KR20140035622A

KR20140035622A - 다층 구조의 인쇄회로기판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20140035622A
Application number: KR1020120102081A
Authority: KR
Inventors: 현진걸
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2014-03-24

Abstract

본 발명은 다층 구조의 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법은, 코아층 위에 구리 포일층 및 패턴 형성용 절연층을 적층 형성하고, 구리 포일층 및 절연층을 에칭하여 구리 기둥형의 제1 비아를 형성하는 단계; 상기 제1 비아 및 코아층 위에 시드층 및 패턴 형성용 절연층을 적층 형성하고, 절연층의 소정 패턴 형성으로 노출된 시드층 위에 구리 도금층을 형성한 후, 상기 패턴화된 절연층 및 그 하부의 시드층을 제거하여 제1 회로 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1 비아 및 제1 회로 패턴을 제1 층간 절연층으로 몰딩하고, 그 제1 층간 절연층 위에 제2 구리 포일층 및 패턴 형성용 절연층을 적층 형성한 후, 그 제2 구리 포일층 및 절연층을 에칭하여 구리 기둥형의 제2 비아 및 제2 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 코아층 위에 구리 포일층 및 비아 패턴 형성을 위한 절연층을 차례로 적층 형성하고, 포토리소그래피 공정을 수행한 후 구리 포일층을 에칭하여 구리 기둥의 층간 비아를 형성함과 아울러 SAP(Semi Additive Process) 공법을 복합적으로 적용함으로써, 별도의 연마나 구리 기둥 형성을 위한 도금 공정이 없어 공정을 단순화할 수 있고, 고가의 절연재료를 사용하지 않아 재료 비용을 절감할 수 있으며, 미세 회로 패턴 구현이 가능하다.

Description

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

본 발명은 다층 구조의 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 구리 포일(foil)층의 에칭에 의한 구리 기둥을 형성함으로써 층간의 접속을 위한 비아(via)를 구현하는 다층 구조의 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현재 이동 통신 및 다양한 전자 분야의 제품들이 급격히 경박단소화되어 감에 따라, 다양한 PWB(Printed Wiring Board) 기판상에 극미세 피치를 갖는 다양하고 복잡한 형태의 미세 패턴이 형성되고, 이러한 미세 패턴은 다층 PWB 기판상의 비아(via)를 이용한 층간 회로 연결을 통해 이루어지고 있다. 따라서, 복잡하고 다양한 형태의 절연막 및 SR(solder resist)를 형성하는 방식들이 제시되고 있다.

이때 층간 접속을 위한 비아를 형성하는 방식으로는 크게 레이저를 이용하는 방식과 감광성 수지를 적용하여 포토리소그래피(photolithography)를 이용하는 방식이 있다.

레이저를 이용하는 방식은 ABF(Ajinomoto Build-up Film) 혹은 SR(solder resist)이라 불리는 폴리머(polymer) 후막을 층간 절연층으로 박층화한 뒤, 레이저를 이용하여 층간 접속을 위한 마이크로 비아를 형성하는 방식이다. 이 방식은 재료의 제약이 적고 공정이 단순하다는 장점을 갖고 있으나, 형성가능한 비아의 크기가 레이저 설비의 성능에 따라 제한된다. 또한, 비아의 수가 증가할수록 작업 시간 (tact time)이 길어져 추가 레이저 가공 설비를 요구하여 투자비 및 공정비용 측면에 많은 제약이 있다.

포토리소그래피(photolithography)를 이용하는 방식은 위의 레이저를 이용하는 방식의 단점을 보완하여 층간 절연을 위한 절연층 물질을 감광성(photo-sensitive) 재료로 구성하고, 포토리소그래피 공법을 이용하여 비아를 형성하는 방식이다. 이 방식은 한 번의 리소그래피 공정으로 필요한 비아를 단번에 형성할 수 있고, 빛의 파장 및 재료의 특성에 따라 레이저를 이용한 방식보다 작은 크기의 비아를 형성할 수 있다는 장점을 갖고 있으나, 절연 물질은 반드시 감광성의 성질을 가지고 있어야 하기 때문에 재료비가 상대적으로 매우 높다는 단점을 가지고 있다.

한편, 이상과 같은 레이저를 이용한 방식과 포토리소그래피를 이용한 방식에서의 문제점에 대한 대책으로 도금에 의해 구리 기둥 비아를 형성하는 방식이 제시되고 있다.

이 도금에 의한 구리 기둥 비아 형성 방식은 PR(photo resist)의 형성 이후 도금에 의해 구리 기둥을 형성한 다음, 위치별 도금 두께 편차를 보정하기 위하여 연마 공정을 거친다. 이 방식은 드라이 필름 박리 이후 PPG(Polypropylene Glycol) 적층 및 관통과 비아 노출을 위한 연마 공정을 거친 후, 층간 비아 연결 및 회로 패턴 형성을 위한 시드(seed) 도포 및 SAP(Semi Additive Process)에 의한 회로 형성을 진행하는 방식이다. 이와 같은 도금에 의한 구리 기둥 비아 형성 방식은 코어리스(coreless) 공정이 가능하여 박판 기판 형성이 가능하다는 장점이 있지만, 평탄화와 비아 노출을 위한 추가 연마 공정 중 오염이 발생하는 문제와 이종 재료 (PPG 와 Cu)의 동시 연마를 고려해야 하는 점, 구리 기둥 형성을 위한 별도의 도금 기술을 요한다는 점 등 여러 가지 기술적인 문제를 가지고 있다.

