KR100704936B1 - 전자부품 내장 인쇄회로기판 및 그 제작방법 - Google Patents

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Abstract

전자부품 내장 인쇄회로기판 및 그 제작방법이 개시된다. 외부 전극을 구비한 전자부품 내장 인쇄회로기판에 있어서, 전자부품을 수용하는 삽입공이 천공된 기재와, 전자부품과 삽입공 사이에 충전되어 전자부품을 고정하는 충전제와, 기재상에 적층되어 전극과 접하는 접합층을 포함하며, 접합층에는 회로가 형성된 인쇄회로기판은 전자부품의 외부 전극과 접합층이 접하기 때문에 전기적 신뢰성이 우수하고, 비어홀을 형성할 필요가 없기 때문에 제조 비용 및 시간을 절감할 수 있게 된다.
능동소자, 수동소자, 비어홀

Description

전자부품 내장 인쇄회로기판 및 그 제작방법{Printed Circuit Board Having Embedded Electronic Parts and Methods of Fabrication therefor}
도 1은 종래의 전자부품 내장 인쇄회로기판을 나타내는 단면도.
도 2는 상하 방향의 외부 전극을 갖는 전자부품을 내장한 본 발명의 일실시예에 따른 전자부품 내장 인쇄회로기판의 단면도.
도 3은 기재가 동박적층판인 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자부품 내장 인쇄회로기판의 단면도.
도 4는 전자부품의 일면만 외부 전극을 갖는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자부품 내장 인쇄회로기판의 단면도.
도 5는 기재가 동박적층판인 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자부품 내장 인쇄회로기판을 나타낸 단면도.
도 6a는 전자부품의 일면에 형성된 외부 전극의 일실시예를 나타내는 개략도.
도 6b는 전자부품의 일면에 형성된 외부 전극의 다른 실시예를 나타내는 개략도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전자부품 내장 인쇄회로기판 제조방법을 나타내는 흐름도.
도 8은 기재에 전자부품이 수용되는 삽입공을 형성한 상태를 도시한 단면도.
도 9a는 점착시트를 이용하여 전자부품을 고정하는 단계를 나타낸 단면도.
도 9b는 점착제를 도포하여 전자부품을 고정하는 단계를 나타낸 단면도.
도 10은 삽입공과 전자부품 사이를 충전한 상태를 나타낸 단면도.
도 11은 기재의 양면에 전자부품의 전극과 접하는 접합층을 적층한 상태를 나타낸 단면도.
도 12는 접합층의 양면에 회로가 형성된 상태를 도시한 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 도면부호의 설명*
31: 기재 33: 삽입공
35: 충전제 37: 접합층
39: 점착시트 41: 점착제
43: 전기부품 431: 제1전극
433: 제2전극
본 발명은 전자부품을 내장한 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자부품의 외부 전극에 접하는 접합층을 구비한 전자부품 내장 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 전자기기의 고성능화 및 소형화의 요구에 부응하여 전자부품이 고밀도화 및 고성능화되고 있다. 따라서, 전자부품의 고밀도 실장이 가능한 소형 인쇄회로기판의 수요가 점점 증가하고 있다. 이러한 요구에 부응하여 서로 다른 층에 형성되는 배선 간 또는 전자부품과 배선 간을 비어홀(via hole)에 의하여 전기적으로 접속하는 다층 회로 기판의 개발이 진행되고 있다. 이러한 다층 회로기판은 전자부품 간을 접속하는 배선을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 고밀도 배선화를 실현할 수 있는 장점이 있다. 그리고 전자부품의 실장으로 인해 인쇄회로기판의 표면적을 넓힐 뿐만 아니라 전기적 특성도 우수한 장점이 있다.
도 1은 종래의 전자부품을 실장한 인쇄회로기판을 나타내는 단면도이다. 종래의 인쇄회로기판(10)은 배선층(11)의 표면에 전자부품(14)을 실장한 후 절연층(12)을 적층하고 그 상면에 다시 배선층(11)을 적층 한다. 그리고 배선층(11)간의 연결 및 배선층(11)과 전자부품(14) 사이의 전기적인 연결을 위하여 다수의 비어홀(via hole, 13)이 형성되어 있다.
