KR101015770B1 - 세미 애디티브 공법에 의하여 제조되는 인쇄회로기판에 대한 절연층 형성방법과 이를 이용한 인쇄회로기판 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절연층 조화처리 공정 이후에 발생할 수 있는 절연수지의 표면조도 차이를 방지하여 회로형성 과정에서의 불량을 제거하기 위한, 세미 애디티브 공법에 의하여 제조되는 인쇄회로기판에 있어서의 절연층 형성방법 및 이를 이용한 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는데 그 주요 목적을 두고 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한, 세미 애디티브 공법에 의한 인쇄회로기판의 제조방법은, 베이스 기판 상에 형성된 Cu 도체와 라미네이션되는 절연수지와의 밀착력 증진을 위하여 Cu 도체 표면에 대하여 조도 처리를 수행하는 단계; 상기 표면 조도 처리된 Cu 도체의 표면 상에 유기 화합물 코팅층을 형성하는 단계; 상기 유기 화합물 코팅층이 형성된 Cu 도체를 포함하는 베이스 기판 상에 절연층을 라미네이션하는 단계; 및 상기 라미네이션된 절연층의 표면을 조화 처리하는 단계를 포함한다.

Description

세미 애디티브 공법에 의하여 제조되는 인쇄회로기판에 대한 절연층 형성방법과 이를 이용한 인쇄회로기판 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 인쇄회로기판{FORMING METHOD OF INSULATION LAYER IN PCB MANUFACTURED BY SEMI-ADDITIVE METHOD, AND PCB MANUFACTURING METHOD USING THE SAME, AND PCB MANUFACTURED THEREBY}

본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로, 세미애디티브(Semi-additive) 공법으로 제조되는 빌드업(build-up) 인쇄회로 기판에 있어서 균일하고 미세한 표면조도를 갖는 절연층 형성방법 및 이를 이용한 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다.

최근 들어 전자제품의 소형화, 경량화, 고기능화 경향에 따라서 회로기판의 고밀도, 고속화, 소형화 요구가 있으며, 이에 따라 고밀도 미세회로 구현에 대한 연구도 활발히 이루어 지고 있다.

이와 같은 고밀도화를 달성하기 위한 수단으로 빌드업(build up) 방법이 알려져 있다.

이러한 빌드업 방법에 의한 인쇄회로기판의 제조시, "세미-애디티브 (semi- additive) 공법"이 적용되고 있으며, 이는 절연층 표면에의 무전해 도금에 의한 시드 층(seed layer) 형성, 이후 드라이 필름 레지스터 및 전해도금 방법에 의한 미세회로 배선방법을 의미한다.

본 발명에서는 고밀도 미세회로 구현을 위한 균일하면서도 미세한 절연층 표면조도를 형성하는 방법이 소개되어 지는데, 이에 앞서 현재 일반적으로 적용되고 있는 기술에 대하여 먼저 살펴보기로 한다.

종래기술에 따른 인쇄회로기판의 절연층 형성, 조화 과정, 및 회로 형성 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같다.

도 1에서와 같이, 일반적으로 베이스(Base) 기판 전처리, 절연층 라미네이션, 절연층 조화(디스미어), 시드층 도금(무전해 동도금), 회로 노광/현상, 패턴 전해 도금, 및 박리/에칭(시드층 제거) 등의 공정을 순차적으로 거치게 된다.

여기서, 절연층 라미네이션(Lamination) 전 베이스 기판은 전처리 공정을 거치게 되는데, 이러한 전처리는, 도 2에 구체적으로 도시된 바와 같이, 베이스 기판(10)의 Cu 도체(20)와 라미네이션 되어지는 절연수지(30)와의 밀착력 증진을 위한 Cu 표면 조도처리를 의미하며, 주로 산 기저(Acid Base)의 마이크로 에칭액(Micro etching)이 사용된다.

그리고, 절연수지(30)에 의한 절연층 형성은, 베이스 기판에 대한 상기 전처리 후 드라이 필름 형태의 절연수지의 진공 라미네이션 방법으로 이루어진다.

또한, 절연층 조화처리는 알칼리 과망간산법에 의하여 절연층 표면의 절연수지(30)를 에칭하여 조도를 형성하여 준다.

