KR101080497B1 - 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 코어층의 상하면에 제1동박층과 제2동박층이 각각 적층된 양면기판을 준비하는 단계와, 상기 제1동박층의 일부분을 제거하여 내층 회로패턴들을 형성하는 단계와, 상기 내층 회로패턴들이 커버되도록 상기 제1동박층의 상면 전체에 다이 본딩 필름을 적층하는 단계와, 상기 내층 회로패턴들 중 부품의 범프 부위와 연결될 일부 회로패턴 부분이 노출되도록, 상기 다이 본딩 필름의 일부분에 비아홀을 가공하는 단계와, 상기 비아홀의 내부에 도전성 재료를 충진하는 단계와, 상기 범프가 하측을 향하도록 부품을 배치하고 상기 범프를 상기 비아홀 내에 삽입하는 단계, 및 상기 부품의 전체가 커버되도록, 상기 다이 본딩 필름의 상부에 절연층을 적층하는 단계를 포함하는 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법에 따르면, 다이 본딩 필름에 비아홀을 가공한 다음 전도성 재료를 충진하여 부품을 페이스 다운 형태로 실장함에 따라, 부품의 실장 공차 및 레이저 드릴링의 가공 공차를 줄여서 부품 실장의 불량률을 최소화하고 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 전도성 재료의 충진 시에 잉크젯 프린팅 방식을 적용하여 기판의 신축에 의한 공차 문제 또한 크게 줄일 수 있다. 특히, 본 발명은 상기 실장 공차에 매우 민감한 미세 패트 피치를 갖는 부품의 실장을 더욱 유리한 이점이 있다.

Description

부품실장형 인쇄회로기판 제조방법{Method for manufacturing chip embedded PCB}

본 발명은 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 범프가 형성된 부품을 인쇄회로기판 내에 실장하기 위한 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다.

범프가 형성된 부품(ex, 능동소자)을 회로기판 내에 실장하는 방식은 종래에 다양하게 개시되어 있으며, 그 일례는 다음과 같다.

먼저, 양면 기판에서 상면의 동박층을 제거한 다음 접착층을 적층한다. 그리고, 접착층 위에 부품을 페이스 업(Face Up) 상태로(범프가 상측을 향하도록) 배치한 후, 상기 범프를 커버하도록 상기 부품 위에 RCC(Resin Coated Copper)를 적층한다.

이후, RCC의 동박 일부분을 레이저 드릴링 가공하여 비아홀을 형성함에 따라 상기 범프가 외부로 노출되게 한다. 이후, 상기 비아홀의 내부에 동도금 및 Cu 충진을 통해 상기 범프와 RCC의 동박 부분을 전기적으로 연결한 다음, 이 동박 부분에 외층 회로패턴을 형성한다.

그런데, 상기 페이스 업 방식의 부품 배치에 따르면, 부품의 실장 공차가 최소 10㎛ 이상 발생하게 되며, 범프의 외부 노출을 위한 비아홀의 레이저 드릴링 가공 시에 비아홀의 편심 발생 가능성이 큰 단점이 있다.

이상과 같은 종래의 방식은 칩 실장 공차뿐만 아니라 레이저 드릴링 가공의 공차가 큰 문제로 제품의 불량률을 높이며, 특히 미세 패드 피치(fine pad pitch)를 갖는 부품의 실장 시에 더욱 큰 문제로 작용하게 된다.

본 발명은 부품의 실장 공차 및 레이저 드릴링 가공 공차를 줄여서 부품 실장의 불량률을 최소화할 수 있는 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 코어층의 상하면에 제1동박층과 제2동박층이 각각 적층된 양면기판을 준비하는 단계와, 상기 제1동박층의 일부분을 제거하여 내층 회로패턴들을 형성하는 단계와, 상기 내층 회로패턴들이 커버되도록 상기 제1동박층의 상면 전체에 다이 본딩 필름을 적층하는 단계와, 상기 내층 회로패턴들 중 부품의 범프 부위와 연결될 일부 회로패턴 부분이 노출되도록, 상기 다이 본딩 필름의 일부분에 비아홀을 가공하는 단계와, 상기 비아홀의 내부에 도전성 재료를 충진하는 단계와, 상기 범프가 하측을 향하도록 부품을 배치하고 상기 범프를 상기 비아홀 내에 삽입하는 단계, 및 상기 부품의 전체가 커버되도록, 상기 다이 본딩 필름의 상부에 절연층을 적층하는 단계를 포함하는 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법을 제공한다.

여기서, 상기 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법은, 상기 절연층의 상면에 제3동박층을 핫 프레스 가압 방식으로 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제3동박층을 적층하는 단계는, 상기 핫 프레스 가압에 따라 상기 도전성 재료가 소성되고 상기 부품의 위치가 고정될 수 있다.

