KR20120040892A - 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판에 대한 것으로, 이 기판은 복수의 기저회로패턴이 형성되어 있는 절연 기판, 상기 기저회로패턴을 노출하는 비아홀을 포함하는 절연층, 상기 비아홀을 매립하는 전도성 비아, 그리고 상기 절연층 위에 형성되는 회로 패턴을 포함하며, 상기 회로 패턴과 상기 절연층 사이에 상기 절연층의 러프니스를 따라 러프니스를 가지는 도금층이 형성되어 있는 인쇄회로기판을 제공한다. 따라서, 저렴한 12μm의 동박층을 포함하는 CCL을 사용하여 인쇄회로기판을 형성하면서 CO2 레이저 드릴 한번으로 비아홀을 형성함으로써 경제적이다.

Description

인쇄회로기판 및 그의 제조 방법{The printed circuit board and the method for manufacturing the same}

본 발명은 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)은 전기 절연성 기판에 구리와 같

은 전도성 재료로 회로라인 패턴을 인쇄하여 형성한 것으로, 전자부품을 탑재하기 직전의 기판(Board)을 말한다. 즉, 여러 종류의 많은 전자 소자를 평판 위에 밀집 탑재하기 위해, 각 부품의 장착 위치를 확정하고, 부품을 연결하는 회로 패턴을 평판 표면에 인쇄하여 고정한 회로 기판을 의미한다.

한편, 비아(Via)란 '~을 경유하여'의 뜻으로 비아홀은 층을 관통하여 가공된 홀로서 비아홀을 형성하기 위해서는 층을 관통하는 홀을 뚫고 홀의 벽면을 동으로 도금하여 배선을 전기적으로 연결한다. 고사양의 FC-CSP 제품의 경우, 비아홀의 개수가 기하급수적으로 증가하여 수백만 홀에 까지 이르는데, 홀을 가공하는 YAG 드릴/CO2드릴 공정에 소요되는 시간이 길어져 이 공정들이 neck 공정이 되고 있으며, 홀 가공 비용도 크게 증가하고 있어 문제된다.

실시예는 새로운 구조를 가지는 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법을 제공한다.

실시예는 CO2드릴로 비아를 형성하는 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법을 제공한다.

실시예는 복수의 기저회로패턴이 형성되어 있는 절연 기판, 상기 기저회로패턴을 노출하는 비아홀을 포함하는 절연층, 상기 비아홀을 매립하는 전도성 비아, 그리고 상기 절연층 위에 형성되는 회로 패턴을 포함하며, 상기 회로 패턴과 상기 절연층 사이에 상기 절연층의 러프니스를 따라 러프니스를 가지는 도금층이 형성되어 있는 인쇄회로기판을 제공한다.

한편, 실시예는 기저회로패턴이 형성되어 있는 절연 플레이트 위에 제1 두께를 가지는 금속층과 절연층의 적층재를 부착하는 단계, 상기 금속층을 풀 에칭하고, 제2 두께를 가지는 무전해도금층을 형성하는 단계, 상기 기저회로패턴 중 일부를 노출하도록 CO2 레이저 드릴을 이용하여 상기무전해도금층 및 상기 절연층을 동시에 제거하여 비아홀을 형성하는 단계, 상기 비아홀을 매립하며, 상기 무전해도금층 위에 전해도금층을 형성하는 단계, 그리고 상기 무전해도금층 및 상기 전해도금층을 식각하여 외부회로패턴을 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 저렴한 12μm의 동박층을 포함하는 CCL을 사용하여 인쇄회로기판을 형성하면서 CO2 레이저 드릴 한번으로 비아홀을 형성함으로써 경제적이다.

또한, 비아를 형성하는 씨드층을 도금층으로 형성하여 씨드층의 두께를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 2는 도 1의 인쇄회로기판의 A 영역의 확대도이다.
도 3 내지 도 10은 도 1의 인쇄회로기판을 제조하는 방법을 설명하는 단면도이다.
도 11 내지 도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판을 제조하는 방법을 설명하는 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

본 발명은 저렴한 12μm의 동박층을 이용하여 인쇄회로기판을 형성하면서, 도금층을 씨드층으로 비아를 형성함으로써 CO2 드릴로 비아홀을 형성하여 제조 비용을 줄일 수 있는 인쇄회로기판을 제시한다.

