KR940003719B1 - 다층기판 접착방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

다층기판 접착방법 및 장치
제1도는 본 발명에 의한 다층기판 접착장치의 단면도.
제2도는 프레싱플레이트의 평면도.
제3a도~제3f도는 제1도의 다층기판 접착장치를 사용하여 다층배선기판을 제조하는 방법을 나타낸 공정도.
제4도는 본 발명에 의한 다층기판 접착장치에 의해 형성된 다층기판의 압력분포의 설명도.
제5도는 본 발명에 의한 다층기판 접착장치에 의해 형성된 다층기판의 두께분포의 설명도.
제6도는 종래의 접착장치의 단면도.
제7도는 다층기판이 압착되는 경우에 인가되는 종래의 압력분포의 설명도.
제8도는 다층기판의 압착되는 경우에 종래의 두께분포의 설명도.
제9도는 종래의 프레싱플레이트의 평면도.
본 발명은 다층기판 접착방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 균등한 압력을 가함에 따라 형성되는 다층배선기판, 라미네이트플라스틱시트등과 같은 다층기관 접착방법 및 장치에 관한 것이다.
최근, 상당수의 다층배선기판이 사용되는 대규모 콤퓨터에 있어서는 주목할 만한 진보가 이루어져 왔다. 이 다층배선기판은 유리섬유가 함유된 얇은 수지시트와 한쪽면 또는 양쪽면에 금속성 회로를 구비한 구리도금 라미네이트시트를 교호로 적층하고, 다수의 미소한 구멍을 뚫고, 그 구멍에 여러가지 전자소자를 실장하여 복잡한 3차원 전기회로를 형성한다.
이 다층배선기판은 수십개의 구리도금 라미네이트시트를 적층하고, 이 적층된 시트를 2개의 대향하는 프레싱플레이트의 사이에 넣고, 양측에서 가압함으로써 접착된다. 이러한 접착공정에 있어서, 구리도금 라미네이트시트의 수지는 적절하게 가열·용융되어 여러 회로사이에서 유동되고, 나머지는 배선기판 사이로 흘러나와 고형화됨으로써 각 배선기판이 압착되며, 이 공정에 있어서 배선기판의 상대적인 변위가 발생할 수 있다. 이러한 변위를 방지하기 위하여 제6도에 도시된 바와 같이, 배선기판의 적절한 위치에 구멍을 뚫고, 이 구멍내에 핀(8)을 삽입하여 배선기판의 변위를 방지한다.
상기한 방법에 의해 제조되는 다층배선기판(5)에 있어서는 제7도에 도시된 바와 같이, 그 제조공정에서 극히 불균등한 압력분포가 초래되며, 결과적으로 다층배선기판(5)이 제8도에 도시된 바와 같이 두께분포가 균등하게 되지 않는다. 또한, 불균등한 압력분포는 압력이 낮은 주변영역에서 기포를 발생시키게 되어 다층배선기판(5)의 수지부에서의 전기적인 절연특성이 열화된다. 층변위의 방지를 위해 구멍내에 삽입된 핀(8)이 프레싱플레이트에 의해 고정된다는 이유와, 또한 마찰에 기인한다는 이유로 배선기판이 자유롭게 팽창되거나 수축되는것이 불가능하므로, 배선기판의 강제적인 이동에 의해 불균등한 두께분포 또는 층의 변위가 발생된다. 이러한 바람직하지 않은 현상은 다층배선기판(5)이 압축 및 가열중에 팽창하고, 압축 및 가열이 중지되는 경우 수축된다는 사실에 기인한다.