이와 같은 비어홀(13)은, 절연층(12)을 형성하고 홀을 천공한 후 금속을 홀의 내부에 도금함으로써 형성된다. 그러나 이와 같은 비어홀(13)은 그 제작과정이 번거로운 뿐만 아니라, 비어홀(13)에 의해 상기 배선층(11)의 설계에 많은 제약이 따르게 된다.
또한, 안정적인 인쇄회로기판을 제공하기 위해서는 비어홀(13)의 신뢰성이 중요하다. 그런데 비어홀(13)은 인쇄회로기판의 제작시 발생하는 열 및 사용 환경의 온도 변화에 따른 절연층(12)과의 열팽창의 차이로 인해 비어홀(13)에 응력이 발생하게 되는데, 이와 같은 응력은 비어홀(13)의 접속 신뢰성을 저하하는 원인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로,
본 발명의 목적은 비어홀을 형성할 필요가 없는 전자부품 내장 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 실시예에 의해 구현된다.
본 발명의 일실시예에 따른 전자부품 내장 인쇄회로기판은 외부 전극을 구비한 전자부품 내장 인쇄회로기판에 있어서, 전자부품을 수용하는 삽입공이 형성된 기재와, 전자부품과 삽입공 사이에 충전되어 전자부품을 고정하는 충전제와, 기재상에 적층되어 전극과 접하는 접합층을 포함하며, 접합층에는 회로가 형성된다.
이와 같은 구성으로 인해 본 발명의 전자부품이 내장된 인쇄회로기판은 접합층과 전자부품의 전극이 직접 접하기 때문에 비어홀을 형성할 필요가 없게 된다. 이로 인해 전자부품의 전기적 접속의 신뢰성을 향상할 수 있고 인쇄회로기판의 설계를 더욱 유연성 있게 할 수 있을 뿐만 아니라 제조 비용 및 시간을 절감할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기재는 전자부품과 실질적으로 동일한 두께를 가지고, 전자부품의 일면에는 제1전극이 타면에는 제2전극이 각각 형성되어 있으며, 접합층은 제1전극과 접하는 제1접합층 및 제2전극과 접하는 제2접합층으로 이루어진다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전자부품의 일면에는 2 이상의 전극이 형성되어 있으며, 접합층은 전극과 접하는 하나의 접합층을 포함할 수도 있다.
기재를 동박적층판으로 형성할 수 있다. 그리고 전자부품은 수동소자뿐만 아니라 능동소자일 수 있으며 수동소자 및 능동소자를 동시에 내장할 수 있다. 또한, 인쇄회로기판은 2 이상의 층으로 적층될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 외부 전극을 구비한 전자부품 내장 인쇄회로기판 제조방법은, 기재에 전자부품이 수용되는 삽입공을 형성하는 단계와, 삽입공에 전자부품을 삽입하여 고정하는 단계와, 삽입공과 전자부품 사이를 충전하는 단계와, 기재의 적어도 일면에 전극과 접하는 접합층을 형성하는 단계와, 접합층에 회로를 형성하는 단계를 포함한다.
전자부품을 삽입공 내에 고정하는 단계는 기재의 일면에 점착시트를 부착하여 고정하거나, 점착제를 사용하여 전자부품을 고정할 수 있다. 점착시트 또는 점착제는 열이나 UV광에 의해 점착성을 잃는 물질로 이루질 수 있다.
삽입공을 형성하는 과정에서 발생하는 스미어를 제거하는 디스미어 공정을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
충전제를 삽입공에 충전하는 단계에서는 진공인쇄기를 이용함으로써 삽입공 내부에 기포의 발생을 차단하는 것이 바람직하다. 기재는 절연층 또는 절연층을 포함하는 동박적층판일 수 있다. 전자부품은 수동소자 및/또는 능동소자일 수 있다.
삭제
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자부품 내장 인쇄회로기판의 일실시예에 따른 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전자부품 내장 인쇄회로기판(30)은 삽입공(33)을 구비하며 전자부품(43)과 실질적으로 동일한 두께를 갖는 기재(31)와, 상기 삽입공(33)에 충전되는 충전제(35)와, 상기 기재(31)의 일면 또는 양면에 적층되는 접합층(37)을 포함한다.
