KR101977421B1

KR101977421B1 - 랩 도금부를 가진 비아를 가진 인쇄 회로 기판을 제조하는 방법

Info

Publication number: KR101977421B1
Application number: KR1020137010517A
Authority: KR
Inventors: 아담 소렌센; 브루스 루이스
Original assignee: 비아시스템, 인크.
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2019-05-10
Also published as: CN103299393B; WO2012054599A1; CN103299393A; EP2630652A4; EP2630652A1; EP2630652B1; KR20130136995A

Abstract

인쇄 회로 기판(PCB)은, 카운터싱크된 비아홀로부터 형성된 하나 이상의 충전되고 도금된 비아를 가진다. 라미네이트된 기판가 형성되고, 하나 이상의 비아홀이 그 안에 만들어진다. 그리고 나서, 하나 이상의 비아홀의 말단부는 카운터싱크된다. 하나 이상의 비아홀의 측벽과 하나 이상의 비아홀의 카운터싱크된 표면은 전도성 재료로 도금된다. 하나 이상의 카운터 싱크되고 도금된 비아홀을 포함하는 라미네이트된 기판은 하나 이상의 비아홀을 충전하는 단계를 포함하는 종래 방식으로 처리된다. 전도성 캡 레이어는 충전 구성요소를 가진 도금된 비아홀의 양 말단부 위에 형성되는 것이 바람직하다.

Description

랩 도금부를 가진 비아를 가진 인쇄 회로 기판을 제조하는 방법{METHOD OF MANUFACTURING PRINTED CIRCUIT BOARDS HAVING VIAS WITH WRAP PLATING}

본 발명은 일반적으로 적어도 하나의 전기적 전도성 비아를 가진 멀티레이어 인쇄 회로 기판을 생산하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 좀 더 구체적으로 랩 도금부(wrap plating)를 가진 적어도 하나의 비아를 가진 회로 기판을 생산하기 위한 개선된 방법에 관한 것이다.

최신 전자 장치에서 확인된 멀티-레어어 인쇄 배선 기판 또는 인쇄 회로 기판("PCB")은 하나 이상의 쌍으로된 회로 레이어를 포함한다. 각각의 쌍으로된 회로 레이어는 절연 코어 레이어를 포함하고, 이는 캐리어(carrier) 또는 기자재(base materail)로도 언급된다. 코어 레이어는 서로 마주보는 제1 및 제2 표면을 포함하고, 이는 전자 회로 위에 배치된다. 이들 전자 회로는 일반적으로 패드(pad) 또는 상호연결부(interconnection)에 의하여 전자 부품을 수용하기 위하여 형성되고 패턴화된다. 쌍으로된 회로 레이어는 절연 코어를 코어의 제1 면과 코어의 제2 면 상에 제1 호일 레이어(first foil layer)로 라미네이팅하여 형성된다. 라미네이트된 코어는, 라미네이트된 코어의 표면 외부에 회로 트레이스와 패드를 형성하기 위하여 처리(도금 및 식각)된다. 서로 마주보는 회로 레어어 쌍 사이에 샌드위치되어 나온 절연 기판은 멀티-레이어 인쇄 회로 기판 내의 (쌍으로된 회로 레이어의) 하위-요소(sub-element)를 형성하는데 사용된다.

멀티-레이어 인쇄 회로 기판에서, 상기 기술된 쌍으로된 회로 레이어(샌드위치 배치)는, 멀티-레이어 인쇄 회로 기판을 형성하기 위하여 하나 이상의 다른 하위-요소들이 적층되어 하위-요소를 구성한다. 다수의 쌍으로된 회로 레이어는 물리적, 전기적으로 연결되어 기판을 형성한다. 이러한 멀티-레이어 인쇄 회로 기판은 프레스 내에서, 하위 요소와 중간에 절연막을 가진 적층 하위 요소들의 사이에 절연막(종종 프리프레그(prepreg) 또는 다른 적절한 절연 접착제)을 위치시켜서 만들어진다. 일반적으로 절연막은 열 경화성이거나 접착제를 구비한다. 절연막 및/또는 접착제가 경화되도록 한 후에, 다수의 쌍으로된 회로 레이어를 포함하는 멀티-레이어 기판이 형성된다. 기판에서, 절연막은 쌍으로된 회로 레이어(하위-요소)들 사이에 삽입된다. 기판은 제2 면에 대해 반대쪽으로 제1 면을 가진다.