일본 공개특허공보 특개 2008-078309 일본 공개특허공보 특개 2004-349603

본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 다층 구조의 인쇄회로기판을 제조함에 있어서, 코아(core)층 위에 구리 포일층 및 비아 패턴 형성을 위한 절연층을 차례로 적층 형성하고 포토리소그래피 공정을 수행한 후 구리 포일층을 에칭하여 구리 기둥의 층간 비아를 형성함과 아울러 SAP(Semi Additive Process) 공법을 복합적으로 적용함으로써, 별도의 연마나 구리 기둥 형성을 위한 도금 공정이 없어 공정을 단순화할 수 있고, 고가의 절연재료를 사용하지 않아 재료 비용을 절감할 수 있으며, 미세 회로 패턴 구현이 가능한 다층 구조의 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판은,

베이스 역할을 하는 코어층;

상기 코어층 위에 기둥 형태로 형성되며, 상부층과의 전기적인 접속을 위한 적어도 하나의 제1 비아;

상기 제1 비아 사이의 상기 코어층 위에 형성되는 제1 회로 패턴;

상기 제1 비아 및 제1 회로 패턴을 밀봉하여 보호하는 제1 층간 절연층;

상기 제1 층간 절연층 위에 형성되며, 상부층과의 전기적인 접속을 위한 적어도 하나의 제2 비아;

상기 제1 층간 절연층 위에 형성되며, 상기 제1 비아와 전기적으로 연결되어 하부층과의 연결 역할을 하는 적어도 하나의 패드;

상기 제1 층간 절연층 위에 형성되는 제2 회로 패턴; 및

상기 제2 비아, 패드, 제2 회로 패턴을 밀봉하여 보호하는 제2 층간 절연층을 포함하며,

상기 제1 비아는 상기 코어층 위에 제1 구리 포일층 및 비아 형성을 위한 패턴 형성용 제1 절연층을 형성하고, 그 제1 절연층 위에 소정 패턴의 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행하여 상기 제1 절연층 및 제1 구리 포일층을 에칭함으로써 형성되고,

상기 제2 비아는 상기 제1 층간 절연층 위에 제2 구리 포일층 및 비아 형성을 위한 패턴 형성용 제2 절연층을 형성하고, 그 제2 절연층 위에 소정 패턴의 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행하여 상기 제2 절연층 및 제2 구리 포일층을 에칭함으로써 형성되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 상기 제1 회로 패턴 및 제2 회로 패턴은 SAP(Semi Additive Process) 공법을 이용하여 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 층간 절연층의 재료로 빌드-업 필름(build-up film), 프리프레그(prepreg), NCF(non-conductive film) 등이 사용될 수 있다.

또한, 상기 제1 비아 및 제2 비아 형성을 위한 패턴 형성용 제1 및 제2 절연층으로서 DFR(dry film resist) 또는 PR(photo resist) 층으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법은,

코아층 위에 구리 포일층 및 패턴 형성용 절연층을 적층 형성하고, 구리 포일층 및 절연층을 에칭하여 구리 기둥형의 제1 비아를 형성하는 단계;

상기 제1 비아 및 코아층 위에 시드층 및 패턴 형성용 절연층을 적층 형성하고, 절연층의 소정 패턴 형성으로 노출된 시드층 위에 구리 도금층을 형성한 후, 상기 패턴화된 절연층 및 그 하부의 시드층을 제거하여 제1 회로 패턴을 형성하는 단계; 및

상기 제1 비아 및 제1 회로 패턴을 제1 층간 절연층으로 몰딩하고, 그 제1 층간 절연층 위에 제2 구리 포일층 및 패턴 형성용 절연층을 적층 형성한 후, 그 제2 구리 포일층 및 절연층을 에칭하여 구리 기둥형의 제2 비아 및 제2 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 제1 비아를 형성하는 단계는,

a) 코아층 위에 구리 포일(Cu foil)층을 형성하는 단계;

b) 상기 구리 포일층 위에 비아 형성을 위한 패턴 형성용 절연층을 형성하는 단계;

c) 상기 절연층 위에 소정 패턴의 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행하여 소정 패턴의 절연층 부분을 제외한 나머지 부분의 절연층을 제거하는 단계;

d) 그 상면에 상기 소정 패턴의 절연층이 남겨진 구리 포일층을 에칭하여 상기 소정 패턴의 절연층 부분의 구리 기둥을 제외한 나머지 부분의 구리를 제거하는 단계; 및

e) 상기 구리 기둥 위에 남아 있는 상기 소정 패턴의 절연층을 제거하여 구리 기둥형의 제1 비아를 형성하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 단계 a)에서 상기 구리 포일(Cu foil)층은 제품이 목표로 하는 접속 비아의 높이와 동일한 두께로 형성된다.

