KR101038241B1 - 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

인쇄회로기판 및 그의 제조방법이 개시된다. 완성품에서 제거되는 더미영역과 회로배선이 형성될 유닛의 경계를 따라 선택적으로 형성된 개구부를 포함하는 메탈층을 제공하는 단계; 메탈층의 양면에 절연재를 적층하여 메탈코어를 형성하는 단계; 메탈코어에 빌드업층을 형성하는 단계; 및 더미영역과 유닛의 경계를 따라 빌드업층과 메탈코어를 라우팅하여 더미영역을 제거하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법은 공정 중에 유닛이 더미영역으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있고, 완성된 인쇄회로기판에서 측면으로 노출되는 메탈코어의 메탈층을 절연물질로 커버하여 쇼트 등의 전기적인 문제를 해결함과 동시에, 필요에 따라 부분적으로 측면에 메탈층을 노출시켜 방열효과를 높일 수 있다.

메탈코어, 라우팅, 외형가공선

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{PCB and manufacturing method thereof}

본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 전기, 전자 및 항공 우주산업과 같은 첨단산업이 고도화로 발전함에 따라서 전자기기 내부에 사용되는 인쇄회로기판의 고기능화를 요구하고 있다. 특히 반도체 메모리 혹은 연산장치의 패키징에 있어서 기판의 고밀도화, 패턴의 미세화, 박판화 등과 함께 콘덴서와 같은 수동소자 혹은 IC칩과 같은 능동소자의 매립(embedded)화가 진행되고 있다. 또한 패키지의 형태도 칩이 적층되는 입체적 형태로 발전하고 있다. 물리적 특성에서 이러한 고밀도 기판의 경우 기존의 기판이 가지고 있는 휨(warpage) 에 의한 변형, 실장 되는 칩과의 열팽창계수(CTE)다름으로 인한 칩과의 접속 불량 발생이 심화된다.

또한, 반도체의 I/O 카운트가 증가하게 되면 이의 구동시에 IC칩에서 대량의 열이 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해서 기존에는 냉각팬을 달거나 싱크패드(sink pad)형식의 방열방법을 선택하였다. 그러나 전자기기의 소형화 및 경량화를 달성하기 위해서 박형화 및 고밀도 실장화로 인해 방열판을 실장하기에 충분한 공간을 인쇄회로기판상에서 확보하는 것이 곤란하게 되었고　방열판이나 싱크패드(sink pad)등을 사용하게 되면 전체적으로 두께가 상승하게 되는　문제점이 발생하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로, 칩의 열에 의해 발생되는 소비 전력 상승을 인쇄회로기판을 통해 분산시켜 패키지의 특성을 개선하기 위해 기존 인쇄회로기판에 열전도도가 좋은 알루미늄이나 구리계열의 메탈층을 이용하여 열을 신속히 확산하여 방열하는 방법을 사용하였다.

특히 여기에 부가적으로 여러 개의 반도체 칩을 하나의 기판에 스택하여 실장하는 기술(MCP:Multi Chip Package) 혹은 칩이 실장된 여러 개의 기판을 스택하는 기술(PoP:Package on Package)의 구현을 위해서는 기존 메탈코어가 가지는 방열특성뿐만 아니라 칩과 유사한 수준의 열팽창 거동을 가지면서 실장 후 휨의 특성까지 조절할 수 있는 우수한 기판의 개발이 필요하다.

이러한 요구에 대응하기 위해 코어에 메탈을 삽입하여 메탈코어 기판을 제작하는 기술이 사용되고 있다. 메탈코어의 경우 열팽창 특성과 휨 특성이 매우 우수하기 때문에 휨의 방지를 해주는 기능을 한다. 또한 뛰어난 열 방출 특성을 가지고 있기 때문에 패키지 모듈의 작동 시 발생하는 열 방출 문제를 해결할 수 있다.