이하에서는 도 1 내지 도 10을 참고하여 본 발명의 인쇄회로 기판을 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이고, 도 2는 도 1의 인쇄회로기판의 A 영역의 확대도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 인쇄회로기판(100)은 절연 플레이트(110), 상기 절연 플레이트(110) 위에 형성되어 있는 기저회로패턴(120)을 포함한다.

상기 절연 플레이트(110)는 단일 회로 패턴이 형성되는 인쇄회로기판(100)의 지지기판일 수 있으나, 복수의 적층 구조를 가지는 인쇄회로기판 중 한 기저회로패턴(120)이 형성되어 있는 절연층 영역을 의미할 수도 있다.

상기 절연 플레이트(110)가 복수의 적층 구조 중 한 절연층을 의미하는 경우, 상기 절연 플레이트(110)의 상부 또는 하부에 복수의 기저회로패턴(120)이 연속적으로 형성될 수 있다.

상기 절연 플레이트(110)는 열경화성 또는 열가소성 고분자 기판, 세라믹 기판, 유-무기 복합 소재 기판, 또는 글라스 섬유 함침 기판일 수 있으며, 고분자 수지를 포함하는 경우, 에폭시계 절연 수지를 포함할 수 있으며, 이와 달리 폴리 이미드계 수지를 포함할 수도 있다.

상기 절연 플레이트(110) 위에는 복수의 기저회로패턴(120)이 형성되어 있다.

상기 기저회로패턴(120)은 전도성 물질로 형성되며, 절연 플레이트(110) 상에 형성되는 동박층을 패터닝하여 회로 패턴(120)을 형성하는 경우, 구리를 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.

상기 절연 플레이트(110) 위에 상기 기저회로패턴(120)을 덮으며 절연층(130)이 형성되어 있다.

상기 절연층(130)은 열전도도(약 0.2 ~ 0.4W/mk)가 낮은 에폭시계 절연 수지를 포함하며, 이와 달리 열전도도가 상대적으로 높은 폴리 이미드계 수지를 포함할 수도 있다.

상기 절연층(130)은 강화 섬유, 글라스 섬유 또는 필러 등의 고형 성분을 상기 수지에 함침시켜 형성하는 프리프레그를 경화하여 형성할 수 있다.

상기 절연층(130)은 상기 기저회로패턴(120)을 노출하는 비아홀(131)을 포함한다.

상기 비아홀(131)은 하부의 기저회로패턴(120)을 절연층(130) 상부의 회로패턴과 연결하는 전도성 비아(151)로 매립되어 있다.

상기 비아홀(131)은 레이저에 의해 형성될 수 있으며, 비아홀(131)의 단면은 설계에 따라 원형 또는 사각형의 형상을 가질 수 있다.

상기 비아홀(131)은 절연 플레이트(110)에 대하여 소정 각도로 기울어져 형성될 수 있으며, 이와 달리 수직으로 형성될 수도 있다.

상기 절연층(130) 위에 회로 패턴(150)이 형성되어 있다.

상기 회로 패턴(150)은 하부의 도금층(140)을 씨드로 전해도금하여 형성되는 도금층으로서, 구리, 금, 은, 백금, 팔라듐 또는 니켈 등을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.

상기 절연층(130)의 비아홀(131)에는 상기 비아홀(131)을 매립하며 전도성 비아(151)가 형성되어 있다.

상기 전도성 비아(151)는 상기 기저회로패턴(120) 위로 상기 비아홀(131)을 매립하며 도금되어 상기 절연층(130)의 상면으로 확장되어 잇다.

이때, 도 2와 같이, 절연층(130)의 상면으로 확장되어 있는 영역에는 하부의 도금층(140)을 포함한다.

상기 절연층(130)은 표면에 소정의 러프니스(roughness)를 가진다. 이는 상기 절연층(130)이 CCL(copper clad laminate)로부터 동박층을 제거하여 형성된 수지층으로서, 동박층을 제거하는 공정 또는 경화하는 공정에서 표면에 러프니스를 가질 수 있다.

