KR100722605B1 - 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비아홀에 필 도금을 하며 접착제(Adhesive)로써 액상 프리프레그를 사용하여 일괄적층하는 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법은, 필(fill) 도금되어 있는 비아홀을 적어도 하나이상 구비하며 양면에 회로가 형성된 복수의 회로기판을 준비하는 단계; 필 도금되어 있는 비아홀이 적어도 하나이상 구비된 복수의 언클레드 기판을 준비하는 단계; 상기 언클레드 기판 양면에 접착제를 도포하는 단계; 상기 복수의 회로기판 및 복수의 언클레드 기판을 교대로 정합하여 적층하는 단계; 및 상기 복수의 회로기판 및 언클레드 기판을 접합하여 전층 이너비아홀이 구비된 다층기판을 형성하는 단계를 포함한다.

필 도금, 액상 프리프레그, 전층 이너비아홀, 회로기판, 언클레드 기판

Description

필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF ALL LAYER INNER VIA HALL PRINTED CIRCUIT BOARD THAT UTILIZES THE FILL PLATING}

도 1a 내지 도 1i는 종래의 ALIVE방식에 의한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법의 공정도.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법의 공정도.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 이용되는 필 도금된 언클레드 기판을 준비하는 과정을 나타내는 공정도.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명에 이용되는 양면에 회로가 형성된 회로기판을 준비하는 과정을 나타내는 공정도.

< 도면의 주요 부분에 대한 설명 >

210 : 회로기판 211 : 비아홀

212 : 회로 220 : 언클레드 기판

231 : 접착제 322 : 도금레지스트

422 : 윈도우

본 발명은 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 비아홀에 필 도금을 하며 접착제(Adhesive)로써 액상 프리프레그를 사용하여 일괄적층하는 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다.

최근 전자기기들이 소형화, 경량화, 박형화 및 다기능화됨으로써, 전자기기들을 위한 부품을 실장하는 인쇄회로기판 역시 소형화 및 박형화가 요구되고 있다.

이에 PCB산업은 종래의 MLB(Multi Layer Board)방식에서 마이크로 비아를 채용한 방식으로 변경하여 소형화 및 박형화에 대한 시도를 해 왔으나 고밀도에 대한 요구 증대와 공정수 증가에 따른 원가 상승에 의해 이 역시 한계에 다다르고 있다.

따라서, 최근 이러한 요구의 대응으로써 페이스트 충진 및 범프를 이용해 층간을 연결하는 공법이 주류를 이루고 있으며 특히 이 중 일괄적층법은 기존의 순차로 적층하는 방법에 비해 공정수를 현저히 줄일 수 있을 뿐 아니라, 파인피치(fine pitch) 형성과 설계의 자유도가 높기 때문에 소형화, 고밀도화 요구에 대응이 가능하여 특히 선호도가 높다.

상기 페이스트 충진을 이용해 적층을 하는 대표적인 예로써는 'ALIVE' 방식이 있으며, 또한 상기 범프를 이용한 적층공법에는 일괄적층시 비아홀을 뚫는 대신 에 범프로 층간을 뚫도록 하여 층간을 연결하는 'B²IT' 방식이 있다.

도 1a 내지 도 1i는 일본 특개평 6-268345호 공보에 따른 상기 ALIVE방식에 의한 제조방법의 일 예로써, 일괄적층에 의한 전층 IVH 제조방법의 공정도를 도시하고 있다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 기판의 원재료로 아라미드(aramid)섬유의 부직포에 열경화성 에폭시 수지를 함침시킨 다공질기재(111)를 형성한다. 이 아라미드 부직포 원자재는 다공성물질로 이루어져 있고, 내열성이 강한 특성을 가지고 있으나, B-스테이지로 반경화 상태이기 때문에 적층시 수축되기 쉬운 성질을 띈다.

