KR920008721B1 - 망점 에칭을 이용한 ic 회로 인쇄용 금속제판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

망점 에칭을 이용한 IC 회로 인쇄용 금속제판의 제조방법

제1도는 금속 마스크를 사용한 스크린 인쇄방법을 나타내는 도면.

제2도는 종래의 금속 마스크의 단면도를 나타낸 도면.

제3도는 본 발명의 금속 제판을 제조하기 위한 공정도.

제4도는 본 발명의 금속 마스크에 사용되는 망점의 형태를 나타낸 도면.

제5도와 제6도는 본 발명의 축소 필름 및 에칭용 필름의 예를 나타낸 도면이다.

발명은 망점 에칭(net eching)을 이용한 스크린 인쇄용 금속제판의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 금속 마스크 자체에 망점을 에칭하여 망사를 쓰지 않고도 망사가 갖는 특성을 갖추게 한 망점에칭을 이용한 IC회로 인쇄용 금속제판의 제조방법에 관한 것이다.

IC 회로를 스크린 인쇄함에 있어서 제판의 제작이 스크린 인쇄의 정밀도에 절대적인 영향을 미쳐 왔으며, 제판의 제작기법에 따라 인쇄의 횟수, 인쇄의 두께 및 인쇄의 정밀성등이 달라지게 되는데, 현재 사용되고 있는 제판 제작의 기법에는 직접제판법(direct stensil with only emulsion process), 직간접 제판법(direct-indirect stensil process), 필름 간접법(indirect stensil with film) 및 금속판 간접제판법(indirect stensil with metal mask)이 사용되고 있다.

A. 직접 제판법은 실크, 폴리에스터, 나일론 및 금속등으로 된 망사위에 엔코줄 Ⅱ이나 우라노 유제와 같은 감광성 유제를 도포하고, 노광한 후 수세 건조하여 이를 인쇄기판으로 사용하는 기법이다.

B. 직간접 제판법은 망사의 인쇄면(printing side)에 감광성 필름을 유제로 부착하고, 스퀴지면(sqeeze side)에 감광성 유제를 도포하여 노광한 후 수세 및 건조하여 이를 인쇄제판으로 사용하는 기법이다.

C. 필름 간접법은 망사의 인쇄면에 캐필러리 필름(capillary film)을 물로 부착하므로서 유제를 사용하지 않고 필름만으로 된 막을 노광하여 이를 인쇄제판으로 사용하는 기법이다.

D. 금속판 간접 제판법은 니켈판이나 구리판으로 된 금속판에 회로를 에칭하여 제작된 금속 마스크를 망사위에 부착하여 금속판 부분의 겹쳐진 망사를 칼로 오려낸 다음 이를 인쇄제판으로 사용하는 기법이다.

최근에 스크린 인쇄가 전자회로 인쇄에 이용되면서부터 제판의 다양성, 정밀성, 고수명 및 경제성이 요구됨에 따라 점차로 필름 대신 금속판을 이용하려는 노력이 계속되고 있다.

상기한 바와 같은 제판 기법의 특성을 좀더 상세히 비교하여 보면, (표1)과 같다.

[표 1]

상기와 같은 인쇄 제판법중 금속 에칭 스텐실(metal etching stensil)은 국내에서는 초보단계를 벗어나지 못하는 실정으로서, 본드(bond)인쇄제판, 솔더 크림(solder cream)인쇄제판에 주고 사용되고 있으며, 최근에는 표면장착기술(SMT, surface mounting technology)의 장비가 국내에 도입되면서 금속 마스크가 급속도로 사용되고 있는 실정이다.

금속 에칭 마스크란 주로 스텐인레스 강철판, 구리판 및 니켈판 등으로 된 금속판에 필요한 회로를 에칭하고, 제1도에 도시한 바와 같이 에칭된 금속판(금속 마스크)이 견장된 프레임의 망사에 본드로 접착되어 있다. 이러한 금속 마스크를 사용하여 인쇄를 하면 제1도에서와 같이 금속판의 회로가 에칭된 금속판을 통하여 잉크가 인쇄용지에 묻혀지게 되는 것으로서, 주로 직접 본딩 구리기판(Direct Bond Copper substrate)이나 표면장착소자(Surface Mounting Device)의 솔더 크림 인쇄에 사용된다.

그러나, 제2도에 도시한 바와 같은 형태의 금속 마스크를 제조하기 위하여 (다)의 회로부분(빗금이 쳐지지 않은 부분)을 에칭하고, 회로가 에칭된 금속 마스크(빗금쳐진 가와 나 부분)를 견장된 프레임 망상 본드로 접착시키게 되면, (가) 부분과 (나)부분이 분리되기 때문에 (나)부분을 마스크상에서 잡아줄 수가 없으므로 제2도와 같은 형태의 전자회로가 에칭된 금속판을 제조할 수 없는 문제점이 있었다.