또한, 상기 단계 b)에서 상기 비아 형성을 위한 패턴 형성용 절연층으로서 DFR(dry film resist) 또는 PR(photo resist) 층을 형성할 수 있다.

또한, 상기 제1 회로 패턴을 형성하는 단계는,

f) 상기 구리 기둥형 제1 비아의 표면 및 상기 코아층 위에 시드(seed)층을 형성하는 단계;

g) 상기 시드층이 형성된 제1 비아 및 코아층 위에 제1 회로 패턴 형성을 위한 절연층을 형성하는 단계;

h) 상기 제1 회로 패턴 형성용 절연층을 포토리소그래피를 이용하여 소정 패턴으로 형성하고, 그 소정 패턴의 형성에 따라 시드층이 노출된 부위에 구리 도금층을 형성하는 단계;

i) 상기 소정 패턴의 절연층 및 그 하부의 시드층을 에칭에 의해 함께 제거함으로써 상기 제1 비아 이외의 제1 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 단계 f) 내지 단계 i)는 SAP(Semi Additive Process) 공법을 이용하여 수행될 수 있다.

또한, 상기 단계 g)에서 상기 제1 회로 패턴 형성을 위한 절연층으로서 DFR 또는 PR층이 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 비아 및 제2 회로 패턴을 형성하는 단계는,

j) 구리 포일층 위에 층간 절연을 위한 제1 층간 절연층이 형성되어 있는 별도의 단위 구조체를 상기 제1 층간 절연층이 하향이 되도록 하여 상기 기둥형 제1 비아 및 제1 회로 패턴이 형성되어 있는 코아층 위에 위치시키는 단계;

k) 상기 단위 구조체에 열과 압력을 가하여 상기 기둥형 제1 비아와 상기 단위 구조체의 구리 포일층을 연결하는 단계;

l) 상기 구리 포일층 위에 비아 형성을 위한 패턴 형성용 절연층을 형성한 후, 상기 단계 c)∼e)를 수행하여 상기 제1 층간 절연층 위에 복수의 기둥형 제2 비아를 형성하는 단계;

m) 상기 복수의 기둥형 제2 비아 중 추가로 형성될 세 번째 층과 연결될 제2비아는 남겨 두고, 첫 번째 층과 연결 역할을 하는 제2 비아는 높이를 낮추어 패드 형태로 형성하는 단계;

n) 상기 패드 형성 후, 상기 단계 f)∼i)를 수행하여, 상기 제1 층간 절연층 위에 제2 회로 패턴을 형성하는 단계; 및

o) 이후 상기 단계 j)∼n)을 복수회 반복 수행하여 다층 구조의 인쇄회로기판을 완성하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 단계 j)에서의 상기 제1 층간 절연층의 재료로 빌드-업 필름 (build-up film), 프리프레그(prepreg), NCF(non-conductive film) 등이 사용될 수 있다.

또한, 상기 단계 l)에서의 상기 비아 형성을 위한 패턴 형성용 절연층으로서 DFR(dry film resist) 또는 PR(photo resist) 층을 형성할 수 있다.

또한, 상기 단계 m)에서 첫 번째 층과 연결 역할을 하는 상기 제2 비아를 패드 형태로 형성하기 위해, 상기 제2 비아 및 상기 제1 층간 절연층 위에 패턴 형성용 절연층을 형성하는 단계를 더 포함한다.

이때, 상기 패턴 형성용 절연층으로 DFR(dry film resist) 또는 PR(photo resist) 층을 형성하고, 포토리소그래피를 이용하여 상기 제2 비아를 패드 형태로 형성한다.

또한, 상기 단계 n)에서 상기 제2 회로 패턴은 SAP(Semi Additive Process) 공법을 이용하여 형성될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 코아(core)층 위에 구리 포일층 및 비아 패턴 형성을 위한 절연층을 차례로 적층 형성하고, 포토리소그래피 공정을 수행한 후 구리 포일층을 에칭하여 구리 기둥의 층간 비아를 형성함과 아울러 SAP(Semi Additive Process) 공법을 복합적으로 적용함으로써, 별도의 연마나 구리 기둥 형성을 위한 도금 공정이 없어 공정을 단순화할 수 있고, 고가의 절연재료를 사용하지 않아 재료 비용을 절감할 수 있으며, 미세 회로 패턴 구현이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 구성을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서 제1 비아 형성까지의 실행 과정을 보여주는 흐름도.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법에 따라 제1 비아를 형성하기까지의 과정을 순차적으로 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서, 제1 비아 형성 후 제1 회로 패턴 형성까지의 실행 과정을 보여주는 흐름도.
도 5a∼도 5d는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법에 따라 제1 회로 패턴을 형성하기까지의 과정을 순차적으로 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서, 제1 회로 패턴 형성 후 제2 비아 및 제2 회로 패턴 형성까지의 실행 과정을 보여주는 흐름도.
도 7a∼도 7f는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법에 따라 제2 비아 및 제2 회로 패턴을 형성하기까지의 과정을 순차적으로 보여주는 도면.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

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 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 구성을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판은 코어층(101), 제1 비아(102v), 제1 회로 패턴(106c), 제1 층간 절연층(108), 제2 비아(107v), 패드(107p), 제2 회로 패턴(111c), 제2 층간 절연층(112)을 포함하여 구성된다.

