KR20220153241A - 미세 연성 회로 기판 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스터 몰드 기판 상에 레이저를 이용하여 정밀하게 미세 패턴을 형성하고 이에 대응되는 구리 도금 패턴을 형성하여 미세 연성 회로 기판을 제조하는 미세 연성 회로 기판 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 미세 연성 회로 기판 제조방법은, 1) 마스터 몰드 기판을 준비하는 단계; 2) 상기 마스터 몰드 기판 상에 레이저를 이용하여 음각의 미세 패턴을 형성하는 단계; 3) 상기 마스터 몰드 기판 상의 음각 패턴 내에만 비전도성 수지를 충진하는 단계; 4) 상기 3) 단계를 거친 상기 마스터 몰드 기판에 전해 도금 방법으로 구리 도금 패턴을 형성하는 단계; 5) 상기 구리 도금 패턴을 플렉서블 기판으로 분리하여 연성회로기판을 획득하는 단계;를 포함한다.

Description

미세 연성 회로 기판 제조 방법{THE METHOD FOR MANUFACTURING THE FPCB}

본 발명은 미세 연성 회로 기판 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마스터 몰드 기판 상에 레이저를 이용하여 정밀하게 미세 패턴을 형성하고 이에 대응되는 구리 도금 패턴을 형성하여 미세 연성 회로 기판을 제조하는 미세 연성 회로 기판 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 인쇄회로기판(Printed circuit board: PCB)은 연성인쇄회로기판(Flexible printed circuit board: FPCB)과 경성인쇄회로기판 (Rigid PCB), 그리고 이 둘의 결합인 연경성 인쇄회로기판 (Rigid-flexible PCB)으로 구분되며, 각각의 용도에 따라 현재 다양한 산업분야에 사용되고 있다.

이러한 인쇄회로기판에 가장 많이 사용되고 있는 패터닝(patterning) 방법으로는 포토리소그라피(Photolithography) 공정을 사용하는 것이 일반적인데, 이는 회로기판 기지의 표면에 금속(일반적으로 구리)으로 회로를 구성하기 위해서, 기판의 전체 표면에 구리의 도막을 하고, 도막된 구리의 표면에 포토레지스트 또는 솔더레지스트를 도포한 후, 구성하고자 하는 회로 패턴이 현상된 필름을 사용하여 노광을 통하여 포토레지스트를 선택적으로 반응시킨 후, 이렇게 인화된 기판의 포토레지스트와 구리를 선택적으로 제거하면 패터닝된 PCB를 얻는 것이다.

그러나 이러한 포토리소그라피 공정은 사용되는 빛의 파장 대역에 의하여 패턴 정밀도에 한계가 있고, 노광 및 식각 공정에 따른 생산 공정의 비용이 높으며, 큰 제품을 생산하는 데에 불리한 문제점이 있다. 또한, 회로를 구성하는 구리 또는 금으로 이루어진 도선 부위를 제외한 부분의 금속은 모두 습식 또는 건식 식각에 의하여 제거되기 때문에 고가이면서 유독한 금속의 낭비가 심하고 환경오염의 원인이 되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 회로 기판의 패터닝(Patterning) 시 베이스 기재에 회로패턴을 설계하고 설계된 패턴에 따른 프레스 금형을 제작하여 동박판이나 스테인레스 박판 등으로 타발하는 기술 등이 개발된 바 있다.

그러나, 현재까지 개발된 기술들은 미세 패턴의 크기가 수 내지 수십 마이크로 미터 수준으로 작아지면 형태 및 치수 재현성이 낮은 한계가 있으므로, 공정성 및 경제성이 우수하면서도 회로 패턴에 대한 제약이 적은 회로기판의 개발이 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 마스터 몰드 기판 상에 레이저를 이용하여 정밀하게 미세 패턴을 형성하고 이에 대응되는 구리 도금 패턴을 형성하여 미세 연성 회로 기판을 제조하는 미세 연성 회로 기판 제조방법을 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 미세 연성 회로 기판 제조방법은, 1) 마스터 몰드 기판을 준비하는 단계; 2) 상기 마스터 몰드 기판 상에 레이저를 이용하여 음각의 미세 패턴을 형성하는 단계; 3) 상기 마스터 몰드 기판 상의 음각 패턴 내에만 비전도성 수지를 충진하는 단계; 4) 상기 3) 단계를 거친 상기 마스터 몰드 기판에 전해 도금 방법으로 구리 도금 패턴을 형성하는 단계; 5) 상기 구리 도금 패턴을 플렉서블 기판으로 분리하여 연성회로기판을 획득하는 단계;를 포함한다.

