KR101154626B1 - 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판에 대한 것으로, 이 기판은 절연층 위에 형성되어 솔더 레지스트의 개구부 통해 노출되어 있는 패드, 상기 패드 위로부터 상기 솔더 레지스트의 개구부를 매립하며, 상기 솔더 레지스트의 표면 위로 소정의 높이를 가지며 돌출되어 있는 솔더 연결부, 그리고 2원계 이상의 금속을 포함하며, 상기 솔더 연결부 위에 형성되어 있는 솔더를 포함한다. 따라서 도금으로 솔더를 형성하면서, 하부에 연결부로 솔더의 높이를 확보함으로써 솔더 레지스트 위에 도금에 의한 금속이 잔류하지 않는다.

Description

인쇄회로기판 및 그의 제조 방법{The printed circuit board and the method for manufacturing the same}
본 발명은 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
회로 기판은 전기 절연성 기판에 회로 패턴을 포함하는 것으로서, 전자 부품 등을 탑재하기 위한 기판이다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 인쇄회로기판의 패드를 도시한 단면도이다.
도 1a를 참고하면, 인쇄회로기판(10)의 절연층(1) 상에 회로패턴(도시하지 않음)과 연결되어 패드(2)가 형성된다. 상기 패드(2)는 그에 실장되거나 연결되는 부품의 종류에 따라 다양한 형상으로 될 수 있다.
상기 패드(2)의 표면에는 금도금에 의해 형성된 표면층(도시하지 않음)이 형성되며, 상기 표면층은 솔더 레지스트(3)로 상기 절연층(1)과 회로패턴을 덮은 후에 형성된다. 상기 솔더 레지스트(3)는 상기 패드(2)를 제외한 인쇄회로기판(1)의 표면 전체에 도포되며, 패드(2)에는 솔더볼(5)이 부착된다.
한편, 도 1b와 같은 인쇄회로기판(20)은 도 1a와 달리, 패드(2)의 가장자리가 솔더 레지스트(3)에 의해 덮여있지 않고, 솔더 레지스트(3)의 개구부(4) 내에 노출되어 있다. 따라서, 솔더볼(5)이 패드(2)의 측면까지 접착함으로써 접착 면적이 넓어진다.
이러한 패드 구조는 온도변화가 많은 조건에서 패드(2)와 솔더볼(5) 간에 계면의 표면 크랙이 발생할 수 있으며, 패드(2)가 솔더 레지스트(3) 하부에 형성되고, 솔더볼(5)이 솔더 레지스트(3)의 개구부(4)에 형성됨으로써 솔더볼(5)의 높이가 낮아져 미세 패턴의 구현이 어렵다.
실시예는 새로운 패드 구조를 가지는 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법을 제공한다.
실시예는 미세한 패드를 포함하는 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법을 제공한다.
실시예는 절연층 위에 형성되어 솔더 레지스트의 개구부 통해 노출되어 있는 패드, 상기 패드 위로부터 상기 솔더 레지스트의 개구부를 매립하며, 상기 솔더 레지스트의 표면 위로 소정의 높이를 가지며 돌출되어 있는 솔더 연결부, 그리고 2원계 이상의 금속을 포함하며, 상기 솔더 연결부 위에 형성되어 있는 솔더를 포함한다.
한편, 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조 방법은 패드가 형성되어 있는 절연층 위에 상기 패드를 노출하는 개구부를 가지는 솔더 레지스트를 도포하는 단계, 상기 솔더 레지스트의 개구부를 개방하는 윈도우를 가지는 마스크를 상기 솔더 레지스트 위에 형성하는 단계, 도금을 수행하여 상기 솔더 레지스트의 개구부 및 상기 윈도우의 일부분을 매립하는 솔더 연결부를 형성하는 단계, 상기 솔더 연결부 위에 서로 다른 금속을 도금하여 복수의 도금층을 형성하는 단계, 그리고 상기 복수의 도금층을 리플로우하여 상기 서로 다른 금속을 포함하는 솔더를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 패드 위에 도금으로 연결부를 형성하여 솔더의 높이를 높임으로써, 과도한 솔더에 의한 브리지(bridge) 불량이 발생하지 않는다.