그러므로, 직간접법이 수명이 짧고 수회의 인쇄에도 회로(제판상의)가 변형되는 단점이 있음에도 불구하고, 이러한 회로를 제작하기 위하여는 부득불 직간접법을 사용할 수 밖에 없었다.

특히, 액정표시소자의 생산에서는 전혀 금속 마스크를 사용할 수 없으므로 직간접법을 사용하였었다.

따라서, 본 발명은 금속 마스크에서 필요한 회로부분을 종래와 같이 에칭하지 않고, 금속 마스크상의 에칭될 회로부분을 망점형태로 에칭하여 줌으로써 망사를 쓰지않고도 망사가 갖는 특성을 그대로 살려줄 수 있는 망점에칭을 이용한 IC 회로 인쇄용 금속 제판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 망점이 벌집모양, 원점형, 또는 사각이나 마름모형 중의 어느하나에 속하는 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명의 망점 에칭을 이용한 스크린 인쇄용 금속제판의 개략적인 공정도를 나타낸 것이다.

제3도에 의거하여 본 발명의 망점 에칭을 이용한 스크린 인쇄용 금속제판을 제조하는 방법을 순서대로 설명한다.

1. 망점 도안

스크린 인쇄에 있어서, 망점 결정은 인쇄결과에 절대적인 영향을 미치게 되므로, 회로의 정밀도, 잉크의 종류, 잉크의 정도, 사용기계의 스퀴지 압력 및 인쇄하고자 하는 제판의 두께 등을 고려해서 망점을 결정해야 하며, 망의 수도 실의 굵기, 망사의 두께 및 개구율, 잉크 투하적량을 계산하여 설정하여야 한다.

일반적으로, 전자회로의 인쇄시에는 110 내지 120T(250 내지 300메쉬)의 망을 사용하고, 그림이나 사진등의 인쇄시에는 70 내지 77T(180 내지 200메쉬)의 망을 사용하며, 솔더 크림, 본드 및 유리 등의 잉크를 사용할 때에는 23 내지 50T(60 내지 130메쉬)를 사용하나, 이러한 조건을 작업자의 기호, 작업장의 환경 조건, 기계의 능력 및 잉크의 상태를 따라 다소 변경될 수도 있다.

이와 같이 망점을 결정한 후 실물 크기의 10배 내지 20배 정도로 확대된 일정 형태를 갖는 망점의 원도를 작성한다. 본 발명에서는, 원도의 에칭시 화학적인 변화를 고려하고, 스퀴지의 이송방향등을 고려하여 망점의 형태로 제4도에 도시한 바와 같은 가로와 세로로 교차된 직선이나 벌집무늬등이 사용되고, 이외에도 또는 원점형이나 또는 가로방향의 빛선 등이 사용된다.

2. 상기 1. 공정에서 결정된 망점 도안을 검토한 후 이상이 없다고 판단되면 진공 밀착 카메라로 이 망점도안을 밀착촬영하여 1 : 1의 비율로 망점도안에 대한 음판필름(negative film)을 비율로 제작한다.

3. 회로 도안

인쇄하려고 하는 회로의 설계가 작성되면 그 회로도에 준하여 10 내지 20배 정도로 확대하여 원하는 회로도를 도안한다.

4. 필름 제작

완성된 회로 도안을 설계도와 비교한 후 이상이 없으면 상기와 같이 회로도를 밀착촬영을 하여 1 : 1의 비율로 회로도에 대한 음판 필름(negative film)을 제작한다.

5. 조합밀착 필름제작

상기 1. 공정에서 완성된 망점에 대한 음판 필름과 상기 2. 공정에서 완성된 전자회로도에 대한 음판 필름을 조합밀착하여 양판(positive film)의 망점회로 필름을 1 : 1의 비율로 제작한다.

6. 축소필름 제작

상기와 같이 조합밀착시켜 망점회로필름을 제작한 후 상기 공정에서 확대된 비율과 같은 비율(10배 내지 20배)로 축소하여 실물크기로 음판의 축소필름을 제작한다.

7. 필름 배열

상기 6. 공정에서 축소된 필름을 배열하는 공정으로서, 축소된 필름을 인쇄하고자 하는 제판상의 위치로 제5도와 같이 정렬시킨다.

제5도의 축소된 필름에서 흰 부분이 회로부분으로서 제4도의 (다)부분이 되는 것이고, 바깥쪽의 검은 부분이 (가)부분이며, 중심의 검은 부분이 (나)부분이다.

