KR20130071508A

KR20130071508A - 인쇄회로기판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20130071508A
Application number: KR1020110135961A
Authority: KR
Inventors: 김병호; 서영욱; 서현석; 유창우; 이상명; 전기도
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-07-01
Also published as: WO2013089440A1; TWI542268B; TW201343028A

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판의 제조 방법에 대한 것으로, 이 제조 방법은 절연 기판을 준비하는 단계, 상기 절연 기판의 표면에 회로 패턴홈을 형성하는 단계, 상기 절연 기판의 표면에 제1 금속층을 도금하는 단계, 상기 회로 패턴홈의 상기 제1 금속층을 씨드층으로 도금하여 상기 회로 패턴홈을 매립하는 도금층을 형성하는 단계, 그리고 화학적 물리적 연마를 통하여 상기 절연층이 노출될 때까지 상기 도금층을 제거하여 매립 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 따라서, 회로 패턴을 기판의 홈을 도금으로 매립하여 형성하면서, 절연층 상부의 도금층을 화학적물리적 연마를 이용하여 제거함으로써 간단하게 미세 매립패턴을 형성할 수 있다.

Description

인쇄회로기판의 제조 방법{The method for manufacturing printed circuit board}

본 발명은 인쇄회로기판의 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, 최근에는 전자부품의 고성능화 및 소형화에 대응하기 위하여 인쇄회로기판의 두께를 감소시킴과 동시에 기판의 표면을 평탄화할 수 있는 매립 패턴(Buried pattern) 기판이 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 매립형 인쇄회로기판을 도시한 것이다.

도 1과 같이 매립형 인쇄회로기판(10)은 절연 기판(1)의 표면에 매립 패턴홈(2)을 형성하고, 매립 패턴홈(2)을 도금으로 매립하여 회로 패턴(3)을 형성한다.

매립 패턴(3)이 형성된 인쇄회로기판(10)은 기저회로패턴과 컨택부의 형성 구조에 의해 절연 부재와 결합력이 매우 높게 되며, 기저회로패턴 및 컨택부의 피치가 균일하고 미세하게 형성될 수 있다.

그러나, 매립형 회로 패턴(3)을 도금으로 형성하는 경우, 패턴홈(2)이 형성되어 있는 영역과 이외의 영역 사이에 도금 편차가 발생하여, 도금 후 에칭 시 에칭이 균일하게 진행되지 않는다. 따라서 도 1과 같이 회로 패턴(3)의 일 영역은 에칭이 일어나지 않아 이웃한 회로 패턴과 쇼트가 발생하고, 다른 영역은 과에칭이 일어나 신호 전송에 오류가 발생한다.

실시예는 매립 회로 패턴을 제조하는 새로운 방법을 제공한다.

실시예는 절연 기판을 준비하는 단계, 상기 절연 기판의 표면에 회로 패턴홈을 형성하는 단계, 상기 절연 기판의 표면에 제1 금속층을 도금하는 단계, 상기 회로 패턴홈의 상기 제1 금속층을 씨드층으로 도금하여 상기 회로 패턴홈을 매립하는 도금층을 형성하는 단계, 그리고 물리적화학적 연마를 통하여 상기 절연층이 노출될 때까지 상기 도금층을 제거하여 매립 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 회로 패턴을 기판의 홈을 도금으로 매립하여 형성하면서, 절연층 상부의 도금층을 화학적물리적 연마를 이용하여 제거함으로써 간단하게 미세 매립패턴을 형성할 수 있다.

또한, 상기 화학적물리적 연마를 이용함으로써 이웃한 회로패턴 사이에 쇼트 없이 절연층을 노출할 때까지 식각을 진행할 수 있다.

또한, 회로 패턴을 에지 없이 굴곡을 갖도록 형성함으로써 에지에서 발생하는 노이즈 및 발열을 줄일 수 있으며, 패키지의 고속화 및 고집적화가 가능하다.

도 1은 종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 인쇄회로기판을 제조하기 위한 방법을 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 사진을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판의 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 회로 패턴이 매립형으로 형성되어 있는 인쇄회로기판에 있어서, 회로 패턴을 화학적 물리적 연마를 이용하여 형성하는 방법을 제공한다.