또한, 구리 연결부 위에 복수의 도금층을 리플로우하여 합금으로 솔더를 형성함으로써 도금층의 두께에 따라 합금의 조성을 결정할 수 있으며, 2원계 이상의 금속을 포함하는 합금으로 솔더를 형성할 수 있어 기계적 특성이 향상된다.
또한, 도금으로 솔더를 형성하면서, 하부에 연결부로 솔더의 높이를 확보함으로써 솔더 레지스트 위에 도금에 의한 금속이 잔류하지 않는다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 3 내지 도 11은 도 2의 인쇄회로기판을 제조하기 위한 방법을 나타내는 단면도이다.
도 12 및 도 13은 도 2의 인쇄회로기판의 후 공정을 나타내는 단면도이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인쇄회로기판을 제조하기 위한 방법을 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 도 16에 도시되어 있는 제2 실시예의 인쇄회로기판의 적용예를 나타내는 단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 발명은 절연 기판의 패드로부터 솔더 연결부를 형성하고, 그 위에 2원계 이상의 합금을 도금하여 솔더를 형성함으로써 솔더의 기계적 특성을 향상시킨 회로 기판을 제공한다.
이하에서는 도 2 내지 도 13을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판을 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)은 절연 플레이트(110), 상기 절연 플레이트(110) 위에 형성되는 회로 패턴(도시하지 않음) 과 연결되어 있는 패드(120) 및 상기 회로 패턴을 덮는 솔더 레지스트(130)를 포함한다.
상기 절연 플레이트(110)는 단일 회로 패턴이 형성되는 인쇄회로기판의 지지기판일 수 있으나, 복수의 적층 구조를 가지는 인쇄회로기판 중 한 회로 패턴(도시하지 않음)이 형성되어 있는 절연층 영역을 의미할 수도 있다.
상기 절연 플레이트(110)가 복수의 적층 구조 중 한 절연층을 의미하는 경우, 상기 절연 플레이트(110)의 상부 또는 하부에 복수의 회로 패턴(도시하지 않음)이 연속적으로 형성될 수 있다.
상기 절연 플레이트(110)는 열경화성 또는 열가소성 고분자 기판, 세라믹 기판, 유-무기 복합 소재 기판, 또는 글라스 섬유 함침 기판일 수 있으며, 고분자 수지를 포함하는 경우, 에폭시계 절연 수지를 포함할 수 있으며, 이와 달리 폴리 이미드계 수지를 포함할 수도 있다.
상기 절연 플레이트(110) 위에 복수의 회로 패턴과 연결되어 있는 복수의 패드(120)가 형성되어 있다. 상기 패드(120)는 인쇄회로기판(100) 위에 실장되는 소자를 장착하는 범프로서 솔더(160)가 부착되는 패드(120)를 의미한다.
상기 패드(120)는 전도성 물질로 형성되며, 절연 플레이트(110) 상에 형성되는 동박층을 패터닝하여 회로 패턴을 형성하는 경우, 구리를 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.
상기 절연 플레이트(110) 위에 회로 패턴을 덮으며 솔더 레지스트(130)가 형성되어 있다.
솔더 레지스트(130)는 절연 플레이트(110)의 표면을 보호하기 위한 것으로 절연 플레이트(110)의 전면에 형성되며, 노출되어야 하는 패드(120)의 상면을 개방하는 개구부(135)를 가진다.
상기 노출되어 있는 패드(120)의 상면에는 씨드층(140)이 형성되어 있다.
상기 씨드층(140)은 노출되어 있는 솔더 레지스트(130)의 개구부(135)의 측면 및 상기 패드(120)의 상면에 형성되어 있으며, 씨드층(140)) 위에 형성되는 상기 솔더 연결부(150)가 솔더 레지스트(130)의 상면으로 확장되는 영역을 포함하는 경우, 상기 씨드층(140)도 상기 솔더 레지스트(130)의 상면에 형성될 수 있다.