PCB 제조의 한 방법은 기판의 제1 면과 기판의 제2 면에 제1 호일 레이어를 가진 하나 이상의 쌍으로된 회로 레이어를 포함하는 기판을 라미네이팅하는 것과 관련있다. 보통 구리로 제조된 각각의 전도성 호일은 결국, 하나 이상의 레이어를 포함한다. 기판의 각 면에 도포된 호일 레이어는 기술 분야에서 주지된 라미네이션 공정을 사용하여 기판에 접착된다. 일반적으로, 이러한 라미네이션 공정은 기판의 양쪽 주요 표면에 접착제(프리프레그 또는 본드 플라이(bond ply))를 도포하는 것과 그 후에, 호일-기판-호일 적층을 형성하기 위하여 각각의 표면에 호일 레이어를 도포하는 것과 관련있다. 기판 사이에 적층된 호일 레이어는 프레스 내에 위치되어서 경화된다. 초기 라미네이션 공정의 최종 결과는 호일-라미네이트된 기판이다.

호일-라미네이트된 기판을 형성한 후에, 하나 이상의 비아홀은 호일-라미네이트된 기판의 한 면 또는 양면 내로 드릴링된다. 하나 이상의 비아홀은 반대편 말단부를 가진다. 그리고 나서, 하나 이상의 비아홀의 측벽은 회로 레이어들 사이에 전도성 상호연결부를 제공하기 위하여 전도성 재료로 도금된다. 멀티레이어 PCB에서, 비아는 PCB의 외측 표면으로부터, 회로 레이어의 전체 적층부를 통하여 서로 마주보는 PCB의 외측 표면까지 뻗어나갈 수 있다. 대안적으로, 멀티-레이어된 PCB에서, 비아는 블라인드 비아 또는 베리드 비아일 수 있다.

명확성을 위하여, 본 명세서에서 기술된 바와 같이, 공정 후에 도금된 쓰루-홀(through-hole) 구조체를 언급하기 위하여, 용어 "비아"가 본 출원에서 사용된다. 용어 "비아-홀"은 본 명세서에서 기술된 PCB 형성 공정과 관련 있는 홀 구조체를 언급하기 위하여 사용된다. 이에 따라, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 비아-홀은 미완성 비아이다. PCB 제조 방법에서, 비아를 형성할 비아홀은 상기 기술된 라미네이션 단계 후에 라미네이트된 기판에서 형성된다. 관습적으로, 비아홀은 기계적 드릴링 또는 레이저 드릴링에 의해 형성된다. 비아홀이 라미네이트된 기판에 형성된 후에, 제1 전도성 레이어를 비아홀의 측벽에 덧붙이기 위하여(금속화) 호일-라미네이트된 기판이 도금된다(일반적으로 무전해 도금으로). 그리고 나서, 이미지 도트(image dot) 또는 버튼 패턴(button pattern)이 호일-라미네이트된 기판의 표면에 도포되어서 버튼 플레이트(button plate)가 비아홀 주위에서 형성될 수 있다. 그 후로, 호일-라미네이트된 기판은 궁극적인 인쇄 회로 기판을 형성하기 위하여, 비아홀의 충전과 함께 연속적인 제조 단계(preparation step) 및 도금 단계를 거치게 될 것이다.

비아홀을 충전하는 것은 PCB의 전기 성능을 향상시키고, 궁극적인 비아의 구조적 신뢰성을 개선시킬 수 있다. PCB 제조 공정 동안에, 어느 단계에서 비아홀이 충전될 지는 제조자에 따라 다르다. 전도성 잉크 충전 재료와 관련 있는 한 예시적 공정에서, 비아홀의 측벽에 제1 전도성 레이어를 덧붙인 후에, 비아홀은 원하는 충전 재료로 충전된다. 충전 재료가 경화되도록 한다. 그리고 나서, 충전된 비아홀의 말단부는 평면화되고, 공정은 종종 버튼 플레이트의 표면의 제거를 수반한다. 이 마지막 단계 후에, 판넬은 추가적인 이미징을 거치게 되고, 또 다른 전도성 레이어는 충전될 비아홀의 말단부를 포함하여, 호일-라미네이트된 기판의 양면 위에 덧붙이게 되어서, 비아를 형성한다.

상기 기술된 바와 같이, 종래 방법에 따라 제조된 잉크-충전 비아를 가진 PCB에서 연결성과 신뢰성 문제가 발생한다. 이들 문제는 보통 부품이 완성된 PCB에 적용될 때에 나타난다. 이와 관련하여, 비아의 상부(top)에 적용된 전도성 레이어 또는 전도성 캡은 비아의 구리-도금(금속화)된 벽으로부터 분리된다.

