KR20160119550A - 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법 및 이로부터 제조된 다층인쇄 회로기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법 및 이로부터 제조된 다층인쇄 회로기판에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, a) 기판의 미리 정한 부분에 비아 홀을 형성하는 단계; b) 상기 비아 홀이 형성된 기판에 전도성 구리 잉크를 상면 및 배면에 코팅 및 건조하여 양면 인쇄회로기판을 제조하는 단계; c) 상기 양면 인쇄회로기판을 광소결하는 단계; d) 상기 a) 내지 c) 단계를 반복하여 제작된 복수 개의 양면 인쇄회로기판을 적층시킨 후, 층간 접속을 위해서 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀을 형성하는 단계; 및 e) 상기 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀에 프린팅 및 광소결하는 단계를 포함하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법 및 이로부터 제조된 다층인쇄 회로기판에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 저렴하고 간단하면서도 짧은 시간 내에 우수한 전기 전도성을 갖는 다층인쇄 회로기판을 제조할 수 있으며, 제조된 다층인쇄 회로기판은 고밀도 및 소형화에 적합하면서도, 인쇄 및 소결 시에 발생될 수 있는 충진 미흡 또는 소결 불충분의 문제점을 갖지 않는다. 또한, R2R 공정과 연계가 가능한 백색광 소결공정의 대면적화, 대량생산을 도모할 수 있어서, RFID (Radio Frequency Identification Device), 유연성 전자 제품 (Flexible Electronics), 웨어러블 전자 제품 (Wearable Electronics), 대면적 디스플레이, 박판형 태양전지, 박판형 배터리 등과 같은 고부가 가치 상품에 폭넓게 적용될 수 있다.

Description

전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법 및 이로부터 제조된 다층인쇄 회로기판 {Method for preparing multi-layer printed circuit board using conductive copper ink and light sintering, and the multi-layer printed circuit board prepared therefrom}
본 발명은 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법 및 이로부터 제조된 다층인쇄 회로기판에 관한 것이다.
최근 전자공학기술과 정보기술이 발전함에 따라 휴대용 전자기기의 이용 및 보급률이 꾸준히 증가하고 있다. 또한, 전자소자의 초박형화 및 소형화에 따라 회로의 집적도가 급격히 증가하여, 더욱 많은 회로의 층간 상호접속이 요구되고 있다. 따라서, 이러한 층들 사이를 드릴이나 레이저로 기판을 천공 한 후 도금하여 접속시키는 소위 비아 (via)의 수가 증가하게 되었다.
기존의 다층회로기판 제조방법은 반도체 공정을 이용한 것으로서, 우선 절연층의 양면에 구리 동박이 적층된 플레이트에 포토에칭 공정을 적용해서 전극 패턴을 형성한다. 상기 플레이트에서 비아 홀이 요구되는 부분은 레이저 또는 드릴을 이용하여 구멍을 천공한 후, 구멍에 동박 도금을 실시하여 구멍 내부에 동박을 형성한다. 상기 과정이 완료되고 나면 하나의 양면 회로기판이 완성되고, 이러한 방법을 반복하여 패턴이 형성된 또 다른 양면 회로기판을 제작한 후, 상기 양면 회로기판의 상하면에 프리프래그와 같은 접착성 절연 시트를 적층시키고, 전체 기판 층에 대해서 열화압착을 수행함으로써 다층회로기판을 제작하게 된다.
그러나, 전술한 공정은 회로를 형성한 후, 다시 천공 공정을 통해 구멍을 뚫고 구멍 내부에 도금을 하게 되는 방식이기 때문에 인쇄회로기판의 제조에 있어서 매우 비효율적이라는 문제점이 있다. 또한, 포토리소그래피 공정은 현재 대부분의 인쇄회로기판의 제조 방법이지만, 12 단계 이상의 단속적인 생산 방식이기 때문에 매우 복잡하며 공정 단가가 높고, 산과 같은 유독성 화학 물질을 다량 사용하기 때문에 차세대 플렉서블 기판에 적용하기 어려울 뿐만 아니라 환경오염을 유발시킬 수 있다. 더 나아가, 전자기기들의 소형화 및 고성능화가 진행됨에 따라 인쇄회로기판에 대한 비아 홀의 수요가 증가하고 있어서 기존의 포토리소그래피 제조 방법을 이용하여 제조 시 공정상 어려움이 증가하고 있다.
반면, 인쇄전자 기술은 스크린 인쇄, 그라뷰어링 인쇄 등과 같은 인쇄 기반의 전극 패턴을 형성시키는 연속공정 제조 방식으로서, 인쇄, 건조 및 소결이라는 총 3단계의 간단한 공정으로 이루어져 있으며, 이는 종래의 포토리소그래피 공정에 비해서, 저가격, 친환경, 유연성, 대면적 대량생산, 저온/단순공정 등의 장점을 보유한다. 또한, 인쇄전자 기술은 플렉서블 디스플레이, 태양 전지, RFID (Radio Frequency Identification Device), 플렉서블 전자제품, 웨어러블 전자제품, 박판형 태양전지, 박판형 배터리 등 다양한 전자 제품에 적용이 가능하다.
종래에, 이러한 인쇄전자 기술을 이용하여 소자의 전극 패턴을 인쇄하기 위해서, 금/은과 같은 귀금속 계열의 나노입자를 이용한 전도성 잉크가 주로 이용되고 있다. 그러나, 이러한 귀금속들은 매우 고가인 바, 상용화 측면에서 어려움이 있다. 따라서, 이를 해결하고자 전자잉크에 이용되는 나노입자로서, 은보다 훨씬 싸고 전기 전도성이 우수한 구리 나노입자의 이용가능성이 대두되고 있다.
