KR100940169B1 - 경화 수지층을 형성하는 인쇄회로기판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경화 수지층을 형성하는 인쇄회로기판의 제조방법을 개시한다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법은, (A) 절연층을 갖는 베이스 기판의 상기 절연층 상부 표면에 경화 수지층을 형성하는 단계; (B) 상기 경화 수지층 위에 돌출패턴을 형성하는 단계; (C) 상기 돌출패턴을 가압하여 상기 절연층에 함침되도록 하는 단계; (D) 상기 돌출패턴을 제거하여 음각 패턴을 형성하는 단계; (E) 상기 절연층을 경화하는 단계; 및 (F) 상기 음각 패턴 내부를 전도성 물질로 채워서 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 절연층의 상부에 경화 수지층을 형성하기 때문에, 감광성 레지스트가 절연층의 상부에 안정적으로 결합할 수 있다는 이점이 있다.

인쇄회로기판, 경화 수지층, 열경화성 수지, 광경화성 수지

Description

경화 수지층을 형성하는 인쇄회로기판의 제조방법{Method for manufacturing a printed circuit board by foriming a hardening resin layer}

본 발명은 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이며, 특히, 본 발명은 경화 수지층을 형성하는 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

최근 휴대 전화, 디지털 카메라 등의 모바일 전자기기의 경량화, 소형화, 박형화, 고성능화가 급속하게 진행되고 LSI 패키지의 고속화, 고밀도화가 요구됨에 따라 빌드 업(build up) 기판의 고밀도화가 요구되고 있다. 현재 플립 칩(flip chip) 기판은 기판의 배선 밀도를 높이기 위해 회로 형성에 SAP(Semi-Additive Process) 방식을 이용하는 것이 주류를 이루고 있다. 그러나 미세회로를 편리하게 형성하기 위해서 SAP 방식 이외의 방식에 대한 연구가 진행되고 있다.

그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 SAP 방식에 의한 다층 인쇄회로기판의 제조방식은, 회로가 미세해질수록 드라이필름 제거 후 플래시 에칭과 조도형성을 위한 표면 에칭으로 절연층(112)과 접하는 회로패턴(111) 하부가 침식되는 언더컷(113)이 발생하며, 이에 의해 신호전송 감쇄 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 최근에는 임프린트(imprint) 공법 및 레이저 가공 공정에 의해 절연층에 트렌치(trench)를 형성하고 트렌치의 내부에 도체를 충진하여 회로를 형성하는 기술이 연구되고 있다.

그러나 상기 임프린트 공법은 금형이 고가이고 금형의 전사 후 금형을 절연층에서 분리하는데 많은 어려움이 있다. 또한, 금형으로 수지를 프레스하면서 경화하기 위해서는 프레스에 많은 시간이 소요되고 생산성이 떨어지는 문제점이 있다. 그리고 레이저 공법은 장비 자체가 상당히 고가일 뿐만 아니라 회로를 형성하기 위한 고가의 알루미늄 마스크 또는 유전체 마스크가 필요하다는 문제점을 갖는다.

대한민국특허등록 제761706호에는 절연층의 상부에 최종 회로패턴과 동일한 패턴으로 감광성 레지스트를 패터닝한 후 가압하여 절연층에 함침시켜 미세홈을 형성하고 미세홈 내부를 도금하여 회로패턴을 형성하는 인쇄회로제조방법이 개시되어 있다. 이에 따르면, 회로패턴이 절연층 내부에 감싸지기 때문에 언더컷이 발생할 확률이 작다.

