KR100447554B1 - 공동을 구비한 인쇄 배선 보드 - Google Patents

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Abstract

전자 부품 장착용 공동(20)을 구비한 인쇄 배선 보드(1) 및 그 제조 방법은, 양측 상에 편평한 면을 갖는 상부 배선 보드(1A); 상기 상부 배선 보드 반대측 면에 고정되고, 내부에 전자부품(30)을 수용하기 위하여, 내부에 공동(20)을 구비하여 형성된 하부 플레이트 본체(1B); 특히 그 반대측 면 상의 상기 공동의 영역 내에, 도금된 관통홀(7) 또는 편평한 관통홀(7')을 형성함으로써, 상부에 전자 부품을 장착하기 위하여, 상기 상부 배선 보드의 표면 상에 장착된 도체층(3); 및 상부에 전자부품을 장착하기 위하여, 상기 상부 배선 플레이트의 반대측 면 상에 형성되고, 상기 하부 플레이트 본체에 의해 상기 공동이 형성되는 영역에 대면하고, 상기 상부 배선 플레이트의 표면 상에 형성된 상기 도체층과 각각 전기적으로 연결된 도체층; 및 SAW 필터, 센서부 등과 같은 적어도 하나의 전자 제품, 예를 들면, 하이브리드 IC, 칩형 부품, 기능성 부품이 상기 공동(20)의 공간 내에 수용 또는 저장될 수 있는, 상기 인쇄 배선 보드의 측단 면 또는 하부 단부면 상에 형성되는 외부 전극(5)을 포함함으로써, 모보드(40) 등의 상부에 고밀도 및 고신뢰성으로 상기 전자부품을 장착시킬 수 있게 된다.

Description

공동을 구비한 인쇄 배선 보드{PRINTED WIRING BOARD HAVING CAVITY}
본 발명은 전자부품을 내부에 장착하거나 또는 패키지하는데에 사용하기 위한 인쇄 배선 보드, 특히, 전자부품을 장착하기 위한 공동을 갖는 인쇄 배선 보드 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 예를 들어 고밀도로 모보드(motherboard) 상에 전자부품을 장착할 수 있게 한 것이다.
종래에는, 장착 또는 패키징은 반도체 소자 및/또는 칩형 부품 등과 같은 다수의 전자부품 또는 성분을 플레이트형의 인쇄 배선 보드의 표면 상에 로딩함으로써 실행되고, 그 상부에 소정의 회로 패턴이 형성되어 모듈(또는 모듈 보드)을 형성하고, 얻어진 이러한 모듈은 또한, 하이브리드 IC의 형태로 편평하게 모보드 등의 상부에 적층된다.
도11을 참조하여, 전자부품이 종래의 플레이트형 인쇄 배선 보드(10) 상에 장착되어 그와 함께 모듈을 형성하고, 그 후 이것이 상기 모보드 상에 편평하게 장착되게 되는 패키지 상태가 설명된다.
우선, 단일 또는 다중층의 기판 또는 보드의 플레이트형 인쇄 배선 보드(10) 상에 소정의 회로 패턴, 전자 부품의 접속시 사용하는 랜드, 도금된 관통홀(4), 및 측 단부면 전극(5) 등과 같은 도체층(3)이 형성된다. 그 후, 칩형 전자부품(3)이 랜드(3)의 표면 상에 고정되고, 상기 칩형 전자부품은 상술한 플레이트형 인쇄 배선 보드(10)의 표면 상에 형성되어 그와 함께 전기적으로 연결된다.
다음으로, 다수의 칩형 전자 부품(30)을 상부에 장착하는 모듈 보드가 가열 및 장착되어, 플레이트형 인쇄 배선 보드(10) 상에 제공되는 측단면 전극(5)을 사용하여, 모보드(40) 상에 제공되는 커넥터 단자(45) 상에 연결되게 된다. 그러나,모듈 보드를 복수의 칩형 전자부(30)가 상부에 장착된 모보드(40) 상에 안정성 있게 장착시키기 위하여, 일반적으로, 칩형 전자부품(30) 등과 같은 이러한 소자는 상기 상부면의 반대면을 한정하는 상기 플레이트형 인쇄 배선 보드(10)의 하부면 상에는 장착되지 않는다.
한편, 모듈 보드는 상기 언급된 상기 플레이트형 인쇄 배선 보드(10)의 양 측면 상에 칩형 전자부품(30)을 장착함으로써 형성되며, 그러한 모듈 보드가 상기 모보드(40) 상에 장착될 때, 모듈 보드는 모듈 플레이트의 반대측 편평면, 즉 장착 측(하부 측) 상에 부착되는 스페이서 플레이트, 커넥터, 및/또는 핀 보드 등을 통하여 모보드(40) 상에 고정된다.
최근 전자 및 전기 장비에 요구되는 고기능 및 다중 기능에 수반하여, 이러한 고기능 및 다중 기능의 필요성은 모듈 보드 및 하이브리드(hybrid) IC 등에도 또한 요구된다. 따라서, 상기 인쇄 배선 보드에서도 형성된 라인들의 고밀도 및 세밀함 뿐만 아니라, 이러한 고기능 및 다중 기능 등이 강력하게 필요하게 되고, 따라서 인쇄 배선 보드는 그 형태 및 구조에서 더욱 복잡해지게 된다.
인쇄 배선 보드에 필요한 고밀도 장착을 달성하기 위하여, 일본 특허공개 평4-91489(1992)호에 기술된 바와 같이, 소위 편평한 관통홀이 이미 공지되어 있으며, 여기서 전기 절연 수지가 배선 보드 상에 형성된 도금된 관통홀들 내에 충전 및 경화되어 그 표면 상에, 결합 패드 및/또는 커넥터 랜드 등과 같은 커넥터부로 형성되고, 그에 따라 그 상부에 형성된 도금된 관통홀들의 표면도 또한 이용한다.