상기 기술된 벽-표면 전도체 분리를 방지하기 위하여 다양한 PCB 생산 방법이 개발되어 왔다. 이들 방법은 PCB의 "랩어라운드 도금부(wraparound plating)"를 개선시키는 것에 관한 것이다. 이 "랩어라운드 도금부" 또는 "랩"은 비아홀을 둘러싸는 영역에서(즉, 랩핑 어라운드) PCB에 도포되는 전도성 재료를 말한다. 랩 영역은 랩 영역을 만들기 위해 요구되는 순차적인 도금 단계에 의하여, 종종 "추가 랩(additive wrap)"로 언급된다. 랩어라운드 도금부를 두껍게 하는 것에 의하여, 비아의 측면의 전도체가 표면 전도체로부터 분리되는 경향이 감소된다. 그러나, 단순히 랩어라운드 도금부를 두껍게 하는 것은 금속화된 비아 벽으로부터의 표면 전도체 분리를 완전히 제거할 수 없다. 사실, 이러한 랩어라운드 도금부를 두껍게 하는 것은, 라미네이트된 기판의 표면 상의 일관성 없는 도금 두께 분포 때문에, 혹은 비아 충전 공정 후에 일관성 없는 평면화 때문에 PCB 비신뢰성에 기여할 수 있다. 또한, PCB 제조에서의 연속적인 도금 단계는 비아 및 비아 랩 위에 도금을 과도하게 두껍게 하는 것을 야기할 수 있다. 이러한 과도하게 두껍게 하는 것은 PCB 표면 상의 회로 트레이스와 부품의 계속-증가하는 밀도 때문에, 문제를 발생시킬 수 있다는 점에서 바람직하지 않다.

두꺼워진 랩-어라운드 도금과 관련 있는 문제점을 감소시키는 한 방법은, PCB 생산 공정 동안에, 비아홀 주위의 호일 레이어 또는 전도성 레이어에 클리어런스(clearance)를 식각하는 것과 관련있다. 도 1은 종래 방법에 따른 비아를 형성하기 위한 공정 흐름도를 도시한다. 공정에서, 원형 클리어런스(clearance)가, 비아홀이 드릴링 될 위치에서 호일-라미네이트된 기판의 호일 레이어에서 식각된다. 클리어런스는 의도된 비아홀의 지름보다 크다. 따라서, 비아홀이 갈라진 영역에서 드릴링된 후에, 계단 모양의 림(rim)을 가진 비아홀이 나온다. 림의 내부 부분("내부 림")은 호일 레이어를 기판에 본딩하는 절연 접착제로부터 형성된다. 이 내부 림은 외부 림의 표면 아래에 위치되고, 이는 호일 레이어에 의해 형성된다. 비아홀 주위의 클리어런스를 식각함에 의하여, 도금을 과도하게 두껍게 하는 것 및 그와 관계된 문제를 감소시킬 수 있다. 도 2는 이러한 클리어런스 식각 방법에 따라 형성된 비아를 도시한다.

그러나, 비아 랩 무결성을 달성하기 위한 클리어런스 식각에 단점이 있다. 우수한 비아 랩을 달성하고 미세한 피쳐(fine feature)를 식각하기 위한 현 방법은 스크럽 형태의 비교적 많은 양의 재료 손실을 야기한다. 이 손실은 랩을 형성하기 위하여 판넬이 연속적으로 호일-라미네이트된 기판에 도금되는 것에서 발생한다. 높은 스크랩 손실은 제조자에게 더 높은 생산 비용을 의미하고, 궁극적으로 소비자에게 더 높은 PCB 비용을 의미한다. 스크랩 손실에 더하여, 이러한 판넬 도금은 고르지 않은 표면 구리를 만들고, 이는 PCB 제조가가 선택적으로 고르지 않은 식각 영역에 힘을 가하도록 한다. 이에 따라, 필요한 것은 클리어런스 식각 및 이와 관련된 연속적인 도금에 따른 방법의 단점이 없는 고-품질의 비아 랩을 야기하는 개선된 PCB 제조 공정이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 전기적 전도성 비아를 가진 PCB의 생산을 위한 방법은 기판의 제1 면과 기판의 제2 면에 제1 호일 레이어를 가진 기판(하나 이상의 적층된 회로 레이어 쌍을 포함)을 라미네이팅 하는 단계를 포함한다. 그리고 나서, 비아홀은 호일-라미네이트된 기판의 제1 면에 형성된다. (비아홀은 호일-라미네이트된 기판의 제2 면에도 형성될 수 있다.) 비아홀은 제1 말단부와 제2 말단부를 가진다. 비아홀의 제1 말단부는 호일-라미네이트된 기판의 제1 면의 호일 레이어에서 형성된다. 비아홀은 라미네이트된 기판의 제1 면의 제1 호일 레이어에서 호일-라미네이트된 기판의 적어도 하나의 회로 레이어까지 뻗어나간다. 종래의 방법과 대비하여, 제1 호일 레이어에 형성된 비아홀의 제1 말단부는 카운터싱크되어(countersunk) 표면에서 경사진 개구(beveled opening)를 형성한다. 비아홀의 카운터싱크는 홀 개구 주위로부터 호일 레이어(표면 구리)를 모나게 제거한다. 본 발명 공정의 일 실시예에서, 제1 호일 레이어에 더하여, 호일 레이어 아래의 어떤 물질은 카운터싱크 공정 동안에 제거된다. 본 발명의 일 실시예에서, 비아홀은 라미네이트된 기판의 제1 면의 제1 호일 레이어에서, 적층된 회로 레이어 쌍과 호일-라미네이트된 기판의 제2 면의 제1 호일 레이어를 통하여 뻗어 나간다. 이러한 실시예에서, 비아홀의 양 말단은 본 명세서에서 기술된 바와 같이 카운터싱크될 수 있다.