그러나, 대한민국특허등록 제761706에 따르면, 절연층 내부로 회로패턴을 함침시켜야 하기 때문에 감광성 레지스트를 적층하고 패터닝하는 공정이 연화 상태의 절연층 상에 이루어져야 한다. 그러나 절연층이 연화상태이기 때문에 감광성 레지스트와 부착력이 떨어지고 형성되는 회로패턴이 불안정하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 회로패턴이 절연층에 함침되어 있기 때문에 박리가 발생하지 않는 인쇄회로기판의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 절연층의 상부에 경화 수지층을 형성하여 감광성 레지스트 를 절연층 위에 안정적으로 부착하는 신뢰성 높은 인쇄회로기판의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조방법은, (A) 절연층을 갖는 베이스 기판의 상기 절연층 상부 표면에 경화 수지층을 형성하는 단계; (B) 상기 경화 수지층 위에 돌출패턴을 형성하는 단계; (C) 상기 돌출패턴을 가압하여 상기 절연층에 함침되도록 하는 단계; (D) 상기 돌출패턴을 제거하여 음각 패턴을 형성하는 단계; (E) 상기 절연층을 경화하는 단계; 및 (F) 상기 음각 패턴 내부를 전도성 물질로 채워서 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 절연층은 열경화성 수지로 이루어지고, 상기 (A) 단계에서, 상기 경화수지층은 상기 절연층의 상부 표면에 열을 가하는 것에 의해 형성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 절연층은 열경화성 수지로 이루어지고, 상기 (A) 단계에서, 상기 경화 수지층은 상기 절연층의 상면에 광경화성 수지층을 형성한 후 광을 조사하는 것에 의해 형성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 (A) 단계에서, 상기 경화 수지층은 캐리어를 사용하여 경화 수지층을 상기 절연층의 상면에 적층하는 것에 의해 형성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 (B) 단계는, (B-1) 상기 경화 수지층의 상면에 드라이 필름을 적층하는 단계; 및 (B-2) 상기 드라이 필름을 노광 및 현상 공정으로 일부 제거하여 상기 돌출패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 (D) 단계와 상기 (E) 단계 사이에, (G) 상기 경화 수지층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 (F)단계는, (F-1) 상기 음각패턴의 표면에 시드층을 적층하는 단계; 및 (F-2) 전해도금으로 상기 음각패턴을 필(fill)도금하는 단계를 포함하는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 경화 수지층의 두께는 1 내지 3㎛인 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 (C) 단계에서, 상기 절연층은 연화상태인 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 가열판을 상기 절연층에 접촉하는 방식으로 상기 절연층의 표면에 열을 가하고, 상기 가열판이 상기 절연층에 접촉하는 시간을 조절하여 상기 경화 수지층의 두께를 제어하는 것에 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 인쇄회로기판의 회로패턴이 절연층에 함침되어 있어 회로패턴의 박리가 발생하지 않는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 절연층의 상부에 경화 수지층을 형성하기 때문에, 감광성 레지스트가 절연층의 상부에 안정적으로 결합할 수 있다는 이점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부된 도면의 전체에 걸쳐, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며, 중복되는 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 공정 순서대로 도시한 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 실시예에 일부 공정을 추가한 실시예를 도시한 도면이다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 내층회로패턴(13)이 형성된 베이스기 판(10)이 제공된다. 본 실시예에서 내층회로패턴(13)이 베이스기판(10)의 일면에 형성된 것으로 도시되었으나 양면에 형성될 수 있으며, 내층회로패턴(13)이 형성되지 않는 것도 가능하다. 또한, 상기 베이스기판(10)은 다수의 절연층과 다수의 회로층이 적층되어 형성된 다층 인쇄회로기판일 수 있다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 베이스기판(10) 위에 절연층(30)을 형성한다. 본 실시예에서 절연층(30)은 열경화성 수지로 이루어지며, 절연층(30)을 연화 온도까지 가열하여 베이스기판(10)의 적어도 일면에 적층한다. 물론, 필요에 따라서 베이스기판(10)의 양면에 절연층(30)을 적층할 수도 있다. 일반적으로 적층되는 열경화성 수지는 약 180℃에서 경화가 개시되기 때문에 열경화성 수지로 이루어진 절연층(30)을 적층할 때에는 약 100℃ 정도를 유지하면서 가열하고, 적층이 완료된 후에도 절연층(30)을 미경화 상태로 둔다. 이는 추후 절연층(30)에 외부 회로 패턴이 전사될 수 있도록 하기 위함이다.

