KR20240050474A - 인쇄 회로 기판 제조 공정 및 인쇄 회로 기판 - Google Patents
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Abstract
금속 도체 구조를 갖는 인쇄 회로 기판을 제조하기 위해, 제1 기판면과 적어도 부분적으로 전기 비전도성 유기 고분자 재료로 구성된 제2 기판면을 갖는 필름 또는 시트로 형성된 기본 기판이 제공된다. 제1 기판면을 레지스트로 덮은 후, 레지스트가 부분적으로 제거되어, 제1 기판면이 여전히 레지스트로 덮여 있는 적어도 제1 서브 영역과 제1 기판면이 레지스트가 없는 적어도 제2 서브 영역으로 분할된다. 적어도 하나의 제2 서브 영역에서 레지스트가 제거된 후, 제1 기판 측면은 플라즈마에 노출되고, 그 도움으로 적어도 하나의 제2 서브 영역의 폴리머 재료가 다시 이동하여 적어도 하나의 리세스를 형성합니다. 이어서, 제1 기판 측면의 금속화 및 제1 기판 측면의 평탄화가 수행되어 제1 서브 영역에 존재하는 금속화가 제거되고 형성된 적어도 하나의 리세스가 유지된다.
Description
이하에서 설명하는 본 발명은 인쇄 회로 기판의 제조 방법 및 그 방법에 따라 제조된 인쇄 회로 기판에 관한 것이다.
인쇄 회로 기판(PCB)은 전자 부품의 캐리어 역할을 하며 전기적 접촉을 보장한다. 거의 모든 전자 기기에는 하나 이상의 인쇄 회로 기판이 포함되어 있다.
인쇄 회로 기판은 항상 전기적으로 비전도성이며 전자 부품과 전기적으로 접촉하기 위해 기판의 적어도 한 면에 도체 트랙 구조(줄여서 도체 구조)가 있는 기본 기판으로 구성된다. 일반적으로 인쇄 회로 기판의 기본 기판은 섬유 강화 플라스틱, 플라스틱 필름 또는 단단한 종이로 만들어진다. 도체 트랙은 일반적으로 구리와 같은 금속으로 만들어진다.
가장 간단한 경우에는 기본 기판의 한쪽 면에만 도체 구조가 있다. 그러나 더 복잡한 회로의 경우 둘 이상의 도체 구조층이 필요한 경우가 많으며, 이 경우 다층 기판(MLB)이 필요하다. 이러한 경우, 예를 들어 캐리어 층의 양쪽에 도체 구조가 제공되거나 각각 도체 구조층이 있는 여러 베이스 기판을 결합하여 MLB(multilayer board)를 형성할 수 있다. 특히, 양면에 도체 구조가 제공되는 베이스 기판은 다층 구조의 기초를 형성할 수도 있다. 서로 다른 컨덕터 트랙 레벨의 컨덕터 트랙은 비아를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해 베이스 기판에 구멍을 뚫고 뚫린 구멍의 벽을 금속화할 수 있다.
베이스 기판에 도체 구조를 형성하는 것은 일반적으로 현상액에서 용해도가 방사선, 특히 자외선에 의해 영향을 받을 수 있는 포토레지스트(레지스트)를 사용하는 다단계 포토리소그래피 공정에서 차감적으로 수행된다. 표준 절차에서는 기본 기판 위에 금속 층(일반적으로 구리 층)을 형성하고 포토레지스트 층으로 덮는다. 예를 들어 포토레지스트 층은 금속 층 위에 적층될 수 있다. 그런 다음 포토레지스트 층은 노출 단계에서 앞서 언급한 방사선에 노출되며, 노출 마스크에 의해 층의 하위 영역이 방사선에 노출되지 않도록 보호된다. 사용되는 포토레지스트 및 현상액에 따라, 노출 단계 후 포토레지스트 층의 노출되거나, 노출되지 않은 하위 영역은 현상액에 용해되어 후속 단계(레지스트 스트리핑)에서 제거될 수 있다. 이 후속 단계인 현상 단계에서는 베이스 기판의 금속층 하위 영역이 노출되며, 이는 후속 단계인 에칭 단계에서 습식 화학적으로 제거할 수 있다. 이후 레지스트가 완전히 제거된 후 남은 금속층의 잔여물은 원하는 도체 구조를 형성한다. 필요한 경우 증착 단계에서 적절한 금속을 전기 도금하는 등의 방법으로 이를 보강할 수 있다.