다만 이러한 메탈코어를 이용하는 경우 완성품에서 제거되는 더미영역을 라우팅 하면 기판의 측면에 메탈코어가 노출되어 쇼트 등의 전기적인 문제를 야기시킬 수 있다는 단점이 있다.

본 발명은 메탈층에 선택적으로 개구부를 형성함으로써, 측면에 메탈층의 노출 정도를 제어할 수 있는 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 완성품에서 제거되는 더미영역과 회로배선이 형성될 유닛의 경계를 따라 선택적으로 형성된 개구부를 포함하는 메탈층을 제공하는 단계; 메탈층의 양면에 절연재를 적층하여 메탈코어를 형성하는 단계; 메탈코어에 빌드업층을 형성하는 단계; 및 더미영역과 유닛의 경계를 따라 빌드업층과 메탈코어를 라우팅하여 더미영역을 제거하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 메탈층의 양면에 적층 된 절연재를 포함하는 메탈코어; 및 메탈코어에 적층 된 빌드업층을 포함하고, 메탈코어의 측면은 절연물질로 커버되며 메탈층이 선택적으로 절연물질을 관통하여 노출되어있는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판이 제공된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 외형가공선을 따라 선택적으로 개구부를 미리 형성해 놓음으로써, 공정 중에 유닛이 더미영역으로부터 분리되는 것을 방 지할 수 있고, 완성된 인쇄회로기판에서 측면으로 노출되는 메탈코어의 메탈층을 절연물질로 커버하여 쇼트 등의 전기적인 문제를 해결함과 동시에, 필요에 따라 부분적으로 측면에 메탈층을 노출시켜 방열효과를 높일 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨 부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

메탈코어는 절연재과 메탈층으로 이루어 지며, 열전도도가 좋은 금속을 메탈층으로 사용하여 열을 신속히 확산하여 방열가능하고, 또한 휨 특성이 매우 우수하여 다층 인쇄회로기판의 빌드업층의 기저가 되는 코어기판으로 이용이 될 수 있다.

메탈코어의 메탈층은 일반적인 인쇄회로기판의 적층되는 물질과 차이가 있어, 드릴 공정상에 어려움이 있는바, 적층 전에 미리 홀이 형성되는 부분을 제거하는 가공을 한 후에 절연재를 적층하는 방법으로 메탈코어를 형성할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 메탈층을 가공하는 단계에서 추가적으로 라우팅 할 위치에 개구부를 형성하며, 도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 순서도이다. 도 4 내지 도 7은 도 1의 순서도에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 공정도이고, 메탈층(10), 유닛(11), 더미영역(13), 개구부(14), 브릿지(16), 메탈코어(20), 절연재(25) 및 빌드업층(30)이 도시되어 있다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 더미영역(13)과 유닛(11)의 경계를 따라 선택적으로 개구부(14)가 형성된 메탈층(10)을 제공한다(S100). 메탈층(10)은 메탈코어(20)를 구성하는 부재로서, 열 전도도가 우수한 구리, 알루미늄과 같은 금속 또는 인바(invar)를 포함할 수 있다. 최근에는 동박 사이에 인바를 적층한 CIC(coffer-invar-coffer)를 메탈층으로 이용하기도 한다. CIC의 경우 동박과 인바의 두께를 조절하여, 열팽창계수(CTE)를 인쇄회로기판에 실장 할 칩과 유사하게 할 수 있다.

본 실시예에 따른 메탈층(10)은 도 2 및 도 3에 평면도가 도시되어 있으며, 도 2 및 도 3를 참조하여 메탈층에 대해 더 자세히 살펴보도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판 제조방법에 사용되는 메탈층의 일 실시예를 나타낸 평면도로서, 유닛(11), 외형가공선(12), 더미영역(13), 개구부(14) 및 브릿지(16)가 도시되어 있다.