상기 코어층(101)은 본 발명의 다층 구조의 인쇄회로기판의 베이스 역할을 한다.

상기 제1 비아(102v)는 상기 코어층(101) 위에 기둥 형태로 형성되며, 상부층(즉, 제2층)과의 전기적인 접속을 위한 것이다. 이와 같은 제1 비아(102v)는 코어층(101) 위에 적어도 하나가 형성된다. 본 실시 예에서는 3개의 제1 비아(102v)가 형성된 경우를 예시하고 있다.

상기 제1 회로 패턴(106c)은 상기 제1 비아(102v) 사이의 상기 코어층(101) 위에 형성된다. 이와 같은 제1 회로 패턴(106c)의 재질로는 전기 전도성이 우수한 금속 재질이면 모두 사용 가능하나, 통상 구리(Cu)가 사용된다. 여기서, 또한 이와 같은 제1 회로 패턴(106c)은 SAP(Semi Additive Process) 공법을 이용하여 형성될 수 있다.

상기 제1 층간 절연층(108)은 상기 제1 비아(102v) 및 제1 회로 패턴(106c)을 밀봉하여 보호한다. 이와 같은 제1 층간 절연층(108)의 재료로는 빌드-업 필름 (build-up film), 프리프레그(prepreg), NCF(non-conductive film) 등이 사용될 수 있다.

상기 제2 비아(107v)는 상기 제1 층간 절연층(108) 위에 형성되며, 상부층(즉, 제3층)과의 전기적인 접속을 위한 것이다. 이와 같은 제2 비아(107v)는 제1 층간 절연층(108) 위에 적어도 하나가 형성된다. 본 실시 예에서는 2개의 제2 비아(107v)가 형성된 경우를 예시하고 있다.

상기 패드(107p)는 상기 제1 층간 절연층(108) 위에 형성되며, 상기 제1 비아(102v)와 전기적으로 연결되어 하부층(즉, 제1층)과의 연결 역할을 한다. 이와 같은 패드(107p)는 적어도 하나가 형성된다. 본 실시 예에서는 2개의 패드(107p)가 형성된 경우를 예시하고 있다.

상기 제2 회로 패턴(111c)은 상기 제1 층간 절연층(108) 위에 형성된다. 이와 같은 제2 회로 패턴(111c)의 재질로는 상기 제1 회로 패턴(106c)과 마찬가지로 전기 전도성이 우수한 금속 재질이면 모두 사용 가능하나, 통상 구리(Cu)가 사용된다. 여기서, 또한 이와 같은 제2 회로 패턴(111c)은 상기 제1 회로 패턴(106c)의 경우와 마찬가지로 SAP(Semi Additive Process) 공법을 이용하여 형성될 수 있다.

상기 제2 층간 절연층(112)은 상기 제2 비아(107v), 패드(107p), 제2 회로 패턴(111c)을 밀봉하여 보호한다. 이와 같은 제2 층간 절연층(112)의 재질로는 상기 제1 층간 절연층(108)과 마찬가지로 빌드-업 필름(build-up film), 프리프레그(prepreg), NCF(non-conductive film) 등이 사용될 수 있다.

한편, 상기 제1 비아(102v)는 상기 코어층(101) 위에 제1 구리 포일층(102)(도 2a 참조) 및 비아 형성을 위한 패턴 형성용 제1 절연층(103)(도 2b)을 형성하고, 그 제1 절연층(103) 위에 소정 패턴의 마스크(미도시)를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행하여 상기 제1 절연층(103) 및 제1 구리 포일층(102)을 에칭함으로써 형성된다.

또한, 상기 제2 비아(107v)는 상기 제1 층간 절연층(108) 위에 제2 구리 포일층(107)(도 7a 참조) 및 비아 형성을 위한 패턴 형성용 제2 절연층(미도시)을 형성하고, 그 제2 절연층 위에 소정 패턴의 마스크(미도시)를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행하여 상기 제2 절연층 및 제2 구리 포일층(107)을 에칭함으로써 형성된다.

여기서, 상기 제1 비아(102v) 및 제2 비아(107v) 형성을 위한 패턴 형성용 제1 및 제2 절연층으로서 DFR(dry film resist) 또는 PR(photo resist) 층으로 이루어질 수 있다.

그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법에 대하여 설명해 보기로 한다.