또한, 상기 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법은, 상기 제2동박층 및 상기 제3동박층에 각각 외층 회로패턴들을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 도전성 재료를 충진하는 단계는, 상기 비아홀 내부에 도전성 잉크를 잉크젯 프린팅 방식으로 충진할 수 있다.

본 발명에 따른 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법에 따르면, 다이 본딩 필름에 비아홀을 가공한 다음 전도성 재료를 충진하여 부품을 페이스 다운 형태로 실장함에 따라, 부품의 실장 공차 및 레이저 드릴링의 가공 공차를 줄여서 부품 실장의 불량률을 최소화하고 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 전도성 재료의 충진 시에 잉크젯 프린팅 방식을 적용하여 기판의 신축에 의한 공차 문제 또한 크게 줄일 수 있다.

특히, 본 발명은 상기 실장 공차에 매우 민감한 미세 패트 피치를 갖는 부품의 실장을 더욱 유리하게 하여, 핸드폰 등 전자제품의 고밀도 전자회로 기판에 응용될 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법의 흐름도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 대응되는 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법에 관하여 도 1 내지 도 3을 참조로 하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 코어층(110)의 상하면에 제1동박층(120)과 제2동박층(130)이 각각 적층된 양면기판을 준비한다(S110).

다음, 상기 제1동박층(120)의 일부분을 에칭 등의 방식으로 제거하여 내층 회로패턴(121)들을 형성한다(S120).

다음, 상기 내층 회로패턴(121)들이 커버되도록 상기 제1동박층(120)의 상면 전체에 다이 본딩 필름(140)(Die bonding film)을 적층한다(S130). 이러한 다이 본딩 필름(140)은 추후 부품 실장의 효율을 높이기 위하여 에폭시 계열의 재질을 사용하도록 하는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 S130단계 이후에는, 상기 내층 회로패턴(121)들 중 부품(10)의 범프(11) 부위와 연결될 일부 회로패턴(121a) 부분이 노출되도록, 상기 다이 본딩 필름(140)의 일부분에 비아홀(141)을 가공한다(S140). 여기서, 상기 비아홀(141)의 가공은 레이저 드릴링 방식을 사용한다.

다음, 도 3을 참조하면, 상기 비아홀(141)의 내부에 도전성 재료(150)를 충진한다(S150). 이때, 상기 도전성 재료(150)로서 도전성 잉크를 사용한다. 즉, 상기 S150단계에서는 상기 비아홀(141)의 내부에 상기 도전성 잉크를 잉크젯 프린팅 방식으로 충진하도록 한다.

상기 도전성 재료(150)의 잉크젯 프린팅 방식은 상기 부품(10)의 범프(11) 부분과 상기 일부 회로패턴(121a) 부분 사이의 전기적 연결(interconnection)의 정확도를 높이는 역할을 한다. 물론, 상기 도전성 재료(150)의 충진은 잉크젯 프린팅 방식 이외에 보다 다양한 방식이 적용될 수 있다.

상기 도전성 재료(150)의 구체적인 소재로서 '은 나노 파우더 잉크'(Ag nano powder ink)가 사용된다. 이는 이후 핫 프레스 가압 공정 시에 소성이 가능한 재료에 해당된다. 여기서, 사용되는 나노 파우더 잉크의 입자 크기는 10~20nm 이다.

다음, 상기 범프(11)가 하측을 향하도록 상기 부품(10)을 페이스 다운(Face down) 상태로 배치하고, 상기 범프(11)를 상기 비아홀(141) 내에 삽입한다(S160). 이러한 S160단계에서는 상기 범프(11)의 삽입 시에 도전성 재료(150)의 일부분이 범프(11)의 주변을 둘러싸게 한다. 상기 부품(10)은 능동소자일 수 있는데, 본 발명이 반드시 이에 한정되지 않는다.

다음, 상기 부품(10)의 전체가 커버되도록, 상기 다이 본딩 필름(140)의 상부에 절연층(160)을 적층한다(S170). 이러한 과정을 통해 상기 부품(10)이 기판 내부에 실장된 형태를 갖게 된다. 이때, 상기 절연층(160)은 프리프레그일 수 있는데, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 범프(11)가 하측을 향하도록 실장하는 부품의 페이스 다운 배치 방식에 따르면, 미리 형성한 비아홀(141)의 내부에 범프(11)를 개별 삽입하여 실장함에 따라 부품(10)의 실장 공차를 최소화(ex, 5㎛ 이하의 공차)할 수 있다. 또한, 상기 비아홀(141)의 내부에 충진된 도전성 재료(150)와 상기 비아홀(141)에 삽입된 범프(11)와의 전기적 접속을 손쉽게 실현한다.