카운터싱크한 후에, 비아홀은 이제 도금을 위해 준비된다. 예를 들어, 준비 후에, 비아홀의 측벽과 카운터싱크된 표면은 전도성 재료로, 바람직하게는 전해질 구리 또는 다른 전도성 필름으로 코팅된다. 전도성 코팅물이 비아홀의 측벽과 하나 이상의 카운터싱크된 표면에 도포된 후에, 라미네이트된 기판은 종래 기술에 따라 처리될 수 있다. 이와 관련하여, 라미네이트된 기판은 전도성 코팅을 세팅하기 위하여 짧은 시간(가령, 약 10분) 동안에 플래쉬 도금(flash plate)될 수 있다. 판넬은 적용된 이미지 버튼 패터닝을 가질 수 있고, 소비자 명세서에 따라 버튼 도금 구리를 추가하기 위하여 전기-도금될 수 있다.

본 발명의 공정에 따라 형성된 비아홀은 비-전도성 재료 또는 전도성 재료로 충전될 수 있다. 공정은 PBC 형성의 초기 단계부터 판넬 도금 공정을 제거하여 촘촘한 라인과 공간을 제공한다. 또한, 공정은 베이스 호일(base foil)이 2차 도금에 의해 영향받지 않도록 하고, 이에 의해 전도성 레이어가 판넬 전반에 일정하고 균일하게 된다. 결국, 이는 판넬에 걸쳐 미세한 피쳐의 일정한 식각을 가능하게 한다. 또한, 본 발명의 공정은, 식각으로부터 더 적은 금, 은이 있어서 더 얇은 베이스 호일을 가짐에 의하여, 비-전도성 또는 전도성 비아 충전물을 요구하는 완전체 금 판넬의 더 우수한 식각을 가능하게 한다. 기술된 공정에 더하여, 본 발명은 라미네이트된 기판과 기술된 공정에 의해 형성된 피쳐를 가진 PCB를 포함한다.

첨부된 도면은 명세서와 함께 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 다른 언급이 없는 한, 도시된 실시예는 전반적인 발명이 특정 실시예로 제한되지 않는다.
도 1은 랩어라운드 도금부를 형성하기 위한 종래 방법을 위한 공정 흐름을 도시한다.
도 2는 종래 기술에 따라 형성된 추가 랩 도금을 가진 비아를 도시한다. 비아는 비-전도성 잉크 재로로 충전된다.
도 3은 랩어라운드 도금부를 가진 비아를 형성하기 위한 본 발명의 방법의 일 실시예를 위한 절차 흐름을 도시한다.
도 4는 본 발명의 방법에 따라 형성된 랩어라운드 도금부를 가진 도금된 비아홀을 도시한다. 비아홀은 비-전도성 잉크 재료로 충전된다.
도 5는 도 4에 도시된 비아홀의 확대도이고, 비아홀의 말단부에서 호일 레이어와 결합하는 경사진 표면을 도금한 곳인 비아홀의 랩 영역을 더욱 상세하게 도시한다.
도 6은 도 4에 도시된 비아홀의 추가 확대도이고, 비아홀의 말단부에서 표면 구리와 효과적으로 서로 겹친 경사진 표면을 도금한 곳인 비아홀의 랩 영역을 매우 자세히 도시한다.
도 7 A 내지 7D는 본 발명에 따라 형성되는 비아홀에 대한 바람직한 실시예의 각과 치수를 도시한다.
도 8은 본 발명의 방법에 따라 형성된 랩어라운드 도금부와 전도성 캡쳐 패드(conductive capture pad)를 가진 비아를 도시한다.

