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1 1. PCB 개요 1. PCB (Printed Circuit Board : 인쇄회로기판 ) (1) PCB 란 회로설계를근거로하여부품을접속하는전기배선을배선도형형태로절연물상의동박에형성하여전기도체로표현된제품으로정의된다. (2) PCB 의역사 최초의인식은 18 세기로거슬러올라가지만 1903 년한센 ( 영국 ) 에의해구체적으로만들어졌고, 1941 년아이스터 ( 영국 ) 가금속박 (COPPER CLAD) 을에칭 (ETCHING) 으로가공한 PCB 제조방법을고안함으로써현대적의미의 PCB 가자리잡게되었다 년 NATIONAL BUNCAN OF STANDARD 애서포탄의신관에사용하여양산화가이루어졌다. 그후 TRANSISTOR 개발등부품기술개발과함께꾸준한성장을하여기구부품으로써확실한영역을구축, 반도체의기술진보와전자기술의응용범위가확대됨에따라 CAD/CAM SYSTEM 등을도입하여보다고정밀도를향한노력이진일보되고있다.

2 2. PCB 의종류 구조및특징에의한분류 (1) 단면 PCB (SINGLE SIDE PCB) 1) 회로가단면에만형성된 PCB 로실장밀도가낮고, 제조방법이간단하여저가의제품임. 2) 주로 TV, VTR, AUDIO 등민생용의대량생산에사용이됨. 단면회로 ( 동박 ) 부품실장 NON 스루홀 절연체 ( 종이 + 페놀수지 )

3 (2) 양면 PCB (DOUBLE SIDE PCB) 1) 회로가상, 하양면으로형성된 PCB 로단면 PCB 에비해고밀도부품실장이가능한제품이며, 상하회로는스루홀에의하여연결되어짐. 2) 주로 PRINTER, FAX 등저기능 OA 기기와저가격산업용기기에사용이됨. 상면회로 ( 동박 + 동도금 ) 부품실장스루홀 소경 VIA HOLE 절연체 ( 유리천 + 에폭시수지 )

4 (3) 다층 PCB (MULTI LAYER BOARD) 1) 내층과외층회로를가진입체구조의 PCB 로입체배선에의한고밀도부품실장및배선거리의단축이가능한제품임. 2) 주로대형컴퓨터, PC, 통신장비, 소형가전기기등에사용이됨. 외층회로 내층회로 부품삽입스루홀 소경 VIA 홀

5 4) 특수 PCB 1) IVH MLB (Interstitial Via Hole MLB) - 전자기기의고기능소형화에따라고밀도 PCB 회로의설계시배선량의증가로인한층수의증가, 그에따른 Via Hole 이차지하는면적을절감하기위하여각층별로선택적으로회로연결이가능토록부분적 Via Hole 을가공하여회로연결용홀이차지하는면적을최소화한 PCB 임. - 주로핸드폰, 노트북 PC, PDA 등고기능소형전자기기에이용됨. SMT 실장 LAND 외층회로 IVH 홀 관통스루홀 내층회로 IVH MLB 단면도 ( 사진 )

6 3) R-F PCB (Rigid-Flex PCB) - 전자기기의고성능소형화에따라여러기판간다량의접속이필요하게되는데한정된기기공간의최대한활용및접속신뢰도향상을위하여경질의 MLB 구조간에굴곡성이있는 FLEX PCB 를일체화시켜전기적접속을시킨 PCB 임. PCB FPC FPC 회로 PCB FPC 베이스필름 Solder Resist 외층회로 필름카바레이 접착층 PCB 절연층 R-F PCB 응용예

7 4) MCM PCB (Multi Chip Module PCB) - 전자시스템의경박단소화를위한파워의감소, IC 밀도와핀수증가요구에 SINGLE CHIP 패키징으로한계가있어. IC CHIP 사이를미리구성된기판위에여러개의 CHIP 을탑재해모듈화한 PACKAGE 용 PCB 로기존대비 1/10 크기로축소가가능함. - 주로 CPU, 고성능워크스테이션, 노트북 PC, ABS, 에어백, 군사용레이더등고성능장비에사용. BARE CHIP BGA 형 MCM MOLD COMPOUND BONDING WIRE PCB SOLDER BALL

8 3. PCB 제작공정 일반적으로 PCB 가완성되기까지는논리설계도에서회로형성에필요한필름원판또는 DATA 화하는공정인 PCB 회로 DESIGN, 이를사용하여 PCB 제조업체에서 PCB 제작용 TOOLS ( 필름, 스크린, 드릴 DATA, 금형, 전기검사용 JIG 등 ) 로전환하는공정, PCB 를제작하는공정으로구분되고제품화를이루는부품실장공정과최종제품으로완성되는단계가있다. 설계에서제품화가이루어지는과정은다음과같다. 기구설계 회로설계 CAD DATA 화 PCB 용 TOOL 화 실장설계 최종완성 부품실장 PCB 제작

9 4. PCB 제작공정 설계가완료되면 PCB 제조공정은해당설계에맞는공법을선택하여단면 PCB, 양면 PCB, 다층 PCB 로구분하여제조하게된다. 1) 단면 PCB 제작공정 동박적층판 전도체 ( 동박 ) 절연체 ( 종이 +Phenol 수지 ) 회로인쇄 S/R 인쇄 동박에칭 심벌마크인쇄 레지스트제거 홀및외형가공

10 2) 양면 PCB 제작공정 동박적층판 Tenting 공법 HOLE 가공 Solder Strip 공법 동도금회로인쇄동박에칭레지스트박리 동도금회로인쇄회로도금레지스트박리동박에칭 S/R 인쇄 심벌마크인쇄 외형가공 S/R 스루홀

11 3) 다층 PCB 제작공정 (6 층 ) 동박적층판 LAY-UP 동박 프리프레그 내층 내층회로인쇄 내층에칭 적 층 레지시트제거 홀가공 양면 PCB 와동일 외곽가공

12 2. Artwork film - data 를기본으로하여실제생산을위한작업필름으로여러종류가있다. - 대표적인필름으로내층용필름, 외층용패턴필름, 외층용 S/M 필름, M/K 필름, 드릴홀필름라우터가공용필름, B.B.T 용필름등이다. - 재료및공정차이에의해크게디아조 (Diazo) film 과은염 (Silver halid) film 으로나눈다. 가 ) 대아조 (Diazo) film - 디아조필름은 PCB 초창기때에주로많이사용되었으며현재도일부사용되고있다. a 제조공정원도필름준비 디아조필름에밀착 노광 현상 b 특징 작업의용이성 ( 명실작업가능 ) 즉, 쉽게원도필름만준비되면디아조필름은놓고노광기에서 U.V 빛을쪼인후암모니아수 gas 에의한현상으로원도필름회로등을거의동일하게제작가능. 정밀, 미세필름작업단점원도필름을재현하는개념이고아울러노광기의산란광에의한노광으로진행되므로초정밀, 미세회로의재현성에한계가있으므로정밀회로필름의제작어려움. ( 회로해상도, Sharpness, 재현성떨어짐 ) 치수안정성양호일반적으로디아조필름은 polyester 기재에이멀젼 Coating 된구조로써특히, Diazo film 은은염필름보다두꺼워쉽게온도습도등에의해변형되지않음.

13 내 Scratch 성우수또한디아조필름은표면이 matt 형으로되었으며, 이멀젼자체가은염필름보다 Hard 하여 Scratch 에강함. c 용도 Simple 한패턴필름 Pin 간 1~2 Line 의쉬운회로구성필름에적합 PSR, M/K, Drill 홀필름등 나 ) 은염필름 (Silver Halide) 은염필름은현재 PCB 제조의거의모든 film 에적용되는필름이다. a 제조공정 CAD 작업 CAM 작업 Data Laser Photo plotter 전송 Laser Photo plotter 현상 정착 건조 b 특징 암실에서작업가능은염필름은고감도로써대기에노출시키면즉시감광이일어나므로반드시냉암실 ( 항온항습 ) 애서 Laser plotting 등의작업이이루어져야함. 정밀, 미세 film 필름제작가능 CAM Data 를 Laser photo plotter 가전송받아직접 Laser 광으로회로를그려주기때문에초미세, 정밀한회로를만들수있음.

14 치수안정성우수디아조필름보다더온도습도에대한변형률이적게재질을써서제조되었기때문에치수안정성이우수하다. Scratch 에열악은염필름의이멀젼은디아조필름보다는 Scratch 에약함. 때문에어멀젼면에보호필름이 coating 되는경우가있다. 다 ) 필름구조

15 라 ) 치수변화율 film 들은외부환경에의해수축또는팽창을계속하는데그요인들은다음과같다. a 온도에의한변화율온도에의해재료는열팽창하는데필름은 1 10-³ %/ 로길이에퍼센트로변형됨. b 습도에의한변화율습도에의해또한변형되는데필름은 1 10-²%/% 로길이에퍼센트로변형됨 c 처리에의한변화율은염필름의경우현상및정착에의한흡습에의한팽창률과건조에의한열흡수에의한수축율을동일하게맞추므로써변화율이 0 로되게하는것이이상적임. 위에서필름은온도에의해서는단시간내에변화를가져오고또한다시복원되는경향이있지만, 습도에의한변화는장시간에걸쳐일어나면서쉽게복원되지않는성질을나타냄. 마 ) 기본적인치수안정성요건 a 필름실의온 습도관리필름의보관, Plotting, 취급등의모든작업이이루어지는환경의온 습도의항상성은매우중요하여, 특히암실의항온항습유지관리가 Key Point 이며, 아울러이물질의불량을최소화하기위한 Class 유지관리가동시에이루어져야함.

16 b Seasoning 관리필름은원래생산된회사의환경과 PCB 제조업체의암실사이에는온 습도가다를수있으므로반드시구입후암실에서환경에적응 ( 수축 or 팽창 ) 시킨후에필름제작에들어가는것이중요함. 최소 24 시간이상환경적응시키는것이바람직함. c 불가역환경방지관리필름은재질의주가 Polyester 로이것은적정온 습도범위내에서는수축 or 팽창되었다가도다시원래치수로복원하는특성을갖고있으나, 극단적인온 습도환경에놓여지면시간이경과가되어도원래치수로복원이어려우므로필름의보관제조룸또는공정중에반드시통제와관리가반드시필요함. 일반적으로 film 의 Box 표지에이 film 의보관온 습도범위가표시되어있는데이범위를환경적으로벗어나지않도록모든공정의제어가필요함 ( 그림 1) 자료제작 Room ( 그림 2) 자료제작 Room

17 3. Imaging ( 내 외층 ) 공정 PCB 에원하는회로패턴을형성하는공정으로내층및외층으로나누어진다. 가 ) 공정내용 a 내층보드정면내층보드표면처리는보드가박판으로서일반브러쉬방식에서문제가있어 Chemical 방식으로전환중에있음. 또한, 최근에는특수사양 / 기능보완으로브러쉬방식이가능하도록설비보완하여개발된것들도있음. b 외층보드정면외층보드표면처리는일반 Brush(compress ed type) 와 chemical 방식의혼합형이가장많이사용되고있음. 실제정면방식 - 내층보드정면 :ChemicalCleaning,Pumice 정면,JetScrub. - 외층보드정면 :SoftetchingorAcidtreatment+Brush 정면 정면관리항목 - Brush 압력 Brush 가처리되는 PCB 와접촉하는정도를나타내는것으로직접압력을맞추어야만균일하고적당한정면과브러쉬수명연장, 설비의수명을크게좌우한다.

