KR100596137B1 - PCB with passive elements embedded therein and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수동 소자 내장형 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 기판 상부에 수동소자용 필러(Filler)를 함유하고 있는 감광 및 열경화성 필름을 접착하는 제 1 단계와; 상기 감광 및 열경화성 필름 상부에 패턴이 형성된 마스크를 위치시키고 노광시키는 제 2 단계와; 상기 노광된 감광 및 열경화성 필름을 현상하고 경화시켜, 기판 상부에 수동소자 패턴을 형성하는 제 3 단계와; 상기 수동소자 패턴과 상기 기판 상부를 감싸도록, CCL(Copper Clad Laminate) 또는 프리프레그(Prepreg)를 라미네이션시키는 제 4 단계로 이루어진다.The present invention relates to a passive element embedded printed circuit board and a manufacturing method thereof, comprising: a first step of adhering a photosensitive and thermosetting film containing a passive element filler on a substrate; Positioning and exposing a mask having a pattern formed on the photosensitive and thermosetting film; Developing and curing the exposed photosensitive and thermosetting film to form a passive element pattern on the substrate; A fourth step of laminating a CCL (Copper Clad Laminate) or a prepreg so as to surround the passive element pattern and the upper portion of the substrate.
따라서, 본 발명은 광식각이 가능한 필름 형태로 인쇄회로기판에 수동 소자를 내장함으로써, 수동소자의 용량을 정밀히 제어할 수 있고, 공정의 재현성을 우수하게 할 수 있으며, 해상도를 높일 수 있는 효과가 있다. Therefore, in the present invention, by embedding the passive element in the printed circuit board in the form of a photo-etchable film, it is possible to precisely control the capacitance of the passive element, to improve the reproducibility of the process, and to increase the resolution have.
인쇄회로기판, 내장, 수동소자, 필름, 노광, 현상Printed Circuit Board, Embedded, Passive Device, Film, Exposure, Development
Description
도 1a 내지 1d는 본 발명에 따른 수동 소자 내장형 인쇄회로기판 제조 공정을 설명하는 단면도1A to 1D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a printed circuit board with a passive element embedded according to the present invention.
도 2는 본 발명에 적용된 CCL(Copper Clad Laminate)의 단면도Figure 2 is a cross-sectional view of the copper clad laminate (CCL) applied to the present invention
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100 : 기판 110 : 수동소자용 필름 100
111,121,131 : 수동소자 패턴 300 : CCL 또는 프리프레그111,121,131: Passive element pattern 300: CCL or prepreg
310 : 에폭시막 320 : 구리막 310: epoxy film 320: copper film
본 발명은 수동 소자 내장형 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명은 수동 소자를 형성할 수 있는 물질이 함유된 감광 및 열경화성 필름을 이용하여, 간단한 노광, 현상 및 경화공정으로 인쇄회로기판에 수동 소자를 내장함으로써, 수동 소자의 용량을 정밀히 제어할 수 있고, 공정의 재현성을 우수하게 할 수 있으며, 해상도를 높일 수 있는 수동 소자 내장형 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a passive element embedded printed circuit board and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a simple exposure, development and curing process using a photosensitive and thermosetting film containing a material capable of forming a passive element. The present invention relates to a passive element embedded printed circuit board capable of precisely controlling the capacitance of the passive element, to excellent process reproducibility, and to increasing the resolution by embedding the passive element in the printed circuit board. .
전자제품의 다기능화 및 고속화, 이동 편의성의 증가, 모든 제품을 인터넷과 연결시키려는 소비자의 욕구 등은 제품 디자이너와 생산업체들에 더 작은 공간에 더 많은 회로를 형성해야 한다는 부담을 가중시키고 있다.The versatility and speed of electronics, the increased mobility, and the desire of consumers to connect all their products to the Internet are putting pressure on product designers and manufacturers to create more circuitry in smaller spaces.