상기 씨드층(140)은 씨드층(140) 위에 형성되는 솔더 연결부(150)를 형성하기 위한 씨드로서, 솔더 연결부(150)가 구리로 형성되는 경우, 구리 또는 니켈과 같이 구리와 접착력이 높은 합금일 수 있다.
씨드층(140) 위에 상기 솔더 레지스트(130)의 개구부(135)를 매립하며 솔더 연결부(150)가 형성되어 있다.
상기 솔더 연결부(150)는 상기 솔더 레지스트(130)의 상면으로부터 돌출되도록 형성될 수 있으며, 상기 솔더 레지스트(130)로부터 돌출되어 있는 영역이 개구부(135)의 면적보다 넓은 면적을 갖도록 확장되어 있을 수 있다.
상기 솔더 연결부(150)는 씨드층(140)을 씨드로하여 전해동도금하여 형성될 수 있다.
상기 솔더 연결부(150) 위에 솔더(160)가 형성되어 있다. 상기 솔더(160)는 소자와의 접착을 위해 리플로우 되어 용융됨으로써 표면 장력에 의해 둥근 형상을 가진다.
상기 솔더(160)는 2원계 이상의 금속(160a, 160b)을 포함하며, Sn을 포함하는 합금으로써, 구체적으로 Sn-Cu를 포함하는 합금, 예를 들어, 표 1의 조성을 갖도록 형성될 수 있다.
3원계 Sn-3.5Ag-0.75Cu
Sn-1.0Ag-0.5Cu
Sn-0.7Cu-0.3Ag
Sn-3.0Ag-0.7Cu
Sn-3.0Ag-0.5Cu
Sn-2.0Ag-0.5Cu
Sn-3.9Ag-0.6Cu
Sn-1.0Ag-4.0Cu
Sn-2.0Ag-6.0Cu
Sn-8.0Zn-3.0Bi
Sn-57Bi-1.0Ag
이때, 각각의 원소들 앞에 기재되어 있는 수치는 솔더(160) 전체의 중량에 대한 중량%를 나타내는 것으로서, 예를 들어, Sn-3.5Ag-0.75Cu 의 경우, 솔더(160) 전체의 중량에 대하여, 3.5w%의 Ag와 0.75w%의 Cu 및 나머지 w%의 Sn을 혼합하여 형성한 합금을 의미한다.
한편, 솔더(160)가 4원계 이상의 금속을 포함하는 합금을 포함하는 경우, 솔더의 조성은 다음의 표 2과 같을 수 있다.
4원계 Sn-2.0Ag-0.5Cu-7.5Bi
Sn-3.5Ag-0.5Bi-8.0In
Sn-3.35Ag-0.7Cu-0.3Sb
Sn-2.5Ag-1.0Bi-0.5Cu
Sn-2.0Ag-0.5Cu-2.0Bi
Sn-2.0Ag-0.75Cu-3.0Bi
Sn-3.0Ag-0.7Cu-1.0In
5원계 Sn-3.0Ag-0.7Cu-1Bi-2.5In
표 2에서와 같이, 상기 솔더(160)는 3원계 뿐만 아니라 4원계 이상도 가능하며, 4원계 이상의 경우, Bi, In 또는 Sb를 혼합하여 합금을 형성할 수 있다.
상기와 같이 솔더(160)를 2원계 이상을 포함하는 합금으로 형성하는 경우, 솔더(160)의 기계적 특성이 향상됨으로써 솔더(160)에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 2의 인쇄회로기판(100)은 주석(160b)과 구리(160a)를 포함하는 합금으로 형성된 솔더(160)를 포함하며, 그 조성은 Sn-0.7Cu일 수 있다. 이러한 솔더(160)는 전해동도금되어 있는 구리층과 주석층의 적층 구조를 리플로우하여 합금을 형성한 것으로서, 구리층과 주석층의 도금 두께에 따라 조성이 결정된다.
