KR20220110861A

KR20220110861A - 고밀도 도체를 갖는 pcb 제품을 제조하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20220110861A
Application number: KR1020227025985A
Authority: KR
Inventors: 나바 슈파이스만; 아브라함 그로스; 아리에 글레이저
Original assignee: 오르보테크 엘티디.
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2022-08-09
Also published as: JP7223868B2; WO2020165897A1; KR102428051B1; CN112970337B; CN112970337A; EP3912439B1; US11596070B2; IL284946A; IL284946B; TW202046835A; JP2022518613A; KR20210129680A; EP3912439A1; US20220104360A1; JP2023059886A; EP3912439A4

Abstract

고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조하기 위한 방법, 그 방법은, 전도성 층을 포함하는 PCB 기판을 제공하는 것, 잉크젯 프린터를 활용하여 PCB 기판 상에서 노광되지 않은 감광성 패턴 - 노광되지 않은 감광성 패턴은 5 ㎛ 미만의 두께를 가짐 - 을 선택적으로 인쇄하는 것, 감광성 패턴을 방사선에 노광시키고 그에 의해 노광된 패턴 - 노광된 패턴은 20 ㎛ 미만의 피치를 가짐 - 을 정의하는 것 및 노광된 패턴에 의해 정의되는 패턴에 따라 전도성 층을 습식 에칭하고 그에 의해 30 ㎛ 미만의 피치를 갖는 고밀도 도체를 정의하는 것을 포함한다.

Description

고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조하기 위한 방법 및 장치{A METHOD AND APPARATUS FOR PREPARING A PCB PRODUCT HAVING HIGHLY DENSE CONDUCTORS}

본 발명은 액체 포토레지스트 재료의 잉크젯에 기초한 인쇄 회로 보드(printed circuit board; PCB) 제작에 관한 것이다.

PCB를 생산하기 위한 다양한 시스템 및 방법이 기술 분야에서 공지되어 있다.

본 발명은 액체 포토레지스트 재료의 잉크젯에 기초한 인쇄 회로 보드(printed circuit board; PCB) 제작을 위한 향상된 시스템 및 방법을 제공하려고 시도한다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조하기(preparing) 위한 방법이 제공되는데, 그 방법은, 전도성 층을 포함하는 PCB 기판을 제공하는 것, 잉크젯 프린터를 활용하여 PCB 기판 상에서 노광되지 않은 감광성 패턴 - 노광되지 않은 감광성 패턴은 5 ㎛ 미만의 두께를 가짐 - 을 선택적으로 인쇄하는 것, 감광성 패턴을 방사선에 노광시키고 그에 의해 노광된 패턴 - 노광된 패턴은 20 ㎛ 미만의 피치를 가짐 - 을 정의하는 것 및 노광된 패턴에 의해 정의되는 패턴에 따라 전도성 층을 습식 에칭하고 그에 의해 30 ㎛ 미만의 피치를 갖는 고밀도 도체를 정의하는 것을 포함한다.

바람직하게, 고밀도 도체는 25 ㎛ 미만의 피치를 갖는다. 더욱 바람직하게는, 고밀도 도체는 20 ㎛ 미만의 피치를 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 전도성 층은 구리 층이다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 또한, 잉크젯 프린터를 활용하여 노광되지 않은 감광성 패턴을 선택적으로 인쇄하는 것에 후속하여 그리고 감광성 패턴을 노광시키기 이전에, 잉크젯 프린터를 활용하여 비 산소 투과성 패턴(non-oxygen permeable pattern)을 선택적으로 인쇄하는 것을 포함한다. 추가적으로, 비 산소 투과성 패턴은 3 ㎛ 미만의 높이를 갖는다. 추가적으로 또는 대안적으로, 비 산소 투과성 패턴은 방사선에 대해 투명하다. 바람직하게는, 비 산소 투과성 패턴의 인쇄는 노광된 패턴의 피치를 증가시키지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 또한, 노광되지 않은 감광성 패턴 및 비 산소 투과성 패턴을 방사선에 노광시키기 이전에, 노광되지 않은 감광성 패턴 및 비 산소 투과성 패턴 중 적어도 하나를 검사하는 것을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 또한, 잉크젯 프린터를 활용하여 노광되지 않은 감광성 패턴을 선택적으로 인쇄하기 이전에, PCB 기판의 위치 맞춤(registration)을 포함한다.

바람직하게는, 노광되지 않은 감광성 패턴은, 감광성 잉크의 33 - 64 중량%를 구성하는 포토레지스트, 감광성 잉크의 19.99 - 59.99 중량%를 구성하는 용매, 감광성 잉크의 1 - 10 중량%를 구성하는 습윤제, 감광성 잉크의 0.01 - 0.1 중량%를 구성하는 계면활성제, 감광성 잉크의 1 - 3 중량%를 구성하는 접착 촉진제 - 접착 촉진제는 1700 - 70000 Da 사이의 분자량을 가짐 - , 및 감광성 잉크의 2 - 3 중량%를 구성하는 염기성 용액 - 접착 촉진제는 염기성 용액에서 용해됨 - 을 포함하는 감광성 잉크를 사용하여 인쇄된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 접착 촉진제는 감광성 잉크가 인쇄되는 구리 성분의 습식 에칭 프로세스의 이방성을 증가시키도록 동작한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 감광성 잉크는 30 dyn/cm 미만의 표면 장력을 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 비 산소 투과성 패턴은, 비 산소 투과성 잉크의 10 - 15 중량%를 구성하는 폴리머 - 폴리머는 7000 Da의 최소 분자량을 가짐 - , 비 산소 투과성 잉크의 총 63.9 - 68.99 중량%를 구성하는 하나 이상의 용매, 비 산소 투과성 잉크의 20 중량%를 구성하는 증점제 용매(thickener solvent), 비 산소 투과성 잉크의 1 중량%를 구성하는 습윤제 및 비 산소 투과성 잉크의 0.01 - 0.1 중량%를 구성하는 계면활성제를 포함하는 비 산소 투과성 잉크를 사용하여 인쇄된다.

바람직하게는, 비 산소 투과성 잉크는 355 - 460 nm 사이의 파장을 갖는 광에 대해 투명하다. 추가적으로 또는 대안적으로, 비 산소 투과성 잉크는 30 dyn/cm 미만의 표면 장력을 갖는다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치가 또한 제공되는데, 장치는, 공통 섀시, 공통 섀시 상에 장착되며 PCB 기판 상에서 노광되지 않은 감광성 패턴 - 노광되지 않은 감광성 패턴은 5 ㎛ 미만의 두께를 가짐 - 을 선택적으로 인쇄하도록 동작되는 잉크젯 프린터, 및 공통 섀시 상에서 장착되며 감광성 패턴을 방사선에 노광시키도록 그에 의해 노광된 패턴 - 노광된 패턴은 20 ㎛ 미만의 피치를 가짐 - 을 정의하도록 동작되는 패턴 노광기(pattern exposer)를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 잉크젯 프린터는 감광성 잉크의 노광되지 않은 감광성 패턴을 인쇄하도록 동작되는 제1 잉크젯 헤드 및 비 산소 투과성 잉크의 비 산소 투과성 패턴을 인쇄하도록 동작되는 제2 잉크젯 헤드를 포함한다. 추가적으로, 잉크젯 헤드의 노즐 플레이트는, 감광성 잉크 및 비 산소 투과성 잉크의 최적의 점도를 위해 40 - 60℃ 사이로 가열되도록 동작한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 장치는 공통 섀시, 잉크젯 프린터 및 패턴 노광기를 적어도 부분적으로 둘러싸는 후드를 포함한다. 추가적으로, 후드 내의 분위기(atmosphere)는 패턴 노광기에 의한 노광 동안 노광되지 않은 감광성 패턴의 산화를 방지하도록 동작되는 불활성 가스 흐름에 의해 특성 묘사된다.

바람직하게는, 장치는 또한 노광되지 않은 감광성 패턴을 건조시키도록 동작되는 적어도 제1 잉크 건조기를 포함한다. 추가적으로, 제1 잉크젯 헤드, 적어도 제1 잉크 건조기 및 제2 잉크젯 헤드는, 공통 섀시를 따르는 PCB 기판의 단계적 진행(stepwise advancement)이, 제2 잉크젯 헤드가 비 산소 투과성 패턴을 인쇄하기 이전에, 노광되지 않은 감광성 패턴이 적어도 제1 잉크 건조기에 의해 건조되는 것을 허용하도록 배열된다.

바람직하게는, 장치는 또한, 노광되지 않은 감광성 패턴 및 비 산소 투과성 패턴 중 적어도 하나를 검사하도록 동작되는 카메라를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 패턴 노광기는 355 - 460 nm 사이의 범위 내의 광을 방출하는 적어도 하나의 광원을 포함한다. 바람직하게는, 패턴 노광기는 레이저 다이렉트 이미징 노광기(laser direct imaging exposer)이다. 대안적으로, 패턴 노광기는 LED 노광기이다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 장치는 또한 PCB 기판을 위치 맞추도록(register) 동작되는 카메라를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 장치는 또한 공통 스테이지를 포함한다. 추가적으로, 공통 스테이지는 감광성 잉크 및 비 산소 투과성 잉크 중 적어도 하나의 건조를 돕기 위해 80℃의 최대 온도까지 가열된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 노광되지 않은 감광성 패턴은, 감광성 잉크의 33 - 64 중량%를 구성하는 포토레지스트, 감광성 잉크의 19.99 - 59.99 중량%를 구성하는 용매, 감광성 잉크의 1 - 10 중량%를 구성하는 습윤제, 감광성 잉크의 0.01 - 0.1 중량%를 구성하는 계면활성제, 감광성 잉크의 1 - 3 중량%를 구성하는 접착 촉진제 - 접착 촉진제는 1700 - 70000 Da 사이의 분자량을 가짐 - , 및 감광성 잉크의 2 - 3 중량%를 구성하는 염기성 용액 - 접착 촉진제는 염기성 용액에서 용해됨 - 을 포함하는 감광성 잉크를 사용하여 인쇄된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 비 산소 투과성 패턴은, 비 산소 투과성 잉크의 10 - 15 중량%를 구성하는 폴리머 - 폴리머는 7000 Da의 최소 분자량을 가짐 - , 비 산소 투과성 잉크의 총 63.9 - 68.99 중량%를 구성하는 하나 이상의 용매, 비 산소 투과성 잉크의 20 중량%를 구성하는 증점제 용매, 비 산소 투과성 잉크의 1 중량%를 구성하는 습윤제 및 비 산소 투과성 잉크의 0.01 - 0.1 중량%를 구성하는 계면활성제를 포함하는 비 산소 투과성 잉크를 사용하여 인쇄된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치가 추가로 제공되는데, 장치는, 공통 스테이지, 스테이지 상의 PCB 기판 상에서 노광되지 않은 패턴 - 노광되지 않은 패턴은 8 ㎛ 미만의 두께를 가짐 - 을 선택적으로 인쇄하도록 동작되는 잉크젯 프린터, 및 스테이지 상의 PCB 기판 상의 패턴을 방사선에 노광시키도록, 그에 의해, 노광된 패턴 - 노광된 패턴은 20 ㎛ 미만의 피치를 가짐 - 을 정의하도록 동작되는 패턴 노광기를 포함한다.