그리고, 이동통신단말기는 음성뿐만 아니라 컴퓨터와 연계된 시장자료와 스포츠정보 등의 실시간 정보를 제공함은 물론 무선인터넷도 가능케 하고 있다. In addition, the mobile communication terminal provides not only voice but also real-time information such as market data and sports information associated with a computer, as well as wireless internet.
이렇듯 제품의 기능이 향상됨에 따라, 더 많은 IC가 요구되고, 이에 따라 저항(Resistor), 커패시터(Capacitor), 인덕터(Inductor)와 같은 수동소자(Passive component)도 상대적으로 늘어나게 된다. As the product's functionality improves, more ICs are required, resulting in a relative increase in passive components such as resistors, capacitors, and inductors.
한편, 수동소자들이 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)에서 차지하는 면적은 기판 면적의 50%를 넘는다. On the other hand, the area occupied by passive elements in a printed circuit board (PCB) exceeds 50% of the board area.
그러므로, 수동소자를 인쇄회로기판에 내장시키면, 기판의 크기를 축소시킬 수 있고, 동일 크기의 기판일 경우 IC의 수를 증가시킬 수 있어, 결국, 수동소자가 내장된 인쇄회로기판을 사용하면, 전자제품을 소형화시킬 수 있는 것이다. Therefore, if the passive element is embedded in the printed circuit board, the size of the substrate can be reduced, and if the same size substrate is used, the number of ICs can be increased. Consequently, if the printed circuit board with the passive element is used, The electronics can be miniaturized.
이러한 이론에 의거하여, 최근, 인쇄회로기판에서 소자 밀도를 증가시키기 위하여, 캐패시터 및 저항과 같은 수동소자를 인쇄 회로 기판에 내장시키는 방법이 다양하게 연구 및 개발되고 있다.Based on this theory, in recent years, in order to increase the device density in printed circuit boards, various methods for embedding passive elements such as capacitors and resistors in printed circuit boards have been researched and developed.
현재까지, 진행된 인쇄회로기판 내부에 수동소자를 실장하기 위한 방법을 설명하면, To date, a method for mounting passive elements in an advanced printed circuit board will be described.
첫 번째로, 기판 층(Layer) 전체를 이용하는 방법(US5,870,274호)은 에폭시 레진(Epoxy resin)과 고유전 상수(High dielectric constant)를 가지는 세라믹 필러(Ceramic filler)로 기존의 인쇄회로기판보다 고유전율을 가지는 프리프레그(Prepreg)를 제조한 다음, 이 고유전율의 프리프레그를 인쇄회로기판 제작시 라미네이션에 의해 내장하는 것으로, 주로 디커플링 캐패시터(Decoupling capacitor)를 내장하는 데 사용되는 방법이다.First, the method using the entire substrate layer (US Pat. No. 5,870,274) is an epoxy resin and a ceramic filler having a high dielectric constant. After manufacturing a prepreg having a high dielectric constant and then embedding the high prepreg by lamination in manufacturing a printed circuit board, it is mainly used to embed a decoupling capacitor.
이러한 방법은 저항 및 인덕터와 같은 다른 구성부품의 내장은 불가능하다.This method does not allow the embedding of other components such as resistors and inductors.
두 번째로, 에폭시 레진(Epoxy resin)과 필러(Filler)를 페이스트(Paste) 형태로 제조하고, 이 페이스트를 CCL(Copper clad laminate) 또는 구리 박막(Cu-foil) 상부에 프린팅하여 경화시킨 후, CCL을 라미네이션(Lamination)시키는 방법이 있으나, 프린팅된 페이스트 패턴의 해상도가 낮아, 정밀한 패턴을 구현할 수 없고, 각각의 수동소자 용량값 편차가 심한 단점이 있다. Second, epoxy resin and filler are prepared in the form of paste, and the paste is cured by printing on a copper clad laminate (CCL) or a copper thin film (Cu-foil). There is a method of laminating the CCL, but the resolution of the printed paste pattern is low, so that a precise pattern cannot be realized and each passive element capacitance value variation is severe.