18 - Conveyor 속도 Brush 와처리되는 PCB 와의접촉시간을나타내는것으로적당한속도는정면처리의적절한효과를약속한다. -Chemical 농도산또는 Soft etching 액등의약품농도는표면의각종오염물산화의효과적인제거에중요하므로약품농도관리는중요하다. - Brush type, Grit, 균일도 Brush type 은 Bristle, compressed 의종류로나누어지며이것은적용공정 (D/F 전처리, PSR 전처리, Deburring 용등 ) 에따라알맞게선정되어야하고, grit (# 방수 ) 역시공정에맞게선택되어야겠다. D/F 전처리경우 #400~#600, PSR 경우 #500~#800 등으로구분적용되어야하며, 정면의균일도를맞추기위해서는 Brush 의수평상태를맞추고압력의적정성을맞추기위해 foot print test 를거쳐 Setting 되어야한다. - 연마입자관리 Pumice 정면, Jet Scrub 과같은정면일경우는연마입자가물과혼합된액이 Spray 되는 system 으로액중농도즉, 비중의관리가되어야만항상일정한표면처리가이루어질수가있다. - 수세정면의결과발생하는 Cu 미립자, 연마입자분쇄물등은 PCB 의홀속, 표면, 회로측면등에쉽게유입되어충분한수세처리가안될경우잔유동, 잔유물질로써작용하여 PCB 품질에악영향을끼치므로충분하고확실한수세는중요하다.

19 - 건조정면후마지막단계인건조는처리가끝난 PCB 의홀, 표면, 회로측면등의물기를신속하고완벽하게열풍을가해서제거시켜주는공정으로정면에있어서상당히중요한부분으로, 앞에서아무리완벽히정면을하였어도이건조가부족하다면재산화, 얼룩, 습기등으로많은 PCB 불량을야기하므로세심한관리가요구된다. c D/F Lamination 감광성 Resist 인 D/F 을 Laminator 를이용하여보드의양면에 Coating 하는공정으로 Plating resist 및 etching resist 모두를 coating 함. 또한, D/F 종류, 두께 (10 μm, 20 μm, 25 μm, 28 μm, 40 μm, 50 μm ) 에관계없이 Coating 가능함. Lamination 관리항목 - Lamination 의조건 Lamination 의 Hot 롤러의온도조건, 압력조건, 구동속도가기본적으로중요하다. Hot 롤러의온도는상하의롤러좌우중간모두에서일정해야하며, 압력은롤러와 PCB 의접촉정도를나타내며, 속도는접촉시간을의미한다. Hot roller 의편편도, 경도, 직경등구조 Laminator 의기계적구조로써우선 Hot roller 는휨이나굴곡등이없이편편해야만 PCB 전면에균일하게압력이주어질것이며, 경도는적정 Cushion 이주어진경도를말하며, 직경은동일접촉시간에접촉면적을나타낸다. 그럼으로, Hot roller 의기본사양은일반적으로편편도가우수한것이좋으며, 목적에따라가변적이지만일반적으로경도가 55~85, 직경은큰것이추천된다.

20 - 균일 Tension Laminator 는 D/F 를장착하여 PCB 를 Lamination 시상 하, 좌 우균일한 Tension 을유지해야만상 하면에주름없이매끈한 Coating 상태를얻을수있으므로 Tension 을확인해보아야한다. d 액상 Resist (LPR) 도포내층보드의회로형성용감광 Resist 로액체로되어있는 U.V 감광 Resist 를보드양면에 Coating 하는공정보통 Coating 방식에는스크린 Coating 방식, Dip Coating 방식, Roll Coating 방식, ED(Electro deposition) 방식등이있음. - 스크린 Coating 방식실크스크린을이용하여인쇄하며도포하는방식 - Dip Coating 방식 LPR 이담겨져있는 Bath 에 Dip( 침적 ) 하여보드를상 하운동시켜도포하는방식. - Roll Coating 방식 - 회전하는 Roller 에액상 Resist 를보드로전사도포하는방식. -ED 방식이온 (+, -) 화된 Resist 를전기도금방식을응용하여보드에 coating 하는방식. ( 외층보드에도적용사용중 ) e 액상 Resist 의특성및관리항목 - D/F 보다얇아서해상도뛰어남액상 resist 는 coating 조건에따라막두께를조절할수있다. 또한얇게 coating 하여그만큼노광량을줄이고, 이에따라광의굴절등이적고, 현상조건역시 D/F 보다빠르기때문에회로폭 / 간격을파격적으로 Fine 하게형성할수가있다.

21 ( 그림 3) 액상 resist coating 방식 ( 그림 4) D/F 과 LPR 의해상도비교 - 표면메꿈성우수액상으로되어있기때문에표면의 Scratch 등의흠집에 D/F 이채워지지못하는것을 LPR 은메움으로써이로인한 2 차적인불량을방지할수있다. - Contamination 관리난점 LPR 은액상으로 D/F 인경우유입되는먼지, 이물질등이대부분미연에제거또는방지될수있지만 LPR 인경우액속으로유입되어계속적으로문제를야기할수있으므로 PCB 보드의완벽세척관리, 보다높은 Clean room 화, 액 Bath 의정밀한여과 system 등이갖추어지고관리되어야한다. - 작업성 LPR 은정면후 Coating 후반드시건조공정을거치고진행되면서 D/F 제품보다는사람의손이더가면서완전자동화하기어려운부분들이많아서실제작업성은 D/F 보다떨어짐. - Scratch 취약 LPR 은 D/F 과같이보호필름이없고, 막두께가얇고, Resist 가 Soft 하기때문에쉽게 Scratch 가발생할수있다.

22 - 두께균일관리난점 D/F 은일정한두께로제조되어시판되지만 LPR 은 Coating 장비를이용하여막두께를조절할수가있지만 PCB 의전면의두께는 D/F 보다는일정치않다. - 액상 Resist 농도 LPR 은고형분과주제, 용제등으로구성되어있는데, 용제는휘발성으로작업중에계속휘발하므로농도의변화를맞추어주기위해계속적인체크와보충이필요하다. 즉, 농도의관리가필요하다. - 액상 resist 의청결 LPR 은액상으로보드및주위환경에서의오염물, 이물질등의유입이있을수있으므로정교한여과장치, 높은 Class 의 Clean room 조건이필요하다. - 주변작업실의온도 / 습도온도습도는 LPR 의물성변화에큰영향을끼칠수있다. 즉, 점도변화, 습기의유입등으로 LPR 자체의물성변화가일어나 PCB 품질에크게문제를야기할수있으므로, room 은항온항습이이루어져야한다. f 필름셋팅 Lamination or coating 이완료된 PCB 는제품에맞는필름으로 PCB 와일치시켜노광작업에들어간다. 내층각층별로고정 Type 로한모서리면을셋팅. ( 내층두께별아대를상이하게맞춰서 Setting)

23 외층 - Guide hole 에고정시키는 Guide pin 을셋팅하여 Component & solder film 을셋팅 (pin 방식 ) : 수동방식 - 자동 CCD 카메라에의한 Center Setting (CCD 카메라방식 ): 자동방식 필름셋팅시관리항목 - 정확한셋팅 ( 내층각층 ) 내층필름은필름을놓고육안및확대경으로 Setting 하므로, 실수없이정확히 Setting 하여야하고, 아대두께를작업보드의두께와일치시켜야한다. -Guide pin 의규격외층필름의수동노광기의경우 Guide pin 으로필름과보드를일치시켜작업되므로 Guide Hole 의정확한 Center 드릴및 Guide pin 의규격의정밀성이중요하다 - CCD 카메라의정밀도 CCD 카메라는종류와성능에따라그정밀도가다르므로성능의평가가필요하다. g 노광 (exposure) D/F Lamination or 액상 resist coating 된보드의양면에패턴필름을셋팅하여 U.V 빛을조사시켜회로및홀과그외의부분의상을형성해주는공정. U.V 빛을받는부위는중합반응이일어나고, 받지않는부위는반응이일어나지않게됨. h 노광관리항목 노광량 (mj/ cm2및 mw) D/F 은제조사별, 모델별모두적정노광량이다르므로추천하는노광량을맞추어노광량을쪼여주어야한다.

24 노광량은상하모두에서광량측정기로측정하여 Setting 해야한다. 이때, 상은 Mylar 밑필름아래에서하는유리면위필름위에서측정하는것이정확하다. Step tablet 노광량이 setting 된상태에서확인차원에서 Step tablet film 을이용하여요구대로의광량이실제 film 으로조사되는지의여부를육안으로확인하는방법으로적정노광량을조사시킨후중합이완료되는최소시간은방치후 ( 약 30 분 ) 에현상하여확인하는것이필요하다. 진공도 D/F 으로 PCB 에회로를형성시키는공정에서 PCB 와작업필름사이에틈새또는유격이있을경우 U.V 빛의굴절, 회절등이발생할수있고, 이로인해 Image 불량이발생되므로노광기의 Vacuum 상태및기능이중요함. 노광 time U.V 빛은초기 New lamp 애서계속노광작업을함에따라노화가일어나고이로인해노광시간은늘어나게된다. 즉, 노광량 (mj/ cm2 ) = 노광세기 (mw) 시간 (sec) 이기때문에초기노광량을맞추기위해시간이길어지는데, 길어지면서광의확산, 굴절등이발생하여결국회로폭재현성에문제가되므로최대노광 time 을정해두고 lamp 관리를하는것이바람직하다.

25 이물질노광프레임내에 U.V 빛이조사되는구역에는필요없는이물질은곧불량으로이어지므로노광프레임, 마일라, glass, film, PCB 의이물질은전후중간에 Cleaning 및환경적으로 Clean 화하여야한다. 진공보조도구셋팅위에서언급했지만노광시 Vacuum 및완전밀착의중요성이품질에기여하고있고, 이를보조할수있는도구가노광아대이다. PCB 애서밀착시발생되는 air pocket 등이보조아대를통해서진공통로까지연결되므로쉽게 air 등이빠져나가므로완전진공이형성되는데용이하다. 단, 이때사용되는아대는 PCB 의두께와동일하여야함. - 균일조사분포노광기의성능에서가장중요한것은상하프레임 (Mylar 면및 glass 면 ) 의전체면의조사되는 U.V 광량의균일도이다. 측정은 U.V 광량측정기로상하면프레임의최소 5 point 를측정하여 min, max, avg 를통계내어그분포도를확인하여균일할수록노광기성능이좋다고할수있겠다. ( 그림 6) 균일조사분포측정 point

26 pin setting, CCD 카메라셋팅수동 or 자동노광방식이냐에따라 film 을 PCB 에 Setting 하는방식이다르다는것을앞에서언급했고, 중요한것은정확도를확인하는것이다. 즉, pin setting 이정확히 PCB 와잘맞는지 CCD 카메라로 setting 노광후 PCB 의문제가있는지의여부를빨리확인해보아야한다. 프레임투과도노광기의 PCB 및 film 을고정내지는지지해주면서작업이가능하도록해주는것이바로프레임으로상단은일반적으로 Mylar film 이고하단은 glass 로되어있는데중요한것은 U.V 빛투과율이라고할수있겠다. 가능한램프에서발생한 U.V 광량이적은감소를갖고그대로 PCB 에전달되는것이이상적이므로근본적으로투과율이좋은재료 / 재질을선택해야한다. ( 그림 7) step tablet 와노광량의관계도

27 Lamp 성능 Lamp 는 U.V 빛을발생시켜 PCB 에조사시키는근본재료로써그성능의정밀성, 수명, 조사율등은당연히중요하다. 따라서, 초기에 Lamp 를검토할때우선구조, Kw, Type, 냉각방식적부, 수명, 가격등을고려하여검토되어야한다. ( 그림 8) 노광량과회로폭의관계도 ( 그림 9) 노광기의광전달도

28 i 현상 (Develop) 현상은노광된 PCB 의최종회로형성단계로 U.V 빛에의해광중합된부위만남기고, 광중합이안된부위를탄산나트륨 or 탄산칼륨수용액으로용해제거시켜서회로를형성하는공정이다. 현상의중요관리항목 - 현상액의농도즉 Na2CO3 의농도로써일반적으로 Bath 용량의 1% 를표준으로하는데현상정도에크게기여하므로초기 Bath 용량을정확히계산하여적용해야한다. - 현상액의온도현상액의표준온도는 30±2 정도로역시현상정도에크게좌우하므로중요하다. - 현상속도 (Breakpoint) Break point 를 D/F 의최소현상시간을현상기의어느지점에맞추는가를말하는것으로현상쳄버의 1/2~2/3 지점에맞추는것이통상적이다. Setting 방법은최소현상시간을알고이를현상쳄버길이에적용하여속도를 setting 하여 1/2 지점또는 2/3 지점에오도록한다. 노광이완료된 PCB 를현상하여 1/2 지점에경우 PCB 가 Chamber 1/2 지점에왔을때구동및현상 Spray 를 off 하여육안으로 PCB 의현상정도를확인하여조정한다. - 현상압력현상기의상하에서 spray 노즐이규정대로위치하고있고, 펌프에의해서 spray 노즐에서일정압력으로현상액이뿌려지는데이압력의설정역시중요한역할을한다. 일반적으로 1.0Kg/ cm2 ~ 1.5Kg/ cm2가추천되며상 하압력의차이를두는것이중요하다.

