KR20110083984A

KR20110083984A - 인쇄회로기판의 제조방법

Info

Publication number: KR20110083984A
Application number: KR1020100003994A
Authority: KR
Inventors: 손상혁; 이동환; 유대형; 유광선
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-07-21

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판의 제조방법에 관련된 것으로, 외층회로층이 형성된 인쇄회로기판에 외층회로층과 평면을 이루도록 회로패턴 사이에 제1 솔더레지스트를 도포하고, 외층회로층 및 제1 솔더레지스트 상에 제2 솔더레지스트를 도포한 후, 상기 외층회로층에 포함된 패드부 상의 제1 솔더레지스트 및 제2 솔더레지스트를 제거하여 패드부를 외부에 노출시킴으로써, 외층회로층의 회로패턴 상에 형성된 솔더레지스트에 단차가 발생하지 않는 솔더레지스트층을 형성하여 인쇄회로기판의 외형가공공정을 거치더라도 솔더레지스트층의 균열을 방지할 수 있다.

Description

인쇄회로기판의 제조방법{Method for fabricating printed circuit board}

본 발명은 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)은 전자부품 상호 간의 전기배선을 회로설계에 기초하여 절연층 위에 회로패턴을 형성하는 프린트 배선판으로 PCB 기판, 프린트 회로판 또는 인쇄배선기판(Printed Wiring Board)이라고 한다.

이러한, 인쇄회로기판은 일반적으로 페놀수지 절연층 또는 에폭시 수지 절연층 등의 표면에 구리 박판을 부착시킨 후 회로패턴에 따라 에칭하여 필요한 회로패턴을 구성하고 그 위에 IC, 콘덴서, 저항 등의 여러 가지 전자 부품을 조밀하게 탑재할 수 있게 하는 회로기판이다.

이러한, 인쇄회로기판은 회로층 및 절연층의 갯수에 따라 단면기판, 양면기판, 다층기판 등으로 분류되고 있으며, 층수가 많을수록 전자 부품의 실장력이 우수하고 고정밀 제품에 사용된다.

그리고, 인쇄회로기판은 외층회로층을 보호하는 솔더레지스트를 포함할 수 있다. 솔더레지스트는 내열성 피복 재료로 솔더링(soldering)시 회로패턴에 땜납이 도포되지 않고, 회로패턴이 산화되지 않게 보호하는 역할을 한다. 또한, 외층회로층은 패드부를 포함할 수 있고, 전자소자와의 전기적 연결을 위해서 솔더레지스트에 개구부를 가공하여 패드부를 노출시키는 것이 바람직하다.

도 1은 종래의 인쇄회로기판(100)의 단면도이다. 도 1에 도시된 것과 같이, 절연층(110) 위에 패드부(125)와 기타 회로패턴(122)을 포함하는 외층회로층(120)이 형성되며, 외층회로층(120)을 보호하는 솔더레지스트층(130)이 형성되어 있고, 솔더레지스트층(130)에 개구부를 형성하여 패드부(125)가 외부에 노출되어있다.

종래의 솔더레지스트층(130)은 솔더레지스트를 인쇄회로기판(100)의 외층에 모두 도포한 후 노광, 현상 공정을 거쳐 솔더레지스트에 패턴을 형성하여 개구부를 형성하였다.

솔더레지스트를 인쇄회로기판(100)의 외층에 전부 도포하므로, 회로패턴(122)상의 솔더레지스트층(130)은 회로패턴의 상면에서 측면을 따라 단차가 발생하였다.

단차진 형상의 솔더레지스트층(130)은 프레스를 이용하는 인쇄회로기판(100)의 외형가공공정에서 인쇄회로기판에 휨이 발생하여 솔더레지스트층(130)에 균열(SR Crack)을 발생시킨다.