세 번째로, 구리 박막(Cu-foil)에 세라믹 또는 금속 페이스트(Metal paste)를 프린팅하여 환원성 분위기에서 소결한 뒤, 구리 박막을 뒤집어 CCL에 라미네이션 시키는 방법(US 6,317,023호)이 있으나, 이 방법도 금속 페이스트를 프린팅함으로써 프린팅된 페이스트 패턴의 해상도가 낮고, 환원성 분위기에서 소결하여 제조 비용이 높아지는 단점이 있다. Third, there is a method of printing a ceramic or metal paste on a copper thin film (Cu-foil), sintering in a reducing atmosphere, and then inverting the copper thin film and laminating it to CCL (US 6,317,023). By printing the metal paste, there is a disadvantage that the resolution of the printed paste pattern is low and the manufacturing cost is increased by sintering in a reducing atmosphere.
네 번째로, 원하는 부위를 마스크로 마스킹하고, 박막을 증착하여 제조하거 나, 전 면적에 박막을 증착한 후 원하는 부위만 남기고 식각하여 패턴을 형성 후, CCL에 라미네이션시키는 방법이다.Fourth, masking a desired area with a mask and depositing a thin film, or depositing a thin film over the entire area, forming a pattern by etching leaving only a desired area, and laminating on CCL.
그러나, 이 방법은 장비비용 부담이 크며, 대면적으로 갈수록 진공시스템이 커져야 하는 문제점이 발생하게 된다.However, this method has a large equipment cost burden, and a problem arises in that the vacuum system becomes larger as the area becomes larger.
다섯 번째로, 주로 저항을 형성하기 위해 사용되는 방법으로 구리 박막을 원하는 패턴으로 형성한 뒤, 그 상부에 프린팅 되어질 부분만을 남기고 다른 부분은 패터닝을 통해 포토레지스트에 의해 덮여지게 하고, 프린팅이 종료되면 포토레지스트를 벗겨내고, CCL을 라미네이션(Lamination)시켜 기판에 내장하는 방법으로, 공정이 복잡하고, 프린팅이 안되는 콘텐서의 형성은 불가능한 단점이 있다.Fifthly, the copper thin film is formed in a desired pattern, which is mainly used to form a resistance, leaving only the portion to be printed on top of it, and the other portion is covered by the photoresist through patterning, and when printing is finished The method of removing the photoresist and laminating the CCL to embed the photoresist into a substrate has a disadvantage in that the process is complicated and the formation of a non-printing capacitor is impossible.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 수동 소자를 형성할 수 있는 물질이 함유된 감광 및 열경화성 필름을 이용하여, 간단한 노광, 현상 및 경화공정으로 인쇄회로기판에 수동 소자를 내장함으로써, 수동 소자의 용량을 정밀히 제어할 수 있고, 공정의 재현성을 우수하게 할 수 있으며, 해상도를 높일 수 있는 수동 소자 내장형 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the problems described above, by using a photosensitive and thermosetting film containing a material capable of forming a passive element, passive elements on the printed circuit board by a simple exposure, development and curing process The purpose of the present invention is to provide a passive element-embedded printed circuit board capable of precisely controlling the capacitance of the passive element, making excellent process reproducibility, and increasing the resolution thereof, and a manufacturing method thereof.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 수동소자용 필러(Filler)를 함유하고 있는 감광 및 열경화성 필름을 준비한 후, 기판 상부에 상기 수동소자용 필러(Filler)를 함유하고 있는 감광 및 열경화성 필름을 접착하는 제 1 단계와;A preferred aspect for achieving the above objects of the present invention is to prepare a photosensitive and thermosetting film containing a filler for passive devices, and then containing the passive device filler on the substrate. A first step of adhering the photosensitive and thermosetting film being made;