이 고전적인 방법으로 생산된 도체 트랙은 베이스 기판의 표면에 위치한다. 이는 MLB 생산에 불리할 수 있다. 도체 트랙이 제공되는 베이스 기판의 표면을 다른 베이스 기판으로 압착할 경우, 압착 시 발생하는 압력과 온도로 인한 편차로 인해 제어 및 수정이 필요한 경우가 많다. 베이스 기판 표면의 도체 트랙은 특히 이러한 스트레스에 노출된다. 기판에 있는 트랙의 거리와 치수가 작을수록, 예를 들어 기존 임피던스 및 신호 속도 요구 사항과 관련하여 제어 및 보정에 대한 필요성이 증가한다.
DE 102020209767 A1은 이 문제를 해결하는 금속 도체 구조를 갖는 인쇄 회로 기판을 제조하는 방법을 개시한다. 이 방법에 따르면, 필름 또는 시트 형태의 기본 기판이 제공되며, 이는 적어도 부분적으로 전기적으로 비전도성 유기 고분자 재료로 구성되고 제1 기판면이 커버 금속 층으로 덮여있는 제1 기판면과 제2 기판면을 가진다. 특정 영역에서 커버 금속 층을 제거하기 위해 티타늄 또는 산화 아연의 마스크 층을 커버 금속 층에 적용한 다음 레이저를 사용하여 특정 영역에서 제거하여 제1 기판 측면이 제1 기판 측면이 커버 금속층으로만 덮여 있는 제1 서브 영역과 제1 기판 측면이 커버 금속 층과 마스크 층으로 덮여있는 적어도 하나의 제2 서브 영역으로 나뉜다. 적어도 하나의 제1 서브 영역에서 커버 금속 층을 제거한 후, 제1 기판 측면은 플라즈마에 노출되고, 그 도움으로 적어도 하나의 제1 서브 영역에서 폴리머 재료가 제거되어 적어도 하나의 리세스를 형성하다. 그 결과 적어도 하나의 리세스는 필러 금속으로 채워진 다음 적어도 하나의 두 번째 하위 영역에서 피복 금속 층과 마스크 층이 완전히 제거되어 원하는 도체 구조가 형성된다.
이 방법의 단점은 플라즈마 처리 중에 마스크 층에서 금속 이온이 방출되어 그 결과 홈에 퇴적될 수 있다는 것이다. 이는 바람직하지 않은 결과를 초래할 수 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 피하거나 적어도 감소시킬 수 있는 인쇄 회로 기판의 제조 방법을 개발하는 것을 목적으로 한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 청구항 1의 특징을 갖는 방법을 제안한다. 본 발명의 추가 실시예는 종속 청구항의 주제이다. 청구항 8에 따른 인쇄 회로 기판도 본 발명의 범위에 포함된다. 따라서 모든 청구항의 문구는 본 명세서에 참조로 통합된다.
금속 도체 구조를 갖는 인쇄 회로 기판을 제조하는 본 발명에 따른 방법은 후속하는 a. 내지 i. 단계를 포함한다:
a. 적어도 부분적으로 전기 비전도성 유기 고분자 물질로 구성되고, 제1 기판 면과 제2 기판 면을 가지는 필름 또는 시트 형태의 베이스 기판을 제공하는 단계,
b. 레지스트으로 상기 제1 기판 면을 덮는 단계,
c. 상기 레지스트을 부분적으로 제거하는 단계로, 상기 제1 기판 면이 여전히 상기 레지스트로 덮인 적어도 제1 서브 영역과 상기 제1 기판 면에 상기 레지스트가 없는 적어도 제2 서브 영역으로 상기 제1 기판 면이 나뉘고,
d. 상기 적어도 하나의 제2 서브 영역에서 상기 레지스트의 부분적 제거 이후에, 상기 제1 기판 면에 플라즈마를 노출하는 단계로, 상기 적어도 하나의 제2 서브 영역의 상기 고분자 물질이 제거되어 적어도 하나의 연장된 채널형 리세스를 형성하며,
e. 바람직하게는 상기 제1 서브 영역 및 형성된 상기 적어도 하나의 리세스를 포함하는 상기 제1 기판면을 금속화 하는 단계,
f. 상기 제1 기판 면를 평탄화하는 단계로, 상기 제1 서브 영역 내의 상기 금속을 제거하고, 상기 적어도 하나의 연장된 채널형 리세스를 유지하며,
g. 상기 레지스트는 포토레지스트 또는 레이저로 제거 가능한 고분자 물질로 만들어진 것이며,
h. 상기 제1 서브 영역 내의 상기 레지스트는 d 단계의 상기 플라즈마 처리에 의하여 완전히 또는 거의 완전히 제거되고,
i. 상기 레지스트는 d 단계에서 상기 제1 서브 영역 내 상기 플라즈마에 의한 상기 제1 기판면의 심각한 절단이 발생하기 이전에 상기 연장된 채널형 리세스의 상기 목적하는 깊이가 형성되는 두께로 제공된다.