그리고 본 발명에서 상기 마스터 몰드 기판은 SUS 301, 304, 316 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 3) 단계는, a) 음각 패턴이 형성된 상기 마스터 몰드 기판 표면에 전면적으로 비전도성 수지를 도포하는 단계; b) 비전도성 수지가 도포된 상기 마스터 몰드 기판 표면을 폴리싱하여 상기 음각 패턴 내부의 비전도성 수지를 남기고 나머지 비전도성 수지를 제거하는 단계;의 소단계들로 나뉘어 진행되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 비전도성 수지는, 실리콘이 함유된 코팅제 또는 불소수지가 함유된 코팅제인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 불소 수지는, PTFE(Poly Tetra Fluore Ethylene), FEP(Flourinated Ethylene Prophylene), PFA(PerFluore Alkoxy) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 실리콘 함유 코팅제는, 불소 수지의 함량이 80 ~ 85 중량%, 실리콘 질화물 또는 산화물의 함량이 10 ~ 15중량%의 조성을 가지는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 5) 단계는, c) 상기 구리 도금 패턴이 형성된 상기 마스터 몰드 기판 상에 플렉서블한 필름을 열 융착하는 단계; d) 상기 필름을 상기 마스터 몰드 기판으로부터 분리하여 상기 구리 도금 패턴이 분리된 연성 회로 기판을 획득하는 단계;의 소단계로 나뉘어 진행되는 것이 바람직하다.

본 발명의 미세 연성 회로 기판 제조방법에 의하면 마스터 몰드 기판 상에 레이저를 이용하여 정밀하게 미세 패턴을 형성하고 이에 대응되는 구리 도금 패턴을 형성하여 미세 연성 회로 기판을 제조함으로써, 구현되는 패턴의 형태나 크기에 제약이 없이 제조할 수 있고, 재현성이 우수하며 100회 이상 재사용할 수 있어서 경제적으로 미세 연성 회로 기판을 제조할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 연성 회로 기판 제조방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비전도성 수지 충진 단계의 세부 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 회로 기판 획득 단계의 세부 공정도이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 연성 회로 기판 제조 방법의 각 공정들을 모식적으로 도시하는 도면들이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 미세 연성 회로 기판 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 마스터 몰드 기판(110)을 준비하는 단계(S100)로 시작된다. 즉, 이 단계(S100)에서는 마스터 몰드로 사용될 플레이트(plate) 형상의 기판을 준비하는데, 상기 마스터 몰드 기판(110)은 100회 이상 반복 사용에도 형상이나 물성에 변화가 없는 스테인레스스틸(Stainless Steel) 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

특히, 본 실시예에서 상기 마스터 몰드 기판(110)은 SUS 301, 304, 316 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

다음으로는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 마스터 몰드 기판(110) 상에 음각의 미세 패턴(112)을 형성하는 단계(S200)가 진행된다. 이 단계(S200)에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저(101)를 이용하여 상기 마스터 몰드 기판(110)의 표면에 음각으로 미세 패턴(112)을 형성한다. 따라서 상기 레이저(101)에는 포지티브 도면을 입력하여 패턴을 형성하게 되고, 상기 레이저(101)로는 UV 레이저 또는 파이버 레이저를 사용할 수 있다

상기 레이저(101)의 파장 값에 의해 패턴 회로의 피치(Pitch) 또는 회로의 스페이스(Space)를 더 정밀하게 만들 수 있으므로, 레이저의 파장은 단파장이 유리하다. 구체적으로 본 실시예에서는 상기 파이버 레이저의 사양은 출력 25 ~ 50W, 파장 1020 ~ 1080nm 인 것이 바람직하다.

그리고 UV 레이저의 경우에는 미세 회로 구현에 적합하며, 5 ~ 15W 출력과 350 ~ 500nm 파장의 사양이 바람직하다.

한편 본 실시예에서 상기 마스터 몰드 기판(110) 표면에 형성되는 미세 패턴(112)은 50 ~ 100㎛ 깊이로 형성하는 것이 바람직하다.

다음으로는 도 1에 도시된 바와 같이, 음각 미세 패턴 내에 비전도성 수지를 충진하고 마스터 몰드를 완성하는 단계(S300)가 진행된다. 즉, 이 단계(S300)에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 음각의 미세 패턴 내에만 비전도성 수지(120b)가 충진되고, 미세 패턴(112)이 형성되지 않은 마스터 몰드 기판(110) 표면에는 비전도성 수지가 도포되지 않아서 노출된 상태로 만들어서 마스터 몰드를 완성하는 것이다.

본 실시예에서 이 단계(S300)는 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 소단계(S310, S320)들로 나뉘어 진행되는 것이 바람직하다.

먼저 도 5에 도시된 바와 같이, 음각 패턴(112)이 형성된 상기 마스터 몰드 기판(110) 표면에 전면적으로 비전도성 수지(120)를 도포하는 단계(S310)가 진행된다. 즉, 이 단계(S310)에서는 음각 패턴(112)이 형성된 마스터 몰드 기판(110) 위에 비전도성 수지(120)를 스프레이 방식 또는 스키즈 방식으로 상기 마스터 몰드 기판 전면에 골고루 도포한다.

이때 상기 비전도성 수지(120)는 실리콘이 함유된 코팅제 또는 불소수지가 함유된 코팅제인 것이 바람직하다. 그리고 상기 불소 수지는 PTFE(Poly Tetra Fluore Ethylene), FEP(Flourinated Ethylene Prophylene), PFA(PerFluore Alkoxy) 중 어느 하나인 것이 바람직하며, 상기 실리콘 함유 코팅제는 불소 수지의 함량이 80 ~ 85 중량%, 실리콘 질화물 또는 산화물의 함량이 10 ~ 15중량%의 조성을 가지는 것이 바람직하다.

