상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 회로 패턴이 형성된 기판에 있어서, 상기 기판의 가장자리 부분에 상기 기판의 강도를 향상시키는 보강용 더미 금속 패턴(dummy metal pattern)이 소정 폭을 지니도록 도금된 보강 기판이 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 보강용 더미 금속 패턴은 상기 기판의 표면에 형성되고, 상기 보강용 더미 금속 패턴은 상기 회로 패턴과의 두께차가 오차율 ±10% 내외일 수 있다.
또는 상기 보강용 더미 금속 패턴은 상기 기판의 가장자리 부분의 측벽에 형성될 수 있다.
또한, 상기 보강용 더미 금속 패턴이 불연속적으로 형성되되, 불연속되는 부분은 상기 기판의 모서리부일 수 있다.
또한, 상기 기판은 다층 인쇄회로기판일 수 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 보강 기판의 제조 방법에 있어서, (a) 동일한 기판이 일정하게 구획 배치된 원판(source substrate)에 상기 기판의 크기에 따라 상기 기판의 가장자리 부분에 홈(groove)을 형성하는 단계; (b) 상기 원판의 표면에 회로 패턴을 형성함과 동시에 상기 홈의 내부 벽면에 보강용 더미 금속 패턴을 형성하는 단계; (c) 솔더 레지스터 코팅(Solder Resist Coating)하는 단계; (d) 상기 홈을 따라 상기 원판을 절단하는 단계를 포함하는 보강 기판의 제조 방법이 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (a)는 서로 이웃하는 상기 기판의 모서리가 이어지도록 상기 홈을 형성할 수 있다.
또한, 상기 단계 (b)와 단계 (c) 사이에, (b-1) 소정 횟수만큼 상기 단계 (a) 내지 (b)를 반복하여 상기 원판이 다층 기판이 되도록 하는 단계를 포함하되, 각 층마다 상기 홈의 위치는 동일할 수 있다.
또한, 상기 원판은 다층으로 형성되어 내층 회로를 가질 수 있다.
그리고 상기 단계 (b)는 상기 회로 패턴과 상기 보강용 더미 금속 패턴이 동일한 금속으로 도금되어 형성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 보강 기판 및 제조 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 동일 또는 유사한 개체를 순차적으로 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 보강 기판의 평면도이고,도 2는 보강 기판 중 일 실시예의 단면도이며, 도 3은 보강 기판 중 다른 실시예의 단면도이다. 도 4는 두께에 따른 강도(stiffness)를 나타낸다. 본 실시예에서는 박형 기판(두께 250㎛ 이하의 기판)을 중심으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 보강 기판은 기판(100)의 가장자리 부분에 보강용 더미 금속 패턴(110a, 110b, 110c, 110d)이 형성되어 있다.
보강용 더미 금속 패턴(110a, 110b, 110c, 110d)은 기판(100)의 가장자리 부분에 소정의 폭을 가지고 형성된다. 폭은 기판(100)의 두께, 재질 등에 따라 휨을 방지하고 강도를 높일 수 있도록 하는 값을 가진다.
보강용 더미 금속 패턴(110a, 110b, 110c, 110d)은 기판(100)의 모서리(B 부분)에서 연결되지 않는 것이 바람직하다. 모서리(B 부분)까지 보강용 더미 금속 패턴(110a, 110b, 110c, 110d)이 형성되어 서로 연결된다면, 기판(100)을 형성하는 합성 수지와 보강용 더미 금속 패턴(110a, 110b, 110c, 110d)을 형성하는 금속 간의 열팽창이 차이가 나서 의도하지 않은 휨이 발생할 수 있기 때문이다.