유닛(unit, 11)은 회로배선이 형성될 영역, 즉 최종산물인 인쇄회로기판으로서 사용되는 영역을 의미하며, 더미영역(13)은 최종산물에서는 제거되는 영역이며, 외형가공선(12)은 이러한 더미영역(13)을 제거하기 위해 라우팅하는 위치를 의미한다.

여러 장의 인쇄회로기판을 한번에 형성하기 위해 도면에 도시된 바와 같이, 하나의 커다란 메탈층(10)을 이용하여 적층공정을 수행한 후에 라우팅해서 더미영역(13)을 잘라내고 유닛(11)만 남길 수 있다.

또한, 더미영역(13)은 한번에 여러 장의 인쇄회로기판을 제조할 때뿐만 아니라, 한 장씩 제조할 때에도 존재할 수 있다. 더미영역(13)은 기판 제조 공정에서 기판을 고정하기 위해 클램핑될 수 있고, 적층공정에서 층간의 정렬을 위한 눈금이 형성될 수도 있다. 이러한 기능을 하는 더미영역(13)은 공정 중에는 필요하나 최종 산물에는 필요 없는 부분이므로, 최종적으로 라우팅 공정을 통해 제거한다.

종래에는 외형가공선(12)에 해당하는 메탈층에 별다른 가공을 하지 아니하여, 라우팅 공정 후에는 메탈층(10)이 기판의 측면에 노출되는 문제가 있었다. 이 러한 문제점을 해결하기 위해 외형가공선(12)을 따라 개구부(14)를 미리 형성하여 절연재가 개구부에 채워지도록 하여 라우팅 하면 측면은 절연재로 커버되어 메탈층(10)이 노출되지 아니하도록 할 수 있다.

다만, 외형가공선을 따라 전부 개구부(14)를 형성하는 경우 유닛(11)과 더미영역(13)이 분리되어 버리므로, 유닛(11)과 더미영역(13)을 연결하는 브릿지(16)를 형성한다. 즉, 개구부(14)는 외형가공선(12)을 따라 전부 형성되는 것이 아니고 선택적으로 뚫리게 되며, 뚫리지 아니한 부분이 브릿지(16)가 된다.

이러한 브릿지(16)는 최종적으로 라우팅 공정에서 잘라지며, 유닛(11)와 더미영역(13)이 분리된다. 브릿지(16)가 있던 부분은 라우팅 공정 후에 인쇄회로기판의 측면에 노출되게 된다. 메탈코어(20)의 본래 목적이었던 방열효과를 위해서는 측면의 메탈층이 노출되는 것이 유리하므로, 전기적인 쇼트 문제 등이 없는 부분에 브릿지(16)를 형성하면, 방열효과도 유지할 있다.

도 3은 본 발명의 다른 측면에 따른 인쇄회로기판 제조방법에 사용되는 메탈층(10)의 다른 실시예를 나타낸 평면도로서, 유닛(11), 외형가공선(12), 더미영역(13), 개구부(14)가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 한 면 또는 2 내지 3개의 면에 개구부(14)를 형성하는 것도 가능하다.

외형가공선(12)을 따라 개구부(14)를 형성하면서 전기적 쇼트가 문제되지 아니하는 부분에 메탈코어(20)를 선택적으로 남길 수 있으며, 그 형상은 도 2 및 도 3에 한정되지 아니하고 다양하게 가능하다.

본 실시예에서는 도 2에 제시된 메탈층을 이용하여 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 대해 살펴보도록 한다. 도 4는 도 2의 메탈층의 A-A'에서 바라본 측단면도로서, 개구부(14)가 형성된 부분과 브릿지(16)가 있는 부분이 구분되어 도시되어 있다.

다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, 개구부(14)가 형성된 메탈층의 양면에 절연재(25)를 적층하여 메탈코어(20)를 형성한다(S200). 메탈코어(20)상에 형성될 빌드업층(30)의 분리된 회로배선간에 전기적으로 연결되면 안되므로, 메탈코어(20)는 메탈층의 양면에 전기적 도전성이 없는 절연재(25)를 적층한다.