도 1b를 참조하면, 상기 다공질 기재(111)의 양면에 커버필름(115)을 적층한다. 상기 커버필름(115)은 일반적으로 폴리에스테르(PET)를 사용하고, 이는 다공질기재(111)를 보호하기 위한 것으로 이형 필름이다.

도 1c를 참조하면, CO₂레이저 가공법에 의해 상기 다공질 기재(111)의 소정위치에 비아홀(117)을 형성한다.

도 1d를 참조하면, 상기 CO₂ 레이저 가공법에 의해 형성된 비아홀(117)에 도전성페이스트(119)를 충진한다. 충진하는 방법으로서는 비아홀(117)을 갖는 상기 다공질 기재(111)를 스크린 인쇄기의 테이블 상에 설치하고, 직접 도전성 페이스트(119)를 커버필름(115) 상에서 인쇄한다. 이 때, 인쇄 면의 커버필름(115)은 인쇄 마스크의 역할과 다공질 기재(111) 표면의 오염 방지의 역할을 한다.

도 1e를 참조하면, 도전성 페이스트(119)가 충진된 상기 다공질 기재(111)의 양면에 부착되어 있는 이형 필름인 커버필름(115)을 제거한다.

도 1f를 참조하면, 커버필름(115)이 제거된 상기 다공질 기재(111)의 양면에 동박(121)을 부착한다. 이 상태에서 가열, 가압함으로써, 다공질 기재(111)는 압축되어 그 두께는 얇아진다. 이 때, 비아홀(117) 내의 도전성페이스트(119)도 압축되어, 도전성페이스트(119) 내의 바인더 성분이 압출됨으로써, 도전 성분끼리 및 도전 성분과 동박(121) 간의 결합이 견고해지며, 도전성페이스트(119)의 도전 물질로 인해 층간의 전기적 접속을 가능하게 한다. 그런 다음, 다공질 기재(111)의 구성성분인 열경화성 수지 및 도전성페이스트(119)를 경화한다.

도 1g를 참조하면, 상기와 같이 형성된 원자재를 드라이필름이나 액상포토레지스트로 코팅한 후, 포토마스크를 덮어 자외선으로 조사하고, 현상, 에칭, 박리를 통해 회로패턴을 형성한다.

또한, 도 1h를 참조하면, 도 1a내지 도 1e의 과정에 의해 형성된 별도의 절연성기재(110)를 가운데 두고, 그 양면에 상기 양면 배선기판(120)을 각각 위치를 맞추어 중첩한 후, 전체를 가열, 가압함으로써 다층화하여, 도 1i에서 도시된 바와 같은 다층인쇄회로기판을 형성한다.

이와 같은 제조방법은 레이저를 이용하여 비아홀을 형성하고, 유동성의 도전성페이스트를 이용해서 동박층간의 전기접속을 하기 때문에 매우 작은 직경의 비아홀 접속을 가능하게 한다.

그러나, 상기와 같이 도전성페이스트를 이용하여 층간도통을 하는 'ALIVE' 공법은 도전성페이스트가 충진된 비아홀 내부에 기포가 잔재하여 부품실장시 열에 의해, 또한 일괄적층시 가압에 의해 기포터짐현상이 발생할 가능성이 있으므로 층간접속에 있어 신뢰성 문제가 발생한다는 단점이 있으며, 비록 도시되지는 않았지만 도전성페이스트로 형성된 범프로 층간도통을 하는 'B²IT' 공법 또한, 일괄적층시 가압에 의한 도전성페이스트의 기포터짐현상 및 이로 인해 상하층간 사이에 완전 압착이 되지 않았을 경우 층간접속에 문제점이 생겨 저항이 증가하도록 하는 단점을 가지고 있다.

