MLB PCB & 적층 공정 PROCESS MLB PCB 제조 PROCESS 원재료 재단 내층회로형성 적 층 DRILL 동 도금외층회로형성 PSR MARKING( 날인 )FINISH( 표면처리 )ROUTER ( 외형가공 ) ELECTRIC TEST VISUSAL INSPECTION.

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2 MLB PCB & 적층 공정 PROCESS MLB PCB 제조 PROCESS 원재료 재단 내층회로형성 적 층 DRILL 동 도금외층회로형성 PSR MARKING( 날인 )FINISH( 표면처리 )ROUTER ( 외형가공 ) ELECTRIC TEST VISUSAL INSPECTION 적층 공정 세부 PROCESS OXIDATION 1 차 LAY UP 해체 (Seperation) 2 차 LAY UP COLD PRESS RIVET 공법 ( 6 층 이상 ) BONDING 공법 ( 6 층 이상 ) PIN-LAMINATION 공법 ( 6 층 이상 ) HOT PRESS 원재료 (PREPREG) 재단 COPPER FOIL 재단 X-RAY GUIDE DRILL

3 공정 개요 ■적층 (LAMINATION) : 회로가 형성된 내층 기판의 표면을 OXIDATION 처리 후 접착제와 절연층 역할을 하는 반경화 수지 (PREPREG) 및 외층이 될 동박 (COPPER FOIL) 을 합치한 후 열과 압력을 가해 하나의 기판으로 일체화 시키는 공정 ■ OXIDATION : 내층 기판과 PREPREG 의 접착력 향상을 위해 내층기판의 동박부위를 화학적으로 산화시켜 동표면에 조도 (Roughness) 를 형성시켜 다층기판의 내열성을 갖기 위함 OXIDE 처리는 동박표면에 산화막을 형성시켜 동박의 활성화를 방지하고, 동박의 표면적을 증대시켜 PREPREG 와의 접착력을 향상시킨다. - 종류 BROWN OXIDATION BLACK OXIDATION ( 조직이 Black 보다 미세하고 Uniform) ( Needle 구조로 돌출되어 표면 Scratch 에 약함 SEM(X10000)

4 공정 개요 ● OXIDATION 종류 및 PROCESS 1. BLACK OXIDATION PROCESS ( Dipping, Vertical Type) 환원처리 수 세수 세건 조건 조 Unloading 수 세수 세탕 세탕 세 탕 세탕 세 -PINKRING( 핑크링 불량 ) 방지제 탕 세탕 세 수 세수 세 중 화중 화수 세수 세 탕 세탕 세 수 세수 세 Loading Cleaning 목적 - 동박 표면 유기물제거 - 동박표면 조도형성 -Oxide 표면 활성유도 OXIDATION - 적층시 밀착력 향상 Coating Soft -Etching 목적 2. BROWN OXIDATION PROCESS( Horizontal Type ) Cleaner 수 세 Activator Brown Oxide 수 세 Final Rinse Dryer Out-Put - 동박 표면 조도 형성 -Oxide 표면 활성유도 (45 ℃ ) 목적 - 동박 표면 유기물 제거 (50 ℃ ) -Organo-metallic conversion Coating (45 ℃ /50sec) In-Put ※탕세 : 온수세

5 공정 개요 ● PINKRING ( 핑크링 불량 ) -OXIDE 층이 드릴후 Desmear 처리 및 동도금 전처리 공정에서 산 성분의 침투를 받아 환원되어 홀 내벽 주변의 동박이 Pink 색 외관을 나타내는 현상 OXIDE 층 절연층 동박 절연층 산의 침투에 의해 OXIDE 층이 용해됨 (PINK 색 ) ■발생 원인 1.OXIDE 공정의 환원처리 부족 2. 드릴공정의 홀 Roughness 가 거칠어 OXIDE 층으로의 통로제공 3. Desmear 처리 시간이 길어 산 성분의 침투 4. 동도금 전처리의 Soft- Etch 공정에 의한 산 성분의 침투 ■핑크링 방지제 핑크링 방지제 약품을 사용할 경우 OXIDE 층의 외곽을 Cu 2 O 로 환원 ( 코팅 ) 하여 OXIDE 층에 내산성을 부여한다. ※ Black Oxide 기본적인 반응식 2Cu + ClO 2 Cu 2 O + ClO 2 Cu 2 O + ClO - 2CuO + ClO - OH - 위 반응에서 보듯이 OXIDE 층은 Cu 2 O( 산화 제 1 동 ; 적색 ) 와 CuO( 산화 제 2 동 ; 검정색 ) 을 포함한다 OXIDE 약품 농도와 작업 온도에 따라 OXIDE 층의 Cu 2 O/ CuO 의 비율이 변하게 되며, 결정구조와 색깔도 변하게 된다.

