KR101140882B1

KR101140882B1 - 범프를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101140882B1
Application number: KR1020100072923A
Authority: KR
Inventors: 조석현; 안진용; 정순오; 전동주; 김기환; 김병문
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-05-03
Also published as: JP2011054965A; KR20110023737A

Abstract

본 발명은 범프를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 내층 회로층이 함침된 절연층, 상기 절연층에 형성되되, 상기 내층 회로층 중 패드부를 노출시키는 개구부를 갖는 보호층, 및 상기 패드부와 일체로 형성되고, 상기 개구부를 통해 상기 보호층의 내측 방향에서부터 상기 보호층의 외부로 돌출되게 형성된 범프를 포함하는 것을 특징으로 하며, 범프를 패드부와 일체로 형성하여 범프와 인쇄회로기판 간의 접합강도를 향상시키고, 범프의 표면적을 넓게 형성하여 솔더볼과 인쇄회로기판 간의 접합강도를 향상시키는 범프를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

범프를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법{A PRINTED CIRCUIT BOARD HAVING A BUMP AND A METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 범프를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 전자제품은 다기능화 및 고속화의 추세가 빠른 속도로 진행되고 있다. 이런 추세에 대응하기 위해서 반도체칩, 및 반도체칩과 주기판을 연결시켜주는 반도체칩 실장 인쇄회로기판도 매우 빠른 속도로 발전하고 있다.

이러한 반도체칩 실장 인쇄회로기판의 발전에 요구되는 사항은 반도체칩 실장 인쇄회로기판의 고속화 및 고밀도화와 밀접하게 연관되어 있으며, 이들을 만족시키기 위해서는 인쇄회로기판의 경박단소화, 미세 회로화, 우수한 전기적 특성, 고신뢰성, 고속 신호전달 구조 등 반도체칩 실장 인쇄회로기판의 많은 개선 및 발전이 필요한 실정이다.

한편, 종래에는 내부에 코어층을 삽입하여 인쇄회로기판의 휨 현상(Warpage)을 방지하는 코어기판이 주로 사용되어 왔다. 그러나, 코어기판의 경우, 두께가 두껍고 신호처리시간이 긴 문제점이 있었다. 이에 따라, 인쇄회로기판의 발전에 따른 박판화에 대응하기 위하여, 코어층을 제거하여 전체적인 두께를 줄이고 신호처리시간을 단축할 수 있는 코어리스 기판이 주목받고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 그 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 인쇄회로기판은 절연층(5), 상기 절연층(5) 상에 형성되되 패드부(3)를 포함하는 회로층(4), 인쇄회로기판의 최외층에 형성되어 회로층(4)을 보호하는 솔더레지스트층(2), 및 패드부(3)와 연결되어, 외부소자와 인쇄회로기판 간을 연결하는 솔더볼(1)을 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 인쇄회로기판의 제조방법은 다음과 같다.

먼저, 캐리어(미도시) 상에 다층 또는 단층의 절연층(5) 및 회로층(4)을 적층한다.

다음, 최외층의 회로층(4) 상에 솔더레지스트층(2)을 형성한다.

다음, 솔더레지스트층(2)의 패드부(3)를 노출시키는 개구부를 가공한다.

다음, 솔더페이스트의 인쇄, 리플로우 공정을 거쳐 솔더볼(1)을 형성한다.

마지막으로, 캐리어를 제거하여 솔더볼을 구비한 인쇄회로기판의 제작을 완료한다.

