KR100658437B1

KR100658437B1 - 범프기판를 이용한 인쇄회로기판 및 제조방법

Info

Publication number: KR100658437B1
Application number: KR1020050122861A
Authority: KR
Inventors: 이정한; 서연수; 목지수
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2006-12-15

Abstract

범프기판을 이용한 인쇄회로기판 및 제조방법이 개시된다. (a) 기판의 표면에 내층회로를 형성하고, 기판의 일부를 천공하여 비아홀을 형성하는 단계, (b) 2개의 기판 사이에 범프기판을 개재하되, 내층회로가 범프기판을 대향하고, 비아홀의 위치가 범프기판에 포함되는 페이스트 범프의 위치와 대응하도록 그 방향 및 위치를 정렬하는 단계, (c) 2개의 기판을 범프기판의 방향으로 가압하여 일괄적층하는 단계를 포함하는 범프기판을 이용한 인쇄회로기판 제조방법은, 레이저로 비아홀을 가공하지 않고 간단하게 비아홀을 형성할 수 있으며, 범프기판을 이용하여 일괄적층하기 때문에 다층 인쇄회로기판의 제조단가를 줄일 수 있으며, 전층 비아홀구조에 따른 설계 자유도를 향상이 되고, 박판기판 제조에 의하여 층간 연결이 짧아 인덕턴스 노이즈(inductance noise)감소가 이루어지는 장점이 있다.

시드층, 비아홀, 솔더 레지스트, 프리프레그

Description

범프기판를 이용한 인쇄회로기판 및 제조방법{PCB and it's manufacturing method used bump board}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 범프기판을 이용한 인쇄회로기판의 제조방법의 순서도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판의 제조공정의 개념도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 범프기판을 이용한 인쇄회로기판의 제조공정의 개념도.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 범프기판을 이용한 인쇄회로기판의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 포토 레지스트층 12: 동박

13: 제1 드라이 필름 14: 홈

15: 비아홀 16: 내층회로

21: 절연재 22: 페이스트 범프

41: 시드층 51: 도금층

본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 범프기판을 이용한 인쇄회로기판 및 제조방법에 관한 것이다.

종래 다층 인쇄회로기판은 동박적층판(CCL) 등의 코어기판의 표면에 서브트랙티브(subtractive) 공법 등을 적용하여 내층회로를 형성하고, 절연층 및 금속층을 순차적으로 적층(build-up)하면서 내층회로와 같은 방법으로 외층회로를 형성함으로써 제조된다.

전자부품의 발달로 인해 인쇄회로기판의 고밀도화를 위한 회로패턴의 층간 전기적 도통 및 미세회로 배선이 적용된 HDI(high density interconnection)기판의 성능을 향상할 수 있는 기술이 요구되는 실정이다. 즉, HDI기판의 성능향상을 위해서는 회로패턴의 층간 전기적 도통 기술 및 설계의 자유도를 확보하는 기술이 필요하다.

종래기술에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조공정은, 먼저 동박적층판(CCL) 등의 코어기판에 기계적 드릴링(mechanical drilling) 등에 의해 비아홀을 천공하고, 코어기판의 표면 및 비아홀의 내주면에 화학동도금 및/또는 전기동도금 등으로 도금층을 형성하고, 코어기판의 표면에 서브트랙티브 공법 등을 적용하여 내층회로를 형성한 후 회로를 검사한다.

다음으로, 표면처리 및 RCC(resin coated copper) 등의 적층에 의해 빌드업을 진행하며, 회로패턴의 층간 전기적 연결을 위한 비아홀을 레이저 드릴링 등에 의해 형성하고 비아홀의 표면을 도금한 후 적층된 기판의 표면에 외층회로를 형성하고 회로를 검사한다. 회로패턴의 층을 추가하기 위해서는 다시 표면처리 및 RCC 등을 적층하고, 비아홀을 형성하고 비아홀의 표면을 도금한 후 외층회로를 형성한다. 이와 같은 빌드업 공정을 진행하여 원하는 수만큼의 회로패턴 층을 형성한다.

그러나, 이와 같은 종래의 다층 인쇄회로기판 제조공정은 적용제품의 가격 하락에 따른 저비용(low cost)에 대한 요청, 양산성을 높이기 위한 리드 타임(lead-time) 단축에 대한 요청 등을 만족시키지 못하는 문제가 있으며, 이러한 문제를 해결할 수 있는 새로운 제조공정이 요구되는 실정이다.