이 공정과 관련된 이점은 상당하다. 본 발명에 따라 금속 마스크 층의 사용을 피할 수 있으며, 따라서 형성되는 홈에 금속 이온이 침착되는 문제가 발생할 수 없다. 마스크 층을 형성하고 제거하는 단계가 완전히 제거된다. 또한, 후속 평탄화 과정에서 적어도 하나의 리세스 외부의 금속화 영역도 제거할 수 있기 때문에 금속화 중에 마스킹이 필요하지 않다.
적어도 하나의 홈은 금속 도체 경로를 형성할 수 있는 구멍 또는 점 모양 또는 길쭉한 채널 모양의 홈일 수 있다.
위의 맥락에서 "거의"라는 용어는 플라즈마 처리 후 레지스트가 에칭 공정 시작 전의 원래 두께의 10% 미만이거나 플라즈마 처리 후 첫 번째 하위 영역의 전체 표면을 더 이상 덮지 않는 것을 의미한다.
적어도 하나의 길쭉한 채널형 홈은 바람직하게는 5μm ~ 60μm 범위의 깊이를 가진다. 또한, 길쭉한 채널형 리세스는 1μm ~ 100μm 범위의 폭을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 개발에서, 방법은 다음 특징 a. 및 b. 중 적어도 하나를 추가로 포함한다:
a. 레지스트는 제1 기판 면이 첫 번째 서브 영역에서 플라즈마에 노출될 때 플라즈마에 의한 절단으로부터 첫 번째 기판 면을 보호하기에 충분한 두께로 도포된다.
b. 레지스트는 길쭉한 채널형 홈의 원하는 깊이에 1.4 : 1 ~ 0.6 : 1의 비율로 두께를 도포한다.
플라즈마 처리는 베이스 기판의 폴리머 재료만 제거하는 것이 아니다. 오히려 레지스트는 베이스 기판과 평행하게 플라즈마에 의해 공격을 받기도 한다. 본 발명에 따르면, 레지스트는 금속 마스크 층 없이도 플라즈마 공정을 더 쉽게 실행할 수 있도록 일종의 희생 물질로 작용하는 것이 바람직하다.
베이스 기판의 폴리머 재료는 폴리이미드(순수 폴리아마이드(polyamide) 또는 폴리이미드 수지와 에폭시 수지의 혼합물), 폴리아마이드(polyamide), 테프론(Teflon), 폴리에스테르(polyester), 폴리페닐렌 황화물(polyphenylene sulfide), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene), 폴리에테르 케톤(polyether ketone), 시안화 에스테르(cyanate ester) 및 비스말레이미드(bismaleimides), 에폭시(epoxy), 아크릴레이트(acrylate), PPE(polyphenylene oxide)의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 열가소성 폴리머 재료가 바람직하다.
베이스 기판은 고분자 재료, 특히 언급된 고분자 재료 중 하나로 만들어진 필름 또는 시트가 바람직하다.
레지스트의 두께는 레지스트가 거의 완전히 또는 완전히 제거되도록 선택할 수도 있다. 레지스트의 잔류물 또는 제1 서브 영역에서 플라즈마에 의해 약간 공격받은 제1 기판 측의 표면은 또한 제1 기판 측의 후속 평탄화 중에 제거될 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서는, 제1 서브 영역이 전체 플라즈마 처리 동안 레지스트에 의해 덮이고 보호되는 것이 바람직하다.
따라서 이러한 실시예에서, 레지스트의 두께는 원하는 에칭 깊이에 도달했을 때 표면에 레지스트 층이 여전히 존재하는 방식으로 적어도 하나의 홈의 필요한 깊이의 함수로 선택된다.
일반적으로 레지스트는 8μm에서 150μm 사이의 두께로 도포된다.