상술한 바와 같이, 종래의 기술에서, 일반적으로 이러한 칩형 전자 소자는플레이트형 인쇄 배선 보드의 표면 상에 장착되기 때문에, 그 반대 측면(즉, 하부 측면) 상에는 장착되지 않는다. 그러나, 장착 밀도를 향상시키기 위하여, 칩형 전자 부품은 플레이트형 인쇄 배선 보드의 표면 뿐만 아니라 그 반대 측면에도 장착될 필요가 있다. 그리고, 양면에 칩형 전자부품이 장착되는 이러한 모듈 보드를 그와 밀접하게 접촉되는 모보드 상에 장착시키기 위하여, 모보드에 대면하는 상기 모듈 플레이트의 하부측(즉, 하부면)에 스페이서 및/또는 커넥터를 접촉시킴으로써, 모듈 보드를 모보드의 표면으로부터 부유 상태로 있도록 할 필요가 있다.
그러나, 모보드 상에 장착하기 위하여, 스페이서 및/또는 커넥터 등에 의하여 상기 플레이트형 인쇄 배선 보드를 부유시키는 경우, 모보드 상에 모듈 보드를 안정하게 장착시키기는 어렵다. 즉, 플레이트형 인쇄 배선 보드의 하부 측면(즉, 하부면) 상에 칩형 전자부품을 높은 장착 밀도뿐만 아니라 편평하고 밀접하게 접촉되도록 장착하는 것은 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래의 기술의 그러한 문제점들을 해결하기 위하여, 내부에 전자부품을 장착하는 공동을 구비한 인쇄 배선 보드를 제공하는 것이며, 또한 그 제조방법, 즉 플레이트형 배선 보드의 표면 뿐만 아니라 그 이면(裏面) 상에 칩형 전자 부품을 장착시킴으로써, 칩형 전자 부품을 서로 밀접하게 접촉되도록 유지하면서 고밀도로, 모보드상에 수평으로 장착 또는 패키지할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면,
양측 상에 편평한 면을 갖는 상부 배선 기판; 상기 상부 배선 기판 반대 측면에 고정되고, 내부에 전자부품을 수용하기 위하여 내부에 공동을 구비하여 형성되는 하부 플레이트 본체; 상부에 전자 부품을 장착하기 위하여, 상기 상부 배선 기판의 표면 상에 형성된 도체층; 상부에 전자부품을 장착하기 위하여, 상기 상부 배선 기판의 반대 측면 상에 형성되고, 상기 하부 플레이트 본체에 의해 상기 공동이 형성되는 영역에 대면하고, 상기 상부 배선 기판 상에 형성된 상기 도체층과 각각 전기적으로 연결된 도체층; 및 일체로 형성된 상기 상부 배선 기판 및 상기 하부 플레이트 본체의 측단면의 부분들 상에 형성되고, 외부 기판 상에 상기 인쇄 배선 보드를 장착시키기 위하여, 각각 상기 도체층들과 전기적으로 연결되는 외부 전극들을 포함하는 인쇄 배선 보드가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상술한 상기 인쇄 배선 보드 상에, 도체층들을 상호 연결시키기 위하여, 상부 배선 기판의 표면들 사이에 도금된 관통홀이 형성되고, 그리하여 상기 상부 배선 기판의 양측 상에 전자부품과 함께 장착되고, 그 내부에 비도전성 수지로 충전되거나, 또는 선택적으로 편평한 관통홀이 그 위치에 형성될 수 있다. 여기서 "편평한 관통홀 (또는 편평한 도금된 관통홀)"은, 충전된 도금된 전극 또는 매립된 비도전성 수지 내에서, 상기 기판에 형성된 소위 "매립된 관통공"의 한 표면 또는 양측 표면을 적극적으로 활용하면서, 상부에 전자부품을 장착하는 경우에 사용되는 회로 도체 또는 도체 패드인 도체층을 형성하는 구조 또는 방법을 의미하며, 이것은 이하에 주어진 설명에서와 동일하다. 이하의 설명에서, "관통공"은 머릿 부분에 "도금된"이라는 단어를 생략하는 경우에도, 도금을 통과하는 홀의 벽면 상에 형성된 내부전극을 갖는 도금된 관통공을 의미한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상술된 인쇄 배선 보드에서, 상기 외부 전극은 상기 인쇄 배선 보드의 측단면 상에 형성되거나, 또는 선택적으로 상기 인쇄 배선 보드의 하단면 상에 형성된다. 그리고, 상기 외부 전극은 "저면 관통홀"의 금속 도체로 형성되고, 각각은 상부 배선 기판 및 하부 플레이트 본체를 관통하는 상기 인쇄 배선 보드 상에 형성되고, 그 하부 단부는 폐쇄된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상술된 인쇄 배선 보드에서, 상기 하부 플레이트 본체는 평면도에서 게이트형 형상 또는 프레임형 형상중 어느 하나로 형성되고, 상기 하부 플레이트 본체는 상기 공동 내에 수용된 전자 부품 보다 약간 더 큰 두께를 가진다. 특히, 상기 하부 플레이트 본체의 공동의 깊이(h)는 상기 인쇄 배선 보드의 두께(t)의 30% 내지 90%의 범위 내에 있다. 또한, 개구 또는 갭(gap)은, 상기 전자 부품이 상기 하부 플레이트 본체의 공동 내에 수용되도록 장착된 후, 수지 또는 성형 재료로 밀봉되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기의 목적을 달성하기 위하여,
(a) 양면에 도체 박막이 적층된 상부 배선 기판 상에 관통홀을 형성하고, 상기 형성된 관통홀 내에 충전재를 충전시키는 단계와; (b) 상기 상부 배선 기판의 한 표면 상에, 전자부품을 그 상부에 연결하여, 상기 형성된 관통홀을 통하여 전기적으로 연결되는 소정의 도체층을 형성하는 단계와; (c) 적어도 한 표면 상은 도체 박막으로 적층되고, 일 부분에 전자 부품을 수용하기 위한 공동이 형성된 하부 플레이트 본체를 마련하고, 상기 하부 플레이트 본체를 상기 상부 배선 기판의 한표면 상으로 상기 도체 박막으로 적층된 면의 반대면과 결합시키는 단계와; 그리고 (d) 전자 부품을 상부에 연결시키기 위한 소정의 도체층들을 구비하고, 일체로 형성된 상기 상부 기판 및 상기 하부 플레이트 본체의 외부 주연면의 부분들 상에, 외부 기판 상의 상기 인쇄 배선 보드를 장착시키기 위한 외부 전극을 형성하는 일련의 단계들을 포함하는 인쇄 배선 보드 제조 방법이 추가로 제공된다.