29 - 소포제종류 type 현상액은약알칼리성분으로 D/F 현상이진행되면서많은거품이발생되는데, 이를저지하기위해소포제가투여가된다. 소포제는우선 D/F 과호환되어반응의부산물 (sludge 등 ) 을발생시키지말아야하며, 쉽게수세에서제거가되어야사용가능하며이에따라어떤 type 으로되어있는지역시확인해보아야한다. 일반적으로 D/F 현상용은 Non-silicon Type 의소포제가추천된다. - 수세 & 압력 & 온도현상액중에는과소포제가혼합되어있으며용해된 D/F 성분등이함께하면서연속적으로 PCB 를현상한다. 따라서, 현상후수세에서는이러한모든성분의완벽한제거가중요하며몇가지보완이필요하다. 우선, 1 차수세의경우는가능한온수세 (20~30 ) 를적용하여수세효과를높이고, 압력도 Tenting 이문제가없는선에서높게유지가되면서수세의길이가최소현상쳄버보다는길게설정하여완전제거가되도록해야한다. 수세부족으로인한불량은많으므로중요성이상당히크다. - 건조수세가종료되면 PCB 의 D/F 부분은습기를먹고있기때문에상당히 Soft 하고약한상태이다. 이상태로도금조에투입된다면회로의 roughness 의문제가발생될수있고, 또한쉽게 Scratch 등이발생하므로건조조에서온풍 (40~50 ) 으로완전습기를제거해주는것이바람직하다.

30 4. 부식 (etching) 가 ) etching 내외층의 Cu 부위를산 or 알카리액을이용해서용해내지는표면조도를형성해주는것. 나 ) 부식액의종류 - 염화동 ( CuCl₂) 부식 - 염화철 ( FeCl₃) 부식 - 알칼리 ( NH₄Cl ) 부식 - Soft etching a 염화동부식내층및외층 Tenting 공법부식용으로주로사용되며, 주성분은염산 (HCI), 과수, 물로구성되어있으며, 전자를잃고, 다시받는산화 / 환원의반응의연속인것이다. 염화동부식의관리 factor -ORP ORP 는위반응의과정을보면산화, 환원의연속적인반응으로여기서 ORP 란산화 - 환원간의전위차를말하며, 이전위차를일정하게유지시킴으로써일정한재생에의해균일부식이가능한것이다. ORP 를계산하는식은다음과같다. E : 점극의표준전압 R : gas law 상수 (8.314V K) T : 절대온도 ( K) n : 전이전자수 / 분자

31 - 산농도산농도는공급되는 HCl 의농도를말하며일정한농도를유지하므로써 etch rate 가일정하게유지된다. - 비중부식액중의 Cu 용해량을나타내며마찬가지로 etch rate 를좌우하므로, 규정범위에서의관리가필요하다. - 온도모든약품의반응의정도가온도에많이관여하는데부식액역시온도관리가되어야한다. - 동농도비중과관련된항목으로적정동농도를유지함과과한동농도는부식의저하를초래한다. 염화동부식의표준조건 - ORP : 540~560mV - 산농도 : 1~2 N HCl (80~120 g/l) - 비중 : 1.25~1.28 (g/l) - CuCl₂농도 : 140~2000 (g/l) -CuCl 농도 :0~7(g/l) - 온도 : 40~50

32 b 염화철부식내층및단면, 외층 Tenting 공법의부식용으로주로사용되며, 주성분은염산 (HCl), 염화철, 물로구성되어있으며재생은가능하나염화동재생 system 보다염화철의 Fe 성분이재생되는과정중에수산화철로자주변화되면서액의 Colloid 화를부추겨재생에어려움이많으므로업계에서는재생 system 을적용하지않는경우가많다. 염화철부식의관리 factor - 산농도산농도는 HCl 의농도로써 etch rate 와관련이있으므로일정하게관리되어야한다. - 비중비중은곧염화철부식액중의 Cu, Fe 성분의농도로써 etch rate 와관련이있으므로규정범위안에서관리되어야한다. - 온도 : 부식액의부식정도에영향을미친다. - 동농도 : 비중과관련되어규정농도유지가중요하다. 염화철부식의표준조건 - 산농도 : 1N ~2N HCl - 비 중 : 1.3~1.41 (g/l) - 온 도 : 40~50 - FeCl₃ : 37 % - FeCl₂ : 0.3 %

33 c 알칼리부식외층패턴공법의 Cu 부식용으로주로사용되며, 주성분은수산화암모늄, 염화암모늄, 첨가제로구성되어있다 알칼리부식의관리 factor - 동농도 ( 비중 ) 알칼리부식액중의용해된 Cu 농도를말하며, 적정범위내에서사용관리되어야한다. - 염소농도염화암모늄의염소농도로써 etch rate 와관련되어기준범위로관리되어야한다. -P H 알칼리부식의알칼리정도를나타내며배기 Duct 의개폐정도로써유지관리가된다. - 온도 etching 의정도에관여하며일정범위의온도를유지하기위해 cooling & heating System 이필요하다. 알칼리부식의표준조건알칼리부식액에서 etch rate 에따라 high speed Type 과 Low speed Type 으로나누며, 그조건은다음과같다. dsoftetching Soft etching 은 Cu 를완전용해할정도의 etch rate 를갖고있지않고약간만부식해주는정도로 Cu 표면에요철을주는것을말한다. 대표적인 Soft etching 액에는과수 - 황산계와과황산나트륨 - 황산 Type 이많이쓰인다.

34 알칼리부식의표준조건 Soft etching 의관리 factor - 동농도비중을나타내며용해되어있는 Cu 양으로일정범위를유지하며, 포화시액의교체가필요하다. - 온도 : etch rate 에관여하므로적정온도를유지관리하여야함. Soft etching 의표준조건 - 동농도 : 0 ~ 45 g/l - 온도 : 20 ~ 30 - H₂O₂(50wt%) : 5~12 % Vol - H₂SO₄(98wt%) : 8~20 % Vol

35 다 ) 부식의물리적 factor a 노즐 type 노즐에는 cone type 과 fan type 으로나누는데다음과같다. ( 그림 10. 노즐 type) 위그림에서알수있듯이노즐의 type 애서 cone type 은노즐의구멍이원형으로 Spray 시 Spray 되는영역이원형으로넓게많은양의액이 PCB 에닿으므로빠르고, 넓게처리가되는대신미세한부분의처리가잘안되는단점을갖고있다. 반면 fan type 노즐은 cone type 보다는적은양으로타원형의 Spray 영역을갖지만미세부분의처리가되므로정교한제품을처리할경우유용한장점을가지고있다. 따라서, cone type 또는 cone type 을부식의노즐로사용시용도및 chamber 의전단, 중단, 하단의위치에따라혼합구조로사용하는것이바람직하다.

36 b 분사압력노즐의구멍을통해서나오는액의압력으로상단노즐과하단노즐의압력을차이를두고설정하는것이중요하다. 즉, 상단은액의순환면에서하단보다는떨어지므로상단이하단보다약간높게설정하고, 좌우의압력편차를최대한줄일수있는구조로만들어져야한다. 적정압력은보통 1.5 ~ 2.0 kg / cm2이다. c 구동속도부식기는대부분 conveyor 장치로되어있다. 그런데부식하는 Cu 두께 ( 곧, Base Cu) 는여러가지로 1oz, 2oz 및 1/2oz 가대부분으로각 oz 별속도를맞추어주는것이중요하다. 이때 D/F 현상에서언급했듯이부식역시 oz 별 Break Point 를 60~70 % 선으로잡아주는것이필요하고관리되어야한다. d 노즐배치및 Oscillation 방식앞에서언급했듯이노즐 type 을이상적으로설정하고나서노즐은처음부터끝까지 Spray 사각지대가없게지그재그로배치하여야하며, PCB 와의접촉거리역시최대의 Spray 효과를올릴수있는구조로제작되어야하고, 노즐대의좌 우교반장치가반드시필요하다. 라 ) 부식된회로의용어다음그림은외층회로의부식후의단면도이다.

37 ( 그림 11) 외층회로부식측면도 under Cut 위그림의 y 로회로가장자리에서측정한최대음푹패인홈의최고깊이사이의거리를말한다. 부식에있어서 under Cut 이적은것이목표로이상적인회로가달성될수있다. etch factor 회로의깊이에대한측면부식율을말한다. etch factor 회로의깊이에대한측면부식율을말한다. etchrate 부식의분당부식율을말하며 etch rate = μm / 분으로표기되어부식의정도지표이다.

38 5. 박리 (Strip) 박리는 resist 등을약품을사용하여용해또는분해하여벗겨내는공정을말한다. 가 ) D/F 박리내층의 etching resist 및외층 Plating 및 etching resist 인 D/F 을벗겨내는공정 a 공정순서 b 박리약품으로일반적으로 NaOH ( 가성소다 ) or KOH ( 가성칼리 ) 를사용하는데이것이 D/F 의의가르복실기 (Coo-) 에 OH- 가결합하여 D/F 을들뜨게하여파편형태로박리됨. 가성소다 1.5% 가성소다 1.5% 가성소다 3.0% 가성소다 3.0% A,B,C,D 는 4 가지다른 resisi

39 cstrip 의관리항목 - 박리조건 NaOH 및 KoH 의농도는일반적으로 1~4% 정도로사용이되는데농도에따라박리되는 size 의크기가다른데일반적으로농도가낮아지면박리편이작아진다. strip 설비구조, 제품사양에맞춰농도를맞추어주어야하고, 온도는일반적으로 30~50 정도로역시 strip 속도에관여가되고 Cu 의산화에영향을미치므로적정하게맞추어주는것이좋은것이다. - 작업조건박리 spray 노즐의압력설정은보통 1.5~2.0 kg / cm2로써상 하액의흐름을고려하여달리설정하고, 현상, 부식과마찬가지로 Break Point 를 1/2~2/3 선상에서잡아주는것이중요하다. - 설비조건부식에서언급했듯이적용하는노즐 type 도효율성을고려하여 cone 과 fan type 을적절히혼용사용하고, spray system 도가능한최대박리효과를보도록방향설정, 거리, oscillation 등이적용되도록설계하여야하고, D/F 박리편의신속, 완벽한여과 system 은 D/F 박리액의균일박리및수명에직접적으로영향을미친다. - 기타조건박리후수세가완벽하여 D/F 파편및소포제성분, 가성소다성분, 반응의부산물등이완벽히제거되어 PCB 에남아서는안된다. 또한, 소포제의선정역시 D/F 과호환이잘되는것으로적용하여박리액내의 sludge 발생을없도록해야하며, 박리 size 를품질에맞게관리하는것이중요하다.

40 나 ) Sn/Pb strip 외층패턴공법의알칼리부식후회로를덮고있는 Solder 를용해제거하는공정. a 공정순서 b 박리원리박리약품으로주로 HNO 3 ( 질산 ) or, HBF 4 ( 붕불산 ) 을 Base 로하는약품으로선택적으로 SnPb 합금만을용해해내고, Cu 에는거의영향을주지않는특성을갖는약품처리공정. c 솔다박리의관리항목 박리조건박리약품의종류를우선설정하여야한다. 즉, 완벽한솔다의용해및 Cu attack 이없어야하겠고, 수율이높은약품을선정해야되고, 온도는보통 25~35 정도로이상적인조건을설정해서 cooling 에각별히신경써서관리되도록하여야한다. 작업조건박리작업조건으로는우선 spray 압력설정을하여야한다. 일반적으로 1.5~2.0 kg / cm2로상하차별을두고설정하여야하고, 박리의 Break Point 역시 1/2 ~2/3 정도로맞춰주어야한다.