다음으로는 도 5에 도시된 바와 같이, 전 단계(S310)에서 비전도성 수지(120)가 전면적으로 도포된 상기 마스터 몰드 기판(110) 표면을 폴리싱(Polishing)하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 음각 패턴(112) 내부의 비전도성 수지(120b)를 남기고 나머지 비전도성 수지(120a)를 제거하는 단계(S320)가 진행된다.

그러면 상기 마스터 몰드 기판(110) 중 상기 음각 미세 패턴(112)이 형성된 영역에는 비전도성 수지(120b)가 충진되어 노출되지 않고, 미세 패턴이 형성되지 않은 영역은 도 6에 도시된 바와 같이, 외부로 노출되는 형상이 얻어지며, 이 구조가 마스터 몰드가 되는 것이다.

다음으로는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 마스터 몰드 기판(110)에 전해 도금 방법으로 구리 도금 패턴을 형성하는 단계(S400)가 진행된다. 즉, 이 단계(S400)에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 전 단계(S300)에서 미세 회로 패턴(112) 내에만 비전도성 수지(120b)가 충진된 상기 마스터 몰드 기판(110)을 구리 전구체를 포함하는 도금액에 침지한 후 전기를 인가함으로써 비전도성 수지(120b)가 충진되지 않은 부분에만 선택적으로 구리 도금 패턴(130)을 형성한다.

따라서 상기 마스터 몰드 기판(110)에는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 미세 음각 패턴(112)에 대응하는 미세 양각 패턴의 구리 도금 패턴(130)이 형성되는 것이다. 물론 이렇게 구리 도금 패턴(130)을 형성한 후에, 니켈층(도면에 미도시)을 형성하는 단계가 더 진행될 수도 있다.

다음으로는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 구리 도금 패턴(130)을 분리하여 연성회로기판을 획득하는 단계(S500)가 진행된다. 즉, 이 단계(S500)에서는 상기 마스터 몰드 기판(110) 표면에 형성되어 있는 미세 양각 패턴의 상기 구리 도금 패턴(130)을 플렉서블한 필름(140)으로 전사하여 연성회로 기판을 획득하는 것이다.

본 실시예에서 이 단계(S500)는 구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 플렉서블한 필름을 열융착하는 단계(S510)와 구리 도금 패턴을 분리하는 단계(S520)의 소단계들로 나뉘어 진행되는 것이 바람직하다.

먼저 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 구리 도금 패턴(130)이 형성된 상기 마스터 몰드 기판(110) 상에 플렉서블한 필름(140)을 열 융착하는 단계(S310)가 진행된다. 이렇게 상기 플렉서블 필름(140)을 열융착하는 공정은 통상적인 수단으로 수행될 수 있으며, 예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 구리 도금 패턴(130) 상에 플렉서블 필름(140)을 위치시키고 30 ~ 60kg/cm²의 압력으로 150℃까지 승온시킨 후 10 ~ 100분 동안 유지하는 핫프레스 방식으로 수행할 수 있다.

다음으로는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 필름(140)을 상기 마스터 몰드 기판(110)으로부터 상기 구리 도금 패턴(130)과 함께 분리하여, 상기 구리 도금 패턴(130)이 분리된 연성 회로 기판을 획득하는 단계(S520)가 진행된다.

110 : 마스터 몰드 기판 120 : 비전도성 수지
130 : 구리 도금 패턴 140 : 플렉서블 필름

Claims (4)

1) 마스터 몰드 기판을 준비하는 단계;
2) 상기 마스터 몰드 기판 상에 레이저를 이용하여 음각의 미세 패턴을 형성하는 단계;
3) 상기 마스터 몰드 기판 상의 음각 패턴 내에만 비전도성 수지를 충진하는 단계;
4) 상기 3) 단계를 거친 상기 마스터 몰드 기판에 전해 도금 방법으로 구리 도금 패턴을 형성하는 단계;
5) 상기 구리 도금 패턴을 플렉서블 기판으로 분리하여 연성회로기판을 획득하는 단계;를 포함하는 미세 연성 회로 기판 제조방법.

제1항에 있어서, 상기 마스터 몰드 기판은,
SUS 301, 304, 316 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세 연성 회로 기판 제조방법.

제1항에 있어서, 상기 3) 단계는,
a) 음각 패턴이 형성된 상기 마스터 몰드 기판 표면에 전면적으로 비전도성 수지를 도포하는 단계;
b) 비전도성 수지가 도포된 상기 마스터 몰드 기판 표면을 폴리싱하여 상기 음각 패턴 내부의 비전도성 수지를 남기고 나머지 비전도성 수지를 제거하는 단계;의 소단계들로 나뉘어 진행되는 것을 특징으로 하는 미세 연성 회로 기판 제조방법.

제3항에 있어서, 상기 비전도성 수지는,
실리콘이 함유된 코팅제 또는 불소수지가 함유된 코팅제인 것을 특징으로 하는 미세 연성 회로 기판 제조방법.

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