이에 따라, 바람직한 개발에서, 이 방법은 후속하는 특징 a를 특징으로 한다:
a. 제1 기판 측면의 금속화, 바람직하게는 제1 서브 영역 및 형성된 적어도 하나의 홈을 포함하는 금속화는 플라즈마 처리 직후에 이루어진다.
이 경우 “직후” 레지스트를 미리 제거하지 않고 금속화가 이루어진다는 의미로 이해된다.
필요한 경우 일반적으로 습식 화학적 방법을 사용하여 잔류 잔여물을 제거한다.
레지스트와 관련하여, 본 발명에 따른 방법은 다음 특징 a. 및 b. 중 적어도 하나를 특징으로 하는 것이 바람직하다:
a.
레지스트의 부분적 제거를 위해 노광 후 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분을 제거한다.
b.
레지스트는 제2 서브 영역에서 레이저 절단을 통해 제거된다.
바로 앞의 특징 a. 및 b.는 서로 조합되어 구현하는 것이 바람직하다.
원칙적으로 PCB 생산에 알려진 모든 유기 포토레지스트는 포토레지스트로 사용할 수 있다. 이들은 플라즈마에 대한 감도가 다를 수 있으므로 플라즈마에 의해 다른 속도로 제거될 수 있다. 그러나 제거율은 실험적으로 쉽게 결정할 수 있으므로 그에 따라 레지스트의 두께를 쉽게 조정할 수 있다.
레지스트의 부분 제거가 레이저 절단에 의해 수행되는 경우, 본 발명의 범위 내에서 감광성이 없는 폴리머로 레지스트를 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 맥락에서 폴리아미드 또는 에폭시 수지로 만든 레지스트가 특히 적합하다. 그러나 원칙적으로 레이저를 사용하여 표면에서 제거할 수 있는 모든 폴리머 재료가 적합하다.
레이저 절제를 이용한 폴리머 층 제거는 최첨단 기술이며 더 이상의 설명이 필요하지 않다.
더욱 바람직한 전개에서, 본 발명에 따른 방법은 바로 다음의 특징 a.를 특징으로 하다:
a. 금속화 후, 형성된 적어도 하나의 홈에 도체 구조가 전기적으로 구축된다.
도체 구조의 갈바닉 축적은 전기 화학 증착에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 특히 비아 충전 또는 트렌치 충전 공정에 의한 충전이 선호되는데, 이는 증착이 주로 적어도 하나의 홈에서 이루어지면서 동시에 제1 기판 측에서 원치 않는 증착을 최소화할 수 있게 한다.
원칙적으로 전기 도금은 평탄화 후에도 수행할 수 있다. 그러나 평탄화 전에 수행하는 것이 바람직하다.
도체 트랙은 구리 또는 도핑된 구리로 만드는 것이 바람직하다. 그러나 은과 같은 다른 금속 또는 크롬-니켈 합금과 같은 합금으로 도체 트랙을 구성하는 것도 생각할 수 있다. 원칙적으로 인쇄 회로 기판의 도체 트랙 구조를 만드는 데 사용할 수 있는 모든 금속 및 합금을 고려할 수 있다.
일부 바람직한 실시예에서, 금속화는 제1 기판 면에 전기 전도성을 부여하여, 예를 들어 후속 전기 화학 증착을 위해 음극 접촉부를 배치할 수 있도록 도체 구조의 후속 전기 도금을 위해 준비시키는 목적을 가진다. 이 경우, 금속화는 바람직하게는 나노미터 범위의 두께를 갖는 얇은 층으로 형성되고, 후속적으로 형성된 도체 구조는 바람직하게는 한 자리 또는 두 자리 μm 범위의 두께를 가진다.
금속화의 경우, 첫 번째 기판면은 예를 들어 구리 이온과 같은 금속 이온으로 스퍼터링될 수 있다. 또는 습식 화학적으로 또는 대체 물리 기상 증착(PVD) 또는 화학 기상 증착(CVD)을 통해 금속화를 수행할 수 있다.
그러나, 특히 금속화의 습식 화학적 형성의 경우, 도체 구조의 별도의 후속 구성을 불필요하게 만드는 층 두께로 형성될 수도 있다. 이 경우, 금속화는 적어도 하나의 리세스를 채우고 제1 서브 영역을 덮는 방식으로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 영역에서는 평탄화 중에 금속화를 제거할 수 있다.
바람직하게는 금속화 과정에서 구리 또는 구리 합금 층이 형성된다. 습식 화학 금속화의 경우, 예를 들어 용액에서 구리를 증착하여 금속화를 수행한다.
