KR0181753B1 - Method for manufacturing hybrid integrated circuit module using resin - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수지를 이용한 하이브리드 직접 회로 모듈 제조방법에 관한 것으로, 특히 기계적으로 안정하고, 가공성이 우수한 FR4 수지를 이용한 하이브리드 직접 회로 모듈 제조방법에 관한 것으로, 신호 패턴을 배치하는 2개 층과 방열패턴 및 전원 공급 패턴과 부품소자류가 실장될 패턴이 배치된 2개 층의 회로를 각각 설계하는 회로 설계 단계와, 상기의 단계에서 설계된 신호 패턴을 수지기판의 2층과 3층에 배치하고, 방열 패턴은 수지 기판의 1층과 4층에 배치하여 방열 특성이 좋게 제작하는 수지 기판 제작 단계와, 상기의 단계에서 제작된 수지 기판의 상·하면에 소자부품류를 실장하고 리플로우 솔더링 과정을 수행하는 단계로 이루어져, 가공성이 뛰어나고, 제조 원가를 절감할 수 있는 효과를 제공한다.The present invention relates to a method for manufacturing a hybrid integrated circuit module using a resin, and more particularly, to a method for manufacturing a hybrid integrated circuit module using a FR4 resin which is mechanically stable and has excellent processability. And a circuit design step of designing a circuit of two layers each having a power supply pattern and a pattern on which component elements are to be mounted, and the signal patterns designed in the above steps on the second and third layers of the resin substrate, The pattern is placed on the first and fourth layers of the resin substrate to produce a good heat dissipation property, and to mount the device components on the upper and lower surfaces of the resin substrate fabricated in the above step and perform the reflow soldering process. It is composed of steps, and excellent workability, and provides the effect of reducing the manufacturing cost.
Description
본 발명은 FR4 수지를 이용한 하이브리드 직접 회로 모듈 제조방법에 관한 것으로, 특히 기계적으로 안정되고, 가공성이 우수한 FR4 수지를 이용한 하이브리드 직접 회로 모듈 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a hybrid integrated circuit module using FR4 resin, and more particularly, to a method for manufacturing a hybrid integrated circuit module using FR4 resin having mechanical stability and excellent processability.
종래 기술에 의한 하이브리드 IC 모듈은 알루미나 기판을 이용하여 제1도에 도시한 바와 같은 과정을 거쳐 제작되었다.The hybrid IC module according to the prior art is manufactured through a process as shown in FIG. 1 using an alumina substrate.
즉, 먼저 알루미나(Al2O3)세라믹 기판에(11) 티타늄(Ti), 파라듐(Pd), 그리고 구리(Cu)등을 차례로 D·C 스퍼터링 방식으로 약 0.5(㎛)정도 입힌 다음(12), 음성 감광제를 기판 양면에 부착하고(13), 자외선 단색 광원으로 음성 감광제를 감광시킨 후, 현상 공정을 거쳐 불필요한 감광제를 제거한 후(14), 전도체인 구리(Cu), 니켈(Ni), 그리고 금(Au)을 차례로 전기 도금 방식으로 약 12(㎛) 정도 입혀 전도선 및 솔더 볼 패드를 형성한다(15). 그리고 솔더 방지막을 솔더 볼 패드 직경에 10(MIL) 정도 더 크게 설계된 메쉬를 이용해 MT 보호막을 스크린 인쇄 방식으로 도포 한 후(16), 상기 보호막을 소성시켜(17) 솔더 볼 패드 주변 및 전도선을 보호하게 기판을 제조한다.That is, first, alumina (Al 2 O 3 ) ceramic substrate (11) titanium (Ti), palladium (Pd), and copper (Cu), etc. are sequentially coated with about 0.5 (μm) by D-C sputtering method ( 12) After attaching the negative photosensitive agent to both sides of the substrate (13), and after the negative photosensitive agent is photosensitive with an ultraviolet monochromatic light source, after removing the unnecessary photosensitive agent through the development process (14), the conductors copper (Cu), nickel (Ni) Then, gold (Au) is sequentially coated with about 12 (μm) by electroplating to form a conductive wire and a solder ball pad (15). Then, using a mesh designed to have a solder ball pad diameter of 10 (MIL) larger than the solder ball pad, the MT protective film is applied by screen printing (16), and then the protective film is fired (17) to connect the solder ball pads and the conductive wires. The substrate is made to protect.
