먼저 알아둘 용어
감산 에칭(subtractive etching)·측면 식각 — 감산 에칭은 남길 회로를 보호하고 불필요한 구리를 제거하는 방식입니다. 구리가 옆 방향으로도 제거되는 측면 식각 때문에 완성 폭은 설계 폭과 차이가 생길 수 있습니다.
공정 보정·제조 공차 — 공정 보정은 예상되는 제조 변화를 반영하는 조정입니다. 제조 공차는 허용 치수 범위이며 설계자가 임의로 모든 선을 굵게 만드는 것과 다릅니다.
남길 구리와 제거할 구리를 구분합니다
감산 에칭은 남길 회로를 보호하고 노출된 불필요한 구리를 제거합니다. 내층과 외층은 도금·보호층과 처리 순서가 다를 수 있습니다. 구리가 두께 방향으로만 없어지는 것이 아니므로 패턴 가장자리의 측면 식각도 관리해야 합니다. CAD 폭과 완성 동박 폭을 같은 값으로 가정하지 않습니다.
완성 폭의 요구와 검사 위치를 정합니다
전류·임피던스 요구가 엄격하면 완성 선폭과 동박 두께의 허용 범위를 제조 사양서에 명시합니다. 어느 한 공정의 ±20% 같은 수치를 보편 합격 기준으로 복사하지 않습니다. 설계자가 모든 선을 임의로 굵게 늘리면 간격이 줄어 다른 문제가 생길 수 있어 실제 공정 보정과 최종 제조 데이터를 함께 확인합니다.
패턴이 깨끗해 보인다고 배선이 국부적으로 가늘어진 곳이나 부족한 절연 간격을 놓치지 않습니다. 필요한 위치의 폭·간격·패턴 검사는 뒤의 도통·절연 검사와 역할이 다릅니다. 요구한 완성 치수와 허용 범위, 제조 중 보정한 값, 실제 검사 결과를 같은 항목별로 나란히 기록합니다.
동박 중량을 두께로 바꾼 뒤 선폭·간격 표를 읽습니다
동박의 oz(ounce) 표기는 보통 1 ft²에 놓인 구리의 중량을 뜻합니다. ft²는 제곱피트이며 1 ft²는 약 0.0929 m²입니다. 같은 밀도의 구리가 균일하게 놓였다고 보면 1 oz/ft²는 약 35 µm입니다. 이 환산은 배선의 전류 정격이나 완성 두께의 하한을 직접 정하지 않습니다.
| 동박 중량 표기 | 통상적인 두께 환산 |
|---|---|
| 0.5 oz | 약 18 µm입니다. |
| 1 oz | 약 35 µm입니다. |
| 2 oz | 약 70 µm입니다. |
| 4 oz | 약 140 µm입니다. |
| 8 oz | 약 280 µm입니다. |
예를 들어 검토용 표에서 이 다섯 두께에 최소 선폭·간격을 각각 0.10·0.15·0.20·0.30·0.50 mm로 대응시켰더라도, 그것이 어느 에칭 공정의 출발 동박·완성 동박 기준인지 먼저 확인해야 합니다. 두꺼운 구리에서는 옆 방향 식각까지 고려해 더 넓은 패턴 여유가 필요할 수 있다는 경향을 읽는 자료이지, 미세 배선을 주문할 때 그대로 적용하는 보편 규칙은 아닙니다.
전류 때문에 구리를 두껍게 하려면 넓은 구리 영역과 좁은 연결 목을 함께 확인합니다. 면 전체가 넓어도 한 구간의 가는 배선이나 비아에서 온도가 높아질 수 있습니다. 실제 공정의 완성 두께·선폭·간격과 전류·온도 조건을 맞춰 검증합니다.
미세 배선을 정할 때는 비아 때문에 늘어나는 표면 동박도 셉니다
비아(via) 충전·캡과 반복 도금 때문에 같은 층에 구리가 추가될 수 있습니다. 층별 최종 동박 요구와 비아별 공정 순서를 한 표에서 대조하고 각 단계의 노출층·표면 증가분·후속 제거 공정을 확인합니다. 그 결과로 실제 에칭(etching)해야 하는 두께에서 최소 선폭과 간격이 가능한지 검토합니다.
예를 들어 3 mil, 즉 0.0762 mm의 선폭·간격을 요구하더라도 도금 이력으로 두꺼워진 동박에서 같은 가공 여유가 확보되는지는 따로 확인해야 합니다. 비아 조건 변경 뒤에는 도체 위·아래 폭과 두께, 제조 보정과 단면 검사 요구를 다시 맞춥니다. 추가 도금량을 최종 동박 요구에 독립적으로 더해도 된다고 가정하지 않습니다.
35/35 µm 내층 배선은 선폭과 간격을 따로 확인합니다
한 12층 고밀도 층간 연결(HDI, High-Density Interconnect) 기판의 조밀한 내층에는 선폭 35 µm와 이웃 구리 사이 간격 35 µm가 요구됐습니다. 각각 0.035 mm, 약 1.38 mil입니다. 이는 특정 설계 사례의 요구값이며 일반적인 제조 가능 최소값이나 합격 공차가 아닙니다. 35/35 µm라는 요구만으로 설계 입력값과 에칭 후 완성값 중 어느 쪽인지 확정할 수 없으므로, 실제 작업에서는 두 값과 허용 오차를 제조 사양서에서 분리해 정해야 합니다. 여기서 35 µm는 배선의 가로 폭과 옆 간격이지 동박의 두께가 아닙니다.
