로패턴의 일부분이 절연층 내부로 매립되는 구조의 청구항 11의 매립형 인쇄회로기판을 2 이상 배치하되,

    내층회로기판의 회로패턴 간을 비아홀을 통해 연결시키는 구조로 적층하는 것을 특징으로 하는 다층인쇄회로기판.

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