6 공정 개요 ■ LAY - UP : LAY – UP 은 구성 및 특성상 1 차 LAY –UP 과 2 차 LAY- UP 으로 구분한다. 1 차 LAY – UP : 적층구조에 따라 내층 기판과 PREPREG 를 쌓는 공정으로 2 차 LAY – UP 의 준비공정 2 차 LAY – UP : HOT PRESS 에 제품을 투입하기 전에 1 차 LAY- UP 구조물에 COPPER FOIL 과 여러 치구 (JIG) 를 조합하고 반복하여 쌓는 공정 4 Layer ● 1 차 LAY – UP 종류 및 PROCESS 내층 기판 PREPREG 1. RIVET 방식 4 층 이상 제품의 층과층의 고정을 목적으로 사용하는 방법의 하나로서 층간편심 (Registration) 방지 및 성형시 (Press 작업 ) 제품을 일체화 해주는 역할. 같은 용도로 Bonding, Pin-Lamination 방식이 있다. 내층 기판 PREPREG 내층 기판 제 품 RIVET 삽입 위치 6 Layer 이상 PREPREG RIVET ★ 6 Layer 이상 Lay Up 시 Layer( 층 ) 순서가 뒤바뀌지 않아야 한다.

7 공정 개요 ● PREPREG 1. 정의 및 구성 Glass Cloth (Glass Fabric, Glass Weave) 에 Epoxy, Polyimide 등의 수지 (Resin) 를 함침시켜 B- Stage 로 경화 시킨 것으로 적층 공정에서 접착제 (Bonding) 역할 및 절연층 역할을 한다. 2. 특성 ① Resin Content( 레진 함량 ) : Glass Cloth 와 Resin 으로 형성된 Prepreg 의 Resin 함유량을 말하며 WT% 로 나타낸다. ② Resin Flow ( 레진 흐름 ) : Prepreg 가 녹을때의 그 흐름성을 % 로 나타내며, 적층 공정의 성형성을 결정짓는 중요한 인자중의 하나이다. ③ Volatile Content ( 휘발 함유량 ) : Prepreg 가 함유하고 있는 휘발성분 ( 용제 ) 의 양을 말하며, WT % 로 나타낸다. ④ Gel Time ( 경화시간 ) : Prepreg 가 고체에서 액체로, 액체에서 다시 고체로 변하는데 소요되는 시간 (B-Stage →C-Stage) ※ B-Stage : 열경화성수지 반응의 중간단계를 말하며, 완전히 녹아 있지는 않으나, 열을 받아 부드러워진 상태 C-Stage : 수지의 경화반응이 완료된 최종 단계 3. 종류 (Type) Prepreg 의 종류 (Type) 는 Glass Fabric 를 형성하는 구조 및 두께에 따라 다양하게 명명되고 있으며, 일반적으로 사용되는 종류는 #1080( ≒ 60 ㎛ ),#2313( ≒ 100 ㎛ ), #2116 ( ≒ 115 ㎛ ), #6000 ( ≒ 140 ㎛ ), #1504 ( ≒ 145 ㎛ ), #7628( ≒ 180 ㎛ ), #8000 ( ≒ 200 ㎛ ), etc 등이 있으며, Prepreg Type 별 두께는 제조 Maker 에 따라 달라 질 수 있다. [ 예 :Glass Cloth]

8 공정 개요 ● PREPREG 제조 공정도 Raw Glass Cloth Roll Prepreg Roll Ovens Metering Rolls Head Rolls Blowers Treating Resin Dip Pan ( 레진 탱크 ) 절단