이처럼 가는 선은 에칭 중 구리 가장자리가 옆으로 깎이면 가장 좁은 목이 더 얇아집니다. 과식각이 진행되면 그 부분이 끊겨 도통 불량이 생길 수 있습니다. 반대로 제거할 구리가 충분히 없어지지 않으면 이웃 패턴 사이의 절연 간격이 부족할 수 있습니다. 따라서 선폭만 맞추거나 간격만 맞추는 것으로 검사를 끝내지 않습니다.
내층을 레이저 직접 노광(LDI, Laser Direct Imaging)으로 패턴화하는 경우에도 노광 정확도만으로 완성 선폭이 정해지지는 않습니다. 먼저 내층별 제조 데이터에서 해당 미세 패턴의 위치와 요구 폭·간격을 확인하고, 그 층을 에칭할 때의 동박 상태와 예정된 패턴 보정을 대조합니다. 패턴 형성과 에칭 뒤에는 조밀한 구역의 가장 좁은 선과 가장 작은 간격을 완성 치수의 허용 범위로 검사합니다. 어느 적층·도금 단계에서 검사했는지도 기록하고, 전기 검사에서는 도통과 이웃 회로 사이 절연을 별도로 확인합니다. 선이 끊기면 먼저 해당 구간의 국부 폭과 에칭 결과를, 이웃 선이 붙으면 남은 구리와 최소 간격을 살펴봅니다. 검사 위치·측정 방법·합격 기준 없이 사례의 35/35 µm 숫자만 기록해서는 제작 품질을 판단할 수 없습니다.
완성 선폭이 어긋났다면 LDI 설정만 되짚지 말고 그 앞뒤의 내층 패턴 공정도 단계별로 확인합니다. 예를 들어 미노광부를 제거하는 액상 감광재 공정에서는 구리 전처리·미세 에칭으로 감광재가 붙을 표면을 준비하고, 감광재를 도포·부분 경화한 뒤 LDI로 노광합니다. 이어 미노광부를 현상해 제거하고 보호되지 않은 구리를 에칭한 다음 자동 광학 검사(AOI, Automated Optical Inspection)에서 남은 선폭과 이웃 간격을 검사합니다. 각 단계의 실제 재료·막 두께·노광·현상·에칭 조건은 해당 제조 공정 기록에 대조해야 하며, 한 단계의 화면만 보고 결함 원인을 확정하지 않습니다.
작업 순서를 다시 확인합니다
외층 패턴 도금은 내층 식각과 검사 시점이 다릅니다
앞의 내층 LDI 사례와 별도로, 외층 패턴 도금에서는 패턴 전사 후 필요한 구리를 도금하고, 불필요한 구리를 가리던 도금용 레지스트를 제거한 뒤 노출된 구리를 식각하는 흐름을 사용할 수 있습니다. 이때 회로로 남길 구리에는 식각을 견디는 별도의 보호층이 필요합니다. Eurocircuits의 외층 공정 설명은 주석 보호층, 도금 레지스트 제거, 구리 식각, 마지막 주석 제거를 구별합니다. '보호층 제거'라는 말만으로 어느 층을 언제 없앴는지 생략해서는 안 됩니다.
제조 기록에는 대상 외층과 패턴 데이터 개정판, 도금 전후 두께, 제거한 층의 종류, 식각 뒤 폭·간격 측정 및 AOI 시점을 대응시킵니다. 도금 전 패턴 폭과 식각 뒤 완성 폭은 같은 검사값이 아닙니다. AOI 화면을 확인했더라도 합격 기준과 실제 결과가 없으면 합격으로 기록하지 않습니다. 특정 약품 이름만으로 농도·처리 시간이나 모든 기판의 필수 공정 순서를 정하지 않습니다.
Distinguish outer-layer pattern plating from inner-layer etching. Identify the plating resist and etch resist separately, then tie width, spacing and AOI results to the actual process stage.
좁은 공차는 필요한 위치와 기능을 지정합니다
전류·임피던스·접촉 형상 때문에 엄격한 완성 치수가 필요한 위치와 그렇지 않은 위치를 구분합니다. 모든 배선에 같은 초미세 선폭·간격이나 좁은 공차를 일괄 지정하기보다, 기능상 필요한 요구와 제조 가능 범위를 위치별로 대조합니다. 중요한 요구를 낮추라는 뜻이 아니라 불필요한 제한과 필수 제한의 근거를 구분하자는 뜻입니다.
설계상 목표값, 허용 완성 범위와 측정 위치·방법을 함께 남깁니다. 공급자가 가능한 최소 선폭을 제시했다고 해서 그 치수에서 원하는 공차와 수율까지 보증하는 것은 아닙니다. 공차를 바꿀 때는 관련 전류·절연·임피던스 요구를 다시 확인하고 승인된 도면으로 반영합니다. 실제 견적과 시험 없이 비용 절감률이나 성능 이득을 수치로 약속하지 않습니다.
Tie tight finished-feature tolerances to actual functional needs and locations. Avoid blanket tightening, but do not relax required electrical or mechanical constraints without review.