KR20200033489A - 양면 인쇄회로기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양면 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것으로, 그 절차는 베이스기판을 일정 크기로 재단하여 재단된 형태의 지정 회로패턴에 따라 CNC 드릴로 다수의 관통홀을 가공하여 동 도금을 통해 금속막을 형성한 후, Laminator 장치를 이용하여 lamination 공정 후, LAMINATION된 기판에 노광기를 이용하여 필요한 패턴을 형성을 위해 노광하여 노광된 기판을 현상기를 이용하여 현상하고, 현상된 패턴을 이용하여 베이스 기판을 에칭, 박리기를 이용하여 도금 피막을 제거하기 위해 박리절차를 진행하는 패턴공정; 상기 패턴공정에 의해 형성된 회로기판을 인두 등으로 회로패턴에 따라 솔더링이 필요한 부위를 제외한 부분에 열접착을 위한 가접공정; 가접공정이 마무리되면, 회로기판에 금 도금을 하는 무전해 금 도금절차를 진행하고, 베이스기판의 회로기판에 일측에 logo, 마크 형태로 부분적으로 인쇄하는 실크 인쇄공정; 및 상기 실크 인쇄공정이 마무리되면 부착 지그를 이용하여 Stiff를 부착하고 양면 tape 부착하여 회로기판을 완성하는 외형 가공 공정;을 포함하여 구성된다.

Description

양면 인쇄회로기판 제조방법{Double-sided printed circuit board manufacturing method}

본 발명은 양면 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 양면이 각각 부품면과 접촉 단자면인 베이스 기판을 준비하고, 베이스기판의 양면에 동 도금 후 라미네이트를 하고, 기판에 필요한 패턴을 형성하기 위해 노광을 하고 노광된 기판을 현상기를 이용하여 현상하여 현상된 패턴을 에칭한 후 도금피막을 제거를 위해 박리하여 테이프 부착을 통해 회로 보호를 위해 가접 공정이 롤 타입으로 공정을 수행하게 됨으로써, 모든 공정이 일괄적으로 이루어질 수 있어, 대량 생산에 매우 유리하여 이로 인한 제조 원가의 절감에 기여할 수 있는 양면 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판에는 절연기판의 일면에만 배선을 형성한 단면 인쇄회로기판, 양면에 배선을 형성한 양면 인쇄회로 기판 및 다층으로 배선한 다층 인쇄회로기판이 있다.

즉, 인쇄회로 기판은 그 층수에 따라 분류하면 인쇄회로기판에는 절연기판의 한쪽 면에만 배선을 형성한 단면 PCB, 양쪽 면에 배선을 형성한 양면 PCB 및 다층으로 배선한 MLB(다층 인쇄회로기판;Multi Layered Board)로 구분되며, 과거에는 부품 소자들이 단순하고 회로 패턴도 간단하여 단면 인쇄회로기판을 사용하였으나, 최근에는 회로의 복잡도가 증가하고 고밀도 및 소형화 회로에 대한 요구가 증가하면서, 양면 인쇄회로기판 또는 다층 인쇄회로기판을 사용하는 것이 일반적이다.

양면 인쇄회로기판의 재료로서 가장 많이 흔히 사용되는 것은 절연물의 양측에 얇게 동도금층을 형성한 동박적층판(CCL;Copper Clad Laminate)이다.

양면 인쇄회로기판 또는 MLB에서는 상면과 하면 간 또는 내층과 외층간에 비아홀을 통해 전기 신호를 교환하는데, 이 비아홀은 원판을 드릴링등의 방법으로 가공하여 형성되며, 이 비아홀의 홀 벽면은 도전성을 갖기 위해 동도금 처리된 후, 비아홀 내부의 나머지 빈공간에는 절연성의 잉크로 충진된다.

일반적으로 인쇄회로기판에서는 이러한 비아홀이 전술한 상면과 하면을 전기적으로 연결하는 역할을 하고, 인쇄회로기판을 기판의 재질에 따라서 분류하면, 리지드(rigid)형, 플렉시블(flexible)형, 이 두가지를 혼합한 리지드-플렉시블형의 3가지로 분류된다.

리지드 PCB는 우리가 흔히 알고 있는 형태가 고정된 PCB를 말하며, 플렉시블 PCB는 유연성이 있으므로 디자인이 직육면체가 아닌 전자기기에서 휘거나 접힌 상태로 PCB를 장착할 필요가 있는 경우에 사용된다. 또한 프린터의 헤드와 같이 구동되는 부분에서 전기적 연결이 필요할 때 일종의 커넥터로도 사용된다.