물리적 및 화학적 기상 증착을 통한 금속화 및 습식 화학 코팅 공정 또는 스퍼터 증착을 통한 금속층 생산은 최첨단 기술이며 더 이상의 설명이 필요하지 않다.
평탄화는 연마 또는 연삭, 특히 화학적 기계적 연마 또는 화학적 기계적 평탄화(CMP,chemical mechanical planarization)를 통해 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 절차 역시 최신 기술이며 더 이상의 설명이 필요하지 않다.
평탄화의 주요 목표는 표면에서 도체 트랙이 튀어나오지 않도록 첫 번째 기판면을 평평하게 만드는 것이다. 대신, 도체 구조는 적어도 하나의 홈에 완전히 충전되는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 공정에 따라 형성된 도체 구조는 솔더 레지스트로 코팅되어 이를 보호한다. 자유 접점은 금, 은 또는 백금과 같은 귀금속으로 코팅할 수 있다.
이 방법의 추가 개발에서, 이 방법은 다층 인쇄 회로 기판을 구성하는 데 사용된다. 위에서 설명한 단계에 따라 얻은 도체 구조는 이 다층 인쇄 회로 기판에서 제1 도체 구조를 형성하며, 필요한 경우 인쇄 회로 기판의 추가 도체 구조에 연결될 수 있다. 추가 도체 구조는 예를 들어 기본 기판의 제2 기판 면에 또는 제2 기판 면에 형성될 수 있다.
특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 방법은 바로 다음의 추가 특징 a. 내지 d. 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다:
a. 베이스 기판은 필러, 특히 유전체 필러, 특히 세라믹 필러 입자를 포함한다.
b. 베이스 기판은 필러가 포함된 플라스틱 필름, 특히 세라믹 필러 입자가 내장된 플라스틱 필름이다.
c. 필러의 평균 입자 크기(d50)는 1μm 미만이다.
d. 베이스 기판의 폴리머 재료는 폴리이미드(순수 폴리이미드 또는 폴리이미드 수지와 에폭시 수지의 혼합물), 폴리이미드, 테프론, 폴리에스테르, 폴리페닐렌 황화물, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르 케톤, 시안화 에스테르 및 비스말레이 미드, 에폭시, 아크릴산염, PPE(폴리페닐렌 옥사이드)의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 열가소성 폴리머 재료가 바람직하다.
바람직하게는, 바로 앞의 특징 a. 및 b., 특히 a. 내지 c., 특히 a. 내지 d. 는 서로 조합하여 구현되는 것이 바람직하다.
필요한 경우, 베이스 기판은 필러, 특히 유전체 필러를 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스 기판은 이산화 규소 입자가 내장된 언급된 고분자 재료 중 하나로 만들어진 필름일 수 있다.
금속 또는 반금속 산화물(이산화규소, 특히 산화알루미늄, 산화지르코늄 또는 산화티타늄) 및 기타 세라믹 필러(특히 탄화규소, 질화붕소 또는 탄화붕소)가 유전체 필러로 특히 적합하다. 필요한 경우 실리콘도 사용할 수 있다.
필러는 입자 형태, 특히 평균 입자 크기(d50)가 나노미터 범위(<1μm)인 입자 형태로 존재하는 것이 바람직하다.
취급이 용이하도록 기본 기판을 캐리어 또는 유리나 알루미늄으로 만든 보조 기판에 부착하여 가공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 방법은 바로 다음 단계 a. 및 b. 중 적어도 하나를 포함한다:
a. 플라즈마를 공급하기 위해 O2, H2, N2, 아르곤, 헬륨, CF4, C3F8, CHF3 및 앞서 언급한 가스들의 혼합물인 O2/CF4 로 구성된 그룹의 공정 가스가 사용된다.
b. 플라즈마는 영하 15℃ ~ 200℃ 범위의 온도, 바람직하게는 영하 15℃ ~ 80℃ 범위의 온도에서 적용된다.
가급적이면 바로 전술한 특징 a. 및 b.가 서로 조합하여 구현되는 것이 바람직하다.
특히 바람직하게는, 본 발명의 맥락에서 플라즈마를 제공하기 위해 사용되는 공정 가스는 CF4, C3F8 및 CHF3를 포함하는 그룹의 반응성 가스 중 적어도 하나를 포함한다.