보강용 더미 금속 패턴(110a, 110b, 110c, 110d)은 모서리를 제외한 기판(100)의 가장자리 부분에만 형성된다. 기판(100)의 표면 전체에 보강용 더미 금속 패턴을 형성하는 경우에 전체적인 강도를 높일 수 있지만, 기판(100)의 양 표면 중 전면(front surface)과 후면(back surface)에 형성되는 회로 패턴이 다름으로 인해 회로 패턴을 형성하는 금속의 면적 균형이 깨지게 된다. 일반적으로, 기판(100)의 전면에는 칩(chip) 등의 전기부품이 실장되고, 후면에는 다른 패키지에의 실장 또는 외부와의 전기적인 접속을 위한 볼 랜드(ball land)가 형성된다. 보강용 더미 금속 패턴을 표면 전체에 형성하게 되는 경우에, 보강용 더미 금속 패턴은 후면보다 전면에 많은 면적을 차지하게 되고 양 표면의 금속의 면적 균형이 깨진다. 전면과 후면의 응력이 차이가 나게 되고 휨이 발생하게 된다. 따라서, 기판(100)의 가장자리 부분에만 보강용 더미 금속 패턴(110a, 110b, 110c, 110d)을 형성함으로써 기판(100)의 양 표면의 금속 면적의 균형을 깨지 않게 되어 기판(100) 자체의 휨이 줄어드는 효과가 있다.
보강용 더미 금속 패턴(110a, 110b, 110c, 110d)은 동(copper)으로 형성되는 것이 일반적이며, 그 외에도 금(Au), 은(Ag) 등의 도체가 될 수 있는 금속으로 형성될 수 있다. 다만, 기판(100) 상에 보강용 더미 금속 패턴(110a, 110b, 110c, 110d)의 형성이 회로 패턴의 형성과 동시에 이루어진다면, 회로 패턴을 형성하는 금속과 동일한 물질로 보강용 더미 금속 패턴(110a, 110b, 110c, 110d)이 형성되는 것이 바람직하다.
도 2를 참조하면, 기판(100)의 양 표면에만 형성된 보강용 더미 금속 패턴이 도시되어 있다. 기판(100)으로 사용되는 코어재의 두께를 200㎛ 정도(박형 기판을 예로 든 것임)로 가정하면, 기판(100)의 양 표면에 형성된 보강용 더미 금속 패턴(110a', 110a'', 110c', 110c'')은 각각 10~30㎛ 정도의 두께를 가진다. 양 표면에 형성된 보강용 더미 금속 패턴(110a', 110a'', 110c', 110c'')의 두께를 합하면 20~60㎛가 된다. 이는 기판(100) 상에 형성되는 회로 패턴의 두께와 동일하거나 유사하다. 보강용 더미 금속 패턴(110a', 110a'', 110c', 110c'')은 회로 패턴과 동일한 공정 중에 동시에 형성되므로, 두께의 오차율이 ±10% 이내인 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면, 기판(100)의 가장자리 부분의 측벽에 형성된 보강용 더미 금속 패턴(110a''', 110c''')이 도시되어 있다. 기판(100)으로 사용되는 코어재의 두께를 200㎛ 정도(박형 기판을 예로 든 것임)로 가정하면, 기판(100)의 가장자리 부분의 측벽에 형성된 보강용 더미 금속 패턴(110a''', 110c''')은 코어재의 두께 및 기판(100) 상에 형성되는 회로 패턴의 두께인 10~30㎛ 정도의 두께가 양 표면에 합해진 220~260㎛ 정도가 된다. 기판(100)의 가장자리 부분의 측벽에 형성된 보강용 더미 금속 패턴(110a''', 110c''')의 측벽 방향으로의 두께는 기판(100)의 표면 상에 형성되는 두께의 80~100%이다. 즉, 측벽 방향으로의 두께는 8~30㎛ 정도가 된다.
도 4를 참조하면, 기판에 가해지는 각 힘 29GPa(410), 150GPa(420), 240GPa(430)에 대하여 기판의 두께의 제곱에 비례하여 강도(stiffness)가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 기판(100)의 가장자리 부분의 측벽에 형성된 보강용 더미 금속 패턴(110a''', 110c''')은 그 두께에 의해 우수한 강도를 가지게 되어 기판(100)의 휨을 방지한다.
여기서, 회로 패턴은 기판(100)의 표면 상에 형성되는 전기신호의 이동 통로 역할을 하는 금속 배선을 의미한다. 기판(100) 제조에 있어서, 회로 패턴을 형성하는 방법으로는 애디티브(additive) 방식, 서브트랙티브(subtractive) 방식 또는 세미-애디티브(semi-additive) 방식 등이 있다.