바람직하게는, 장치는 또한, 공통 스테이지, 잉크젯 프린터 및 패턴 노광기를 적어도 부분적으로 둘러싸는 후드를 포함한다. 추가적으로, 후드 내의 분위기는 패턴 노광기에 의한 노광 동안 노광되지 않은 감광성 패턴의 산화를 방지하도록 동작되는 불활성 가스 흐름에 의해 특성 묘사된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 장치는 또한, 노광되지 않은 감광성 패턴을 건조시키도록 동작되는 적어도 제1 잉크 건조기를 포함한다. 추가적으로, 제1 잉크젯 헤드, 적어도 제1 잉크 건조기 및 제2 잉크젯 헤드는, 공통 스테이지에 의한 PCB 기판의 단계적 진행이, 제2 잉크젯 헤드가 비 산소 투과성 패턴을 인쇄하기 이전에, 노광되지 않은 감광성 패턴이 적어도 제1 잉크 건조기에 의해 건조되는 것을 허용하도록 배열된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 패턴 노광기는 355 - 460 nm 사이의 범위 내의 광을 방출하는 적어도 하나의 광원을 포함한다. 바람직하게는, 패턴 노광기는 레이저 다이렉트 이미징 노광기이다. 대안적으로, 패턴 노광기는 LED 노광기이다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 장치는 또한 PCB 기판을 위치 맞추도록 동작되는 카메라를 포함한다.

바람직하게는, 장치는 공통 섀시를 또한 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 공통 스테이지는 노광되지 않은 감광성 잉크 및 비 산소 투과성 잉크 중 적어도 하나의 건조를 돕기 위해 80℃의 최대 온도까지 가열된다.

바람직하게는, 접착 촉진제는 감광성 잉크가 인쇄되는 구리 성분의 습식 에칭 프로세스의 이방성을 증가시키도록 동작한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 감광성 잉크는 30 dyn/cm 미만의 표면 장력을 갖는다.

본 발명의 여전히 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 잉크젯 프린터에서 사용하기 위한 감광성 잉크가 여전히 또한 제공되는데, 감광성 잉크는, 감광성 잉크의 33 - 64 중량%를 구성하는 포토레지스트, 감광성 잉크의 19.99 - 59.99 중량%를 구성하는 용매, 감광성 잉크의 1 - 10 중량%를 구성하는 습윤제, 감광성 잉크의 0.01 - 0.1 중량%를 구성하는 계면활성제, 감광성 잉크의 1 - 3 중량%를 구성하는 접착 촉진제 - 접착 촉진제는 1700 - 70000 Da 사이의 분자량을 가짐 - , 및 감광성 잉크의 2 - 3 중량%를 구성하는 염기성 용액 - 접착 촉진제는 염기성 용액에서 용해됨 - 을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 감광성 잉크는 5 ㎛ 미만의 높이를 갖는 인쇄된 피쳐를 형성하도록 동작된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 심지어, 잉크젯 프린터에서 사용하기 위한 비 산소 투과성 잉크가 또한 제공되는데, 비 산소 투과성 잉크는, 비 산소 투과성 잉크의 10 - 15 중량%를 구성하는 폴리머 - 폴리머는 7000 Da의 최소 분자량을 가짐 - , 비 산소 투과성 잉크의 총 63.9 - 68.99 중량%를 구성하는 하나 이상의 용매, 비 산소 투과성 잉크의 20 중량%를 구성하는 증점제 용매, 비 산소 투과성 잉크의 1 중량%를 구성하는 습윤제 및 비 산소 투과성 잉크의 0.01 - 0.1 중량%를 구성하는 계면활성제를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 비 산소 투과성 잉크는 355 - 460 nm 사이의 파장을 갖는 광에 대해 투명하다. 추가적으로 또는 대안적으로, 비 산소 투과성 잉크는 30 dyn/cm 미만의 표면 장력을 갖는다.

바람직하게는, 비 산소 투과성 잉크는 3 ㎛ 미만의 높이를 갖는 인쇄된 피쳐를 형성하도록 동작된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, PCB 제품을 제조하기 위한 방법이 또한 제공되는데, 방법은, 전도성 층을 포함하는 PCB 기판을 제공하는 것, PCB 기판 상에서 노광되지 않은 감광성 패턴을 선택적으로 인쇄하기 위해 잉크젯 프린터를 활용하는 것 및 감광성 패턴을 방사선에 노출시키고 그에 의해 노광된 패턴을 정의하는 것을 포함하되, 노광되지 않은 감광성 패턴을 인쇄하는 것은, 후속하는 층을 인쇄하기 이전에 한 층이 건조되고, 그에 의해, 핀홀의 생성을 감소시키도록 또는 제거하도록, 다수의 층을, 층 단위로, 인쇄하고 건조하는 것을 포함한다는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 여전히 다른 바람직한 실시형태에 따르면, PCB 제품을 제조하기 위한 방법이 추가로 제공되는데, 방법은, 전도성 층을 포함하는 PCB 기판을 제공하는 것, 전도성 층을 액체 포토레지스트 잉크 용매를 사용하여 깨끗이 세정하는 것(wipe cleaning) 및 그 후 PCB 기판 상에서 노광되지 않은 감광성 패턴을 선택적으로 인쇄하기 위해 잉크젯 프린터를 활용하는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, PCB 제품을 제조하기 위한 방법이 여전히 추가적으로 제공되는데, 방법은, 전도성 층을 포함하는 PCB 기판을 제공하는 것 및 PCB 기판 상의 선택된 위치에서 스루홀 비아 충전 재료 잉크를 선택적으로 인쇄하기 위해 잉크젯 프린터를 활용하는 것을 포함한다.

본 발명의 여전히 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 비아 스루홀을 포함하는 PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치가 또한 제공되는데, 장치는, 광 산란하는 PCB 기판 지지 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 스테이지, 레이저 광으로 하여금 PCB 기판 지지 표면 상에 충돌하게 하고, 그에 의해 비아 스루홀을 통해 PCB 기판 지지 표면에 도달하는 레이저 광이 비아 스루홀의 측벽에 또한 충돌하도록 산란되고, 그에 의해, 비아 스루홀 내의 포토레지스트의 중합을 야기하는 레이저 광 생성기를 포함한다.

바람직하게는, PCB 기판 지지 표면은 레이저 광 확산성이다.

본 발명은 도면과 연계하여 취해지는 다음의 상세한 설명으로부터 더 완전하게 이해되고 인식될 것인데, 도면에서:
도 1a 및 도 1b는, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 구성되고 동작되는 컴퓨터 제어식 제품 제조 소규모 환경(computer-controlled product preparation mini environment; CCPPME)의 두 개의 대안적인 실시형태의 단순화된 개략적인 예시이다;
도 2a 내지 도 2c는, 제조의 다양한 스테이지를 예시하는, 도 1의 CCPPME에 의해 제조되는 인쇄 회로 보드(PCB) 제품의 단순화된 예시이다;
도 3은, 도 1a 또는 도 1b의 CCPPME를 사용하여 도 2a 내지 도 2c의 PCB 제품을 제조하는 데 유용한 통상적인 인쇄 및 노광 준비 방법을 예시하는 단순화된 플로우차트이다;
도 4a 내지 도 4h는 광학 현미경에 의해 촬상되는 도 2a 내지 도 2c의 PCB 제품 이미지이다;
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 도 1b의 CCPPME를 사용하여 제조될 수도 있는 스루홀 비아를 포함하는 PCB 제품을 제조하는 방법의 단순화된 예시이다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 구성되고 동작되는 컴퓨터 제어식 제품 제조 소규모 환경(CCPPME)(100)의 단순화된 개략적인 예시인 도 1a에 대한 참조가 이루어진다. 도 1a는 일정한 비율로 묘화되지 않으며, 본 발명의 몇몇 실시형태에서만 존재하는 서브시스템 주위에는 파선이 묘화된다는 것을 유의한다. CCPPME(100)는, 특히, 플렉스 보드, 다공성 보드 및 롤 투 롤(roll-to-roll)을 비롯한, 다양한 기판 상에서 감광성 피쳐를 인쇄하고 노광시키도록 동작한다는 것을 추가로 유의한다. CCPPME(100)는, 바람직하게는, 그 개시가 참조에 의해 본원에 통합되는 미국 특허 공개 번호 제2017/0225447호 또는 제2018/0229516호에서 설명되는 롤 투 롤 프로세싱 시스템과 같은 롤 투 롤 프로세싱 시스템(도시되지 않음)을 포함한다.

도 1a에서 알 수 있는 바와 같이, CCPPME(100)는, 바람직하게는, 공통 스테이지(112)를 갖는 공통 섀시(110) 위에 장착되는 후드(102)를 포함한다. 공통 스테이지(112)는, CCPPME(100)의 다양한 서브시스템(116)을 통해, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 이하에서 도시되고 설명되는 기판, 통상적으로 인쇄 회로 보드(PCB) 기판(114)을 진행시키도록 동작한다. 통상적인 공통 스테이지(112)는, 그 개시가 참조에 의해 본원에 통합되는, 본 양수인의 미국 특허 번호 제8,770,563호에서 설명되는 바와 같이 구성되고 동작한다.