상기 하부 도금층(140)은 러프니스를 가지는 절연층(130)의 표면에 무전해도금을 수행하여 형성되는 것으로서, 구리, 몰리브덴, 크롬, 니켈 또는 은 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 구리를 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.

상기 하부 도금층(140)은 절연층의 러프니스를 따라 러프니스를 가지며 조밀하게 도금되어 형성되며, 두께(h1)는 0.5 내지 2μm의 두께, 바람직하게는 1μm의 두께를 가지며 형성된다.

이와 같이, 러프니스를 가지는 절연층 위에 CCL 상태의 동박층을 식각하여 사용하지 않고, 별도의 전해도금을 수행하여 씨드층을 형성함으로써, 하부 도금층(140)이 절연층(130)의 러프니스를 따라 도금됨으로써 씨드층의 두께가 얇아지고, 조밀해져 미세 패턴을 구현할 수 있다.

이하에서는 도 3 내지 도 10을 참고하여, 도 2의 인쇄회로기판(100)의 제조 방법을 설명한다.

먼저, 도 3과 같이, 절연 플레이트(110) 위에 기저회로패턴(120)을 형성한다.

절연 플레이트(110)와 기저회로패턴(120)은 CCL의 동박층을 패터닝하여 형성할 수 있으며, CCL 상의 프리프레그를 경화한 것이 절연 플레이트(110)를 형성할 수 있다.

상기 기저회로패턴(120) 형성된 절연 플레이트(110) 상에 프리프레그와 동박층(135)의 적층 구조인 CCL을 적층하고, 열압착하여 프리프레그를 경화하여 절연층(130)을 형성한다.

이때, 동박층(135)의 두께(h2)는 12μm 정도를 충족하는 저렴한 CCL을 사용할 수 있다.

다음으로, 도 5와 같이, 상기 동박층(135)을 풀 에칭(full etching)한다. 도 5와 같이 동박층(135)을 풀 에칭한 뒤의 상기 절연층(130)의 표면은 도 2와 같이 러프니스를 가진다.

다음으로, 도 6과 같이, 상기 절연층(130) 위에 무전해 도금을 수행하여 하부 도금층(140)을 형성한다.

이때, 상기 하부 도금층(140)의 두께(h1)는 상기 동박층(135)의 두께(h2)보다 작으며, 0.5 내지 2μm의 두께, 바람직하게는 1μm의 두께를 가진다.

상기 하부 도금층(140)은 러프니스를 가지는 절연층(130) 위해 무전해도금됨으로써 상기 절연층(130)의 러프니스를 따라 러프니스를 가지며 형성된다.

따라서, 상기 하부 도금층(140)은 얇고, 치밀한 조직을 가지며 형성된다.

다음으로, 도 7과 같이, CO2 레이저 드릴을 이용하여, 박막의 하부 도금층(140)과 절연층(130)을 동시에 절단하여 절연층(130)에 비아홀(131)을 형성한다.

이와 같이, 얇고 균일하게 하부 도금층(140)을 형성함으로써 종래에 절연층(130) 위의 금속층을 제거하고, 절연층(130)에 홀을 형성하였던 것과 달리 한번의 레이저 공정, 바람직하게는 저렴한 CO2 레이저 드릴을 이용하여 하부 도금층(140)과 절연층(130)을 동시 절단하여 비아홀(131)을 형성할 수 있다.

다음으로, 상기 비아홀(131)을 매립하며 상기 기저회로패턴(120) 및 상기 하부 도금층(140)을 씨드로 전해 도금을 수행하여 전해도금층(155)을 형성한다.

이때, 비아홀(131) 내벽에 형성된 스미어 제거를 위한 디스미어(Desmear) 공정을 더 포함함으로써 잔여 레진을 제거하여 홀 신뢰성을 확보할 수 있다.

다음으로, 도 9와 같이 상기 전해도금층(155) 위에 포토 마스트 패턴(160)을 형성하고, 식각하여 도 10의 회로패턴(150) 및 비아(151)를 형성한다.

상기 비아(151)는 도 10과 같이 상기 비아홀(131) 외부의 절연층(130) 상면까지 확장하여 형성할 수 있으며, 확장된 영역에는 하부에 하부 도금층(140)이 잔재한다.