또한, 비록 도시되지는 않았지만 일괄적층시 하부에 접착제가 부착된 보호필름이 부착된 상태에서 공법을 행함으로써(예컨데, 화상형성공정 등) 접착제가 변형(예컨데, 부분적으로 식각이 되는)이 되어 층간결합시 접착력이 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로써, 비아홀을 필 도금하여 전층 이너비아홀을 형성함으로써 층간접속에 있어서의 상하도통을 견고하게 할 수 있는 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 필 도금후 박리과정을 거친 후에 접착제를 도포함으로써 공정 중의 접착제 변형을 방지하여 층간 접착력을 증대시킬 수 있는 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법은, 필(fill) 도금되어 있는 비아홀을 적어도 하나이상 구비하며 양면에 회로가 형성된 복수의 회로기판을 준비하는 단계; 필 도금되어 있는 비아홀이 적어도 하나이상 구비된 복수의 언클레드 기판을 준비하는 단계; 상기 언클레드 기판 양면에 접착제를 도포하는 단계; 상기 복수의 회로기판 및 복수의 언클레드 기판을 교대로 정합하여 적층하는 단계; 및 상기 복수의 회로기판 및 언클레드 기판을 접합하여 전층 이너비아홀이 구비된 다층기판을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 필 도금되어 있는 비아홀이 적어도 하나이상 구비된 복수의 언클레드 기판을 준비하는 단계는, 동박적층판의 양면동박을 에칭하여 언클레드 원판을 형성하는 단계; 상기 언클레드 원판에 비아홀을 형성하는 단계; 상기 언클레드 원판의 양면에 도금레지스트를 도포하는 단계; 상기 비아홀을 필 도금하는 단계; 및 상기 도금레지스트를 제거하여 상기 언클레드 기판을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 복수의 회로기판을 준비하는 단계는, 복수의 동박적층판을 준비하는 단계; 에칭과정을 통해 상기 동박적층판의 일면에 윈도우를 형성하는 단계; 상기 동박적층판에 비아홀을 형성하는 단계; 상기 동박적층판의 양면에 도금레지스트를 도포하는 단계; 상기 비아홀을 필 도금하는 단계; 상기 도금레지스트를 제거하는 단계; 및 상기 필 도금된 동박적층판에 회로를 형성하는 단계 를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법의 공정도를 나타낸다.

우선, 도 2a에서 도시한 바와 같이 필 도금되어 있는 비아홀(211)을 다수개 구비하며 양면에 회로(212)가 형성된 회로기판(210)을 복수개 준비한다.

이때 상기 비아홀을 채우는 필 도금은 도금액 첨가제인 리벨러의 도금억제작용과 광택제(brightner)의 촉진작용이 극대화된 도금액을 사용하여 동(CU)으로 채우는 방식을 이용한다.

도 2b에서 도시한 바와 같이, 필 도금되어 있는 비아홀(221)이 다수개 구비된 언클레드 기판(220)을 복수개 준비한다. 상기 언클레드 기판(220)은 일반적인 동박적층판의 동박을 전면적으로 에칭하여 제거한 것을 이용할 수 있다.

도 2c를 참조하면, 상기 언클레드 기판(230)의 양면에 접착제(231)를 도포한다. 상기 접착제(231)는, 공정 중에 변형가능성 없이 접착력을 증대시킬 수 있는 액상 프리프레그(프리프레그)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 액상 프리프레그는, 기계적 강도가 우수하고, 경화 수축이 없으며, 반복하중 및 진동에 의한 균열이 방지되고, 내약품성, 내마모성 및 내충격성이 우수한 일반 프리프레그를 제조하기 위한 에폭시 레진이 사용된다.

도 2d를 참조하면, 상기와 같이 준비된 복수의 회로기판(240) 및 복수의 언 클레드 기판(250)을 정합하여 적층하기 위해 정확한 위치에 배치하고 고정한다. 또한 상기 복수의 회로기판(240) 및 복수의 언클레드 기판(250)을 고정할 때는 리벳(rivet)을 사용하는 것이 바람직하다.