솔더레지스트층(130)에 균열이 발생하면, 솔더레지스트층(130)의 기능이 상실되어 회로패턴(122)에 땜납이 도포될 수 있고, 회로패턴(122)에 산화가 일어나는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 외층회로층의 회로패턴 상에 형성된 솔더레지스트층에 단차가 발생하지 않도록 인쇄회로기판에 솔더레지스트층을 형성하는 방법을 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법을 제안한다.

본 발명은 인쇄회로기판의 제조방법에 관련되며, (A) 패드부를 포함하는 외층회로층이 형성된 인쇄회로기판을 제공하는 단계, (B) 상기 외층회로층의 회로패턴 사이에 제1 솔더레지스트를 도포하는 단계, (C) 상기 외층회로층 및 상기 제1 솔더레지스트에 제2 솔더레지스트를 도포하는 단계, 및 (D) 상기 외층회로층에 포함된 상기 패드부 상에 형성된 상기 제1 솔더레지스트 및 상기 제2 솔더레지스트를 제거하여 상기 패드부를 외부에 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 (D) 단계 이후에, (E) 상기 패드부 상에 패드보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 (B) 단계는, 상기 외층회로층과 평면을 이루도록 상기 제1 솔더레지스트를 도포하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 (B)단계는 (B-1) 상기 외층회로층 상에 상기 외층회로층의 회로패턴에 대응하는 지지부 및 상기 지지부 사이에 형성된 인쇄홀을 포함하는 마스크를 위치시키는 단계 및 (B-2) 상기 마스크의 상기 인쇄홀에 상기 제1 솔더레지스트를 인쇄하는 단계에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 (C) 단계에서 상기 제2 솔더레지스트의 도포는 스크린 인쇄법, 롤러 코팅법, 커튼 코팅법, 또는 스프레이 코팅법 중 어느 하나에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 외층회로층의 회로패턴 상에 형성된 솔더레지스트층에 단차가 발생하지 않는 솔더레지스트층의 형성방법을 포함하여, 인쇄회로기판의 외형가공공정을 거치더라도 솔더레지스트층의 균열을 방지할 수 있다.

그에 따라 솔더레지스트층은 패드부를 통해 전자소자를 인쇄회로기판의 외층에 실장하는 과정에서 솔더링(soldering)시 회로패턴에 땜납이 도포되지 않고, 회로패턴이 산화되지 않게 보호할 수 있다.

도 1은 솔더레지스트층에 균열이 발생한 종래의 인쇄회로기판을 간략히 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조공정을 순서대로 도시한 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조공정을 순서대로 도시한 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기로 한다.

먼저, 도 2에 도시된 것과 같이, 외층회로층(220)이 형성된 인쇄회로기판(200)을 제공한다.

외층회로층(220)은 인쇄회로기판의 내층(210)에 포함된 절연층 상에 형성될 수 있으며, 전자소자를 실장하기 위한 패드부(225) 및 기타 회로패턴(222)을 포함할 수 있다. 패드부(225)는 솔더볼 본딩 방식 또는 와이어 본딩 방식에 의해 전자소자를 실장하기 위해 형성되며, 일반적인 회로패턴(222)보다 다소 넓은 너비를 갖도록 형성될 수 있다.