절연층(30)은 하나 이상의 열경화성 수지를 혼합한 조성물로 이루어질 수 있다. 열경화성 수지 조성물은 에폭시 수지, 시안산 에스테르 수지, 비스말레이미드 수지, 폴리이미드수지, 관능기 함유 폴리페닐렌 에테르 수지 등의 수지가 단독 또는 2종 이상 배합된 조성으로 이루어진다. 열경화성 수지 조성물에는 다양한 첨가물을 첨가할 수 있다. 예를 들어, 열가소성 수지, 유기 충전제, 무기 충전제, 염료, 안료, 증점제, 활제, 소포제, 분산제, 레벨링제, 광택제, 중합 개시제 등 각종 첨가제가 목적 및 용도에 따라서 첨가된다. 또한, 난연제도 인, 브롬으로 난연화된 것, 비할로겐(non-halogen) 타입의 난연제를 사용할 수 있으며, 난연화되어 있지 않은 것도 사용 가능하다. 열경화성 수지 조성물은 그 자체를 가열함으로써 경화되지만, 경화속도를 높여서 생산성을 향상시키기 위해 상기 열경화성 수지 조성물에 경화제 또는 열경화 촉매를 첨가할 수 있다.

이후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 고온 가열판(53)을 절연층(30)의 상부 표면에 접촉시켜 경화 수지층(50)을 형성한다.

상술한 바와 같이, 열경화성 수지로 이루어지는 절연층(30)은 180℃ 이상에서 경화되기 시작하므로, 가열판(53)의 온도는 180℃ 이상이 되어야한다. 가열판(53)은 바람직하게는 금속으로 구성되는 판형 부재이다. 하술하는 바와 같이, 경화 수지층(50)은 프레스에 의해 쉽게 파단되어야 하므로 두께(t)가 예를 들면, 약 1-3 ㎛로 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 형성되는 경화 수지층(50)의 두께(t)는 가열판(53)이 절연층(30)과 접촉하는 시간을 조절하는 것으로 제어 가능하다. 즉, 가열판(53)이 절연층(30)과 접촉하는 시간이 길면 경화 수지층(50)의 두께(t)가 두껍게 형성된다.

이후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 경화 수지층(50) 위에 감광성 레지스트(photo resist)를 도포하고 노광 및 현상공정을 하여 돌출패턴(73)을 형성한다. 이때 절연층(30)은 미경화된 상태이지만, 경화 수지층(50)은 경화 상태이기 때문에, 돌출패턴(73)이 절연층(30) 상부에 견고하게 부착될 수 있다. 돌출패턴(73)은 추후 공정에서 형성하고자 하는 회로패턴(77; 도 2h 참조)과 동일한 패턴을 갖고, 추후에 설명하는 공정에 의해 제거되어 회로패턴(77)에 대응하는 홈을 형성한다. 돌출패턴(73)을 제조하는 과정에서 내층회로패턴(13)에 대한 돌출패턴(73)의 위치 가 중요할 수 있으며 이에 대해서는 도 3과 관련하여 하술한다. 따라서 돌출패턴(73)을 형성할 때 내층회로패턴(13)에서 기준 위치를 정한 다음 백 라이트(back light)를 이용하여 돌출패턴(73)과 내층회로패턴(13)의 상대적 위치를 관찰하면서 돌출패턴(73)의 위치를 정밀하게 조정한다.

그 다음, 도 2e에 도시된 바와 같이, 프레스판(90)을 이용하여 돌출패턴(73)을 절연층(30)에 전사한다.

진공 상태에서 절연층(30)을 연화 온도 이상으로 가열하면서 표면이 평평한 스텐레스 판(stainless plate)과 같은 프레스판(90)을 이용하여 가압하여 돌출패턴(73)이 절연층(30) 내부에 매몰되도록 한다. 이로 인해 돌출패턴(73)은 그 일면만이 외부로 노출되고 나머지 면은 절연층(30)에 의해 둘러싸여 있다. 그 후 프레스판(90)을 제거한다. 본 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법에서는 표면이 평평한 프레스판(90)에 의해 가압되기 때문에 그 압력이 절연층(30)에 균등하게 전달됨으로써 기판 전체의 휨이나 뒤틀림을 방지할 수 있다. 그리고 진공 상태에서 가압하기 때문에 절연층(30) 등에 기포 등이 발생하지 않게 된다.