이와 같이, 인쇄회로기판(100)의 패드(160)에 대하여, 솔더 연결부(150)를 솔더 레지스트(130)보다 돌출되어 형성하여 솔더(160)의 높이를 높임으로써, 리플로우에 따라 솔더(160)를 형성하고 잔류하는 화학동도금층이 솔더 레지스트(130) 위에 잔류하지 않아 클리닝 및 미세 패턴 제작이 용이하게 수행될 수 있으며, 솔더(160)를 2원계 이상의 합금으로 형성함으로써 솔더(160)의 물리적 특성이 향상된다.
이하에서는 도 3 내지 도 13을 참고하여 도 2의 인쇄회로기판(100)을 제조하는 방법을 설명한다.
도 3 내지 도 11은 도 2의 인쇄회로기판을 제조하기 위한 방법을 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 3과 같이 절연 플레이트(110) 위에 도전층을 식각하여 패드(120)를 형성한다.
도 3의 절연 플레이트(110)는 복수의 회로 패턴(125)이 형성되어 있는 것으로 도시하였으며, 절연 플레이트(110)의 하부에 회로 패턴(125)이 형성되어 있다.
따라서, 절연 플레이트(110)의 양 표면으로 회로 패턴(125) 또는 패드(120)가 형성되어 있으며, 상기 회로 패턴(125)을 매립하도록 솔더 레지스트(130)를 도포한다.
상기 솔더 레지스트(130)는 패드(120)를 노출하는 개구부(135)를 포함하도록 형성되어 있으며, 개구부(135)는 패드(120)보다 작은 폭을 갖도록 형성됨으로써 패드(120)의 가장자리 영역은 솔더 레지스트(130)에 의해 보호된다.
다음으로, 도 4와 같이, 솔더 레지스트(130) 및 노출되어 있는 패드(120) 위에 금속층(145)을 형성한다.
상기 금속층(145)은 구리를 무전해 도금 방식으로 형성할 수 있다.
무전해 도금 방식은 탈지 과정, 소프트 부식 과정, 예비 촉매 처리 과정, 촉매처리 과정, 활성화 과정, 무전해 도금 과정 및 산화방지 처리 과정의 순서로 처리하여 진행할 수 있다. 또한, 상기 금속층(145)은 도금이 아닌 플라즈마를 이용하여 금속 입자를 스퍼터링함으로써 형성할 수도 있다.
이때, 상기 금속층(145)을 도금하기 전에 상기 솔더 레지스트(130) 표면의 스미어를 제거하는 디스미어 공정을 수행함으로써 솔더 레지스트(130)의 표면에 조도를 부여하여 도금력을 높일 수 있다.
다음으로, 상기 솔더 레지스트(130)의 표면에 마스크(170)를 도포한다.
상기 마스크(170)는 포토 레지스트나 드라이 필름을 사용할 수 있으며, 솔더 레지스트(130)의 개구부(135)를 개방하여 상기 패드(120) 위에 형성되어 있는 금속층(145)이 노출되도록 마스크 개구부(175)를 가진다. 상기 마스크(170)는 내열성이 강한 드라이 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 마스크 개구부(175)의 개방되어 있는 면적은 상기 솔더 레지스트(130)의 개구부(135)보다 넓은 면적을 갖도록 형성되어 상기 솔더 레지스트(130)의 표면의 일부가 함께 노출될 수 있으며, 이와 달리 솔더 레지스트(130)의 개구부(135)와 동일한 면적을 갖도록 형성될 수도 있다.
다음으로, 상기 마스크 개구부(175)에 의해 노출되어 있는 상기 금속층(145)을 씨드층으로 전도성의 물질, 바람직하게는 구리를 포함하는 합금을 전해 도금하여 솔더 연결부(150)를 형성한다.
상기 솔더 연결부(150)는 도 6과 같이 상기 솔더 레지스트(130)의 개구부(135)를 매립하며 형성되며, 상기 마스크 개구부(175)의 일부까지 매립하도록 형성된다.