이와 같이, 저렴한 CCL로부터 절연층(130)을 얻고, 얇은 무전해도금층을 씨드층으로 전해도금하여 회로 패턴(150) 및 비아(151)을 형성함으로써 한번의 CO2 레이저 드릴링으로 비아홀(131)을 형성할 수 있어 경제적이다.

이하에서는 도 11 내지 도 23을 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 다른 인쇄회로기판의 제조 방법을 설명한다.

먼저, 도 11과 같이, 도 4의 기저회로패턴(220)까지 형성되어 있는 2개의 절연 플레이트(210)의 배면이 릴리즈 필름(200)을 사이에 두고 서로 마주보도록 적층한다.

이때, 릴리즈 필름(200)은 절연 플레이트(210)의 가장자리의 더미영역(DA)에만 접착제를 도포하여 양 절연 플레이트(210)를 접착하고 있으며, 액티브영역(AA)에는 접착되지 않는다.

양 절연 플레이트(210) 상에 프리프레그와 동박층(235)의 적층 구조인 CCL을 각각 적층하고, 열압착하여 프리프레그를 경화하여 절연층(230)을 형성한다.

이때, 동박층(235)의 두께는 12μm 정도를 충족하는 저렴한 CCL을 사용할 수 있다.

다음으로, 도 13과 같이, 양 쪽의 동박층(235)을 풀 에칭(full etching)한다. 동박층(235)을 풀 에칭한 뒤의 상기 절연층(230)의 표면은 도 2와 같이 러프니스를 가진다.

다음으로, 도 14과 같이, 상기 절연층(230) 위에 무전해 도금을 수행하여 하부 도금층(245)을 형성한다. 상기 하부 도금층(245)의 두께는 상기 동박층(235)의 두께보다 작으며, 0.5 내지 2μm의 두께, 바람직하게는 1μm의 두께를 가진다.

상기 하부 도금층(245)은 러프니스를 가지는 절연층(230) 위해 무전해도금됨으로써 상기 절연층(230)의 러프니스를 따라 러프니스를 가지며 형성된다.

다음으로, 도 15와 같이, CO2 레이저 드릴을 이용하여, 양 쪽의 하부 도금층(245)과 절연층(230)을 동시에 절단하여 절연층(230)에 비아홀(231)을 형성한다.

다음으로, 상기 비아홀(231)을 매립하며 상기 기저회로패턴(220) 및 상기 하부 도금층(245)을 씨드로 전해 도금을 수행하여 도 16의 전해도금층(255)을 형성한다.

이때, 비아홀(231) 내벽에 형성된 스미어 제거를 위한 디스미어(Desmear) 공정을 더 포함함으로써 잔여 레진을 제거하여 홀 신뢰성을 확보할 수 있다.

다음으로, 도 17과 같이 상기 전해도금층(255) 위에 포토 마스트 패턴을 형성하고, 식각하여 회로패턴(250) 및 비아(251)를 형성한다.

상기 비아(251)는 도 10과 같이 상기 비아홀(231) 외부의 절연층(230) 상면까지 확장하여 형성할 수 있으며, 확장된 영역에는 하부에 하부 도금층(245)이 잔재한다.

이와 같이, 저렴한 CCL로부터 절연층(230)을 얻고, 얇은 무전해도금층(255)을 씨드층으로 전해도금하여 회로 패턴(250) 및 비아(251)을 형성함으로써 한번의 CO2 레이저 드릴링으로 비아홀(231)을 형성할 수 있어 경제적이다.

다음으로, 도 18과 같이 12μm의 동박층(265)을 가지는 CCL을 양 회로 패턴 위에 적층하고 열압착하여 상부 절연층(260)을 형성한 뒤, 더미영역(DA)을 액티브영역(AA)으로부터 분리한다.

따라서, 더미영역(DA)에서 접착되어 있던 릴리즈 필름(200)과 양쪽의 절연 플레이트(210)가 서로 분리되어 두 개의 적층 구조를 형성한다.