애디티브(additive) 방식은 절연 기판 상에 도전성 재료를 무전해 도금 또는 전해 도금 등을 통해 선택적으로 석출시키는 등의 방법으로 도금하여 도체 패턴을 형성하는 기판의 회로 형성 방법이다. 전해 동 도금(electrolytic copper plating)을 위한 시드층(seed layer)의 존재 유무에 따라 풀-애디티브(full-additive) 방식과 세미-애디티브(semi-additive) 방식으로 나누어 진다.
서브트랙티브(subtractive) 방식은 금속이 도포된 절연 기판 상에 도체 외에 불필요한 부분을 에칭 등에 의하여 선택적으로 제거하여, 도체 패턴을 형성하는 기판의 회로 형성 방법이다. 일반적으로 포토 레지스트(photo resist)로 도체 패턴이 형성될 부분 및 홀(hole) 내를 텐팅(Tenting)한 후 에칭하므로 텐트 및 에치 (Tent and etch) 방법이라고도 한다.
회로 패턴의 형성 과정은 다음과 같다. 회로 형성은 드릴링을 통한 홀의 형성 후에 이루어지므로, 가공시 기판(100) 표면에 얇게 입혀진 동박이 밀리면서 돌출되는 드릴버(burr)를 제거하는 디버링 또는 가공시 드릴비트의 마찰열에 의해 수지가 녹아 붙은 스미어(smear)를 제거하는 디스미어(desmear) 공정이 선행된다. 이후 무전해 동도금(화학 동도금), 전기 동도금 공정을 통해 회로 패턴을 형성한다.
이러한 회로 패턴을 형성할 때 실시하는 도금 공정에서 보강용 더미 금속 패턴(110a, 110b, 110c, 110d)도 동시에 형성된다. 이하에서는, 보강용 더미 금속 패턴이 형성되어 강도가 보강된 보강 기판의 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 홈이 형성된 원판(source substrate)을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 C 부분의 확대도이다. 도 7은 회로 형성 후의 원판을 나타낸 도면이고, 도 8은 최종적으로 원판을 절단하여 기판을 생성하는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 원판(200)은 기판(100n)을 제조함에 있어서 생산성을 높이기 위해 다수의 기판(100n)을 동시에 형성할 수 있도록 한다. 원판(200)에는 동일한 회로 패턴을 가지고 동일한 기능을 하는 기판(100n)이 일정하게 구획 배치되어 있다. 원판(200)의 전면과 후면에 회로를 형성하기 전에 기판(100n)의 크기에 따라 각 기판(100n)의 가장자리를 따라 홈(groove; 250)을 형성한다. 홈(250)은 라우터(router), 펀칭(punching), 다이서(dicer), 레이저 드릴(laser drill), CNC 드릴 등을 이용하여 기계적인 방법으로 형성할 수 있다.
홈(250)을 형성함에 있어서, 기판(100n)이 이웃하고 있는 다른 기판과 분리되지 않도록 4개의 모서리가 이어지도록 한다. 이는 기판(100n)의 4개의 모서리가 끊어져서 흩어지지 않도록 한다. 그리고 앞서 설명한 바와 같이 모서리(B 부분)까지 보강용 더미 금속 패턴이 형성되어 서로 연결된다면, 기판(100)을 형성하는 합성 수지와 보강용 더미 금속 패턴을 형성하는 금속 간의 열팽창이 차이가 나서 의도하지 않은 휨이 발생할 수 있기 때문에 보강용 더미 금속 패턴이 4개의 모서리에는 형성되지 않도록 한다.
도 7을 참조하면, 홈(250)의 내부 측벽 즉, 추후 각각의 기판(100n)으로 분리되었을 때의 가장자리 부분의 측벽에 보강용 더미 금속 패턴(110a''', 110c''')이 형성된다. 이는 기판(100n)의 표면에 회로 패턴(700)이 형성됨과 동시에 이루어진다. 회로 패턴(700)의 형성은 앞서 설명한 바와 같이 디버링, 디스미어, 무전해 동도금 및 전기 동도금을 통해서 이루어진다.