그러나, 종래와 같은 인쇄회로기판의 경우, 솔더볼(1)을 형성하기 위하여 솔더레지스트층(2)의 패드부(3)를 외부로 노출시키는 개구부를 형성하는 공정, 및 솔더페이스트를 인쇄하고 리플로우하는 공정을 거쳐야 하므로, 제조 공정 및 제조 비용이 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 솔더볼(1)은 패드부(3)에 의해서만 지지되기 때문에 솔더볼(1)과 인쇄회로기판 간의 접합 강도가 약해서, 솔더볼(1)이 전단력 등의 외력에 의해서 파괴되거나 전단력의 방향으로 휘어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 외부연결단자로서의 기능을 수행할 수 있는 범프의 형성을, 추가적인 공정 없이 한 번의 공정으로써 내층 회로층과 함께 형성시키는 범프를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 범프에 추가적으로 솔더볼을 결합하는 경우, 솔더볼과 인쇄회로기판 간 접합강도가 큰 범프를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판은, 내층 회로층이 함침된 절연층, 상기 절연층에 형성되되, 상기 내층 회로층 중 패드부를 노출시키는 개구부를 갖는 보호층, 및 상기 패드부와 일체로 형성되고, 상기 개구부를 통해 상기 보호층의 내측 방향에서부터 상기 보호층의 외부로 돌출되게 형성된 범프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 범프의 돌출된 표면적은 상기 보호층의 상기 개구부의 면적보다 넓은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 범프는 상기 보호층의 외측 방향으로 길게 형성된 전기접속용 핀의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호층은 솔더레지스트층인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내층 회로층 및 상기 범프는 도금되어 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 범프의 외부로 돌출된 면에 형성된 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판은, 내층 회로층이 함침된 절연층, 상기 절연층에 형성되되, 상기 내층 회로층 중 패드부를 노출시키는 개구부를 갖는 보호층, 상기 패드부와 일체로 형성되고, 상기 개구부에 형성된 범프, 및 상기 범프의 상면에 결합된 전기접속용 핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 범프와 상기 전기접속용 핀은 도금결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판은, 내층 회로층이 함침된 절연층, 상기 절연층에 형성되되, 상기 내층 회로층 중 패드부를 노출시키는 개구부를 갖는 보호층, 상기 패드부와 일체로 형성되고, 상기 개구부를 통해 상기 보호층의 내측 방향에서부터 상기 보호층의 외부로 돌출되게 형성된 범프, 및 상기 보호층에 함침되되, 일면이 상기 보호층의 외부로 노출된 외층 회로층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 외층 회로층은 단자부, 더미패턴, 또는 단자부 및 더미패턴 모두를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법은, (A) 일면에 형성된 보호층을 포함하여 홈이 형성된 캐리어를 제공하는 단계, (B) 상기 홈에 범프를 형성하고, 상기 범프의 형성과 동시에 상기 보호층 상에 상기 범프와 연결되는 패드부를 포함하는 내층 회로층을 형성하는 단계, (C) 상기 내층 회로층이 절연층에 함침되도록 상기 절연층을 상기 내층 회로층이 형성된 상기 보호층에 적층하는 단계, 및 (D) 상기 캐리어를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 (A) 단계는, (A1) 제1 이형층이 형성된 캐리어를 제공하는 단계, (A2) 상기 캐리어 상에 보호층을 형성하는 단계, (A3) 상기 보호층을 포함하여 상기 캐리어에 홈을 가공하는 단계, 및 (A4) 상기 홈의 내주면에 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (B) 단계에서, 상기 범프는 전기접속용 핀의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 캐리어의 내부에 스토퍼층이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼층은 금속 또는 세라믹으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호층의 상기 개구부의 면적보다, 상기 홈에 형성된 상기 범프의 표면적을 넓게 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (B) 단계에서, 상기 범프와 상기 내층 회로층은 도금공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (A) 단계는, (A1) 캐리어에 보호층을 형성하는 단계, 및 (A2) 상기 보호층을 포함하여 상기 캐리어에 홈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (A) 단계는, (A1) 캐리어에 홈을 형성하는 단계, (A2) 상기 캐리어에 보호층을 형성하는 단계, 및 (A3) 상기 보호층의 상기 홈과 대응되는 위치에 개구부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법은, (A) 전기접속용 핀이 내부에 삽입되되, 상기 전기접속용 핀의 일면이 외부로 노출된 캐리어를 제공하는 단계, (B) 상기 전기접속용 핀의 일면이 노출된 상기 캐리어 상에 보호층을 형성하고, 상기 보호층에 홀을 가공하는 단계, (C) 상기 홀에 상기 전기접속용 핀과 결합되는 범프를 형성하고, 상기 범프의 형성과 동시에 상기 보호층 상에 상기 범프와 연결되는 패드부를 포함하는 내층 회로층을 형성하는 단계, (D) 상기 내층 회로층이 절연층에 함침되도록 상기 절연층을 상기 내층 회로층이 형성된 상기 보호층에 적층하는 단계, 및 (E) 상기 캐리어를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 범프와 상기 내층 회로층은 도금공정에 의해 형성되고, 상기 전기접속용핀과 상기 범프는 도금결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법은, (A) 일면에 외층 회로층이 형성되되, 상기 외층 회로층이 함침되는 보호층을 포함하여 홈이 형성된 캐리어를 제공하는 단계, (B) 상기 홈에 범프를 형성하고, 상기 범프의 형성과 동시에 상기 보호층 상에 상기 범프와 연결되는 패드부를 포함하는 내층 회로층을 형성하는 단계, (C) 상기 내층 회로층이 절연층에 함침되도록 상기 절연층을 상기 내층 회로층이 형성된 상기 보호층에 적층하는 단계, 및 (D) 상기 캐리어를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 외층 회로층은 단자부, 더미패턴, 또는 단자부 및 더미패턴 모두를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (A) 단계는, (A1) 캐리어에 외층 회로층을 형성하는 단계, (A2) 상기 외층 회로층이 함침되도록 상기 캐리어에 보호층을 형성하는 단계, 및 (A3) 상기 보호층을 포함하여 상기 캐리어에 홈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (A) 단계는, (A1) 캐리어에 홈을 형성하는 단계, (A2) 상기 캐리어에 외층 회로층을 형성하는 단계, (A3) 상기 외층 회로층이 함침되도록 상기 캐리어에 보호층을 형성하는 단계, 및 (A4) 상기 보호층의 상기 홈과 대응되는 위치에 개구부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법은 보호층을 포함한 캐리어에 홈을 가공하여 캐리어의 분리와 동시에 범프를 형성함으로써, 외부연결단자로서의 기능을 수행할 수 있는 범프를 추가적인 공정 없이 한 번의 공정으로 회로층과 함께 형성하여, 제조 시간 및 제조 비용을 절감시키는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 범프가 패드부와 일체로 형성되기 때문에, 범프와 인쇄회로기판간 접합강도가 큰 장점이 있다. 특히, 솔더볼이 추가적으로 범프에 결합되는 경우, 범프의 표면적이 넓어 솔더볼과 범프 간 접합면적이 커지므로, 결과적으로 솔더볼과 인쇄회로기판 간 접합강도가 커지는 장점이 있고, 이에 따라 솔더볼이 작아져도 요구되는 강도를 얻을 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 캐리어에 이형층을 형성함으로써 캐리어의 분리를 용이하게 하여, 보호층이 손상되지 않고 설계된 형상을 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 범프를 길게 형성하여 전기접속용 핀의 형상을 갖게 하거나, 범프를 전기접속용 핀과 도금 결합시켜, 한 번의 공정으로 간편하게 전기접속용 핀을 형성할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 캐리어 내부에 스토퍼 층을 구비하여 높이가 일정한 범프를 형성할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 보호층에 일면이 외부로 노출되는 외층 회로층을 함침시킴으로써, 수동소자 등을 바로 외층 회로층 중 단자부에 연결하거나, 더미패턴을 포함하여 인쇄회로기판의 휨 현상(warpage)을 절감시키는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 범프는 도금공정에 의해 형성되어 범프와 보호층 사이의 간격이 거의 없도록 밀착되어 있으므로, 범프 간의 간격을 더욱 좁게 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 범프를 원뿔 형태로 만들고, 초음파 본딩(ultrasonic bonding) 기술을 접목하여 외부소자의 단자와 본딩시키는 경우, 진동에너지가 한 점에 밀집되어 면과 면이 접촉하는 것보다 용이하게 외부소자의 단자와 본딩을 할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 5 내지 11은 도 2에 도시한 범프를 구비한 인쇄회로기판을 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
도 12 내지 16는 도 3에 도시한 범프를 구비한 인쇄회로기판을 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
도 17 내지 24는 도 4에 도시한 범프를 구비한 인쇄회로기판을 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