도 2e를 참조하면, 상기 적층된 복수의 회로기판(260) 및 언클레드 기판(270)을 진공 프레스에 넣고 고온 가압을 가하여 성형한다. 이때 상기 액상 프리프레그는 상기 적층된 복수의 회로기판(260) 및 언클레드 기판(270)이 완전히 밀착하도록 접착하여 전층 이너비아홀을 포함한 인쇄회로기판을 형성하게 된다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 이용되는 필 도금된 언클레드 기판을 준비하는 과정을 나타내는 공정도이다.

도 3a에서 도시한 바와 같이, 동박적층판의 양면동박을 에칭하여 언클레드 원판(310)을 형성한다. 이때 동박적층판은 일반적으로 인쇄회로기판에 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 에칭시 동박을 완전제거하는 것이 바람직하다.

도 3b를 참조하면, 상기 언클레드 원판(320)에 비아홀(321)을 형성한다. 이때 상기 비아홀(321)은 언클레드 원판(320)을 미세하게 관통하도록 형성하며, 이를 위해 레이저드릴을 이용하는 것이 바람직하다.

도 3c를 참조하면, 상기 비아홀(331)이 형성된 언클레드 원판(330)의 양면에 도금레지스트(332)를 도포한다. 이때, 상기 도금레지스트(322)는 도금이 필요 없는 부분을 덮어 도금반응이 일어나지 않도록 하는 레지스트이며, 솔더등을 이용할 수 있다.

도 3d를 참조하면, 상기 비아홀(341)이 형성된 언클레드 원판(340)의 비아홀 (341)을 필 도금한다. 상기 필 도금은 상술한 바와 같이 도금액 첨가제인 리벨러의 도금억제작용과 광택제(brightner)의 촉진작용이 극대화된 도금액을 사용하여 동(CU)을 비아홀(341)에 채운다. 이때 필 도금의 정도는 공정시간을 줄이기 위해 비아홀(341)을 완전히 채우되 그 높이가 도금레지스트(342)를 넘지 않을 정도로 도금하는 것이 바람직하다. 비아홀(341) 필 도금의 정도는 도금액에 담그는 시간 길이에 따라 달라진다.

이후에, 도 3e를 참조하면, 필 도금 후 도금레지스트를 제거한다. 도금레지스트는 완전히 제거되는 것이 바람직하며 도금레지스트를 제거 후 비아홀(351)이 필 도금되어 있는 언클레드 기판(350)만이 남게 된다.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명에 이용되는 양면에 회로가 형성된 회로기판을 준비하는 과정을 나타내는 공정도이다.

도 4a에서 도시한 바와 같이, 동박적층판(410)을 준비한다. 이때 동박적층판(410)의 동박(411)에는 제조 공정 중의 각종 화학적, 물리적 처리를 원활히 하고 추후 공정에 접착될 언클레드 회로기판과의 접착력 향상을 위해 적절한 조도(roughness)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

도 4b를 참조하면, 에칭과정을 통해 상기 동박적층판(420)의 일면에 윈도우(422)를 형성한다. 상기 윈도우(422)는 후술할 레이저드릴을 이용하여 비아홀을 형성할 시 비아홀이 위치할 지점에 형성되며, 동박(421) 소정의 위치에 일반적인 화상형성공정을 통해 형성할 수 있다.

도 4c를 참조하면, 상기 동박적층판(430)에 비아홀(432)을 형성한다. 상기 비아홀(432)은 상기 윈도우가 형성된 곳에 형성된다. 이때 상기 비아홀(432)은 동박적층판(430)을 미세하게 관통하도록 형성하며, 이를 위해 레이저드릴을 이용하는 것이 바람직하다.

도 4d를 참조하면, 상기 동박적층판(440)의 양면에 도금레지스트(442)를 도포한다. 이때, 상기 도금레지스트(422)는 도금이 필요 없는 부분을 덮어 도금반응이 일어나지 않도록 하는 레지스트로써, 솔더등을 이용할 수 있으며, 비아홀(443)이 형성될 부분을 제외하고 전면을 도포한다.