더욱이, 상기 내층 회로패턴(121)을 미리 형성한 다음 상기 다이 본딩 필름(140)의 해당 부분에 비아홀(141)을 레이저 드릴링 가공하여 일부 내층 회로패턴(12a) 부분을 노출시키는 방식을 사용함에 따라, 레이저 드릴링에 의한 가공 공차를 최소화할 수 있다.

이상과 같은 방법을 통해, 본 발명은 부품(10)의 실장 공차 및 레이저 드릴링의 가공 공차를 최소화함으로써 부품(10)의 실장 효율을 높일 수 있으며 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 도전성 재료(150)의 충진 시에 잉크젯 프린팅 방식을 적용함에 따라, 공정 중 인쇄회로기판의 신축 발생에 따른 공차 또한 크게 줄일 수 있다.

한편, 상기 S170 단계 이후에는 상기 절연층(160)의 상면에 제3동박층(170)을 핫 프레스 가압 방식으로 적층한다(S180). 상기 핫 프레스 가압 시의 온도 등의 조건은 기존에 공지된 사항이므로 보다 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 상기 절연층(160)이 프리프레그 재질인 경우, 상기 핫 프레스 가압 시, 상기 프리프레그의 레진성분에 의해 상기 부품(10)이 더욱 안정적으로 실장될 수 있다.

또한, 상기 도전성 재료(150)의 소성 온도는 상기 절연층(160)과 제3동박층(170)의 핫 프레스 시 가해지는 온도와 동일하다. 예를 들어, 도전성 재료(150)로서 사용되는 상기 '은 나노 파우더 잉크'는 핫 프레스 가압 조건(ex, 180~200℃, 2~4시간)에서 소결이 완료된다. 따라서, 상기 S180단계의 핫 프레스 가압 시, 상기 도전성 재료(150)가 소성되면서 상기 부품(10)의 위치가 안정적으로 고정되게 된다.

만약, 상기 부품(10)의 실장 과정에서 부품(10)의 위치가 정위치에 고정되지 않고 비틀어지게 되면, 추후 상기 부품(10)의 접속 불량을 유발할 수 있어 제품의 품질을 떨어뜨리는 단점이 있다.

상기 제3동박층(170)의 적층 이후에는, 상기 제2동박층(130) 및 상기 제3동박층(170)의 일부분을 각각 에칭 등의 방식으로 제거하여 상기 제2동박층(130) 및 제3동박층(170)에 각각 외층 회로패턴(131,171)들을 형성한다(S190).

이상과 같은 본 발명은 부품의 실장 공차와 레이저 드릴 가공 공차를 최소화함으로써 부품 실장 시에 불량률을 최소화시킬 수 있다. 특히, 본 발명은 상기 실장 공차에 매우 민감한 미세 패트 피치(fine pad picth)를 갖는 부품의 실장을 더욱 유리하게 하는데, 예를 들어 핸드폰 등 전자제품의 고밀도 전자회로 기판에 응용될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 부품 11: 범프
110: 코어층 120: 제1동박층
121: 내층 회로패턴 130: 제2동박층
131: 외층 회로패턴 140: 다이 본딩 필름
141: 비아홀 150: 도전성 재료
160: 절연층 170: 제3동박층
171: 외층 회로패턴

Claims (5)

1. 코어층의 상하면에 제1동박층과 제2동박층이 각각 적층된 양면기판을 준비하는 단계;
   상기 제1동박층의 일부분을 제거하여 내층 회로패턴들을 형성하는 단계;
   상기 내층 회로패턴들이 커버되도록 상기 제1동박층의 상면 전체에 다이 본딩 필름을 적층하는 단계;
   상기 내층 회로패턴들 중 부품의 범프 부위와 연결될 일부 회로패턴 부분이 노출되도록, 상기 다이 본딩 필름의 일부분에 비아홀을 가공하는 단계;
   상기 비아홀의 내부에 도전성 재료를 충진하는 단계;
   상기 범프가 하측을 향하도록 부품을 배치하고 상기 범프를 상기 비아홀 내에 삽입하는 단계; 및
   상기 부품의 전체가 커버되도록, 상기 다이 본딩 필름의 상부에 절연층을 적층하는 단계를 포함하는 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 절연층의 상면에 제3동박층을 핫 프레스 가압 방식으로 적층하는 단계를 더 포함하는 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제3동박층을 적층하는 단계는,
   상기 핫 프레스 가압에 따라 상기 도전성 재료가 소성되고 상기 부품의 위치가 고정되는 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제2동박층 및 상기 제3동박층에 각각 외층 회로패턴들을 형성하는 단계를 더 포함하는 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 도전성 재료를 충진하는 단계는,
   상기 비아홀 내부에 도전성 잉크를 잉크젯 프린팅 방식으로 충진하는 부품실장형 인쇄회로기판 제조방법.

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