이때, 상기 마스크 개구부(175)가 상기 솔더 레지스트(130)의 개구부(135)보다 큰 경우, 상기 솔더 연결부(150)는 솔더 레지스트(130)의 표면의 일부까지 형성되어 상면에 확장된 영역을 포함한다.
다음으로, 도 7과 같이, 솔더(160)를 형성하기 위한 제1 도금층(160a)을 형성한다. 이때, 제1 도금층(160a) 및 제2 도금층(160b)을 형성하는 금속이 구리(160a)와 주석(160b)이므로 설명의 편의를 위하여 동일한 도면 부호를 붙인다.
도 2의 인쇄회로기판(100)과 같이, 솔더(160)가 주석(160b)과 구리(160a)를 포함하는 합금으로 형성되는 경우, 제1 도금층(160a)은 솔더 연결부(150) 위에 무전해도금으로 형성되는 구리도금층일 수 있다. 이때, Sn-0.7Cu의 조성을 가지는 솔더(160)를 형성하는 경우, 무전해도금으로 0.25μm 두께의 구리도금층을 균일하게 형성할 수 있다.
이러한 제1 도금층(160a)은 상기 마스크(170)의 윈도우(175) 내의 솔더 연결부(150) 위에 형성됨으로써 솔더 레지스트(130)와 닿지 않는다.
다음으로, 도 8과 같이 윈도우(175) 내의 제1 도금층(160a) 위에 제2 도금층(160b)을 형성한다.
제2 도금층(160b)은 솔더(160)가 주석(160b)과 구리(160a)를 포함하는 합금으로 형성되는 경우, 제1 도금층(160a)을 씨드층으로 전해도금을 수행하여 형성되는 주석도금층일 수 있다.
이때, 솔더(160)의 조성에 따라 도금하는 주석(160b)의 중량%를 조절한다.
도 8과 같이, 마스크(170)의 윈도우(175) 내에 솔더 연결부(150), 제1 도금층(160a) 및 제2 도금층(160b)이 적층 구조를 이루며, 제1 도금층(160a) 및 제2 도금층(160b)이 솔더 연결부(150)에 의해 솔더 레지스트(130)와 접촉하지 않는다.
다음으로 도 9와 같이, 마스크(170)를 제거하고, 클리닝하여 표면에 잔재하는 용제 등을 제거한다.
도 10과 같이, 솔더 연결부(150)를 마스크로 상기 솔더 레지스트(130) 위에 노출되어 있는 금속층(145)을 식각함으로써 도 2의 인쇄회로기판(100)의 씨드층(140)을 형성한다.
다음으로, 솔더 연결부(150) 위에 형성되어 있는 제1 도금층(160a) 및 제2 도금층(160b)을 제1 및 제2 도금층(160a, 160b)을 형성하는 금속의 용융점보다 높은 온도로 리플로우함으로써 합금을 형성한다.
이와 같이, 리플로우를 수행하여 합금을 형성할 때, 제1 도금층(160a)을 형성하는 구리 중 솔더 연결부(150)와 가까이 형성되어 있는 구리는 확산이 활발히 진행되지 않아 솔더 연결부(150)에 잔재할 수 있으나, 솔더 연결부(150)가 솔더 레지스트(130)로부터 돌출되어 형성되어 있으므로 솔더 레지스트(130)의 표면에 잔재하지 않는다.
따라서, 도 11과 같이 표면이 구형을 가지는 주석-구리(160b-160a)의 합금을 포함하는 솔더(160)가 형성된다.