플라즈마를 이용한 에칭도 최첨단 기술이다. 플라즈마 에칭은 에칭할 재료를 기체 상태로 전달할 수 있는 공정 가스를 사용하다. 에칭된 재료가 농축된 가스는 펌핑되어 배출되고 새로운 공정 가스가 공급된다. 이러한 방식으로 연속적인 제거가 이루어진다.
본 발명의 맥락에서 유도 결합 플라즈마(ICP 플라즈마)는 특히 바람직하며, 예를 들어 DC 바이어스가 있는 ICP 발생기에 의해 생성된다.
바로 위에 언급된 공정 가스는 특히 위에서 언급한 바람직한 폴리머 재료를 에칭하는 데 적합하다.
특히 바람직한 실시예에서, 플라즈마는 이방성 에칭 공정의 일부로 사용된다. 이상적으로, 플라즈마의 이온은 에칭할 기판의 표면에 수직으로 가속된다. 가속된 이온은 물리적 스퍼터 제거를 보장한다.
이방성 에칭 공정으로 특히 적합한 것은 반응성 이온 에칭(RIE)과 반응성 이온 빔 에칭(RIBE)이다.
따라서, 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은 바로 다음 단계 및/또는 특징 a. ~ c. 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다:
a. 플라즈마는 이방성 에칭 공정의 일부로 사용된다.
b. 이방성 에칭 공정에서 플라즈마의 이온은 첫 번째 기판면 및/또는 상단면에 수직으로 가속된다.
c. 플라즈마 공급에 사용되는 공정 가스는 CF4, C3F8 및 CHF3 그룹의 반응성 가스 중 하나 이상으로 구성된다.
바람직하게는, 바로 앞의 특징 a. 및 b., 특히 바로 앞의 특징 a. 내지 c.는 서로 조합하여 구현되는 것이 바람직하다.
놀랍게도 위에서 언급한 미립자 필러의 존재는 플라즈마를 통한 물질 제거 결과에 유익한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 이는 특히 다음을 함께 사용하는 경우에 적용된다.
a. CF4, C3F8 및 CHF3를 포함하는 그룹의 반응성 가스 중 적어도 하나를 포함하는 공정 가스, 특히 이들 가스 중 적어도 하나를 O2, H2, N2, 아르곤 및/또는 헬륨과 혼합한 가스, 및
b. 입자 크기(d50)가 1μm 미만인 하나 이상의 세라믹 필러를 포함하는 기본 기판으로서의 플라스틱 필름.
플라스틱 필름은 입자 크기(d50)가 1 μm 미만인 적어도 하나의 세라믹 필러를 포함하고 동시에 입자 크기 > 10 μm, 바람직하게는 > 5 μm, 특히 바람직하게는 > 2 μm, 특히 > 1 μm의 입자가 없는 것이 특히 바람직하다. 이러한 바람직한 입자 크기로, 상기 공정 가스를 사용할 때, 플라스틱 필름의 필러 입자와 폴리머 성분이 거의 동일한 속도로 에칭되도록 에칭 속도를 조절할 수 있으므로, 에칭 중에 필름으로부터 필름의 추가 처리를 방해할 수 있는 입자 성분이 방출되지 않는다.
이는 특히 이산화규소(silicon dioxide), 산화 알루미늄(aluminum oxide), 산화 지르코늄(zirconium oxide), 산화 티타늄(titanium oxide), 탄화 규소(silicon carbide), 질화 붕소(boron nitride) 및 탄화 붕소(boron carbide)를 포함하는 그룹에서 적어도 하나의 필러가 사용되고 상기 열가소성 폴리머 재료 중 하나를 기반으로 한 필름이 동시에 사용될 때 가능하다, 특히 폴리이미드(순수 폴리이미드 또는 폴리이미드 수지와 에폭시 수지의 혼합물), 폴리아미드, 테프론, 폴리에스테르, 폴리페닐렌 황화물, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르 케톤, 시안화 에스테르 또는 비스말레이 미드, 에폭시, 아크릴산염, PPE(폴리페닐렌 옥사이드)의 혼합물로 만들어진 필름의 경우에는 더욱 그러하다.
상술한 방법에 따라 제조된 금속 도체 구조를 갖는 임의의 인쇄 회로 기판이 본 발명의 목적이다.
설명한 공정에 따르면, 인쇄 회로 기판은 ?m 범위에서 가장 높은 해상도로 생산할 수 있으며, 적은 노력과 낮은 생산 비용으로 최첨단 기술이 허용하는 것보다 높은 수율로 생산할 수 있다.