바람직하게는, 공통 스테이지(112)는 고도의 평탄도, 예를 들면, 800 mm 길이에 걸쳐 50 ㎛ 미만의 기울기를 갖는다. 더구나, 스테이지(112) 내에서 생성되는 진공은, 0.05 mm와 10 mm 사이의 두께를 갖는 PCB 기판을 유지하기에 충분히 강한 것이 바람직하다.

바람직하게는, CCPPME(100)의 제1 서브시스템(116)은, 독일 Ilmenau(일메나우) 소재의 TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH로부터 상업적으로 입수 가능한 TTDCMOS120과 같은 카메라(118)를 포함한다. 카메라(118)는, CCPPME(100)에 의한 추가적인 프로세싱 이전에, PCB 기판(114)을 위치 맞추도록 동작한다. 공통 스테이지(112)는 변경되지 않는 방식으로 PCB 기판(114)을 진행시키고, 그 결과, 카메라(118)에 의한 PCB 기판(114)의 위치 맞춤에 후속하여, PCB 기판(114)이 공통 스테이지(112)에 의해 지지되는 동안 어떠한 추가적인 위치 맞춤도 필요하지 않다는 것이 인식된다. 더구나, 공통 스테이지(112)는, 인쇄되자마자 잉크의 건조를 돕기 위해, 바람직하게는, 100℃의 최대 온도까지 가열되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 공통 스테이지(112)는 인쇄되자마자 잉크의 건조를 돕기 위해 80℃의 최대 온도까지 가열된다. 더욱더 바람직하게는, 공통 스테이지(122)는 인쇄되자마자 잉크의 건조를 돕기 위해 50℃의 최대 온도까지 가열된다.

바람직하게는, CCPPME(100)의 다른 서브시스템(116)은, 감광성 잉크를 인쇄하도록 동작되는 적어도 제1 고스루풋 양방향 압전 잉크젯 헤드(high-throughput bidirectional piezoelectric inkjet head; HTBPIH)(130), 및 제1 HTBPIH(130)에 의해 PCB 기판(114) 상에 인쇄되는 감광성 잉크를 건조하도록 동작되는 적어도 제1 잉크 건조기(140)를 포함하는 고스루풋 압전 잉크젯 프린터(high-throughput piezoelectric inkjet printer; HTPIJ)(120)를 포함한다. HTPIJ(120)는, 옵션 사항으로(optionally), 비 산소 투과성 잉크를 인쇄하도록 동작되는 제1 HTBPIH(130)와 동일할 수도 있는 제2 HTBPIH(150), 및 제2 HTBPIH(150)에 의해 PCB 기판(114) 상에 인쇄되는 비 산소 투과성 잉크를 건조하도록 동작되는 제2 잉크 건조기(160)를 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 제1 HTBPIH(130) 및 제2 HTBPIH(150) 둘 모두는, 이하에서 설명되는 본 발명의 잉크에서 사용되는 용매에 용해되지 않는 재료로 형성된다. 제1 HTBPIH(130) 및 제2 HTBPIH(150)의 각각은, 바람직하게는, 5 - 100 kHz 사이의 주파수에서 동작되고, 각각의 볼륨이 6 - 60pL 사이인 복수의 노즐, 및 바람직하게는 감광성 잉크 및 비 산소 투과성 잉크의 최적의 점도를 위해 25 - 80℃ 사이의 온도로 가열되도록 동작되는 노즐 플레이트를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 잉크젯 헤드의 노즐 플레이트는 감광성 잉크 및 비 산소 투과성 잉크의 최적의 점도를 위해 40 - 60℃ 사이로 가열되도록 동작된다. 대안적으로, 잉크젯 헤드의 노즐 플레이트는, 감광성 잉크 및 비 산소 투과성 잉크의 최적의 점도를 위해 25 - 50℃ 사이로 가열되도록 동작한다.

HTPIJ(120)는, 그 개시가 참조에 의해 본원에 통합되는 미국 특허 번호 제7,757,628호, 제9,085,157호 및 제9,221,265호에서 설명되는 바와 같이 구성되고 동작될 수도 있다.

제1 HTBPIH(130), 제1 잉크 건조기(140) 및 제2 HTBPIH(150)는, 제2 HTBPIH(150)에 의해 중복 인쇄되기 이전에 제1 HTBPIH(130)에 의해 인쇄되는 감광성 잉크가 제1 잉크 건조기(140)에 의해 건조되는 것을 PCB 기판(114)의 단계적 진행이 허용하도록 배열되는 것이 본 발명의 실시형태의 특정한 피쳐이다.

층 단위 인쇄 및 건조는, 다르게는 다양한 잉크 성분의 증발률에서의 차이에 기인하여 발생할 수도 있는 핀홀 형성을 방지하는 데 도움이 된다는 것이 인식된다. 통상적으로, 잉크에서의 높은 증기압 용매는 초기에 증발하고, 그에 의해 잉크의 점도를 증가시키고, 얇은 폴리머 막의 생성으로 이어질 수도 있다. 그 이후 증발하는 더 낮은 증기압 용매는, 달리, 증발된 가스가 얇은 폴리머 층을 통과할 때 핀홀을 생성할 수도 있다. 후속하는 비 산소 투과성 잉크 층을 인쇄하기 이전에 인쇄된 감광성 잉크 층을 건조시키는 것은 얇은 폴리머 막의 형성을 방지하고 따라서 핀홀을 방지한다.

제1 잉크 건조기(140) 및 제2 잉크 건조기(160) 각각은, 기류(air flow) 건조기, 선형 IR 램프, 스캐닝 IR 램프, 플래시 램프, 진공 건조기, 가열 스테이지 건조기 또는 이들의 임의의 조합과 같은 임의의 적절한 건조기일 수도 있다. 사용되는 잉크 및 인쇄 설정을 변경하는 것에 의해, HTPIJ(120)는, 50 ㎛만큼 작은 길이 및 폭 치수, 및 0.5 - 5 ㎛의 높이를 갖는 피쳐의 인쇄를 제공한다.

CCPPME(100)의 추가적인, 옵션 사항의 서브시스템(116)은, 독일 Ilmenau(일메나우) 소재의 TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH로부터 상업적으로 입수 가능한 TTDCMOS120과 같은 제2 카메라(170)를 포함한다. 제2 카메라(170)는 인쇄된 피쳐를 검사하도록 동작된다.

몇몇 실시형태에서, CCPPME(100)에서의, 특히 후드(102) 내의 분위기는, 노광 동안 인쇄된 피쳐의 산화를 방지하도록 동작되는, 흐르고 있는 N₂와 같은, 불활성 가스 흐름(172)을 포함한다. 불활성 가스 흐름(172)이 CCPPME(100)에 포함되든 또는 불활성 가스 흐름(172)이 포함되지 않든 간에, CCPPME(100) 내의 압력은 주변 압력으로 유지된다는 것을 유의한다.

몇몇 실시형태에서, CCPPME(100)에서의, 특히 후드(102) 내의 분위기는 깨끗한 공기를 포함할 수도 있고, 그에 의해 양압(positive pressure)에서 깨끗한 환경, 예를 들면, 100,000 미만의 클래스를 제공할 수도 있다.

CCPPME(100)의 추가적인 서브시스템(116)은, 제1 HTBPIH(130)에 의해 인쇄되는 감광성 잉크의 부분을 선택적으로 노광하도록 동작되는 패턴 노광기(180), 바람직하게는 레이저 다이렉트 이미징(laser direct imaging; LDI) 서브시스템을 포함한다. 패턴 노광기(180)는 감광성의 인쇄된 패턴을 레이저 방사선에 노광시키도록 동작되어, 5/5 ㎛만큼 작은 라인/스페이스(Line/Space; L/S)를 갖는 노광된 패턴을 정의한다. 통상적인 패턴 노광기(180)는 355 - 460 nm 사이의 범위 내의 광을 방출하는 적어도 하나의 광원을 포함하고, 그 개시가 참조에 의해 본원에 통합되는 미국 특허 번호 제8,531,751호에서 설명되는 바와 같이 구성되고 동작될 수도 있다.

하나의 L/S 측정의 두 개의 값의 합은 반복 패턴의 피치와 동일하다는 것이 인식된다. 따라서, 5/5 ㎛의 L/S는 10 ㎛의 피치와 동일하다. L/S 측정의 제1 값은 반복 피쳐의 일반적인 길이 또는 폭 치수를 나타내고, L/S 측정의 제2 값은 반복 피쳐 사이의 공간의 일반적인 길이 또는 폭 치수를 나타낸다.

대안적으로, 패턴 노광기(180)는 LED 노광기와 같은 임의의 다른 적절한 노광 시스템일 수도 있다. 그러한 노광을 위해 채택될 수도 있는 통상적인 LED 노광기는 이스라엘 Yavne(야브네) 소재의 Orbotech로부터 상업적으로 입수 가능한 Orbotech Diamond™ 8이다.

이제, 도 1a의 실시형태에 대한 대안예를 예시하며 본원의 상기에서 설명되는 바와 같은 그 엘리먼트 모두를 포함하는 도 1b에 대한 참조가 이루어진다. 도 1b에서 알 수 있는 바와 같이, 추가적인 HTBPIH(190)가 제공되며 스루홀 비아 충전 재료 잉크를 인쇄하도록 동작된다. 추가적인 잉크 경화 장치(191)가 또한 제공되며 추가적인 HTBPIH(190)에 의해 PCB 기판의 스루홀 비아 내에 퇴적되는 스루홀 비아 충전 재료 잉크를 경화하도록 동작된다.

바람직하게는 공통 스테이지(112)는 광 확산 층으로 코팅되거나, 또는, 예를 들면, 스크러빙 또는 화학적 조면화(chemical roughening)와 같은 다른 방식으로 광 산란되도록 프로세싱된다. 이러한 방식으로, 비아 스루홀을 통해 광 확산 층에 입사하는 레이저 광은 산란되어 비아 스루홀의 측벽에 또한 충돌한다. 이 산란된 레이저 광은 비아 스루홀 내에서 포토레지스트의 중합을 야기한다. 특히, 산란된 레이저 광은, 중합되기에 충분한 다이렉트 레이저 광을 수신하지 못한 비아 스루홀의 측벽 상에서 포토레지스트의 중합을 야기한다.