후술하는 상세한 설명에서, 본 발명의 어떤 예시적인 실시예만이 설명에 의해 단순히 도시되고 기술되었다. 당업자가 깨달았던 바와 같이, 기술된 실시예는 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어남 없이, 전부 다양한 다른 방법으로 수정될 수 있다. 따라서, 도면과 설명은 사실상 예시적이지 제한적으로 간주되지 않는다.

본 발명의 맥락 속에서, 용어 "비아"는 쓰루-비아, 블라인드 비아, 베리드 비아 및 마이크로-비아를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 전기적 전도성 비아를 가진 PCB의 생산을 위한 방법은 기판의 제1 면(first side, 10)과 기판의 제2 면(second side)에 제1 호일 레이어(first foil layer, 2)를 가진 하나 이상의 적층된 회로 레이어 쌍을 가진 기판(substrate, 1)을 라미네이팅 하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 시작 표면(starting surface) 구리 호일 레이어(2)는 임의의 적절한 두께로 선택될 수 있다. 그리고 나서, 서로 마주보는 제1 및 제2 말단부(first and second ends)와 측벽(sidewall, 12)을 가진 비아홀(via hole, 3)은 호일-라미네이트된 기판 내에서 형성된다. 비아홀(3)의 제1 말단부(4)는 기판의 제1 면의 제1 호일 레이어(2)와 기판 내에서 형성된다. 비아홀(3)은 호일-라미네이트된 기판의 제1 면(10)의 제1 호일 레이어(2)로부터 호일-라미네이트된 기판의 적어도 하나의 회로 레이어까지 뻗어 나간다. 그리고 나서, 호일-라미네이트된 기판의 제1 면에 위치한 비아홀(3)의 제1 말단부(4)는 정밀 카운터싱크되어 호일 표면에서 "V-모양" 또는 경사진 개구를 형성한다. 비아홀의 카운터싱크는 홀 개구(hole opening, 9) 주위로부터 호일 레이어(표면 구리)를 모나게 제거하고, 비아홀(3)에 그 제1 말단부(4)에서 경사진 표면(sidewall surfce, 6)을 제공한다. 이 경사진 표면(6)은 비아홀(3)의 말단부에 릴리프(relief, 7)를 생성한다. 본 발명 공정의 일 실시예에서, 제1 호일 레이어(2)에 더하여, 호일 레이어(2) 아래의 어떤 단열 재료(insulating material, 8)는 카운터싱크 공정 동안에 제거된다. 본 발명의 대안적 실시예에서, 비아홀(3)은 라미네이트된 표면의 제1 면(10)의 제1 호일 레이어(2)에서, 적층된 회로 레이어쌍과 호일-라미네이트된 기판의 제2 면의 제1 호일 레이어(2)를 통하여 뻗어 나간다. 이러한 실시예에서, 비아홀(3)의 제2 말단부는 기판의 제2 면의 호일 레이어(2) 내에서 형성되고, 이는 비아홀(3)의 두 말단부가 본 명세서에 기술된 바와 같이 카운터싱크되도록 한다.

적어도 하나의 비아홀(3)을 카운터싱크한 후에, 라미네이트된 기판(1)은 공지된 방법에 따라 처리된다. 예를 들어, 카운터싱크한 후에, 비아홀(3)은 코팅을 위해 준비된다. 그 다음에, 비아홀의 측벽(12)과 경사진 표면(6)(또는 쓰루 비아홀의 경우에는 표면)은 전도성 레이어(conductive material, 15), 바람직하게는 전해질 구리 또는 다른 전도성 필름으로 코팅된다. 전도성 코팅이 홀의 측벽(12)과 경사진 표면(들)(6)에 도포된 후에, 호일-라미네이트된 기판은 종래 기술에 따라 처리될 수 있다. 이와 관련하여, 호일-라미네이트된 기판은 전도성 코팅을 세팅하기 위하여 짧은 시간(가령, 10분) 동안에 플래쉬 도금될 수 있다. 그리고 나서, 호일-라미네이트된 기판은 레지스트(resist)로 코팅되고, 클리어런스가 현상을 위해 이미징된다. 그리고 나서, 호일-라미네이트된 기판은 원하는 구리 두께로 도금된다. 레지스트는 벗겨지고, 그 후에 호일-라미네이트된 기판은 평면화된다.