이하에서는 도 2 내지 도 10을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로 기판을 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.

도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 인쇄회로기판(100)은 절연 플레이트(110), 상기 절연 플레이트(110) 위에 형성되는 제1 회로 패턴(120), 절연층(130) 및 복수의 제2 회로 패턴(150)을 포함한다.

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) 위에 기저회로패턴으로서, 복수의 제1 회로 패턴(120)이 형성되어 있다.

제1 회로 패턴(120)은 전기전도도가 높고, 저항이 낮은 물질로 형성되는데, 얇은 구리층인 동박을 도전층으로 패터닝하여 형성될 수 있으며, 제1 회로 패턴(120)이 동박층이고 상기 절연 플레이트(110)가 수지를 포함하는 경우, 제1 회로 패턴(120)과 상기 절연 플레이트(110)는 통상의 CCL(Copper clad laminate)일 수 있다.

한편, 상기 절연 플레이트(110) 위에 상기 제1 회로 패턴(120)을 매립하며 절연층(130)이 형성되어 있다.

상기 절연층(130)은 복수의 절연층(130)으로 형성될 수 있으며, 각각의 절연층(130)은 고분자 수지 등일 수 있다.

상기 절연층(130)은 제1 회로 패턴(120)을 노출하는 비아홀(135) 및 복수의 제2 회로 패턴(150)을 형성하기 위한 회로 패턴홈(131)을 포함한다.

이때, 회로 패턴홈(131)은 단면이 경사를 갖도록 형성되어 있으며, 바람직하게는 단면이 아래로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성된다.

상기 회로 패턴홈(131)의 패턴폭은 3 내지 25 μm, 패턴의 깊이는 3 내지 25 μm를 충족할 수 있으며, 비아홀(135)의 음각 직경은 약 80 μm 이하, 깊이는 약 100 μm 이하를 충족할 수 있다.

절연층(130)의 복수의 비아홀(135) 및 상기 회로 패턴홈(131)의 내부에는 회로 패턴홈(131)의 U자 형상을 따라서 금속층(140)이 형성되어 있다.

상기 금속층(140)은 씨드층으로서, 구리, 니켈 또는 이들의 함금으로 형성될 수 있다.

상기 금속층(140) 위에 각각의 회로 패턴홈(131) 및 비아홀(135)을 매립하는 제2 회로 패턴(150) 및 비아(151)가 형성되어 있다.

상기 제2 회로 패턴(150) 및 비아(151)는 동시에 형성되며, 알루미늄, 구리, 은, 백금, 니켈 또는 팔라듐 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 형성될 수 있으며, 금속층(140)을 씨드층으로하여 도금을 수행함으로써 형성될 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 제1 회로 패턴(120)을 형성한다.

상기 절연 플레이트(110) 및 상기 제1 회로 패턴(120)의 구성은 CCL의 동박층을 제1 회로 패턴(120)의 설계에 따라 식각함으로써 형성할 수 있으며, 이와 달리 세라믹 기판 위에 동박층을 적층한 뒤 식각함으로써 형성할 수도 있다.

이때, 제1 회로 패턴(120)은 도 2와 같이 비아홀(135)을 통해 제2 회로 패턴(150)과 연결되는 패턴도 포함할 수 있다.

다음으로 상기 절연 플레이트(110) 위에 상기 제1 회로 패턴(120)을 덮도록 상기 절연층(130)을 형성하여 절연 기판을 준비한다.

상기 절연층(130)은 열경화성 수지를 포함하며, 완전히 경화되지 않은 반 경화 수지를 상기 절연 플레이트(110) 위에 소정 두께로 도포함으로써 형성하고 열 및 압력을 가하여 경화함으로써 형성할 수 있으며, 복수의 층으로 형성하는 것도 가능하다.

다음으로, 도 4와 같이, 절연층(130) 내에 상기 제1 회로 패턴(120)을 노출하는 비아홀(135)을 형성한다. 상기 비아홀(135)은 도 4와 같이 기판의 평면에 대하여 소정 각도로 기울어져 있는 측면을 갖도록 형성될 수 있으며, 이와 달리 기판의 평면에 대하여 수직인 측면을 갖도록 형성될 수도 있다.