리지드-플렉시블 PCB는 리지드 PCB들을 플렉시블 PCB가 연결하고 있는 형태의 PCB로서 보다 정교한 회로의 제작이 가능하고 전기적 접속을 줄일 수 있어 신뢰성이 높으므로 항공우주, 군사용 장비에 많이 사용되며, 최근에는 폴더형 휴대전화기의 접히는 부분의 전기 접속을 위해 사용되기도 한다. 리지드-플렉시블 PCB는 서로 다른 재질의 원판을 결합시켜 제작하므로 제조공정의 효율성이 낮고 특수한 기술이 요구되는 어려움이 있으나 전자제품의 기능이 복잡해지고 소형화됨에 따라 사용빈도가 증가하고 있다.

따라서, 전자 제품이 소형화, 박판화, 고밀도화, 팩키지화 및 개인 휴대화로 경박 단소화되는 추세에 다층 인쇄회로기판 역시 미세 패턴화, 소형화 및 팩키지 화가 동시에 진행되고 있다.

이에 다층 인쇄회로기판의 미세 패턴 형성, 신뢰성 및 설계 밀도를 높이기 위해 원자재의 변경과 함께 회로의 층 구성을 복합화하는 구조로 변화하는 추세이고, 부품 실장 밀도 역시 높아지고 있는 추세이다.

또, 전자 기기의 휴대화와 더불어 고기능화, 인터넷, 동영상, 고용량의 데이터 송수신 등으로 인쇄회로기판의 설계가 복잡해지고, 고 난이도의 기술을 요하게 되며, 이러한 인쇄회로기판에 LED와 같은 전자부품이 장착될 경우에는, 전자부품에서 발생되는 고온의 열을 외부로 방출시키기 위해 방열구조를 필요로 한다.

한편, 첨부된 1에 제시된 바와 같이 일반적인 양면 PCB 제조공정은 양면 PCB는 롤 상태 또는 시트 상태로 공급되는데, 먼저, 투입된 양면 PCB를 용도에 따라 필요한 정도로 절단하는 재단을 진행한 후(S10 단계), 상기 재단된 기판을 일정량 적재한 뒤, 미리 재단된 형태에 따라 관통 홀(Through Hole)이 필요한 곳에 미리 관통 홀을 형성하기 위하여 NC 드릴 등을 이용하여 홀(Hole)을 형성한다.(S20 단계)

이후, 상기 형성된 홀(Hole)에 남아 있는 바리(burr) 등을 제거하고, 양면 연마용 연마기를 이용하여 표면을 연마 하고(S30 단계), 양면 PCB의 관통홀에 도전성을 부여하기 위하여 1차 무전해 동 도금을 하고, 상기 무전해 동 도금을 마친 기판에 전해 동 도금을 절차를 진행한다.(S40 단계)

상기 동 도금된 PCB의 기판을 연마기를 통해 다시 연마하고 기판 위에 드라이 필름을 부착한 후(S50 단계), 기판에 필요한 패턴을 형성하기 위하여 부착된 드라이 필름을 노광한다.(S60 단계)

이후, 상기 노광을 거친 기판을 양면용 현상기를 이용하여 현상한 후, 현상된 패턴을 이용하여 기판에 박판용 특수 에칭기를 사용하여 에칭절차를 진행하며(S70 단계), 솔더링이 필요한 부위를 제외한 부위에 카바레이를 열 접착하는 카바레이 열 접착 후 외각 가공 등에 의하여 마무리 절차를 진행한다.(S80단계)

상기의 공정에 의해 생성되는 양면 PCB는 양면용 특수 장비 및 정밀도를 요하는 절차로서 조그마한 정도라도 틀어지는 경우에는 양면의 찢어짐, 로울러 등에의 양면의 말림, 구겨짐 등이 발생하여 다량의 불량 제품의 발생으로 불량율이 높아지는 현상이 발생하게 된다.