본 발명에 따르면, 상술한 인쇄 배선 보드 제조 방법에서, 상술된 단계(a)에서, 상기 형성된 관통홀은 편평한 관통홀이고, 여기서 도체층이 상기 관통홀 내에 충전된 충전재의 양단면 상에 형성되거나 또는 상기 공동이 상기 단계(d)에서 전자부품을 접속하기 위한 소정의 도체층을 형성할 때, 미리 수지로 충전되어 있거나, 또는 상기 단계(d)에서 상기 외부 전극을 형성하는 단계는, 저면 관통홀을 형성하는 단계를 포함하며, 그 저면 관통홀 각각은, 서로 결합된 상기 상부 기판 및 상기 하부 플레이트 본체를 관통하고, 그 하부 단부에서는 폐쇄된다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자 부품 장착용 공동을 구비한 인쇄 배선 보드의 단면도.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 부품 장착용 공동을 구비한 인쇄 배선 보드의 단면도.
도3의 (a) 및 도3의 (b)는, 도1 및 도2에 도시된 인쇄 배선 보드의 일부들을 도시한, 단면도를 포함하는 확대사시도.
도4는 본 발명에 따른, 도2에 도시된 전자 부품 장착용 공동을 구비한 인쇄 배선 보드의 변형예를 도시한 단면도.
도5의 (a) 내지 도5의 (c)는 본 발명에 따른, 도2에 도시된 인쇄 배선 보드의 제조방법, 특히 그의 전처리(pre-processing) 공정 단계들을 도시한 도면들.
도6의 (a) 내지 도6의 (d)는 본 발명에 따른, 도2에 도시된 인쇄 배선 보드의 제조방법, 특히 그의 전처리 공정의 단계들을 도시한 도면들.
도7의 (a) 내지 도7의 (c)는 본 발명에 따른, 도4에 도시된 인쇄 배선 보드의 제조방법, 특히 그의 전처리 공정의 단계들을 도시한 도면들.
도8의 (a) 내지 도8의 (d)는 본 발명에 따른, 도4에 도시된 인쇄 배선 보드의 제조방법, 특히 그의 전처리 공정의 단계들을 도시한 도면들.
도9는 도7 및 도8에 도시된 제조방법에 의해 제조되고, 팁형 전자부품을 상부에 모듈 형태로 로딩한 인쇄 배선 보드가 모보드(motherboard) 상에 장착된 상태를 도시한 단면도.
도10은 도4에 도시된 구조를 가지고 팁형 전자부품을 상부에 모듈형태로 로딩한 인쇄 배선 보드가 모보드 상에 장착된 상태를 도시한 단면도.
도11은 팁형 전자부품을 상부에 모듈 형태로 로딩한 종래의 인쇄 배선 보드가 모보드 상에 장착된 상태를 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 인쇄 배선 보드
3: 도체층
5: 외부 전극
7: 관통홀
20: 공동
30: 전자부품
40: 모보드
이하에는, 본 발명에 따른 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 충분히 설명될 것이다.
먼저, 도1은 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄 배선 보드의 단면도로서, 전자 부품을 내부에 장착하는 공동을 구비한다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인쇄 배선 보드(1)는, 상부에 전자부품 또는 소자들을 전기적으로 그리고 기계적으로 연결하여 사용하기 위하여, 커넥터 랜드, 결합 패드, 커넥터 패드 등과 같은 도체층(3)이 그 양측면에 형성되어 있는, 전기 절연물질로 형성된 플레이트형상부 플레이트 또는 기판(1A)을 가진다. 상부 기판(1A) 상에는 양 표면 사이에 도전성을 얻기 위하여 관통홀(7)이 형성되고, 본 실시예에서, 그 관통홀(7)은 비 도전성 수지(6)으로 충전된다.
본 발명에 따른 이러한 인쇄 배선 보드(1) 상에서, 평면도에서 게이트형상 또는 프레임형상 중 어느 하나로 형성되는, 전기절연 물질로 된 하부 플레이트 본체 또는 층(1B)이 그의 한 표면 상에, 예를 들면 상부 기판(1A)의 하부 측면상에 추가로 결합되고, 그리하여 스커트형 방식으로 하방으로 연장됨으로써 상기 인쇄 배선 보드(1)의 한 부분에, 전기 부품 또는 요소를 수용 또는 저장하기 위한 공동을 형성한다. 또한, 전자 부품을 내부에 수용하기 위한 공동(20)의 형상은, 도면으로부터 명백한 바와 같이, 그것이 상기 인쇄 배선 보드(1)의 하부 방향으로 개방되도록 놓이고, 공동(20) 내에 수용된 전자부품을 장착(결합)하기 위하여 상기 도체층이 공동(20)의 벽면을 형성하는 그 반대 측면 상에 형성된다. 즉, 본 발명에 따른 인쇄 배선 보드(1)의 경우, 전자 부품(들)이 아래로 개방되는 공동(20) 내로 삽입되고 그 내부에 장착될 수 있으며, 그리하여 그 저면 또는 레벨(a-a) 위로 넘어가지 않게 된다. 또한, 본 발명에 따른 인쇄 배선 보드(1)의 경우, 그의 상부측 상의 편평한 표면 상에는 또한 커넥터 랜드, 결합 패드, 커넥터 패드 등과 같은 도체층(3)이 형성됨으로써, 상부측면 상에도 마찬가지로 전자부품(들)을 장착할 수 있게 된다.