상기한 문제를 해결하기 위한 방법이 제40회 플라스틱가공에 대한 합동강연회(the 40th Joint Lecture for Plastic Working)(1988)의 보고서(307~310 페이지)를 통해, 교오이, 무로오카 및 무라가미에 의해 제안되었으며, 이 방법에 있어서는 다층배선기관을 압착하기 위한 2개의 프레싱플레이트(1, 2) 사이에 다층배선기판(5)의 주변에 시일링재를 배설하고, 용융된 수지가 압착작업동안 배선기판사이 및 다층배선기판(5)의 주변영역에 성형되어 수지의 유체 또는 유체에 가까운 상태가 유지되도록 함으로써 상기한 불균등한 압력분포를 보정하도록 되어 있다. 이러한 방법에 의하면, 상기한 불균등한 두께분포 및 압력이 낮은 다층배선기판(5)의 주변영역에서의 기포를 억제하는 장점이 있다. 그러나, 다층배선기판(5)의 자유로운 팽창 또는 수축이 억제되어, 배선기판의 강제적인 이동에 의해 초래되는 불균등한 두께와 층변위의 문제는 여전히 남아있다. 제9도에 도시된 바와 같이, 프레싱플레이트(1, 2)에 슬롯(10)을 형성하므로써 고정되어 있는 프레싱플레이트(1, 2)의 상기한 위치결정핀(8)의 문제를 해소하는 것이 공지되어 있으나, 이러한 방법에 의하면 결국 프레싱플레이트(1, 2)와 피압착다층배선기판(5) 사이의 마찰이 다층배선기판(5)의 자유로운 팽창 및 수축을 억제하게 된다.
본 발명의 목적은 최소한 다층기판의 한쪽면이 낮은 마찰상태를 갖도록 형성하여, 다층기판이 가압되는 경우 다층기판의 표면이 균등한 팽창상태를 유지함으로써 얻어지는 균등한 두께를 갖는 다층기판 접착방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 있어서는 2개의 대향하는 프레싱플레이트와 피압착다층기판 사이에서의 마찰력을 저감한다. 즉, 저마찰층이 프레싱플레이트의 표면에 형성되고, 위치 결정핀의 직경에 대해 충분한 정도의 여유의 크기를 가지는 구멍이 다층기판 위치결정핀에 대향되는 위칭의 프레싱플레이트에 형성된다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다. 제1도는 본 발명에 의한 다층기판 접착장치를 나타내며, 이 다층기판 접착장치는 상부프레싱플레이트(1)와 하부프레싱플레이트(2)로 구성되고, 이 상부 및 하부프레싱플레이트(1, 2)는 모두 유압식 프레스장치에 의해 압축되도록 배설된다. 이 제1도는 프레스장치에 의해 압축되기 직전의 다층기판 접착장치를 나타내고 있다. 상기 하부프레싱플레이트(2)는 용기와 같은 형상으로 되어 있고, 상부프레싱플레이트(1)는 상기 하부프레싱플레이트(2)에 결합하도록 덮개와 같은 형상으로 되어 있다. 상기 상부 및 하부프레싱플레이트(1, 2) 내측의 대향하는 위치에는 핀구멍(9)이 배설되고, 이 구멍(9)에 위치결정핀(8)이 적절히 끼워져서 다층배선기판(5)을 정위치에 위치시키며, 이 위치결정핀(8)은 직경이 약 3~6mm이고, 핀구멍(9)은 상기 위치결정핀(8)보다 직경이 0.5~1.0mm 정도 약간 크다. 또한, 시일재로 형성된 시일링(seal ring)(3)이 용기형상 하부프레싱플레이트(2)의 내주변측에 배설되고, 이 시일링(3)의 내주변면과 다층배선기판(5)의 외주변면은 이들 2개의 플레이트가 압착되지 않은 경우 상호 약 1~5mm의 공간(6)이 떨어져 있다. 이 공간(6)은 다층배선기판(5)이 압축 및 가열되는 경우 수지가 용융되어 나와도 수지(4)가 그 사이에서 성형될 수 있는 정도의 크기로 형성된다. 이 시일링(3)은 20~200kg/cm2의 탄성율을 가지는 실리콘등의 재료로 제조된다.