바람직하게는, 비아 스루홀 내부의 산란된 광은 내부 비아 스루홀 표면 전체를 노광시킬 것이다. 널리 공지되어 있는 바와 같이, 포토레지스트는 완전히 중합되기 위해서는 소정의 노광 에너지를 필요로 하며, 비아 스루홀 내부 표면은 비아 스루홀 원면적보다 더 클 수도 있기 때문에, 비아 스루홀 영역 상에서 노광이 충돌할 때마다 노광 강도를 증가시키는 것이 필요로 될 수도 있다. 비아 스루홀 내부의 노광 강도를 증가시키는 다른 이유는, 비아 스루홀의 저부의 감소된 반사율, 또는 표면으로부터의 불균일한 산란에 기인할 수도 있다. 비아 스루홀에 대한 노광 강도를 증가시키기 위해서는, 예를 들면, 대응하는 비아 스루홀 영역에서 변조되는 레이저 스캐닝 스팟 파워를 증가시키는 것에 의해, 다이렉트 이미징 광이 그에 따라 증가되어야 한다.

네거티브 및 포지티브 포토레지스트 둘 모두가 본 발명의 실시형태에서 활용될 수도 있다는 것이 인식된다.

CCPPME(100)의 제1 HTBPIH(130)와 연계하여 사용하기에 적절한 감광성 잉크는, 용매, 습윤제, 계면활성제 및 접착 촉진제가 첨가되는 포토레지스트를 포함하는 것이 바람직하다. 계면활성제를 포함하는 포토레지스트를 사용하는 경우, 추가적인 계면활성제의 사용이 생략할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 뱅킹 에이전트(banking agent)가 감광성 잉크에 첨가될 수도 있다. 대안적으로, 접착 촉진제는 뱅킹 에이전트로서 또한 기능할 수도 있다.

상기에서 언급되는 바와 같이, 감광성 잉크는 바람직하게는 포토레지스트를 포함한다. 바람직하게는, 본 발명의 감광성 잉크에서 사용되는 포토레지스트는, 스위스 Basel(바젤) 소재의 HTP HiTech Photopolymere AG로부터 상업적으로 입수 가능한 Diaetch 100 및 DET 765.12, 또는 미국의 Dow, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 PHOTOPOSIT™ SN68H와 같은 라디칼 중합 포토레지스트 또는 스위스 바젤 소재의 HTP HiTech Photopolymere AG로부터 상업적으로 입수 가능한 DET 539.72 및 DET 539.21과 같은 광 이합체화(photo-dimerization) 중합 포토레지스트 중 어느 하나인 네거티브 포토레지스트이다. 대안적으로, 본 발명의 감광성 잉크에서 사용되는 포토레지스트는, 대만 Taichung City(타이중시) 소재의 Great Eastern Resins Industrial Co. Ltd.로부터 상업적으로 입수 가능한 LP7609H, LP7803D1 및 LP7901V, 대만 Chang Chun Group으로부터 상업적으로 입수 가능한 Longlite®(롱라이트) 브랜드, 영국 Electra Polymers LTD로부터의 PHOTRAK™ 및 일본 Taiyo Ink로부터 상업적으로 입수 가능한 X-77 중 하나일 수도 있다.

상기에서 언급되는 바와 같이, 감광성 잉크는 용매를 포함하는 것이 바람직하다. 용매는, 노즐로부터의 분출에 통상적으로 적합하지 않은 포토레지스트의 점도에서부터, 잉크젯 인쇄에 대해 요구되는 바와 같은, 노즐로부터의 분출에 더욱 적절한 점도로 감광성 잉크의 점도를 감소시킨다. 감광성 잉크의 점도는 바람직하게는 프린터 동작 온도에서 5 - 15 cps의 범위 내에 있다. 바람직하게는, 용매는 감광성 잉크의 빠른 건조를 돕기 위해, 100℃ 미만의 비등점을 갖는다. 추가적으로, 용매는, 특히, 상대적으로 낮은 독성, 가연성 및 반응성 속성을 갖는 인간 및 환경에 대한 낮은 위험을 갖는 것이 바람직하다. 통상적인 용매는 n-프로판올, 2-메톡시-2-프로판올, 이소-부탄올, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 및 이소프로필 알코올을 포함한다.

상기에서 언급되는 바와 같이, 감광성 잉크는 습윤제를 포함하는 것이 바람직하다. 습윤제는 제1 HTBPIH(130)로부터 분출되기 이전에 감광성 잉크가 노즐 플레이트 상에서 고화되는 것을 방지한다. 통상적인 습윤제는, 글리세롤(1 - 3 중량%), 프로필렌 글리콜(5 - 10 중량%), 디프로필렌 글리콜(1 - 3 중량%) 및 트리에틸렌 글리콜(5 - 10 중량%)과 같은 글리콜, 및 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르(5 - 10 중량%), 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(5 - 15 중량%), 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(5 - 10 중량%), 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르(2 - 6 중량%) 및 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(2 - 6 중량%)과 같은 글리콜 에테르를 포함한다.

상기에서 언급되는 바와 같이, 감광성 잉크는 계면활성제를 포함하는 것이 바람직하다. 계면활성제는 감광성 잉크의 표면 장력을 조정하여, 액적 사이즈(drop size) 및 그것의 습윤성 둘 모두에 영향을 준다. 감광성 잉크의 표면 장력은 20 내지 30 dyn/cm의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 제1 HTBPIH(130)에 의해 분출되는 감광성 잉크의 액적 사이즈는 6 - 60 pL의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 습윤성은, 감광성 잉크 작은 액적(droplet)이 확산되어 최소의 도밍(doming)을 가지면서 PCB 기판(114) 상에 편평한 퇴적을 형성하도록 하는 그러한 것이 바람직하다. 통상적인 계면활성제는, 독일 Wesel(베젤) 소재의 BYK-Chemie로부터 상업적으로 입수 가능한 BYK-345(0.1 - 0.3 중량%), BYK-310(0.1 - 0.5 중량%) 및 BYK-3760(0.1 - 0.5 중량%)과 같은 실리콘 폴리머, 및 미국 DuPont, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 Capstone™ 1157(0.01 - 0.05 중량%), Capstone™ 1460(0.05 - 0.1 중량%) 및 Capstone™ 1475(0.01 - 0.05 중량%)와 같은 플루오로폴리머를 포함한다.

상기에서 언급되는 바와 같이, 감광성 잉크는 접착 촉진제를 포함하는 것이 바람직하다. 접착 촉진제는 PCB 기판(114)에 대한 감광성 잉크의 접착을 촉진하고 결과적으로 더 매끄러운 인쇄된 피쳐를 초래한다. 접착 촉진제, 특히 높은 산가(acid number)를 갖는 접착 촉진제는, 현상 동안 비 노광 광폴리머의 용해도를 증가시키고, 에칭 동안 감광성 잉크로 인쇄되는 피쳐의 안정성을, 심지어 5 ㎛만큼 작은 길이 및 폭 치수를 갖는 피쳐에 대해서도, 향상시킨다는 것이 인식된다. 접착 촉진제의 분자량은 1000 - 70000 Da 사이에 있는 것이 바람직하다. 8000 - 70000 Da 범위 내의 분자량을 갖는 접착 촉진제의 일부 폴리머 사슬은 인쇄되고 있는 감광성 잉크 피쳐의 폭을 넘어 확장될 수도 있다. 그러한 경우, 확장되는 폴리머 사슬의 대부분은 에칭 단계 동안 기판 상으로 분사되는 액체 에천트의 압력에 의해 제거될 것이다. 나머지 확장되는 폴리머 사슬은 뱅킹 에이전트로서 작용하여, 에칭된 재료의 측벽을 흡수되고 그것의 바람직하지 않은 등방성 에칭을 방지한다. 통상적인 접착 촉진제는 높은 산가를 가지며, 독일 Ludwigshafen(루트비히스하펜) 소재의 BASF로부터 상업적으로 입수 가능한 Joncryl® 682, Joncryl® ECO 684, Joncryl® 680, Joncryl® ECO 675, Joncryl® 678, Joncryl® HPD 696 및 Joncryl® HPD 671을 포함한다. 접착 촉진제는, 염기성 용액, 예를 들면, 2-아미노-2-메틸 1-프로판올(0.5 - 4 중량%), 2-디메틸아미노에탄올(0.5 - 4 중량%) 또는 에탄올 아민에서 용해되는 것이 바람직하다.

CCPPME(100)의 제1 HTBPIH(130)와 연계하여 사용하기에 적절한 감광성 잉크를 제조하기 위한 일반적인 프로시져는 다음과 같다. 제1 단계에서, 용매, 염기성 용액 및 접착 촉진제가 저전단 혼합기(low shear mixer)(< 500 rpm)에서 바람직하게는 10 분 동안 함께 혼합된다. 제2 단계에서, 계면활성제 및 습윤제가 혼합기에 첨가되고 용액이, 바람직하게는 추가적인 5 분 동안, 혼합된다. 최종 혼합 단계에서, 포토레지스트 용액이 믹서에 첨가하고, 바람직하게는, 추가로 10 분 동안 혼합된다. 그 이후, 용액은, 바람직하게는 대략 0.2 ㎛의 기공 사이즈를 갖는 멤브레인을 통해 필터링된다. 감광성 잉크의 제조는 황색 광 조건 하에서 수행된다는 것을 유의한다.

감광성 잉크 제제(formulation)의 예

표 1 - 5는 CCPPME(100)의 제1 HTBPIH(130)와 연계하여 사용하기에 적절한 감광성 잉크 제제의 예를 나타낸다.

CCPPME(100)의 제2 HTBPIH(150)와 연계하여 사용하기에 적절한 비 산소 투과성 잉크는 패턴 노광기(180)의 노광에 대해 투명하고, 바람직하게는, 7000 Da의 최소 분자량을 갖는 폴리머, 용매, 증점제 용매, 습윤제 및 계면활성제를 포함한다.