본 발명에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법은, 코아층(101) 위에 구리 포일층(제1 구리 포일층)(102) 및 패턴 형성용 절연층(패턴 형성용 제1 절연층)(103)을 적층 형성하고, 그 구리 포일층(102) 및 절연층(103)을 에칭하여 구리 기둥형의 제1 비아(102v)를 형성하는 단계(제1 단계); 상기 제1 비아(102v) 및 코아층(101) 위에 시드층(104)(도 5a 참조) 및 패턴 형성용 절연층(105)(패턴 형성용 제2 절연층)(105)(도 5b 참조)을 적층 형성하고, 그 절연층(105)의 소정 패턴 형성으로 노출된 시드층(104) 위에 구리 도금층(106)(도 5c 참조)을 형성한 후, 상기 패턴화된 절연층(105) 및 그 하부의 시드층(104)을 제거하여 제1 회로 패턴(106c)을 형성하는 단계(제2 단계); 및 상기 제1 비아(102v) 및 제1 회로 패턴(106c)을 제1 층간 절연층(108)(도 7a 참조)으로 몰딩하고, 그 제1 층간 절연층(108) 위에 제2 구리 포일층(107) 및 패턴 형성용 절연층을 적층 형성한 후, 그 제2 구리 포일층(107) 및 절연층을 에칭하여 구리 기둥형의 제2 비아(107v) 및 제2 회로 패턴 (111c)을 형성하는 단계(제3 단계)를 포함하여 구성된다.

이하에서는 각 단계 별로 구분하여 상세히 설명해 보기로 한다.

< 제1 단계: 제1 비아 형성 과정 >

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서 제1 비아 형성까지의 실행 과정을 보여주는 흐름도이고, 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법에 따라 제1 비아를 형성하기까지의 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다.

도 2 및 도 3a∼도 3e를 참조하면, 본 발명에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법에 따라, 먼저 코아층(101) 위에 구리 포일(Cu foil)층(102)을 형성한다(단계 S201). 여기서, 이와 같은 구리 포일(Cu foil)층(102)은 제품이 목표로 하는 접속 비아의 높이와 동일한 두께로 형성된다. 이는 후술되는 비아(102v)의 형성 후, 제품이 목표로 하는 비아의 높이를 맞추기 위해 추가적인 연마 공정을 수행하는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 구리 포일(102)층의 형성이 완료되면, 그 구리 포일(102)층 위에 비아 형성을 위한 패턴 형성용 제1 절연층(103)을 형성한다(단계 S202). 여기서, 이와 같은 패턴 형성용 제1 절연층(103)으로서 DFR(dry film resist) 또는 PR(photo resist) 층을 형성할 수 있다.

이후, 상기 절연층(103) 위에 소정 패턴의 마스크(미도시)를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행하여 소정 패턴의 절연층(103p) 부분을 제외한 나머지 부분의 절연층을 제거한다(단계 S203).

그런 다음, 그 상면에 상기 소정 패턴의 절연층(103p)이 남겨진 구리 포일층(102)을 에칭하여 상기 소정 패턴의 절연층(103p) 부분의 구리 기둥(102v)을 제외한 나머지 부분의 구리(구리 포일층)를 제거한다(단계 S204).

이후, 상기 구리 기둥(102v) 위에 남아있는 상기 소정 패턴의 절연층(103p)을 제거하여 구리 기둥형의 제1 비아(102v)를 형성한다(단계 S205).

이렇게 하여, 구리 기둥형 제1 비아(102v)의 형성이 완료되면, 이후 제1 회로 패턴(106c)을 형성하기까지의 과정이 이어진다. 이에 대하여 도 4 및 도 5a∼도 5d를 참조하여 설명해 보기로 한다.

< 제2 단계: 제1 회로 패턴 형성 과정>

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서, 제1 비아 형성 후 제1 회로 패턴 형성까지의 실행 과정을 보여주는 흐름도이고, 도 5a∼도 5d는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법에 따라 제1 회로 패턴을 형성하기까지의 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다.

도 4 및 도 5a∼도 5d를 참조하면, 먼저 상기 구리 기둥형 제1 비아(102v)의 표면 및 상기 코아층(101) 위에 시드(seed)층(104)을 형성한다(단계 S401).

그런 후, 상기 시드층(104)이 형성된 제1 비아(102v) 및 코아층(101) 위에 제1 회로 패턴 형성을 위한 절연층(105)을 형성한다(단계 S402). 여기서, 이와 같은 제1 회로 패턴 형성을 위한 절연층(105)으로서 DFR 또는 PR층이 형성될 수 있다.

상기 제1 회로 패턴 형성용 절연층(105)의 형성이 완료되면, 그 절연층(105)을 포토리소그래피를 이용하여 소정 패턴으로 형성하고, 그 소정 패턴의 형성에 따라 시드층(104)이 노출된 부위에 구리 도금층(106)을 형성한다(단계 S403).

그런 후, 상기 소정 패턴의 절연층(105) 및 그 하부의 시드층(104)을 에칭에 의해 함께 제거함으로써 상기 제1 비아(102v) 이외의 제1 회로 패턴(106c)을 형성한다(단계 S404).