여기서 모든 소자를 실장 한 후, 리플로우 솔더링 공정을 거쳐(18∼21) 하이브리드 IC 모듈을 완성한다.Here, after mounting all the elements, the hybrid IC module is completed through a reflow soldering process (18 to 21).
상기한 바와 같이 알루미나 세라믹 기판으로 이루어진 종래의 하이브리드 IC 모듈은 전기적, 열전도적 특성은 우수하지만, 알루미나 세라믹의 특성상 기계적인 충격에 매우 약하므로 제조상 불량 발생율이 높고, 또한 그 가격이 고가이므로 가격 경쟁력을 상실하는 문제점이 있었다.As described above, the conventional hybrid IC module made of alumina ceramic substrate has excellent electrical and thermal conductivity, but due to the characteristics of alumina ceramic, it is very weak to mechanical impact. There was a problem of loss.
본 발명의 목적은 상기한 종래의 알루미나 세라믹 기판의 문제점을 개선하여 기계적인 충격에 강하고, 저렴하게 제작할 수 있는 수지를 이용한 하이브리드 직접 회로 모듈 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hybrid integrated circuit module manufacturing method using a resin that is resistant to mechanical impact and can be manufactured at low cost by improving the problems of the conventional alumina ceramic substrate.
제1도는 종래 기술에 의한 하이브리드 직접 회로 모듈 제조방법을 나타낸 흐름도이고,1 is a flow chart showing a hybrid integrated circuit module manufacturing method according to the prior art,
제2도는 본 발명에 따른 수지를 이용한 하이브리드 직접 회로 모듈 제조방법을 나타낸 흐름도이고,2 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a hybrid integrated circuit module using a resin according to the present invention.
제3도는 본 발명에 따른 수지를 이용한 하이브리드 직접 회로 모듈 제조방법에 의해 제조된 기판의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a substrate manufactured by a hybrid integrated circuit module manufacturing method using a resin according to the present invention.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판에 실장한 회로를 설계하는 단계와, 상기 설계된 회로의 구성과 크기에 맞게 중간층에 신호선 라인을 삽입하고 상충과 하층에는 방열 특성을 좋게 하기 위해 방열 패턴을 형성시켜 기판을 제작하는 단계와, 상기 단계에서 제작된 기판의 상·하면에 소자를 실장 시키고 리플로우 솔더링 과정을 수행하는 단계로 이루어진 FR4 수지를 이용한 하이브리드 직접 회로 모듈 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a step of designing a circuit mounted on a substrate, and inserting a signal line line in the middle layer according to the configuration and size of the designed circuit, and the heat dissipation pattern to improve the heat dissipation characteristics in the conflict and the lower layer It provides a hybrid integrated circuit module manufacturing method using a FR4 resin consisting of forming a substrate to form, and mounting the device on the upper and lower surfaces of the substrate produced in the step and performing a reflow soldering process.
이하에 본 발명에 의한 구체적인 일 실시예로서, 수지를 이용한 하이브리드 직접 회로 모듈 제조방법에 대한여 제2도 및 제3도를 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, as a specific embodiment of the present invention, a hybrid integrated circuit module manufacturing method using a resin will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
본 발명에서 사용된 FR4 수지는 현재 PCB 제작시 범용으로 많이 사용되는 것으로, 가격이 저렴하고 제조 기술이 많이 보급되어 용이하게 제조할 수 있는 재료이다. 그러나, FR4 수지는 알루미나 세라믹 기판에 비해 열전도율이 1/10 정도이지만 유연성이 알루미나 세라믹 기판에 비해 우수하므로 기판의 깨짐 현상이 상기의 알루미나 세라믹 기판보다 더 우수한 특성을 가지고 있다.The FR4 resin used in the present invention is a material that is widely used in general at the time of manufacturing a PCB, and is a material that is easy to manufacture due to its low price and many manufacturing techniques. However, the FR4 resin has a thermal conductivity of about 1/10 of that of the alumina ceramic substrate, but the flexibility of the FR4 resin is superior to that of the alumina ceramic substrate.