그 후, 도 2f에 도시된 바와 같이, 절연층(30)에 함침된 돌출패턴(73)을 제거한다. 절연층(30)에 매몰된 돌출패턴(73)은 용해 또는 팽윤 박리에 의해 제거된다. 통상적으로 감광성 포토 레지스트의 박리에는 수산화 나트륨 용액이 사용되지만, 가열에 의해 박리가 곤란한 경우에는 아민계 박리제 또는 용재를 사용할 수도 있다. 돌출패턴(73)이 제거되면 회로패턴(77)에 해당하는 음각패턴(75)이 형성된다.

그 다음, 도 2g에 도시된 바와 같이, 경화 수지층(50)을 제거하고 절연층(30)을 경화시킨다. 여기서, 경화 수지층(50)을 제거하지 않고 이후 공정을 수행할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그 후, 도 2h에 도시된 바와 같이, 절연층(30)이 경화되면, 음각패턴(75)에 금속 도금을 수행하고, 필요한 경우 도금층의 일부를 제거하여 기판의 표면을 평활하게 한다. 바람직하게는 구리 도금을 수행하여 음각패턴(75)을 충진하여 회로패턴(77)를 형성한다. 음각패턴 내부에 무전해 도금법으로 시드층을 형성하고, 전해도금으로 음각패턴을 채우는 것이 가능하다. 회로패턴(77)은 그 자체가 외부로 노출되어 저항, 커패시터(capacitor) 등과 같은 수동 소자 또는 IC 등과 같은 능동 소자와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 회로패턴(77) 상에 또 다른 회로층이 적층될 수도 있다.

도금 이외에 마스크를 이용하여 전도성 페이스트를 음각패턴(75)에 충진하여 회로패턴(77)을 형성할 수 있다. 전도성 페이스트는 은과 구리의 분말을 함유하는 페이스트가 바람직하다. 상기 방법 이외에, 음각패턴(75)에 전도성 물질을 충진하는 방법은 다양하며, 본 실시예에 제한되지 않는다.

도 3은 도 2g를 참조하여 설명한 경화 수지층(50) 제거 단계 이후에 절연층(30)을 관통하는 비아홀(75')을 형성하는 실시예를 도시한다.

도 3g에 도시된 바와 같이, 음각패턴(75)에 내층회로패턴(13)과 접속하는 비아홀(75')을 형성할 수 있다. 돌출패턴(73) 형성시 내층회로패턴(13)을 고려해야 하는 이유가 여기에 있다. 레이저 드릴 또는 CNC(Computer Numerical Control) 드릴을 이용하여 베이스기판(10)의 내층회로패턴(13)과 접속하기 위한 비아홀(75')을 형성한다. CNC 드릴을 이용한 경우 디스미어(desmear) 공정 및 디버(deburring) 공정을 추가로 수행할 수 있다. 비아홀(75')을 형성한 후 열경화성 수지로 이루어지는 절연층(30)을 경화한다.

도 3h에 도시된 바와 같이, 관통홀(75')을 포함하는 음각패턴(75)에 도금을 수행하면 내층회로패턴(13)과 도통하는 비아(77')가 형성된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 공정 순서대로 도시한 도면이다. 여기에서 상술한 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 절연층(30)이 형성된 내층회로패턴(13)을 가지는 베이스기판(10)이 제공된다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 절연층(30)의 상면에 광경화성 수지층(55)을 형성한다. 광경화성 수지는 광 조사에 의해 경화되는 수지로 예를 들면, 광 경화성 드라이 필름(Dry Film)이 될 수 있다. 드라이 필름은 라미네이터(Laminator)를 이용하여 절연층(30)의 상부에 적층된다. 상술한 바와 같이 경화 수지층(50)의 두께(t)가 약 1 내지 3 ㎛가 되도록, 드라이 필름의 두께는 약 1 내지 3 ㎛인 것이 바람직하다.

그 후, 도 4c에 도시된 바와 같이, 광경화성 수지층(55) 위에 광(A; 자외선)을 조사하여 경화시켜, 경화 수지층(50)을 형성한다.