여기서, 인쇄회로기판의 내층(210)은 동박적층판을 기본으로 제조되어 프리프래그와 같은 절연층으로 구성될 수 있고, 빌드업 층을 포함하는 다층의 회로층과 절연층을 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 인쇄회로기판의 내층(210)은 금속코어층을 포함할 수 있다. 이러한 금속코어층은 방열특성이 우수하며, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 아연(Zn), 탄탈륨(Ta), 또는 이들의 합금으로 구성될 수 있다. 이때, 외층회로층(220)은 금속코어층을 양극산화하여 형성된 산화절연층 상에 형성될 수 있다. 이러한 내층(210)을 포함하는 외층회로층(220)이 형성된 인쇄회로기판의 제조방법은 공지된 기술로써 당업자가 용이하게 실시할 수 있는바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다음, 외층회로층(220)의 회로패턴 사이에 제1 솔더레지스트(230-1 ; 도 4 참조)를 도포한다. 종래의 솔더레지스트층 형성방법이 회로패턴을 포함하여 인쇄회로기판의 외층에 전부 도포하였던 것과는 달리, 본 발명은 외층회로층(220)이 형성되지 않은 부분에 선택적으로 도포한다. 이는 후술하는 제2 솔더레지스트(230-2)를 도포하기 위한 예비적 단계로, 외층회로층(220)과 절연층(내층(210)의 외면) 사이의 단차를 최소화하여 제2 솔더레지스트(230-2 ; 도 5 참조)에 단차가 발생하지 않도록 하기 위해 외층회로층(220)의 회로패턴 사이를 솔더레지스트로 도포하는 것이다.

이때, 제1 솔더레지스트(230-1)는 외층회로층(220)과 평면을 형성하도록 도포되는 것이 바람직하다. 즉, 외층회로층(220)의 회로패턴 사이에 솔더레지스트(230-1)를 도포하되, 회로패턴 두께와 동일한 두께를 갖도록 도포한다. 이는 외층회로층(220)의 회로패턴과 제1 솔더레지스트(230-1) 사이에 단차를 최소화하는 방법으로, 그 위에 형성되는 제2 솔더레지스트(230-2) 역시 평면으로 형성될 수 있다.

이러한 제1 솔더레지스트(230-1)의 형성은, 도 3에 도시된 마스크(30)를 이용한 스크린 인쇄법에 의해 수행되는 것이 바람직하다.

먼저, 외층회로층(220) 상에 지지부(32)와 지지부(32) 사이에 형성된 인쇄홀(34)을 포함하는 마스크(30)를 위치시킨다. 마스크(30)는 제1 솔더레지스트(230-1)를 선택적으로 인쇄하는 평면부재로 지지부(32)는 마스크(30)의 골격을 이루며 외층회로층(220)의 회로패턴에 대응하는 형상을 갖는다.

이러한 마스크(30)는 일정한 강도를 갖기 위해 금속 또는 강화플라스틱으로 구성될 수 있다.

그 후, 도 4에 도시된 것과 같이 마스크(30)의 인쇄홀(34)에 상기 제1 솔더레지스트(230-1)를 인쇄한다. 도 3에 도시된 마스크(30)의 일측에 솔더레지스트를 위치시키고, 스퀴지(50)를 이용하여 인쇄한다. 마스크(30)의 지지부(32)는 회로패턴의 상면에 위치하여, 회로패턴(120)에 제1 솔더레지스트(230-1)가 도포되지 않게 한다.

스퀴지(50)를 사용하여 외층회로층(220)의 회로패턴 두께와 제1 솔더레지스트(230-1)의 두께가 동일한 두께를 갖도록 인쇄횟수를 조절할 수 있다.

다음, 외층회로층(220) 및 제1 솔더레지스트(230-1) 상에 제2 솔더레지스트(230-2)를 도포한다. 제1 솔더레지스트(230-1)와 달리 인쇄회로기판(200)의 외층에 전반적으로 도포한다. 제2 솔더레지스트(230-2)는 외층회로층(220)의 회로패턴을 커버하도록 도포됨에 따라 회로패턴에 땜납이 도포되지 않게 하고, 회로패턴을 산화로부터 보호하는 솔더레지스트층의 역할을 수행하게 된다.

이때, 제2 솔더레지스트(230-2)는 외형가공공정에서 발생하는 솔더레지스트층(230)의 균열을 방지하기 위해 평면을 갖도록 도포되는 것이 바람직하다.