일 실시예로서, 상기와 같이 유연한 특성의 FR4 기판을 이용한 본 발명은 제3도에 도시한 바와 같이 종래의 알루미나 세라믹 기판의 구조는 2층의 양면구조이었으나, PCB 등에 많이 이용되는 FR4 재료를 이용하여 4층으로 형성된 FR4기판에 관한 것이다.As an embodiment, the present invention using the FR4 substrate having a flexible characteristic as described above, as shown in FIG. The present invention relates to a FR4 substrate formed of four layers.
본 발명에서 기판을 4층으로 설계한 것은 상기의 우수한 열전도율을 갖는 알루미나 세라믹 기판 대신에 FR4 수지를 사용 함으로 인한 열 전달 특성을 보완하기 위한 것으로서, 다층으로 형성된 FR4기판의 2층과 3층에는 우선적으로 열 발생이 적은 신호선 라인을 설계하여 배치하고, 공기와 접하는 바깥 층인 1층과 4층은 방열이 잘되도록 방열 패턴, 열 발생이 많은 전원 공급 패턴 및 소자부품류 등이 배치되도록 하였다.In the present invention, the four layers of the substrate are designed to compensate for the heat transfer characteristics by using FR4 resin instead of the alumina ceramic substrate having the excellent thermal conductivity, and are preferred to two and three layers of the FR4 substrate formed in multiple layers. As a result, signal lines with low heat generation were designed and arranged, and heat dissipation patterns, power supply patterns with high heat generation, and component parts were arranged in the first and fourth layers, which are outer layers in contact with air, for heat dissipation.
좀더 상세히 설명하면, FR4 수지의 다층 기판에 실장할 회로 패턴은 1층과 4층은 공기와 접촉이 용이하므로 방열을 필요로 하는 방열 패턴, 전원 패턴 및 소자부품류가 배치되도록 하고, 내부의 2층 및 3층에는 발열량이 적은 신호 패턴으로서, 신호의 전달을 원활하게 하는 신호 라인의 패턴을 배치한다(31).In more detail, the circuit patterns to be mounted on the multilayer board of FR4 resin have one layer and four layers that are in easy contact with air, so that the heat radiation pattern, the power supply pattern, and the device parts that require heat radiation are arranged. And a signal line pattern for smoothly transferring signals as a signal pattern having a small amount of heat generation (31).
상기의 단계에서 설계된 신호 회로의 패턴은 FR4 수지 기판의 2층 및 3층에 해당하는 신호 라인의 패턴으로서, 종래와 같은 패턴 제조 공정 2단계 및 12 내지 15단계를 거쳐 형성하고 상기의 단계를 거쳐 형성된 2층 및 3층의 신호라인 패턴 위에 FR4 수지 기판을 각각 또 한차례 접합시킨다.The pattern of the signal circuit designed in the above step is a pattern of signal lines corresponding to two and three layers of the FR4 resin substrate, which is formed through two steps and 12 to 15 steps of a conventional pattern manufacturing process and then The FR4 resin substrate is further bonded on the formed two- and three-layer signal line patterns, respectively.