8. 에칭용 필름 제작

상기와 같이 축소 필름을 배열한 후, 제6도와 같이 센터 포인트가 일치하게 밀착시키고 노광할 수 있는 양판의 에칭용 필름을 제작한다.

9. 원단 절단

회로상의 인쇄의 두께가 설정되면 그에 따른 금속판을 선택한다. 일반적으로, 잉크의 두께는 잉크의 점도에 따라 좌우되지만, 잉크가 건조되면 인쇄시 잉크 두께의 55％ 정도의 두께를 가지므로, 150％ 정도의 두께를 갖도록 인쇄 두께를 선택하고, 또한 인쇄기계의 스퀴지 이동거리를 감안하여 금속판의 면적을 확정하다.

이와 같이 인쇄의 두께와 금속판의 면적이 결정되면, 금속판을 절단한다.

10. 탈지

상기와 같이 절단된 금속판의 표면에 얼룩, 광택불, 부착된 이물질 등을 제거하기 위하여 탈지를 실시하는데, 이러한 탈지공정에 있어서 중요한 점은 표면의 색상 및 광택에 변화가 없어야 한다.

탈지제에는 여러 가지 종류가 있으므로 적당한 것을 선택하여 사용하면 되는데, 강알칼리성의 탈지제를 사용한 경우에는 변색이 되므로 반드시 탈지후 산을 사용하여 중화처리를 해야 한다.

11. 정면

이 공정은 정밀한 에칭공정을 수행하기 위하여 금속판의 면을 고르게 하는 공정으로서, 사포나 탈산칼슘등으로 금속판의 면을 연마하여 표면상의 흠을 제거하므로써 금속판의 면을 고르게 한다.

12. 유제 도포 및 필름 부착

금속판상에 감광액을 도포하는데, 일반적으로 젤라틴이나 아교를 40 내지 60℃의 물에 녹이고, 젤라틴이나 아교가 녹은 물에 중크롬산 암몬의 감광제를 혼합하여 이를 감광액으로서 사용하며, 합성 수지계로는 산과 알칼리에 강한 특성을 갖는 PVA를 사용한다.

감광액을 금속판에 도포하는 경우에는 감광액의 고형량, 점도, 온도 및 량, 회전기의 속도 및 감광제 도포전의 표면의 수분상태등을 면밀히 검토한 후 감광액을 도포하여야 한다.

그 다음, 금속판에 드라이 필름을 부착시킨 후 노광을 한다.

13. 건조

상기와 같이 드라이 필름을 부착한 다음 노광을 적절하게 수행한 후에는 즉시 물로 세정하고, 110 내지 115℃의 온도로 건조한다.

14. 노광공정

노광공정은 진공밀착 양면 노광기를 이용하여 약 10분동안 금속판의 양면을 동시에 노광한다. 이때, 노광기의 광원은 3KW의 수은등으로서 광원과 금속판의 거리는 1미터 정도의 거리가 적당하다. 양면에 밀착된 필름의 포인트가 어긋나면 에칭시 망점이나 회로가 이중으로 되어 실제 에칭하고자 하는 크기보다 에칭후의 크기가 커지게 되므로 양면에 밀착된 필름의 양면을 정확하게 일치시켜야 한다.

이때, 노광후 확인하여 하프 톤(half tone) 현상이 발생할 경우, 유산 알루미늄 2％의 용액으로 닦아주면 이러한 현상을 제거할 수 있다.

15. 강막처리

상기에서 금속판에 도포한 막을 강하게 하기 위해서는 필히 경막처리를 해야한다. 이러한 막을 강하게 하는 강막제의 처리는 2가지의 방법이 있는데, 하나는 습식상태에서 스폰지나 탈지면에 강막제를 많이 묻힌 후 이를 면전체에 고르게 바른 다음 30초가 경과하면 물로 세정하고 건조시켜 강막시키는 방법과, 다른 하나는 노광후 세정하고 건조된 금속판을 햇빛에 5 내지 10분 정도 노광시키거나 햇빛 대신 노광기를 사용하여 20 내지 30분간 노광하므로써 강막시키는 방법이다.

16. 에칭공정

가) 스텐레스, 구리 및 니켈 등으로 된 금속판의 부식액으로 염화 제2철(F₂CI₃)의 액을 사용하여 에칭한다. 이때, 부식액을 회전식 노즐이 달린 분무기로 양면에서 분무해 주면 에칭속도가 빨라질 뿐만 아니라 에칭이 양호하게 되어 선명한 망점을 얻을 수 있다.

나) 부식액의 온도는 약 50℃가 적당하며, 온도가 이보다 높을 경우에는 부식면이 거칠게 되고, 온도가 이보다 낮은 경우에는 부식시간이 오래 걸리게 되는 문제점이 있다.

