KR100468195B1 - A manufacturing process of multi-layer printed circuit board - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비아-온-비아가 가능함과 동시에 인쇄회로기판 내부에 레지스터를 내장시켜 고밀도 실장을 용이하게 할 수 있는 다층 인쇄회로기판의 제조방법 및 제조에 필요한 기자재를 보여준다. 즉 전기 절연층을 관통하여 적어도 하나의 내부 비아를 가지며 내부 비아는 열의 발생을 최소화 하고 초고밀도화, 초소형화, 초경량화, 할 수 있도록 범프에 의한 비아-온-비아를 형성하고 동시에 내부 또는 외부 회로기판 내부에 적어도 하나의 레지스터(저항)를 가지며 그 레지스터(저항)는 회로기판의 회로배선이나 또는 절연층을 관통하여 형성된 비아보다 낮다. 내부의 비아 형성은 범프에 의하여 형성함으로써 비아 홀 내부에 도전성 페이스트나 전기절연체를 채움으로서 발생되는 열을 최소화 할 수 있는 장점을 지닌다.The present invention shows a method for manufacturing a multilayer printed circuit board capable of via-on-via and at the same time facilitates high-density mounting by embedding a resistor inside the printed circuit board. That is, it has at least one internal via penetrating the electrical insulation layer, and the internal via forms bump-on vias to minimize the generation of heat and to achieve ultra-high density, miniaturization, and light weight, and at the same time internal or external circuit There is at least one resistor (resistance) inside the substrate and the resistor (resistance) is lower than vias formed through the circuit wiring or the insulating layer of the circuit board. Internal via formation has an advantage of minimizing heat generated by filling conductive paste or electrical insulator in the via hole by forming the bumps.
Description
본 발명은 여러 장의 인쇄회로기판이 쌓아올려져 다층화된 인쇄회로기판을제조하는 방법으로 다층을 형성하는 공정 중 범프에 의한 비아-온-비아를 실현함과 동시에 다층회로기판 내부에 저항과 같은 수동 전자부품을 내장시킴으로써 기판의 고밀도 실장을 가능하게 하는 다층인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다.The present invention realizes via-on-via due to bumps during the process of forming a multilayer by a method of manufacturing a multilayered printed circuit board by stacking a plurality of printed circuit boards, and at the same time, passive resistance such as resistance inside the multilayer circuit board. The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer printed circuit board which enables high density mounting of a substrate by embedding electronic components.
현재의 다층인쇄회로기판의 제조 방법에 있어서 기판내부 및 외부의 고밀도 실장과 소형화, 경량화의 요구에 의하여 여러 제조 공정을 이용한 범프 형성으로 비아-온- 비아를 구현하는 방법이 다양하게 개발되고 있다. 또한 이러한 시점에서 이러한 욕구에 머무르지 않고 더욱더 초고밀도화, 초소형화, 초경량화를 이루기 위한 노력의 일환으로 다층인쇄회로기판 내부에 레지스터나 케파시티 등과 같은 수동 전자부품을 직접 내장하는 제조방법도 개발되어오고 있다. 하지만 현재의 기술은 단순히 비아-온-비아에 의한 다층인쇄회로기판 제조방법에 국한되어있거나 또는 수동 전자부품의 내장에 의한 다층인쇄회로기판에 국한되어 있다. 서로의 기술이 동시에 구현되지 않음으로서 초고밀도, 초소형화, 초경량화 등은 한계에 부딪치고 있는 실정이다. 현재 이러한 요구에 따라 비아-온- 비아에 의한 다층인쇄회로기판과 수동 전자부품의 내부탑재를 동시에 구현하는 방법이 일부 발명자에 의하여 발표되어 있다. 하지만 제조 방법이 복잡하고 비아-온-비아의 형성 방법에 있어서 비아 홀 내부의 충전이 주로 도전성 페이스트에 의하여 이루어지므로 비아 홀의 크기가 작아지면 작아질수록 홀 내부에 공극이 발생할 수 있는 단점이 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION In the current manufacturing method of a multilayer printed circuit board, various methods for implementing via-on-via by bump formation using various manufacturing processes have been developed due to the demand for high-density mounting, miniaturization, and weight reduction of the inside and outside of the substrate. In addition, as part of efforts to achieve ultra-high density, miniaturization, and ultra-light weight at this point, the manufacturing method of directly embedding passive electronic components such as resistors and kephasity has been developed in the multilayer printed circuit board. Coming. However, current technology is limited to simply manufacturing methods of multilayer printed circuit boards by via-on-via or to multilayer printed circuit boards by embedding passive electronic components. Since the technology of each other is not implemented at the same time, ultra-high density, ultra-miniaturization, ultra-lightweight, etc. are facing limitations. At present, some inventors have proposed a method of simultaneously implementing a multi-layer printed circuit board by via-on-via and internal mounting of passive electronic components. However, since the manufacturing method is complicated and in the via-on-via forming method, the inside of the via hole is mainly filled by the conductive paste, the smaller the size of the via hole, the smaller the size of the via hole may cause voids to occur in the hole.