그 다음, 도 4d에 도시된 바와 같이, 경화 수지층(50) 위에 감광성 레지스트를 적층하고 노광 및 현상하여 돌출패턴(73)을 형성한다. 이후 공정은 상술한 실시예와 동일하다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 공정 순서대로 도시한 도면이다. 여기에서 상술한 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 절연층(30)이 형성된 내층회로패턴(13)을 가지는 베이스기판(10)과 캐리어(57)에 결합한 경화 수지층(50)이 제공된다. 본 실시예의 경화 수지층(50)은 열경화성 수지 또는 광경화성 수지로 이루어질 수 있으며, 라미네이터를 이용하여 캐리어(57)에 적층된다.

이후, 도 5b에 도시된 바와 같이, 캐리어(57)를 이용하여 절연층(30) 상부 표면에 경화 수지층(50)을 적층한다. 도 5c는 절연층(30) 위에 경화 수지층(50)이 적층된 상태를 도시하는 도면이다.

그 다음, 도 5d에 도시된 바와 같이, 경화 수지층(50) 위에 감광성 레지스트를 적층하고 노광 및 현상하여 돌출패턴(73)을 형성한다. 이후 공정은 상술한 실시예와 동일하다.

한편 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 종래의 세미 어디티브 방식에 따라 제조된 언덧컷이 발생한 회로패턴이 도시된 단면도이다.

도 2는 가열판으로 경화 수지층을 형성하는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 공정도이다.

도 3은 도 2에 도시된 실시예의 회로패턴이 비아홀을 포함하는 경우를 도시하는 공정도이다.

도 4는 광경화 수지를 이용하여 경화 수지층을 형성하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법의 공정도이다.

도 5는 캐리어를 이용하여 경화 수지층을 형성하는 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 인쇄회로기판 제조방법의 공정도이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

10 베이스기판 13 내층회로패턴

30 절연층 50 경화 수지층

53 가열판 55 광경화성 수지층

57 캐리어 73 돌출패턴

75 음각패턴 77 회로패턴

90 프레스판

Claims (10)

1. (A) 반경화 상태의 절연층을 갖는 베이스 기판의 상기 절연층 상부 표면에 경화 수지층을 형성하는 단계;

   (B) 상기 경화 수지층 위에 돌출패턴을 형성하는 단계;

   (C) 상기 돌출패턴을 가압하여 상기 절연층에 함침되도록 하는 단계;

   (D) 상기 돌출패턴을 제거하여 음각 패턴을 형성하는 단계;

   (E) 상기 절연층을 경화하는 단계; 및

   (F) 상기 음각 패턴 내부를 전도성 물질로 채워서 회로 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 절연층은 열경화성 수지로 이루어지고, 상기 (A) 단계에서, 상기 경화수지층은 상기 절연층의 상부 표면에 열을 가하는 것에 의해 형성되는 인쇄회로기판의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 절연층은 열경화성 수지로 이루어지고, 상기 (A) 단계에서, 상기 경화 수지층은 상기 절연층의 상면에 광경화성 수지층을 형성한 후 광을 조사하는 것에 의해 형성되는 인쇄회로기판의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 (A) 단계에서, 상기 경화 수지층은 캐리어를 사용하여 경화 수지층을 상기 절연층의 상면에 적층하는 것에 의해 형성되는 인쇄회로기판의 제조방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 (B) 단계는,

   (B-1) 상기 경화 수지층의 상면에 드라이 필름을 적층하는 단계;

   (B-2) 상기 드라이 필름을 노광 및 현상 공정으로 일부 제거하여 상기 돌출패턴을 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 (D) 단계와 상기 (E) 단계 사이에, (G) 상기 경화 수지층을 제거하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 (F)단계는,

   (F-1) 상기 음각패턴의 표면에 시드층을 적층하는 단계;

   (F-2) 전해도금으로 상기 음각패턴을 필(fill)도금하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 경화 수지층의 두께는 1 내지 3㎛인 인쇄회로기판의 제조방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 (C) 단계에서, 상기 절연층은 연화상태인 인쇄회로기판의 제조방법.
10. 제2항에 있어서,

    가열판을 상기 절연층에 접촉하는 방식으로 상기 절연층의 표면에 열을 가하고, 상기 가열판이 상기 절연층에 접촉하는 시간을 조절하여 상기 경화 수지층의 두께를 제어하는 인쇄회로기판의 제조방법.

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