KR101026061B1 - 저항층 내장 도전체 및 그 제조방법과 인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동박; 상기 동박의 일면에 형성된 저항층; 및 상기 저항층에 형성된 SiO_X계 또는 SiN_X계 물질의 코팅층;을 포함하는 인쇄회로기판용 저항층 내장 도전체를 개시한다.

인쇄회로기판, 저항층 내장 도전체, 임베디드, 전해동박, CVD

Description

저항층 내장 도전체 및 그 제조방법과 인쇄회로기판{Conductor having resistance layer, fabrication method thereof and printed circuit board including the same}

본 발명은 저항층 내장 도전체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판(PCB) 내에 임베디드(Embedded) 저항을 형성하기 위해 동박에 박막의 저항층이 형성된 구조를 가진 인쇄회로기판용 저항층 내장 도전체와 그 제조방법 및 인쇄회로기판에 관한 것이다.

최근 각종 휴대용 전자기기 등에 사용되는 인쇄회로기판은 소자의 고속동작이나 고밀도화, 기기 소형화 등을 실현하기 위해 회로배선이나 부품이 임베디드 타입으로 구성되는 추세를 보이고 있다.

임베디드 타입의 인쇄회로기판은 저항이나 커패시터 등 수동부품과 집적회로(IC) 등이 기판 자체에 내장되어 점유면적과 신호간섭 등을 줄일 수 있는 장점을 가진 차세대 제품으로서, 경박단소화 되어가는 IT 관련 제품에 유용하게 적용될 수 있다. 특히 인쇄회로기판에 임베디드 저항이 형성된 경우에는 기존 표면실장 타입에서 저항이 실장되어야 할 위치에 다른 부품을 배치할 수 있으므로 기판의 이용효 율을 높일 수 있는 장점이 있다.

인쇄회로기판에 임베디드 저항을 형성하기 위한 기술로서, 종래에는 Asahi chemical사의 카본(Carbon)계 임베디드 페이스트(paste)를 도포하는 방법이 널리 사용되었다. 이와 관련된 기술로는 대한민국 공개특허 제2007-77823호(임베디드 저항을 구비하는 인쇄회로기판 및 그 제작방법)을 들 수 있다.

그런데, 임베디드 페이스트를 사용하는 경우에는 저항편차와 저항변화율이 커서 적용 가능한 인쇄회로기판 제품의 사양이 제한적이라는 취약점이 있다. 임베디드 저항의 저항편차가 너무 크면 국부적으로 저항값이 너무 작거나 크게 되어 원하는 제품 특성을 구현할 수 없고, 저항변화율이 크면 제품 설계에 어려움이 있다.

최근에는 미국의 Gould사에서 저항편차와 저항변화율이 작은 박막형 저항층 코팅 도전체를 출시하여 이를 이용한 임베디드 PCB가 양산되고 있다. 그러나, 이 제품의 경우에는 표면저항이 수십 Ω/sqare(이하, 'Ω/sq'로 표기) 정도에 불과한 저저항을 갖도록 구성되는 특성상 모바일 기기 등에 필수적으로 사용되는 고저항체의 형성이 불가능한 단점이 있다. 이와 같이 저항값이 너무 작으면 저항층이 그 역할을 제대로 할 수 없다. 한편 임베디드 저항의 저항값이 지나치게 큰 경우에는 발열량이 커서 회로 손상의 위험이 있으므로 적정 저항값 이내에서 표면저항의 설계가 이루어져야 한다.

도 1에는 종래기술에 따라 인쇄회로기판에 저항층 코팅 도전체를 형성하여 임베디드 저항을 제공하는 과정이 개략적으로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 저항층 코팅 도전체의 형성 과정은 전해동박(10)을 준비하는 공정(a)과, 전해동 박(10)의 매트면(Matt plane)(M)에 대하여 Ni(니켈)-Cr(크롬) 합금을 스퍼터(Sputter) 코팅하여 저항층(11)을 형성하는 공정(b)과, 저항층(11)을 예컨대, FR-4 수지로 이루어진 절연기판(12)에 접착하는 공정(c)과, 전해동박(10)을 패터닝(Patterning)하여 회로배선(10')을 형성하는 공정(d)을 포함한다.