본 발명은 레이져 드릴 가공을 하지 않고 간단한 공정으로 다층 인쇄회로기판을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, (a) 기판의 표면에 내층회로를 형성하고, 기판의 일부를 천공하여 비아홀을 형성하는 단계, (b) 2개의 기판 사이에 범프기판을 개재하되, 내층회로가 범프기판을 대향하고, 비아홀의 위치가 범프기판에 포함되는 페이스트 범프의 위치와 대응하도록 그 방향 및 위치를 정렬하는 단계, (c) 2개의 기판을 범프기판의 방향으로 가압하여 일괄적층하는 단계를 포함하는 범프기판을 이용한 인쇄회로기판 제조방법이 제공된다.

(c)단계 후에는 (d)기판의 표면에 무전해 도금으로 시드층을 형성하는 단계, (e) 기판에 제2 드라이 필름을 부착하고, 외층회로가 형성될 위치에 대응하여 제2 드라이 필름을 제거하는 단계, (f) 기판의 표면을 도금하여 비아홀의 내부를 충전하는 단계, (g) 제2 드라이 필름을 제거하고, 외층회로를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이는 외층회로를 형성하기 위한 추가적인 단계이다. (g)단계 이후에 외부소자 접속부를 니켈도금 또는 금도금하여 표면처리하는 단계를 더 추가할 수 있다.

한편, (a) 단계는, (a1) 포토 레지스트층의 표면에 동박층이 적층되는 단면 동박적층판에 제1 드라이 필름을 적층하는 단계, (a2) 제1 드라이 필름의 일부를 제거하고, 포토 레지스트층의 일부 영역을 일부 깊이로 제거하여 홈을 형성하는 단계, (a3) 기판을 에칭하여, 내층회로를 형성하는 단계, (a4) 홈의 깊이 방향으로 잔존하는 포토 레지스트층을 제거하여 동박층을 노출시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 제1 드라이 필름은 내층회로가 형성될 위치를 고려하여 제거하는 것이 바람직하다.

또한, 범프기판은 절연재와 절연재를 관통하는 페이스트 범프를 포함할 수 있다. 절연재는 일반적으로 프리프레그를 사용하며, 페이스트 범프는 전도성이 있는 물질로 적층할 경우 경도가 약해 쉽게 변형되는 성질이 있다.

또한, 절연재와 절연재를 관통하는 페이스트 범프를 포함하는 범프기판과, 범프기판 상하면에 적층되되. 범프기판과 접하는 면에 내층회로가 형성된 외층기판과, 외층기판을 관통하여 형성되는 비아홀과, 비아홀 내부에 충전된 도금층을 포함 하되, 비아홀의 위치는 페이스트 범프의 위치에 대응하는 범프기판을 이용한 인쇄회로기판이 제공된다.

도금층은 내층회로와 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다. 비아홀은 절연재를 통과하여 회로를 연결하기 위한 통로이기 때문이다.

이하, 본 발명에 따른 범프기판을 이용한 인쇄회로기판 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 범프기판을 이용한 인쇄회로기판의 제조방법의 순서도이며, 도 2는 기판의 제조공정의 개념도이다. 도 2를 참조하면, 포토 레지스트층(11), 동박(12), 제1 드라이 필름(13), 홈(14), 비아홀(15), 내층회로(16), 기판(10)이 도시되어 있다.

도 2의 (a), (b), (c), (d)는 도 1의 S11단계에 해당하는 것이다.

도 2의 (a), (b)는 감광성 단면 동박적층판(CCL)에 제1 드라이 필름(13)을 부착하는 단계이다. 감광성 단면 동박적층판은 동박(12) 표면에 포토 레지스트층(11)이 부착된 형태이다. 포토 레지스트층(11)은 일종의 절연층의 역할을 하면서, 빛에 노출되면 경화되는 성질을 가진다. 이러한 감광성 단면 동박적층판의 동박(12)면 방향으로 제1 드라이 필름(13)을 부착한다. 제1 드라이 필름(13) 또한 감광 성을 가지며, 패턴을 형성하기 위한 자재이다. 이러한 제1 드라이 필름(13)과 동일한 목적을 위한 것이라면 당업자가 용이하게 대체할 수 있는 어떠한 자재를 사용하더라도 무방하다.