상기 감광 및 열경화성 필름 상부에 패턴이 형성된 마스크를 위치시키고 노 광시키는 제 2 단계와;Positioning and exposing a mask having a pattern formed on the photosensitive and thermosetting film;
상기 노광된 감광 및 열경화성 필름을 현상하고 경화시켜, 기판 상부에 수동소자 패턴을 형성하는 제 3 단계와;Developing and curing the exposed photosensitive and thermosetting film to form a passive element pattern on the substrate;
상기 수동소자 패턴과 상기 기판 상부를 감싸도록, CCL(Copper Clad Laminate) 또는 프리프레그(Prepreg)를 라미네이션시키는 제 4 단계를 포함하여 구성되는 수동 소자 내장형 인쇄회로기판 제조 방법이 제공된다.A passive element embedded printed circuit board manufacturing method including a fourth step of laminating a copper clad laminate (CCL) or a prepreg so as to surround the passive element pattern and the upper portion of the substrate is provided.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 1d는 본 발명에 따른 수동 소자 내장형 인쇄회로기판 제조 공정을 설명하는 단면도로서, 먼저, 기판(100) 상부에 수동소자용 필러, 즉, 유전체용 물질, 저항체용 물질과 인덕터용 물질 중 선택된 어느 하나의 필러(Filler)를 함유하고 있는 감광 및 열경화성 필름(110)을 접착한다.(도 1a)1A to 1D are cross-sectional views illustrating a process for manufacturing a passive element embedded printed circuit board according to the present invention. First, among the fillers for passive elements on the
여기서, 상기 기판(100)에는 회로패턴이 형성되어 있다.Here, a circuit pattern is formed on the
그리고, 감광 및 열경화성 필름(110)은 감광성이 있고, 열경화할 수 있는 필름으로, 광식각이 가능하고 경화를 수행할 수 있다.In addition, the photosensitive and
이 때, 상기 감광 및 열경화성 필름(110)은 통상적인 드라이 필름 레지스트(Dry film resist)와 같은 것이며, 이 드라이 필름 레지스트는 일반적인 포토레지스트의 일종으로 사진 식각 공정에서 마스크 역할을 수행하는 필름으로 제작된다.At this time, the photosensitive and
즉, 본 발명은 유전체용 물질, 저항체용 물질과 인덕터용 물질과 같은 수동소자용 필러(Filler)가 분산된 감광 및 열경화성 필름을 사용하는 것이다. That is, the present invention uses a photosensitive and thermosetting film in which fillers for passive devices such as dielectric materials, resistor materials, and inductor materials are dispersed.
전술된 상기 유전체용 물질로는 세라믹 유전체를 사용하고, 특히 BaTiO3와 같은 유전율이 높은 세라믹 유전체가 바람직하다.As the above-mentioned dielectric material, a ceramic dielectric is used, and a ceramic dielectric having a high dielectric constant such as BaTiO 3 is particularly preferable.
그리고, 상기 저항체용 물질로는 카본(Carbon), 금속분말(Metal Powder)과 RuO2 중 선택된 어느 하나가 바람직하다.As the material for the resistor, any one selected from carbon, metal powder, and RuO 2 is preferable.
또한, 상기 인덕터용 물질로는 Ag가 바람직하다.In addition, Ag is preferable as the material for the inductor.
한편, 상기 유전체용 물질, 저항체용 물질과 인덕터용 물질 중 선택된 어느 하나의 필러(Filler)를 함유하고 있는 감광 및 열경화성 필름의 총성분에서 필러(Filler) 성분은 60~80중량%이고, 감광 및 열경화성 필름 성분은 20~40중량%가 바람직하다.Meanwhile, the filler component is 60 to 80% by weight in the total components of the photosensitive and thermosetting film containing one of the fillers selected from the dielectric material, the resistor material, and the inductor material. As for a thermosetting film component, 20-40 weight% is preferable.