한편, 프린팅 전자 소자의 핵심기술로는, 전도성 잉크뿐만 아니라, 소결 공정이 있는데, 이는 소결 방법 및 조건에 따라서 기판의 손상도, 소결 후 패턴의 전기 전도도 및 패턴의 품질을 좌우하게 되는 매우 중요한 공정이다. 기존의 전도성 나노 잉크의 소결 방법은 열 소결 방법이 있으나, 300 ℃ 이상의 고온에서 소결이 이루어지기 때문에 차세대 기판인 플렉서블 기판에 적용이 불가능하다는 문제점이 있는 바, 대안으로서, 레이저 소결법, 플라즈마 소결법, 마이크로웨이브 소결법 등이 제안되고 있다. 그러나, 이러한 기술들 역시 전자 패턴 인쇄에 부적합하거나, 생산 비용 상승을 초래하고, 대량 생산에 적합하지 못하다는 문제점들을 보유하고 있다.
관련하여, 대한민국 공개특허공보 10-2012-0132424호에서는 전도성 구리 나노잉크의 광소결 방법을 개시하고 있으며, 구체적으로는 구리 나노입자 또는 구리 전구체와 고분자 분산제를 혼합, 기판 위에 도포 및 건조, 및 극단파 백색광 조사 등의 과정을 통해서 전도성 구리나노잉크를 광소결하는 방법을 개시하고 있다. 또한, 대한민국 공개특허공보 10-2014-0044743호에서는 전도성 하이브리드 구리잉크 및 이를 이용한 광소결 방법을 개시하고 있으며, 구체적으로는 구리 나노입자, 구리 전구체, 및/또는 소정 용해도를 갖는 구리 이외의 금속 전구체와 고분자 바인더 수지를 혼합, 기판 위에 도포 및 건조, 및 극단파 백색광 조사 등의 과정을 통해서 전도성 하이브리드 구리잉크를 광소결하는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 전술한 기술들을 다층회로인쇄기판에 적용하게 되면, 인쇄 및 소결시에, 층간을 연결하는 비아 홀과 같은 곳의 두께가 패턴 층보다 훨씬 두꺼워지기 때문에, 충진 미흡 또는 소결이 제대로 이루어지지 않고, 결과적으로 접촉저항을 증가시키는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2012-0132424호 대한민국 공개특허공보 10-2014-0044743호
따라서, 본 발명에서는 상기 종래기술의 문제점을 해결하여, 금은 등의 귀금속보다 훨씬 싸고 전기 전도성이 우수한 전도성 구리 잉크를 사용하여 다층인쇄 회로기판을 제조하되, 간단한 공정, 제조비용 절감 및 제조시간 단축이 가능하고, 고밀도 및 소형화에 적합하면서도, 인쇄 및 소결 시에 발생될 수 있는 충진 미흡 또는 소결 불충분의 문제점을 해결하여 우수한 전기 전도성을 갖는 다층인쇄 회로기판을 제조할 수 있는 방법 및 이로부터 제조된 다층인쇄 회로기판을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서,
a) 기판의 미리 정한 부분에 비아 홀을 형성하는 단계;
b) 상기 비아 홀이 형성된 기판에 전도성 구리 잉크를 상면 및 배면에 코팅 및 건조하여 양면 인쇄회로기판을 제조하는 단계;
c) 상기 양면 인쇄회로기판을 광소결하는 단계;
d) 상기 a) 내지 c) 단계를 반복하여 제작된 복수 개의 양면 인쇄회로기판을 적층시킨 후, 층간 접속을 위해서 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀을 형성하는 단계; 및
e) 상기 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀에 프린팅 및 광소결하는 단계
를 포함하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 기판은 포토페이퍼, PET, 종이, 유리, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리에테르, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴 수지, 내열성 에폭시 (Epoxy), BT 에폭시/유리 섬유, 초산비닐수지 (EVA), 부틸 고무수지, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 실리콘, 페라이트, 세라믹 및 FR-4 중에서 선택되는 어느 하나의 기판일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 비아 홀은 상기 b) 단계 이전에 드릴 또는 레이저에 의해서 상기 기판을 천공함으로써 형성되며, 직경 20 ㎛ 내지 150 ㎛를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 전도성 구리 잉크는 상기 전도성 구리 잉크 총중량을 기준으로 30 중량% 내지 80 중량%의 구리 나노입자를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 전도성 구리 잉크는 상기 전도성 구리 잉크 총중량을 기준으로 5 중량% 내지 35 중량%의 구리 전구체, 0.05 중량% 내지 2 중량%의 탄소나노튜브 및 0.1 중량% 내지 10 중량%의 구리 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 b) 단계 중 상기 전도성 구리 잉크의 코팅은 스크린 프린팅 (screen printing), 잉크젯 프린팅 (inkjet printing), 미세 접촉 프린팅 (micro-contact printing), 임프린팅 (imprinting), 그라비아 프린팅 (gravure printing), 그라비아-옵셋 프린팅 (gravure-offset printing) 및 플렉소 프린팅 (Flexography printing)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 프린팅 방법에 의해서, 30 mm/s 내지 200 mm/s의 프린팅 속도로, 1회 내지 20회 반복 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 프린팅 수행 전 상기 비아 홀에 해당하는 부위만 천공된 제판, 또는 상기 비아 홀에 해당하는 부위로만 잉크가 스며들 수 있는 마스크를 사용하여 추가적인 예비 프린팅을 수행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 c) 단계의 광소결 단계는 광소결 효율을 높이기 위한 예열 또는 조직 치밀화, 또는 용매 건조를 위해서 1 J/cm2 내지 7 J/cm2의 광 조사 에너지로 광을 조사하는 예비 광조사 단계; 및 입자 소결을 위한 주된 광조사 단계로 나누어 수행되거나, 또는 다단계로 나누어 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 c) 단계의 광소결 단계는 4 J/cm2 내지 20 J/cm2의 광 조사 에너지, 0.05 ms 내지 20 ms의 광 조사 시간 (pulse duration), 및 1회 내지 100회의 광 펄스 수 (pulse number)로, 제논 플래쉬 램프에 의한 광 조사에 의해서 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 d) 단계의 적층은, 하나의 양면 인쇄회로기판의 하면과, 다른 양면 인쇄회로기판의 하면 사이에 절연층을 적층시킨 후 열압착시킴으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 e) 단계의 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀 프린팅 단계는 전도성 구리 잉크를 사용하여 상기 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀을 충진시키고, 1회 내지 30 회 프린팅을 수행함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 e) 단계의 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀 프린팅 단계는 상기 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀만 프린팅이 가능한 마스크를 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 e) 단계의 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀 광소결 단계는 광소결 효율을 높이기 위한 예열 또는 조직 치밀화, 또는 용매 건조를 위한 예비 광조사 단계; 및 입자 소결을 위한 주된 광조사 단계로 나누어 수행되거나, 또는 다단계로 나누어 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 e) 단계의 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀 광소결 단계 중 예비 광조사 단계는, 2 J/cm2 내지 10 J/cm2의 광 조사 에너지로, 1 단계 내지 5 단계의 단계별로 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해서 제조된 다층인쇄 회로기판을 제공한다.