범프를 구비한 인쇄회로기판의 구조

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100a)의 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100a)에 대해 설명하기로 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100a)은 보호층(101), 내층 회로층(102)이 함침된 절연층(106), 및 범프(104)를 포함하되, 범프(104)가 내층 회로층(102) 중 패드부(103)와 일체로 연결되어 보호층(101)의 개구부(105)를 통해 보호층(101)의 외부로 돌출된 것을 특징으로 한다.

보호층(101)은 내층 회로층(102)을 보호하고 범프(104)를 지지하는 부재이다.

여기서, 보호층(101)은 내층 회로층(102)을 보호할 수 있도록, 예를 들어, 솔더레지스트층일 수 있다. 또한, 보호층(101)에는 내층 회로층(102) 중 패드부(103)를 노출시키는 개구부(105)가 형성될 수 있다.

절연층(106)은 보호층(101) 상에 형성되는 부재로서, 보호층(101) 상에 형성된 내층 회로층(102)을 함침시켜 적층된다.

여기서, 절연층(106)은 통상적으로 층간 절연소재로 사용되는 복합 고분자 수지일 수 있다. 예를 들어, 절연층(106)으로 프리프레그를 채용하여 범프를 구비한 인쇄회로기판(100a)을 더 얇게 제작할 수 있다. 또는 절연층(106)으로 ABF(Ajinomoto Build up Film)를 채용할 수 있다. 이외에도, FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 등의 에폭시계 수지를 사용할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 실시예에서는 절연층(106)과 내층 회로층(102)이 단층으로 형성된 경우를 설명할 것이나, 다수의 절연층과 회로층을 포함하는 빌드업층을 적층하여 다층 인쇄회로기판으로 구성하는 것도 가능하다.

내층 회로층(102)은 보호층(101) 상에 형성되어 절연층(106)에 함침되는 부재이다.