본 도면에서, 이후에 다시 설명되겠지만, 참조 부호(A 및 B)는 상기 인쇄 배선 보드(1)를 구성하는 도체층을 나타낸다. 또한, 도면에서 참조부호(5)는, 칩형전자부품과 함께 그 양 측면 상에 장착된 후, 즉 모듈 기판의 형태로, 모보드 등과 같은 외부 기판 상으로 상기 인쇄 배선 보드(1)를 전기적으로 접속하기 위한, 외부 전극을 나타낸다. 이 예에서, 외부 전극들은 상기 인쇄 배선 보드(1)의 측단 면 상에 형성된다. 또한, 참조부호(4)는 전체적으로 인쇄 배선 보드(1)의 양 측면들 사이에 도전성을 얻기 위하여 형성되는 관통홀을 나타내고, 부호(C)는 하부 플레이트 본체(1B)의 하부면 상에 형성된 도체층을 나타낸다. 이러한 층의 경우, 측단면 상에 형성된 상술한 외부 전극(5) 대신에, 상기 인쇄 배선 보드(1)의 하부면 상의 도체층(C) 상에, 솔더 볼의 BGA(볼 그리드 어레이:Ball Grid Array) 등과 같은 커넥터 패드를 마련하여, 상기 인쇄 배선 보드(1)가 표면 결합을 통하여 모보드 상에 접속될 수 있다.
이하에는, 제조방법이 상기의 인쇄 배선 보드(1)로 설명될 것이다.
먼저, 동박 등과 같은 도체층이 양 측에 형성된 플레이트형 배선 기판 또는 플레이트 또는 배선 보드를 복수개 적층하여 형성된 다중층 인쇄 배선 기판이 마련된 후, 그 양측면 상의 도체층들(A 및 B) 사이에 접속시키기 위하여 관통홀이 형성됨으로써, 인쇄 배선 보드(1)의 상부 기판(1A)을 얻을 수 있다. 그 후, 그 표면 상에 형성된 관통홀(7) 내로, 특히 공동(20)의 벽면의 일부를 한정하는 상부 기판의 하부면의 영역 내에, 비 도전성 수지가 충전되고 경화되어 충전재(6)가 되게 하여, 플럭스, 밀봉 수지, 공정처리액, 솔더 등이 이후의 공정처리시 그들을 통하여 내부를 관통할 수 없게 함으로써, 소위 매립 또는 충전 관통홀이 형성된다. 또한, 상부 기판(1A)의 양면 상에, 도체층(3)이 매립된 관통홀(7)의 근처에는 커넥터 랜드, 결합 패드, 커넥터 패드 등과 같은 커넥터 단자의 형태로 제공된다.
한편, 인쇄 배선 보드(1)의 하부 플레이트 본체(1B)를 구성하기 위하여, 그 일측 상에만 소정의 도체층으로 적층된 플레이트가 마련된다. 내부 소정의 위치에서, 관통홀이 상기 전자 부품(들)을 수용하는 공동(20)을 형성하기 위하여 예를 들면, 프레스 작업, 펀칭, 루터 가공, 밀링, 레이저빔 가공 등에 의하여 형성됨으로써, 게이트 형상 또는 프레임 형상의 구성을 갖는 하부 플레이트 본체(1B)를 완성한다.
다음, 상기의 상부 기판(1A)의 하부면 (이면) 상에, 프리프레그, 접착 시트, 또는 접착제 등이 상기의 공동(20)을 한정하기 위한 부분을 제외하고 부착되고, 이것은 가열 및 압착의 적용과 함께 상부 배선 기판(1A) 상에 적층되어, 그 내부에 전자부품(들)을 수용하기 위한 공동을 구비한 인쇄 배선 보드(1)가 형성된다. 그 후, 전극(5)이 그 측단 면 상에 형성되고, 그리고/또는 관통홀(7)이 배선 보드의 양측 표면 사이에 전체적으로 전기적으로 연결하기 위하여 형성됨으로써 상기의 인쇄 배선 보드(1)가 완성된다.
전자부품이 상기의 인쇄 배선 보드(1)를 사용하여 장착되는 경우에, 예를 들면, 로딩할 칩형 부품이, 상부 배선 보드(1A)의 상부면 상에 뿐만 아니라 양면에 형성된 도체층(3)을 통하여 그 하부면(반대측) 상에도 또한 장착된다. 그리하여, 상부 배선 보드(1A)의 하부면(이면) 상에 장착된 전자 부품(들)은 하부 플레이트 본체(1B) 내에 형성된 공동(20) 내에 저장된다.
상기의 인쇄 배선 보드(1)의 상부 배선 기판(1A) 및 하부 플레이트 본체(1B)를 형성하기 위한 기판과 관련하여, 기판은 에폭지 수지 그룹, 페놀 수지 그룹, 폴리에스테르 수지 그룹, 폴리이미드 수지 그룹, BT 수지 그룹 등과 같은 열 경화성 수지를 글래스, 실리콘 등과 같은 무기 섬유 또는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아크릴 등과 같은 유기 섬유의 염기 물질 또는 면화, 종이 등과 같은 천연섬유로 주입시킴으로써 얻어지는 것들로부터 선택될 수 있다.
또한, 상기의 실시예에서, 예로서, 인쇄 배선 보드(1) 만이 (상기 3층의 도체층들로 구성된) 기판의 2층을 적층시킴으로써 형성되는 것으로 설명되었으나, 본 발명은 상기에 제한되지 않고, 본 발명에 따른 인쇄 배선 보드는 (4이상의 도체층들로 구성된) 기판의 3이상의 층들을 적층함으로써 형성될 수 있다.
다음, 본 발명의 제2 실시예에 따른 인쇄 배선 보드(1)가 도2 및 도3의 (a) 및 도3의 (b)를 참조하여 상세히 설명될 것이며, 이 실시예는 높은 장착 밀도로 상기 전자 부품을 장착하는데 적절하다. 그러나, 이 제2 실시예에서, 동일한 참조 부호로 도시된 구성소자 또는 구성성분은 상기의 도1에서와 동일한 것을 나타내며, 따라서 그에 관한 상세한 설명은 중복을 피하기 위하여 생략된다.
