KR20190015901A - 평탄도 개선을 위한 인쇄회로기판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다층 인쇄회로기판을 제조함에 있어서, 인쇄회로기판의 두께 방향의 가상 중심면을 기준으로 동박층의 두께를 대칭으로 형성할 뿐만 아니라, 동박층 도전 패턴의 기판점유율을 가상 중심면을 기준으로 대칭으로 형성하여 보다 높은 수준의 평탄도를 확보할 수는 제조 방법을 개시한다. 또한, 적층된 다층 기판을 핫프레싱하는 단계에서는 알루미늄 박판을 프레스 지그와 기판 사이에 삽입함으로써 기판 전역에 균일하게 열이 전달되도록 하여 가열 접합 공정에서의 불필요한 국부적인 온도 구배를 방지하여 평탄도를 확보하는 것이 특징이다.

Description

평탄도 개선을 위한 인쇄회로기판의 제조 방법{Manufacturing Method of Printed Circuit Board to Improve Flatness}

본 발명은 평탄도가 개선된 인쇄회로기판의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다층 인쇄회로기판 각각의 도전 패턴층의 도전 패턴 면적비를 조정함으로써 인쇄회로기판의 휨을 방지하고 평탄도를 개선하는 인쇄회로기판의 제조 방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

스마트폰 등 전자제품은 갈수록 소형화, 경량화 되는 추세이며, 인쇄회로기판의 두께는 얇아지는 반면 높은 형상 정밀도 및 낮은 열변형과 같은 특성이 요구되고 있다. 예컨대, 스마트폰 카메라에 사용되는 인쇄회로기판의 경우 평탄도가 저하되면 광축 정렬이 틀어져 카메라 모듈의 해상도가 저하될 수 있으며, 고해상도 카메라 모듈을 구현하기 위해서는 평탄도가 우수하고 온도 변화에 따른 열변형량이 작은 인쇄회로기판을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 다층 인쇄회로기판을 제조하는 과정에서 발생될 수 있는 인쇄회로기판의 휨을 방지하기 위한 기술로서, 다층 인쇄회로기판의 두께 방향으로 적층된 각각의 도전 패턴층의 도전 패턴 면적비가 다층 인쇄회로기판의 가상 중심면을 기준으로 대칭이 되도록 형성함으로써 제조 과정에서 열이 가해지더라도 휨이 방지되어 평탄도가 우수한 인쇄회로기판을 제공하는데 주된 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판에 있어서, 내측 동박층 패턴의 제1기판점유율 및 두 외측 동박층 패턴의 제2기판점유율이 다층 인쇄회로기판의 가상 중심면을 기준으로 대칭이 되도록 형성되되, 제1기판점유율은 제2기판점유율보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 제1기판점유율 및 제2기판점유율은 45~50%인 것을 특징으로 한다.

또한, 제1기판점유율은 45%에 근접하도록 형성되고, 제2기판점유율은 50%에 근접하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조 방법에 있어서, 내측 동박층 패턴의 제1기판점유율 및 두 외측 동박층 패턴의 제2기판점유율이 다층 인쇄회로기판의 가상 중심면을 기준으로 대칭이 되도록 형성하는 설계 단계; 동박층 패턴이 형성된 복수의 기판을 적층하는 적층 단계; 적층된 복수의 기판을 핫프레스(hot press)로 접합하되 외측 동박층과 핫프레스의 판형 지그(jig) 사이에 알루미늄 박판을 포함하는 핫프레스 단계; 접합된 복수의 기판을 사전 베이킹하는 베이킹 단계; 및 PSR(photo solder resist)을 적층하는 PSR 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 설계 단계에서 제1기판점유율 및 상기 제2기판점유율은 45~50%인 것을 특징으로 한다.

또한, 제1기판점유율은 제2기판점유율보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 제1기판점유율은 45%에 근접하도록 형성되고, 제2기판점유율은 50%에 근접하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 베이킹 단계는 180±10도 온도에서 120±10분의 시간 동안 베이킹이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다층 인쇄회로기판을 제조함에 있어서, 인쇄회로기판의 두께 방향의 가상 중심면을 기준으로 동박층의 두께를 대칭으로 형성할 뿐만 아니라, 동박층 도전 패턴의 기판점유율을 대칭으로 형성하여 보다 높은 수준의 평탄도를 확보할 수 있다. 또한, 적층된 다층 인쇄회로기판을 핫프레싱하는 단계에서는 알루미늄 박판을 프레스 지그와 기판 사이에 삽입함으로써 기판 전역에 균일하게 열이 전달되도록 하여 가열 접합 공정에서의 불필요한 국부적인 온도 구배를 방지하여 평탄도를 확보하는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 다층 인쇄회로기판의 도전 패턴층을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판의 도전 패턴층을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 개선을 위한 인쇄회로기판의 제조 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판의 핫프레스 공정을 나타내는 개념도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 일반적인 다층 인쇄회로기판의 도전 패턴층을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 도면에 타원(90)으로 표시된 에칭에 의해 동박이 제거된 부위는 동박이 남겨진 부위와 높이 차이가 있어 다층 인쇄회로기판이 적층된 후 두께 차이가 발생하여 전체적인 평탄도가 저하되는 것을 예시한다. 높은 수준의 평탄도를 얻기 위해서는 동박층의 도전 패턴이 그 위에 적층되는 프리프레그(prepreg, 10, 12)의 평탄도를 저해하지 않도록 도전 패턴이 동박층 전체에 가급적 균등하게 배분되도록 설계하는 것이 바람직하다.