비 산소 투과성 잉크에서의 폴리머는 노광 프로세스 동안 감광성 잉크를 산소로부터 차폐한다. 감광성 잉크를 산소로부터 차폐하는 것은, 감광성 잉크의 노광 동안 감광성 잉크를 중합하는 대신, 감광성 잉크의 중합제(polymerization agent)가 산소와 반응하는 것을 방지한다. 통상적인 폴리머는, 폴리(비닐 알코올)(PVA), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 헤미셀룰로스 및 폴리(부틸 메타크릴레이트-co-(2-디메틸아미노 에틸) 메타크릴레이트-co-메틸 메타크릴레이트)를 포함한다.

상기에서 언급되는 바와 같이, 비 산소 투과성 잉크는 용매 및 증점제 용매를 포함하는 것이 바람직하다. 증점제 용매는 비 산소 투과성 잉크의 점도를, 잉크젯 인쇄에 대해 요구되는 바와 같은, 노즐로부터의 분출에 적절한 점도로 조정한다. 비 산소 투과성 잉크의 점도는 프린터 동작 온도에서 5 - 15 cps의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 용매는 100℃ 미만의 비등점을 갖는 비 산소 투과성 잉크의 빠른 건조를 돕는다. 추가적으로, 용매는, 특히, 상대적으로 낮은 독성, 가연성 및 반응성 속성을 갖는 인간 및 환경에 대한 낮은 위험을 갖는 것이 바람직하다. 통상적인 용매는, 물, n-프로판올, 2-메톡시-2-프로판올 및 이소-부탄올을 포함한다. 통상적인 증점제 용매는 프로필렌 글리콜(10 - 20 중량%), 디프로필렌 글리콜(10 - 20 중량%) 및 트리에틸렌 글리콜(10 - 20 중량%)을 포함한다.

상기에서 언급되는 바와 같이, 비 산소 투과성 잉크는 습윤제를 포함하는 것이 바람직하다. 습윤제는 비 산소 투과성 잉크가, 제2 HTBPIH(150)로부터 분출되기 이전에, 노즐 플레이트 상에서 고화되는 것을 방지한다. 통상적인 습윤제는, 글리세롤(1 - 3 중량%)과 같은 글리콜, 및 에틸렌 글리콜 모노부틸에테르(5 - 10 중량%) 및 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르(2 - 6 중량%)와 같은 글리콜 에테르를 포함한다.

상기에서 언급되는 바와 같이, 비 산소 투과성 잉크는 계면활성제를 포함하는 것이 바람직하다. 계면활성제는 비 산소 투과성 잉크의 표면 장력을 조정하여, 액적 사이즈 및 그것의 습윤성 둘 모두에 영향을 준다. 비 산소 투과성 잉크의 표면 장력은 20 - 30 dyn/cm의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 제2 HTBPIH(150)에 의해 분출되는 비 산소 투과성 잉크의 액적 사이즈는 6 - 60 pL의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 습윤성은, 비 산소 투과성 잉크 작은 액적이 확산되어 최소의 도밍을 가지면서 PCB 기판(114) 상에 편평한 퇴적을 형성하도록 하는 그러한 것이 바람직하다. 통상적인 계면활성제는, 독일 Wesel(베젤) 소재의 BYK-Chemie로부터 상업적으로 입수 가능한 BYK-345(0.1 - 0.3 중량%), BYK-310(0.1 - 0.5 중량%) 및 BYK-3760(0.1 - 0.5 중량%)과 같은 실리콘 폴리머, 및 미국 DuPont, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 Capstone™ 1157(0.01 - 0.05 중량%), Capstone™ 1460(0.05 - 0.1 중량%) 및 Capstone™ 1475(0.01 - 0.05 중량%)와 같은 플루오로폴리머를 포함한다.

CCPPME(100)의 제2 HTBPIH(150)와 연계하여 사용하기에 적절한 비 산소 투과성 잉크를 제조하기 위한 일반적인 프로시져는 다음과 같다. 제1 단계에서, 용매, 증점제 용매, 습윤제 및 계면활성제는 저전단 혼합기(< 500 rpm)에서 바람직하게는 5 분 동안 함께 혼합되고, 그 다음, 혼합 전단(mixing shear)은 증가되고 폴리머는, 바람직하게는 추가적인 30 분 동안 서서히 첨가되고 그 다음 혼합된다. 그 이후, 용액은, 바람직하게는 대략 0.2 ㎛의 기공 사이즈를 갖는 멤브레인을 통해 필터링된다.

비 산소 투과성 잉크 제제의 예

표 6 - 7은 CCPPME(100)의 제2 HTBPIH(150)와 연계하여 사용하기에 적절한 비 산소 투과성 잉크 제제의 예를 나타낸다.

도 1b의 CCPPME(100)의 추가적인 HTBPIH(190)와 연계하여 사용하기에 적절한 스루홀 비아 충전 재료 잉크는, 그들이 현상 및 에칭 동안 안정적이고 박리에 의해 제거 가능하다는 점에서 특성 묘사되는 것이 바람직하다. 스루홀 비아 충전 재료 잉크의 경화는 열 경화 또는 화학적 고정에 의해 수행될 수 있다. 스루홀 비아 충전 재료 잉크는, 예를 들면, 열 경화성인 NOVOLAC® 또는 폴리이미드 제제와 같은 포지티브 포토레지스트일 수 있다. 또한, 스루홀 비아 충전은, pH < 10에서 안정적이며 pH = 14에서 선택적으로 제거 가능한 높은 산가 아크릴 폴리머, 바람직하게는 프로피오네이트 또는 부티레이트를 활용하는 것에 의해 달성될 수 있다.

PCB 제작에서, 스루홀 비아, 마이크로 비아와 같은, 에칭 프로세스 동안 코팅 및 보호될 필요가 있는 다양한 타입의 비아가 존재한다. 스루홀 비아는 액체 포토레지스트를 사용하여 코팅될 수도 있지만, 그러나, 노광 프로세스에서, 비아의 측벽의 중앙 영역은 조명에 의해 중합되지 않을 수도 있다. 결과적으로, 스루홀의 영역이 보호되지 않은 채로 남아 있을 수도 있고, 에칭 프로세스 동안 세정될 수도 있다. 이 문제를 극복하기 위해, 스루홀 비아 충전 재료 잉크가 스루홀 비아 내부에 직접적으로 그리고 선택적으로 퇴적될 수도 있고 그것의 경화가 후속될 수도 있다.

도 1b의 CCPPME(100)의 추가적인 HTBPIH(190)와 연계하여 사용하기에 적절한 스루홀 비아 충전 재료 잉크는, 용매 및 증점제 용매뿐만 아니라, 습윤제 및 계면활성제를 포함하는 것이 바람직하다. 증점제 용매는, 스루홀 비아 충전 재료 잉크의 점도를, 잉크젯 인쇄에 대해 요구되는 바와 같은, 노즐로부터의 분출에 적절한 점도로 조정한다. 스루홀 비아 충전 재료 잉크의 점도는 프린터 동작 온도에서 5 - 15 cps의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 용매는 100℃ 미만의 비등점을 가지며, 스루홀 비아 충전 재료 잉크의 빠른 건조를 돕는다. 추가적으로, 용매는, 특히, 상대적으로 낮은 독성, 가연성 및 반응성 속성을 갖는 인간 및 환경에 대한 낮은 위험을 갖는 것이 바람직하다. 스루홀 비아 충전 재료 잉크의 경화 후 프로세스(post-curing process)는 200℃ 미만의 온도에서 발생하는 것이 바람직하다. 통상적인 용매는, 물, n-프로판올, 2-메톡시-2-프로판올 및 이소-부탄올을 포함한다. 통상적인 증점제 용매는 프로필렌 글리콜(10 - 20 중량%), 디프로필렌 글리콜(10 - 20 중량%) 및 트리에틸렌 글리콜(10 - 20 중량%)을 포함한다.

상기에서 언급되는 바와 같이, 스루홀 비아 충전 재료 잉크는 습윤제를 포함하는 것이 바람직하다. 습윤제는 스루홀 비아 충전 재료 잉크가, 추가적인 HTBPIH(190)로부터 분출되기 이전에, 노즐 플레이트 상에서 고화되는 것을 방지한다. 통상적인 습윤제는, 글리세롤(1 - 3 중량%)과 같은 글리콜, 및 에틸렌 글리콜 모노부틸에테르(5 - 10 중량%) 및 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르(2 - 6 중량%)와 같은 글리콜 에테르를 포함한다.

상기에서 언급되는 바와 같이, 스루홀 비아 충전 재료 잉크는 계면활성제를 포함하는 것이 바람직하다. 계면활성제는 스루홀 비아 충전 재료 잉크의 표면 장력을 조정하여, 액적 사이즈 및 그것의 습윤성 둘 모두에 영향을 준다. 스루홀 비아 충전 재료 잉크의 표면 장력은 20 - 30 dyn/cm의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 추가적인 HTBPIH(190)에 의해 분출되는 스루홀 비아 충전 재료 잉크의 액적 사이즈는 6 - 60 pL의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 통상적인 계면활성제는, 독일 Wesel(베젤) 소재의 BYK-Chemie로부터 상업적으로 입수 가능한 BYK-345(0.1 - 0.3 중량%), BYK-310(0.1 - 0.5 중량%) 및 BYK-3760(0.1 - 0.5 중량%)과 같은 실리콘 폴리머, 및 미국 DuPont Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 Capstone™ 1157(0.01 - 0.05 중량%), Capstone™ 1460(0.05 - 0.1 중량%) 및 Capstone™ 1475(0.01 - 0.05 중량%)와 같은 플루오로폴리머를 포함한다.

이제, 제조의 다양한 스테이지를 예시하는, CC를 예시하는, CCPPME(100)(도 1)에 의해 제조되는 PCB 제품(200)의 단순화된 예시인 도 2a 내지 도 2c에 대한 참조가 이루어진다. 도 2a 내지 도 2c는 일정한 비율로 묘화되지 않는다는 것을 유의한다. 도 2a는, 구리 층(210)이 자신의 상부 표면을 피복하여 형성되는 PCB 기판(114)을 포함하는 PCB 제품(200)을 도시하는데, 여기서 구리 층(210)은 통상적으로 0.2 - 36 ㎛ 사이의 두께를 갖는다. 도 2a에서 도시되는 PCB 제품(200)은, 제1 HTBPIH(130)에 의해, 그리고 옵션 사항으로 제2 HTBPIH(150)에 의해, 구리 층(210) 상에서 선택적으로 인쇄되는 적어도 하나의 인쇄된 패턴(212)을 또한 포함한다. 인쇄된 패턴(212)은, 한 쌍의 화살표(214 및 216)에 의해 나타내어지는 바와 같이, 50 ㎛만큼 작은 길이 및 폭 치수를 갖는다는 것을 유의한다.