본 발명에 따르면, 저렴하고 간단하면서도 짧은 시간 내에 우수한 전기 전도성을 갖는 다층인쇄 회로기판을 제조할 수 있으며, 제조된 다층인쇄 회로기판은 고밀도 및 소형화에 적합하면서도, 인쇄 및 소결 시에 발생될 수 있는 충진 미흡 또는 소결 불충분의 문제점을 갖지 않는다. 또한, R2R 공정과 연계가 가능한 백색광 소결공정의 대면적화, 대량생산을 도모할 수 있어서, RFID (Radio Frequency Identification Device), 유연성 전자 제품 (Flexible Electronics), 웨어러블 전자 제품 (Wearable Electronics), 대면적 디스플레이, 박판형 태양전지, 박판형 배터리 등과 같은 고부가 가치 상품에 폭넓게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법에 대한 개략적인 공정도이다.
도 2는 본 발명에서 사용된 전도성 구리 잉크 중 구리 나노입자의 함량에 따라서 프린팅 후 완성되는 패턴들이 달라지는 것을 사진으로 비교 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법에 있어서, 전도성 잉크를 코팅하는 방법에 대한 개략도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법에 있어서, 비아 홀의 소결 특성을 향상시키기 위해서 광소결을 예비 광조사 단계 및 주된 광조사 단계로 나누어 수행하는 공정도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법에 있어서, 복수 개의 양면 인쇄회로기판을 적층시키고 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀을 형성하는 단계, 적층된 다층 인쇄회로기판에 프린팅 공정을 수행하는 단계, 및 프린팅된 기판을 건조하는 단계에 대한 공정도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 전도성 잉크가 프린팅 및 건조된 홀 부분만에 대해서 예비 광조사 및 주된 광조사를 수행하는 개략적인 공정도를 도시한 도면이다.
도 7a 내지 7d는 본 발명에 따라서 다양한 잉크를 사용하여 광소결한 후 이를 주사전자현미경 (SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 8은 전도성 잉크를 비아 홀에 프린팅 및 광소결한 후, 그 단면 및 표면을 주사전자현미경 (SEM)으로 관찰한 사진이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법은,
a) 기판의 미리 정한 부분에 비아 홀을 형성하는 단계;
b) 상기 비아 홀이 형성된 기판에 전도성 구리 잉크를 상면 및 배면에 코팅 및 건조하여 양면 인쇄회로기판을 제조하는 단계;
c) 상기 양면 인쇄회로기판을 광소결하는 단계;
d) 상기 a) 내지 c) 단계를 반복하여 제작된 복수 개의 양면 인쇄회로기판을 적층시킨 후, 층간 접속을 위해서 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀을 형성하는 단계; 및
e) 상기 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀에 프린팅 및 광소결하는 단계
를 포함한다.
종래 통상적인 구리 동박 기반의 다층인쇄 회로기판의 제조방법은 반도체 공정을 이용한 것으로서, 우선 절연층의 양면에 구리 동박이 적층된 플레이트에 포토에칭 공정을 적용해서 전극 패턴을 형성한다. 이후, 비아 홀이 요구되는 부분에 레이저 또는 드릴을 이용하여 구멍을 천공한 다음, 천공된 구멍에 동박 도금을 실시하여 구멍 내부 표면에 동박을 형성한다. 상기 과정이 완료되고 나면 하나의 양면 회로기판이 완성되고, 이를 반복하여 패턴이 형성된 복수 개의 양면 회로기판을 제작한다. 완성된 복수 개의 양면 회로기판의 상하면에 프리프래그 (prepreg)와 같은 접착성 절연 시트를 적층시킨 다음, 전체 기판 층을 열화 압착을 통해 접착시킴으로써 다층인쇄 회로기판을 제작하게 된다.
그러나, 이러한 종래 통상적인 방법은 포토리소그래피 공정을 이용하여 회로를 형성한 다음, 천공 공정 및 도금 공정을 추가로 실시하기 때문에 매우 비효율적이다. 포토리소그래피 공정은 현재 대부분의 인쇄 회로기판에 대한 제조방법으로서, 다단계, 예를 들어 12 단계 이상의 단계들을 포함하는 단속적 생산 방식이라서 공정 자체가 매우 복잡하므로 공정 단가 상승을 초래한다. 더 나아가, 포토리소그래피 공정에 사용되는 산 등의 유독성 화학물질들은 환경오염 문제를 유발할 뿐만 아니라, 차세대 유연성 기판에 적용하기에도 적합하지 않다. 또한, 최근의 전자기기들이 소형화 및 고성능화의 방향으로 발전되는 바, 인쇄 회로기판의 비아 홀 수요가 늘어나고 있기 때문에, 기존의 통상적인 포토리소그래피 공정을 적용하기에는 많은 어려움이 따른다.
따라서, 본 발명에서는 인쇄 (printing) 기반의 다층인쇄 회로기판 제조방법을 제안하는 바, 크게 인쇄, 건조 및 소결의 3 단계 공정으로 이루어지며, 종래의 포토리소그래피 공정, 및 이를 해결하기 위해서 제안된 다른 공정들이 야기하던 대부분의 문제점들을 해결하였다. 구체적으로, 종래 인쇄 기반의 다층인쇄 회로기판 제조방법의 문제점들, 즉 귀금속 기반의 나노입자를 이용하기 때문에 매우 고가의 공정이라는 문제점, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 구리와 같은 전도성 나노입자 기반의 공정을 채용하더라도 고온 소결로 인해서 발생 되던 또 다른 문제점, 더 나아가 고온 소결의 문제점을 해결하기 위해서 다른 레이저 소결법, 플라즈마 소결법, 또는 마이크로웨이브 소결법 등과 같은 여타 방식의 소결법을 채용하더라도 비아 홀 등의 부위에서 충진 미흡으로 인해서 접촉 저항 증가를 야기하던 문제점 등을 종합적으로 해결하였다.