여기서, 내층 회로층(102)은 보호층(101)의 개구부(105)를 통해 노출되는 패드부(103)를 포함하며, 패드부(103)는 개구부(105)를 통해 범프(104)와 일체로 연결될 수 있다. 또한, 내층 회로층(102)은 예를 들어, 금, 은, 구리, 니켈 등의 전기전도성 금속으로 구성될 수 있다.

한편, 패드부(103)는 범프(104)의 단면적보다 반드시 넓어야 하는 것은 아니고, 패드부(103)와 범프(104)의 단면적을 동일하게 형성하여, 패드리스 타입의 범프(104)를 구비한 인쇄회로기판을 형성하는 것도 가능하다.

범프(104)는 외부소자(미도시)와 패드부(103) 간, 즉, 외부소자(미도시)와 범프를 구비한 인쇄회로기판(100a) 간을 연결하는 부재이다.

여기서, 범프(104)는 그 자체로서 외부연결단자로서의 기능을 수행할 수 있으며, 또는, 범프(104)상에 솔더볼(미도시)이 추가적으로 형성되어, 반도체칩, 능동소자, 수동소자 등이 연결될 수 있다. 또한, 범프(104)는 보호층(101)의 개구부(105)를 통하여 패드부(103)와 일체로 연결된 상태로, 보호층(101)의 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 이때, 범프(104)가 패드부(103)와 예를 들어, 도금공정에 의해 일체로 형성되기 때문에, 범프(104)와 인쇄회로기판(100a) 간 접합강도는 상대적으로 클 수 있다.

한편, 범프(104)의 돌출된 표면적은 보호층(101)의 개구부(105)의 면적보다 더 넓은 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 범프(104)의 표면적이 넓게 형성되는 경우, 범프(104) 상에 솔더볼을 접합할 때, 솔더볼과 범프(104)가 접촉하는 면적이 넓게 형성될 수 있다. 이에 따라, 솔더볼이 전단력 등의 외력을 받는 경우, 범프(104)의 표면적이 작은 경우에 비하여 솔더볼이 파손되거나 분리되는 현상이 감소될 수 있다.

또한, 범프(104)의 단면의 직경을 작게 하고, 범프(104)의 길이를 길게 하여, 전기접속용 핀의 형상을 갖게 하는 것이 가능하다. 전기접속용 핀은 예를 들어, 반도체칩, 수동소자, 능동소자와 같은 외부소자와 연결되는 부분이 되며, 이 경우 솔더볼을 필요로 하지 않을 수 있다.

또한, 범프(104)를 원뿔 형태로 구성할 수 있다. 이러한 경우, 범프(104)를 초음파 본딩(ultrasonic bonding) 기술로써 외부소자의 단자와 본딩시킬 수 있고, 이때, 진동에너지가 한 점에 밀집되어 면과 면이 접촉하는 것보다 용이하게 외부소자의 단자와 본딩을 할 수 있다.

한편, 도 2에는 범프(104)의 형상이 보호층(101)의 개구부(105)에서는 원기둥의 형상이고, 외부로 돌출된 부분은 반구의 형상에 가깝게 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 범프(104)를 다양한 형상으로 구현하는 것이 가능하다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100b)의 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100b)에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며, 제1 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100b)은 보호층(101), 내층 회로층(102)이 함침된 절연층(106), 범프(104), 및 전기접속용 핀(107)을 포함하되, 범프(104)와 전기접속용 핀(107)이 결합된 것을 특징으로 한다.

본 실시예에서는 제1 실시예와는 달리, 예를 들어, 범프(104)가 보호층(101)의 외부에 돌출되지 않는 상태로 보호층(101)의 외측면과 동일한 높이를 형성하고, 범프(104)에 전기접속용 핀(107)이 예를 들어, 도금공정에 의해 결합될 수 있다. 또는, 범프(104)가 보호층(101)의 외부로 돌출되게 형성되고, 돌출된 범프(104)의 상면에 전기접속용 핀(107)이 결합될 수도 있다.

전기접속용 핀(107)은 외부소자(미도시)와 직접 연결되거나, 솔더볼을 통해 외부소자(미도시)와 연결되는 기능을 하는 것으로서, 범프(104)와 연결되게 형성된다.

여기서, 전기접속용 핀(107)을 결합하는 경우 제1 실시예에서와는 달리, 범프(104)가 전기접속용 핀의 형상을 갖게 하기 위하여 범프(104)의 형상을 길게할 필요가 없어, 제조 공정이 간단한 장점이 있다. 한편, 전기접속용 핀(107)의 형상은 원기둥뿐만 아니라, 삼각기둥, 사각기둥 등의 다각형 기둥으로 형성하는 것이 가능하다.