따라서, 상기 진술한 문제점을 해결하기 위하여 임의의 층간을 전기적으로 접속시키는 전층 이너(inner) 비아 구조의 수지 다층기판 및 미세한 범프를 통한 층간 접속을 이용한 인쇄회로기판이 고안되고 있다. 한편, 도체 패턴이 점차 미세화 됨에 따라 비아 홀 내부를 동 도금으로 채우는 비아 필링법이 공정 및 접속 신뢰성 측면에서 우수한 방법으로서 관심이 집중되고 있다.Accordingly, in order to solve the above-mentioned problems, a multilayered resin multilayer substrate having an inner via via structure electrically connecting arbitrary layers and a printed circuit board using interlayer connection through fine bumps have been devised. On the other hand, as the conductor pattern gradually becomes finer, the via filling method of filling the via hole with copper plating has been attracting attention as an excellent method in terms of process and connection reliability.
현재 적용되고 있는 비아 필링 기술로는 비아 홀을 공형으로 도전화 시킨 후, 절연수지 또는 도전성 페이스트를 사용하여 비아 홀의 내부를 충전시키는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법을 사용하는 경우 비아 홀 내부에서 공극이 발생되고, 표면이 움푹 패이는 현상이 발생될 뿐만 아니라, 금속 및 절연수지의 열팽창계수 차로 인하여 접속 신뢰성에 악영향을 미치며, 전기전도가 낮아지는 문제점이 있다. 따라서, 배선이 점점 미세화되는 과정에 있어서 비아 홀 내부를 금속 동으로 충전하는 비아 홀 충전방법은 비아-온-비아(또는 스택-비아)를 가능하게 하여 인쇄회로배선을 더욱 고밀도화시킬 수 있을 뿐 아니라 접속 신뢰성 측면에서도 안정적이기 때문에, 이의 적용이 더욱 확대되고 있다. 이러한 비아 홀의 충전방법으로는 전기 동 도금을 통해 비아 홀을 메우는 방법이 가장 폭넓게 적용되고 있다. 그러나 전기동도금 기술을 통해서 비아 홀을 충전시키는 경우에도 비아 홀 내부에 충전이 이루어지지 않거나 또는 충전이 이루어지더라도 비아 홀 내부에 공극이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 이러한 공극을 제거하기 위해서는 1.5A/dm2이하의 저전류 밀도로 작업을 수행해야 하는데, 이러한 경우 도금 시간이 많이 소요되어 생산 현장에서는 적용하는 데 어려움이 있다. 또한 작업조건이 까다롭고 불량의 발생률이 높아서 쉽게 적용하기 곤란한 문제점도 나타나고 있다.Current via filling techniques include a method of electrically conducting via holes and then filling the inside of the via holes using an insulating resin or a conductive paste. However, when using this method, voids are generated inside the via hole, the surface is dented, and the thermal expansion coefficient difference between the metal and the insulating resin adversely affects the connection reliability and lowers the electrical conductivity. There is a problem. Therefore, the via hole filling method for filling the inside of the via hole with metal copper in the process of becoming increasingly finer wiring enables via-on-via (or stack-via) to further increase the density of printed circuit wiring. Since it is also stable in terms of connection reliability, its application is further expanded. As the filling method of the via hole, a method of filling the via hole through electroplating has been widely applied. However, even when the via hole is filled through the electroplating technology, there is a problem that voids are generated in the via hole even when the via hole is not filled or the filling is made. In addition, in order to remove such voids, the operation must be performed at a low current density of 1.5 A / dm 2 or less. In this case, it takes a lot of plating time, which makes it difficult to apply the production site. In addition, it is difficult to easily apply due to the high working conditions and high incidence of defects.