여기서, 상기 단계 S401 내지 단계 S404는 SAP(Semi Additive Process) 공법을 이용하여 수행될 수 있다. 그리고, 이와 같이 SAP(Semi Additive Process) 공법을 이용하여 제1 회로 패턴(106c)을 형성하므로, 제1 회로 패턴(106c)을 미세하게 형성할 수 있다.

이렇게 하여, 제1 회로 패턴(106c)의 형성이 완료되면, 이후 제2 비아(107v)및 제2 회로 패턴(111c)을 형성하기까지의 과정이 이어진다. 이에 대하여 도 6 및 도 7a∼도 7f를 참조하여 설명해 보기로 한다.

< 제3 단계: 제2 비아 및 제2 회로 패턴 형성 과정>

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서, 제1 회로 패턴 형성 후 제2 비아 및 제2 회로 패턴 형성까지의 실행 과정을 보여주는 흐름도이고, 도 7a∼도 7f는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법에 따라 제2 비아 및 제2 회로 패턴을 형성하기까지의 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다.

도 6 및 도 7a∼도 7f를 참조하면, 먼저 구리 포일층(제2 구리 포일층)(107) 위에 층간 절연을 위한 제1 층간 절연층(108)이 형성되어 있는 별도의 단위 구조체를 상기 제1 층간 절연층(108)이 하향이 되도록 하여 상기 기둥형 제1 비아(102v) 및 제1 회로 패턴(106c)이 형성되어 있는 코아층(101) 위에 위치시킨다(단계 S601). 여기서, 상기 제1 층간 절연층(108)의 재료로 빌드-업 필름(build-up film), 프리프레그(prepreg), NCF(non-conductive film) 등이 사용될 수 있다.

상기 단위 구조체의 위치 정렬이 완료되면, 그 단위 구조체에 열과 압력을 가하여 상기 기둥형 제1 비아(102v)와 상기 단위 구조체의 구리 포일층(107)을 연결한다(단계 S602). 이때, 제1 층간 절연층(108)은 열과 압력에 의해 유동되어 도 7c에 도시된 바와 같이, 기둥형 제1 비아(102v) 및 제1 회로 패턴(106c) 사이를 채우게 되며, 그렇게 하여 제1 비아(102v) 및 제1 회로 패턴(106c)을 밀봉하여 보호하게 된다.

이렇게 하여 기둥형 제1 비아(102v)와 단위 구조체의 구리 포일층(107)의 연결이 완료되면, 구리 포일층(107) 위에 비아 형성을 위한 패턴 형성용 절연층(미도시)을 형성한 후, 상기 도 2의 단계 S203∼S205(즉, 도 3c∼도 3e의 과정)를 수행하여 상기 제1 층간 절연층(108) 위에 복수의 기둥형 제2 비아(107v)를 형성한다(단계 S603). 여기서, 상기 비아 형성을 위한 패턴 형성용 절연층으로서 DFR(dry film resist) 또는 PR(photo resist) 층을 형성할 수 있다.

이후, 상기 복수의 기둥형 제2 비아(107v) 중 추가로 형성될 세 번째 층과 연결될 제2 비아(예컨대, 도 7d에서 양쪽 가장자리 부분의 두 개의 제2 비아)는 남겨 두고, 첫 번째 층과 연결 역할을 하는 제2 비아(중심부의 두 개의 제2 비아)는 높이를 낮추어 패드(107p) 형태로 형성한다(단계 S604). 여기서, 이와 같이 첫 번째 층과 연결 역할을 하는 제2 비아(중심부의 두 개의 제2 비아)를 높이를 낮추어 패드(107p) 형태로 형성하는 이유는, 상부 절연층 형성 공정을 다시 적용할 때 그 패드(107p) 부위가 세 번째 층의 구리 포일층과 연결되지 않도록 함으로써 층간 회로 패턴 간의 단락(short)을 방지하기 위한 것이다.

여기서, 또한 상기 첫 번째 층과 연결 역할을 하는 상기 제2 비아(중심부의 두 개의 제2 비아)를 패드(107p) 형태로 형성하기 위해, 상기 제2 비아(107v) 및 상기 제1 층간 절연층(108) 위에 패턴 형성용 절연층(109)을 형성하는 단계를 더 포함한다. 이때, 이 패턴 형성용 절연층으로 DFR(dry film resist) 또는 PR(photo resist) 층을 형성하고, 포토리소그래피를 이용하여 상기 중심부의 두 개의 제2 비아를 패드(107p) 형태로 형성한다.

이상에 의해 상기 패드(107p)의 형성이 완료된 후, 상기 도 4의 단계 S401∼S404(즉, 도 5a∼도 5d의 과정)를 수행하여, 상기 제1 층간 절연층(108) 위에 제2 회로 패턴(111c)을 형성한다(단계 S605). 여기서, 이와 같은 제2 회로 패턴(111c)은 SAP(Semi Additive Process) 공법을 이용하여 형성될 수 있다. 이와 같이 SAP 공법을 이용하여 제2 회로 패턴(111c)을 형성하므로, 상기 제1 회로 패턴(106c)의 경우와 마찬가지로, 이 제2 회로 패턴(111c)도 미세하게 형성할 수 있다.