도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100c)의 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100c)에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며, 제1 실시예 및 제2 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100c)은 보호층(101), 내층 회로층(102)이 함침된 절연층(106), 범프(104), 및 외층 회로층(114)을 포함하되, 외층 회로층(114)이 보호층(101)에 함침되는 것을 특징으로 한다.

외층 회로층(114)은 일면이 보호층(101)의 외부로 노출된 상태로 보호층(101)에 함침되어 형성된다.

여기서, 외층 회로층(114)은 단자부(115)와 더미패턴(116)을 포함할 수 있다. 단자부(115)는 수동소자 등이 범프를 구비한 인쇄회로기판(100c)에 바로 연결될 수 있는 부분으로, 비아(117)를 통해 내층 회로층(102)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 더미패턴(116)은 다른 회로층과 전기적으로 연결되지 않아 회로적으로는 작동되지 않는 부분으로서, 더미패턴(116)이 범프를 구비한 인쇄회로기판(100c)의 양 끝단을 지지함으로써, 범프를 구비한 인쇄회로기판(100c)의 휘는 현상을 감소시킬 수 있다.

범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법

도 5 내지 도 11은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100a)의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100a)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 5에 도시한 바와 같이, 캐리어(108;carrier)에 제1 이형층(110)을 형성한다.

이때, 캐리어(108)는 인쇄회로기판(100a)의 제조과정에서 지지기능을 수행하기 위한 것으로서, 예를 들어 스테인레스강(Stainless Steel)이나 유기수지재를 함유할 수 있다. 특히, 스테인레스강의 경우, 인쇄회로기판과(100a)의 분리가 수월하다는 장점이 있다.

또한, 제1 이형층(110)은 인쇄회로기판(100a)으로부터 캐리어(108)를 제거할 때, 인쇄회로기판(100a) 중 특히 보호층(101)이 손상되지 않고 설계된 형상을 유지할 수 있도록 캐리어(108)를 쉽게 분리하는 기능을 수행한다. 여기서, 제1 이형층(110)은 예를 들어, 이형코팅 또는 플라즈마(plazma) 처리에 의해 형성될 수 있고, 또는 Si계의 이형제를 도포한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 플라스틱 시트가 될 수 있다.

다음, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 이형층(110)이 형성된 캐리어(108) 상에 보호층(101)을 형성한다.

이때, 보호층(101)이 캐리어(108)로부터 분리되는 것이 용이하도록, 보호층(101)은 제1 이형층(110)보다 작은 길이 및 면적을 갖는 것이 바람직하다.

다음, 도 7에 도시한 바와 같이, 보호층(101) 및 제1 이형층(110)을 포함하여 캐리어(108)에 홈(109)을 가공한다.

이때, 홈(109)은 보호층(101)에서는 개구부(105)의 형태로 형성되고, 캐리어(108)에서는 캐리어(108)의 일부를 제거하여 파인 형태로 형성된다. 따라서, 이후에 캐리어(108)를 분리하면, 보호층(101)의 외부로 돌출되는 범프(104)가 형성된다.

또한, 캐리어(108) 내부에 형성되는 홈(109)의 내면적은 보호층(101)에 형성된 개구부(105)의 단면적보다 넓은 것이 바람직하다. 이는 홈(109)에 도금을 실시하여 범프(104)가 형성되고 범프(104)에 솔더볼이 결합되는 경우, 솔더볼과 범프(104)의 결합표면이 넓은 것이 솔더볼과 인쇄회로기판(100c) 간 접합강도의 측면에서 유리하기 때문이다.

또한, 홈(109)은 레이저 방식, 임프린트 방식 또는 가공드릴을 이용하여 가공하는 것이 가능하다. 이때, 이하에 설명하는 스토퍼층과 관련하여, 레이저 방식으로 가공하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 캐리어(108)의 내부에 스토퍼층(미도시)이 더 포함될 수 있는데, 보호층(101)을 포함하여 캐리어(108)에 홈(109)을 가공할 때, 레이저가 스토퍼층을 뚫을 수는 없는 바 스토퍼층의 상면까지만 가공하게 된다. 따라서 홈(109)의 깊이가 일정하게 되고, 이에 따라 높이가 일정한 범프(104)의 형성이 가능하다. 여기서, 스토퍼층은 레이저가 가공할 수 없는 물질, 예를 들어, 금속, 세라믹, 또는 복합재료로 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 본 실시예에서는 캐리어(108)에 보호층(101)을 형성한 후, 보호층(101)을 포함하여 캐리어(108)에 홈(109)을 형성하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 캐리어(108)에 미리 홈(109)을 형성한 후 보호층(101)을 형성하고, 홈(109)과 대응되는 보호층(101)의 위치에 개구부(105)를 형성하여, 보호층(101)을 포함하여 홈(109)이 형성된 캐리어(108)를 제공하는 것도 가능하다.