따라서 상기 언급한 문제점들을 해결하고 동시에 초고밀도화, 초경량화, 초소형화 및 전자부품 조립의 단순화를 실현하기 위하여 안정적인 비아- 온-비아를 통한 다층인쇄회로기판을 구현함과 동시에 기판 내부에 레지스터의 동시 내장이 가능한 기술이 시급히 요구되고 있는 실정이다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problems and at the same time to realize ultra-high density, ultra-light weight, miniaturization, and simplification of electronic component assembly, a multilayer printed circuit board through stable via-on-via is realized, and at the same time, the registration of the resistor inside the substrate is performed. There is an urgent need for technology that can be embedded.
이에 본 발명에서는 전술한 문제점들을 해결하기 위하여 내부 비아의 직경에 대한 높이 비(어스펙트 비 = 높이/직경)에 영향이 없이 층간 접속을 형성하여 접속신뢰성을 향상시키고 동시에 인쇄회로기판 내부에 레지스터를 형성하여 초고밀도화, 초경량화, 초소형화가 가능한 다층 인쇄 회로 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the interlayer connection is formed without affecting the height ratio (aspect ratio = height / diameter) to the diameter of the internal via to improve connection reliability and at the same time register the resistor inside the printed circuit board. It is an object of the present invention to provide a method for producing a multilayer printed circuit board which can be formed to be extremely high in density, light in weight, and small in size.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 다층인쇄회로기판을 제조하는데 사용하는 다층 인쇄 회로 기판용 기재를 제조 공정의 순서대로 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a substrate for a multilayer printed circuit board used in manufacturing a multilayer printed circuit board according to an embodiment of the present invention in the order of the manufacturing process.
도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층인쇄회로기판을 제조하는데 사용하는 다층 인쇄 회로 기판용 기재를 제조 공정의 순서대도 보여주는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a sequence diagram of a manufacturing process of a substrate for a multilayer printed circuit board used to manufacture a multilayer printed circuit board according to another embodiment of the present invention.
도 3 은 본 발명의 실시예에 의한 다층 인쇄회로기판의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a multilayer printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4 는 본 발명의 실시예에 의한 다층 인쇄회로기판의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a multilayer printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 본 발명의 목적은 수지 필름의 한쪽 또는 목적에 따라 양쪽 면에 동박을 접착하고, 비아-온-비아에 의한 층간 접속을 위해 동 도금 및 에칭을 통하여 범프를 형성하고 동시에 무전해 니켈 도금을 통하여 인쇄회로기판 내부에 레지스터를 내장하는 다층인쇄회로기판 제조방법에 의해 달성된다.The object of the present invention is to bond copper foil to one side or both sides of the resin film according to the purpose, to form bumps through copper plating and etching for interlayer connection by via-on-via, and simultaneously through electroless nickel plating It is achieved by a method for manufacturing a multilayer printed circuit board in which a resistor is embedded in the printed circuit board.