상기 비아홀(135)은 레이저를 이용하여 형성될 수도 있으며, 이때, 레이저는 UV 레이저 또는 CO₂레이저 등을 이용하여 형성할 수 있다.

또한, 상기 비아홀(135)은 물리적인 방법, 즉, 드릴 가공 등을 통하여 형성할 수도 있으며, 화학적 방법으로 선택적 식각함으로써 형성할 수도 있다.

다음으로, 도 5와 같이 상기 절연층(130) 내에 제2 회로 패턴(150)을 형성하기 위한 회로 패턴홈(131)을 형성한다. 도 5의 경우, 상기 회로 패턴홈(131)은 자외선 영역의 파장을 가지는 레이저빔을 발사하는 엑시머 레이저(excimer laser)를 사용하여 형성할 수 있다. 상기 엑시머 레이저는 KrF 엑시머 레이저(크립톤 불소, 중심파장 248nm), 또는 ArF 엑시머 레이저(아르곤 불소, 중심파장 193nm) 등이 적용될 수 있다.

엑시머 레이저를 통하여 회로 패턴홈(131)을 형성하는 경우, 상기 회로 패턴홈(131)을 동시에 형성하기 위한 패턴 마스크(200)를 형성하고, 상기 패턴 마스크(200)를 통해 상기 엑시머 레이저를 선택적으로 조사함으로써 형성할 수 있다.

도 5와 같이, 엑시머 레이저를 이용하여 패턴 마스크(200)를 통해 회로 패턴홈(131)을 형성하는 경우, 패턴홈(131)의 단면은 도 5와 같이 사다리꼴 또는 직사각형의 형상의 에지를 갖도록 형성된다.

이때, 비아홀(135)이 형성되어 있는 영역은 상기 비아홀(135)의 노출된 상면보다 넓은 면적을 가지는 홈을 형성하여 비아홀(135)에 층상 구조를 형성할 수도 있다.

상기 비아홀(135)이 층상 구조로 형성되는 경우, 상기 비아홀(135)의 확장된 상면이 소자를 실장하기 위한 패드로 사용될 수 있어 소자를 실장하는 면적을 확보할 수 있다.

다음으로, 디스미어를 수행하여 절연층(130)의 표면의 스미어를 제거한다.

즉, 절연층(130)을 부풀린 뒤, 과망간산염을 이용하여 부풀어진 절연층(130)을 제거하고, 절연층(130) 표면을 중화시키는 습식 공정을 통하여 스미어를 제거한다.

디스미어 공정을 통해 상기 절연층(130) 표면에 조도가 부여될 수 있다.

다음으로, 도 6과 같이, 상기 절연층(130) 위에 상기 금속층(140)을 형성한다.

상기 금속층(140)은 무전해 도금 방식으로 형성할 수 있다.

무전해 도금 방식은 탈지 과정, 소프트 부식 과정, 예비 촉매 처리 과정, 촉매처리 과정, 활성화 과정, 무전해 도금 과정 및 산화방지 처리 과정의 순서로 처리하여 진행할 수 있다. 또한, 상기 금속층(140)은 플라즈마를 이용하여 금속 입자를 스퍼터링함으로써 형성할 수도 있다.

상기 금속층(140)은 구리, 니켈, 팔라듐 또는 크롬을 포함하는 합금으로 형성된다.

다음으로, 도 7과 같이, 상기 금속층(140)을 씨드층으로 전도성의 물질을 전해 도금하여 도금층(155)을 형성한다.

상기 도금층(155)은 상기 금속층(140)을 씨드층으로 전해 도금하여 형성할 수 있으며, 도금 면적에 따라 전류를 제어하면서 도금을 수행할 수 있다.

상기 도금층(155)은 전도성이 높은 구리로 형성될 수 있다.

다음으로, 도 8과 같이 상기 절연층(130) 위의 도금층(155)을 제거하기 위하여 화학적물리적 연마를 수행한다.