비아홀(3)의 카운터싱크는 클리어런스(clearance, 16)를 제공하고, 이는 도금되고 평면화될 때, 랩 사양에 대한 IPC 요구사항을 충족하는 비아 랩을 만든다. 또한, 비아홀(3)의 경사진 표면(6)에서 뻗어 나가는 측벽 전도성 레이어(plating, 15)는 사양 마다 표면 구리(2)에 근접한다. 카운터싱크 클리어런스(16)(카운터싱크된 홀의 바깥 지름과 비아홀의 측벽 사이의 거리)는 홀 위치에 의해 정확히 위치되고, 클리어런스-홀 위치의 최적의 레지스트레이션(registration)을 만든다. 본 발명 공정은 랩을 형성하기 위해 보통 요구되는 판넬 도금 단계의 수를 감소시킬 수 있다. 이미지가 비-도금된 구리 호일상에 형성되어서, 이 감소가 더욱 미세한 라인과 공간을 야기한다. 결국, 이는 촘촘하고 작은 피쳐의 좀 더 일정하고 균일한 식각을 야기한다. 이에 따라, 본 발명은 표면 구리 위에 추가로 도금된 구리 두께를 제거하고, 인쇄 회로 기판의 전체 표면에 더욱 일정한 랩 도금 두께를 제공한다. 이는 표면 전도체 구리와 도금된 비아홀 벽 구리 사이의 본딩을 제자리에 유지시키는데 도움을 주는 한편, 더욱 미세한 피쳐와 촘좀한 기하형상을 가진 기판 제조가 가능하다.

도 4, 5 및 6은 본 발명 방법에 따라 형성된 랩어라운드 도금부(wraparound plating, 21)를 가진 도금된 비아홀(3)을 도시한다. 비아홀(3)은 전도성 또는 비-전도성 잉크 재료(ink material, 17)로 충전될 수 있다. 본 발명 공정의 또 다른 이점은 비아홀의 부릎부(knee, 18)(경사진 표면을 포함)가 각이 져서, 도금될 때 부릎부가 비아홀의 측벽 이상의 구리를 가질 수 있다. 이는, 평면화한 후에, 부릎부에 도금은 보통 얇아서 비아홀의 측벽 두께의 절반으로 얇아진다는 점에서 현 공정과 비교된다(도 2 참조). 또한, 도 4, 5 및 6에 도시된 바와 같이, 비아홀 벽(12)에서 부터 경사진 표면(6)까지 뻗어 나간 구리 랩(copper wrap, 21)은 더 나은 본딩을 위하여 라미네이트된 기판의 표면 상에서 구리 호일(2)과 서로 겹친다. 새로운 카운터싱크 단계를 판넬 준비 공정 내로 통합함에 의하여, 전반적인 공정은 현 방법보다 더 적은 공정 단계를 요한다. 특히, 판넬 준비 공정은 비아홀 주위로부터 구리를 선택적으로 식각하기 위하여 요구되는 이미징 및 식각 단계를 포함하지 않는다.

도 7A 내지 7D는 약 0.0006 인치의 예시적 호일 레이어를 가진 본 발명에 따라 형성된 비아홀(3)에 대한 예시적 각과 치수를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에서, 홀은 130-도 드릴 포인트를 사용하여 약 0.001 인치의 깊이로 카운터싱크된다. 이 실시예는 홀의 내부(도금이 되지 않은) 벽(12)으로부터 측정하여, 홀의 주위에 약 0.0021 인치의 클리어런스(16)를 야기한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 홀은 130-도 드릴 포인트를 사용하여 약 0.002 인치의 깊이로 카운터싱크된다. 이 실시예는 홀의 내부(도금이 되지 않은) 벽(12)으로부터 측정하여, 홀의 주위에 약 0.0043 인치의 클리어런스(16)를 야기한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 홀은 127-도 드릴 포인트를 사용하여 약 0.001 인치의 깊이로 카운터싱크된다. 이 실시예는 홀의 내부(도금이 되지 않은) 벽(12)으로부터 측정하여, 홀의 주위에 약 0.002 인치의 클리어런스(16)를 야기한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 홀은 127-도 드릴 포인트를 사용하여 약 0.002 인치의 깊이로 카운터싱크된다. 이 실시예는 홀의 내부(도금이 되지 않은) 벽(12)으로부터 측정하여, 홀의 주위에 약 0.004 인치의 클리어런스(16)를 야기한다.