본 발명에 있어서, 사용되는 기판은 경성 또는 연성 기판일 수 있다. 예를 들어, 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 기판은 포토페이퍼, PET, 종이, 유리, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리에테르, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴 수지, 내열성 에폭시 (Epoxy), BT 에폭시/유리 섬유, 초산비닐수지 (EVA), 부틸 고무수지, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 실리콘, 페라이트, 세라믹 및 FR-4 중에서 선택되는 어느 하나의 기판일 수 있고, 바람직하게는, 유리, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 내열성 에폭시, FR-4 중에서 선택되는 어느 하나의 기판일 수 있다.
도 1에는 본 발명에 따른 방법의 개략적인 공정도를 도시하였으며, 도 1을 참조하면, 본 발명에서는 먼저, 기판의 미리 정해진 부분에 비아 홀을 형성하는 바, 상기 비아 홀은 이후 프린팅 단계를 수행하기 이전에 미리 드릴 또는 레이저 등의 천공 수단을 사용하여 상기 기판을 천공함으로써 형성될 수 있다. 또한, 형성된 비아 홀의 크기는 직경 20 ㎛ 내지 150 ㎛를 갖는 것일 수 있는데, 상기 비아 홀의 직경이 상기 범위를 벗어나는 경우, 프린팅 공정 시 잉크 충진이 어려워지기 때문에 적정 크기로 비아 홀을 천공하는 것이 바람직하다.
다음 단계로서, 상기 비아 홀이 형성된 기판의 상면 및 배면에 전도성 잉크를 코팅하고 이를 건조하는 단계를 수행하게 된다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 귀금속을 기반으로 하는 전도성 잉크에 비해서 경제적이면서도 우수한 전기 전도성을 보유한 전도성 구리 잉크를 사용하는 바, 상기 전도성 구리 잉크는 상기 전도성 구리 잉크 총중량을 기준으로 30 중량% 내지 80 중량%의 구리 나노입자를 포함할 수 있다.
도 2에는 전도성 구리 잉크 중 구리 나노입자의 함량에 따른 프린팅 후 완성된 패턴들을 사진으로 도시하였다. 도 2를 참조하면, 구리 나노입자의 함량이 전도성 구리 잉크 총중량을 기준으로 30 중량% 내지 80 중량%인 경우에 우수한 패턴이 제조된다는 것을 알 수 있으며, 구리 나노입자의 함량이 30 중량% 미만이면 잉크의 점도가 과도하게 감소되기 때문에 프린팅 후 패턴 형체 유지가 어려워서 주변으로 흐르게 되는 문제점이 있으며, 80 중량%를 초과하는 경우에는 잉크의 점도가 과도하게 높아지기 때문에 잉크가 기판으로 잘 스며들지 않고, 따라서 원활한 프린팅이 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 본 발명에서 사용되는 전도성 구리 잉크는 전술한 구리 나노입자 이외에 구리 전구체, 탄소나노튜브 및 구리 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 부가적인 성분을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 구리 전구체로는 CuCl, CuCl2, Cu(acac)2, Cu(hfac)2, Cu(tfac)2, Cu(dpm)2, Cu(ppm)2, Cu(fod)2, Cu(acim)2, Cu(nona-F)2, Cu(acen)2, Cu(NO3)2·3H20, Cu(C3H4F3O)2 및 CuSO4·5H20로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 구리 전구체가 사용될 수 있다.
또한, 하기 실시예의 실험 결과들로부터도 알 수 있는 바와 같이, 상기 부가적인 성분들의 함량 역시 추후 단계에서 수행되는 광소결 이후 형성되는 패턴 및 비아 홀의 저항값에 영향을 미치는 바, 우수한 전기 전도성을 확보하기 위한 성분별 함량은, 상기 전도성 구리 잉크 총중량을 기준으로 구리 전구체가 5 중량% 내지 35 중량%, 탄소나노튜브가 0.05 중량% 내지 2 중량%, 구리 나노와이어가 0.1 중량% 내지 10 중량%인 것이 바람직하다.
기판 위에 상기 전도성 잉크를 코팅하는 방법으로는, 각종 프린팅 방법이 사용될 수 있는 바, 예를 들어 스크린 프린팅 (screen printing), 잉크젯 프린팅 (inkjet printing), 미세 접촉 프린팅 (micro-contact printing), 임프린팅 (imprinting), 그라비아 프린팅 (gravure printing), 그라비아-옵셋 프린팅 (gravure-offset printing) 및 플렉소 프린팅 (Flexography printing)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 프린팅 방법이 사용될 수 있다.
이 경우, 프린팅 속도는 30 mm/s 내지 200 mm/s인 것이 바람직한데, 이는 프린팅 속도가 상기 범위를 벗어나서 너무 느리거나 빠른 경우에는 인쇄 후 잉크 패턴이 선명하게 인쇄되지 않아서 바람직하지 않다. 한편, 도 3에는 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 전도성 잉크를 코팅하는 방법에 대한 개략도를 도시하였으며, 도 3을 참조하면, 전술한 프린팅 방법을 사용하여 상기 비아 홀이 형성된 기판 (110)에 전도성 구리 잉크 (120)를 스크린 프린팅 헤드 (130) 및 마스크 또는 제판 (140)을 사용하여 상면 및 배면에 코팅하게 되며, 이러한 공정은 1회 내지 20회 반복 수행될 수 있다. 그러나, 이러한 공정을 20회 초과하여 수행하게 되면 패턴의 두께가 너무 두꺼워져서 소결시 패턴 부분 및 비아 홀의 소결이 원활하게 수행되지 않을 수도 있는 문제점이 있다.