즉, 도 8을 참고하면, 플레이트(310) 위에 상기 인쇄회로기판(100)을 배치하고, pH9이상의 염기성 분위기, 바람직하게는 암모니아가 주 성분이고 과산화수소가 소량 첨가된 슬러리를 사용하여 상기 과도금된 도금층(155)을 연마한다.

상기 연마기(320)는 플레이트(310) 위에서 회전하며 상기 과도금된 도금층과 슬러리의 물리적 식각을 유도한다.

따라서, 도 9와 같이 상기 물리적 물리적 식각에 의해 절연층(130)이 노출될 때까지 상기 도금층(155)이 식각되며 절연층(130) 위에 잔재하는 도금층(155) 없이 식각이 완료된다.

상기 플레이트(310)는 직경이 1300mm 이하일 수 있으며, 상기 인쇄회로기판(100)으로 열이 전달되도록 열선이 형성될 수 있다. 따라서, 사이즈가 가로/세로510/410mm 이상인 인쇄회로기판(100)을 동시에 식각할 수 있어 대면적의 도금층 제거 공정이 가능하다.

도 10과 같이 일반적인 플래시 에칭으로 매립 패턴이 절연층 상부로부터 오목하게 함몰되도록 제거됨으로써 발생할 수 있는 배선 단락의 문제점이 연마 공정을 통해 절연층 상부와 동일한 높이를 유지하도록 식각함으로써 해소될 수 있다.

이하에서는 도 11을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판을 설명한다.

도 11을 참고하면, 인쇄회로기판(400)은 인쇄회로기판(100)은 절연 플레이트(110), 상기 절연 플레이트(110) 위에 형성되는 제1 회로 패턴(120), 절연층(130) 및 복수의 제2 회로 패턴(150)을 포함한다.

이때, 회로 패턴홈(131)은 단면이 곡선을 갖도록 형성되어 있으며, 바람직하게는 단면이 U자 형을 이루도록 형성된다.

도 11의 인쇄회로기판(100)의 경우, 절연층(130)의 회로 패턴홈(131)이 곡선형으로 형성되고, 곡선형의 회로 패턴홈(131)을 금속으로 매립함으로써 제2 회로 패턴(150)을 형성한다.

이와 같이, 제2 회로 패턴(150)을 에지 없이 곡선으로 형성함으로써 에지에 저항이 집중되어 신호 노이즈가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 에지에서 발열이 증가하는 것을 감소할 수 있다.

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, 400
절연 플레이트 110
제1 회로 패턴 120
절연층 130
제2 회로 패턴 150

Claims

절연 기판을 준비하는 단계,
상기 절연 기판의 표면에 회로 패턴홈을 형성하는 단계,
상기 절연 기판의 표면에 제1 금속층을 도금하는 단계,
상기 회로 패턴홈의 상기 제1 금속층을 씨드층으로 도금하여 상기 회로 패턴홈을 매립하는 도금층을 형성하는 단계, 그리고
화학적 물리적 연마를 통하여 상기 절연층이 노출될 때까지 상기 도금층을 제거하여 매립 패턴을 형성하는 단계
를 포함하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 회로 패턴홈을 형성하는 단계는,
레이저를 이용하여 상기 회로 패턴홈을 형성하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
제1항에 있어서,
화학적 물리적 연마를 수행하는 단계는,
PH9 이상의 염기성 분위기에서 슬러리를 이용하여 상기 도금층을 제거하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 염기성 분위기는 암모니아와 과산화수소를 슬러리와 혼합하여 형성하는
인쇄회로기판의 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 화학적 물리적 연마는 플레이트 위에 상기 염기성 분위기에서 상기 인쇄회로기판에 열을 가하면서 식각하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 절연 기판을 준비하는 단계는,
절연 플레이트를 준비하는 단계,
상기 절연 플레이트 위에 동박층을 패터닝하여 기저 회로 패턴을 형성하는 단계, 그리고
상기 기저 회로 패턴을 덮으며, 상기 절연 플레이트 위에 절연층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 회로 패턴홈은 상기 절연층의 표면에 형성하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 절연층을 형성한 후, 상기 기저 회로 패턴을 노출하는 비아홀을 상기 절연층에 형성하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판의 제조 방법.