또한, 제1 솔더레지스트(230-1)가 외층회로층(220)과 평면을 형성하도록 도포된 경우 제2 솔더레지스트(230-2)는 얇게 도포하더라도 평면을 형성하게 되어 솔더레지스트를 절약할 수 있고, 솔더레지스트층(230)의 두께를 얇게 형성할 수 있다. 따라서, 제1 솔더레지스트층(230-1)의 도포는 제2 솔더레지스트층(230-2)의 도포에도 영향을 미치게 된다.

이때, 제2 솔더레지스트(230-2)의 도포는 스크린 인쇄법, 롤러 코팅법, 커튼 코팅법, 또는 스프레이 코팅법 중 어느 하나에 의해 수행될 수 있다.

도 5에 도시된 것과 같이, 스크린 인쇄법은 일반적인 마스크(30')와 스퀴지(50)를 사용하여 외층회로층(220)과 제1 솔더레지스트(230-1) 상에 전반적으로 인쇄한다.

그리고, 점도가 낮은 솔더레지스트를 고무로 된 롤러에 얇게 발라 인쇄회로기판에 코팅하는 롤러 코팅법에 의해 수행되거나, 더 낮은 점도의 솔더레지스트를 슬릿을 통해 내보내며 커튼형태의 막을 만들고, 인쇄회로기판을 통과시키며 코팅하는 커튼코팅법에 의해 수행되거나, 레지스트 잉크를 분무하여 코팅하는 스프레이 코팅법에 의해 수행된다.

그 후, 외층회로층(220)에 포함된 패드부(220) 상에 형성된 제1 솔더레지스트(230-1) 및 제2 솔더레지스트(230-2)(이하, 솔더레지스트층(230))를 제거하여 패드부(225)를 외부에 노출시킨다.

도 6에 도시한 것과 같이 제2 솔더레지스트(230-2) 상에 소정의 패턴이 출력된 마스터 필름(240)을 밀착시킨다. 마스터 필름(240)은 외층회로층(220)의 패드부(225)와 같이 솔더레지스트층(230)이 제거될 부분은 자외선이 통과하지 않고, 그렇지 않은 부분은 자외선이 통과하는 패턴을 갖는다.

그리고, 마스터 필름(240)을 노광한다. 우선 자외선으로 노광하여 솔더레지스트층(230)을 경화시킨다. 자외선 경화가 부족하면 후속공정에서 솔더레지스트층이 들뜨는 불량이 발생할 수 있으므로 충분한 경화가 실시되는 것이 바람직하다. 이때, 패드부(225) 상의 마스터필름(240)은 자외선을 통과시키지 않도록 패터닝이 되어 있으므로, 패드부(225) 상의 솔더레지스트층(230)은 경화되지 아니한다.

그 후, 도 7에 도시된 것과 같이, 노광 이후에 마스터 필름(240)을 제거하고 솔더레지스트층(230)을 현상한다. 패드부(225) 상에 형성된 경화되지 않은 솔더레지스트층(230)을 제거함으로써 수행된다.

또한, 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판(200)의 제조방법은 도 8에 도시한 것과 같이, 패드부(225) 상에 패드보호층(250)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

패드보호층(250)은 솔더레지스트층(230)에 의해 보호되지 않는 노출된 패드부(225)를 산화로부터 보호하고, 부품의 납땜성을 향상시키며, 전도성을 높이기 위한 공정이다. 따라서, 주석이나 은, 금과 같이 부식성은 낮고, 전도성은 높은 물질로 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 표면처리 공정은 전해금 도금법, 무전해금 도금법, 무전해 니켈/팔라듐/금 도금법, 또는 OSP 법 중 어느 하나에 의해 수행될 수 있다.

여기서, 전해금 도금법과 무전해금 도금법에 의해 부식성이 낮고, 전도성이 매우 높은 금(Ag)을 패드부 상에 형성한다.