이후, 상기 단계 S601∼S605(즉, 도 7a∼도 7e의 과정)를 복수회 반복 수행하여, 최종적으로 도 7f와 같은 다층 구조의 인쇄회로기판을 완성한다(단계 S606). 이때, 제2 층간 절연층(112)은 상기 제1 층간 절연층(108)의 경우와 마찬가지로, 열과 압력에 의해 유동되어 기둥형 제2 비아(107v), 제2 회로 패턴(111c) 및 패드(107p) 사이를 채우게 되며, 그렇게 하여 제2 비아(107v), 제2 회로 패턴(111c) 및 패드(107p)를 밀봉하여 보호하게 된다. 아울러, 상기 제1 층간 절연층(108)과 접합되어 하나의 절연층으로 일체화된다. 여기서, 또한 도 7f에는 코어층(101) 위에 2개의 층이 적층 형성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 하나의 예를 보여준 것에 불과하며, 실제로는 적용되는 제품의 설계 사양에 따라 3층, 4층, 5층 혹은 그 이상의 층의 적층 구조체로 구성될 수도 있음은 당연하다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 다층 구조의 인쇄회로기판 및 그 제조방법은 코아(core)층 위에 구리 포일층 및 비아 패턴 형성을 위한 절연층을 차례로 적층 형성하고, 포토리소그래피 공정을 수행한 후 구리 포일층을 에칭하여 구리 기둥의 층간 비아를 형성함과 아울러 SAP(Semi Additive Process) 공법을 복합적으로 적용함으로써, 별도의 연마나 구리 기둥 형성을 위한 도금 공정이 없어 공정을 단순화할 수 있고, 고가의 절연재료를 사용하지 않아 재료 비용을 절감할 수 있으며, 미세 회로 패턴 구현이 가능하다.

이상, 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

101...코아층 102...(제1)구리 포일층
103...패턴 형성용 (제1)절연층 104...시드층
105...패턴 형성용 (제2)절연층 106...구리 도금층
107...(제2)구리 포일층 108...제1 층간 절연층
109...패턴 형성용 절연층 112...제2 층간 절연층
102v...제1 비아 103p...소정 패턴의 절연층
106c...제1 회로 패턴 107v...제2 비아
107p...패드 111c...제2 회로 패턴