도2에서 명백히 알 수 있는 바와 같이, 제2 실시예에 따르면, 특히, 인쇄 배선 보드(1)의 상부 배선 기판에 형성된 관통홀(상기 언급된 도1의 참조부호 7참조)은, 그 관통홀의 상부 및 하부 면을 적극 활용하여 상부에 전자 부품을 장착하기 위한 도체층(3)을 형성하기 위하여, 소위 편평한 관통홀의 형태로 형성됨으로써 더 높은 장착 밀도로 전자 부품을 장착할 수 있게 된다.
즉, 도3의 (a)에 도시된 바와 같이, 커넥트 랜드, 결합 패드, 커넥트 패드등과 같은 도체층(3)은 도1에 도시된 인쇄 배선 보드(1)의 상부 배선 기판(1A)에 형성된 관통홀의 구조에서 관통홀(7)로부터 분리되어 형성된다. 반대로, 도3의 (b)에 도시된 바와 같이, 편평한 관통홀의 형태로 관통홀(7)을 형성하는 경우, 관통홀(7)의 상부 및 하부 면이 전자 부품을 상부에 장착하기 위한 도체층(3)으로 적극 활용될 수 있기 때문에, 더 높은 밀도로 전자 부품을 장착하는 것이 가능하게 된다.
또한, 이러한 편평한 관통홀(7A)의 구조에 따르면, 관통홀(7)의 상부 및 하부 면을 적극 활용하기 때문에, 특히, 전자 부품의 저장 공간 기능을 하는 상부 배선 기판(1A)의 하부 또는 반대측 면(즉, 상기 공동를 형성하는 벽면) 상의 큰 영역으로, 커네트 패드 등과 같은 도체층(3)을 형성하는 것이 가능하다. 즉, 이러한 편평한 관통홀(7A) 구조의 경우, 비교적 큰 크기의 회로 구성소자 또는 성분이 공동(20) 내에 수용되어 장착된다 하더라도, 그런 큰 영역의 도체층(3)을 통하여 기계적으로 높은 강도로, 전기적으로 높은 확실성을 가지면서 상기 전자 부품을 설치하는 것이 가능하다.
다음으로, 도4를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른, 인쇄 배선 보드(1)가 상세히 설명될 것이다. 그러나, 이 제3 실시예에서, 동일한 참조부호가 붙여진 구성소자 또는 구성성분은, 상기 도1 및 2에서와 동일한 것들을 가리키며, 따라서 그에 대한 상세한 설명은 중복을 피하기 위해 생략된다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 이러한 인쇄 배선 보드에서, 도면으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 인쇄 배선 보드(1)의 하부 플레이트 본체(1B)는 상기도1 및 2에 도시된 두께보다 더 얇고, 특히, 인쇄 배선 보드(1)의 측단 면 상에 외부 전극(5)을 형성하는 대신에, 소위 저면 관통홀(4')이 형성되며, 각각은 도체층(C)에 의해 하부 단면에서 폐쇄된다.
제3 실시예에 따른 인쇄 배선 보드(1)의 이러한 구성의 경우, 표면결합을 통하여 모보드 상에 인쇄 배선 보드(1)를 장착함에 의하여, 그 하부 단부면에서 상기의 저면 관통홀(4')을 폐쇄하는 금속 도체(8)를 이용함에 의하여, 뿐만 아니라 상기 편평한 관통홀에 의하여, 더 높은 밀도로 전자 부품의 장착 또는 패키징이 달성되므로, 상기 측단면 전극을 이용하는 경우와 비교할 때, 더 높은 밀도로 전자 부품을 장착하거나 패키징할 수 있다.
다음으로, 인쇄 배선 보드(1), 특히 도2에 도시된 구조의 제조 방법이, 도5의 (a) 내지 도5의 (c) 및 도6의 (a) 내지 도6의 (d)를 참조하여, 상세하게 설명된다.
먼저, 본 발명에 따른, 인쇄 배선 보드 제조 방법의 전처리공정이, 도5의 (a) 내지 도5의 (c)에서 도시된다. 도5의 (a)에 도시된 바와 같이, 소정의 직경의 NC(수치 제어된) 보어(12)들은, 그 양 표면 상에 동박으로 적층된 플레이트로 형성된 상부 배선 기판(1A) 상의 소정의 위치에서 개방된다. 다음, 도5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부 배선 기판(1A)의 양 표면에, 더 나아가 상기 형성된 NC 보어(12) 내로, 비전해질 도금 및/또는 전해질 도금이 처리됨으로써, 상부 배선 기판의 양 측면 상의 동박을 전기적으로 접속하기 위해 상기 도금된 관통홀(7)을 형성하게 된다. 그 후, 전자 부품(들)의 수용 또는 저장 공간(즉, 상기 공동(20))의 영역 내 표면(하부 면) 상에 배치된 도금된 관통홀(7)의 내부로 내산화성이며 수축률이 작은 열 경화성 수지 또는/및 자외선 경화성 수지 등과 같은 충전재들(6)로 채워져 매립된 관통홀(7)을 형성하게 되며, 이는 플럭스, 밀봉 수지, 처리액 등이 이후 공정에서 상부 배선 기판(1A)을 관통하는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한, 충전재들(6)로 채워진 매립된 관통홀(7)의 양 단면 상에 비전해질 도금 및/또는 전해질 도금을 통하여 상기 매립된 관통홀(7)과 접촉하는 제2 도금층이 형성되며, 그 후 상부 배선 기판(1A)의 이면(하부 면) 상에만, 즉, 그 양 표면에 동박으로 적층된 플레이트 상에 커넥트 랜드, 회로 도체 등과 같은 도체층(3)이 형성된다. 상기 도체층의 형성은, 단지 상부 배선 기판(1A)의 반대 측면(하부면) 상에, 소정의 회로 도체, 커넥트 랜드 등을 형성하기 위하여, 예를 들면, 포토그래픽 방법, 프린팅 방법 등을 통하여 실행된다. 상기의 공정들은 제1(1st) 단계로 불려지며, 이것은 상부 배선 기판(1A)의 반대 측면 상에 회로 도체층(B)을 형성하기 위한 것이다.