전기식 양면 인쇄회로기판 제조방법(ELECTRIC HAEGEUM)(실용신안출원번호 제20-2013-0001179호)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 양면이 각각 부품면과 접촉 단자면 인 기판을 준비하고, 기판의 양면에 동 도금 후 라미네이트를 하고, 기판에 필요한 패턴을 형성하기 위해 노광을 하고 노광된 기판을 현상기를 이용하여 현상하여 현상된 패턴을 에칭한 후 도금 피막을 제거를 위해 박리하여 테이프 부착을 통해 회로 보호를 위해 가접 공정이 롤 타입으로 공정을 수행하게 됨으로써, 모든 공정이 일괄적으로 이루어질 수 있어, 대량 생산에 매우 유리하여 이로 인한 제조 원가의 절감에 기여할 수 있는 양면 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 롤 타입으로 공정을 수행함으로써, 드라이 필름 부착 단계를 로울러에 의하여 일괄적으로 부착할 수 있을 뿐만 아니라, 노광 단계, 현상 단계, 에칭 단계에서의 작업을 특수 양면용 장비를 사용하지 않고서도 양면을 동시에 수행할 수 있는 양면 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는데 있다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 양면 인쇄회로기판 제조방법은 베이스기판을 일정 크기로 재단하여 재단된 형태의 지정 회로패턴에 따라 CNC 드릴로 다수의 관통홀을 가공하여 동 도금을 통해 금속막을 형성한 후, Laminator 장치를 이용하여 lamination 공정 후, LAMINATION된 기판에 노광기를 이용하여 필요한 패턴을 형성을 위해 노광하여 노광된 기판을 현상기를 이용하여 현상하고, 현상된 패턴을 이용하여 베이스 기판을 에칭, 박리기를 이용하여 도금 피막을 제거하기 위해 박리절차를 진행하는 패턴공정; 상기 패턴공정에 의해 형성된 회로기판을 인두 등으로 회로패턴에 따라 솔더링이 필요한 부위를 제외한 부분에 열접착을 위한 가접공정; 가접공정이 마무리되면, 회로기판에 금 도금을 하는 무전해 금 도금절차를 진행하고, 베이스기판의 회로기판에 일측에 logo, 마크 형태로 부분적으로 인쇄하는 실크 인쇄공정; 및 상기 실크 인쇄공정이 마무리되면 부착 지그를 이용하여 Stiff를 부착하고 양면 tape 부착하여 회로기판을 완성하는 외형 가공 공정;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 양면 인쇄회로기판 제조방법의 패턴 공정은 절연제로 이루어진 베이스기판을 준비하여 적용될 물품의 용도에 따라 필요한 정도의 크기로 재단하는 제단 단계, 재단된 베이스기판을 일정량만큼 적재한 뒤, 미리 재단된 형태의 지정 회로패턴에 따라 CNC 드릴로 다수의 관통홀(Through Hole)을 형성하는 관통홀 형성 단계, 다수의 관통홀이 가공된 베이스기판의 상, 하측 표면과 관통홀에 동도금을 통해 금속막을 형성하는 전해 동 도금단계, 적층된 기판에 노광기를 이용하여 필요한 패턴을 형성하기 위하여 부착된 드라이 필름을 노광한 후, 노광을 거친 기판을 현상기를 이용하여 현상하는 가공단계 및 현상된 패턴을 이용하여 베이스 기판을 에칭으로 제거하고, 박리기를 이용하여 도금 피막을 제거하는 박리단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 양면 인쇄회로기판 제조방법은 양면이 각각 부품면과 접촉 단자면인 베이스기판을 준비하고, 기판의 양면에 동 도금 후 라미네이트를 하고, 기판에 필요한 패턴을 형성하기 위해 노광을 하고 노광된 기판을 현상기를 이용하여 현상하여 현상된 패턴을 에칭한 후 도금 피막을 제거를 위해 박리하여 테이프 부착을 통해 회로 보호를 위해 가접 공정이 롤 타입으로 공정을 수행하게 됨으로써, 모든 공정이 일괄적으로 이루어질 수 있어, 대량 생산에 매우 유리하여 이로 인한 제조 원가의 절감에 기여할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 양면 인쇄회로기판 제조방법은 롤 타입으로 공정을 수행함으로써, 드라이 필름 부착 단계를 로울러에 의하여 일괄적으로 부착할 수 있을 뿐만 아니라, 노광 단계, 현상 단계, 에칭 단계에서의 작업을 특수 양면용 장비를 사용하지 않고서도 양면을 동시에 수행하여 높은 밀착성으로 안정적인 전기적 특성을 가진 PCB 기판을 제공한다.