다음, 도 8에 도시한 바와 같이, 홈(109)의 내주면에 금속층(111)을 형성한다.

이때, 금속층(111)은 이후에 설명되는 캐리어(108)의 분리 이후에도 범프(104)에 결합되어 있으며, 이는 추가적인 솔더볼의 형성없이 최종 제품에 금속층(111)을 미리 형성하여 공정비용 및 시간을 절감할 수 있게 한다. 여기서, 금속층(111)은 주석을 주성분으로 하는 솔더층인 것이 바람직하다.

다음, 도 9에 도시한 바와 같이, 홈(109)의 내부를 포함하여 보호층(101)에 도금층을 형성하고, 도금층을 패터닝하여 홈(109)에 형성되는 범프(104)와 내층 회로층(102)을 형성한다. 여기서, 본 도금 공정은 한번의 도금 공정에 의해 형성된다.

이때, 보호층 상(101)에 예를 들어, 무전해 도금, 도금 레지스트 형성, 패터닝, 및 전해도금 공정을 통해, 홈(109)에 범프(104)를 형성하고, 범프(104)와 연결되는 부분에 패드부(103)를 형성하며, 그외 필요한 내층 회로층(102)을 형성한다.

한편, 범프(104)가 도금공정에 의해 형성되므로 보호층(101)과 범프(104) 상이의 간격은 거의 없도록 밀착되고, 이에 따라 일반적으로 노광공차를 고려하는 종래의 방법에 비하여 범프(104) 간의 간격을 좁게 할 수 있다.

다음, 도 10에 도시한 바와 같이, 보호층(101)에 형성된 내층 회로층(102)이 절연층(106)에 함침되도록, 보호층(101) 상에 절연층(106)을 적층한다.

이때, 절연층(106)은 예를 들어, 연화 온도 이상으로 가열하면서 표면이 평평한 스테인레스 판(stainless plate)과 같은 프레스 판을 이용하여 가압 적층할 수 있다.

다음, 도 11에 도시한 바와 같이, 범프를 구비한 인쇄회로기판(100a)의 작동에 관여하지 않는 캐리어(108)를 범프를 구비한 인쇄회로기판(100a)으로부터 분리한다.

이와 같은 제조공정에 의해 도 11에 도시한, 바람직한 제1 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100a)이 제조된다.

또한, 인쇄회로기판(100a)에 다층의 절연층 및 회로층을 포함하는 빌드업층을 형성하여 다층 인쇄회로기판을 제조하는 것도 가능하다.

도 12 내지 도 16은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100b)의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100b)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며, 제1 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도 12에 도시한 바와 같이, 전기접속용 핀(107)이 외측면으로부터 삽입되어 있는 캐리어(108)를 제공한다.

이때, 사전작업을 통해 캐리어(108)에 미리 전기접속용 핀(107)을 삽입하고, 전기접속용 핀(107)의 일면은 캐리어(108)의 외측면에 노출되도록 형성한다. 또한 전기접속용 핀(107)은 예를 들어, 내층 회로층(102) 및 범프(104)와 같은 물질로 구성될 수 있다.

한편, 캐리어(108)와 전기접속용 핀(107) 사이 및 전기접속용 핀(107)이 삽입된 부분을 제외한 캐리어(108)의 상면에 제2 이형층(113)을 형성하는 것이 바람직하다. 이는, 이후에 캐리어(108)를 제거할 때 전기접속용 핀(107)이 캐리어(108)로부터 쉽게 분리될 수 있기 때문이다.

다음, 도 13에 도시한 바와 같이, 전기접속용 핀(107)이 삽입된 캐리어(108)의 외측면에 보호층(101)을 형성하고, 보호층(101)에 홀(112)을 가공한다.

이때, 홀(112)은 제1 실시예와 같이, 레이저를 사용하여 가공하는 것이 바람직하고, 캐리어(108)의 외측면까지만 가공해야 하는 것을 주의해야 한다. 한편, 전기접속용 핀(107)은 금속으로 구성되기 때문에, 전기접속용 핀(107)이 레이저에 대하여, 스토퍼층의 기능을 수행할 수 있다.

여기서, 홀(112)은 실질적으로 보호층(101)에 있어서 개구부(105)의 형태를 나타날 수 있다.

다음, 도 14에 도시한 바와 같이, 홀(112)의 내부를 포함하여 보호층(101)에 도금층을 형성하고, 도금층을 패터닝하여 홀(112)에 형성되는 범프(104) 및 내층 회로층(102)을 형성하되, 범프(104)를 전기접속용 핀(107)과 결합한다.

이때, 홀(112)에 범프(104)를 형성할 때, 열과 압력을 가하여, 범프(104)를 전기접속용 핀(107)과 도금결합시킬 수 있다.