한편, 선택적으로, 비아 홀에 대한 구리 전도성 잉크의 충진율을 높이기 위해서, 전술한 프린팅 수행 전에, 상기 비아 홀에 해당하는 부위만 천공된 제판, 또는 상기 비아 홀에 해당하는 부위로만 잉크가 스며들 수 있는 마스크를 사용하여 추가적인 예비 프린팅을 수행함으로써 비아 홀만 구리 전도성 잉크로 채워진 기판 (150)을 제조할 수도 있다 (도 3 중 위 경로). 이러한 예비 프린팅은 1회 수행될 수도 있으나, 필요에 따라서 2회 이상 복수 회 수행될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 인쇄회로기판의 상면 및 배면에 프린팅 공정을 완료한 이후에는, 건조 공정을 수행함으로써 프린팅된 양면 인쇄회로기판 (160)을 제조하게 된다. 이러한 건조 공정에는 열풍기, 오븐, 핫플레이트, 적외선 또는 이들의 조합을 이용한 방법이 사용될 수 있다. 특히, 상기 프린팅된 패턴층 이외에 비아 홀에 프린팅된 잉크의 두께가 상기 패턴층의 두께보다 두껍기 때문에 용매를 효과적으로 증발시키기 위해서는 적외선을 이용하여 60 ℃ 내지 130 ℃의 온도로 1 시간 이내의 시간 정도 유지시켜 건조시키는 것이 바람직하다. 이때, 건조 온도가 너무 낮으면 건조 과정에서 용매가 건조된 잉크 사이에 남아있어 소결 시 패턴을 손상시키고, 반면 건조 온도가 너무 높으면 건조 과정에서 용매가 끓어 기공이 생기는 문제점이 있다. 따라서, 건조 공정을 효과적으로 수행하여야 소결 후 미세공극이 방지되어 높은 전기전도도와 신뢰성 있는 패턴층 및 비아 홀을 제조할 수 있다.
건조 공정에 의해서 제조된 상기 양면 인쇄회로기판에 대해서는 광소결 공정을 수행하게 된다. 광소결 조건은, 4 J/cm2 내지 20 J/cm2의 광 조사 에너지, 0.05 ms 내지 20 ms의 광 조사 시간 (pulse duration), 및 1회 내지 100회의 광 펄스 수 (pulse number)로, 제논 플래쉬 램프에 의한 광 조사에 의해서 수행될 수 있는데, 적당한 광소결 조건에 따라서 충분한 에너지가 조사되어야만 소결이 가능하다.
특히, 비아 홀에 잉크가 채워진 부분의 경우, 패턴층보다 그 두께가 훨씬 두껍고, 따라서 충분한 소결을 위한 별도의 공정이 필요할 수도 있다. 따라서, 상기 c) 단계의 광소결 단계는 광소결 효율을 높이기 위한 예열 또는 조직 치밀화, 또는 용매 건조를 위해서 1 J/cm2 내지 7 J/cm2의 광 조사 에너지로 광을 조사하는 예비 광조사 단계; 및 입자 소결을 위한 주된 광조사 단계로 나누어 수행될 수도 있다. 또는, 주된 광조사를 일단계가 아닌 다단계로 나누어 수행할 수도 있다.
이와 같이, 예비 광조사 단계 및 주된 광조사 단계로 나누어 광소결을 수행하거나, 또는 주된 광조사 단계를 다단계로 나누어 수행하는 경우, 소결 효율을 향상시킬 수 있으며, 예를 들어 도 4에는 비아 홀의 소결 특성을 향상시키기 위해서 광소결을 예비 광조사 단계 (410) 및 주된 광조사 단계 (420)로 나누어 수행하여 광소결된 패턴층 (430)을 제조하는 공정도가 개략적으로 도시되어 있다. 상기 상술한 방법뿐만 아니라, 비아 홀의 소결 특성을 향상시키기 위해 비아 홀에 해당되는 부분만 천공된 별도의 마스크를 사용하여 비아 홀 부분만에 대해서 예비 광조사를 수행하고, 주된 광조사를 통해 소결 특성을 향상시킬 수도 있다. 이때, 예비 광 조사 단계에서의 광 조사 에너지는 동일한 주된 광 조사 에너지를 사용하더라도 소결 후 비아 홀의 저항값에 영향을 미칠 수 있는 바, 하기 실시예 및 표 2를 참조하면, 1 J/cm2 내지 7 J/cm2의 광 조사 에너지로 광 조사를 하는 경우에 소결 후 비아 홀 저항값을 낮출 수 있다.
상기 과정에 의해서 1개의 양면 인쇄회로기판이 완성되면, 완성된 복수 개의 양면 인쇄회로기판을 적층시킨 후, 층간 접속을 위해서 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀을 형성하는 단계를 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 적층은 하나의 양면 인쇄회로기판의 하면과, 다른 양면 인쇄회로기판의 하면 사이에 절연층을 적층시킨 후 열압착시킴으로써 수행될 수 있다.
도 5에는 복수 개의 양면 인쇄회로기판을 적층시키고 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀을 형성하는 단계, 적층된 다층 인쇄회로기판에 프린팅 공정을 수행하는 단계, 및 프린팅된 기판을 건조하는 단계에 대한 개략적인 공정도가 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 전술한 c) 단계까지 수행함으로써 제조된 복수 개의 인쇄회로기판 (510)을 적층하되, 하나의 양면 인쇄회로기판의 하면과, 다른 양면 인쇄회로기판의 하면 사이에 절연층 (520)을 적층시킨 후 열압착을 수행함으로써 다층인쇄 회로기판의 형태를 완성하게 된다. 인쇄회로기판 (510)은 패턴층 (530) 및 기판 (540)을 포함하고, 또한 이전 단계에서 생성된 배리드 비아 홀 (550)을 포함한다. 절연층 (520)으로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 절연 효과가 큰 비스말레이미드-트리아진 수지 (Bismaleimide-Triazine resin, BT)와 같은 절연성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
이후, 적층된 다층인쇄 회로기판에 레이저 또는 드릴을 사용하여 소정의 블라인드 비아 홀 (560) 또는 쓰루 홀 (570)을 형성하고, 형성된 비아 홀 또는 쓰루 홀에 프린팅 공정을 수행하게 된다. 이러한 프린팅 단계는, 스크린 프린팅 헤드 (580) 및 전도성 구리 잉크 (590)를 사용하여 상기 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀을 충진시키고, 1회 내지 30 회 프린팅을 수행함으로써 수행될 수 있다. 도 5를 참조하면, 프린팅 공정에는 비아 홀 또는 쓰루 홀만을 충진하기 위해서 별도 제작된 프린팅용 제판 또는 마스크 (591)를 사용하여 수행될 수 있다. 한편, 상기 비아 홀 또는 쓰루 홀의 경우, 회로 패턴에 비해서 프린팅 두께가 훨씬 두꺼우므로, 프린팅 후 건조 효율을 높이기 위해서 적외선 등의 건조 방법을 사용하여 50 ℃ 내지 120 ℃ 정도로 1 시간 이내로 유지시켜 건조하는 것이 바람직하다. 이 경우, 건조 효율을 높이기 위해서 홀만 노출되는 마스크를 씌워서 강하게 적외선 등을 가해줄 수도 있다.