Claims

베이스 역할을 하는 코어층;
상기 코어층 위에 기둥 형태로 형성되며, 상부층과의 전기적인 접속을 위한 적어도 하나의 제1 비아;
상기 제1 비아 사이의 상기 코어층 위에 형성되는 제1 회로 패턴;
상기 제1 비아 및 제1 회로 패턴을 밀봉하여 보호하는 제1 층간 절연층;
상기 제1 층간 절연층 위에 형성되며, 상부층과의 전기적인 접속을 위한 적어도 하나의 제2 비아;
상기 제1 층간 절연층 위에 형성되며, 상기 제1 비아와 전기적으로 연결되어 하부층과의 연결 역할을 하는 적어도 하나의 패드;
상기 제1 층간 절연층 위에 형성되는 제2 회로 패턴; 및
상기 제2 비아, 패드, 제2 회로 패턴을 밀봉하여 보호하는 제2 층간 절연층을 포함하며,
상기 제1 비아는 상기 코어층 위에 제1 구리 포일층 및 비아 형성을 위한 패턴 형성용 제1 절연층을 형성하고, 그 제1 절연층 위에 소정 패턴의 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행하여 상기 제1 절연층 및 제1 구리 포일층을 에칭함으로써 형성되고,
상기 제2 비아는 상기 제1 층간 절연층 위에 제2 구리 포일층 및 비아 형성을 위한 패턴 형성용 제2 절연층을 형성하고, 그 제2 절연층 위에 소정 패턴의 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행하여 상기 제2 절연층 및 제2 구리 포일층을 에칭함으로써 형성되는, 다층 구조의 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 제1 회로 패턴 및 제2 회로 패턴은 SAP(Semi Additive Process) 공법을 이용하여 형성된, 다층 구조의 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 층간 절연층은 빌드-업 필름(build-up film), 프리프레그(prepreg), NCF(non-conductive film) 중 어느 하나로 구성된, 다층 구조의 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 제1 비아 및 제2 비아 형성을 위한 상기 패턴 형성용 제1 및 제2 절연층은 DFR(dry film resist) 또는 PR(photo resist) 층으로 이루어진, 다층 구조의 인쇄회로기판.
코아층 위에 구리 포일층 및 패턴 형성용 절연층을 적층 형성하고, 구리 포일층 및 절연층을 에칭하여 구리 기둥형의 제1 비아를 형성하는 단계;
상기 제1 비아 및 코아층 위에 시드층 및 패턴 형성용 절연층을 적층 형성하고, 절연층의 소정 패턴 형성으로 노출된 시드층 위에 구리 도금층을 형성한 후, 상기 패턴화된 절연층 및 그 하부의 시드층을 제거하여 제1 회로 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 제1 비아 및 제1 회로 패턴을 제1 층간 절연층으로 몰딩하고, 그 제1 층간 절연층 위에 제2 구리 포일층 및 패턴 형성용 절연층을 적층 형성한 후, 그 제2 구리 포일층 및 절연층을 에칭하여 구리 기둥형의 제2 비아 및 제2 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함하는, 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 제1 비아를 형성하는 단계는,
a) 코아층 위에 구리 포일(Cu foil)층을 형성하는 단계;
b) 상기 구리 포일층 위에 비아 형성을 위한 패턴 형성용 절연층을 형성하는 단계;
c) 상기 절연층 위에 소정 패턴의 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 수행하여 소정 패턴의 절연층 부분을 제외한 나머지 부분의 절연층을 제거하는 단계;
d) 그 상면에 상기 소정 패턴의 절연층이 남겨진 구리 포일층을 에칭하여 상기 소정 패턴의 절연층 부분의 구리 기둥을 제외한 나머지 부분의 구리를 제거하는 단계; 및
e) 상기 구리 기둥 위에 남아 있는 상기 소정 패턴의 절연층을 제거하여 구리 기둥형의 제1 비아를 형성하는 단계를 포함하는, 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 단계 a)에서 상기 구리 포일(Cu foil)층은 제품이 목표로 하는 접속 비아의 높이와 동일한 두께로 형성되는, 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 단계 b)에서 상기 비아 형성을 위한 패턴 형성용 절연층은 DFR(dry film resist) 또는 PR(photo resist) 층으로 형성되는, 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 제1 회로 패턴을 형성하는 단계는,
f) 상기 구리 기둥형 제1 비아의 표면 및 상기 코아층 위에 시드(seed)층을 형성하는 단계;
g) 상기 시드층이 형성된 제1 비아 및 코아층 위에 제1 회로 패턴 형성을 위한 절연층을 형성하는 단계;
h) 상기 제1 회로 패턴 형성용 절연층을 포토리소그래피를 이용하여 소정 패턴으로 형성하고, 그 소정 패턴의 형성에 따라 시드층이 노출된 부위에 구리 도금층을 형성하는 단계; 및
i) 상기 소정 패턴의 절연층 및 그 하부의 시드층을 에칭에 의해 함께 제거함으로써 상기 제1 비아 이외의 제1 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함하는, 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 단계 f) 내지 단계 i)는 SAP(Semi Additive Process) 공법을 이용하여 수행되는, 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 단계 g)에서 상기 제1 회로 패턴 형성을 위한 절연층은 DFR 또는 PR층으로 형성되는, 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 제2 비아 및 제2 회로 패턴을 형성하는 단계는,
j) 구리 포일층 위에 층간 절연을 위한 제1 층간 절연층이 형성되어 있는 별도의 단위 구조체를 상기 제1 층간 절연층이 하향이 되도록 하여 상기 기둥형 제1 비아 및 제1 회로 패턴이 형성되어 있는 코아층 위에 위치시키는 단계;
k) 상기 단위 구조체에 열과 압력을 가하여 상기 기둥형 제1 비아와 상기 단위 구조체의 구리 포일층을 연결하는 단계;
l) 상기 구리 포일층 위에 비아 형성을 위한 패턴 형성용 절연층을 형성한 후, 상기 청구항 6의 상기 단계 c)∼e)를 수행하여 상기 제1 층간 절연층 위에 복수의 기둥형 제2 비아를 형성하는 단계;
m) 상기 복수의 기둥형 제2 비아 중 추가로 형성될 세 번째 층과 연결될 제2비아는 남겨 두고, 첫 번째 층과 연결 역할을 하는 제2 비아는 높이를 낮추어 패드 형태로 형성하는 단계;
n) 상기 패드 형성 후, 상기 청구항 9의 상기 단계 f)∼i)를 수행하여, 상기 제1 층간 절연층 위에 제2 회로 패턴을 형성하는 단계; 및
o) 이후 상기 단계 j)∼n)을 복수회 반복 수행하여 다층 구조의 인쇄회로기판을 완성하는 단계를 포함하는, 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 단계 j)에서의 상기 제1 층간 절연층은 빌드-업 필름(build-up film), 프리프레그(prepreg), NCF(non-conductive film) 중 어느 하나로 구성되는, 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 단계 l)에서의 상기 비아 형성을 위한 패턴 형성용 절연층은 DFR(dry film resist) 또는 PR(photo resist) 층으로 형성되는, 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 단계 m)에서 첫 번째 층과 연결 역할을 하는 상기 제2 비아를 패드 형태로 형성하기 위해, 상기 제2 비아 및 상기 제1 층간 절연층 위에 패턴 형성용 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 패턴 형성용 절연층으로 DFR(dry film resist) 또는 PR(photo resist) 층을 형성하고, 포토리소그래피를 이용하여 상기 제2 비아를 패드 형태로 형성하는, 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 단계 n)에서 상기 제2 회로 패턴은 SAP(Semi Additive Process) 공법을 이용하여 형성되는, 다층 구조의 인쇄회로기판의 제조방법.