상기 기재(31)는 상기 접합층(37) 사이에 개재되는 절연층이다. 상기 기재(31)는 열경화성 수지를 포함하는 수지 조성물에 무기 필러(filler)를 분산시킨 층으로 형성될 수 있다. 열경화성 수지로는 에폭시(epoxy) 수지, 페놀(phenol) 수지 또는 이소시아네이트(isocyanate) 수지로부터 선택되는 적어도 한 종류를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 열경화성 수지가 기계적 강도 및 내열성이 우수하기 때문이다. 그리고 수지 조성물에는 필요에 따라 커플즈(coupling)제, 분산제 또는 착색제 등의 각종 첨가제를 첨가하여 기재(31)의 성능을 향상시키는 것이 바람직하다. 예를 들면 커플즈제는 수지 조성물과 무기 필러와의 접착성을 개선할 수 있고 분산재는 무기 필러의 분산성을 개선하고 혼합물 내의 얼룩을 제거할 수 있다.
무기 필러는 Al2O3, MgO, BN, SiO2, SiC, Si3N4 등에 의해 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 이들 재료는 열전도성이 우수하기 때문에 상기 기재(31)의 방열성을 높일 수 있다.
상기 기재(31)의 소정의 위치에는 삽입공(33)이 천공된다. 상기 삽입공(33)에는 상기 전자부품(43)이 삽입되기 때문에, 상기 삽입공(33)의 크기는 상기 전자부품(43)의 크기보다 다소 크게 형성된다. 상기 삽입공(33)을 형성하는 방법으로는 프레싱(pressing), 드릴링(drilling) 또는 레이저 가공 등 다양한 방법이 있다. 드릴링 또는 프레싱 공정을 이용하여 상기 삽입공(33)을 형성하는 경우 발생하는 스미어(smear)를 제거하는 디스미어(desmear) 공정을 추가로 수행하는 것이 바람직하다.
상기 충전제(35)는 상기 삽입공(33)에 삽입되어 고정된 전자부품(43)과 상기 삽입공(33) 사이에 충전됨으로써 상기 전자부품(43)을 고정하는 역할을 한다. 상기 충전제(35)로는 일반적으로 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 상기 충전제(35)를 충전하는 경우, 진공 인쇄기를 사용함으로써 상기 삽입공(33)에서 기포의 발생을 차단하는 것이 바람직하다.
상기 접합층(37)은 상기 기재(31)의 일면 또는 양면에 적층되는 금속층으로서, 전자부품(43)의 외부 전극(431, 433)과 접한다. 상기 접합층(37)은 구리 도금에 의해 형성될 수 있다. 상기 접합층(37)은 전자부품(43)의 전극(431, 433)과 직접 접하기 때문에, 본 발명의 전자부품 내장 인쇄회로기판은 비어홀을 형성할 필요 가 없게 된다. 따라서 상기 접합층(37) 상에 회로를 형성하는 경우, 종래와 같이 비어홀을 고려할 필요가 없기 때문에, 보다 유연성 있는 설계가 가능하고 제조 비용 및 시간을 절감할 수 있다. 그리고 상기 접합층(37)과 전자부품(43)의 전극(431, 433)이 직접 접하기 때문에 전기적인 신뢰성이 우수하다. 상기 접합층(37)상에는 인쇄회로공정에 의해 각종 회로가 형성된다.
전자부품(43)은 상기 기재(31)와 실질적으로 동일한 두께를 갖는다. 그리고 상면 및 하면에는 제1전극(431) 및 제2전극(433)이 각각 형성되어 있다. 상기 제1전극(431) 및 제2전극(433)은 상기 접합층(37)과 접한다. 전자부품(43)은 트랜지스터(transistor), IC, LSI 등과 같은 능동소자 또는 저항(resistor), 콘덴서(condenser) 또는 인덕터(inductor)와 같은 수동소자일 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자부품 내장 인쇄회로기판을 나타낸 단면도이다. 본 실시예에서는 상기 기재(31)를 동박적층판(copper clad laminate, CCL)(31)으로 형성하였다. 상기 동박적층판(31)의 상면 및 하면에 각각 형성된 상부동박(311) 및 하부동박(315) 상에는 접합층(37)이 각각 적층된다. 그리고 상기 상부동박(311) 및 하부동박(315)과 상기 접합층(37)에는 인쇄회로공정에 의해 회로가 형성된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자부품 내장 인쇄회로기판의 단면도이다. 전자부품(43)은, 도 5a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이 일면에만 외부 전극(431, 433)이 형성되어 있다. 상기 전극(431, 433)은 하나의 접합층(37)과 접한다. 이때, 상기 기재(31)의 두께는 전자부품(43)의 두께와 동일하거나 클 수 있다. 상 기 기재(31)는 도 5에서와 같이 동박적층판(31)으로 형성될 수 있다.