또한, 무전해 니켈/팔라듐/금 도금법(EPIG; Electroless Ni Electroless Pd Immersion Gold)은 공법은 도금 두께를 현 0.5㎛수준에서 0.1㎛정도까지 얇게 만들 수 있어 금 도금 사용량이 감소하므로 원가절감 효과가 있다. 그리고 미세회로 패턴을 구현하는데도 용이하여 기판의 경박단소화에 적합하다.

그리고, 패드보호층(250)은 OSP(Organic Solderability Preservative) 방식에 의해 형성하는 것이 바람직하다. OSP 방식은 알킬 이미다졸(Alkyl Imidazole) 형태의 유기 화합물을 패드부(225) 위에 선택적으로 0.2~0.4 마이크론 가량의 피막을 형성시켜 패드부(225)의 산화를 방지한다. 패드부(225)에 선택적으로 도포되기 때문에 미세 회로에 매우 적합하며 폐수 등의 걱정이 없기 때문에 환경 친화적인 공정이다. 또한, 이러한 알킬 이미다졸 형태의 유기화합물로 구성된 패드보호층(250)은 열전도성이 뛰어나 발열소자를 실장하기에 바람직하다.

한편, 상술한 인쇄회로기판(200)을 제조한 뒤 인쇄회로기판(200)의 외형을 가공한다. 인쇄회로기판(200)의 외형가공은 프레스를 사용하여 부품 삽입용 홀(또는 기준홀 또는 고정홀 등)을 가공하는 공정을 진행하게 된다.

여기서, 프레스는 상형과 하형으로 이루어지며 상형에는 인쇄회로기판(200)의 외형을 가공하기 위한 날과 홀을 뚫기 위한 핀이 부착되어 있고, 하형에는 기판을 관통한 상형의 핀을 수용하기 위한 구멍이 같은 위치에 가공되어 있는 형상을 상정할 수 있다.

이러한 외형가공공정에서 인쇄회로기판(200) 전체가 가압되고, 인쇄회로기판(200)에 휨이 발생할 수 있는데, 상술한 인쇄회로기판(200)은 외층회로층(220)의 회로패턴(222) 상에 형성된 솔더레지스트층(230)이 단차를 갖지 않고 평면으로 형성되어 외압으로 인해 발생하는 균열(SR Crack)을 방지할 수 있다.

한편 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

200 : 인쇄회로기판 210 : 인쇄회로기판의 내층
220 : 외층회로층 225 : 패드부
230 : 솔더레지스트층 230-1 : 제1 솔더레지스트
230-2 : 제2 솔더레지스트 240 : 마스터 필름
250 : 패드보호층 30, 30' : 마스크
50 : 스퀴지

Claims

(A) 패드부를 포함하는 외층회로층이 형성된 인쇄회로기판을 제공하는 단계;
(B) 상기 외층회로층의 회로패턴 사이에 제1 솔더레지스트를 도포하는 단계;
(C) 상기 외층회로층 및 상기 제1 솔더레지스트에 제2 솔더레지스트를 도포하는 단계; 및
(D) 상기 외층회로층에 포함된 상기 패드부 상에 형성된 상기 제1 솔더레지스트 및 상기 제2 솔더레지스트를 제거하여 상기 패드부를 외부에 노출시키는 단계;
를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 (D) 단계 이후에,
(E) 상기 패드부 상에 패드보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 (B) 단계는,
상기 외층회로층과 평면을 이루도록 상기 제1 솔더레지스트를 도포하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 (B) 단계는,
(B-1) 상기 외층회로층 상에 상기 외층회로층의 회로패턴에 대응하는 지지부 및 상기 지지부 사이에 형성된 인쇄홀을 포함하는 마스크를 위치시키는 단계; 및
(B-2) 상기 마스크의 상기 인쇄홀에 상기 제1 솔더레지스트를 인쇄하는 단계;
에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 (C) 단계에서 상기 제2 솔더레지스트의 도포는 스크린 인쇄법, 롤러 코팅법, 커튼 코팅법, 또는 스프레이 코팅법 중 어느 하나에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.