41 설비조건박리의노즐 type 역시 cone 과 fan type 을적절하게혼합해주어야하고, spray 구조역시 spray 방향, 거리, oscillation 등의보완구조가되면좋을것이다. 또한 Solder 가박리되면서누적되는 Solder Sludge 에대한주기적인여과가필요하다. 기타조건솔다박리약품을강산으로후속수세에서완벽한수세로써산성분을 PCB 표면및홀속에서제거시켜주어야후속제품의공정처리시산화얼룩등을방지할수있으므로가능한수세존은길고신수로써산성분의잔존을막아야한다. 또한, 건조에서신속히물기를말려주므로써홀속산화등을방지할수있다. 솔다박리기는또한롤러가산에견딜수있는재질로선정하여롤러에대한자국등을방지해야한다. 다 ) ink 박리 PSR ink 등은공정완료 ( 경화 ) 후에는불량재처리를하기위해박리를하는데이러한 ink 류의박리공정을말한다. PSR ink 의경우는완전경화된다는것은 ink 내의고분자성분이완전중합반응이끝났다는것으로쉽게용해박리가어렵다. 일반알칼리수용액으로제거가어려우므로정제된약품원액으로주로박리하는데반응원리는이정제박리액들이 ink 의미세한동공으로침투하여 Swell 하여 ( 들뜨게 ) 파편식으로 Strip 하는형태가가장많다. 특징은보통의 NaOH 수용액등으로장시간침적시에는절연체의 resin 이빠져나와미즐링 (measling) 과같은불량이발생하거나이박리액으로사용하면박리시간이짧고, measling 현상이거의발생하지않는다는것이다. 현재 PCB 업체에는어느정도사용중에있다.

42 나 ) Sn/Pb strip 외층패턴공법의알칼리부식후회로를덮고있는 Solder 를용해제거하는공정. a 공정순서 b 박리원리박리약품으로주로 HNO 3 ( 질산 ) or, HBF 4 ( 붕불산 ) 을 Base 로하는약품으로선택적으로 SnPb 합금만을용해해내고, Cu 에는거의영향을주지않는특성을갖는약품처리공정. c 솔다박리의관리항목 박리조건박리약품의종류를우선설정하여야한다. 즉, 완벽한솔다의용해및 Cu attack 이없어야하겠고, 수율이높은약품을선정해야되고, 온도는보통 25~35 정도로이상적인조건을설정해서 cooling 에각별히신경써서관리되도록하여야한다. 작업조건박리작업조건으로는우선 spray 압력설정을하여야한다. 일반적으로 1.5~2.0 kg / cm2로상하차별을두고설정하여야하고, 박리의 Break Point 역시 1/2 ~2/3 정도로맞춰주어야한다.

43 6. 흑색처리 (oxide) ( 가 ) 흑색처리 oxide 처리는 MLB 제조의전단계인내층회로형성후내층 Cu 표면을산화시켜 Cu2O,CuO 로산화층을만들어주는공정으로후속내층동박과 epoxy( 절연체 ) 사이의밀착력을증대시키는역할을함. ( 나 ) oxide 의반응원리 a 화학반응 oxide 층은 Cu2O 와 CuO 가혼합되어온도및농도등작업조건을조절하면 Cu2O 와 CuO 의비율을바꿀수있어색상또는 Crystal 구조를변경시킬수있음. oxide 의화학반응식은다음과같다. 2Cu+ClO2 Cu2O( 산화제 2 동 )+ClO...Brown oxide Cu2O+ClO2 2CuO( 산화제 1 동 ) + ClO...Black oxide 위의반응식에서보면 Brown oxide 와 Black oxide 가전혀별개의처리가아님을알수있다.

44 ( 다 ) oxide 처리공정 a공정순서산 or 알칼리탈지수 세 Soft etching 수 세 Pre-dip oxide 수 세 post dip 수 세 건 조 산 or 알칼리탈지내층 Cu 회로의표면및측면의산화및오염물질, 유지분등을제거함과동시에 D/F 박리후에남아있을수있는 D/F resist 잔사를제거하기위해처리. Soft etching Cu 표면에미세한요철을주어 oxide 의밀착력을증대시키기위해처리. H2O2,H2SO4 이대표적이다. pre-dip oxide 액의보호및농도변화조절및 oxide 반응을촉진하는역할을하기위해 1~5% 의옥사이드희석액처리. oxide Cu 표면을산화시켜내층 Cu 와 epoxy 의밀착력을강화시키기위해처리. post dip oxide 처리에의한 Cu2O 와 CuO 피막을산성용액으로부터침해를방지하기위해처리. 즉, 내층 oxide 층의용해로인한불량 (Pink ring) 을방지할

45 Pink ring 방지방법 - Coating 방식 PCB MLB 제조초창기에나온방식으로 oxide 층위에 Cr( 크롬 ) 산등으로막을 Coating 하여산으로부터보호하는방식으로가격은싸나드릴시막이깨져 pink ring 효과가떨어지는단점이있다. 환원방식 coating 방식의단점을보완하기위해개발된방식으로 CuO(Black oxide) + 2H+ Cuc₂+ H2O Cu2O)Brown oxide) + 2H+ 2Cuc + H2O 의반응을 + Cu+,Cu²+ 를환원제에의해 Cu 로환원시켜산에용해되지않게만드는방식. 여기서, 주의를요할것은이렇게환원시킨 Cu 가다시건조온도및시간등의과한처리에의해다시 Cu+ 로재산화가될수있으므로건조조건의관리가필요함. - dissolution 방식 Post dip 의환원제를산성의약품을이용하여 Cu2O 가많은층을용해하여 CuO 층을드러내서내산성을부여하는방식 -Bond 방식 Cleaner + pre-dip + Bond coating 의 3 공정만으로 oxide 를형성시키는산 type 의 oxide 약품처리로써 pink ring 이전혀발생하지않는공정방법으로주로수평 Line 에효과가크며, 현재 BGA, BVH 등에효과적으로적용되고있고, 점차확산되고있는실정이다.

46 7. 적층 (Press) 가 ) 적층 (Press) 회로가형성된내층기판과반경화된 Bonding sheet 인 pre-preg 및동박을설계사양에의해겹쳐쌓아 (Lay-up), 이것을일정량쌓아 (Booking) press 기에넣어일정온도와압력을가해즉, 가열, 가압하여 Pre-preg 를융융, 경화시켜서동박과내층기판을접착하여다층기판을제조하는공정 나 ) Lay-up 방식종류내층과 pre-preg 및 Cu foil 을쌓는방식에다음과같은두종류가있다. a mass Lamination 주로 4 층이하의다층기판을제조할때사용하는방식이나관리를잘하여 10 층까지의다층기판도제조가능한방식이다. 특별히위치맞춤작업없이내층, pre-preg Cu foil 을쌓아서적층함. b Pin Lamination 주로 6 층이상의고다층기판을제조할때사용하는방식으로각층의위치맞춤 Guide0 pin 을사용하여정확한위치맞춤이가능한방식 c Sequential Lamination 일반적층방식을응용하여 IVH 등의내층 Buide 및 Blind via hole PCB 등을 Laser Drill 등을사용하지않고전통적인방식으로적층을수차례반복하는방식으로한층한층씩쌓아나가는공법

47 ( 그림 11) Lay-up 방식종류 다 ) 적층 (Press) Lay-up 및 Booking 완료된상태에서적층 (Press) 기의열판사이사이에내층및 Pre-Preg, Cu foil 의적정수량을열판의열과실린더에의한압력으로 Bonding 시켜주는것을말하며적층방식에는유압 ( 보일러열을이용 ) Press 와전기를이용한전기 Press 및기체의열압력을이용한 Auto clave 등이있다. 다음은대표적인 Vertical type 의프레스방식의그림이다.

48 ( 그림 12) Press 방식의예

49 라 ) 적층 (Press) 방식 a 치구방식일반적인 mass Lamination 방식으로가장많이사용되고있는방식이다. bboxframe 방식 Press 기가전체내장식으로 frame 화되어있는방식이다. c Auto clave 방식진공상태에서원통형의기구내에서고온고압의 gas 를이용해서적층하는법이다. 다음그림은각 Press 방식의그림이다. ( 그림 13) 적층 Press 방식의예

50 마 ) 적층 Cycle 회사의프레스기와 MLB 층수, 재료에따라약간의차이가있지만일반적으로다음의 cycle 이가장많다. a Single stage press cycle 옆그에서알수있듯이 FR-4 Press 일경우 high 온도 175 정도에서약 40 분이상유지하고, 압력은서서히올려 10 분정도에 high 압력 30~40 kg / cm2정도로유지시켜주고 70~80 분정도후에온도, 압력은 off 시켜서종료된다. 많은업체가아직도위와같은 Single cycle 을많이사용하고현재일반 FR-4 일경우큰문제없이적용되고있다. b Two stage press cycle Twostagepresscycle 은온도상승및 high 온도 175 정도에서유지시간을 60 분정도로유지하면서압력을 low (5~8 kg / cm2 ) 로급격하게올려서약 60 분정도를유지시켜서종료하는 cycle 로써 MLB 의고다층화에맞춰개발된공법으로현재많이적용되고있는 Cycle 이다. Single cycle 보다는안정적이고품질보증면에서신뢰성을갖을수있고한층고다층에대응이가능한공법으로 FR-4 이외에 BT Polymide 등의재료적층에도적용이가능.

51 c Vacuum auto clave press cycle 위그림에서보듯이 auto clave 의 press cycle 을아주복잡한 graph 을형성하는데결국 gas 의온도와압력을이용해적층하므로온도및압력의적용 cycle 이다수복잡하고대신에적층하려는 PCB 의품질 ( 두께, 표면, 상태, 기타신뢰성면 ) 에있어서는 Vertical Press 보다는상당히앞서고, 초다층에적용하면유리한공법이다. 현재국내보다는외국에서많이적용되고있는공법으로 gas 관리등의어려움이있다.

52 8. PCB 가공기술 재단은 PCB 의중간중간의필요한공정으로 PCB 를크기에맞게 Cutting 하는공정이다. a 재단의종류 Cut 재단방식일반적으로고강성 Stainless 강의상 하 Cut 날로써모터구동에의해서또는유압방식에의해서상하날은교차함으로써재단하는방식으로가장많이사용되는재단방식이다. 장점은쉽게처리가가능하지만, 정밀재단이어렵고, 재단면이거친단점이있다. 톱날재단방식 Cut 날을톱날로교체시킨개념으로회전하는원형톱날을이용해 PCB 기판을재단하는방식으로현재 thin PCB 등에많이적용되는재단방식이다. 장점으로는재단면이거침이거의없이깨끗하다는것과박판재단이가능하다는것인반면단점은처음폭설정, Setting 이번거롭다는것이다. 위에열거한재단기들은모두재단전에반드시재단하려는 PCB 의두께에따라약간의재단기선택을하여처리해주어야한다. b 원판 (CCL) 종류및재단 Size PCB 원판은가장대표적인것이다음과같다. - Regular Size : 915( 가로 ) 1220( 세로 ) (mm) - Jumbo Size : 1020( 가로 ) 1220( 세로 ) (mm) - America Jumbo Size : 1070( 가로 ) 1220( 세로 ) (mm) 로구분되며, PCB 제조업체에서는이를근간으로실제작업보드 Size 를잘선택생산해야한다.