도 4e를 참조하면, 상기 과정 이후에 상기 비아홀(452)을 필 도금한다. 필 도금은 상기에서 형성된 비아홀(452)을 채우도록 형성되며, 비아홀(452) 필 도금의 정도는 도금액에 담그는 시간 길이에 따라 달라지므로 공정시간을 고려하여 비아홀(452)을 완전히 채울 때까지만 공정을 행하는 것이 바람직하다.

도 4f를 참조하면, 상기 필 도금 이후에 동박적층판(460)으로부터 상기 도금레지스트를 제거한다. 상기 도금레지스트는 완전히 제거하는 것이 바람직하다.

도 4g를 참조하면, 상기 필 도금된 동박적층판(470)에 회로(471)를 형성하여 회로기판을 형성한다. 이때 상기 회로(471)를 형성하는 공정은 일반적인 화상형성공정이 사용될 수 있다.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상 범 위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 견고하게 비아홀을 채울 수 있는 필 도금을 이용하여 비아홀을 채움으로써 전층 이너비아홀을 포함한 인쇄회로기판 제조시 층간접속에 있어서의 상하도통을 견고하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 접착제를 필 도금한 다음 도금레지스트 박리 후에 도포함으로써 공정 중의 접착제 변형을 방지할 수 있으며, 이로 인해 접착력을 증대시킬 수 있다. 또한, 상기 접착제로 기계적 강도가 우수하고, 경화 수축이 없으며, 반복하중 및 진동에 의한 균열방지가 되고, 내약품성, 내마모성, 내충격이 우수한 액상 프리프레그를 사용함으로써 공정 중의 변형을 더욱 줄일 수 있어 접착력을 더욱 증대시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 필 도금되어 있는 비아홀을 적어도 하나 이상 구비하며 양면에 회로가 형성된 복수의 회로기판을 준비하는 단계;

   필 도금되어 있는 비아홀이 적어도 하나 이상 구비된 복수의 언클레드 기판을 준비하는 단계;

   상기 복수의 회로기판 및 상기 복수의 언클레드 기판을 교대로 정합하여 적층하는 단계; 및

   상기 복수의 회로기판 및 상기 복수의 언클레드 기판을 접합하여 전층 이너비아홀이 구비된 다층기판을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 언클레드 기판을 준비하는 단계 이후에,

   상기 언클레드 기판의 양면에 접착제를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 필 도금되어 있는 비아홀이 적어도 하나이상 구비된 복수의 언클레드 기판을 준비하는 단계는,

   동박적층판의 양면동박을 에칭하여 언클레드 원판을 형성하는 단계;

   상기 언클레드 원판에 비아홀을 형성하는 단계;

   상기 언클레드 원판의 양면에 도금레지스트를 도포하는 단계;

   상기 비아홀을 필 도금하는 단계; 및

   상기 도금레지스트를 제거하여 상기 언클레드 기판을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 언클레드 원판에 비아홀을 형성하는 단계는,

   레이저드릴을 이용하여 비아홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 복수의 회로기판을 준비하는 단계는,

   복수의 동박적층판을 준비하는 단계;

   에칭과정을 통해 상기 동박적층판의 일면에 윈도우를 형성하는 단계;

   상기 동박적층판에 비아홀을 형성하는 단계;

   상기 동박적층판의 양면에 도금레지스트를 도포하는 단계;

   상기 비아홀을 필 도금하는 단계;

   상기 도금레지스트를 제거하는 단계; 및

   상기 필 도금된 동박적층판에 회로를 형성하여 동박기판을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 동박적층판에 비아홀을 형성하는 단계는,

   레이저드릴을 이용하여 비아홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법.
7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 접착제는 액상 프리프레그인 것을 특징으로 하는 필 도금을 이용한 전층 이너비아홀 인쇄회로기판 제조방법.

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