그러나, 단순히 Ni-Cr 합금을 스퍼터 코팅하여 저항층(11)을 형성할 경우에는 저항층(11)과 절연기판(12) 사이가 물리적으로 견고하게 밀착되지 못하여 절연기판(12)으로부터 저항층 코팅 도전체가 박리되는 현상이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 박리강도의 향상을 위해 인쇄회로기판의 수지에 물리적으로 밀착 가능한 적층 구조를 가진 저항층 내장 도전체와 그 제조방법 및 인쇄회로기판을 제공하는 데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 인쇄회로기판 내에 임베디드(Embeded)되는 저항층 내장 도전체로서, 동박; 상기 동박의 일면에 형성된 저항층; 및 상기 저항층에 형성된 SiO_X계 또는 SiN_X계 물질의 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 저항층 내장 도전체를 개시한다.

상기 저항층은 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금에 의해 형성될 수 있다.

상기 저항층의 두께는 100~2000Å인 것이 바람직하며, 상기 코팅층의 두께는 300~500Å인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 인쇄회로기판 내에 임베디드(Embeded)되는 저항층 내장 도전체의 제조방법으로서, (a) 전해동박을 준비하는 단계; (b) 상기 전해동박의 일면에 저항물질을 증착하여 저항층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 저항층 위에 SiO_X계 또는 SiN_X계 물질을 증착하여 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항층 내장 도전체의 제조방법이 제공된다.

상기 저항물질로는 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금을 사용할 수 있다.

상기 단계 (b)에서는 100~2000Å 두께의 저항층을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 단계 (c)에서는 300~500Å 두께의 코팅층을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 베이스 기판; 및 동박, 상기 동박의 일면에 형성된 저항층 및 상기 저항층에 형성된 SiO_X계 또는 SiN_X계 물질의 코팅층을 포함하고, 상기 베이스 기판 내에 임베디드(Embedded) 되는 저항층 내장 도전체;를 포함하는 인쇄회로기판이 제공된다.

본 발명에 따르면 동박과 SiO_X계 또는 SiN_X계 물질의 코팅층 사이에 저항층을 구비함으로써 인쇄회로기판의 수지에 대한 저항층 내장 도전체의 박리강도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 저항값의 설계가 자유롭고 폭 넓은 사양의 인쇄회로기판 제품에 적용 가능한 임베디드 저항을 실현할 수 있다.

또한, Ni-Cr 합금 재질의 저항층이 SiO_X계 또는 SiN_X계 물질로 코팅되므로 공정중 환경성 폐액의 관리가 요구되지 않고 환경오염 문제를 예방할 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 및 도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항층 내장 도전체의 제조 과정과 상기 저항층 내장 도전체를 적용하여 인쇄회로기판용 임베디드 저항을 형성하는 과정이 도시되어 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항층 내장 도전체의 제조 과정은 전해동박 준비공정(a), 저항층 형성공정(b) 및 코팅층 형성공정(c)을 포함한다.

전해동박 준비공정(a)에서는 진공증착을 통해 박막 형태의 시드층(Seed layer)을 제작한 후 구리 전기도금을 실시하여 한 쪽에 매트면(M)이 형성된 구조를 갖는 전해동박(100)을 제작한다(단계 S100).

저항층 형성공정(b)에서는 진공 스퍼터(Sputter)를 이용하여 전해동박(100)의 매트면(M)에 저항물질을 증착하는 작업을 실시한다(단계 S110). 이때 저항물질로는 고저항 달성에 유리한 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 박리강도를 효과적으로 향상시키기 위해, 저항층 형성공정(단계 S110)에서는 스퍼터에 인가되는 전압 및 전류 조건을 제어하여 100~2000Å 두께의 저항층(101)을 형성하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게 저항층(101)은 1000~1800Å의 두께로 형성될 수 있다. 더욱 바람직하게 저항층(101)은 1400~1600Å의 두께로 형성될 수 있다.