그러나, 이후의 설명으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 내부에 충전재들(6)로 채워진 매립 관통홀(7) 상에 금속 도체층(랜드부)을 형성하기 위하여, 그와 접촉하도록 상기 제2 도금층이 제공되며, 그럼으로써 소위 편평한 관통홀(7A)이 구성된다. 그리고, 본 발명에 따르면, 매립된 관통홀(7)의 일측상 또는 그 양측 상의 편평한 단면은 도체층들(3)이 되도록 제조되어, 전자 부품용의 회로 도체 또는/및 커넥트 랜드를 형성함으로써, 더 높은 밀도로 전자 부품을 장착할 수 있게된다.
다음으로, 도5의 (c)의 하부에 도시된 바와 같이, 일측상에 동박으로 적층된 플레이트의 절연 수지층의 다른 측(도면에서 상부면) 상에, 접착층(13)이 반 경화된 상태에서, 프리프레그, 접착제, 접착 시트 등에 의해 형성되며, 더 나아가 소정 형상의 관통홀(14)이 프레스 작업, 루터 가공, 밀링 등에 의해 (공동(20)의 형성 영역에 대응하는) 소정의 위치에서 개방됨으로써, 하부 플레이트 본체(1B)를 형성한다. 이 공정은 제 2단계로 불려진다.
또한, 접착층(13)으로서, 이후 공정에서 더 적은 접착제가 관통홀(14)로 흘러들어가도록, 저 유동형 접착제 또는 접착 시트를 이용하는 것이 바람직하다. 이 러한 하부 플레이트 본체(1B)를 준비하는 상기 제 2단계에서도, 프리프레그, 접착제, 접착 시트 등을 통하여 상부 배선 기판(1A) 상에 그것을 적층하기 위하여, 상기 일측이 동박 적층된 플레이트 대신에, 양측이 동박 적층된 플레이트(도면에서 참조부호 1A참조)를 채택하는 것이 가능하며, 그에 따라 다중층 보드를 형성할 수 있게 된다.
다음으로, 도6의 (a) 내지 도6의 (d)를 참조하여, 본 발명에 따른 인쇄 배선 보드의 제조 방법의 후처리공정이 설명될 것이다.
먼저, 도6의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 단계에서 형성된 상부 배선 기판(1A)의 반대 측면 상에서, 제2 단계에서 형성된 하부 플레이트 본체(1B)는, 반경화된 상태 하에서 상기 접착층(13)을 통하여 가열 및 압착으로 결합됨으로써 일체로 형성된다. 가열 및 압착을 이용한 결합조건의 예로서, 50-70㎏f/㎠의 압력은, 약 140-180℃ 온도 하에서, 그리고 약 60분 동안, 통상 가해지는 것의 약 2배이다.
다음, 도6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 공동(20)을 형성하는 영역 외부에서, 원하는 직경의 NC 보어(12)는 소정의 위치에서 개방되고, 상부 배선 기판(1A) 및 하부 플레이트 본체(1B)를 관통하며, 이것들은 일체로 상호 적층된다.
또한, 도6의 (c)에 도시된 바와 같이, 일체로 적층된 상부 배선 기판(1A) 및 하부 플레이트 본체(1B) 상에, 비전해질 도금 또는/및 전해질 도금이 처리되고, 그럼으로써, 기판의 양 측면상의 도체층들 사이에 (A, B 및 C 사이에) 일체로 전기적 접속을 위하여, 도금된 관통홀(4)(즉, 도면에서 내측에 위치한 도금된 관통홀)을 형성하며, 또한 모보드 등의 위에 인쇄 배선 보드(1)를 장착하기 위해 측단 면 전극들(5) 내로 형성되는 다른 관통홀(4)(즉, 도면에서 외측에 위치한 도금된 관통홀)이 형성된다.
그 후, 공동(20) 내부에 미리 형성된, 커넥트 랜드 등과 같은 커넥트 층들(3)이 도금된 관통홀에 대한 도금 공정, 인쇄 배선 보드(1)의 외면층 상에 회로 도체를 형성하는 데 대한 에칭 공정, 및 귀금속(들)의 도금 공정 등과 같은 이하 공정처리에서 땜납 또는 부식제의 부착으로 인해 오염 또는 손상되는 것을 방지하기 위하여, 그리하여 결함있는 회로 및/또는 품질 저하를 초래하는 것을 방지하기 위해, 즉, 도금 및/또는 에칭으로부터 공동(20) 내부의 도체층들(2)을 보호하기 위해, 열경화성 수지, 자외선 경화성 수지 등과 같은 수지(15)가, 그 하부에서 개구로부터 공동을 형성하는 홀(16) 내로 충전되어, 홀(16)의 단부가 그것으로 덮이도록 가장자리까지 완전히 충전된다.
결국, 도6의 (d)에 도시된 바와 같이, 인쇄 배선 보드(1), 즉 상부 배선 기판(1A) 및 하부 플레이트 본체(1B)를 일체로 적층시킴으로써 형성되는 다중층 배선 보드의 외층(반대 측면을 포함할 수 있음)상의 동박 전표면에, 에칭 레지스트가 프린팅 방법 또는 포토그래픽 방법을 통하여 형성됨으로써, 에칭 공정을 통하여, 전자 부품용의 소정의 외부 회로 도체 및 커넥트 랜드로서 도체층(3)을 형성한다. 그 후, 상기 홀(16) 내에 충전된 수지(15)는 용해에 의해 제거되고, 인쇄 배선 보드(1)는 추가로 도금된 관통홀들(4)(외면에 위치한 도금된 관통홀)에서 절삭 또는 분리됨으로써 완성되어진다.