53 ( 그림 14) 재단 size 선정의예 위그림에서와같이 regular 원판의 working size 를 (mm) 로선정하였을때는 working PCB 를 12 Panel 을얻음과동시에원판의낭비되는부분이전혀없이효율적으로배열되었다고하지만 working size 를 (mm) 로하였을경우에는 PCB 를 12 Panel 얻지만외곽의 (mm) 와 (mm) 의원판조각이낭비되는결과를낳는다. 즉, 작업 Panel size 를각원판종류와조합하여작업성및효율을따져보아가장이상적인방법으로배열하여재단 Size 를정해주는것이중요하다. c 재단의중요 factor -Cut 날의상태재단기의생명은 Cutter 날로써초기에좋은상태에서계속재단을해나감에따라 Cutter 날은마모, 날의느슨해짐, Cutter 날파손등이발생하고이에따라 PCB 재단면의거침재단불량 ( 치수, 재단상태등 ) 이발생되므로 Cutter 날은정기적으로 resharp 및날의상태점검등이이루어져야함.

54 재단 size 공차재단기는또한중요한것이재단하려는 size ( 가로 세로 ) 가정확히공차가적게재단이되어야한다는것이다. 즉, 이것은재단기의성능, Cutter 날상태와관련이있는부분으로가능한치수재단공차가적을수록좋다고하겠다. 재단방향일치원판은원판제조시원판제조업체의보강제인직조유리섬유의횡및종방향의규격이틀리므로반드시그방향을통일하여제조및 Marking (Logo) 을하므로써 PCB 제조업체에서는이를확인하여 Working Size 를동일방향으로가로 세로가재단되게하여야겠다. 즉, 원판의포장지에그림 15 와같이 D" 의 Logo 찍혀있다면 working size 가 400( 가로 ) 350( 세로 ) 일경우그림 16 과같이 Logo" 의방향과같이재단을통일시켜야지만일일부를가로, 세로가 Logo 방향의반대로재단시 working PCB 는위의정상적인 PCB 와는여러제조공정을거치면서치수안정적인측면및외형의불량 (Bend, twist 등 ) 을발생시킬수있으므로반드시방향을일치시켜재단을해야한다. ( 그림 15) ( 그림 16)

55 a 기타 PCB 재단응용 Cu foil 재단다층 PCB 제조시필요한 Cu foil 을재단하는것으로극히얇은 Cu foil (17μm, 35μm 등 ) 을재단하기위해서 Cut 날자체가정교하고예리한원형 Cutter 날로회전하면서정확한치수를제어하면서좌 우, 우 좌로 Cutting 하는재단방식 Al foil 재단 PCB 의드릴시에 entry Board 로주로사용되는 Al foil 를재단하는것으로일반적으로 Cutter 날 ( 상하구동방식 ) 로주로재단하는방식이많다. Back up Board 재단원판재단의방식인 Cut 날에의한재단방식을그대로적용하여재단함. Pre-Preg 재단 Pre-Preg 는반경화된 epoxy 수지로써정밀한치수를요하고, 면의 fiber 층의들고일어남들을최대한방지할수있는방식이채택되므로써, 원판재단의 Cut 방식과동시에폭을재단시예리한 Cut 날을결합시켜길이를제어하는데최소공차를줄수있는정밀제어방식이필요하다. 즉, 룰로감겨져있는폭을길이와 Pre-Preg 애서정밀제어와 Cutting 면의깨끗함을동시에만족시켜주어야함. 나 ) 면취면취는 PCB 재단시에발생하는 PCB 모서리면의 Burr 등의부스러기등을연마를통해제거해주는공정이다. a 면취날재질고강도 Stainless 에날끝부위에다이아몬드가루등을부착시킨재질

56 b 면취의중요 factor 원판두께에따른조건면취날은그폭이여러가지로나뉘어있어가공원판의두께별그사양을맞추어가공하여야한다. 즉, 날의폭이얇은보드 (0.2t ~0.8t), 중간두께보드 (0.8t~1.6t), 두꺼운보드 (1.6t ~3.2t) 에따라폭이다르다. 또한, 이에따라면취기의구동속도 ( 면취날과가공 PCB 와의접촉시간과연관 ), Cut 날의회전속도, 좌우의상하조절에의한높이조절 (PCB 의정 Center 에접촉 ) 등의조건설정이필요하다. PCB size 별조건가공하려는 PCB size 를미리알고이것을토대로면취되어없어지는폭을미리설정하여면취기에 Setting 시켜주어야한다. 즉, 일반적으로한번면취처리하면폭이 1~2 mm 정도줄어들것을감안하여설정해주어야한다. Cut 날상태면취날은아무리고강성 Stainless 에다이아몬드를부착시켰더라도연속적인작업의결과날의마모, 날의손상등이발생할수있으므로주기적인 Cut 날의상태점검, 주기적인 Cut 날의세척, resharp 등이이루어져야함. 집진상태면취날의가공에의한절삭부스러기 (Cu 이바리, epoxy 가루, fiber 섬유등 ) 가끊임없이발생하므로, 발생하기가무섭게바로진공흡착하여외부로유출시키므로청정도를유지해주는것은면취기날의수명및 PCB 의면취품질에직결되므로강력한집진설치가필요하며, 주기적인집진상태등을점검해주어야한다.

57 다 ) V-Cut V-Cut 는최종완제상태의 PCB 의편의상낱개단위의제품보다는여러개가 array 되어운반및취급상용이함과사용시쉽게되어분리하기위해 PCB 에 PCS 별 V 홈가공을하는것을말한다. av-cut 날 V-Cut 에사용되는날은주로톱날 (V 자 ) 원형 Type 이많이사용된다. b V-Cut 중요 factor PCB 두께별가공기준 V-Cut 은다양한 PCB 를가공하는데우선 PCB 의두께별그가공기준이다르다. 즉, 얇은보드에서두꺼운보드까지그두께가다르므로 V- 홈의깊이, 폭, 각도등이다르게된다. PCB 재질별가공기준또한, PCB 가 Phenol 로되어있느냐, epoxy Base 로되어있느냐등의재질별로그가공정도가다르기때문에가공기준또한다르다. 상하위치정밀도 V-Cut 는 PCB 의상하에서동시에가공이되는것으로상하 V 가공이일치하는것이이상적이다. o x

58 가공정밀도 V-Cut 기는초기 V-Cut 의폭, 깊이, 각도,V-Cut 가공위치등을 Setting 시켜주면정확히그지점에가공이되어야한다. 그런데, Cut 기의성능에따라이것의정밀도가달라지므로초기 Setting 이정확히함과설비의정밀도가중요하다. V-Cut 가공기준 (1.6t 기준 ) ( 단위 : mm) ( 그림 17) 가공상태

59 라 ) Stacking 스텍킹은 PCB 의홀가공 (CNC 드릴 ) 전에 entry Board 와 Back-up Board 를적정의 PCB 수량과겹쳐고정시키는작업을말한다. a 방식각 entry, Back up 보드와 PCB 를 Stacking 홀을가공후고정 Pin 에의한 Setting ( 그림 17) Stacking b tacking 의중요 factor 원자재두께별 Stack 수일반적으로 CNC 드릴에사용되는가공도구는 Bit 라고하는데, 이규격은거의정해져있다. 따라서, 이정해져있는규격의 Bit 특히, 날의길이가안전하게 PCB 를가공하기위해서는세가지의두께를고려해야한다. 즉, entry 보드, 가공 PCB 의두께의수, Back up 보드에진입깊이가고려되어 Stacking PCB PNL 수를결정해야한다. ( 그림 18) Stacking 수결정

60 즉, 사용되는 Stacking 재료 <entry 보드 +PCB 두께 수량 +Back up 보드진입깊이 ( 보통 Bit ø 의 1/2 정도 ) < Bit 날의길이 > 들의계산이필요하다. 일반적으로 0.8t 는 4 stack, 1.2t~1.6t 는 3 stack, 2.4t 이상은 1 stack 으로주로작업한다. Stack pin 규격정밀도위에서보면알겠지만 entry, Back up, PCB 는 stacking pin 에의해유동없이고정되므로 pin 의 ø 규격정밀도는매우중요하다. stack pin 은 PCB 홀의위치정밀도에상당히기여한다. stack 위치정밀도 stacking 홀은일반적으로양면 PCB 의경우 PCB 의좌 우에위치하고, 다층 PCB 의경우다층가이드홀을사용한다. 위의홀들을가공할때 Stacking 기는우선 Stacking 홀을가공하고이어서 pin 을 stacking 가공홀에삽입함으로서종료된다. 따라서, stacking 기가 stacking 가공홀의정확한위치에가공해주는것도중요하지만 stacking pin 을그위치에정확히밀리는현상없이 Center 를관통삽입해주는것은더욱중요하다. stack 깊이 stacking pin 은 entry 보드에서 PCB, Back up 보드까지완전히고정시켜주기위해서는 pin 이 entry 보드의위와 Back up 보드아래에조금씩나올정도로완전관통삽입되어야한다. stack 상태 Stack pin 의규격정밀도와도관련이있는내용으로완전고정되어드릴작업시 PCB 가유동이없어야한다. Stack 상태는반드시확인해주어야한다.

61 마 ) 드릴 (Drill) 드릴은 PCB 의부품및기구용홀을가공하는공정으로매우중요하다. a 드릴시중요 Point Bit 부러짐최소화 PCB 의홀 ø 는고기능소형화로인하여적은면적에많은용량이요구됨에따라홀 ø 는작아지고있는추세로인하여 Bit ø 가작아지므로드릴가공시부러지는현상이많아지므로이것을최소화시키는노력이필요하다. Hole 품질 ø 가 Small 화되면서홀속품질에초점을맞추어홀의 Burr, 홀속 Chip 기타찌꺼기, 홀속 Smear 등에대한방지책이선행되어야한다. Chip 의적절한제거 Bit 의홀가공중발생되는 Cu Chip 의말림현상에의한불량이발생하므로 Chip 의신속, 적절한제거는홀품질에중요하다. b 홀드릴가공법 1 회관통드릴일반적으로현재 PCB 홀가공법으로 1 회 Bit 가 PCB 를관통하여홀을형성시키는방법 Step 드릴 Bit 부러짐을최소화하기위한방법으로, 1 차적으로 PCB 의 1/2 또는 1/3 정도를드릴하고나서 2 차적으로나머지부분까지드릴링하여홀을가공하는방식.

62 Double 드릴 Bit 부러짐및홀의위치정밀도를높이기위한방법으로 1 차적으로 Bit 날이짧은 Bit 로위치를정확히중간정도가공후 2 차적으로정상적인 Bit 를이용해서관통드릴하는방식 c드릴bit및보조재료 -드릴Bit의재질드릴 Bit 는연속적인 PCB 의홀을가공해야 ( 그림 19) 드릴의가공종류하므로고강성의재질로사용한다. Bit의성분은텅스텐카바이드가 88.0 ~ 94%, Co( 코발트 ) 가 12.0 ~ 6% 정도로구성되어있으며, 경도 (HRA) 는 92~94, 입도 0.3~0.5μm정도로되어있다. 일반절삭공구에대한특성 & 적용영역은다음그림에표시되어있다. ( 그림 20) 주요절삭공구재료특성 & 적용영역

63 entry 재료 entry Board 는 Bit 의손상방지및마찰에의한 Bit 과열을흡수, 방출해주는역할을해주는목적으로사용되는재료로주로 Al( 알루미늄 ) 0.1~0.2t 를사용하며일부 Phenol 기판을사용하는경우도있다. Backup 보드 Back up 보드를가공하려는 PCB 의바닥에고정시켜관통되는 Bit 를 PCB 아래에서부러짐손상등을보호해주는보드로써적절한재료를사용해주어야하는데일반적으로 Phenol 기판또는 Wood 기판을많이사용한다. d 드릴가공조건 Spindle 속도 (rpm) 드릴 Bit 가드릴기에물려고정되어홀을가공시 Bit 의회전속도를말한다. 즉, rpm 은 revolution per minute 로회전수 / 분을나타낸다. 이것은홀 ø 에따라다르고, 드릴기의성능에따라달라질수있다. feed rate (Chip load) 드릴 Bit 의수직진입속도를말하며 Bit 가 1 회전시진입량을나타내기도한다. feed rate 가크다는것은그만큼 Bit 가받는부하는커지므로적절히맞추어주어야한다. Stroke 드릴 Bit 가 PCB 를관통하여하단의 Back up 보드에진입하는깊이를말하며이상적인것은깊이 1/2ø 로선정해주는것이 Bit 부러짐. 홀품질에영향을미친다.