그러나, 이러한 종래의 방법으로는 절연수지(30)에 대한 절연층 표면 조화처리 후 그 하지층인 Cu 도체층(20)이 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분에서의 표면조도 차이가 발생하며(도 3 참조), 그 원인은 본 수지 자체의 경화 특성, 즉, Cu 성분에 의해 경화가 지연되는 현상에 기인하는 것으로 보여진다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, Cu 상부의 절연수지의 경화속도가 그렇지 않은 부분의 경화속도보다 늦으며, 이러한 경화도의 차이는 절연층 조화처리 공정이후의 표면조도 차이로 이어진다.

이러한 부분적 조도차이 발생은 이후 회로형성 과정에서의 불량으로 이어지며, 이를 극복하기 위하여 디스미어 처리시 파라미터 등을 조절하는 방법이 검토되고 있으나 이는 그 한계를 보이고 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구체적으로 절연층 조화처리 공정 이후에 발생할 수 있는 절연수지의 표면조도 차이를 방지하여 회로형성 과정에서의 불량을 제거하기 위한, 세미 애디티브 공법에 의하여 제조되는 인쇄회로기판에 있어서의 절연층 형성방법 및 이를 이용한 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는데 그 주요 목적을 두고 있다.

한편, 본 발명은 이상과 같은 주요 목적을 염두에 두고 창안된 것이지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 후술하는 본 발명의 구성으로부터 창출되거나 예측 가능한 새로운 목적 및 효과를 배제하는 것은 아님에 주의하여야 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한, 세미 애디티브(Semi-additive) 공법에 의하여 제조되는 인쇄회로기판에 대한 절연층 형성방법은, Cu 도체가 형성된 베이스 기판에 대한 전처리 이후에, 상기 Cu 도체의 표면에 걸쳐서 유기 화합물 코팅 처리를 실시하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 유기화합물 코팅층은 산소(Oxygen) 또는 질소(Nitrogen)를 포함하는 작용기(Functional group)를 갖는 것을 바람직하다.

그리고, 상기 절연층은 시안산염 에스테르(Cyanate ester) 및 에폭시 수지를 주성분으로 하며 또한 실리카 충전제를 40wt% 이상 함유하는 것이 더욱 바람직하 다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한, 세미 애디티브 공법에 의한 인쇄회로기판의 제조방법은, 베이스 기판 상에 형성된 Cu 도체와 라미네이션되는 절연수지와의 밀착력 증진을 위하여 Cu 도체 표면에 대하여 조도 처리를 수행하는 단계; 상기 표면 조도 처리된 Cu 도체의 표면 상에 유기 화합물 코팅층을 형성하는 단계; 상기 유기 화합물 코팅층이 형성된 Cu 도체를 포함하는 베이스 기판 상에 절연층을 라미네이션하는 단계; 및 상기 라미네이션된 절연층의 표면을 조화 처리하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 유기화합물 코팅층은 산소(Oxygen) 또는 질소(Nitrogen)를 포함하는 작용기(Functional group)를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 절연층은 시안산염 에스테르(Cyanate ester) 및 에폭시 수지를 주성분으로 하며 또한 실리카 충전제를 40wt% 이상 함유하는 것이 더욱 바람직하다.

아울러, 상기 유기화합물 코팅층은 1 ㎛ 이하의 두께로 이루어지도록 코팅되며, 상기 라미네이션된 절연층의 표면은 절연층의 에칭부 높이가 0.5 ㎛ 이하로 형성되도록 에칭 가공되는 것이 더욱 바람직하다.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하 는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 주의해야 할 점은, 본 명세서에 걸쳐서 사용되는 '실질적' 및 '대략' 등의 용어는, 본 발명에 개시된 구성과 완전히 동일한 구성의 경우뿐만 아니라 사전적 의미에서의 문언상 차이가 존재하더라도, 실질적으로 동일한 효과를 얻을 수 있을 정도로 변형 실시가 가능하다면 이는 본 발명의 기술적 범위에 포함됨을 의미하도록 사용되었다. 아울러, 본 발명에 해당하는 기술이지만, 현 당업계에서 널리 알려지고 사용되고 있는 기술 내용에 대한 설명은 생략하도록 한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 대하여 관련 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

인쇄회로기판의 제조 공정

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조 공정은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같다.

기본적으로 본 발명에서는 절연수지 경화과정에서의 Cu 도체의 영향을 없애기 위해 베이스 기판 전처리 이후에 Cu 도체 표면에의 유기화합물 코팅(coating) 처리를 실시하였다.