클리어런스 식각 단계를 제거함에 의하여, 본 발명 공정은 식각된 클리어런스에서 비아홀을 찾는 것과 관련된 문제를 완전히 제거시킨다. 더구나, 비아홀은 하나의 단계에서 드릴링되고 카운터싱크될 수 있고, 이는 비아홀을 가진 클리어런스의 정확한 레지스트레이션을 가능하게 한다. 이에 따라, 클리어런스 형성의 단계는 비아홀 드릴링의 단계와 결합될 수 있다. 도 8은 본 발명 방법에 따라 형성되고, 캡쳐 패드(capture pad, 25)(전도성 캡)을 가진, 바람직하고 예시적인 완전한 비아를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명 공정도 현 PCB 생산 공정의 연속적인 도금 단계로 인한 높은 버튼 플레이트를 감소 또는 제거한다. 그러나, 원래의 PCB 생산은 캡쳐 패드와 비아 사이의 연결에 더 많은 양의 구리를 야기하고, 이는 결국 접합부의 더 높은 신뢰성으로 이어진다. 또한, 본 명세서에 개시된 바와 같이 카운터싱크 공정을 사용함에 의하여, 최종-결과 캡쳐 패드(25)는 그 패드 표면(pad surface) 내에 약간 볼록한 곡면(curvature)를 가진다. 이 곡면은 패드 곡면이 칩의 솔더 볼을 크레이들(cradle)함에 의하여 칩 솔더링을 향상시킨다.

본 발명은 제2 외부 표면 회로 레이어에 대하여 서로 마주보는 제1 외부 표면 회로 레이어를 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)를 더 포함한다. PCB는 제1 외부 표면 회로 레이어와 제2 외부 표면 회로 레이어 사이에, 적층된 구조로 배치된 하나 이상의 내부 회로 레이어를 더 포함한다. PCB는 적어도 하나의 비아를 포함한다. 적어도 하나의 비아는 측벽(sidewall, 12), 제1 말단부(first end, 4) 및 제2 말단부(second end)를 가진다. 측벽(12)은 전도성 레이어(15)를 가진다. 비아(3)의 제1 말단부(4)에서 측벽 전도성 레이어(15)는 경사지고(경사진 표면(6)에 형성되고), 제1 외부 표면 회로 레이어(2)와 전기적으로 접촉된다. 비아는 PCB의 제1 외부 표면 회로 레이어로부터 하나 이상의 내부 회로 레이어들 중 적어도 하나에까지 뻗어 나간다. 본 발명 PCB의 대안적인 실시예에서, 비아는 라미네이트된 기판의 제1 면의 제1 외부 표면 회로 레이어로부터 적층된 내부 회로 레이어 쌍의 전부를 통하여 뻗어 나가서, 비아의 제2 말단부가 제2 외부 표면 회로 레이어까지 뻗어나가고 그 속에서 형성된다. 이러한 실시예에서, 비아의 제2 면에서의 측벽 전도성 레이어(15)는 경사지고(경사진 표면(6)에 형성되고), 제2 외부 표면 회로 레이어와 전기적으로 접촉된다.

본 발명은 적어도 하나의 카운터싱크된 비아홀(3)을 포함하는 호일-라미네이트된 기판(1)을 더 포함한다. 호일-라미네이트된 기판은 적층된 구조인 하나 이상의 회로 레이어 쌍을 가진 기판(1)을 포함한다. 기판은 제1 면(first side, 10)과 제2 면(second side)을 가진다. 기판의 제1 및 제2 면은 호일-라미네이트된 기판의 제1 및 제2 면에 대응된다. 호일-라미네이트된 기판은 기판의 제1 및 제2 면의 각각에 라미네이트된 호일 레이어(foil layer, 2)를 포함한다. 또한, 호일-라미네이트된 기판은 호일-라미네이트된 기판 내에 적어도 하나의 비아홀(via hole, 3)을 포함한다. 비아홀(3)은 제1 말단부(4)와 제2 말단부를 갖는다. 비아홀(3)의 제1 말단부(4)는 호일-라미네이트된 기판의 제1 면의 제1 호일 레이어(2)로부터 호일-라미네이트된 기판의 적어도 하나의 회로 레이어에 까지 뻗어 나간다. 비아홀(3)의 제1 말단부(4)에서의 측벽(12)은 호일 레이어(2) 표면과 만나는 경사진 표면(6)을 가진다. 비아홀(3)의 제1 말단부(4)에서의 경사진 표면(6)은 호일 레이어를 포함한다. 본 발명 라미네이트된 기판의 일 실시예에서, 비아홀(3)의 제1 말단부(4)에서의 경사진 표면(6)은 호일 레이어(2)에 더불어 단열 재료(insulating material, 8)을 포함한다. 본 발명의 대안적인 실시예에서, 비아홀(3)은 라미네이트된 기판의 제1 면(10) 상의 제1 호일 레이어(2)로부터 적층된 회로 레이어 쌍과 호일-라미네이트된 기판의 제2 면의 제1 호일 레이어(2)를 통하여 뻗어 나간다. 이 실시예에서, 비아홀(3)의 제2 말단부는 호일-라미네이트된 기판의 제2 면의 호일 레이어(2) 내에 형성되고, 호일 표면에서 경사진 개구를 가진다.