코팅층 형성공정(c)에서는 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD)을 이용하여 저항층(101) 위에 SiO_X계 또는 SiN_X계 물질을 증착하는 작업을 실시한다(단계 S120). 화학기상증착법에 의해 증착된 SiO_X계 또는 SiN_X계 물질의 코팅층(102)은 저항층(101)에 비해 우수한 표면거칠기 특성과 접합 특성을 제공하여 박리강도 특성을 향상시키는 작용을 하게 된다.

박리강도를 효과적으로 향상시키기 위해, 코팅층 형성공정(c)에서는 스퍼터에 인가되는 전압 및 전류 조건을 제어하여 300~500Å 두께의 코팅층(102)을 형성하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 과정을 통해 제공되는 저항층 내장 도전체는 절연기판 접착공정(d)과 회로 형성공정(e)을 거친 후, 후속공정을 통해 인쇄회로기판 내에 임베디 드 된다.

절연기판 접착공정(d)에서는 실란커플링층(102) 부분이 절연기판에 해당하는 베이스 기판(103)의 표면에 접착되도록 저항층 내장 도전체를 베이스 기판(103)에 접합한다(단계 S130).

회로 형성공정(e)에서는 전해동박(100)에 대한 패터닝(Patterning)을 통해 회로배선(100')을 형성하는 작업을 실시한다(단계 S140).

상기 인쇄회로기판은, Ni-Cr 합금의 저항층(101)이 직접적으로 베이스 기판(103)에 접촉하지 않고, 접합성이 상대적으로 우수한 SiO_X계 또는 SiN_X계 물질의 코팅층(102)이 베이스 기판(103)에 직접적으로 접촉함으로써 저항층 내장 도전체가 접착되므로 우수한 박리강도 특성을 제공할 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래기술에 따른 저항층 코팅 도전체의 형성 과정을 도시한 공정도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항층 내장 도전체의 형성 과정을 도시한 공정도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항층 내장 도전체의 형성 과정을 나타낸 흐름도이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

100: 전해동박 101: 저항층

102: 코팅층 103: 베이스 기판

Claims (12)

1. 인쇄회로기판 내에 임베디드(Embeded)되는 저항층 내장 도전체로서,

   동박;

   상기 동박의 일면에 형성된 저항층; 및

   상기 저항층에 형성된 SiO_X계 또는 SiN_X계 물질의 코팅층;을 포함하고,

   상기 코팅층의 두께가 300~500Å인 것을 특징으로 하는 저항층 내장 도전체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 저항층은 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 저항층 내장 도전체.
3. 제2항에 있어서,

   상기 저항층의 두께는 100~2000Å인 것을 특징으로 하는 저항층 내장 도전체.
4. 삭제
5. 인쇄회로기판 내에 임베디드(Embeded)되는 저항층 내장 도전체의 제조방법으로서,

   (a) 전해동박을 준비하는 단계;

   (b) 상기 전해동박의 일면에 저항물질을 증착하여 저항층을 형성하는 단계; 및

   (c) 상기 저항층 위에 SiO_X계 또는 SiN_X계 물질을 증착하여 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하고,

   상기 단계 (c)에서, 300~500Å 두께의 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 저항층 내장 도전체의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 단계 (b)에서,

   상기 저항물질로서 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금을 사용하는 것을 특징으로 하는 저항층 내장 도전체의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 단계 (b)에서,

   100~2000Å 두께의 저항층을 형성하는 것을 특징으로 하는 저항층 내장 도전체의 제조방법.
8. 삭제
9. 베이스 기판; 및

   동박, 상기 동박의 일면에 형성된 저항층 및 상기 저항층에 형성된 SiO_X계 또는 SiN_X계 물질의 코팅층을 포함하되 상기 코팅층의 두께가 300~500Å이고, 상기 베이스 기판 내에 임베디드(Embedded) 되는 저항층 내장 도전체;를 포함하는 인쇄회로기판.
10. 제9항에 있어서,

    상기 저항층은 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
11. 제10항에 있어서,

    상기 저항층의 두께는 100~2000Å인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
12. 삭제

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