다층배선기판(5)은 다른 배선패턴으로 형성된 7개의 배선기판으로 구성되고, 이 7개의 배선기판은 그 사이에 접착시트가 개재되어 적층되므로 3차원 회로를 형성하게 된다. 또한, 이 7개의 배선기판의 양쪽에는 폴리이미드막(7)이 고착되며, 이 폴리이미드막(7)은 표면방향 즉 횡방향의 마찰을 감소시키는 작용을 하게 된다. 좀더 구체적으로 설명하면, 상부 및 하부프레싱플레이트(1, 2)가 압축되어 다층배선기판(5)이 횡방향의 응력을 받는 경우 다층배선기판(5)은 상부 및 하부 프레싱플레이트(1, 2)의 마찰력에 의해 직접적으로 작용되지 않고 횡방향으로 자유롭게 팽창된다. 즉, 다층배선기판(5)의 횡방향 슬라이딩 마찰이 폴리이미드막(7)에 의해 감소되므로 다층배선기판(5)이 자유롭게 팽창되는 것이 가능하게 된다. 상기 내열폴리이미드막(7) 이외에도 내열성을 갖는 테플론(Teflon)을 사용할 수 있다. 또한, 슬라이딩마찰을 더욱 저감하기 위해 상기 폴리이미드막(7)의 표면에 오일을 도포할 수 있으며, 이 경우에 사용되는 오일은 내열성을 갖는 것이면 어떠한 것도 사용가능한다.
다층배선기판(5)의 재료로서는 유리보강·수지주입·구리도금기판이 사용되고, 접착시트로서는 열가소성수지가 주입된 유리섬유와 같은 수지침투가공재(prepreg)가 사용된다. 또한, 다층배선기판(5)을 형성하기 위해 인가되는 압력은 1~40kg/cm2의 범위이고, 가열온도는 120~220℃의 범위이다.
제3a도~제3f도를 참조하여, 다층기판 접착장치를 사용하여 다층배선기판(5)을 제조하기 위한 공정을 설명한다. 먼저, 위치결정핀(8)용 구멍을 배선기판, 접착시트 및 폴리이미드막(7)에 각각 뚫는다. 제3a도에 있어서, 상기 폴리이미드막(7)은 하부프레싱플레이트(2)의 핀구멍(9)과 일치하는 구멍을 가지며, 이 하부프레싱플레이트(2)상에 위치한다. 제3b도에 있어서, 시일링(3)이 하부프레싱플레이트(2)의 내주변측에 배설되고, 제3c도에 있어서 배선기판과 접착시트가 폴리이미드막(7)상에 교호로 적층되며, 위치결정핀(8)이 배선기판과 접착시트를 관통하여 하부프레싱플레이트(2)의 핀구멍(9)에 삽입되므로 배선기판과 접착시트가 적절하게 위치한다. 제3f도에 있어서, 적층된 기판과 시트는 프레스의 이동다이(die)와 고정다이에 장착된 상부 및 하부가열플레이트(1a, 1b)에 의해 압축 및 가열되고, 상기한 방식으로 다층배선기판(5)이 형성된다.
상기한 공정에 있어서, 상부 및 하부가열플레이트(1a, 1b)에 의한 압축 및 가열의 경우 응력은 다층배선기판(5)이 팽창하는 방향으로 횡방향으로 작용하게 되고, 이때 폴리이미드막(7)과 접촉되는 상부 및 하부프레싱플레이트(1, 2)와 다층배선기판(5)의 표면에서의 슬라이딩마찰은 종래보다 작아지고, 시일링(3)의 탄성력에 의해 적절하게 성형되는 용융된 수지는 유체상태로 유지되며, 위치결정핀(8)이 약간 여유크기를 가진 핀구멍(9)에 고정된다. 그러므로, 다층배선기판(5)의 2차원방향에서의 응력이 허용될 수 있다. 따라서, 횡방향 응력은 다층배선기판(5)의 상부 및 하부표면과 폴리이미드막(7)이 삽입된 상부 및 하부프레싱플레이트(1, 2)의 표면사이에서 자유롭게 작용될 수 있고, 이에 따라 다층배선기판(5)이 횡방향으로 자유롭게 팽창 또는 수축될 수 있다.