도 6a 내지 도 6b는 전자부품(43)의 외부 전극의 형상을 나타내는 개략도이다. 전자부품(43)의 외부에 형성된 전극은 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 형성될 수 있지만, 전자부품(43)의 일면에 다수 개가 형성될 수도 있다. 이와 같이 전자부품(43)의 일면에만 전극이 형성된 경우에는 전극과 접하는 접합층(37)을 일면에만 형성할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전자부품 내장 인쇄회로기판 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 도 7에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 일실시예에 따른 전자부품 내장 인쇄회로기판 제조방법은 상기 기재(31)에 전자부품(43)이 수용되는 삽입공(33)을 형성하는 단계(S10), 상기 삽입공(33)에 전자부품(43)을 삽입하여 고정하는 단계(S20), 상기 삽입공(33)과 전자부품(43) 사이를 충전하는 단계(S30), 상기 기재(31)의 일면에 전극과 접하는 상기 접합층(37)을 형성하는 단계(S40) 및 상기 접합층(37)에 회로를 형성하는 단계(S50)를 포함한다. 이하에서는, 상기 S10 단계 내지 S50 단계를 도 8 내지 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.
도 8은 상기 기재(31')에 상기 삽입공(33)을 형성하는 상기 S10 단계에 따른 단면도이다. 상기 삽입공(33)은 프레싱, 드릴링 또는 레이저 가공 등에 의해 형성된다. 상기 삽입공(33)의 크기는 전자부품(43)의 크기보다 다소 크게 형성하여, 상기 삽입공(33)에 전자부품(43)이 수용될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 9a는 상기 삽입공(33)에 수용된 전자부품(43)을 고정하는 상기 S20 단계의 일실시예를 나타낸 단면도이다. 상기 기재(31)의 일면에는 점착시트(39)가 부착 되는데, 상기 점착시트(39)에 의해 전자부품(43)이 상기 삽입공(33) 내부에서 고정된다. 상기 점착시트(39)는 일반적인 양면 테이프를 사용할 수 있다. 상기 점착시트(39)는 상기 충전제(35)의 충전 후 박리 된다.
도 9b는 상기 S10 단계의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 먼저, 테이블 상(T)에 전자부품(43)의 크기보다 다소 큰 면적으로 점착제(41)를 도포한 후 상기 기재(31) 및 전자부품(43)을 순차적으로 위치시킨다. 상기 점착제(41)는 점착성 잉크를 사용할 수 있다. 전자부품(43)을 점착제(41)에 의해 고정한 상태에서 상기 충전제(35)로 충전한 후, 상기 점착제(41)가 상기 기재(31)의 표면보다 돌출되거나 상기 전자부품(43)의 전극을 덮는 경우는 연마 공정에 의해 이를 제거한다.
상기 점착시트(39) 또는 상기 점착제(41)는 열이나 UV노광에 의해 점착성을 상실하는 것이 바람직하다. 이로 인해 상기 점착시트(39) 또는 상기 점착제(41)에 의해 전자부품(43)을 고정한 상태에서 충전제를 충전한 후 열이나 UV노광을 가하여 상기 점착시트(39)를 용이하게 분리하거나 상기 기재(31)를 테이블(T)로부터 용이하게 분리할 수 있게 된다.
도 10은 상기 삽입공(33)과 상기 전자부품(43) 사이를 충전하는 상기 S30 단계를 나타낸 단면도이다. 상기 삽입공(33)은 에폭시 수지 등에 의한 충전제(35) 의해 충전됨으로써, 전자부품(43)이 상기 충전제(35)에 의해 고정된다. 상기 충전제(35)는 진공 인쇄기에 의해 충전됨으로써 상기 삽입공(33) 내부의 기포 발생을 억제할 수 있다. 상기 충전제(35)는 일반적으로 플러깅(plugging) 공정에 의해 충전된다.