이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예 1Example 1
아래에 본 발명의 다양하고 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, various preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
다층인쇄회로기판용 제조 공정도 I (도 1)Manufacturing Process Diagram I for Multilayer Printed Circuit Boards (FIG. 1)
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 다층인쇄회로기판을 제조하는데 사용하는 다층인쇄회로기판용 기재를 제조 공정의 순서대로 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a substrate for a multilayer printed circuit board used in manufacturing a multilayer printed circuit board according to an embodiment of the present invention in the order of a manufacturing process.
우선 도 1 (a)에 표시된 것처럼 다양한 두께의 에폭시 수지 또는 폴리이미드 수지(1) 양쪽 면에 두께가 약 5~40㎛인 동박(2)을 접착한다.(에폭시 수지 또는 폴리이미드 수지 위에 접착되는 동박은 양쪽 면에만 국한되는 것이 아니고 용도에 따라 한쪽 면에만 접착될 수 있다.)First, as shown in FIG. 1 (a), the copper foil 2 having a thickness of about 5 to 40 µm is adhered to both sides of the epoxy resin or the polyimide resin 1 of various thicknesses (adhesive on the epoxy resin or the polyimide resin). Copper foil is not limited to both sides but may be glued to only one side depending on the application.)
다음으로 (b)에 도시된 것처럼 수지필름에 접착된 동박 위에 드라이 필름(3)을 진공 라미네이터 또는 롤 라미네이터로 접착시킨다. 그 다음 (c)에 도시된 것처럼 회로패턴을 드라이 필름(3) 위에 노출하고 현상을 한다.Next, as shown in (b), the dry film 3 is bonded with a vacuum laminator or a roll laminator on the copper foil bonded to the resin film. Then, as shown in (c), the circuit pattern is exposed on the dry film 3 and developed.
다음 (d)에 도시된 것처럼 드라이 필름(3)을 마스크로 해서 동박(2)를 에칭하여 소정의 회로패턴을 형성한다. 그다음 (e)처럼 동박 위의 드라이 필름을 박리하고 동 회로패턴(2)가 노출되도록 한다.Next, as shown in (d), the copper foil 2 is etched using the dry film 3 as a mask to form a predetermined circuit pattern. Then, the dry film on the copper foil is peeled off as shown in (e), and the copper circuit pattern 2 is exposed.
다음 (f)에 도시된 것처럼 회로기판 전체에 무전해 니켈도금(4)을 이용하여 약 0.1㎛~5.0㎛정도의 두께가 되도록 전착시킨다. 다음으로 (g)의 5에 도시된 것처럼 니켈 표면(4) 위에 전해 동 도금(5)을 이용하여 약 10㎛~50㎛정도의 두께가 되도록 전착시킨다.Next, as shown in (f), the electrode is electrodeposited to have a thickness of about 0.1 μm to 5.0 μm using the electroless nickel plating 4 over the entire circuit board. Next, as shown in 5 of (g), the electrode is electrodeposited to have a thickness of about 10 μm to 50 μm using the electrolytic copper plating 5 on the nickel surface 4.
다음 (h)의 (6)에 표시된 것처럼 전기 동 도금(5)에 의하여 형성된 동박 위에 드라이 필름(6)을 진공 라미네이터 또는 롤 라미네이터로 접착시킨다. 다음 (i)의 6에 도시된 것과 같이 회로가 형성될 부분과 범프에 의한 층간 접속을 이루어야 하는 부분을 제외하고 나머지 부분을 노출한 후 현상한다.Next, as shown in (6) of (h), the dry film 6 is bonded with a vacuum laminator or a roll laminator on the copper foil formed by the electroplating 5. As shown in 6 of (i), the development is performed after exposing the remaining parts except for the part where the circuit is to be formed and the part where the interlayer connection by bump is to be made.
다음 (j)에 도시된 것처럼 드라이 필름(6)을 마스크로 해서 동 도금 층(5)을 에칭하여 회로를 형성한다.Next, as shown in (j), the copper plating layer 5 is etched using the dry film 6 as a mask to form a circuit.