인쇄된 패턴(212)은 0.5 - 5 ㎛ 사이의 통상적인 두께를 가지며 제1 HTBPIH(130)에 의해 인쇄되는 감광성의 인쇄된 패턴을 포함하고, 옵션 사항으로, 0.1 - 3 ㎛ 사이의 두께를 가지며 제2 HTBPIH(150)에 의해 인쇄되는 비 산소 투과성의 인쇄된 패턴을 포함한다. 본원의 상기에서 설명되는 바와 같이, 옵션 사항인 비 산소 투과성의 인쇄된 패턴은 감광성의 인쇄된 패턴 위에 인쇄된다.

도 2b는, 패턴 노광기(180)에 의해 선택적으로 노광되어 노광된 패턴(220 및 222)을 생성한 이후의 인쇄된 패턴(212)을 갖는 PCB 제품(200)을 도시한다. 도 2b에서 알 수 있는 바와 같이, 노광된 패턴(220)의 폭은 노광된 패턴(222)과는 상이한 순서의 크기를 갖는다는 것이 인식된다. 노광된 패턴(222)은, 화살표(224)에 의해 나타내어지는 바와 같이, 5/5 ㎛만큼 작은 L/S를 갖는다는 것을 유의한다.

도 2c는, 인쇄된 패턴(212) 및 노광된 패턴(220 및 222)의 현상 및 구리 층(210)의 후속하는 에칭 이후의 PCB 제품(200)을 도시한다. 구리 층(210)의 에칭에 후속하여, 노광된 패턴(222)은, 화살표(230)에 의해 나타내어지는 바와 같이, 10/10 ㎛만큼 작은 L/S를 갖는다는 것을 유의한다.

이제, CCPPME(100)(도 1)를 사용하여 PCB 제품(200)(도 2a 내지 도 2c)을 제조하는 데 유용한 통상적인 인쇄 및 노광 준비 방법(300)을 예시하는 단순화된 플로우차트인 도 3에 대한 참조가 이루어진다. CCPPME(100)는 더 큰 제조 프로세스의 일부로서 다른 도구와 연계하여 사용되는 것이 바람직하다. 인쇄 및 노광 준비 방법(300)은, 감산 제조 프로세스의 일부가 되는 것에 특히 적합하지만, 그러나 그들과 함께 사용되는 것으로 제한되지는 않는다는 것을 유의한다.

본원의 하기의 실시형태 설명이, 그 상부 표면 상에서 구리 층(210) - 구리 층(210)은 통상적으로 0.5 - 36 ㎛ 사이의 두께를 가짐 - 을 가지고 형성되는 PCB 기판(114)을 포함하는 PCB 제품(200)을 제조하기 위해 사용되는 인쇄 및 노광 준비 방법(300)을 설명하지만, 인쇄 및 노광 준비 방법(300)은 상이한 재료 및/또는 두께의 전도성 층 또는 비전도성 상부 층을 구비하는 기판을 사용하여 또한 수행될 수도 있다는 것이 인식된다. 통상적으로, PCB 기판(114)이, 크로메이트(chromate) 보호 층과 같은 임시 보호 층을 포함하는 경우, 보호 층은, 인쇄 및 노광 준비 방법(300) 이전에, 프로세싱의 일부로서, 제거된다.

액체 포토레지스트 코팅이 구리 층에 화학적으로 접착되기 때문에, 액체 포토레지스트 코팅을 사용하는 것은, 표면 조도를 증가시키기 위해, 그에 따라, 구리 층과 건조 포토레지스트 막 사이의 물리적 접착을 증가시키기 위해 필요로 되는 마이크로 에칭 프로세스에 대한 필요성을 제거하는 것이 바람직하다는 것이 인식된다. 액체 포토레지스트 코팅은 상대적으로 매끄러운 표면 상에서 인쇄되는 것이 바람직하다. 액체 포토레지스트 코팅의 사용은 프로세스 단계 및 재료 낭비를 감소시키는 데 유리할 수 있다. 더구나, 액체 포토레지스트의 사용은, 플렉스 재료 또는 고주파 애플리케이션에 대해 사용되는 재료와 같은, 매끄러운 표면과 작업할 때 유리하다.

바람직하게는, 구리 표면은, 잉크 습윤성 및 코팅 품질을 증가시키기 위해, 잉크 용매에 침지되는 와이프(wipe)를 사용하여 깨끗이 세정된다. 산화에 의해 구리 표면으로부터 보호 크로메이트 층을 제거하는 것은 고도로 반응성이며 소수성인 구리 표면을 제공하고, 한편, 이 반응성 표면에 적절한 용매를 도포하고 그것이 증발하는 것 - 이것은 통상적으로 수 초가 걸림 - 을 허용하는 것은, 구리 표면을 반응성이 덜하며 액체 포토레지스트 잉크와 더욱 호환되는 상태로 남겨 둔다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 단계(308)에서, 유저는 프로세싱될 PCB 기판(114)의 소망되는 인쇄 및 노광에 대한 지침을 비롯하여, 적절하게 포맷된 컴퓨터 지원 제조(computer aided manufacturing; CAM) 파일을 CCPPME(100)로 업로딩한다. 다음 번 단계(310)에서, 프로세싱될 PCB 기판(114)은 CCPPME(100)의 스테이지(112) 상에 배치되고, 위치 맞춤 단계(311)에서 알 수 있는 바와 같이, PCB 기판(114)의 위치 맞춤을 위해 카메라(118)로 진행된다. 공통 스테이지(112)는 변경되지 않는 방식으로 PCB 기판(114)을 진행시키고, 그 결과, 단계(311)에서의 카메라(118)에 의한 PCB 기판(114)의 위치 맞춤에 후속하여, 인쇄 및 노광 준비 방법(300) 동안 PCB 기판(114)이 공통 스테이지(112)에 의해 지지되는 동안 어떠한 추가적인 위치 맞춤도 필요하지 않다는 것이 인식된다.

도 1b의 CCPPME(100)를 사용하는 경우, 다음 번 단계(312)에서, 방법(300)은 스루홀 비아가 인쇄될 필요가 있는지 확인하기 위해 CAM 파일을 체크한다. 바람직하게는, 스루홀 비아를 인쇄할 때, CAM 파일은 비아의 위치 및 사이즈에 대한 정확한 좌표뿐만 아니라 비아의 소망되는 인쇄 및 노광에 대한 지침을 포함한다.

스루홀 비아가 인쇄될 필요가 있는 경우, PCB 기판(114)은, 단계(313)에서 알 수 있는 바와 같이, 비아 충전 잉크의 인쇄를 위해 HTBPIH(190)로 진행된다. 그 이후, PCB 기판(114)은 스테이지(112)에 의해 잉크 경화 단계(314)로 진행되는데, 여기서 비아 충전 잉크는 다운스트림 현상 및 에칭 프로세스에 대해 불침투성으로 된다.

도 1a의 CCPPME(100)을 사용하는 경우, 위치 맞춤 단계(311)에 후속하여, 또는 도 1b의 CCPPME(100)을 사용하는 경우, 단계(312)에 후속하여 스루홀 비아가 인쇄될 필요가 없는 경우, 또는 잉크 경화 단계(314)에 후속하여 스루홀 비아가 인쇄될 필요가 없는 경우, 프로세싱되고 있는 PCB 기판(114)의 부분은, 감광성 잉크 인쇄 단계(315)에서 알 수 있는 바와 같이, 감광성 잉크의 선택적 인쇄를 위해 일반적으로 제1 HTBPIH(130)로 진행된다. 제1 HTBPIH(130)는, 인쇄 및 노광 준비 방법(300)에 후속하는 에칭 스테이지 동안 유지될 재료를 포함하는 PCB 기판(114)의 모든 영역을 피복하는 인쇄된 패턴, 예컨대 인쇄된 패턴(212)을 형성하기 위해 감광성 잉크를 인쇄한다는 것을 유의한다. 그 다음, 프로세싱되고 있는 PCB 기판(114)의 부분은, 제1 건조 단계(316)에서 알 수 있는 바와 같이, 스테이지(112)에 의해 제1 잉크 건조기(140)로 진행되는데, 여기서 감광성 잉크에 존재하는 용매는 증발된다. 사용되는 인쇄 설정 및 잉크를 변경하는 것에 의해, 제1 건조 단계(316)에서의 용매 증발에 후속하여, 감광성 잉크 인쇄 단계(315)에서 인쇄되는 피쳐의 길이 및 폭 치수는 50 ㎛만큼 작을 수도 있고, 감광성 잉크 인쇄 단계(315)에서 인쇄되는 피쳐의 높이는 는 0.5 - 5 ㎛ 범위 내에 있다.

단계(318, 320 및 322)에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 몇몇 실시형태에서, 감광성 잉크 인쇄 단계(315)에서 인쇄되었던 피쳐는 비 산소 투과성 코팅을 사용한 코팅을 필요로 한다. 감광성 잉크에 대한 비 산소 투과성 코팅은, 감광성 잉크가 라디칼 중합을 활용하는 포토레지스트를 포함하고 감광성 잉크가 산소의 존재 하에서 노광되는 경우에 필요하다.

비 산소 투과성 코팅이 필요로 되는 경우, 프로세싱되고 있는 PCB 기판(114)의 부분은, 비 산소 투과성 잉크 인쇄 단계(320)에서 알 수 있는 바와 같이, 비 산소 투과성 잉크의 선택적 인쇄를 위해 제2 HTBPIH(150)로 진행된다. 비 산소 투과성 잉크는 모든 인쇄된 패턴(212) 상에서 인쇄되는 것이 바람직하고 PCB 제품(200)의 다른 영역에서는 인쇄되지 않는다는 것을 유의한다.