다음, 도 15 및 도 16에 도시한 바와 같이, 내층 회로층(102)이 절연층(106)에 함침되도록 절연층(106)을 보호층(101)에 적층하고, 캐리어(108)를 인쇄회로기판(100b)으로부터 제거한다.

이와 같은 제조공정에 의해 도 16에 도시한, 바람직한 제2 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100b)이 제조된다.

도 17 내지 도 24는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100c)의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100c)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며, 제1 실시예 및 제2 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도 17 및 도 18에 도시한 바와 같이, 캐리어(108)에 제1 이형층(110)을 형성하고, 제1 이형층(110)에 외층 회로층(114)을 형성한다.

이때, 외층 회로층(114)은 예를 들어, 세미 어디티브(Semi-additive) 공법, 서브트랙티브(Subtractive) 공법, 또는 어디티브(Additive) 공법 등의 공지된 방법으로 형성될 수 있고, 전기전도성 금속으로 구성될 수 있다.

다음, 도 19 내지 도 21에 도시한 바와 같이, 외층 회로층(114)이 형성된 제1 이형층(110)에 보호층(101)을 형성하고, 보호층(101)에 홈(109) 및 비아홀(117a)을 가공하며, 홈(109)의 내주면에 금속층(111)을 형성한다.

이때, 비아홀(117a)과 홈(109)은 예를 들어, 레이저 공법에 의해 한 번에 형성될 수 있고, 서로 다른 방법에 의해 형성될 수도 있다.

한편, 본 실시예에서는 캐리어(108)에 외층 회로층(114) 및 보호층(101)을 형성한 후 보호층(101)을 포함하여 캐리어(108)에 홈(109)을 형성하는 것으로 설명하였으나, 예를 들어, 캐리어(108)에 홈(109)을 미리 형성하고 외층 회로층(114) 및 보호층(101)을 형성한 다음, 홈(109)과 대응되는 보호층(101)의 위치에 개구부(105)를 형성하여, 보호층(101)을 포함하여 홈(109)이 형성된 캐리어(108)를 제공하는 것도 가능하다.

다음, 도 22 및 도 23에 도시한 바와 같이, 홈(109)에 보호층(101)의 외부로 돌출되는 범프(104)를, 보호층(101) 상에 내층 회로층(102)을, 비아홀(117a)에 내층 회로층(102) 및 외층 회로층(114)을 연결하는 비아(117)를 예를 들어, 도금공정에 의해 한 번에 형성하고, 내층 회로층(102)이 절연층(106)에 함침되도록, 보호층(101)에 절연층(106)을 적층한다.

다음, 도 24에 도시한 바와 같이, 캐리어(108)를 범프를 구비한 인쇄회로기판(100c)으로부터 분리한다.

이와 같은 제조공정에 의해 도 24에 도시한, 바람직한 제3 실시예에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판(100c)이 제조된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 범프를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

101 : 보호층 102 : 내층 회로층
103 : 패드부 104 : 범프
105 : 개구부 106 : 절연층
107 : 전기접속용 핀 108 : 캐리어
109 : 홈 110 : 제1 이형층
111 : 금속층 112 : 홀
113 : 제2 이형층 114 : 외층 회로층
115 : 단자부 116 : 더미패턴
117 : 비아