다) 부식시간을 적절히 하여 부식을 하여야 하는데, 시간이 지남에 따라 부식액의 부식능력이 저하되므로 부식도중 부식액의 농도를 수시로 점검해야 한다.

17. 탈막 및 인쇄 공정

탈막은 가성소오다(NaCI) 20％ 용액에 침적시켜 탈막하거나 사포를 사용하여 막의 표면을 문질러서 탈막을 한다. 탈막후, 물로 씻은 후 탄산칼슘으로 문질러서 광택을 낸다.

이상에서 설명한 바와 같은 방법으로 제조된 금속 마스크를 사용하여, 제2도에 도시한 바와 같은 회로를 인쇄하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

제2도에 도시한 회로를 인쇄하는 경우, 종래에는 (다)부분의 회로를 에칭하면 상기 회로부분을 제외한 (가)와 (나)부분의 금속판이 서로 접속되지 않고 분리되어 있지 않기 때문에 상기에서 설명한 바와 같이 (나)부분의 회로를 인쇄할 수 없었다. 그러나, 본 발명에서는 (나)부분의 회로를 전부 에칭하는 것이 아니고, (나)부분의 회로가 제4도 (A)나 (B)에 도시한 바와 같은 형태를 갖는 망점으로 에칭되기 때문에 금속판의 (가)부분과 (나)부분이 서로 분리되지 않게 된다. 그러므로, 제4도와 같이 (가)부분과 (나)부분의 금속판이 망점 형태로 에칭된 (나)부분의 회로에 의해 접속되어 있기 때문에, 제1도에서 설명한 바와 같이 견장된 프레임에 이 금속판을 본드로 부착할 수 있으므로, 제2도와 같은 형태를 갖는 회로가 인쇄용지에 인쇄된다.

상기한 바와 같이 설명한 본 발명의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

1. 직접 제판법 또는 필름 간접법에서는 인쇄도중 인쇄제판의 화학적인 변화와 물리적인 변형이 발생되지만, 본 발명의 금속 마스크를 사용하면 장력(tension)의 변형이나 물리적인 스퀴지의 이송압력에 견딜수 있으므로 회로의 변형이 없으며, 인쇄잉크로 인한 산화현상도 방지할 수 있어 인쇄도중 인쇄제판의 변형을 방지할 수 있으므로 초정밀의 인쇄가 가능하다.

2. 유제나 필름을 사용한 제판인쇄는 장력의 변형이나 회로의 탈막 등에 의한 막의 손상으로 인하여 3,000 내지 10,000회정도밖에 앤쇄를 할 수 없지만, 본 발명의 금속 마스크를 사용하면 회로의 변형없이 10,000 내지 50,000회 정도의 인쇄를 할 수 있다.

3. 유제나 필름을 사용한 제판을 사용하는 경우는 IC 패키지시 한 모델로 100 내지 300백만개를 인쇄해야됨에 따라 인쇄횟수가 20,000 내지 50,000회를 인쇄해야 하고 한 모델의 생산시 제판을 여러번 갈아끼어야 하지만 본 발명을 사용하면 한 번으로서 한 모델을 인쇄할 수 있으므로 시간이 절약될 뿐만 아니라 그에 따라 경제적인 면에서도 이점을 얻을 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 망점 및 망점의 형태를 설정하여 망점을 도안한 후, 이 망점 도안에 대한 필름을 제작하는 공정과, 인쇄하려고 하는 회로를 설계하고 이 회로도에 대한 필름을 제작하는 공정과, 상기 제작된 망점에 대한 필름과 전자회로도에 대한 필름을 조합밀착하여 망점회로필름을 제작하는 공정과, 상기 망점회로필름을 축소하여 축소필름을 제작한 다음 이 축소된 필름을 제판상의 위치로 배열하는 공정과, 에칭시 센터 포인트가 일치되도록 에칭용 필름을 제작하는 공정과, 인쇄의 두께 및 인쇄기계의 스퀴지 이동거리를 감안하여 금속판의 면적을 결정하여 금속판을 절단하는 공정과, 금속판 표면의 이물질을 제거한 후 금속판의 면을 고르게 하기 위한 정면공정과, 금속판상에 감광액을 도포한 후 드라이 필름을 부착한 후 노광하는 공정과, 금속판에 부착된 막을 강하게 하는 강막처리후, 금속판을 에칭하는 공정으로 행해짐을 특징으로 하는 망점 에칭을 이용한 IC 회로 인쇄용 금속제판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 망점의 형태로 원점형, 벌집모양 또는 사각이나 마름모형중의 하나로 됨을 특징으로 하는 망점 에칭을 이용한 IC 회로 인쇄용 금속 제판의 제조방법.

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