도 11은 상기 기재(31)에 전자부품(43)의 전극(431, 433)과 접하는 상기 접합층(37)을 형성한 상기 S40 단계를 나타낸 단면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이 상기 접합층(37)은 구리 도금 등에 의해 상기 기재(31)의 양면에 적층되어 전자부품(43)의 전극(431, 433)과 접합한다. 물론, 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 전자부품(43)의 일면에 전극이 형성된 경우에는 상기 접합층(37)을 상기 기재(31)의 일면에만 형성할 수도 있다.
도 12는 상기 접합층(37)에 회로를 형성하는 상기 S50 단계에 따른 단면도이다. 상기 기재(31)의 상부 및 하부에 형성된 접합층(37)에는 일반적인 회로형성공정을 통해 회로가 형성된다. 그리고 전자부품(43)이 내장된 부분에는 상기 접합층(37)을 선택적으로 남겨서 전기적 접속이 가능하게 한다. 이상과 같이 형성된 전자부품 내장 인쇄회로기판(30)을 2층 이상 적층 할 수 있다.
이상과 같은 내용은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기와 같은 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 실시예 또는 변경예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
본 발명은 전자부품의 전극과 접합층의 직접적인 접합에 의해 전자부품이 연결되기 때문에 전기적인 신뢰성이 우수한 전자부품 내장 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명은 비어홀을 형성할 필요가 없기 때문에 제조가 용이하고 비용 및 시간을 절감할 수 있는 전자부품 내장 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.

Claims (13)

  1. 외부 전극을 구비한 전자부품을 내장한 인쇄회로기판에 있어서,
    상기 전자부품을 수용하는 삽입공이 형성된 기재와;
    상기 전자부품과 상기 삽입공 사이에 충전되어 상기 전자부품을 고정하는 충전제와;
    상기 기재상에 적층되어 상기 전극과 접하는 접합층을 포함하며,
    상기 접합층에는 회로가 형성되는 전자부품 내장 인쇄회로기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재는 상기 전자부품과 실질적으로 동일한 두께를 가지고,
    상기 전자부품의 일면에는 제1전극이 타면에는 제2전극이 각각 형성되어 있으며,
    상기 접합층은 상기 제1전극과 접하는 제1접합층 및 상기 제2전극과 접하는 제2접합층으로 이루어지는 전자부품 내장 인쇄회로기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자부품의 일면에는 2 이상의 전극이 형성되어 있으며,
    상기 접합층은 상기 전극과 접하는 하나의 접합층을 포함하는 전자부품 내장 인쇄회로기판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 기재는 동박적층판인 전자부품 내장 인쇄회로기판.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전자부품은 수동소자 및/또는 능동소자인 전자부품 내장 인쇄회로기판.
  6. 외부 전극을 구비한 전자부품 내장 인쇄회로기판 제조방법에 있어서,
    (a) 기재에 상기 전자부품이 수용되는 삽입공을 형성하는 단계와;
    (b) 상기 삽입공에 상기 전자부품을 삽입하여 고정하는 단계와;
    (c) 상기 삽입공과 상기 전자부품 사이를 충전하는 단계와;
    (d) 상기 기재의 적어도 일면에 상기 전극과 접하는 접합층을 형성하는 단계와;
    (e)상기 접합층에 회로를 형성하는 단계를 포함하는 전자부품 내장 인쇄회로기판 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 기재의 일면에 점착시트를 부착하여 상기 전자부품을 고정하는 전자부품 내장 인쇄회로기판 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 점착잉크를 사용하여 상기 전자부품을 고정하는 전자부품 내장 인쇄회로기판 제조방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 점착시트 또는 점착잉크는 열이나 UV광에 의해 점착성을 잃는 물질로 이루어지는 전자부품 내장 인쇄회로기판 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 상기 삽입공에 형성된 스미어를 제거하는 디스미어 공정을 포함하는 전자부품 내장 인쇄회로기판 제조방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 진공 인쇄기에 의해 충전되는 전자부품 내장 인쇄회로기판 제조방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 기재는 동박적층판인 전자부품 내장 인쇄회로기판 제조방법.
  13. 제 6 항에 있어서, 상기 전자부품은 수동소자 및/또는 능동소자인 전자부품 내장 인쇄회로기판 제조방법.
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