이러한 방식으로, 상부 배선 보드(1A)의 정면 및 반대 측면상의 회로 도체층(A 및 B) 뿐만 아니라, 하부 플레이트 본체(1B)의 반대 측면(하부 측면)상에 회로 도체층(C)을 형성하는 것은 도체층들이 일체로 복수 적층되는, 상기 기판의 다중층 배선 보드, 즉, 전자 부품(들)이 내부에 장착될 수 있는 공동을 갖는 인쇄 배선 보드(1)를 얻을 수 있게 한다. 또한, 전자 부품의 저장홀(즉, 공동(20)) 내에 회로 도체층 및 커넥트 랜드를 형성하는 도체층들 상에는, 상부에 장착되는 전자 부품(들)과 바람직하게 연결되도록, 니켈 또는 금 등과 같은 도금 층을 형성하는 것이 일반적이다(도시되지 않음).
다음, 상기한 바와 달리, 도4에 도시된 바와 같은 구조를 가지는 인쇄 배선 보드의 제조 방법이, 첨부된 도7의 (a) 내지 도7의 (c) 및 도8의 (a) 내지 도8의 (d)에 도시된다. 이러한 도면에서 명백히 알 수 있는 바와 같이, 또 다른 제조 방법에 있어서, NC 보어(12)는 상부 배선 기판(1A)에서 미리 개방된 후, 에칭 등과 같은 공정처리를 통하여, 저면 관통홀(12')은, 그 각각이 일단면(저면)에서 금속 도체에 의해 폐쇄되고, 인쇄 배선 보드(1)에 형성된다.
상기 제조 방법들에서, 2 종류의 도금된 관통홀(4)(또는 저면 관통홀(4'))이 인쇄 배선 보드(1)에 형성되며, 모보드 등에 장착되는 측단면 전극을 형성하기 위해, 그 중앙부에서 절삭된다. 그러나, 내측에 형성된, 인쇄 배선 보드(1)의 양 측면을 상호연결시키기 위해 초기에 형성되는, 도금된 관통홀(4) (또는 저면 관통홀(4'))의 중앙부에서 절삭하는 경우에, 상기에서와 동일한 측단면 전극(5)이 또한 얻어질 수 있으며 (그러나 이 경우에, 측단면 전극(5)은 또한 도금된 관통홀의 전극으로서도 기능한다), 따라서 단지 내부에 제공되는 도금된 관통홀(4)(또는 저면 관통홀(4'))을 형성하기에 충분하다. 또한, 특히, 각각이 일단면(저면)에서 금속 도체에 의해 폐쇄되는 상기 저면 관통홀(4')을 형성하는 경우에, 그 하부 단면 상의 도체층(C)(상기 도4에서 금속 도체층(8))을 통하여 모보드 등 상에 인쇄 배선 기판(1)을 장착하는 것이 가능하며, 따라서 위에서 언급된 바와 같이, 그 내부에서 그런 도금된 관통홀(4)(또는 저면 관통홀(4'))을 이용하는 경우, 인쇄 배선 보드(1)의 측단면 상의 외부 전극(5)을 형성할 필요가 없게 된다.
도9는 도2에 도시된 인쇄 배선 보드(1)의 상태를 도시하며, 여기서 이것은 전자 부품을 장착하여 보드의 형태가 되고, 그 다음에 모보드(40)상에 장착된다.
또한, 도10은, 특히, 도4에 도시된 인쇄 배선 보드(1)의 상태를 도시하며, 여기서 이것은 전자 부품을 장착하여 보드의 형태가 되고, 그 다음에 모보드(40)상에 장착된다. 즉, 이러한 예에서, 어떠한 측단면 전극(5)도 인쇄 배선 보드(1)상에 형성되지 않으나, 그 대신, 인쇄 배선 보드(1)는, 형성된 저면 관통홀(4')의 하부 단부에서 도체층(C)(도4 참조)의 금속 도체층(8)을 통하여 모보드(40)상의 커넥트 단자(45)에 연결된다.
또한, 본 발명에 따른 인쇄 배선 보드(1)의 경우, 특히, 하부 플레이트 본체(1B)의 두께가 상기 도1 및 2에 도시된 실시예들 보다 더 크게 설정된다면(달리 말하면, 공동(20)의 깊이가 더 깊다면), 그것은, SAW 필터 등을 포함하여, 기능 부품 등과 같은 비교적 큰 크기(높이, 길이, 폭)를 갖는 전자 부품도 수용 또는 저장하는 것이 가능하다.
더욱 상세하게는, 인쇄 배선 보드(1)의 전체 두께가 t=1.6㎜이라면, 공동(20)을 형성하기 위해 개방된 홀, 즉, 그 안에 전자 부품들을 수용 또는 저장하기 위한 공간의 깊이(h)는 인쇄 배선 보드의 전체 두께(t)의 30% 내지 90% 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 하이브리드 IC들, 수광 및/또는 발광 소자, 센서 구성소자 등과 같은 비교적 큰, 예를 들면, 0.3㎜ 내지 1.2㎜의 두께를 갖는 칩형 전자 부품(들)을 장착하는 것이 또한 가능하다.
그러나, 상기 개방된 홀의 깊이(h)가 인쇄 배선 보드(1)의 전체 두께(t)의 30%보다 작다면, 하이브리드 IC 등과 같은 큰 사이즈의 칩형 부품(들)을 그 안에 완전히 수용 또는 저장하는 것은 어렵다. 반면에, 그것의 전체 두께(t)의 90%를 초과한다면, 인쇄 배선 보드(1)의 나머지 부분(특히, 상부 배선 기판(1A)의)에 대한 기계적 강도는 두께 방향으로 약화되고, 그리하여 크랙 및/또는 파손과 같은 손상이, 그 나머지 부분(즉, 얇은 상부 배선 기판(1A))에 형성되는 전자 부품들을 연결하기 위한, 커넥트 랜드, 결합 패드, 커넥트 패드 등과 같은 도체층들(3)에 뿐만 아니라, 관통홀(7) 또는 편평한 관통홀(7A)에 발생하기 쉽고, 더 나아가 열 저항에서 결함이 발생하기 쉬우며, 그리하여 제조된 제품의 품질 신뢰성을 저하시킨다.