다음으로 도 19와 같이 각각의 적층 구조에서 12μm의 동박층(265)을 풀 에칭하여 제거한 뒤, 도 20과 같이 1μm 정도의 박막의 무전해동도금을 수행하여 씨드층(275)을 형성한다. 다음으로 CO2 레이저 드릴링을 수행하여 씨드층(275)과 상부 절연층(260)을 동시에 절단하여 절연층(260)에 도 21의 상부 비아홀(261)을 형성한다.

상부 비아홀(261)은 절연층(230)에 형성되어 있는 전도성 비아(251)를 노출하도록 형성되며, 그 후, 도 22와 같이, 상기 전도성 비아(251) 및 상부 절연층(260) 위의 씨드층(275)을 씨드로 전해동도금을 수행하여 도금층(285)을 형성한 뒤, 도 23과 같이 상부 비아(281) 및 상부 회로패턴(280)을 형성한다.

도 11 내지 도 23에는 비아를 2단으로 형성하는 것으로 기재하였으나, 동일한 과정을 반복함으로써 복수의 단으로 비아를 형성할 수 있음은 자명하다.

이와 같이, 2개의 절연 플레이트(210)를 부착하여 공정을 진행함으로써 공정 수율을 향상할 수 있으며 CO2 레이저 드릴링으로 비아홀을 형성하여 경제적이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

인쇄회로기판 100
절연 플레이트 110, 210
회로 패턴 120, 220
절연층 130, 230

Claims (13)

1. 복수의 기저회로패턴이 형성되어 있는 절연 기판,
   상기 기저회로패턴을 노출하는 비아홀을 포함하는 절연층,
   상기 비아홀을 매립하는 전도성 비아, 그리고
   상기 절연층 위에 형성되는 회로 패턴을 포함하며,
   상기 회로 패턴과 상기 절연층 사이에 상기 절연층의 러프니스를 따라 러프니스를 가지는 도금층이 형성되어 있는 인쇄회로기판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 회로 패턴은 상기 도금층을 씨드로 도금하여 형성되는 전해도금층인 인쇄회로기판.
3. 제1항에 있어서,
   상기 도금층은 두께가 0.5 내지 2μm을 충족하는 인쇄회로기판.
4. 제1항에 있어서,
   상기 비아는 상기 절연층의 상면을 따라 확장되어 있는 확장부를 포함하는 인쇄회로기판.
5. 기저회로패턴이 형성되어 있는 절연 플레이트 위에 제1 두께를 가지는 금속층과 절연층의 적층재를 부착하는 단계,
   상기 금속층을 풀 에칭하고, 제2 두께를 가지는 무전해도금층을 형성하는 단계,
   상기 기저회로패턴 중 일부를 노출하도록 CO2 레이저 드릴을 이용하여 상기무전해도금층 및 상기 절연층을 동시에 제거하여 비아홀을 형성하는 단계,
   상기 비아홀을 매립하며, 상기 무전해도금층 위에 전해도금층을 형성하는 단계, 그리고,
   상기 무전해도금층 및 상기 전해도금층을 식각하여 외부회로패턴을 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 적층재는 상기 절연층을 형성하는 프리프레그 위에 12μm 두께의 동박층이 적층되어 있는 인쇄회로기판의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 금속층을 풀 에칭하는 단계는,
   상기 절연층의 표면의 러프니스가 노출되는 인쇄회로기판의 제조 방법.
8. 제5항에 있어서,
   상기 무전해도금층은 1μm의 두께를 갖도록 형성하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 무전해도금층은 상기 절연층의 러프니스를 따라 러프니스를 가지며 형성하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
10. 제5항에 있어서,
    상기 전해도금층을 형성하기 전에, 상기 비아홀의 스미어를 제거하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
11. 제5항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은,
    릴리즈 필름을 사이에 두고 서로 마주보는 두 개의 상기 절연 플레이트으로부터 형성하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 릴리즈 필름의 가장자리 영역을 상기 두 개의 절연 플레이트와 부착하여 상기 두 개의 절연 플레이트에 동시에 공정을 진행하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 외부회로패턴이 형성된 후,
    상기 릴리즈 필름의 가장자리 영역을 절단하여 상기 두 개의 절연 플레이트를 분리하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
    

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