한편, 도 11과 같이 리플로우 후에, 도 12와 같이 코인(180)을 이용하여 상기 솔더(160)에 압력을 가함으로써, 둥근 형상의 솔더(160)의 상면을 도 13과 같이 평평하게 형성하여 소자와의 접착 면적을 확보할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 인쇄회로기판(100)은 솔더 연결부(150)를 도금으로 형성하여 솔더(160)가 위치하는 높이를 높임으로써 미세 패턴 형성 시 과도한 양의 솔더(160)에 의해 브리지가 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 솔더(160)를 복수의 도금층(160a, 160b)을 형성하고 리플로우에 의해 합금하여 형성함으로써 솔더(160)의 기계적 특성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 14 내지 도 16을 이용하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 인쇄회로기판을 제조하기 위한 방법을 설명한다.
도 14에서는, 도 8과 같이, 마스크(170)의 윈도우(175) 내의 솔더 연결부(150) 위에 제1 도금층(160a)인 구리도금층, 제2 도금층(160b)인 주석 도금층이 순차적으로 형성되어 있다.
이때, 제1 도금층(160a)인 구리도금층은 무전해도금을 수행하여 형성되고, 제2 도금층(160b)은 제1 도금층(160a)을 씨드층으로 전해도금하여 형성된다.
도 14의 인쇄회로기판은 마스크(170)의 윈도우(175) 내의 제2 도금층(160b) 위에 제3 도금층(160c)을 더 형성한다.
이때, 제3 도금층(160c)은 표 1에 형성되어 있는 은(160c)을 포함하는 금속층일 수 있으며, 은(160c)을 무전해도금하여 형성한다.
이때, 제3 도금층(160c)은 주석에 대하여 중량 %를 고려하여 소정의 두께로 형성할 수 있다.
도 14와 같이, 마스크(170)의 윈도우(175) 내에 솔더 연결부(150), 제1 도금층(160a), 제2 도금층(160b) 및 제3 도금층(160c)이 적층 구조를 이루며, 제1 도금층(160a) 내지 제3 도금층(160c)이 솔더 연결부(150)에 의해 솔더 레지스트(130)와 접촉하지 않는다.
다음으로 도 15와 같이, 마스크(170)를 제거하고, 클리닝하여 표면에 잔재하는 용제 등을 제거한다.
도 16과 같이, 솔더 연결부(150)를 마스크로 상기 솔더 레지스트(130) 위에 노출되어 있는 금속층(145)을 식각함으로써 도 2의 인쇄회로기판(100)의 씨드층(140)을 형성한다.
다음으로, 솔더 연결부(150) 위에 형성되어 있는 제1 도금층(160a) 내지 제3 도금층(160c)을 제1 내지 제3 도금층(160a, 160b, 160c)을 형성하는 금속의 용융점보다 높은 온도로 리플로우함으로써 제1 내지 제3 도금층(160a, 160b, 160c)의 금속의 합금을 형성한다.
이와 같이, 합금을 형성하고자 하는 금속을 순차적으로 도금하고, 리플로우 함으로써 합금으로 형성되는 솔더(160)를 형성할 수 있으며, 합금을 이루는 금속은 표 1 및 표 2일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
도 17은 본 발명의 도 16에 도시되어 있는 제2 실시예의 인쇄회로기판의 적용예를 나타내는 단면도이다.
도 17의 인쇄회로기판(300)은 도 2의 인쇄회로기판(100)과 동일한 구성을 포함한다.
즉, 인쇄회로기판(300)은 절연 플레이트(310), 상기 절연 플레이트(310) 위에 형성되는 회로 패턴(도시하지 않음) 과 연결되어 있는 패드(320) 및 상기 회로 패턴을 덮는 솔더 레지스트(330)를 포함한다.
상기 절연 플레이트(310)는 열경화성 또는 열가소성 고분자 기판, 세라믹 기판, 유-무기 복합 소재 기판, 또는 글라스 섬유 함침 기판일 수 있으며, 고분자 수지를 포함하는 경우, 에폭시계 절연 수지를 포함할 수 있으며, 이와 달리 폴리 이미드계 수지를 포함할 수도 있다.
상기 절연 플레이트(310) 위에 복수의 회로 패턴과 연결되어 있는 복수의 패드(320)가 형성되어 있다. 상기 패드(320)는 인쇄회로기판(300) 위에 실장되는 소자를 장착하는 범프로서 솔더(360)가 부착되는 패드(320)를 의미한다.