또한, 전자 부품에 대한 저장 공간으로서의 공동(20) 내에 SAW 필터 기능 부품 등과 같은 전자 부품을 장착한 후에, 추가로 그 사이의 갭을 수지 또는 성형 재료에 의하여 밀봉시키는 것은 그 내부에 장착되는 전자 부품(들)의 특성들, 특히, 방습 특성 및/또는 방부 특성을 개선시키고, 따라서 그러한 밀봉 구조를 필요로 하는 SAW 필터를 장착시키는 데 바람직하다.
상기에 충분히 언급된 바와 같이, 내부에 전자 부품들을 장착하기 위한 그러한 공동을 갖는 인쇄 배선 보드 및 그 제조 방법에 따르면, 다음과 같은 효과들을 얻을 수 있다.
여러 종류의 전자 부품들이, 상부에 회로 도체층들을 형성하면서 표면결합을 통하여 인쇄 배선 보드의 상부면 상에 뿐만 아니라, 그 반대 측면 상에도 장착될 수 있고, 그에 따라 높은 밀도 및 높은 신뢰성으로 상부에 전자 부품을 장착할 수 있게 하는, 내부에 전자 부품들을 장착하기 위한 공동를 구비한 인쇄 배선 보드 및 그 제조 방법을 제공하는 것이 가능하다.
그리고, 특히, 표면결합을 통하여 전자 부품들이 장착된 도체층들을 형성하기 위하여, 상기 편평한 관통홀을 이용함으로써, 훨씬 더 높은 밀도 및 확실성으로, 인쇄 배선 보드 상에 전자 부품들을 장착하는 것이 또한 가능하다
본 발명에 따른 몇몇 실시예를 도시 및 기술하면서, 개시된 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 변화 및 변형 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 도시 및 기술된 상세한 설명에 한정되는 것으로 해석되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위 내에 있는 모든 그러한 변화 및 변형을 포함하는 것으로 해석된다.

Claims (16)

  1. 양측 상에 편평한 면을 갖는 판형의 상부 배선 기판과,
    상기 상부 배선 기판의 이면(裏面) 상에 고정되고, 내부에 전자 부품을 수납하기 위한 공동을 구비하여 형성된 하부 플레이트 본체와,
    전자 부품을 장착하기 위하여 상기 상부 배선 기판의 표면 상에 형성된 도체층과,
    상기 상부 배선 기판의 이면 상에 형성되고, 상기 하부 플레이트 본체에 의해 공동이 한정되는 영역 내에, 상기 상부 배선 기판의 표면 상에 형성된 상기 도체층과 각각 전기적으로 연결되어 전자 부품을 장착하기 위한 도체층과,
    상기 상부 배선 기판의 표면의 도체층과 하부 플레이트 본체의 바닥면의 도체층을 전기적으로 연결하는 도금 관통 홀로 형성되고, 상기 상부 배선 기판과 하부 플레이트 본체를 일체화한 인쇄 배선 보드의 측단면에 형성되는 외부 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 배선 보드.
  2. 제1항에 있어서, 상부 배선 기판의 양측 상에 형성된 전자 부품을 장착시키기 위한 도체층을 접속하기 위해 형성되는 관통 홀은 그 내부를 비도전성의 수지로 충전하고 있는 것을 특징으로 하는 인쇄 배선 보드.
  3. 제1항에 있어서, 상부 배선 기판의 양측 상에 형성된 전자 부품을 장착시키기 위한 도체층을 접속하기 위해 형성되는 관통 홀은 편평한 관통 홀인 것을 특징으로 하는 인쇄 배선 보드.
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  11. 제1항에 있어서, 상기 하부 플레이트 본체의 두께는 상기 공동 내에 수납되는 전자 부품의 두께보다 약간 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 인쇄 배선 보드.
  12. 제1항에 있어서, 상기 하부 플레이트 본체의 공동 내에 전자 부품을 탑재 및 수납한 후, 그 개구부를 수지나 성형 재료로 밀봉 및 밀폐하는 것을 특징으로 하는 인쇄 배선 보드.
  13. 인쇄 배선 보드이며,
    양측 상에 편평한 면을 갖는 판형의 상부 배선 기판과,
    상기 상부 배선 기판의 이면(裏面) 상에 고정되고, 내부에 전자 부품을 수납하기 위한 공동을 구비하여 형성된 하부 플레이트 본체와,
    전자 부품을 장착하기 위하여 상기 상부 배선 기판의 표면 상에 형성된 도체층과,
    상기 상부 배선 기판의 이면 상에 형성되고, 상기 하부 플레이트 본체에 의해 공동이 한정되는 영역 내에, 상기 상부 배선 기판의 표면 상에 형성된 상기 도체층과 각각 전기적으로 연결되어 전자 부품을 장착하기 위한 도체층과,
    상기 상부 배선 기판의 표면의 도체층과 하부 플레이트 본체의 바닥면의 도체층을 전기적으로 연결하는 도금 관통 홀로 형성되고, 인쇄 배선 보드의 하단면에 형성되는 외부 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 배선 보드.
  14. 제13항에 있어서, 상기 외부 전극은 상기 인쇄 배선 보드의 상부 배선 기판과 하부 플레이트 본체를 관통하여 형성되고, 또한, 그 하단부가 폐쇄된 비관통 관통홀을 형성하는 금속 도체에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄 배선 보드.
  15. 제13항에 있어서, 상기 하부 플레이트 본체의 두께는 상기 공동 내에 수납되는 전자 부품의 두께보다도 약간 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 인쇄 배선 보드.
  16. 제13항에 있어서, 상기 하부 플레이트 본체의 공동 내에 전자 부품을 탑재 및 수납한 후, 그 개구부를 수지나 성형 재료로 밀봉 및 밀폐하는 것을 특징으로 하는 인쇄 배선 보드.
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