비 산소 투과성 코팅이 필요로 되는 경우, 제2 건조 단계(322)에서 알 수 있는 바와 같이, 프로세싱되고 있는 PCB 기판(114)의 부분은, 그 다음, 제2 잉크 건조기(160)로 진행되고 비 산소 투과성 잉크에서 존재하는 용매는 증발된다. 사용되는 인쇄 설정 및 잉크를 변경하는 것에 의해, 제2 건조 단계(322)에 후속하여, 비 산소 투과성 잉크 인쇄 단계(320)에서 인쇄되는 피쳐의 길이 및 폭 치수는 50 ㎛로부터 PCB 기판(114)의 최대 치수까지의 범위 내에 있을 수도 있고, 비 산소 투과성 잉크 인쇄 단계(320)에서 인쇄되는 피쳐의 높이는 0.1 - 3 ㎛의 범위 내에 있다.

단계(315 - 322) 동안, PCB 제품(200)은 바람직하게는 도 2a에 대응한다는 것이 인식된다. 본 발명의 실시형태의 특정한 피쳐는, 비 산소 투과성 잉크 인쇄 단계(320)에서 인쇄되는 비 산소 투과성 잉크가 감광성 잉크 위에 인쇄되고 노광 동안 감광성 잉크를 산화로부터 보호하도록 동작되지만, 그러나 비 산소 투과성 잉크 인쇄 단계(320)에서 인쇄되는 비 산소 투과성 잉크는 노광된 패턴(220)의 최소 길이 및 폭 치수를 증가시키지는 않는다.

프로세스는, 비 산소 투과성 코팅이 필요로 되지 않는 경우, 제1 건조 단계(316)에 후속하여, 또는 비 산소 투과성 코팅이 필요로 되는 경우 제2 건조 단계(322)에 후속하여, 단계(324 및 326)에서 알 수 있는 바와 같이, 옵션 사항의 검사 단계로 계속된다. 검사가 필요로 되는 경우, 프로세싱되고 있는 PCB 기판(114)의 부분은 카메라(170)로 진행되고, 단계(326)에서 알 수 있는 바와 같이, 인쇄된 패턴에서 최소의 핀홀이 있다는 것을 보장하기 위해 PCB 기판(114)이 검사된다. 인쇄된 잉크의 액체 조성은, 인쇄된 패턴(212)의 높이와 함께, PCB 기판(114)에 대한 잉크의 접착을 용이하게 한다는 것이 인식된다.

프로세스는, 프로세싱되고 있는 PCB 기판(114)의 부분이 패턴 노광기(180)로 진행되고 인쇄된 패턴(212)이 선택적으로 노광되어, 노광된 패턴(220)을 형성하는 다음 번 단계(328)로 계속된다. 단계(328)에 후속하여, PCB 제품(200)은 바람직하게는 도 2b에 대응한다는 것이 인식된다. 노광 패턴(220)은 5/5 ㎛만큼 작은 L/S에 의해 특성 묘사된다. 인쇄된 패턴(212)이 선택적으로 노광되어, 인쇄 및 노광 준비 방법(300)에 후속하는 에칭 단계 동안 유지될 재료 위에 노광된 패턴(220)을 형성한다는 것을 유의한다. 단계(328) 이후, PCB 기판(114)은 인쇄 및 노광 준비 방법(300)에 후속하는 추가적인 프로세싱을 위해 준비된다.

인쇄 및 노광 준비 방법(300)은, 바람직하게는, 고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조하기 위한 방법의 일부를 형성한다는 것을 유의한다. 인쇄 및 노광 준비 방법(300)에 후속하여, 인쇄된 패턴(212)이 현상되고 세정되어, 감광성의 인쇄된 패턴의 노광되지 않은 부분 및, 하나가 사용된 경우, 비 산소 투과성의 인쇄된 패턴의 모두를 제거하여, 노광된 패턴(220)만이 PCB 기판(114)을 마스킹하게 남겨 둔다. 현상된 패턴은 5/5 ㎛만큼 작은 L/S에 의해 특성 묘사된다는 것이 본 발명의 특정한 피쳐이다. 도 2a 내지 도 3을 참조하여 본원의 상기에서 설명되는 바와 같이, 인쇄된 패턴(212)의 따라서 노광된 패턴(220)의 높이에 기인하여, CCPPME(100) 및 인쇄 및 노광 준비 방법(300)을 사용하여 제조되는 인쇄된 패턴(212)이, 통상적인 공지된 포토리소그래피 방법을 사용하여 제조되는 유사한 패턴에 대해 가능한 것보다 더 짧은 시간 내에 현상 및 세정될 수도 있다는 것이 본 발명의 실시형태의 또 다른 피쳐이다.

이제, 광학 현미경에 의해 촬상되는 PCB 제품(200)(도 2a 내지 도 2c)과 같은 PCB 제품의 이미지인 도 4a 내지 도 4h에 대한 참조가 이루어진다. 도 4a 내지 도 4h의 배율은 스케일 바(410)에 의해 나타내어진다. 도 4a 내지 도 4h는, 현상된 이후의 노광된 패턴(220)을 도시한다는 것을 유의한다. 도 4a 내지 도 4d에서 예시되는 노광 패턴(220)은 접착 촉진제 없이 감광성 잉크로부터 형성되고, 도 4e 내지 도 4h에서 예시되는 노광 패턴(220)은 접착 촉진제를 포함하는 감광성 잉크로부터 형성된다는 것을 또한 유의한다.

이제, 스루홀 비아(502)를 포함하는 PCB 보드(500)의 두 개의 단순화된 단면 이미지를 포함하는 도 5a에 대한 참조가 이루어진다. 도 5a는 스루홀 비아(502)의 형성 동안 발생할 수도 있는 문제를 예시한다. 도 5a에서 알 수 있는 바와 같이, PCB 보드(500) 및 스루홀 비아(502) 둘 모두는 유전체 코어(510) 상에서 얇은 구리 층(520)으로 코팅된다. PCB 보드(500) 및 구리 층(520)은, 그 다음, 전체 보드의 구리 층(520)을 피복하는 포토레지스트 잉크(530)로 코팅된다. 구리 층(520)을 비롯하여, 코팅된 PCB 보드(500)는, 그 다음, 화살표(540)에 의해 나타내어지는 바와 같이, 패턴 노광기, 통상적으로 LDI 노광기를 사용하여 노광된다. 노광 단계 동안, 광은 스루홀 비아(502)의 가장자리에 가까운 포토레지스트 잉크(530)를 중합하지만, 그러나 스루홀 비아(502)의 내부 벽의 중심을 중합하지는 않는다. 현상 프로세스 이후, 중합되지 않은 포토레지스트 잉크(530)는 세정되어, 후속하는 에칭 프로세스 동안 아래의 구리 층(520)의 부분을 보호되지 않은 상태로 남겨 둔다. 이것은 스루홀 비아(502)에서 비전도성 영역(503)을 초래할 수도 있다.

이제 도 5a에서 설명되는 문제를 극복하는 제1 방법을 예시하는 도 5b에 대한 참조가 이루어진다. 도 5b에서 알 수 있는 바와 같이, 포토레지스트 잉크(530)를 도포하는 것 및 포토레지스트 잉크(530)의 후속하는 노광(540) 이전에, 스루홀 비아(502)에서 비아 충전 잉크(550)를 인쇄하는 것은, 현상 및 에칭 프로세스 동안 스루홀 비아 내의 구리 표면 위에 보호 층을 제공한다.

이제, 도 5a에서 설명되는 문제를 극복하는 제2 방법을 예시하는 도 5c에 대한 참조가 이루어진다. 도 5c는 확산 층(560)을 포함하는 스테이지 상에서의 PCB 보드의 제작을 예시한다. 노광 프로세스 동안, 확산 층에 도달하는 레이저 광은, 화살표(570)에 의해 나타내어지는 바와 같이, 후방 산란되어, 결국, 스루홀 비아(502) 내의 전체 포토레지스트 잉크(530)의 중합으로 이어지는데, 이것은, 따라서, 에칭 프로세스 동안 구리 층(520)을 보호한다.

상기의 도 3에서 설명되는 프로세스에 후속하여, 인쇄된 패턴(212)을 현상한 이후, 더 큰 제조 프로세스가 계속된다. 본원의 하기에서 설명되는 더 큰 제조 프로세스의 다음의 단계가 구리 표면 층 습식 에칭 단계이지만, 더 큰 제조 프로세스의 다음 번 단계는, 특히, 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지되어 있는 바와 같이, 건식 에칭 단계, 비전도성 표면 에칭 단계 또는 이온 주입 단계를 비롯한, 리소그래피 프로세스에 후속하는 임의의 적절한 단계일 수도 있다는 것이 인식된다.

구리 층(210)은 습식 에칭과 같은 임의의 적절한 에칭 프로세스를 사용하여 에칭될 수도 있다. 습식 에칭에 적절한 통상적인 에칭 용액은 다음의 성분 중 하나를 포함한다: CuCl₂와 같은 구리 염, FeCl₃과 같은 제2 철염(ferric salt), 크롬 황산(chromic-sulfuric acid), 과황산염(persulfate salt), 아염소산나트륨(sodium chlorite) 및 과산화수소. 통상적인 에칭 프로세스는 에칭 용액을 구리 층(210) 상으로 분무하는 것을 포함한다.

에칭 단계에 후속하여, PCB 제품(200)은 바람직하게는 도 2c에 대응한다는 것이 인식된다. 도 2a 내지 도 3을 참조하여 본원의 상기에서 설명되는 바와 같은, 인쇄된 패턴(212)의 두께뿐만 아니라, 감광성 잉크와 관련하여 본원의 상기에서 설명되는 바와 같은 인쇄된 패턴에서의 뱅킹 에이전트의 존재에 기인하여, 에칭의 이방성이, 따라서 도체의 직진성(rectilinearity)이 증가되어, 도체가 더 가깝게 이격되는 것을 허용한다.