다음으로 (k)에 도시된 것처럼 범프가 형성될 부분과 레지스터가 형성될 부분을 제외하고 무전해 니켈 도금층(4)을 에칭하여 제거한다. 그 다음 (l)처럼 동박 위의 드라이 필름을 박리하고 동 회로패턴(5)가 노출되도록 한다.Next, as shown in (k), the electroless nickel plating layer 4 is etched and removed except for the portion where the bump is to be formed and the portion where the resistor is to be formed. Then, the dry film on the copper foil is peeled off as shown in (l), and the copper circuit pattern 5 is exposed.
다음 (m)에 표시된 것처럼 인쇄회로기판 전체 면에 드라이 필름(7)을 진공 라미네이터 또는 롤 라미네이터로 접착시킨다. 다음 (n)에 도시된 것과 같이 범프가 형성되어 층간 접속을 이루어야하는 부분을 노출한 후, 현상한다.Next, as shown in (m), the dry film 7 is bonded to the entire surface of the printed circuit board by a vacuum laminator or a roll laminator. Next, as shown in (n), bumps are formed to expose the portions to be made between the layers, and then develop.
다음 (o)에 도시된 바와 같이 에칭 레지스터로서 메탈 레지스터(8)를 사용하여 전해 금도금, 무전해 금도금, 전해 주석, 무전해 주석, 전해 주석/납 합금도금 등을 이용하여 전착을 한다. 금도금의 경우 두께는 약 0.1㎛~2㎛ 정도, 무전해 주석의 경우 약 0.5㎛~4.0㎛ 정도, 전해 주석 및 주석/납 합금의 경우 약 5.0㎛~18.0㎛정도면 에칭 레지스터로서 사용할 수 있다.((o)의 (8)에 사용한 에칭 레지스터로는 앞에서 언급한 것 외에도 가능한 다른 금속을 사용할 수 있다.)Next, as shown in (o), electrodeposition is performed using electrolytic gold plating, electroless gold plating, electrolytic tin, electroless tin, electrolytic tin / lead alloy plating, etc. using the metal resistor 8 as an etching resistor. Gold plating can be used as an etching resistor if its thickness is about 0.1 to 2 µm, about 0.5 to 4.0 µm for electroless tin, and about 5.0 to 18.0 µm for electrolytic tin and tin / lead alloys. (Etching resistors used in (8) of (o) can be other metals as well as those mentioned above.)
다음으로 (p)와 같이 드라이 필름을 박리하고 (q)의 (5)와 같이 범프가 형성되어 층간 접속을 이루어야 하는 부분을 제외하고 동 표면을 에칭하여 범프를 형성한다.Next, the dry film is peeled off as shown in (p) and the bumps are formed by etching the copper surface except for a portion in which bumps are formed as shown in (5) (q) to form an interlayer connection.
다음 (r)과 같이 메탈 레지스터를 박리하여 회로배선과 범프를 형성한다.As shown in (r), the metal resistors are peeled off to form circuit wiring and bumps.
다음 (s)에 표시된 것처럼 에폭시 레진(9)을 코팅하고 층간 접속 신뢰성을 확보하기 위하여 브러쉬를 하여 범프의 위층이 나타나도록 한다.The epoxy resin (9) is coated as shown in the following (s) and brushed to ensure the interlayer connection reliability so that the upper layer of the bump appears.
다음 (t)에 도시된 것처럼 다층회로기판을 형성하기 위하여 기판 전체면에 (10)번과 같이 무전해 동 도금을 한 뒤 전기동도금을 한다. 전기 동도금의 두께는 용도에 따라 약 5~40㎛정도를 한다.Next, as shown in (t), electroless copper plating is performed after electroless copper plating on the entire surface of the substrate as in (10) to form a multilayer circuit board. The thickness of the electroplating is about 5 ~ 40㎛ depending on the application.