도체 구조가 베이스 기판에 오목하게 들어가 있다는 사실은 MLB 제조, 특히 설명한 순차적 구조에서 긍정적인 영향을 미친다. 베이스 기판과 절연층이 함께 압착될 때 도체 구조에 작용하는 압력은 비교적 낮기 때문에 기존 임피던스 및 신호 속도 요구 사항과 관련하여 긍정적인 영향을 미친다. 플라즈마 에칭을 사용하여 매우 높은 정확도로 채널을 형성할 수 있다는 사실도 이러한 측면에서 긍정적인 영향을 미친다.
원칙적으로 이러한 채널은 레이저를 사용하여 형성할 수도 있다. 이와 달리 플라즈마 에칭은 모든 채널과 기타 홈을 한 번에 동시에 형성할 수 있어 일반적으로 몇 배 더 빠르고 비용 효율적이라는 이점이 있다. 또한 플라즈마 에칭을 사용하면 더 높은 해상도를 얻을 수 있다.
본 발명의 추가 특징, 세부 사항 및 장점은 청구 범위 및 요약으로부터 명백하며, 이 두 가지의 문구는 참조로 본 명세서의 내용이 되고, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명 및 도면으로부터 명백하다. 이에 따라 도면은 다음과 같이 개략적으로 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예의 단계 순서를 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예의 단계 순서를 도시한 도면이다.
도 1에 따른 방법에서, 금속 도체 구조(101)를 가지는 인쇄 회로 기판(100)을 형성하기 위해, 전기적으로 비전도성 고분자 재료로 이루어진 베이스 기판(102)이 A 단계에서 제공되고, 그 중 제1 기판면(102a)은 레지스트(103)로 덮여 있다.
단계 B에서, 레지스트(103)는 부분적으로 제거되어, 제1 기판면(102a)이 여전히 레지스트(103)로 덮여 있는 적어도 제1 서브 영역(102b)과 제1 기판면(102a)이 레지스트(103)로부터 자유로워진 적어도 제2 서브 영역(102c)으로 제1 기판면(102a)이 분할된다.
단계 C에서, 제1 기판면(102a)은 플라즈마에 노출된다. 그 결과 적어도 하나의 제2 서브 영역(102c)에서 폴리머 재료가 제거되어 길쭉한 채널형 리세스(104)가 형성된다. 동시에 플라즈마는 레지스트(103)도 공격한다. 도시된 변형에서, 플라즈마 처리가 완료된 후에도 제1 서브 영역(102b)이 여전히 레지스트(103)의 얇은 층으로 덮이기에 충분한 층 두께가 제공된다. 그런 다음 습식 화학적 수단에 의해 제거되며 그 결과는 D로 표시되었다.
대안적으로, 많은 경우에 바람직한 변형에서, 레지스트(103)는 1.4 : 1 내지 0.6 : 1 범위의 비율로 길쭉한 채널형 홈의 원하는 깊이까지 두께로 도포되고, 플라즈마 처리에 의해 레지스트의 후속 습식-화학적 제거가 더 이상 필요하지 않을 정도로 제거된다. 그 결과, 플라즈마 처리 후 바로 아래에 설명된 금속화(단계 E)를 수행할 수 있다.
상기 단계 E에서, 제1 기판면(102a)의 금속화는 습식 화학 증착에 의해 수행되며, 이는 전체 기판면(102a)이 리세스를 포함하여 증착된 금속으로 덮이도록 수행된다. 후속 평탄화는 제1 기판 표면(102a)의 과도한 금속을 제거하고 도체 구조(101)를 노출시킨다(단계 F 참조). 도체 구조(101)는 단계 E에서 증착된 금속으로 채워진 긴 채널형 리세스를 포함하다.
필요한 경우 E 단계의 금속화는 여러 개별 단계로 구성될 수 있다.