또한, 다층 인쇄회로기판은 제조 과정에서 가열 접합되는데, 이 과정에서 프리프레그(10, 12) 및 동박층의 두께(22, 24)가 다층 인쇄회로기판의 가상 중심면(30)을 기준으로 대칭이 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 4층기판의 경우 기판 일측면으로부터의 동박층 두께를 14 mil, 28 mil, 14 mil로 형성하거나, 6층기판의 경우 동박층 두께를 7 mil, 14 mil, 14 mil, 14 mil, 7 mil과 같이 대칭이 되도록 형성하는 것이 일반적이다. 동박층 두께가 대칭이 아닌 경우 동박층과 프리프레그(10, 12)의 열팽창계수가 다름에 따라 제조 과정에서 가해지는 열에 의해 서로 다르게 수축과 팽창이 일어나면서 다층 인쇄회로기판에 휨이 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 개선을 위한 다층 인쇄회로기판(10)은 동박층 두께(22, 24)를 대칭으로 형성할 뿐만 아니라, 동박층의 도전 패턴의 기판점유율도 가상 중심면(30)에 대해 대칭이 되도록 형성하는 것이 특징이다. 또한, 내측 동박층(26) 도전 패턴 각각의 제1기판점유율이 두 외측 동박층(28) 도전 패턴 각각의 제2기판점유율보다 작은 값을 갖도록 형성함으로써 다층 인쇄회로기판(10)의 평탄도가 확보되는 것이 특징이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판의 도전 패턴층을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판(10)의 예시적인 형태의 도전 패턴층을 도시한다. 일 실시예에서는 특히 인쇄회로기판(10)의 면적을 기준으로 한 내측 동박층(26) 도전 패턴 각각의 제1기판점유율 및 두 외측 동박층 도전 패턴 각각의 제2기판점유율이 다층 인쇄회로기판(10)의 가상 중심면(30)을 기준으로 대칭이 되도록 형성하되, 제1기판점유율은 제2기판점유율보다 작게 형성하고, 제1기판점유율 및 제2기판점유율은 45~50%의 범위에서 형성한다. 기판점유율을 변화시켜가며 다수의 샘플을 제작하여 테스트한 결과 제1기판점유율은 45%에 근접하도록 형성하고 제2기판점유율은 50%에 근접하도록 형성하는 것이 평탄도가 가장 우수하였다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판의 단면도이다.

도 3은 4층 인쇄회로기판을 예시한 것으로서 가상 중심면(30)을 기준으로 동박의 두께가 대칭이 되도록 형성한 예이다.

인쇄회로기판의 프리프레그(10, 12)로 사용되는 FR4나 FR5의 열팽창계수는 12~14x10^-6/K이며, 동박층 구리의 열팽창계수는 17x10^-6/K 수준이다. 프리프레그(10, 12)와 동박층의 서로 다른 열팽창계수로 인해 다층 인쇄회로기판을 가열 접합하는 과정에서 휨과 같은 변형이 발생될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 도전 패턴 각각의 기판점유율을 45~50% 범위에서 대칭으로 형성하고 되도록 함으로써 도전 패턴층의 열팽창 및 열수축이 가상 중심면(30)에 대해 대칭으로 발생되도록 하여 다층 인쇄회로기판의 가열 접합 및 경화(curing) 과정 중의 변형이 최소화된다. 또한 도전 패턴의 기판점유율이 일정 범위 내에 있도록 함으로써 도전 패턴층을 통해 열이 보다 균일하게 전달되어 다층 인쇄회로기판 내에 휨 발생의 원인이 될 수 있는 온도 구배(thermal gradient)의 발생을 최소화할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄도 개선을 위한 인쇄회로기판의 제조 공정도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조 방법은 다음의 단계를 포함한다.