다음의 공정은 다층회로기판의 층수에 따라 도 1의 (b)~(t)를 반복하여 진행한다.The following process is repeated by repeating the steps (b) to (t) of FIG. 1 according to the number of layers of the multilayer circuit board.
도 3 은 위의 도 1 또는 도 2 의 공정에 의하여 완성된 다층인쇄회로기판 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a multilayer printed circuit board completed by the process of FIG. 1 or 2 above.
다층인쇄회로기판용 제조 공정도 II (도 2)Manufacturing Process Diagram II for Multilayer Printed Circuit Board (FIG. 2)
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 다층인쇄회로기판을 제조하는데 사용하는 다층 인쇄회로기판용 기재를 제조 공정의 순서대로 보여주는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a substrate for a multilayer printed circuit board used in manufacturing a multilayer printed circuit board according to an embodiment of the present invention in the order of a manufacturing process.
우선 도 2 의 (a)에서 (m)은 도 1 의 (a)에서 (m)까지와 동일한 제조공정을 사용한다.First, (a) to (m) of FIG. 2 use the same manufacturing process as those of (a) to (m) of FIG. 1.
다음 (n)의 (7)에 도시된 것과 같이 범프가 형성되어 층간 접속을 이루어야하는 부분을 노출한 후, 현상한다.Next, as shown in (7) of (n), bumps are formed to expose the portions to be made between the layers, and then develop.
다음 (o)의 (5)에 도시된 바와 같이 범프가 형성되어 층간 접속을 이루어야 하는 부분을 제외하고 동 표면을 에칭하여 범프를 형성한다.Next, as shown in (5) of (o), bumps are formed to form bumps by etching the copper surface except for the portion where the interlayer connection is to be made.
다음으로 (p)에 도시된 것처럼 드라이 필름을 박리하여 회로배선과 범프를 형성한다.Next, as shown in (p), the dry film is peeled off to form circuit wiring and bumps.
다음 (q)에 표시된 것처럼 에폭시 레진(9)을 코팅하고 층간 접속 신뢰성을 확보하기 위하여 브러쉬를 하여 범프의 위층이 나타나도록 한다.As shown in the following (q), the epoxy resin 9 is coated and brushed so that the upper layer of the bumps appears to secure the interlayer connection reliability.
다음 (r)에 도시된 것처럼 다층회로기판을 형성하기 위하여 (10)과 같이 무전해 동도금을 하여 기판 전체면에 통전성을 부여한 뒤 전기동도금을 한다. 전기동도금의 두께는 용도에 따라 약 5~40㎛정도를 한다.Next, as shown in (r), in order to form a multilayer circuit board, electroless copper plating is performed as in (10) to impart electrical conductivity to the entire surface of the substrate, followed by electroplating. The thickness of the electroplating is about 5 ~ 40㎛ depending on the application.
다음의 공정은 다층회로기판의 층수에 따라 도 1의 (b)~(r)를 반복하여 다층회로기판을 제조하면 다층인쇄회로기판 내부에 비아-온-비아에 의한 층간 접속을 이룸과 동시에 레지스터를 동시에 실장할 수 있다.In the following process, if the multilayer circuit board is manufactured by repeating (b) to (r) of FIG. 1 according to the number of layers of the multilayer circuit board, the interlayer connection by via-on-via is made inside the multilayer printed circuit board and at the same time, the register Can be implemented at the same time.
도 4는 위의 도 1 또는 도 2의 공정에 의하여 완성된 또 다른 다층인쇄회로기판 단면도이다.4 is a cross-sectional view of another multilayer printed circuit board completed by the process of FIG. 1 or 2 above.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 고신뢰성, 초고밀도화, 초경량화, 초소형화가 가능한 다층인쇄회로기판의 내장형 레지스터를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, a built-in resistor of a multilayer printed circuit board capable of high reliability, ultra high density, ultra light weight, and miniaturization can be provided.
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