회로 패턴(700)의 형성은 서브트랙티브 방식, 세미-애디티브 방식 중 어느 방법에 의해서도 가능하다. 회로 패턴(700)의 형성과 동시에 보강용 더미 금속 패턴(110a''', 110c''')도 형성되므로, 보강용 더미 금속 패턴(110a''', 110c''') 역시 서브트랙티브 방식 또는 세미-애디티브 방식 중 어느 하나의 방법에 의해 형성된다.
이후 일반적인 인쇄회로기판의 제조 방법에 따라 순차 빌드업(sequential build-up) 공정에 의해 또는 프레스 공정에 의해 다층 기판을 형성할 수 있다. 순차 빌드업 공정은 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 회로 패턴(700) 및 보강용 더미 금속 패턴(110a''', 110c''')이 형성된 기판의 양면에 프리프레그(prepreg)를 적층하고, 내층과 외층 회로를 연결하는 홀을 형성한 후 다시 외층 회로를 형성하는 도금을 수행하는 방법을 반복함으로써 다수의 층으로 형성되는 기판을 형성하는 방법이다. 순차 빌드업 공정시 각 층마다 형성되는 회로는 중앙에 위치하는 원판(200)에 형성된 홈(250)에 상응하는 부분에 보강을 위한 보강용 더미 금속 패턴이 형성되는 것이 바람직하다.
도 8을 참조하면, 솔더 레지스트 코팅(Solder Resist Coating)이 도시되어 있다. 단층 기판 또는 다층 기판을 형성한 후 솔더 레지스트(solder resist; 800)를 표면에 형성하고 솔더(solder)를 올리기 위한 개방구(opening)를 형성한다. 그리고 마지막으로 각 기판(100n) 간에 연결되어 있는 4개의 모서리 부분을 절단함으로써 하나의 완성된 제품으로서의 기판을 생성한다. 절단은 라우터, 다이서 등의 기계적인 절단기에 의해 수행된다.
상술한 바와 같이 원판(200) 즉, 코어재에 홈(250)을 형성하고, 보강용 더미 금속 패턴을 홈(250)의 내부 측벽에 형성하는 방법을 반복함으로써 다층화하여 다층 기판을 형성할 수 있다.
또는 동일한 기판이 일정하게 구획 배치된 원판을 다층 기판으로 미리 형성한 후에 각 기판의 가장자리 부분에 홈(960)을 형성하고, 홈(960)의 내부 측벽을 도금함으로써 보강용 더미 금속 패턴을 형성할 수 있다. 이에 대해서는 이하 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 다층으로 형성된 보강 기판의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 다층으로 구성된 빌드업 기판의 구조가 2-2-2(상부 회로층 2개-코어 회로층 2개-하부 회로층 2개)이다. 코어재(900)의 두께가 200㎛, 각 층의 회로 패턴(910, 930, 950, 910', 930', 950')의 두께가 15㎛, 각 층간의 구분을 위한 절연층(920, 940, 920', 940')의 두께가 30㎛인 경우에, 총 410㎛(200㎛+15㎛×6+30㎛×4)의 도금이 홈(960)의 내부 측벽에 형성되어 기판의 강도가 대폭 향상된다.
이 경우에도 홈(960)의 형성에 있어서, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 하나의 제품으로서의 각 기판의 4개의 모서리는 이웃하는 기판과 이어지도록 한다. 그 이유에 대해서는 앞서 상세히 설명했는바 생략한다.
도 10을 참조하면, 솔더 레지스트(970)를 표면에 형성하고 솔더를 올리기 위한 개방구를 형성한다. 그리고 마지막으로 각 기판 간에 연결되어 있는 4개의 모서리 부분을 절단함으로써 하나의 완성된 제품으로서의 기판을 생성한다. 절단은 라우터, 다이서 등의 기계적인 절단기에 의해 수행된다.
본 발명에 따른 보강 기판에 있어서, 강도 향상 및 기판의 휨 방지를 위한 보강용 더미 금속 패턴은 금, 은, 동 등 도체가 되는 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 보강용 더미 금속 패턴의 형성 방법은 하나의 실시예로 설명한 도금 방법 이외에도 잉크젯 방식, 무전해 도금 방식(풀 애디티브 방식) 등 금속으로 기판의 표면 상에 회로를 형성할 수 있는 방법이면 되는 것은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다.