마지막으로, 건조된 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀에 대해서 광소결 단계를 수행하게 되는데, 이러한 광소결 단계는 전술한 바와 같이, 광소결 효율을 높이기 위한 예열 또는 조직 치밀화, 또는 용매 건조를 위한 예비 광조사 단계; 및 입자 소결을 위한 주된 광조사 단계로 나누어 수행될 수도 있다. 예비 광조사를 수행하는 경우, 홀은 잉크의 두께가 두껍기 때문에 양면 인쇄회로패턴을 소결할 때보다는 조금 더 강하게 수행하여야 하며, 예를 들어 2 J/cm2 내지 10 J/cm2의 광 조사 에너지로, 1 단계 내지 5 단계의 단계별로 수행할 수 있다. 도 6에는 전도성 잉크가 프린팅 및 건조된 홀 부분만에 대해서 예비 광조사 및 주된 광조사를 수행하는 개략적인 공정도를 도시하였다. 도 6을 참조하면, 블라인드 비아 홀 (620) 또는 쓰루 홀 (630) 만에 대한 예비 광조사 및 주된 광조사를 수행하기 위해서 해당 부분만 천공된 마스크 (610)를 사용하여 광조사를 수행함으로써 하여 본 발명에 따른 다층인쇄 회로기판을 완성하게 된다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해서 제조된 다층인쇄 회로기판을 제공한다.
도 7a 내지 7d에는 구리 나노입자 잉크 (7a), 구리 나노입자 및 구리 전구체 잉크 (7b), 구리 나노입자 및 구리 나노와이어 잉크 (7c), 및 구리 나노입자 및 탄소나노튜브 잉크 (7d)를 사용하여, 본 발명에 따른 방법에 의해서 광소결한 후 이를 주사전자현미경 (SEM)으로 관찰한 사진을 도시하였다.
도 7a 내지 7d를 참조하면, 본 발명에 따라서 제조된 다층인쇄 회로기판은, 종래 통상적인 회로기판에 비해서 소결 후 입자간 공극이 현저히 감소되었으며, 사용되는 잉크의 조성을 적당한 범위 내로 조절함으로써 공극 감소 효과를 더욱 향상시킬 수 있고, 따라서 획기적인 전기 전도성 향상 효과를 거둘 수 있다.
도 8은 구리 나노입자 잉크를 이용하여 비아 홀에 스크린 프린팅한 후, 광소결한 결과를 나타낸다. 광소결 후 비아 홀의 표면뿐만 아니라 비아 홀의 공극이 거의 없이 내부까지 소결이 잘 되어 전기전도성이 크게 향상된 것을 알 수 있다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 하되, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 1. 구리 나노입자를 포함하는 잉크를 사용한 광소결
디에틸렌 글리콜 (Diethylene glycol, DEG) 용매와 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone, PVP, 분자량 55,000) 분산제를 녹인 용액에 구리나노입자 (Quantum sphere Inc., diameter: 20-50 nm)를 전체 잉크의 60 중량%가 되도록 첨가한 후, 음파처리기, 교반기, 볼밀, 3롤 밀을 이용하여 분산시킴으로써 잉크를 제조하였다. 제조된 잉크 중 응집된 구리 응집체를 여과기 (기공 크기: 0.45 ㎛)를 이용하여 제거한 후, 혼합 탈포기를 이용하여 재차 분산시켰다. 상기 제조된 전도성 잉크를 비아 홀이 미리 형성된 폴리이미드 (PI) 기판 위에 스크린 프린터를 이용하여 100 mm/s의 속도로 10회 인쇄함으로써 전극 형태로 인쇄하였다. 상기 패턴을 100 ℃ 온도의 적외선을 이용하여 건조시킴으로써 전극 패턴을 완성하였다. 이후 펄스 광을 건조된 패턴에 조사하였다. 펄스 광의 조사 시간은 10 ms였으며, 펄스 수는 1개이고, 펄스 에너지는 12 J/cm2이었다.
실시예 2 내지 실시예 5. 구리 나노입자 및 탄소나노튜브를 포함하는 잉크를 사용한 광소결
구리나노입자를 60 중량% 및 탄소나노튜브를 각각 0.05 중량% (실시예 2), 0.1 중량% (실시예 3), 1 중량% (실시예 4) 및 2 중량% (실시예 5)의 함량으로 첨가한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크 제조 및 시편 제작을 수행하였으며, 실시예 1과 동일한 조건으로 펄스 광을 조사하였다.
실시예 6 내지 실시예 9. 구리 나노입자 및 구리나노와이어를 포함하는 잉크를 사용한 광소결
구리나노입자를 60 중량% 및 구리나노와이어를 각각 0.1 중량% (실시예 6), 0.5 중량% (실시예 7), 5 중량% (실시예 8) 및 10 중량% (실시예 9)의 함량으로 첨가한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크 제조 및 시편 제작을 수행하였으며, 실시예 1과 동일한 조건으로 펄스 광을 조사하였다.