Claims

내층 회로층이 함침된 절연층;
상기 절연층 상에 형성되되, 상기 내층 회로층 중 패드부를 노출시키는 개구부를 갖는 보호층; 및
상기 패드부와 일체로 연결된 단일 구조로 형성되고, 상기 개구부를 통해 상기 보호층의 내측 방향에서부터 상기 보호층의 외부로 돌출되게 형성된 범프;
를 포함하며, 상기 내층 회로층, 패드부 및 범프는 동일 재질로 이루어진 범프를 구비한 인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 범프의 돌출된 표면적은 상기 보호층의 상기 개구부의 면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 범프는 전기접속용 핀의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 보호층은 솔더레지스트층인 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 내층 회로층 및 상기 범프는 도금되어 형성된 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 범프의 외부로 돌출된 면에 형성된 금속층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판.
내층 회로층이 함침된 절연층;
상기 절연층 상에 형성되되, 상기 내층 회로층 중 패드부를 노출시키는 개구부를 갖는 보호층;
상기 패드부와 일체로 형성되고, 상기 개구부에 형성된 범프; 및
상기 범프의 상면에 결합된 전기접속용 핀;
을 포함하는 범프를 구비한 인쇄회로기판.
청구항 7에 있어서,
상기 범프와 상기 전기접속용 핀은 도금결합되는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판.
내층 회로층이 함침된 절연층;
상기 절연층 상에 형성되되, 상기 내층 회로층 중 패드부를 노출시키는 개구부를 갖는 보호층;
상기 패드부와 일체로 형성되고, 상기 개구부를 통해 상기 보호층의 내측 방향에서부터 상기 보호층의 외부로 돌출되게 형성된 범프; 및
상기 보호층에 함침되되, 일면이 상기 보호층의 외부로 노출된 외층 회로층;
을 포함하는 범프를 구비한 인쇄회로기판.
청구항 9에 있어서,
상기 외층 회로층은 단자부, 더미패턴, 또는 단자부 및 더미패턴 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판.
(A) 일면에 형성된 보호층을 포함하여 홈이 형성된 캐리어를 제공하는 단계;
(B) 상기 홈에 범프를 형성하고, 상기 범프의 형성과 동시에 상기 보호층 상에 상기 범프와 연결되는 패드부를 포함하는 내층 회로층을 형성하는 단계;
(C) 상기 내층 회로층이 절연층에 함침되도록 상기 절연층을 상기 내층 회로층이 형성된 상기 보호층에 적층하는 단계; 및
(D) 상기 캐리어를 제거하는 단계;
를 포함하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 (A) 단계는,
(A1) 제1 이형층이 형성된 캐리어를 제공하는 단계;
(A2) 상기 캐리어 상에 보호층을 형성하는 단계;
(A3) 상기 보호층을 포함하여 상기 캐리어에 홈을 가공하는 단계; 및
(A4) 상기 홈의 내주면에 금속층을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 (B) 단계에서, 상기 범프는 전기접속용 핀의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 캐리어의 내부에 스토퍼층이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 14에 있어서,
상기 스토퍼층은 금속 또는 세라믹으로 구성된 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 보호층의 개구부의 면적보다, 상기 홈에 형성된 상기 범프의 표면적을 넓게 형성하는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 (B) 단계에서, 상기 범프와 상기 내층 회로층은 도금공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 보호층은 솔더레지스트층인 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 (A) 단계는,
(A1) 캐리어에 보호층을 형성하는 단계; 및
(A2) 상기 보호층을 포함하여 상기 캐리어에 홈을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
(A) 전기접속용 핀이 내부에 삽입되되, 상기 전기접속용 핀의 일면이 외부로 노출된 캐리어를 제공하는 단계;
(B) 상기 전기접속용 핀의 일면이 노출된 상기 캐리어 상에 보호층을 형성하고, 상기 보호층에 홀을 가공하는 단계;
(C) 상기 홀에 상기 전기접속용 핀과 결합되는 범프를 형성하고, 상기 범프의 형성과 동시에 상기 보호층 상에 상기 범프와 연결되는 패드부를 포함하는 내층 회로층을 형성하는 단계;
(D) 상기 내층 회로층이 절연층에 함침되도록 상기 절연층을 상기 내층 회로층이 형성된 상기 보호층에 적층하는 단계; 및
(E) 상기 캐리어를 제거하는 단계;
를 포함하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 20에 있어서,
상기 범프와 상기 내층 회로층은 도금공정에 의해 형성되고, 상기 전기접속용핀과 상기 범프는 도금결합되는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
(A) 일면에 외층 회로층이 형성되되, 상기 외층 회로층이 함침되는 보호층을 포함하여 홈이 형성된 캐리어를 제공하는 단계;
(B) 상기 홈에 범프를 형성하고, 상기 범프의 형성과 동시에 상기 보호층 상에 상기 범프와 연결되는 패드부를 포함하는 내층 회로층을 형성하는 단계;
(C) 상기 내층 회로층이 절연층에 함침되도록 상기 절연층을 상기 내층 회로층이 형성된 상기 보호층에 적층하는 단계; 및
(D) 상기 캐리어를 제거하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 22에 있어서,
상기 외층 회로층은 단자부, 더미패턴, 또는 단자부 및 더미패턴 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 22에 있어서,
상기 (A) 단계는,
(A1) 캐리어에 외층 회로층을 형성하는 단계;
(A2) 상기 외층 회로층이 함침되도록 상기 캐리어에 보호층을 형성하는 단계; 및
(A3) 상기 보호층을 포함하여 상기 캐리어에 홈을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 22에 있어서,
상기 (A) 단계는,
(A1) 캐리어에 홈을 형성하는 단계;
(A2) 상기 캐리어에 외층 회로층을 형성하는 단계;
(A3) 상기 외층 회로층이 함침되도록 상기 캐리어에 보호층을 형성하는 단계; 및
(A4) 상기 보호층의 상기 홈과 대응되는 위치에 개구부를 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 (A) 단계는,
(A1) 캐리어에 홈을 형성하는 단계;
(A2) 상기 캐리어에 보호층을 형성하는 단계; 및
(A3) 상기 보호층의 상기 홈과 대응되는 위치에 개구부를 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 범프를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.