도 1은 종래의 양면 인쇄회로기판 제조 절차를 도시한 흐름도
도 2는 본 발명에 따른 양면 인쇄회로기판 제조방법의 흐름도
도 3은 도 2에 따른 양면 인쇄회로기판 제조의 세부적인 절차를 도시한 흐름도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 양면 인쇄회로기판 제조방법의 절차를 도시한 흐름도를 나타낸다. 본 발명에 따른 양면 인쇄회로기판 제조방법은 크게 패턴(Pattern) 공정, 가접공정, 금 도금 공정, 인쇄 공정, 외형 가공 공정 및 검사, 출하 공정으로 구성된다.

먼저, 패턴 공정은 베이스기판을 일정 크기로 재단하여 재단된 형태의 지정 회로패턴에 따라 CNC 드릴로 다수의 관통홀(Through Hole)을 가공하여 동 도금을 통해 금속막을 형성한 후, Laminator 장치를 이용하여 lamination 공정후, 박리(LAMINATION)된 기판에 노광기를 이용하여 필요한 패턴을 형성을 위해 노광하여 노광된 기판을 현상기를 이용하여 현상하고, 현상된 패턴을 이용하여 베이스 기판을 에칭, 박리기를 이용하여 도금 피막을 제거하기 위해 박리절차를 진행한다.

상기 패턴공정에 의해 형성된 회로기판을 인두 등으로 회로패턴에 따라 솔더링이 필요한 부위를 제외한 부분에 열접착을 위한 가접단계를 진행한다.

가접단계가 마무리되면, 회로기판에 금 도금을 하는 무전해 금 도금절차를 진행하고, 베이스기판의 회로기판에 일측에 logo, 마크 형태로 부분적으로 실크 인쇄절차를 진행한다.

상기 실크인쇄가 마무리되면 부착 지그를 이용하여 Stiff를 부착하고 최종적으로 양면 tape 부착하여 회로기판을 완성한다.

도 3은 도 2의 양면 인쇄회로기판 제조의 세부적인 절차를 도시한 흐름도를 도시한 것으로서, 도 2 내지 도 3을 참조하여 그 세부동작을 살펴보면, 먼저, 절연제로 이루어진 베이스기판을 준비하여 적용될 물품의 용도에 따라 필요한 정도의 크기로 재단한다.(S100 단계 참조)

한편, 상기 베이스기판은 내열성이 뛰어나고, 온도차에 따른 특성의 변화가 적으며, 내충격성이 좋고, 치수안정성이 좋으며, 전기특성(절연성)이 뛰어난 PI(Poly-imide)재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 재단된 베이스기판을 일정량만큼 적재한 뒤, 미리 재단된 형태의 지정 회로패턴에 따라 CNC 드릴로 다수의 관통홀(Through Hole)을 가공한다.(S110 단계 참조) 이때, 상기 관통홀들은 용도에 따라 레이저로 드릴링하여 가공할 수도 있다. 상기 관통홀의 가공 직경은 50㎛ 이하로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 다수의 관통홀이 가공된 상기 베이스기판의 상, 하측 표면과 관통홀에 동도금을 통해 금속막을 형성한다.(S120 단계참조) 이때 상기 금속막(30)의 재질로는 전기저항이 낮은 금속이온으로 스퍼터링 공법(증착)으로 형성하는 것이 바람하다.

상기 동 도금시 SoftEtch의 경우 온도 30±5℃, 시간 2 ~ 3min 정도, 화학동온도 27±2℃, 시간 20 ~ 25min 정도, 전기동온도 24±2℃, 시간 48 ~ 50 min로 진행한다.

이후, lamination 절차를 진행하는데, Laminator 장치를 이용하여 온도는 110±10℃, 1.5±0.5m/min의 속도로, 0.25±0.05kgf/㎠ 압력으로 진행한다.(S130 단계참조)

적층(LAMINATION)된 기판에 노광기를 이용하여 필요한 패턴을 형성하기 위하여 부착된 드라이 필름에 노광 절차를 진행하는데, 노광 단계는 필름상에 20±5℃ 온도, 50±10% 습도, 진공시간은 10초 이상, 진공압력은 100±10mmhg으로 진행하고, 노광을 거친 기판을 롤 투 롤(roll to roll) 현상기 등을 이용하여 현상한다.(S140 단계 참조)

이때, 현상기의 현상 단계는 30±5℃의 온도, 2±0.5m/min 속도, 압력은 0.05±0.03kgf/㎤, P-H는10.7±0.3로 하고, 수세압력:0.05±0.03kgf/㎤으로 진행하며, 상기 현상 단계에서 탄산소다(액상) 소포제(거품방지)의 부자재를 사용할 수 있다.