본 발명의 인쇄 및 노광 준비 방법(300)은 다양한 치수를 갖는 에칭된 도체의 제조를 위해 활용될 수도 있다는 것을 유의한다. 본 발명의 인쇄 및 노광 준비 방법(300)과 연계하여 10/10 ㎛의 L/S를 갖는 에칭된 도체가 제조될 수도 있다는 것이 본 발명의 실시형태의 특정한 피쳐이다. 예를 들면, 18 ㎛의 높이를 갖는 구리 층이 본원의 상기에서 설명되는 바와 같이 에칭되어 25/25 ㎛만큼 작은 L/S를 갖는 고밀도 도체를 형성할 수도 있고, 한편 5 ㎛의 높이를 갖는 구리 층이 본원의 상기에서 설명되는 바와 같이 에칭되어 10/10 ㎛만큼 작은 L/S를 갖는 고밀도 도체를 형성할 수도 있다.

노광된 패턴(220) 아래의 층의 에칭 이후, 노광된 패턴(220)은, 옵션 사항으로, 박리될(stripped) 수도 있다. 인쇄된 패턴(212)의, 따라서 노광된 패턴(220)의 두께에 기인하여, 도 2a 내지 도 3을 참조하여 본원의 상기에서 설명되는 바와 같이, CCPPME(100) 및 인쇄 및 노광 준비 방법(300)을 사용하여 제조되는 노광된 패턴(220)은, 통상적인 공지된 포토리소그래피 방법을 사용하여 제조되는 유사한 패턴에 대해 가능한 것보다, 더 쉽게 그리고 더 짧은 시간 내에 박리될 수도 있다. 더구나, 노광된 패턴(220)의 박리는, 몇몇 경우에, 생략될 수도 있고, 프로세싱은 대신 노광된 패턴(220)을 가지고 진행할 수도 있다.

본 발명은 본원에서 구체적으로 설명되고 도시되는 것으로 제한되는 것이 아니라, 종래 기술 내에 있지 않은 본원에서 설명되는 피쳐의 조합 및 하위 조합 및 그들의 수정예를 또한 포함한다는 것이 기술 분야의 숙련된 자에 의해 이해될 것이다.

Claims

고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조하기(preparing) 위한 방법으로서,
전도성 층을 포함하는 PCB 기판을 제공하는 단계;
잉크젯 프린터를 활용하여 상기 PCB 기판 상에서 노광되지 않은 감광성 패턴 - 상기 노광되지 않은 감광성 패턴은 5 ㎛ 미만의 두께를 가짐 - 을 선택적으로 인쇄하는 단계;
상기 감광성 패턴을 방사선에 노광시킴으로써, 노광된 패턴 - 상기 노광된 패턴은 20 ㎛ 미만의 피치를 가짐 - 을 정의하는 단계; 및
상기 노광된 패턴에 의해 정의되는 패턴에 따라 상기 전도성 층을 습식 에칭함으로써, 30 ㎛ 미만의 피치를 갖는 상기 고밀도 도체를 정의하는 단계를 포함하며,
상기 잉크젯 프린터를 활용하여 노광되지 않은 감광성 패턴을 선택적으로 인쇄하는 것에 후속하여 그리고 상기 감광성 패턴을 상기 노광시키기 이전에, 잉크젯 프린터를 활용하여 비 산소 투과성 패턴(non-oxygen permeable pattern)을 선택적으로 인쇄하는 단계를 더 포함하고,
상기 비 산소 투과성 패턴은 비 산소 투과성 잉크를 사용하여 인쇄되되, 상기 비 산소 투과성 잉크는:
상기 비 산소 투과성 잉크의 10 - 15 중량%를 구성하는 폴리머 - 상기 폴리머는 7000 Da의 최소 분자량을 가짐 - ;
상기 비 산소 투과성 잉크의 총 63.9 - 68.99 중량%를 구성하는 하나 이상의 용매;
상기 비 산소 투과성 잉크의 20 중량%를 구성하는 증점제 용매(thickener solvent);
상기 비 산소 투과성 잉크의 1 중량%를 구성하는 습윤제; 및
상기 비 산소 투과성 잉크의 0.01 - 0.1 중량%를 구성하는 계면활성제를 포함하는, 고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 비 산소 투과성 잉크는 355 내지 460 nm 사이의 파장을 갖는 광에 대해 투명한, 고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 비 산소 투과성 잉크는 30 dyn/cm 미만의 표면 장력을 갖는, 고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조하기 위한 방법.
고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치로서,
공통 섀시;
상기 공통 섀시 상에서 장착되며, PCB 기판 상에서 노광되지 않은 감광성 패턴 - 상기 노광되지 않은 감광성 패턴은 5 ㎛ 미만의 두께를 가짐 - 을 선택적으로 인쇄하도록 동작되는 잉크젯 프린터; 및
상기 공통 섀시 상에서 장착되고, 상기 감광성 패턴을 방사선에 노광시킴으로써, 노광된 패턴 - 상기 노광된 패턴은 20 ㎛ 미만의 피치를 가짐 - 을 정의하도록 동작되는 패턴 노광기(pattern exposer)를 포함하고,
상기 잉크젯 프린터는:
감광성 잉크의 상기 노광되지 않은 감광성 패턴을 인쇄하도록 동작되는 제1 잉크젯 헤드; 및
비 산소 투과성 잉크의 비 산소 투과성 패턴을 인쇄하도록 동작되는 제2 잉크젯 헤드를 포함하고,
상기 비 산소 투과성 패턴은 비 산소 투과성 잉크를 사용하여 인쇄되되, 상기 비 산소 투과성 잉크는:
상기 비 산소 투과성 잉크의 10 - 15 중량%를 구성하는 폴리머 - 상기 폴리머는 7000 Da의 최소 분자량을 가짐 - ;
상기 비 산소 투과성 잉크의 총 63.9 - 68.99 중량%를 구성하는 하나 이상의 용매;
상기 비 산소 투과성 잉크의 20 중량%를 구성하는 증점제 용매;
상기 비 산소 투과성 잉크의 1 중량%를 구성하는 습윤제; 및
상기 비 산소 투과성 잉크의 0.01 - 0.1 중량%를 구성하는 계면활성제를 포함하는, 고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치.
제4항에 있어서,
상기 비 산소 투과성 잉크는 355 내지 460 nm 사이의 파장을 갖는 광에 대해 투명한, 고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 비 산소 투과성 잉크는 30 dyn/cm 미만의 표면 장력을 갖는, 고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치.
고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치로서,
공통 스테이지;
상기 스테이지 상의 PCB 기판 상에서 노광되지 않은 패턴 - 상기 노광되지 않은 패턴은 8 ㎛ 미만의 두께를 가짐 - 을 선택적으로 인쇄하도록 동작되는 잉크젯 프린터; 및
상기 스테이지 상의 상기 PCB 기판 상의 상기 패턴을 방사선에 노광시킴으로써, 노광된 패턴 - 상기 노광된 패턴은 20 ㎛ 미만의 피치를 가짐 - 을 정의하도록 동작되는 패턴 노광기를 포함하고,
상기 잉크젯 프린터는:
감광성 잉크의 상기 노광되지 않은 패턴을 인쇄하도록 동작되는 제1 잉크젯 헤드; 및
비 산소 투과성 잉크의 비 산소 투과성 패턴을 인쇄하도록 동작되는 제2 잉크젯 헤드를 포함하고,
상기 비 산소 투과성 패턴은 비 산소 투과성 잉크를 사용하여 인쇄되되, 상기 비 산소 투과성 잉크는:
상기 비 산소 투과성 잉크의 10 - 15 중량%를 구성하는 폴리머 - 상기 폴리머는 7000 Da의 최소 분자량을 가짐 - ;
상기 비 산소 투과성 잉크의 총 63.9 - 68.99 중량%를 구성하는 하나 이상의 용매;
상기 비 산소 투과성 잉크의 20 중량%를 구성하는 증점제 용매;
상기 비 산소 투과성 잉크의 1 중량%를 구성하는 습윤제; 및
상기 비 산소 투과성 잉크의 0.01 - 0.1 중량%를 구성하는 계면활성제를 포함하는, 고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치.
제7항에 있어서,
상기 비 산소 투과성 잉크는 355 내지 460 nm 사이의 파장을 갖는 광에 대해 투명한, 고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 비 산소 투과성 잉크는 30 dyn/cm 미만의 표면 장력을 갖는, 고밀도 도체를 갖는 PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치.
잉크젯 프린터에서 사용하기 위한 비 산소 투과성 잉크로서,
상기 비 산소 투과성 잉크의 10 - 15 중량%를 구성하는 폴리머 - 상기 폴리머는 7000 Da의 최소 분자량을 가짐 - ;
상기 비 산소 투과성 잉크의 총 63.9 - 68.99 중량%를 구성하는 하나 이상의 용매;
상기 비 산소 투과성 잉크의 20 중량%를 구성하는 증점제 용매;
상기 비 산소 투과성 잉크의 1 중량%를 구성하는 습윤제; 및
상기 비 산소 투과성 잉크의 0.01 - 0.1 중량%를 구성하는 계면활성제를 포함하는, 잉크젯 프린터에서 사용하기 위한 비 산소 투과성 잉크.
제10항에 있어서,
상기 비 산소 투과성 잉크는 355 내지 460 nm 사이의 파장을 갖는 광에 대해 투명한, 잉크젯 프린터에서 사용하기 위한 비 산소 투과성 잉크.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 비 산소 투과성 잉크는 30 dyn/cm 미만의 표면 장력을 갖는, 잉크젯 프린터에서 사용하기 위한 비 산소 투과성 잉크.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 비 산소 투과성 잉크는 3 ㎛ 미만의 높이를 갖는 인쇄된 피쳐를 형성하도록 동작되는, 잉크젯 프린터에서 사용하기 위한 비 산소 투과성 잉크.
비아 스루홀을 포함하는 PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치로서,
광 산란하는 PCB 기판 지지 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 스테이지, 및
레이저 광으로 하여금 상기 PCB 기판 지지 표면 상에 충돌하게 함으로써, 상기 비아 스루홀을 통해 상기 PCB 기판 지지 표면에 도달하는 레이저 광이 상기 비아 스루홀의 측벽에 또한 충돌하도록 산란되어, 상기 비아 스루홀 내의 포토레지스트의 중합을 야기하는 레이저 광 생성기를 포함하는, 비아 스루홀을 포함하는 PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치.
제14항에 따른 비아 스루홀을 포함하는 PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치로서,
상기 PCB 기판 지지 표면은 레이저 광 확산성인, PCB 제품을 제조함에 있어서 사용하기 위한 장치.