절연재(25)는 반경화 상태로 적층하여, 도 5에 도시된 바와 같이 개구부(14)에도 절연재(25)가 함입되어 들어가도록 한다. 함입되어 들어간 절연재(25)는 라우팅후에 측면에 드러나는 메탈층(10)을 커버하는 기능을 한다. 절연재(25)로는 열경화성 수지, 고내열성 수지를 사용하거나 수지에 무기 필러를 첨가하여 열팽창률이 낮은 직조 유리섬유의 보강제 등을 사용할 수 있다.

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이 메탈코어(20)에 빌드업층(30)을 형성(S300)하여, 필요한 층수만큼 적층한다. 빌드업층(30)은 절연층에 회로배선이 형성된 레이어가 적층된 인쇄회로기판의 층상 구조로서, 각 레이어 사이를 전기적으로 연결하는 비아를 포함할 수 있다. 빌드업층(30)은 메탈코어(20)의 일면에만 형성하는 것도 가능하며, 도시된 바와 같이 양면에 적층할 수도 있다.

다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이 더미영역(13)과 유닛(11)의 경계 즉, 외형가공선(12)을 따라 빌드업층(30)과 메탈코어(20)를 라우팅하여 더미영역(13)을 제거한다(S400). 라우팅 공정을 통해 인쇄회로기판이 완성되며, 측면에는 브릿 지(16)에 해당하는 메탈층 부분이 드러난다.

도 8은 본 발명의 다른 측면에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 측면도로서, 메탈층(10), 메탈코어(20) 및 빌드업층(30)이 도시되어 있다.

본 실시예의 인쇄회로기판은 메탈층의 양면에 적층된 절연재를 포함하는 메탈코어(20)에 적층된 빌드업층(30)으로 구성된다. 일반적인 인쇄회로기판의 경우 메탈코어(20)의 메탈층의 측면이 모두 드러나나, 본 실시예에서는 메탈코어(20)의 측면은 절연물질로 커버되며 메탈층이 선택적으로 상기 절연물질을 관통하여 노출되어있다.

즉, 메탈층이 부분적으로는 노출되고 부분적으로는 절연물질로 커버된 형상으로, 메탈층이 노출되는 경우 발생하는 쇼트 등의 전기적인 문제를 해결함과 동시에, 쇼트 등의 전기적인 문제가 발생하지 아니하는 부분에 선택적으로 메탈층을 노출시켜 방열효과를 높일 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 순서도.

도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판 제조방법에 사용되는 메탈층의 일 실시예를 나타낸 평면도.

도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판 제조방법에 사용되는 메탈층의 다른 실시예를 나타낸 평면도.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 공정도.

도 8은 본 발명의 다른 측면에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 측면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 메탈층 11: 유닛

12: 외형가공선 13: 더미영역

14: 개구부 16: 브릿지

20: 메탈코어 25: 절연재

30: 빌드업층

Claims (2)

1. 완성품에서 제거되는 더미영역과 회로배선이 형성될 유닛의 경계를 따라 선택적으로 형성된 개구부를 포함하는 메탈층을 제공하는 단계;

   상기 메탈층의 양면에 절연재를 적층하여 메탈코어를 형성하는 단계;

   상기 메탈코어에 빌드업층을 형성하는 단계; 및

   상기 더미영역과 상기 유닛의 경계를 따라 상기 빌드업층과 상기 메탈코어를 라우팅하여 상기 더미영역을 제거하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
2. 메탈층과, 상기 메탈층을 커버하는 절연재를 포함하는 메탈코어; 및

   상기 메탈코어에 적층된 빌드업층을 포함하고,

   상기 메탈코어의 측면에는, 상기 메탈층의 일부분이 상기 절연재를 관통하여 노출된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.

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