64 e 드릴의정밀가공 factor 기계의진동드릴시발생되는상 하및좌 우운동의결과발생되는진동을흡수할수있는테이블재질이중요하며일반적으로화강석테이블을많이사용함. Runout Spindle 에물려있는 Bit 는적정 rpm 을갖고회전하는데이때 Bit 날이회전에의해서 Vibration 이일어나는데이것의정도를 Run out 이라한다. 드릴정밀도는이 Run out 에깊이관련이있다. 과거에는 Spindle 의내부 Bearing 를 Ball type 애서이 run out 의문제로현재거의모든 CNC 드릴장비는 Air Bearing 으로교체했으며, 아울러이 run out 의정도를주기적으로체크관리해주는것이중요하다. entry point slip Bit 는 Spindle 에고정되어최초로닿는부분이 entry Board 의표면으로 ø 가작아짐에따라최초접촉하는 entry 표면에서 Slip 되는경우가발생되는데이것은홀편심에큰문제를야기할수있다. 이것을보조하는것이 Pressure foot 으로 Spindle 이 entry 보드와접촉시압력으로이것을적절히조정해주므로써해소시킬수있다. PCB 층수 PCB 는여러종류가있는데단면부터양면, 다층등전부다른구조로되어있다. 이때 Bit 는모든 PCB 에동일한드릴조건으로가공된다면 Bit 파손, 홀품질등에문제가많이생길수있게된다. 즉, 층수가높아질수록 Bit 는더많은 Cu 층을접촉하므로이로인해더많은 Bit 의부하가발생한다. 따라서정밀가공을위해서는층수별드릴조건 (rpm, feed, refeed 등 ) 이달라져야겠다.

65 온도팽창계수드릴기는온도 습도의주변환경에의해설비정밀도등에문제가발생될수있는데, 특히온도에의해팽창될수있으므로드릴실내부는일정한온도유지는필수적이다. 드릴기간진동드릴기가여러대동시에가공될경우에는드릴기간의진동에의해드릴의정밀가공에문제가발생할수있으므로, 근본적으로드릴실바닥은충격또는진동을흡수할수있는내부구조로설계되어야한다. Spindle 간진동여러축의 Spindle 을갖고있는드릴기는서로동시에홀가공을할경우그충격과진동에의해옆의 Spindle or PCB 에진동을줄수있으므로필요에따라서는독립적인 ( 시차를둔 ) 구동도고려해볼필요가있다. f 드릴품질 factor 드릴 Bit Bit 는우선 New Bit 가최상의홀품질을보장하지만항상 New Bit 로드릴을할수는없기때문에 hit 수관리를해주어 hit 수별 resharp 와수입검사를병행 / 관리해주므로써홀품질의균일을확보할수있으며, Bit 자체의재질의적절성, Bit 의형상도고려가되어용도에따라서 Straight Type 과 under cut type 을적절하게적용시켜야하겠다. 적절한집진기능홀가공시발생하는 epoxy 가루, chip 등을신속하게유출시킬수있게강력하고성능좋은집진기능이확보되어야하겠다.

66 원판재질상태위에잠시언급했듯이원판의재질별 (epoxy, phenol, BT resin, Polyamide, Teflon 등 ) 드릴조건을맞추어가공하는것이필요하다. Entry & Back up 보드 Entry & Back up 보드는드릴시보조재료로써홀품질에상당히영향을미치므로가장적절한재료의선택이필요하다. Spindle run out 홀품질중정도에관여하는항목으로 run out 의주기적인체크관리및교정이중요하겠다. Stack 수생산성만고려하지말고홀품질의면에서고려하여적절한 Stack 수를맞추어가공하는것을말한다. Bit 부러짐 Bit 는 Small 화하면서파손의우려가되므로수시로 Bit 의손상여부를확인해주어야하겠다. g Small hole 드릴 PCB 가정교해지고복잡해지면서 ø 는점점 Small 화되고이에따른드릴기술은점점어려워지고발전해가고있다. 되어야하겠다. 난점 - ø 가작아지다보니까 Bit 부러짐이잦아지는현상이발생한다. - ø 가작아지다보면 run out 이커지게되고 entry 보드에서 slip 및 Bit 자체가 PCB 애써 Slide 될가능성이커진다.

67 - 위의 run out, Bit 부러짐등에의해홀벽은거칠어지는현상이나타난다. - Bit Φ 가작아짐에따라쉽게 Burr 가발생하는경향이높아진다. - 층수가높아짐에따라 Bit 는더더욱많은열과절삭저항이발생하여이를극복하기위해 stack 수를낮추므로생산성이떨어진다. Bit 부러짐의원인 - Spindle 의 run out 이 Small ø 화함에따라커질수있으므로발생 run out 은 ø0.1 ~ ø0.3 Bit 의경우 ±5 μm, ø0.3 ~ ø0.5 Bit 는 ±10 μm이내를유지해주어야한다. - Spindle 의진동및설비의진동은또한 Small Bit 파손을야기할수있다. - PCB 의층수 or 재질에맞추지않은드릴조건의작업또한원인이다. - 드릴 Bit 의재질이부적절한경우도원인이된다. - 드릴조건의변경이다음과같이변경되어야한다. a. rpm 은 10 만이상으로증가시킨다. b. feed 는 5~30 μm /rev 을유지시킨다. c. entry 보드는가능한얇게선정하고, 표면의균일처리가 Slip 을방지한다. d. Stroke 은 1/2 Bit ø 이하로 Setting 한다. e. 최소 Bit 손상을위해서 step Double 드릴을실행한다. 드릴 Bit 개선 Bit 의굴곡강도및내마모성을증가시켜근본적으로강화시킬필요가있다. - 형상강화 Small Bit 는 Web, Point 각도, twist 각도등을최소의부하가걸리도록형상의보강이필요하다.

68 바 ) 라우팅 (routing) 라우팅은 PCB 의최종제품의규격형태로가공하는것을말하며이를 CNC Control 이라하여정밀가공하는것을말한다. a 라우팅의중요 factor 라우팅의조건라우팅의 Bit ø 별, Stacking 수, PCB 의재질별조건을달리하여야한다. 즉, Bit 의회전수 (rpm), Bit 의진행속도 (x,y 운동을하므로 x,y 축방향의선형운동속도인 feed 를말함 ) 를달리하여가공하는것이중요하다. Vacuum / 집진상태라우팅하면서발생되는 epoxy 기타절삭부스러기의신속하고완벽한제거는품질에직결되므로진공상태에서의성능좋은집진기의사용으로확실한집진상태를유지해야한다. x,y,z 축 Servo 모터및 Spindle 구동상태라우팅을정교하게정확한수치를재단하는목적으로사용되므로 x,y,z 축 Servo 모터가정밀하고강력한힘을갖고있어야하며, Bit 가고정되는 Spindle 의진동없는회전이필요하다. 기계가공정밀도라우터들은위와같은치수정밀도를요구하기때문에 M/C 자체가정밀하게제작되어야만한다. 사 ) Press Punching Press Punching 은미리외형금형을만들어이금형을이용해 Press 하여타공가공하는방법으로대량생산및 Simple 한 PCB ( 치수정밀도를크게요하지않는제품 ) 에적용가능한방법이다.

69 a Press Punching 의중요 factor 가공 PCB 의온도일반적으로단면및양면 PCB 의가공에사용되나, 미리기판의온도를양면 Glass 기판은상온, Paper/Phenol 의단면기판은 60~70 정도가열하여가공하는것이가공면상태, 생산성등이좋다. Press 압력 Punching 시 Press 로눌러주는압력은전단저항력이라하여전단저항력 = PCB 의전단응력 전단면적 ( 전단길이 두께 ) 로써계산되어산출되어적용해야한다. 전단응력은 Peper/Phenol 기판은 8~12 kg / mm2 ( 실온, 가열시 50~60% 로 down) Glass-epoxy 기판은 40~50 kg / mm2정도이다. hole ø 의수축 Press punch 로가공된홀 ø 는원래가공 ø 보다수축하여가공 ø 10~ 20% 작아진다. 이를고려하여초기가공 ø 를보정해주어야만정확한 ø 를얻을수있다. 이수축율은 Punch ø, 기판두께, 재질, Punch ø 와아래 Die ø 의 Clearance, 가열온도에따라약간의차이가발생한다. punch 금형마모계속적인작업으로인하여금형및 Punch 면은마모가시작되는데이마모는차후에치수의차이발생, 가공면의거칠기, 가공면 ( 입구 / 출구면 ) 의파단을야기할수있으므로주기적인 ( 처리매수 ) 금형면, Punch 면의상태를확인및필요시 resharp 해줄필요성이있다.

70 Guide hole 의정도 PCB 를금형의 Die 의 Guide hole 에끼워고정후 Press Punch 을계속하다보면이가이드 Pin 에도마모가될수있으므로가이드 pin 의마모상태도주기적으로체크및교체가필요하다. 아 ) Guide hole 드릴기가이드홀드릴기는내층및외층의 Guide hole 등을가공해주는일종의단축드릴기로써그구체적인용도는내층의리벳가이드홀, 멀티가이드홀, 필름의가이드홀등을가공해준다. a 가이드홀드릴기의중요 factor 가공정밀도가이드홀드릴기는 PCB 및필름등의맞춤작업의기준이되는홀을가공하는장비로써정확한위치의가공이생명으로장비자체의가공정밀도는매우중요하다. 집진상태 / Vacuum 상태가공물의고정을위한정치가 Vacuum 장치로드릴가공시가공물이움직이지않도록하여편심을제거하는역할을하므로 Vacuum 의상태는중요하며, 아울러가공시발생되는 epoxy 기타부스러기의신속한배출제거는홀품질에영향을미친다. 드릴 Bit 상태 PCB 의각업체별상이한사양으로가공하는홀 ø 가다를수있으므로반드시 ø 에맞는 Bit 를선택하여야하며, Bit 날의마모, 손상, 파손등이작업중있을수있으며주기적인체크및 Chip 등의말림현상등에대한계속적인제거관리가필요하다.

71 Guide hole 의정도 PCB 를금형의 Die 의 Guide hole 에끼워고정후 Press Punch 을계속하다보면이가이드 Pin 애도마모가될수있으므로가이드 pin 의마모상태도주기적으로체크및교체가필요하다. 아 ) Guide hole 드릴기가이드홀드릴기는내층및외층의 Guide hole 등을가공해주는일종의단축드릴기로써그구체적인용도는내층의리벳가이드홀, 멀티가이드홀, 필름의가이드홀등을가공해준다. a 가이드홀드릴기의중요 factor 가공정밀도가이드홀드릴기는 PCB 및필름등의맞춤작업의기준이되는홀을가공하는장비로써정확한위치의가공이생명으로장비자체의가공정밀도는매우중요하다. 집진상태 / Vacuum 상태가공물의고정을위한정치가 Vacuum 장치로드릴가공시가공물이움직이지않도록하여편심을제거하는역할을하므로 Vacuum 의상태는중요하며, 아울러가공시발생되는 epoxy 기타부스러기의신속한배출제거는홀품질에영향을미친다. 드릴 Bit 상태 PCB 의각업체별상이한사양으로가공하는홀 ø 가다를수있으므로반드시 ø 에맞는 Bit 를선택하여야하며, Bit 날의마모, 손상, 파손등이작업중있을수있으며주기적인체크및 Chip 등의말림현상등에대한계속적인제거관리가필요하다.