상기의 공정으로 일체가 되어 형성된 FR4 수지 기판의 양쪽 바깥 면인 1층과 4층은 방열용 패턴으로서, 역시 상기의 종래와 같은 패턴 제조 공정 2단계 및 12 내지 15단계를 거쳐 형성하므로서 방열이 필요한 전원 공급 패턴, 소자부품류 등을 배치할 수 있는 FR4 기판의 제작을 완료한다.The first and fourth layers, both outer surfaces of the FR4 resin substrate formed integrally with the above process, are heat dissipation patterns, which are also formed through the two steps and the 12 to 15 steps of the conventional pattern manufacturing process as described above. This completes the fabrication of the FR4 substrate on which supply patterns, device components and the like can be placed.
또한, 상기와 같은 제조 공정을 거쳐 완료된 FR4 기판에 종래의 방법과 같은 2단계, 16단계 및 17단계를 거침으로서, 4개 층으로 된 하이브리드 직접 회로용 FR4 기판의 제작을 완료한다(32).In addition, the FR4 substrate completed through the manufacturing process as described above is subjected to two, sixteen, and seventeen steps as in the conventional method, thereby completing the fabrication of the four-layer FR4 substrate for hybrid integrated circuit (32).
상기의 단계를 거쳐 제작된 하이브리드 집적 회로용 FR4 기판의 1층인 상면(A면)에는 소자부품류를 실장 시키고(33), 리플로우 솔더링 과정을 수행하여 상기의 소자부품류를 1층인 상면에 고정시킨(34) 다음, 다시 FR4 기판의 4층인 하면 즉, B면에 또 다른 소자부품류를 실장 시키고(35), 리플로우 솔더링 과정을 수행하여 4층인 하면에 상기의 또 다른 소자부품류를 고정함으로써(36), FR4 수지를 이용한 하이브리드 집적 회로 모듈의 제작을 완성한다.The component parts are mounted on the upper surface (A surface), which is the first layer of the FR4 substrate for the hybrid integrated circuit fabricated through the above steps (33), and the reflow soldering process is performed to fix the component parts on the upper surface (the one layer) ( 34) Next, another device component is mounted on the lower surface of the FR4 substrate, that is, the B surface (35), and the reflow soldering process is performed to fix the other component components on the lower surface of the four layer (36). This completes the fabrication of a hybrid integrated circuit module using FR4 resin.
이상과 같은 제조방법과 FR4 수지를 이용하여 제조된 FR4 수지의 하이브리드 집적회로는 1층과 4층에 방열을 위한 방열 패턴과 전원 패턴 그리고, 소자부품류를 배치함으로서, 알루미나 세라믹의 우수한 방열 효과를 기대할 수 있으며, 또한 FR4 수지의 우수한 유연성으로 인한 기판의 깨짐 현상 등을 방지 할 수 있으므로 가공성 및 생산성을 향상시킬 수 있고, 알루미나 세라믹보다 재료비가 싼 FR4 기판을 사용함으로 인한 하이브리드 직접회로의 저가격화를 시킬 수 있다.In the hybrid integrated circuit of FR4 resin manufactured using the above-described manufacturing method and FR4 resin, the heat dissipation pattern, the power supply pattern, and the device parts are arranged on the first and fourth layers, and thus, the excellent heat dissipation effect of the alumina ceramic can be expected. In addition, it is possible to prevent the breakage of the substrate due to the excellent flexibility of the FR4 resin, thereby improving workability and productivity, and lowering the cost of the hybrid integrated circuit by using the FR4 substrate, which is cheaper than alumina ceramic. Can be.
상기와 같은 방법으로 제작되 하이브리드 IC 모듈은 가공성이 뛰어나고, FR4의 유연성에 의해 기판의 깨짐 현상을 방지 하므로서 생산성을 향상시킬 수 있고, 1층과 4층에 방열이 잘되도록 방열 패턴 및 전원 공급 라인을 배치하여 열 전도를 시킴으로서, 방열 효과가 극대화되도록 하고, 제조 원가를 절감할 수 있는 효과를 제공한다.The hybrid IC module manufactured by the above method has excellent processability and can improve productivity by preventing breakage of the substrate due to the flexibility of FR4. By arranging the heat conduction to maximize the heat dissipation effect, it provides an effect that can reduce the manufacturing cost.
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