상기 패드(320)는 전도성 물질로 형성되며, 절연 플레이트(310) 상에 형성되는 동박층을 패터닝하여 회로 패턴을 형성하는 경우, 구리를 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.
상기 절연 플레이트(310) 위에 회로 패턴을 덮으며 솔더 레지스트(330)가 형성되어 있다.
솔더 레지스트(330)는 절연 플레이트(310)의 표면을 보호하기 위한 것으로 절연 플레이트(310)의 전면에 형성되며, 노출되어야 하는 패드(320)의 상면을 개방한다.
상기 노출되어 있는 패드(320)의 상면에는 금속층(340)이 형성되어 있다.
금속층(340)은 노출되어 있는 솔더 레지스트(330)의 개구부(335)의 측면 및 상기 패드(320)의 상면에 형성되어 있다.
금속층(340)은 금속층(340) 위에 형성되어 있는 솔더 연결부(350)를 형성하기 위한 씨드층으로서, 솔더 연결부(350)가 구리로 형성되는 경우, 구리 또는 니켈과 같이 구리와 접착력이 높은 합금일 수 있다.
금속층(340) 위에 상기 솔더 레지스트(330)의 개구부(335)를 매립하며 솔더 연결부(350)가 형성되어 있다.
상기 솔더 연결부(350)는 상기 솔더 레지스트(350)의 상면으로부터 돌출되도록 형성될 수 있으며, 상기 솔더 레지스트(350)로부터 돌출되어 있는 영역이 개구부의 면적보다 넓은 면적을 갖도록 확장되어 있을 수 있다.
상기 솔더 연결부(350)는 금속층(340)을 씨드층으로하여 전해동도금하여 형성될 수 있다.
상기 솔더 연결부(350) 위에 솔더(360)가 형성되어 있다. 상기 솔더(360)는 소자와의 접착을 위해 리플로우 되어 용융됨으로써 표면 장력에 의해 둥근 형상을 가진다.
상기 솔더(360)는 2원계 이상의 금속을 포함하는 합금으로 형성되며, Sn을 포함하는 합금으로써, 구체적으로 Sn-Cu를 포함하는 합금일 수 있다.
상기 솔더(360)와 접착하며, 상기 패드(320)와 연결되는 소자(380)는 하면에 절연 플레이트(310)의 패드(320)와 접촉하기 위한 소자 패드(381), 소자 패드(381)를 개방하는 소자 절연막(383) 및 솔더(360)와의 접착을 도와주는 접착층(385)이 소자 패드(381) 위에 형성되어 있다.
도 17과 같이, 소자 패드(381)와 솔더(360)를 접착하였을 때, 솔더(360)는 소정의 압력에 의하여 높이가 낮아질 수 있으나, 솔더(360) 하부의 솔더 연결부(350)가 솔더 레지스트(330)로부터 돌출되어 소정의 높이를 가짐으로써 소자(380)와의 접착에 의한 압력에도 솔더(360)가 솔더 레지스트(330) 위로 흐르지 않는다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
인쇄회로기판 100, 300
절연 플레이트 110, 310
회로 패턴 125
패드 120, 320
솔더 160, 360

Claims (14)

  1. 절연층 위에 형성되어 솔더 레지스트의 개구부를 통해 노출되어 있는 패드,
    상기 패드 위로부터 상기 솔더 레지스트의 개구부를 매립하며, 상기 솔더 레지스트의 표면 위로 소정의 높이를 가지며 돌출되어 있는 솔더 연결부,
    상기 패드와 상기 솔더 연결부 사이에 형성되어, 상기 개구부 주변의 상기 솔더 레지스트의 상면으로 확장되어 있는 상기 솔더 연결부의 씨드층인 금속층, 그리고
    2원계 이상의 금속을 포함하며, 상기 솔더 연결부 위에 형성되어 있는 솔더