실시예 10 내지 실시예 13. 구리 나노입자 및 구리 전구체를 포함하는 잉크를 사용한 광소결
구리나노입자를 60 중량% 및 구리 전구체 (Cu(NO3)2·3H20)를 각각 5 중량% (실시예 10), 10 중량% (실시예 11), 20 중량% (실시예 12) 및 35 중량% (실시예 13)의 함량으로 첨가한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크 제조 및 시편 제작을 수행하였으며, 실시예 1과 동일한 조건으로 펄스 광을 조사하였다.
실시예 14 내지 실시예 17. 구리 나노입자를 포함하는 잉크를 사용한 예비 광소결 및 주된 광소결 (1회 프린팅 )
실시예 1과 동일한 방법으로 구리 전도성 잉크를 제조한 후, 비아 홀만 천공된 제판을 이용하여 전도성 잉크를 1회 프린팅하였다. 이후, 예비 광 조사 조건을 각각 1 J/cm2 (실시예 14), 3 J/cm2 (실시예 15), 5 J/cm2 (실시예 16) 및 7 J/cm2 (실시예 17)로, 주된 광 조사 조건을 12 J/cm2로 하여 비아 홀을 소결하였다.
실시예 18. 구리 나노입자를 포함하는 잉크를 사용한 예비 광소결 및 주된 광소결 (3회 프린팅 )
실시예 1과 동일한 방법으로 구리 전도성 잉크를 제조한 후, 비아 홀만 천공된 제판을 이용하여 전도성 잉크를 3회 프린팅하였다. 이후, 예비 광 조사 조건을 5 J/cm2로, 주된 광 조사 조건을 12 J/cm2로 하여 비아 홀을 소결하였다. 소결 후 비아홀의 저항은 0.95 오옴으로 측정되었다.
실시예 19 내지 실시예 26. 광 조사 에너지를 달리한 광소결
실시예 1과 동일한 방법에 의해서 전극 패턴을 제조하되, 광소결 공정 중 광 조사 에너지를 각각 4 J/cm2 (실시예 19), 6 J/cm2 (실시예 20), 8 J/cm2 (실시예 21), 10 J/cm2 (실시예 22), 14 J/cm2 (실시예 23), 16 J/cm2 (실시예 24), 18 J/cm2 (실시예 25) 및 20 J/cm2 (실시예 26)으로 하여 펄스 광을 조사하였다.
비교예 1. 구리 나노입자 및 구리 전구체를 포함하는 잉크를 사용한 광소결 (구리 전구체 50 중량%)
구리나노입자 60 중량% 및 구리 전구체 50 중량%를 첨가한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크 제조 및 시편 제작을 수행하였으며, 실시예 1과 동일한 조건으로 펄스 광을 조사하였다.
비교예 2. 구리 나노입자 및 구리 나노와이어를 포함하는 잉크를 사용한 광소결 (구리 나노와이어 15 중량%)
구리나노입자 60 중량% 및 구리 나노와이어 15 중량%를 첨가한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크 제조 및 시편 제작을 수행하였으며, 실시예 1과 동일한 조건으로 펄스 광을 조사하였다.
비교예 3. 구리 나노입자 및 탄소나노튜브를 포함하는 잉크를 사용한 광소결 (탄소나노튜브 2.5 중량%)
구리나노입자 60 중량% 및 탄소나노튜브 2.5 중량%를 첨가한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크 제조 및 시편 제작을 수행하였으며, 실시예 1과 동일한 조건으로 펄스 광을 조사하였다.
비교예 4 및 5. 구리 나노입자를 포함하는 잉크를 사용한 예비 광소결 및 주된 광소결 (9 J/ cm 2 및 11 J/ cm 2 의 예비 광조사 조건)
실시예 1과 동일한 방법으로 구리 전도성 잉크를 제조한 후, 비아 홀만 천공된 제판을 이용하여 전도성 잉크를 3회 프린팅하되, 예비 광조사 조건을 9 J/cm2 및 11 J/cm2로, 주된 광 조사 조건을 12 J/cm2로 하여 비아 홀을 소결하였다.
비교예 6 및 7. 광 조사 에너지를 달리한 광소결 (2 J/ cm 2 및 22 J/ cm 2 의 광 조사 에너지)
실시예 1과 동일한 방법으로 잉크 제조 및 시편 제작을 수행하되, 광소결을 위한 광 조사 에너지를 각각 2 J/cm2 (비교예 6) 및 22 J/cm2 (비교예 7)로 하여 전극 패턴을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 26 및 비교예 1 내지 5에 의해서 제조된 패턴 및 비아 홀에 대해서 저항값들을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1 내지 표 3에 나타내었다 (실시예 18 (3회 프린팅)에 대한 저항값은 별도 표시).