본 발명의 다층기판 접착방법에 의해 이루어진 다층배선기판(5)의 측정결과를 제4도 및 제5도를 참조하여 설명한다. 제4도는 실제 배선기판으로 사용되는 다층배선기판(5)의 유효영역구분에 인가되는 압력의 분포를 나타내고, 이 압력분포는 제5도에 도시된 두께분포에 대응하며, 또한 제5도는 다층배선기판(5)의 실제 사용되는 유효영역을 포함한 비유효영역에서의 두께분포를 나타낸다. 제4도의 유효영역에 있어서는 그 중앙부에서 다소 높은 부분이 있지만 4변의 변(A)에 인가되는 압력은 보다 낮고, 유효영역에 인가되는 중간표면압력은 1.5Mpa 이하이다. 그러나, 제4도에 도시된 표면압력의 변동은 예를 들어 프레스에 장착된 상부 및 하부가열플레이트(1a, 1b)의 평탄화 정도에 기인한다. 따라서, 제5도에 도시된 바와 같이 비유효영역을 포함하는 영역의 두께분포는 유효영역보다 차이가 크며, 이것은 상부 및 하부가열플레이트(1a, 1b)의 장착상태에 기인한다. 제5도는 본 발명을 설명하기 위해 보다 확대한 예를 나타내며, 명백히 두께의 편차는 0.1mm 이하이고, 이 다층배선기판(5)의 두께는 다층배선기판(5)으로부터 절취한 16개소에서 마이크로미터를 사용하여 측정한 것이다.
상기한 실시예에 있어서, 다층배선기판이 다층기판으로서 설명되었지만 본 발명에 의한 다층기판 접착방법 및 장치는 다층세라믹배선기판, 다층자기카드, IC 카드, 다층유리패널, 다층강재플레이트 및 라미네이트플라스틱재와 같이 일정한 두께를 요하는 많은 다른 기판에도 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 다층기판 접착방법 및 장치에 의하면, 다층기판이 압착되는 경우 시일링을 사용하여 용융된 수지가 유체상태로 일정공간에 유지되도록 하고, 횡방향의 슬라이드 마찰은 폴리이미드막의 사용에 의해 저감되며, 다층기판이 어느 2차원방향으로도 이동가능하도록 위치결정핀용 핀구멍이 여유크기를 가진다. 따라서, 다층기판은 이 다층기판을 압축 또는 가열하거나 이러한 압축 및 가열을 중지하는 경우 자유롭게 팽창 또는 수축될 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 실질적으로 왜곡이 없고, 균등한 두께 분포를 가지면서 각 배선기판의 변위가 작은 다층기판을 형성하는 것이 가능하게 된다.

Claims (11)

  1. 수지로 형성된 다층기판을 압축 및 가열함으로써 다층기판을 접착하는 다층기판 접착방법에 있어서, 복수의 수지시트를 적층하여 다층기판을 형성하고, 상기 다층기판의 최소한 한쪽면에 저마찰층을 형성하고, 상기 다층기판의 주변을 시일재로 둘러싸고, 상기 다층기판의 최소한 한쪽면으로부터 이 다층기판을 압축하며, 이때 가열용융된 수지를 상기 수지시트사이 및 다층기판의 주변부 주위에 성형하며, 상기 다층기판이 압축 및 가열되는 초기과정에서 용융된 수지를 유체 또는 유체에 가까운 상태로 유지하는 스텝으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층기판 접착방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저마찰층을 내열유기재의 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층기판 접착방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 저마찰층에 대해서는 상기 유기재의 박막에 내열윤할유를 도포하는 것을 특징으로 하는 다층기판 접착방법.
  4. 수지로 형성된 다층기판을 압축 및 가열함으로써 다층기판을 접착하는 다층기판 접착장치에 있어서, 복수의 수지시트를 적층하여 형성되는 다층기판과, 상기 다층기판의 최소한 한쪽면에 형성되는 저마찰층과, 상기 다층기판의 주변을 둘러싸는 탄성을 갖는 시일재와, 상기 다층기판의 최소한 한쪽면으로부터 이 다층기판을 압축 및 가열하는 프레싱플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층기판 접착장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 저마찰층은 내열유기재의 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층기판 접착장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 저마찰층은 내열윤활재로 도포된 유기재의 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층기판 접착장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 박막은 폴리이미드막을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층기판 접착장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 저마찰층은 상기 다층기판과 접촉하는 상기 프레싱플레이트의 표면에 적용되는 테플론층을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층기판 접착장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 저마찰층은 핀구멍의 직경은 상기 다층기판을 관통하여 상기 프레싱플레이트에 장착된 위치결정핀의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 다층기판 접착장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 다층기판은 다층배선기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층기판 접착장치.
  11. 제4항에 있어서, 상기 다층기판은 다층세라믹배선기판, 다층자기카드, IC 카드, 다층유리패널, 다층강판 및 라미네이트플라스틱시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층기판 접착장치.
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