도 2의 (c)는 드라이 필름(13)에 패턴을 형성하기 위하여 제거하는 단계로서, 제1 드라이 필름(13)을 노광 및 현상을 하고, 홈(14)을 형성하기 위하여 포토 레지스트층(11)을 노광 및 1차 현상하는 단계이다.

본 단계에서는 제1 드라이 필름(13) 방향으로는 패턴을 형성하기 위한 노광 및 현상을 실시한다. 패턴은 후에 에칭하여 회로를 형성하게 된다. 한편, 포토 레지스트층(11)에도 노광 및 1차 현상 공정이 이루어지는 데, 이는 홈(14)을 형성하기 위함이다. 홈(14)은 후에 비아홀(15)이 되는 부분인데, 본 단계에서는 포토 레지스트층(11) 방향에서 동박이 드러나지 않을 정도의 깊이로 홈(14)을 형성한다. 이는 현상속도 조절을 통해서 이루어지는데, 노즐 분사 위치의 조절 및 라인내 압력을 조절하여 진행한다. 이와 같이 홈(14)을 동박(12)이 드러나지 않도록 형성하는 이유는 홈(14) 내부에서 드러난 동박(12)이 후에 에칭공정으로 제거되는 것을 방지하기 위함이다.

도 2의 (d)에서는 에칭을 하여 내층회로(16)를 형성한 후 2차 현상을 통하여 홈(14)을 비아홀(15)을 형성하는 단계이다. 비아홀(15)은 상/하층의 회로를 연결하는 통로의 역할을 한다. 이와 같은 공정을 통해서 기판(10)이 만들어 진다.

도 3는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 범프기판을 이용한 인쇄회로기판의 제조방법의 제조공정의 개념도이다.

도 3의 (a), (b)는 도 1의 S12, S13단계에 해당하는 것으로서, 제1 및 기판(10, 20)을 범프기판(30)을 사이에 두고 일괄적층하는 예를 보여준다.

한편, 범프기판(30)은 페이스트 범프(22)를 이용하여 제조되는데, 절연재(21) 내부를 페이스트 범프(22)가 관통된 것을 특징으로 한다. 절연재(21)는 일반적으로 프리프레그를 사용한다.

페이스트 범프(22)는 적층시 상/하 회로(16)를 연결시켜주는 역할을 하며, 따라서 회로(16)보다 경도가 낮아서 쉽게 변형되는 성질을 가지는 것이 바람직하다. 절연재(21) 또한 적층에 의하여 쉽게 변형되어 기판(10)과 기판(20)을 밀착시켜야 한다.

도 3의 (c)는 기판(10, 20) 표면을 시드층(41)으로 도금하고 기판(10, 20)에 제2 드라이 필름(31)을 부착하고, 노광 및 현상하여 패턴을 형성하는 단계이다.

시드층(41)은 무전해 도금으로 형성된다. 시드층(41)을 이용하여 후에 전기도금을 할 수 있게 된다. 시드층(41) 상면에는 제2 드라이 필름(31)을 부착한다. 제2 드라이 필름(31)은 패턴을 형성하기 위하여 노광 및 현상하게 된다.

도 3의 (d)는 기판(10, 20)를 도금하여 외층회로(52)를 형성하고, 비아홀(15) 내부를 도금층(51)으로 충전하고 제2 드라이 필름(31)을 박리하고 시드층(41)을 에칭하는 단계이다.

이는 일종의 에디티브(additive) 공법으로, 도금으로 외층회로(52)를 형성하는 공정이다. 이후 제2 드라이 필름(31)은 박리되고, 전기도금 공정에서 필요했던 시드층(41)은 에칭을 통하여 제거된다.

그러나 외층회로(52)는 다른 방법을 사용하여 형성할 수 도 있다. 예를 들어 기판의 외층에 전면도금을 한 경우 서브트랙티브(subtractive) 공법을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

이후에 외부소자 접속부를 제외하고 솔더 레지스트로 도포될 수 있으며, 외부소자 접속부는 표면처리 공정을 할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 범프기판을 이용한 인쇄회로기판의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 기판(70, 80), 포토 레지스트층(11), 비아홀(15), 도금층(51), 외층회로(52, 52a), 절연재(21), 페이스트 범프(22), 범프기판(30)이 도시되어 있다.

범프기판(30)은 페이스트 범프(22)가 절연재(21) 내부를 관통하고 있는 구조로서, 범프기판(30) 상하면에는 기판(70, 80)이 적층된 구조이다. 제1 및 제2 내층회로(16, 16a)는 페이스트 범프(22)를 통해서 전기적으로 도통된다. 절연재(21)는 프리프레그인 것이 바람직하다. 프리프레그는 일반적으로 사용되는 절연성 자재이다.