9 공정 개요 ● COPPER FOIL 1. 정의 “ 동박 ” 이라고 표현하며, 다층회로 기판에서 회로의 전류를 전달 시키는 도체역할을 한다. 동박의 순도는 보통 99.8% 을 요구한다. 2. 구성 일반적인 동박 표면은 광택면 (Shinny Side) 면과 매트면 (Matted Side) 로 이루어져 있으며, 매트면의 경우 조도 (Roughness) 가 형성되어 있어 적층 성형시 Prepreg 와의 접착력을 이루는 면이다. 광택면 매트면 3. 종류 동박의 종류는 무게 ( 두께 ) 에 따라 0.3oz(12 ㎛ ), 0.5oz(18 ㎛ ), 1oz ( 35 ㎛ ), 2oz ( 70 ㎛ ),etc 등으로 분류할 수 있다. 매트면 SEM (x2000) 사진

10 공정 개요 ● PIN - LAMINATION Post-Etch Punching Pin-Lamination system 도입으로 High Layer 제품의 층간 Registration Capability, 100 ㎛ 확보. * 공정 Process 및 작업개요 내층 Hole 가공 (Inner Layer) 적층 레이업 (Lamination) 가이드 Hole 가공 (Pre-Drill) The alignment and punching process is fully automatic using a micro- processor controlled vision system. It’s provided SPC data. It shows the difference in micron between the innerlayer targets and the machine reference targets. Lay-up Station 1 차, 2 차 Lay Up 동시 수행 Lamination Plate Separator Plate Lamination Pin Inner Layer & Prepreg Eliminate misregistration during lay-up of multilayers. X-Ray Guide Drill X-Ray 2 spindles automatic measuring and drilling machine for multilayer board.

11 공정 개요 COPPER FOIL SUS PLATE ● 2 차 LAY – UP PROCESS 1 차 LAY-UP HOT PRESS 에 제품을 투입하기 전에 1 차 LAY- UP 구조물에 COPPER FOIL 과 여러 치구 (JIG) 를 조합하고 반복하여 쌓는 공정이며, HOT PRESS 에 각 단에 투입되는 기본 구성을 형성하는 공정이다. CARRIER PLATE CUSHION PAD COPPER FOIL SUS PLATE 1 차 LAY-UP CUSHION PAD TOP PLATE BOOK ※ Remarks 1. SUS Plate, Cushion Pad 등의 사용 매수는 원재료, 제품두께, 제품특성에 따라 달라질 수 있다. 2. BOOK 을 형성하는 STACK 수는 제품의 두께, 제품의 특성에 따라 달라질 수 있다. STACK ※ 치구의 역할 1. Carrier Plate : LAY UP 완료된 제품의 이송에 사용되며, BOOK 의 하단에 위치한 제품으로의 직접적인 열전달을 방지하는 역할 2. Top Plate : LAY UP 완료된 제품의 위쪽을 덮어줌으로써 이송 및 HOT PRESS 중에 제품이 움직이지 않도록 고정시키고, 제품으로의 직접적인 열전달을 방지한다. 3. Cushion Pad : 제품 표면에 압력이 고르게 전달되도록 Cushion 역할을 하며, 수량조절을 통하여 제품으로의 열전달을 Control 함으로서 외곽제품과 중앙에 위치한 제품간의 승온속도 편차를 줄인다. 4. Sus Plate : 제품과 제품의 분리에 사용되며, 압력에 의해 한 제품의 특정형태가 다른 제품으로 전달되는 것을 방지한다.

12 공정 개요 ■ HOT PRESS 2 차 LAY UP 이 완성된 제품에 적정한 온도, 압력, 진공을 유지시켜 다층화 기판을 형성하는 공정 COPPER FOIL SUS PLATE 1 차 LAY-UP CARRIER PLATE CUSHION PAD COPPER FOIL SUS PLATE 1 차 LAY-UP CUSHION PAD TOP PLATE HOT PRESS ■ COLD PRESS HOT PRESS 공정이 완료된 제품을 냉각시켜 주는 역할을 하며, 냉각수에 의해 제품을 식혀 준다. [ 예 :HOT PRESS ]