Claims (8)
- 금속 전도 구조(10)을 가지는 인쇄 회로 기판(100)을 제조하는 방법으로, 상기 방법은:
a. 적어도 부분적으로 전기 비전도성 유기 고분자 물질로 구성되고, 제1 기판면(102a)과 제2 기판면을 갖는 필름 또는 시트 형태의 베이스 기판(102)을 제공하는 단계,
b. 레지스트(103)으로 상기 제1 면을 덮는 단계,
c. 상기 레지스트(103)을 부분적으로 제거하는 단계로, 상기 제1 기판면(102a)이,
상기 제1 기판면(102a)이 여전히 상기 레지스트로 덮인 적어도 제1 서브 영역(102b)과 상기 제1 기판면(102a)에 상기 레지스트가 없는 적어도 제2 서브 영역(102c)으로 나뉘고,
d. 상기 적어도 하나의 제2 서브 영역(102c)에서 상기 레지스트(103)의 부분적 제거 이후, 상기 제1 기판면(102a)에 플라즈마를 인가하는 단계로, 상기 적어도 하나의 제2 서브 영역(102c)의 상기 고분자 물질이 제거되어 적어도 하나의 연장된 채널형 리세스(104)를 형성하고,
e. 상기 제1 기판면(102a)에 금속화를 수행하는 단계, 및
f. 상기 제1 기판면(102a)를 평탄화하는 단계로, 선택적으로, 상기 제1 서브 영역(102b)내의 상기 금속을 제거하고, 상기 적어도 하나의 연장된 채널형 리세스(104)를 유지하며,
g. 상기 레지스트(103)는 포토레지스트 또는 레이저로 제거 가능한 고분자 물질로 만들어진 것이며,
h. 상기 제1 서브 영역(102b)내의 상기 레지스트(103)는 d 단계의 상기 플라즈마 처리에 의하여 완전히 또는 거의 완전히 제거되고,
i. 상기 레지스트(103)는 d 단계에서 상기 제1 서브 영역(102b) 내 상기 플라즈마에 의한 상기 제1 기판면의 심각한 절단이 발생하기 이전에 상기 연장된 채널형 리세스(104)의 상기 목적하는 깊이가 형성되는 두께로 제공되는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 방법은
a. 상기 레지스트(103)는 상기 연장된 채널형 리세스(104)의 목적하는 깊이 대비 1.4: 1 내지 0.6:1의 비율의 두께로 형성되는 특징을 더 포함하는 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 방법은
a. 상기 레지스트(103)는 상기 연장된 채널형 리세스(104)의 목적하는 깊이 대비 1.4: 1 내지 0.6:1의 비율의 두께로 형성되는 특징을 더 포함하는 방법. - 제1항 내지 제3항에 있어서,
상기 방법은
a. 상기 레지스트(103)는 부분적 제거를 위해 노광되고, 후속하는 상기 노광되거나 노광되지 않은 서브 영역들이 제거되는 특징
b. 상기 레지스트(103)는 상기 제2 서브 영역의 레이저 절단에 의하여 제거되는 특징 중 적어도 하나의 특징을 더 포함하는 방법. - 제1항 내지 제4항에 있어서,
a. 상기 베이스 기판은 세라믹 필러 입자를 포함하는 특징
b. 상기 필러들은 평균 입자 사이즈(d50)<1μm인 특징
c. 상기 베이스 기판의 상기 고분자 물질은 바람직하게, 열가소성 고분자 물질로, 바람직하게는 폴리이미드(순수 폴리아마이드(polyamide) 또는 폴리이미드 수지와 에폭시 수지의 혼합물), 폴리아마이드(polyamide), 테프론(Teflon), 폴리에스테르(polyester), 폴리페닐렌 황화물(polyphenylene sulfide), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene), 폴리에테르 케톤(polyether ketone), 시안화 에스테르(cyanate ester) 및 비스말레이미드(bismaleimides), 에폭시(epoxy), 아크릴레이트(acrylate), PPE(polyphenylene oxide)의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질인 특징 중 적어도 하나의 특징을 더 포함하는 방법. - 제1항 내지 제5항에 있어서,
a. 금속화 이후, 상기 적어도 하나의 리세스(104)에서 도체 구조(101)가 갈바닉적으로(galvanically) 축적되어 형성되는 특징을 더 포함하는 방법. - 제1항 내지 제6항에 있어서,
a. 제1항의 d 단계에서, CF4, C3F8 및 CHF3, 특히 이러한 가스 중 하나 이상과 O2, H2, N2, 아르곤 및/또는 헬륨의 혼합으로부터의 상기 반응성 가스들의 적어도 하나를 포함하는 공정 가스가 사용되는 특징과
b. 상기 베이스 기판으로 입자 사이즈(d50) <1μm인 적어도 하나의 세라믹 필러를 포함하는 적어도 하나의 플라스틱 필름을 사용하는 특징의 조합을 더 포함하는 방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 금속 전도 구조(101)를 가지는 인쇄 회로 기판.
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