또한 비아홀(15) 내부에는 도금층(51)이 형성되어 상하층의 회로를 연결시켜 준다.

한편, 기판(70, 80)의 표면에는 외층회로(52, 52a)가 형성되어 있다. 이러한 외층회로(52, 52a)는 일반적으로 구리로 되어 있다. 이 외층회로(52, 52a)를 보호하기 위하여 외부소자 접속부(81)을 제외하고 솔더 레지스트(82)를 도포한다. 외부소자 접속부(81)는 표면처리 되어 있다. 표면처리는 일반적으로 니켈도금 또는 금 도금으로 이루어지며, 외부소자와의 접속성을 높혀준다.

본 발명의 기술 사상이 상술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상술한 실시예는 그 설명을 위한 것이지 그 제한을 위한 것이 아니며, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 레이저로 비아홀을 가공하지 않고 간단하게 비아홀을 형성할 수 있으며, 범프기판을 이용하여 일괄적층하기 때문에 다층 인쇄회로기판의 제조단가를 줄일 수 있으며, 전층 비아홀구조에 따른 설계 자유도를 향상이 되고, 박판기판 제조에 의하여 층간 연결이 짧아 인덕턴스 노이즈(inductance noise)감소가 이루어지는 장점이 있다.

Claims

(a) 기판의 표면에 내층회로를 형성하고, 상기 기판의 일부를 천공하여 비아홀을 형성하는 단계;

(b) 2개의 상기 기판 사이에 범프기판을 개재하되, 상기 내층회로가 상기 범프기판을 대향하고, 상기 비아홀의 위치가 상기 범프기판에 포함되는 페이스트 범프의 위치와 대응하도록 그 방향 및 위치를 정렬하는 단계;

(c) 2개의 상기 기판을 상기 범프기판의 방향으로 가압하여 일괄적층하는 단계를 포함하는 범프기판을 이용한 인쇄회로기판 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 (a) 단계는,

(a1) 포토 레지스트층의 표면에 동박층이 적층되는 단면 동박적층판에 제1 드라이 필름을 적층하는 단계;

(a2) 상기 제1 드라이 필름의 일부를 제거하고, 상기 포토 레지스트층의 일부 영역을 일부 깊이로 제거하여 홈을 형성하는 단계;

(a3) 상기 기판을 에칭하여, 상기 내층회로를 형성하는 단계;

(a4) 상기 홈의 깊이 방향으로 잔존하는 상기 포토 레지스트층을 제거하여 상기 동박층을 노출시키는 단계를 포함하는 범프기판를 이용한 인쇄회로기판 제조 방법.
제2항에 있어서,

상기 (a2) 단계는 상기 내층회로가 형성될 위치에 대응하여 상기 제1 드라이 필름의 일부를 제거하는 것을 포함하는 범프기판을 이용한 인쇄회로기판 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 (c)단계 이후에,

(d) 상기 기판의 표면에 무전해 도금으로 시드층을 형성하는 단계;

(e) 상기 기판에 제2 드라이 필름을 부착하고, 외층회로가 형성될 위치에 대응하여 상기 제2 드라이 필름의 일부를 제거하는 단계;

(f) 상기 기판의 표면을 도금하여 상기 비아홀의 내부를 충전하는 단계;

(g) 상기 제2 드라이 필름을 제거하고, 상기 외층회로를 형성하는 단계를 더 포함하는 범프기판을 이용한 인쇄회로기판 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 (g)단계 이후에 외부소자 접속부를 니켈도금 또는 금도금하여 표면처리하는 단계를 더 포함하는 범프기판을 이용한 인쇄회로기판 제조방법.
절연재와 상기 절연재를 관통하는 페이스트 범프를 포함하는 범프기판과;

상기 범프기판의 상하면에 적층되되. 상기 범프기판과 접하는 면에 내층회로가 형성된 외층기판과;

상기 외층기판을 관통하여 형성되는 비아홀과;

상기 비아홀 내부에 충전된 도금층을 포함하되,

상기 비아홀의 위치는 상기 페이스트 범프의 위치에 대응하는 범프기판을 이용한 인쇄회로기판.
제6항에 있어서,

상기 도금층은 상기 내층회로와 전기적으로 연결되는 범프기판을 이용한 인쇄회로기판.