13 공정 개요 ■ HOT PRESS( 설비 ) 및 공정에서의 주요 FACTOR 1. 적층 PRESS : 열과 압력을 가하여 성형 가공하는 장치를 말하며 종류로는 Hot Press,Cold Press 로 나누어져 있으며, 구성요소로서 본체, 열교환기, 진공펌프, 유압펌프로 구성되어 있다. 2. 열상승 속도 (Heat Rate): 반경화 수지의 (PREPREG) 의 성형에 필요한 열을 일정시간에 일정량의 열을 올리는 속도 ( ℃ /Min) 를 의미한다. 열상승 속도는 PREPREG 의 Melt Viscosity( 점도 ) 와 RESIN 이 흐르는 시간 (GEL TIME) 에 영향을 준다. 3. 진공 탈기 시간 : 프레스 내부의 공기압을 마이너스 상태로 유지시키는 시간을 의미하며, 목적으로는 PREPREG 가 성형하는 동안 제품에 내재되어 있는 기포 (AIR) 를 제거하고, 고열에 의해 수지에서 발생되는 탄화가스를 제거 동박에 탄화자국이 생기지 않도록 하는데 그 목적이 있다. 4. 경화시간 : PREPREG 는 열경화성 수지로서 성형시간이 끝나면, 가교반응 ( 분자간 연결고리를 형성 ) 후 수지가 완전하게 굳는 정도를 향상시켜 다층회로기판에서 요구되는 내열성, 굴곡강도 등을 얻는데 필요한 시간을 의미한다. 5. 경화압력 : 수지는 열에 의해 성형 되지만 동박과 PREPREG 의 밀착력을 향상 시키기 위해 압력이 요구되며, PREPREG 내에 내재된 기포 (AIR) 를 추출 시키는데 필요한 압력을 말한다. 높은 압력에서는 Resin Flow 가 커지며 수축율 변화,Resin 결핍, 두께미달 등을 유발할 수 있고, 낮은 압력에서는 Resin Flow 가 낮아지며 Void 제거가 어렵다. 제품에 최대압을 곧바로 가하게 되면 제품에 응력 (STRESS) 를 주어 층간 틀어짐 (Misregistration) 등의 문제를 일으킬 수 있으므로 초기압을 5~10 분 정도 준 후에 최대압을 가한다. 6. 키스 (KISS) 압력 : 경화 압력을 가하는 전단계의 압력을 말하며 경화압력에 의해 수지가 받는 충격을 완화시켜주기 위해 적용되는 압력을 말한다.

14 공정 개요 7. 온도 : PREPREG 가 완전 경화되기 위해서는 일정온도에서 최소의 유지시간이 필요하며, PREPREG 가 녹기 시작하는 80~130 ℃ 영역에서는 승온 속도 (Heat Rate) 를 적절히 관리 및 유지시켜야 하며, BOOK 중의 외곽제품과 중앙 제품간의 온도편차를 줄여야 보다 안정된 적층 성형이 가능하다. [ 예 : 적층 CYCLE] PRESS 온도 제품 온도 압력 80 ℃ 130 ℃ 승온속도 ※ 상기 그림은 Epoxy Resin 을 사용했을 경우에 사용되는 PRESS CYCLE 이며, 적층성형시 사용되는 원재료, 원재료 특성에 따라 PRESS CYCLE 은 달라질 수 있다. TIME( 분 )

15 공정 개요 ■해 체 (SEPERATION) Cold Press 가 끝난 제품은 2 차 Lay – Up 작업의 역순으로 제품과 각종 치구 (Carrier Plate, Cushion Pad, Sus Plate, Top Board,etc) 를 분리하는 공정이며, 해체시 제품은 제품별로, 각 치구는 치구별로 분리하여 보관 및 관리될 수 있도록 한다. ※ 해체시 주의 사항 1. Sus Plate : 취급시 안전사고에 주의 및 Plate 표면에 Scratch 및 기타 이물이 묻지 않도록 해야 한다. 2. 제품 : 제품 표면에 Scratch 발생되지 않도록 취급에 주의한다. →SUS PLATE 의 경우 해체후 SUS 정면기를 통과하여 표면의 이물 및 먼지를 제거하여 사용한다. ■ X-RAY GUIDE DRILL 다층회로기판 ( 제품 ) 의 트리밍 (Trimming) 및 Drill 작업을 수행하기 위한 Guide Hole 을 가공해주는 공정이며, 내층 (Inner Layer) 에 삽입된 Guide 를 X-Ray 로 투과 및 인식하여 Hole 을 가공한다. 제 품 Guide Drill 삽입 위치