이러한 유기화합물 코팅층은 Cu 성분의 절연수지 경화영향을 제거하는 일종 의 분리막 역할을 함으로써 절연수지의 부분적 경화도 차이를 없앨수 있을 뿐만 아니라, 또한 디스미어 조화처리 후 표면조도 차이도 없앰으로써 고밀도 미세회로 구현을 가능하게 한다.

이러한 유기 코팅층의 일 예로서 MEC社의 CL8301 약품을 들 수 있고 또한 본 실시예에서도 이를 사용하였으며 이후에 자세히 설명되어 진다.

본 발명에 있어서의 인쇄회로기판은 도 4에 나타난 바와 같이 개략적으로

(1) 베이스(Base) 기판 전처리

(2) Cu 표면 유기화합물 코팅 처리

(3) 절연층 라미네이션(Lamination)

(4) 절연층 조화(디스미어)

(5) 시드층 도금

(6) 회로 노광/현상

(7) 패턴 전해도금, 및

(8) 박리/에칭(시드층 제거)

등의 공정을 거쳐 제조되며, 그 각각의 세부적인 제조방법은 다음과 같다.

베이스(Base) 기판 전처리

베이스 기판(10) 상에 형성된 Cu 도체(20)와 라미네이션 되어지는 절연수지(30)와의 밀착력 증진을 위한 Cu 표면조도처리를 의미하며, 주로 산 기저(Acid Base)의 마이크로 에칭액(Micro etching liquid)이 사용된다.

Cu 표면 코팅 처리

절연수지의 경화과정에서의 Cu 도체의 영향을 없애기 위하여 Cu 표면 조도처리 이후 그 표면에 유기화합물 코팅층(40)을 형성하는 단계이다.

상기 유기화합물 코팅층(40)은 산소(Oxygen) 또는 질소(Nitrogen)를 포함하는 작용기(Functional group)를 갖는 것이 바람직하다. 한편, 이러한 코팅층(40)으로서, 본 실시예에서는 MEC社의 CL8301 약품을 사용하였으며 그 결과 동 표면에는 유기질소화합물의 코팅층이 형성되었다.

이러한 유기화합물 코팅층(40)은 Cu 성분의 절연수지 경화영향을 제거하는 일종의 분리막 역할을 함으로써 절연수지(30)의 부분적 경화도 차이를 없앨수 있을 뿐만 아니라, 또한 디스미어 조화처리 후 표면조도 차이도 없앰으로써 고밀도 미세회로 구현을 가능하게 한다.

한편, 이러한 코팅은 스프레이(Spray), 딥핑(Dipping) 방식 등 다양한 방법에 의하여 이루어 질 수 있으며, 본 실시예에서는 스프레이 방법을 사용하였다.

그리고, 이러한 방법에 의하여 형성된 유기화합물 코팅층의 두께는 대략 1 ㎛ 이하로 이루어지는 것이 바람직하다.

절연층 라미네이션

드라이 필름 형태의 절연수지(30)의 진공 라미네이션 방법으로 이루어진다.

이때 사용되는 절연수지(30)는 열경화성 수지로서 좀더 구체적으로는 시안산 염 에스테르(Cyanate ester) 수지 및 에폭시 수지를 그 주성분으로 하며 또한 실리카 충전제를 40 wt% 이상 함유하는 것을 그 특징으로 한다.

절연층 조화 (디스미어)

유기용제 스웰러(Sweller) 및 과망간산(Permangante) 에칭공정을 통하여 절연층 표면의 조화 처리 및 비아홀(Via Hole) 내부의 레진(Resin) 잔사(residue)를 제거하는 단계로 종래의 방식과 동일하게 이루어 진다.

다만, 여기서 상기 조화 처리된 절연층의 에칭부 높이는 약 0.5 ㎛ 이하로 형성되도록 가공되는 것이 바람직하다.

시드층 도금 (무전해 Cu 도금)

종래의 방식과 동일하게 절연층 표면 및 비아홀 내부에 무전해 구리도금을 실시하여 준다.

회로 노광/현상

드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist)를 사용하여 배선부위를 패터닝(Patterning)하는 공정이며 종래의 방식과 동일하게 실시하여 준다.

패턴 전해 도금

전해도금 방식에 의하여 배선부위에 도체를 형성하여 주며 종래의 방식과 동 일하게 실시하여 준다.