72 9. 디스미어공정 디스미어는다층 PCB 의제조시드릴 Bit 의과도한열에의해발생한절연체의탄화물, 즉, Smear 를제거및절연체에 etching 을행하여후속촉매및무전해화학동이밀착력있게도금이되도록하는공정이다 가 ) 공정순서 나 ) 공정내용 a 스웰러 (Sweller) 알칼리또는 Solvent 성분으로 Bit 에의해발생된 Smear을이완, 팽윤시키는역할을하여후속 Desmear애서 Smear를제거하기쉽게해줌. b 디스미어 (Desmear) Swelling 된 Smear를제거해주고, 아울러절연체에 Micro etching 해줌으로써후속촉매및무전해동도금 Cu 입자의밀착도금을강화시켜줌. 일반적으로 epoxy etching으로통한그방식에는다음과같은것이있음. ( 농황산 ) 처리 96~98% 의농황산원액을사용하여급격한산화반응으로 Smear를용해제거하는방식으로짧게는 10초에서길게는 40초정도처리한다. - 급격한반응으로 etching Back 효과가있음 (etching Back 이란것은 Desmear 보다강력한 epoxy etching으로내층 Cu 층이절연층이많이깍여나가3 point 접점이형성되는과도한 epoxy etching 상태를말함 )

73 - 장점은간단히 epoxy smear 제거가용이하고, 가격이저렴하게든다는것이고, 단점은농황산이홀속에남을수있으므로충분한수세가필요하고, smear를용해제거하지만 etching 효과는없다는것과황산처리시안전을철저히해야한다는것이다. 크롬산처리크롬산을이용한 smear 제거방법으로과거에많이사용되었는데 3~5 분처리한다. 연체 Smear 를용해하는효과가있고 etching Back 효과는없다. - 장점은농황산처리보다안정된방법이고, 단점은처리후충분한수세로 3 가지 Cr 산을완전히제거시켜주어야한다는것이다. 또한 etching 의효과는없다. 과망간산처리과망간산을이용한 smear 제거방법은현재가장많이사용되는방법으로위에제시된공정순서에준한다. - 이방법은 smear 용해제거함과동시에 epoxy 를 etching 해준다. - 절연체의재질 ( 즉, Tg 값 ) 과용액속의 K or Na 성분비율에따라 etch rate 를조절할수가있다. 통상 epoxy 경우 1~2 μm / 분의 etch rate 가일반적이다. - 장점은 epoxy 의 Smear 제거와 etching 효과가확실하고 etch rate 를관리할수있다는것이고, 단점은산화환원반응이계속되므로환원장치가필요하고반응의부산물 (epoxy 잔유물, 망간산, 이산화망간등 ) 을신속완벽하게처리 ( 여과또는후중화처리 ) 하는것이관리가필요하다는것이다.

74 프리즈마처리 Plasma 는위의 Wet 공정과는상반되게약품을전혀사용하지않고산소, 불화탄소등의 Gas 를이용해처리하는방법이다. - Smear 의제거및 etching 효과가모든절연체에효과가크다. 즉, epoxy, polymide, BT resin, 아크릴등에모두적용가능하다. - Batch type 의설비내에서진공상태의조건에서 O2, CF4 를넣고강한전자장으로 FiO 를발생시켜 40~80 애서 5~15 분정도처리한다. - 약품을사용하지않으므로환경, 폐수처리에용이하고, 반면설비의고가이며불화물이홀속잔류가문제가되지만현재 O2 세정으로문제해결되므로금후사용량증가예상된다. c 중화 (Neutralizer) 디스미어반응 ( 산화 / 환원 ) 의부산물들은강산으로용해, 처리하므로써홀속중화및슬러지등을제거시켜주는공정으로후속수세가충분해야한다. 또한수세가불충분시후속동도금등에문제가발생된다.

75 10. 무전해화학동도금공정 무전해화학동도금은 PCB 의최초드릴에의해형성된홀 (Non through hole) 에화학반응에의해 Cu 를도금하므로써전기적으로도통이될수있게해주는공정이다. 가 ) 공정순서

76 나 ) 공정내용 a 탈지 (Cleaner) Cu 표면의산화, 이물질, 오염물, 유지분등의오염물질을산또는알칼리의 wetting agent 가혼합된 Cleaner 약품으로제거하는공정 cleaning 력과 wetting 력이동시에작용하여야하며, wetting agent 성분을완벽히제거시켜주기위한충분한수세가매우중요함. b 소프트에칭 (soft etching) 탈지완료된깨끗한 Cu 표면에미세한요철 (1~2 μm ) 을형성시켜주므로써후속촉매및 Cu 입자의균일, 밀착력있는도금을가능케해주는공정이다. 또한, 탈지에서처리않되는오염물을제거해주는기능도포함되어있다. 일반적으로, 과수 - 황산 type 의용액에홀속 wetting 력을증가하기위한 wetting agent 가보조제로첨가되어나오고, 액의안정성을도모하기위해안정제도첨가되어있음. c 준촉매 (Pre-catalyst) Catalyst 처리전에저농도의 Catalyst 약품조 (Pre-catalyst) 에 PCB 를침적하므로써 Catalyst 의오염방지, 농도유지및같은성분의약품조에침적하므로써촉매처리를원활하게해주기위해처리해줌. 일반적으로 Catalyst 원액 1~3 % 의수용액으로됨. d 촉매 (Catalyst) PCB 의 Cu 및 epoxy ( 즉, Cu 표면및홀속 ) 면에촉매입자로 Pd-Sn 복합물을많이사용하며화학동입자끼리의전기적인결합으로도금이이루어지는매개체역할을함.

77 e 활성화 (accellator) 촉매처리에서 Pd-Sn 이 Cu 표면및 epoxy 홀속에도포된상태에서후속 Cu 도금의전도성및친화력등을높여주기위해 Sn 성분을강제적으로분리시키므로구리와납이직접결합하므로도금속도향상및도금친화력을상승시켜주기위한공정이다. Sn 성분의축적으로반드시 filtering system 이병행실시되어야함. f 무전해화학동도금 (electroless Cu plating) 촉매및활성화된 Cu 표면과홀속에구리와납이결합하여도금이이루어지는공정화학도금에사용되는약품으로는 Cu, HCHO( 포르말린 ) NOH( 가성소다 ), 기타안정제성분으로되어있음. 주화학반응은석출반응, 액분해반응, 액의붕괴및파괴등을막는안정화반응으로이루어진다. 위의 3 가지반응이혼합액중에서서로균형을이루며연속반응이일어나는것이다. 이를위해부수적으로도금액의조성, 제어가필요하고, 각성분의보충액의자동공급 System, 액의충분한혼합및활성화를위한 Air 및기계적인교반, 액의순환 system, 액의여과 system 등의보완이필요하다. 무전해화학동도금은그용도와두께에따라 heavy copper (2 μm이상의 Cu 도금 ), Medium copper (1~2 μm ), Right copper (0.3~0.7 μm이하 ) 로구분되며, 통상적으로 30~40 애서 30 분정도의도금을실시하므로완료된다. 또한, 무전해화학동도금은계속적인위의 system 가동을시켜야만액의붕괴를막을수가있다.

78 g 산화방지 (antioxide) 무전해화학도금후에알칼리성분의잔존은대기중에서쉽게산화를촉진하는데이것을근본적으로차단하기위해산화방지막을얇게 coating 해주므로써후속산화되는것을방지해주기위해처리 Cu 위에방지막이형성되어근본적으로대기중 O2 와의 Cu 결합을차단시켜줌. 이산화방지처리는액의농도및처리기준을준수하며후속수세의청결관리가또한중요함. h 건조 (Dry) 산화방지처리후홀속및표면에남아있는물기등을신속히말려줌으로써깨끗한표면과홀을얻을수있음.

79 11. 전기도금 (electroplating) 전기도금은화학도금과상반되게전기를이용하여도금을하는방식을말한다. 가 ) 패턴형성도금방식 a 패턴도금방식 외층패턴을 Imaging 한후에패턴및홀속에전기적인방식으로 Cu 를석출시키는방식 공정순서

80 b 패널도금방식 무전해동도금완료된보드를먼저전체표면및홀속에전기적인방식으로 Cu 를석출시키고나서외층패턴을형성하는방식 나 ) 패턴도금공정내용 a 랙킹 PCB 를 Size 별로고정및전류를흘려줄목적으로랙크에보드를장착시키는준비공정. 전류의흐름및내약품성등을고려하여 Sus 및 Cu( 황동 ) 등으로제작. b 탈지 (Cleaner) Imaging 후에최초의전처리로주로산 Type 의탈지액으로취급시발생될수있는지문, 산화, 유지분등을제거해주며, D/F 현상후남아있을수있는 Resist 성분의제거와아울러 Small hole 의침투력을향상시키기위해 Wetting agent 를함유하여 Small hole 에 Wetting 되므로써후속약품처리가가능하도록해줌. 이 wetting agent 는세척에주의를요하므로후속수세공정이온수세및 Spray 수세를병행하는것이완벽한제거에도움을준다. 일반적으로황산, 염산및유기산 Base 로되어있음. 패턴도금공정순서

81 c Soft etching 패턴및홀속의 Cu 층에미세한요철 (0.4~0.5 μm ) 을부여해주므로써후속전기도금의 Cu 입자가균일밀착하는데중요한역할을함. wetting 성을부여하기위해근래에는 wetting agent 가함유된 Soft etching 액도나오고있으며, 액의불안정성으로파괴를막기위해안정제가첨가됨. 또한 Soft etching 애서가장중요한것은균일한 etch rate 로써특히전기동도금에서는관리를요함. 일반적으로많이사용되는약품으로과수 - 황산 Type, 과황산나트륨 - 황산 Type 이있다. d 10% 황산 (Pre-dip) 전기동도금약품의오염방지및 Cu 산화를방지하기위해서전기동도금직전에처리하는공정 e 전기동도금 +, - 전류를흘려 Cu 입자를보드의회로및표면, 홀속에도금하는방식으로주성분은무기약품성분으로황산동, 황산, 염소 (HCI) 와유기약품성분으로광택제 (Brightener, Leveler, Carrier) 의조합으로이루어져있다. 또한, Cu 이온의공급원으로인 (P) 를극소량 (0.04~0.06%) 함유하고있는아노드 (Anode) 가 + 극에서공급되어야함. 도금원리전기동도금용액내의황산구리와 Cu 아노드의구리이온이산화 / 환원반등에의해석출됨.

82 각성분의역할 - 황산구리일차적으로 Cu 이온공급원이되며, 전기의전도성을증가시켜원활한전류흐름을도와줌. - 황산전기동도금용액의전도도를결정하는성분이며, Anode Ball 의용해촉진역할을함. - 염소반응의보조역할을하며, 도금의속도 (plating ratio) 와관련이있음. -Brightener 광택제성분중하나로도금촉진제의역할을하며, 환원반응의촉매역할을함. - Leveler 마찬가지로광택제성분의하나로도금촉진제의반대로도금억제의역할을하므로써서로 Brightner 와견제하므로과잉도금을방지하며이것의주성분인을함유하므로써특히고전류의도금억제역할을함. - Carrier 도금의확산층을형성하므로 Cu 금속이쉽게전이되어도금되는것을도와주며 Brightener 와염기의보조역할을함. 전기동도금의관리항목 - 용액의 Balance 각성분의상호유기적인관계를유지하고있으므로항상일정한비율로유지되도록분석 / 보충이필요하다.

83 - 전류밀도 (A/d m2 ) 도금면적대비한적정전류를의미하며우선적으로정확한도금면적을알고 (1d m2 : cm2 ) 이것에광택제의적정적용 Ampere 를적용하는것이중요하다. 예를들면, 도금하려는 PCB 의회로면적이 3d m2일경우적정도금 Ampere 가 2A/d m2라하고, 랙크당 6PNL 이랙킹되고랙크접점등노출된부위의면적이 2d m2인경우. 적용 Ampere = 2A/d m2 3d m2 6PNL ( 적정도금전류밀도 ) (PCB 도금면적 ) ( 도금 PNL) + 2A/d m2 2d m2 =40Amp ( 적정도금전류밀도 ) ( 랙크도금면적 ) 를적용해야한다는것이다. - 도금시간 (time) 일반적으로도금시간은 60 분정도를하는데, 이것은꼭정해져있는것은아니고, 전기도금에서원하는도금두께 ( 일반적으로, 25~35 μm ) 를올릴수있는시간을적용하면된다. - 용액의오염도전기동도금용액은연속적인도금작업에의해서 D/F resist 의용해성분, Cu Anode 애서용해발생되는철, 기타오염물등이발생하여장기간도금이진행되면서용액이오염이될수있으므로연속적인여과 system 과주기적인활성탄 (carbon) 처리를하여불순물등의기타오염물등을제거시켜주어야도금품질을유지할수가있다.