16 적층 공정 Major 불량 ■적층 찍힘 (Dent) 정의 : 2 차 LAY UP 작업시 SUS PLATE 와 COPPER FOIL 사이에 먼지 및 이물이 잔존하여 적층 성형시 제품의 표면이 완만히 눌린 상태 COPPER FOIL SUS PLATE 1 차 LAY-UP 먼지 및 이물 [ 표면 사진 ] [ 단면 사진 ][ 외층 회로 형성후 사진 ] ●적층 찍힘 (Dent) 발생 원인 1. 원재료 (PREPREG) 의 수지가루가 Copper Foil 면에 유입되어 제거가 안된 경우 2. 원재료 (Copper Foil) 표면의 이물이 잔존해 있는 경우 3. SUS PLATE 표면에 유기물 및 이물이 잔존해 있는 경우 4. 작업자의 방진복의 섬유, 이물 및 머리카락등이 유입되어 발생되는 경우 5. 작업장의 청정도 ( 환경 ) 가 미비하여 공기중의 먼지 및 이물이 유입되는 경우 6. 해체 작업시 취급 부주의로 인하여 제품이 찍히는 경우 ●적층 찍힘 ( Dent) 의 Effect 제품 표면에 적층찍힘 (Dent) 이 발생하는 경우 외층 회로의 Open, Short, 결손 불량이 발생될 가능성이 있다.

17 적층 공정 Major 불량 ■적층 동주름 (Wrinkle) 정의 : 2 차 LAY UP 작업시 사용되는 COPPER FOIL 이 완전히 펴지지 않아 구겨짐 및 주름이 발생된 현상. [ 외층 회로 형성후 사진 ] ●적층 동주름 ( Wrinkle) 발생 원인 1. 회로 설계 측면 : - 회로 설계시 회로의 동박층이 없어 적층 성형시 압력을 제대로 받지 못해 부분의 Resin Flow 가 상대적으로 낮아져 동주름의 발생 및 제품내부의 Air 가 완전히 제거되지 않아 Void( 기포 ) 불량의 원인이 되기도 한다. 2. 원재료 측면 : 구겨진 Copper Foil 을 사용하는 경우 3. 작업조건 측면 : 적층 성형시 압력이 낮은 경우, Hot Press 설비의 Error 발생하는 경우 적층 성형시 진공이 제대로 안 되는 경우. 내층 기판 압력 에폭시 수지면 동박 / 회로면 ●적층 동주름 ( Wrinkle) 의 Effect 제품 표면에 동주름이 발생하는 경우 외층 회로의 Open, Short, 결손 불량이 발생될 가능성이 있다.

18 적층 공정 Major 불량 ■ DELAMINATION 정의 : 적층 성형시 Inner Layer 와 Prepreg, Prepreg 와 Prepreg, Prepreg 와 Copper Foil 과의 접착력 부족으로, 완전히 접착되지 못하고 들뜸이 발생된 형태 Case 1. Prepreg 와 Copper Foil 사이 ● Delamination 발생 원인 1. 원재료 (PREPREG, INNER LAYER) 의 유수명 (Life Time) 이 초과된 원재료 사용에 의해 발생되는 경우 2. 원재료 보관조건이 미흡하여 원재료 흡습에 의해 발생되는 경우 3. 원재료 (PREPREG, INNER LAYER) 자체에 이물 및 유기물이 잔존하는 경우 4. OXIDE 층의 유기물 및 이물이 잔존하는 경우 5. LAY UP 작업시 이물 ( 머리카락, 종이 Particle, 기타 ) 이 유입되는 경우 6. 적층 작업 조건 미준수 ( 적층 성형성 부족, 작업 중 장비 Error - 진공, 압력, 온도 ) Case 2. Prepreg 와 Inner Layer 사이 Case 3. Inner Layer 층