상기 현상된 패턴을 이용하여 베이스 기판을 에칭으로 제거하고(S150 단계), 박리기를 이용하여 도금 피막을 제거하기 위해 박리절차를 진행한다.(S160 단계)

상기 박리단계의 박리기는 52±3℃의 온도, 3±1m/min의 속도, 그 압력은 1.5±0.5kgf/㎤으로 하고, 수세압력은 0.05±0.03kgf/㎤, 초음파수세압력은 0.5±0.2 kgf/㎠로 설정하여 진행한다.

상기 박리절차가 마무리되면, 인두 등으로 회로패턴에 따라 솔더링이 필요한 부위를 제외한 부분에 열접착을 위한 가접단계를 진행한다.(S170 단계 참조)

가접단계가 마무리되면, 회로기판에 금 도금을 하는 무전해 금 도금절차를 진행하고,(S180 단계 참조) 베이스기판의 회로기판에 일측에 logo, 마크 형태로 부분적으로 실크 인쇄절차를 진행한다.(S190 단계참조)

실크 인쇄 절차시 인쇄기의 스퀴지 각도는 80°±10하고, 스퀴지 압력은 8±5 MPa으로, 그 속도는 4±1 m/min로 90℃/30분의 건조온도로 설정하여 동작되도록 한다.

실크인쇄가 마무리되면 부착 지그를 이용하여 Stiff를 부착하고 최종적으로 양면 tape 부착하여 회로기판을 완성한다.(S200 단계참조)

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (3)

1. 베이스기판을 일정 크기로 재단하여 재단된 형태의 지정 회로패턴에 따라 CNC 드릴로 다수의 관통홀을 가공하여 동 도금을 통해 금속막을 형성한 후, Laminator 장치를 이용하여 lamination 공정후, 박리(LAMINATION)된 기판에 노광기를 이용하여 필요한 패턴을 형성을 위해 노광하여 노광된 기판을 현상기를 이용하여 현상하고, 현상된 패턴을 이용하여 베이스 기판을 에칭, 박리기를 이용하여 도금 피막을 제거하기 위해 박리절차를 진행하는 패턴공정;
   상기 패턴공정에 의해 형성된 회로기판을 인두 등으로 회로패턴에 따라 솔더링이 필요한 부위를 제외한 부분에 열접착을 위한 가접공정;
   가접공정이 마무리되면, 회로기판에 금 도금을 하는 무전해 금 도금절차를 진행하고, 베이스기판의 회로기판에 일측에 logo, 마크 형태로 부분적으로 인쇄하는 실크 인쇄공정; 및
   상기 실크 인쇄공정이 마무리되면 부착 지그를 이용하여 Stiff를 부착하고 양면 tape 부착하여 회로기판을 완성하는 외형 가공 공정;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양면 인쇄회로기판 제조방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 패턴 공정은
   절연제로 이루어진 베이스기판을 준비하여 적용될 물품의 용도에 따라 필요한 정도의 크기로 재단하는 제단 단계,
   재단된 베이스기판을 일정량만큼 적재한 뒤, 미리 재단된 형태의 지정 회로패턴에 따라 CNC 드릴로 다수의 관통홀(Through Hole)을 형성하는 관통홀 형성 단계,
   다수의 관통홀이 가공된 베이스기판의 상, 하측 표면과 관통홀에 동도금을 통해 금속막을 형성하는 전해 동 도금단계,
   적층된 기판에 노광기를 이용하여 필요한 패턴을 형성하기 위하여 부착된 드라이 필름을 노광한 후, 노광을 거친 기판을 현상기를 이용하여 현상하는 가공단계 및
   현상된 패턴을 이용하여 베이스 기판을 에칭으로 제거하고, 박리기를 이용하여 도금 피막을 제거하는 박리단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양면 인쇄회로기판 제조방법.
   
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 전해 동 도금단계는
   동 도금시 SoftEtch의 경우 온도 30±5℃, 시간 2 ~ 3min, 화학동 온도 27±2℃, 시간 20 ~ 25min로 진행하고, 전기동 온도 24±2℃, 시간 48 ~ 50 min로 진행하고,
   상기 가공단계의 노광기는 필름상에 20±5℃ 온도, 50±10% 습도, 진공시간은 10초 이상, 진공압력은 100±10mmhg으로 진행하고, 노광을 거친 기판을 롤 투 롤(roll to roll) 현상기를 이용하여 현상하는 것을 특징으로 하는 양면 인쇄회로기판 제조방법.

Images