(1) 다층 인쇄회로기판(10)의 면적을 기준으로 한, 내측 동박층(26) 각각의 도전 패턴의 제1기판점유율 및 두 외측 동박층(28) 각각의 도전 패턴의 제2기판점유율이 다층 인쇄회로기판(10)의 가상 중심면(30)을 기준으로 대칭이 되도록 형성하는 설계 단계(S410)

(2) 도전 패턴이 형성된 복수의 기판을 적층하는 적층 단계(S420)

(3) 적층된 복수의 기판을 핫프레스(hot press)로 접합하되 외측 동박층(28)과 핫프레스의 판형 지그(jig, 42) 사이에 알루미늄 박판(40)을 포함하는 핫프레스 단계(S430)

(4) 접합된 복수의 기판을 사전 베이킹(baking)하는 베이킹 단계(S440)

(5) PSR(photo solder resist, 14)을 적층하는 PSR 단계(S450)

일 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판(10)의 제조 방법을 기술함에 있어 일반적으로 포함되어야 하는 공정은 통상의 기술자에게 자명하므로 편의상 생략한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판의 핫프레스 공정을 나타내는 개념도이다.

일 실시예에서 핫프레스 단계에 포함된 알루미늄 박판(40)은 예컨대 0.1 mm 두께를 가지는 것일 수 있다. 통상 스테인리스스틸과 같은 재질의 지그(42)로 접합할 다층 인쇄회로기판(10)을 누르지만, 일 실시예에서는 열전달에 효과적이며 상대적으로 무른 재질인 알루미늄 박판(40)을 사용하여 인쇄회로기판의 외측면을 누르도록 구성하였다.

일 실시예에서 포함된 알루미늄 박판(40)은 핫프레스 단계에서 인쇄회로기판에 전달되는 열이 인쇄회로기판 전면에 균일하게 전달되도록 도움을 준다.

PSR 단계는 인쇄회로기판의 일측면에만 열을 가하게 되어 평탄도 저하의 원인이 될 수 있다. 일 실시예에서는 PSR 단계 전에 접합된 복수의 기판을 사전에 베이킹함으로써 핫프레스 단계 이후 인쇄회로기판 내부에 잔존할 수 있는 열응력을 풀어주어 이후 공정에서 열에 의해 변형이 발생되는 것을 감소시킬 수 있다. 사전 베이킹하는 단계는 예컨대 180±10도 온도에서 120±10분의 시간 동안 베이킹하는 것이 바람직하다고 실험적으로 확인되었다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다층 인쇄회로기판과 그 제조 방법은 4층기판에 대하여 기술하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 6층 이상의 인쇄회로기판에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 예컨대 6층 인쇄회로기판의 경우에도 제2기판점유율은 50%에 근접하도록 형성하고, 내부에 배치되는 동박층 도전 패턴의 기판점유율은 45%에 근접하도록 형성한다. 내부 도전 패턴의 형태에 따라서는 가상 중심면에 근접한 최내측 도전 패턴은 45%, 외측 도전 패턴과 최내측 도전 패턴 사이의 도전 패턴은 47.5%, 외측 도전 패턴은 50%와 같은 비율로 선정하는 것이 바람직할 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

1. 다층 인쇄회로기판에 있어서,
   내측 동박층 패턴의 제1기판점유율 및 두 외측 동박층 패턴의 제2기판점유율이 상기 다층 인쇄회로기판의 가상 중심면을 기준으로 대칭이 되도록 형성되되,
   상기 제1기판점유율은 상기 제2기판점유율보다 작은 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1기판점유율 및 상기 제2기판점유율은 45~50%인 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1기판점유율은 45%에 근접하도록 형성되고, 상기 제2기판점유율은 50%에 근접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판.
4. 다층 인쇄회로기판의 제조 방법에 있어서,
   내측 동박층 패턴의 제1기판점유율 및 두 외측 동박층 패턴의 제2기판점유율이 상기 다층 인쇄회로기판의 가상 중심면을 기준으로 대칭이 되도록 형성하는 설계 단계;
   상기 동박층 패턴이 형성된 복수의 기판을 적층하는 적층 단계;
   상기 적층된 복수의 기판을 핫프레스(hot press)로 접합하되 상기 외측 동박층과 상기 핫프레스의 판형 지그(jig) 사이에 알루미늄 박판을 포함하는 핫프레스 단계;
   상기 접합된 복수의 기판을 사전 베이킹하는 베이킹 단계; 및
   PSR(photo solder resist)을 적층하는 PSR 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 평탄도 개선을 위한 인쇄회로기판의 제조 방법.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 설계 단계에서 상기 제1기판점유율 및 상기 제2기판점유율은 45~50%인 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 제조 방법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제1기판점유율은 상기 제2기판점유율보다 작은 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 제조 방법.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 제1기판점유율은 45%에 근접하도록 형성되고, 상기 제2기판점유율은 50%에 근접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 제조 방법.
8. 제 4항에 있어서,
   상기 베이킹 단계는 180±10도 온도에서 120±10분의 시간 동안 베이킹이 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 인쇄회로기판의 제조 방법.

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