그 후, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 유전체용 물질, 저항체용 물질과 인덕터용 물질 중 선택된 어느 하나의 필러(Filler)를 함유하고 있는 감광 및 열경화성 필름(110) 상부에 패턴이 형성된 마스크(200)를 위치시키고, 노광시킨다.Thereafter, as shown in FIG. 1B, a mask having a pattern formed on the photosensitive and
그 다음, 상기 노광된 유전체용 물질, 저항체용 물질과 인덕터용 물질 중 선택된 어느 하나의 수동소자용 필러(Filler)를 함유하고 있는 감광 및 열경화성 필름(110)을 현상하고 경화시켜, 기판(100) 상부에 수동소자 패턴(111,121,131)을 형성한다.(도 1c)Subsequently, the photosensitive and
여기서, 상기 기판 상부에 접착되는 감광 및 열경화성 필름은 복수개이고, 수동소자 패턴을 캐패시터용 유전체 패턴, 저항체 패턴과 인덕터 패턴 중 선택된 하나 이상으로 형성할 수도 있다.Here, a plurality of photosensitive and thermosetting films adhered to the substrate may be formed, and the passive element pattern may be formed of at least one selected from a dielectric pattern for a capacitor, a resistor pattern, and an inductor pattern.
그리고, 상기 경화 온도는 150~280℃가 바람직하다.And, the curing temperature is preferably 150 ~ 280 ℃.
마지막으로, 상기 수동소자 패턴(111,121,131)과 상기 기판(100) 상부를 감싸도록, 프리프레그(Prepreg) 또는 CCL(Copper Clad Laminate)(300)를 라미네이션시킨다.(도 1d)Finally, the prepreg or copper clad laminate (CCL) 300 is laminated to surround the
이 때, 상기 유전체용 물질, 저항체용 물질과 인덕터용 물질들의 유리전이온도는 CCL의 경화 온도보다 높아야만, CCL이 라미네이션될 때, 상기 수동소자 패턴(111,121,131)의 퍼짐 현상이 발생되지 않는다.At this time, the glass transition temperature of the dielectric material, the resistor material and the inductor material must be higher than the curing temperature of the CCL, so that when the CCL is laminated, the diffusion of the
전술된 바와 같이, 본 발명은 필름 형태를 기판에 접착하고, 노광, 현상 및 경화시키는 간단한 공정으로, 인쇄회로기판에 수동소자를 형성하여 내장시킬 수 있는 것이다.As described above, the present invention is a simple process of adhering a film form to a substrate, exposing, developing and curing the film, and forming and embedding a passive element on a printed circuit board.
도 2는 본 발명에 적용된 CCL(Copper Clad Laminate)의 단면도로서, CCL은 에폭시막(310)과 그 에폭시막(310) 상부에 구리막(320)이 형성되어 구성되며, 전술된 도 1d에서는 상기 수동소자 패턴(111,121,131)에 상기 에폭시막(310)이 접촉되어 CCL이 라미네이션된다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a copper clad laminate (CCL) applied to the present invention, wherein the CCL is formed of an epoxy film 310 and a
따라서, 본 발명은 필름 형태로 수동 소자의 패턴을 형성함으로써, 종래의 프린팅하는 방법보다 두께 조절을 정밀하게 수행할 수 있어, 수동 소자의 용량을 정밀하게 제어할 수 있으므로, 공정의 재현성이 우수한 장점이 있다.Therefore, the present invention can form a pattern of the passive element in the form of a film, it is possible to precisely control the thickness than the conventional printing method, it is possible to precisely control the capacity of the passive element, the advantage of excellent process reproducibility There is this.
그리고, 광식각으로 패턴을 형성함으로써, 해상도를 높일 수 있는 장점이 있 다.And, by forming a pattern by the optical etching, there is an advantage to increase the resolution.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 수동 소자를 형성할 수 있는 물질이 함유된 감광 및 열경화성 필름을 이용하여, 간단한 노광, 현상 및 경화공정으로 인쇄회로기판에 수동 소자를 내장함으로써, 수동 소자의 용량을 정밀히 제어할 수 있고, 공정의 재현성을 우수하게 할 수 있으며, 해상도를 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention uses a photosensitive and thermosetting film containing a material capable of forming a passive element, the passive element is embedded in the printed circuit board by a simple exposure, development and curing process, thereby providing a capacity of the passive element. Can be precisely controlled, the process can be excellently reproducible, and the resolution can be increased.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.
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