잉크의 종류 광 조사 에너지
(J/ cm 2 ) 		소결 후 패턴의 저항 ( Ohm / sq ) 소결 후 비아 홀의 저항 ( Ohm )
구리 나노입자 잉크
( 실시예 1에 따른 잉크) 		2 (비교예 6) X (소결되지 않음) X (소결되지 않음)
4 (실시예 19) 1.16 4.5
6 (실시예 20) 0.93 3.4
8 (실시예 21) 0.64 2.1
10 (실시예 22) 0.31 1.6
12 (실시예 1) 0.13 1.1
14 (실시예 23) 0.42 2.2
16 (실시예 24) 0.58 3.1
18 (실시예 25) 0.79 4.4
20 (실시예 26) 1.38 6.1
22 (비교예 7) X (과도한 에너지로 패턴 손상) X (과도한 에너지로 비아 홀 손상)
잉크의 종류 예비 광 조사 에너지
(J/ cm 2 ) 		주된 광 조사 에너지 (J/ cm 2 ) 소결 후 비아 홀의 저항
( Ohm )
구리 나노입자 잉크
( 실시예 1에 따른 잉크) 		1 (실시예 14) 12 1.1
3 (실시예 15) 12 0.9
5 (실시예 16) 12 0.79
7 (실시예 17) 12 0.81
9 (비교예 4) 12 5.66
11 (비교예 5) 12 11.4
잉크의 종류 잉크 내 각 물질의 함량 ( wt %) 소결 후 패턴의 저항 ( Ohm / sq ) 소결 후 비아 홀의 저항 ( Ohm )
구리 나노입자/구리 전구체 잉크 구리 전구체의 함량 5 (실시예 10) 0.12 1.09
10 (실시예 11) 0.10 1.01
20 (실시예 12) 0.09 0.94
35 (실시예 13) 0.03 0.86
50 (비교예 1) 5.38 4.13
구리 나노입자/탄소 나노튜브 잉크 탄소나노튜브의 함량 0.05 (실시예 2) 0.11 1.06
0.1 (실시예 3) 0.07 0.99
1 (실시예 4) 0.01 0.84
2 (실시예 5) 1.13 0.79
2.5 (비교예 3) 4.34 5.98
구리 나노입자/구리 나노와이어 잉크 구리 나노와이어의 함량 0.1 (실시예 6) 0.11 1.06
0.5 (실시예 7) 0.05 0.95
5 (실시예 8) 0.02 0.85
10 (실시예 9) 0.69 1.08 Ohm
15 (비교예 2) 4.31 5.11 Ohm
상기 표 1 내지 표 3을 참조하면, 최적의 저항값, 즉 최상의 전기 전도성이라는 효과를 달성하기 위해서는, 사용되는 기판을 적절히 선택한 후, 전도성 구리잉크의 조성을 최적의 조건으로 설정하고, 소결을 위한 광 조사 에너지 수치를 최적화하여야 한다는 사실을 알 수 있다. 더 나아가, 표 2를 참조하면, 비아 홀의 전기 전도성을 향상시키기 위해서는 적당한 에너지 범위의 예비 광 조사를 수행하는 것이 바람직하다는 사실을 알 수 있다.

Claims (15)

  1. a) 기판의 미리 정한 부분에 비아 홀을 형성하는 단계;
    b) 상기 비아 홀이 형성된 기판에 전도성 구리 잉크를 상면 및 배면에 코팅 및 건조하여 양면 인쇄회로기판을 제조하는 단계;
    c) 상기 양면 인쇄회로기판을 광소결하는 단계;
    d) 상기 a) 내지 c) 단계를 반복하여 제작된 복수 개의 양면 인쇄회로기판을 적층시킨 후, 층간 접속을 위해서 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀을 형성하는 단계; 및
    e) 상기 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀에 프린팅 및 광소결하는 단계
    를 포함하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판은 포토페이퍼, PET, 종이, 유리, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리에테르, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴 수지, 내열성 에폭시 (Epoxy), BT 에폭시/유리 섬유, 초산비닐수지 (EVA), 부틸 고무수지, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 실리콘, 페라이트, 세라믹 및 FR-4 중에서 선택되는 어느 하나의 기판인 것을 특징으로 하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비아 홀은 상기 b) 단계 이전에 드릴 또는 레이저에 의해서 상기 기판을 천공함으로써 형성되며, 직경 20 ㎛ 내지 150 ㎛를 갖는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전도성 구리 잉크는 상기 전도성 구리 잉크 총중량을 기준으로 30 중량% 내지 80 중량%의 구리 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전도성 구리 잉크는 상기 전도성 구리 잉크 총중량을 기준으로 5 중량% 내지 35 중량%의 구리 전구체, 0.05 중량% 내지 2 중량%의 탄소나노튜브 및 0.1 중량% 내지 10 중량%의 구리 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 b) 단계 중 상기 전도성 구리 잉크의 코팅은 스크린 프린팅 (screen printing), 잉크젯 프린팅 (inkjet printing), 미세 접촉 프린팅 (micro-contact printing), 임프린팅 (imprinting), 그라비아 프린팅 (gravure printing), 그라비아-옵셋 프린팅 (gravure-offset printing) 및 플렉소 프린팅 (Flexography printing)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 프린팅 방법에 의해서, 30 mm/s 내지 200 mm/s의 프린팅 속도로, 1회 내지 20회 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 프린팅 수행 전 상기 비아 홀에 해당하는 부위만 천공된 제판, 또는 상기 비아 홀에 해당하는 부위로만 잉크가 스며들 수 있는 마스크를 사용하여 추가적인 예비 프린팅을 수행하는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 c) 단계의 광소결 단계는 광소결 효율을 높이기 위한 예열 또는 조직 치밀화, 또는 용매 건조를 위해서 1 J/cm2 내지 7 J/cm2의 광 조사 에너지로 광을 조사하는 예비 광조사 단계; 및 입자 소결을 위한 주된 광조사 단계로 나누어 수행되거나, 또는 다단계로 나누어 수행되는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 c) 단계의 광소결 단계는 4 J/cm2 내지 20 J/cm2의 광 조사 에너지, 0.05 ms 내지 20 ms의 광 조사 시간 (pulse duration), 및 1회 내지 100회의 광 펄스 수 (pulse number)로, 제논 플래쉬 램프에 의한 광 조사에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 d) 단계의 적층은, 하나의 양면 인쇄회로기판의 하면과, 다른 양면 인쇄회로기판의 하면 사이에 절연층을 적층시킨 후 열압착시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 e) 단계의 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀 프린팅 단계는 전도성 구리 잉크를 사용하여 상기 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀을 충진시키고, 1회 내지 30 회 프린팅을 수행함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 e) 단계의 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀 프린팅 단계는 상기 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀만 프린팅이 가능한 마스크를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 e) 단계의 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀 광소결 단계는 광소결 효율을 높이기 위한 예열 또는 조직 치밀화, 또는 용매 건조를 위한 예비 광조사 단계; 및 입자 소결을 위한 주된 광조사 단계로 나누어 수행되거나, 또는 다단계로 나누어 수행되는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 e) 단계의 블라인드 비아 홀 또는 쓰루 홀 광소결 단계 중 예비 광조사 단계는, 2 J/cm2 내지 10 J/cm2의 광 조사 에너지로, 1 단계 내지 5 단계의 단계별로 수행되는 것을 특징으로 하는 전도성 구리 잉크 및 광소결을 이용한 다층인쇄 회로기판의 제조방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해서 제조된 다층인쇄 회로기판.
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