    를 포함하는 인쇄회로기판.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 솔더 연결부는 구리를 포함하는 합금으로 형성되어 있는 인쇄회로기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 솔더 연결부의 돌출된 영역은 상기 솔더 레지스트의 상면 위로 확장되어 있는 인쇄회로기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 솔더는 Sn 및 Cu을 포함하는 인쇄회로기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 솔더는 Sn, Ag, Cu, Bi, In 또는 Sb 중 적어도 3개를 포함하는 인쇄회로기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 솔더는 3원계 합금으로 Sn-3.5Ag-0.75Cu, Sn-1.0Ag-0.5Cu, Sn-0.7Cu-0.3Ag, Sn-3.0Ag-0.7Cu, Sn-3.0Ag-0.5Cu, Sn-2.0Ag-0.5Cu, Sn-3.9Ag-0.6Cu, Sn-1.0Ag-4.0Cu, Sn-2.0Ag-6.0Cu, Sn-8.0Zn-3.0Bi, 4원계 합금으로 Sn-3.5Ag-0.5Bi-8.0In, Sn-3.35Ag-0.7Cu-0.3Sb, Sn-2.5Ag-1.0Bi-0.5Cu, Sn-2.0Ag-0.5Cu-2.0Bi, Sn-2.0Ag-0.75Cu-3.0Bi, Sn-3.0Ag-0.7Cu-1.0In 및 5원계 합금으로 Sn-3.0Ag-0.7Cu-1Bi-2.5In 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 인쇄회로기판.
  8. 패드가 형성되어 있는 절연층 위에 상기 패드를 노출하는 개구부를 가지는 솔더 레지스트를 도포하는 단계,
    상기 솔더 레지스트의 개구부를 개방하며, 상기 개구부보다 큰 윈도우를 가지는 마스크를 상기 솔더 레지스트 위에 형성하는 단계,
    상기 솔더 레지스트 및 상기 패드 위에 씨드층을 도금하는 단계,
    도금을 수행하여 상기 솔더 레지스트의 개구부 및 상기 윈도우의 일부분을 매립하는 솔더 연결부를 형성하는 단계,
    상기 솔더 연결부 위에 서로 다른 금속을 도금하여 복수의 도금층을 형성하는 단계, 그리고
    상기 복수의 도금층을 리플로우하여 상기 서로 다른 금속을 포함하는 솔더를 형성하는 단계
    를 포함하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    복수의 도금층을 형성하는 단계는,
    상기 솔더 연결부 위에 비전해동도금을 수행하여 제1 도금층을 형성하는 단계, 그리고
    상기 제1 도금층을 씨드층으로 주석을 전해도금하여 제2 도금층을 형성하는단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 도금층을 형성하는 단계는,
    상기 제2 도금층 위에 은을 비전해도금하여 제3 도금층을 형성하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 솔더는 Sn, Ag, Cu, Bi, In 또는 Sb 중 적어도 3개를 포함하여 형성하는 인쇄회로기판의 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 솔더는 3원계 합금으로 Sn-3.5Ag-0.75Cu, Sn-1.0Ag-0.5Cu, Sn-0.7Cu-0.3Ag, Sn-3.0Ag-0.7Cu, Sn-3.0Ag-0.5Cu, Sn-2.0Ag-0.5Cu, Sn-3.9Ag-0.6Cu, Sn-1.0Ag-4.0Cu, Sn-2.0Ag-6.0Cu, Sn-8.0Zn-3.0Bi, 4원계 합금으로 Sn-3.5Ag-0.5Bi-8.0In, Sn-3.35Ag-0.7Cu-0.3Sb, Sn-2.5Ag-1.0Bi-0.5Cu, Sn-2.0Ag-0.5Cu-2.0Bi, Sn-2.0Ag-0.75Cu-3.0Bi, Sn-3.0Ag-0.7Cu-1.0In 및 5원계 합금으로 Sn-3.0Ag-0.7Cu-1Bi-2.5In 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 인쇄회로기판의 제조 방법.
  14. 삭제
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