84 - agitation ( 교반 ) 전기동도금의 air 교반과기계적인교반이있는데, 두가지모두가도금에상당히중요한역할을하고있다. air 교반은도금액의균일분포화에도움을주면서도금시발생하는 H gas 의유출에기여하며기계적인좌 우교반은도금액의순환및도금의균일성과전착성에도움을주는역할을하므로적정 agitation 정도의속도를유지해주는것이중요하다. - 랙크구조및탱크구조랙크는단순히 PCB 를고정해서전류를흘려주는역할만하는것이아니고랙크의구조를잘설계하므로써전류의분산화, 집중화를막으므로써도금두께의균일화를이룰수있는방법이된다. 가능한접점을많이두므로서분산화시키고랙크의외곽부분에노출부위를넓히므로전류의외곽부위고전류화를분산하여균일한전류분포를달성할수도있다. 또한, 탱크의구조역시상하, 좌우의전류편중이없이전류밀도를고려한구조가좋을것이다. - 정류기의종류전류를공급해주는정류기역시그종류가많아일반직류정류기부터 TR 정류기, 요즘들어와서는 Pulse 정류기등이나오고있는데, 정류기에따라도금의균일도, 물성등에영향을미칠수있으므로신중한고려가필요하다. - 도금두께앞에서잠깐언급했지만적정도금두께는 25~35 μm정도로가장신뢰성을부여할수있는조건으로전류밀도에따라도금시간이변경되고, 맞출수있는데무엇보다도중요한것은도금두께의균일화이다. ( 편차의최소화 )

85 12. 스크린인쇄 가 ) 스퀴지고무 ink 를스크린으로부터인쇄물 (PCB) 로밀어내어도포해주는기구로인쇄시스퀴지와판면이이루는각도, 속도 ( 스퀴지가나가는속도 ), 스퀴지의경도, 날생김새를적절히선택하여적용해야함. 스퀴지는그특성및용도상으로마찰에강한내마모성, 용제와접촉을많이하므로내용제성또한인쇄종류에맞는경도 (50~80 ) 형상선택이필요하며, 주로재질은우레탄고무가주류임. 나 ) 화상방법및경화방식에의한분류 직접인쇄 / 열경화 type 일반적으로 PCB 업계에서는과거에많이사용한방식으로 I R type 의 ink 를적용하여제판상의 open 된스크린상으로 ink 를직접 PCB 에맞추어인쇄후열경화하여끝내는방식이다. 성분열경화성 ink 는다음과같은성분으로구성된다. - 착색제색깔을나타내는성분으로유 무기안료, 도료등이사용된다. - 주제 Base 가되는원료로 resin, 건성유, 용제등이함유된다. - 용제 ink 종류에따라차이가있는용제적용 - 조제잉크에주제와더불어여러역할을담당하고있는성분으로다음과같다.

86 - 소포제 : ink 의거품방지하는역할 - matt : ink 의광택정도를나타내는성분으로함량에따라광택의차이가발생 - Leveling 제 : 인쇄시 ink 의유동성 ( 인쇄성 ) 용이하게해줌과동시에일정한두께를유지해주는성질 - 안정제 : 환경에쉽게물성이변하지않게하는성분 ink 의요구조건 - 내열성 Solder resist 는최종제품의표면에도포되어부품이탑재될부분이외부분을덮고있으면서회로를보호하여최종 Soldering 시고온의열에서도견디어야하므로내열성이필요하다. - 내약품성또한, finish 처리가금도금, tin 도금등이이루어질수있고용제등의접촉이많으므로위와같은약품에내성을띄어야함. - 절연저항성 Solder resist 는회로보호외에전기에대한도통불필요구역에서의절연성을띄어야하므로절연저항이우수해야한다. - 밀착성 Solder resist 는회로 (Cu) 또는절연체위에도포되어강력히달라붙어있어야하므로강한밀착성을띄어야한다. - 내습성환경의악조건특히습도가높은지역에서도사용될수있으므로습도에대한내성이있어야함.

87 인쇄의 factor - 스크린의 Tension 인쇄가정밀하고양호하게이루어지려면무엇보다도스크린의균일하고지속적인 Tension 유지가중요하며이것은인쇄품질및정밀한제품을보장한다. - off contact (Gap) 스크린과인쇄물 (PCB) 와간격의적절한유지는인쇄의정도와인쇄품질과직결되는요소로써너무좁거나, 넓어도문제가되므로최적의거리를잡아주어야한다. - 스퀴지 & 스퀴지압력잉크를인쇄물에전달하는것이곧스퀴지로써스퀴지 type ( 사양 ) 및스퀴지의인쇄시조건 ( 압력, 속도, 각도, 경도 ) 등은인쇄에상당히중요한요인이다. 사진화상 / 열 + U.V 복합경화 type a 인쇄방법 - 스크린인쇄법스크린을이용해스퀴지로써 ink 를인쇄물에전사하는방법을말한다. 여기서는다음과같은중요한요인들이작용한다. - off - Contact (Gap) 위에서언급했듯이스크린과인쇄물과의간격을말한다. - 스퀴지조건위에언급했듯이스퀴지인쇄조건을말한다. - Bucket ( 스크랩터 ) 의조건스크랩터는스퀴지가 ink 를밀고인쇄후 ink 를긁어오는기능을하는기구로이것역시긁어오는속도, 압력, 외관 ( 재질, 경도, 편편도등 ) 의고려가필요하다.

88 -ink 점도, 교반사용및보관기간스크린 ink 의점도는그종류, 용도에따라모두다르므로그선정이중요하고, 또한계절 ( 온도 ) 에따른점도의구분관리및적용이필요하다. 또한, 사용전주제와경화제의충분한교반이중요하고, 사용후보관조건과사용가능시간등이중요하다. - 콘베어속도 ink 두께와관련이있는조건으로속도의적절선택은곧두께조절과품질을좌우한다. - 펌프속도 ink 를 Pumping 하여 Curtain 틈새로보내어행해지므로펌프용량, 펌핑량등이고려되어너무과하지도부하지도않게조정되어야함. 건조 1.2 차인쇄후 ink 를완전경화가아닌반경화상태를만드는것이건조단계이다. 건조하므로후속노광공정이무리없이진행되는데그방식은크게두가지로나누어진다. - Box 열풍순환방식 Box 형의건조기로써내부에 heater 및 fan 등이내장되어열풍을강제로순환시켜서 PCB 를건조하는방식으로저렴하여많이사용한다. 그러나, 상중하및좌우의온도편차로인해서정밀한 Control 은어려움이있다. - Conveyor (I.R or U.V) Conveyor 로 PCB 가이동하면서건조하는방식으로내부에는용도에맞게 IR or U.V 가내장되어있으며, Box 방식보다는온도의균일도가좋고, 생산성이우수한반면장비가고가이다. 현재많은 PCB 업계에서사용중임. 노광 film 을놓고 U.V 광을쪼여주므로써 ink 내부의 Polymer 가중합반응을일으키므로써 ink 의결합을유도하는공정으로용량을큰노광기를많이사용한다.

89 노광의주요관리 factor - 노광량및분포노광량은광량측정기또는 step tablet 를이용하여 ink 에맞는적절한광량을맞추어주어야함과동시에노광프레임의모든부위가일정해야함. - 진공도 film 및프레임 ( 마일라및 glass) 과 PCB 는진공의완벽도를기해주므로써광의굴절, 회절등을없도록해주는것이품질에직결된다. - 이물질관리노광시유입되는어떠한이물질도노광품질에나쁜요인으로작용하므로이물질의유입차단및제거가관건이다. - Cooling 노광시 U.V 광에의한온도상승은어쩔수없는상황이므로이것을신속하게제어할수있는냉각시스템이필요하다. 특히, PSR 노광일경우많은광량이쪼여지므로많은열을발생시키므로 Cooling 이완벽해야만한다. Cooling 방식에는수냉식과공냉식으로나누어지고각각특징이있으므로적절적용이필요하다. 현상 U.V 광을받은부위와받지않은부위를현상액에의해최종상을형성하는것. -type 현상의 type 에는용제현상과알칼리현상으로나누고현재알칼리현상이주류를이루고있다.

90 현상의 factor - 현상액의농도현상액으은적정농도유지가필요하다. - 현상조건현상액의온도, 압력, Break point 등은 D/F 조건에서언급했듯이동일방법으로 Setting 하는것이중요하다. - 수세조건마찬가지로수세수의온도, 압력, 수세시간등에대해서충분한효과를발휘할수있는조건의설정이필요하다. 경화 ink 현상완료후 ink 내 epoxy 수지등을완전경화하기위해서실시또한, 완전경화하므로써모든 resist 의역할을수행할수있게되므로충분한경화는대단히중요하다. 요즈음에는 PSR ink 경우 I R( 열 ) + U.V ( 자외선 ) type 을고려하여최종경화역시열경화후 U.V 경화를실시하여완전경화를이루도록하고있음. 경화방식은이전건조에서언급했듯이 Box type 과 conveyor type 의두가지종류가있다.

91 13. 검사 가 ) 검사의목적공정내에서의품질관리, 검사 data 를제조공정에 feed back 시킴으로써신속대응을하며, Trouble 최소화하기위함. 나 ) 검사의방식전기적방식 (B. B. T) 외관광학방식 (A. O. I) 다 ) 전기적검사방식 - 최종 PCB 의 open 및 short 를전기적으로체크함 - 시험전압 & 판별저항치설정 pin 접촉방식 - 고정 pin 방식개별전용치구방식 (Dedicate type) 기본격자공정 pin 방식 (Universal type) - 조립 pin 방식 : off grid 기 - 고정 pin + 조립 pin 방식 : 상 ( 고정 ), 하 ( 세움 ) - probe 이동방식 : integri 기 도전고무접촉방식 : flexible 기판검사 - 개발전용치구방식 (Dedicatetype) 검사할 PCB 회로에맞추어전용의검사치구 (fixtrue) 를사용하는방식 - 기본격자고정 pin(universaltype) 기본격자 (2.54mm) 의격자위에고정 pin 을미리 set 하고, 검사할 PCB 의 land 나 hole 에접촉할 pin 만이노출하고, 다른부분은 mask 시켜검사하는방식

92 ( 그림 21) 기본격자고정 pin ( 그림 22) 조립 pin - 조립 pin 방식 Dedicate 와 Universal type 장점들을혼합한방식 - 고정 pin+ 조립 pin 방식양면 SMD 기판을검사할때상면은전용치구화, 하면은조립 Pin 방식으로검사하는방식 - probe 이동방식 1 대의 probe 를회로를따라이동하면서검사하는방식검사시간이걸리고프로그램을만드는단점이있음 - 도전고무접촉방식비기준격자상에있는 land 나 fine pattern 의 SMD 를탑재한 PCB 를검사하기위한방식

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94 라 ) 광학검사기시각 Sensor ( 광원계 ) 와검사 Algorithm ( 화상해석계 ) 이 PCB 상의여러정보를받아들여서기판상태를검사하는장치 특징 - 치수측정의기능이있다. - Annular ring 의최소치검사가가능하다. - 전원 Ground 의검사기능 - 회로폭측정가능 - missing 홀 & ø 검사가능 - Through hole 내부검사불가능 검사방식에따른분류 - 광학계에의한분류 - 검사 Algorithm 에의한분류

95 ( 그림 23) 반사광방식 (reflective)