박리/에칭

배선부위를 제외한 시드층 Cu를 에칭하여 없애 주며 종래의 방식과 동일하게 실시하여 준다.

실시예 - 실험 데이터

아래 표 1에서와 같은 결과에서도 볼 수 있듯이, 종래기술과 같이 Cu 표면에 코팅 처리를 실시하지 않은 경우 하지층에 Cu 도체가 있는 부분에서는 Tg 값이 낮게 측정되었으며, 이는 이부분의 경화도가 타 부위에 비해 낮음을 의미하며, 결과적으로 디스미어 시 에칭량이 증가하여 표면조도도 높게 측정되었다.

이에 반하여, 본 발명에서와 같이 Cu 표면(20)에 코팅 처리를 실시하여 유기화합물 코팅층(40)을 형성였을 경우에는 Tg 값도 정상범위로 높게 측정되었으며 디스미어 조화처리 후 표면조도 값 또한 타부위와 동일한 수준으로 낮게 측정되었다.

결국, 본 발명에 따르면 시안산염 에스테르(Cyanate ester) 및 에폭시 수지를 주성분으로 하는 인쇄회로 기판의 절연층 표면 디스미어 조화처리 후 하지층 Cu 도체 존재 부분과 그렇지 않은 부분의 표면조도 차이를 줄여 균일하고도 미세한 표면조도를 형성할 수 있으며 그로 인하여 절연층 표면에의 고밀도 미세회로 구현을 가능하게 해주는 효과를 창출하게 됨을 알 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 개시된 실시예에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 인쇄회로기판의 제조방법에 대한 공정 순서도.

도 2는 도 1 중 베이스 기판 전처리 공정으로부터 절연층 조화 공정까지를 나타내는 기판 단면도.

도 3은 도 2에 의한 공정에 의하여 발생되는 문제점을 나타내는 기판 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 제조방법에 대한 공정 순서도.

도 5는 도 4 중 베이스 기판 전처리 공정으로부터 절연층 조화 공정까지를 나타내는 기판 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 베이스 기판 20: Cu 도체

30: 절연수지(절연층) 40: 유기 화합물 코팅층

Claims (8)

1. 세미 애디티브(Semi-additive) 공법에 의하여 제조되는 인쇄회로기판에 대한 절연층 형성방법에 있어서,

   Cu 도체가 형성된 베이스 기판에 대한 전처리를 하는 단계; 및

   상기 Cu 도체의 표면에 걸쳐서 산소(Oxygen) 또는 질소(Nitrogen)를 포함하는 작용기(Functional group)를 갖는 유기 화합물로 코팅 처리를 실시하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는

   인쇄회로기판에 대한 절연층 형성방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 절연층은 시안산염 에스테르(Cyanate ester) 및 에폭시 수지를 포함하며, 또한 실리카 충전제를 40wt% 이상 함유하는 것을 그 특징으로 하는

   인쇄회로기판에 대한 절연층 형성방법.
4. 세미 애디티브(Semi-additive) 공법에 의한 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서,

   베이스 기판 상에 형성된 Cu 도체와 라미네이션되는 절연수지와의 밀착력 증진을 위하여 Cu 도체 표면에 대하여 조도 처리를 수행하는 단계;

   상기 표면 조도 처리된 Cu 도체의 표면 상에 산소 또는 질소를 포함하는 작용기를 갖는 유기 화합물 코팅층을 형성하는 단계;

   상기 유기 화합물 코팅층이 형성된 Cu 도체를 포함하는 베이스 기판 상에 절연층을 라미네이션하는 단계; 및

   상기 라미네이션된 절연층의 표면을 조화 처리하는 단계

   를 포함하는

   인쇄회로기판의 제조방법.
5. 삭제
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 절연층은 시안산염 에스테르(Cyanate ester) 및 에폭시 수지를 포함하며, 또한 실리카 충전제를 40wt% 이상 함유하는 것을 그 특징으로 하는

   인쇄회로기판 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 유기화합물 코팅층은 1 ㎛ 이하의 두께로 이루어지도록 코팅되며, 상기 라미네이션된 절연층의 표면은 절연층의 에칭부 높이가 0.5 ㎛ 이하로 형성되도록 에칭 가공되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
8. 인쇄회로기판에 있어서,

   제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 절연층 형성방법 또는 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 인쇄회로기판 제조방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.

Images