호일-라미네이트된 기판의 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 비아홀은 측벽(12)에 전도성 레이어(15)와 적어도 하나의 비아홀의 경사진 표면(6)을 가진다. 실시예에서, 비아홀의 카운터싱크된 표면(6)은 제1 호일 레이어(2)과 단열 재료(8)를 포함할 수 있다. 호일-라미네이트된 기판의 실시예에서, 제1 전도성 호일 레이어(2)는 약 0.0006 인치의 두께를 가지고, 비아홀의 제1 말단부(4)는 약 0.001 인치의 깊이를 가지며, 비아홀의 제1 말단부에서 카운터싱크된 표면(6)들 사이의 각도(30)는 약 130도이다. 호일-라미네이트된 기판의 또 다른 실시예에서, 제1 전도성 호일 레이어(2)는 약 0.0006 인치의 두께를 가지고, 비아홀의 제1 말단부(4)는 약 0.002 인치의 깊이를 가지며, 비아홀의 제1 말단부에서 카운터싱크된 표면(6)들 사이의 각도(30)는 약 130도이다. 호일-라미네이트된 기판의 또 다른 실시예에서, 제1 전도성 호일 레이어(2)는 약 0.0006 인치의 두께를 가지고, 비아홀의 제1 말단부(4)는 약 0.001 인치의 깊이를 가지며, 비아홀의 제1 말단부에서 카운터싱크된 표면(6)들 사이의 각도(30)는 약 127도이다. 호일-라미네이트된 기판의 또 다른 실시예에서, 제1 전도성 호일 레이어(2)는 약 0.0006 인치의 두께를 가지고, 비아홀의 제1 말단부(4)는 약 0.002 인치의 깊이를 가지며, 비아홀의 제1 말단부에서 카운터싱크된 표면(6)들 사이의 각도(30)는 약 127도이다.

위와 관련하여, 본 발명의 실시예는 인쇄 회로 기판의 비아의 랩어라운드 도금부의 일정성을 향상시켜서 인쇄 회로 기판의 추가적인 신뢰성을 제공하고, 인쇄 회로 기판의 설계자 및/또는 제조자가 비교적 미세한 피쳐 및/또는 촘촘한 기하형상을 가진 기판을 설계 및 디자인 할 수 있도록 한다. 또한, 본 발명은 인쇄 회로 기판의 비아의 랩어라운드 도금부의 일정성을 향상시켜서 인쇄 회로 기판의 추가적인 신뢰성을 제공하고, 인쇄 회로 기판의 설계자 및/또는 제조자가 비교적 미세한 피쳐 및 촘촘한 기하형상을 가진 기판을 설계 및 디자인 할 수 있도록 한다.

본 발명이 어떤 예시적인 실시예와 관련하여 기술되었지만, 본 발명이 개시된 실시예로 제한되지 않고, 그와 반대로 본 발명 및 그와 등가의 사상 및 범위 내에 포함되는 다양한 수정예를 포함하도록 의도된다는 것은 당업자에 의해 이해되어야 한다.

Claims

하나 이상의 적층된 회로 레이어 쌍을 가지며, 기판의 제1 면과 기판의 제2 면 각각에 제1 및 제2 호일 레이어를 가진 제1 및 제2 면을 갖는 기판을 포함하는 호일-라미네이트된 기판을 제공하는 단계 - 상기 제1 및 제2 호일 레이어는 기판의 제1 및 제2 면에 각각 대응됨;
기판 내의 측벽에 의해 구획된 비아홀을 형성하는 단계;
상기 비아홀은 서로 대향 하는(opposing) 제1 및 제2 말단부를 가지며, 제1 말단부는 호일-라미네이트된 기판의 제1 면 상의 제1 호일 레이어 내에 형성됨;
상기 비아홀은 호일-라미네이트된 기판의 제1 면상의 제1 호일레이어로부터 호일-라미네이트된 기판의 회로 레이어에 까지 뻗어나감;
기판의 제1 면상의 비아홀을 카운터 싱크하여 비아홀의 제1 말단부에서의 측벽이 경사진 표면을 가지도록 하는 단계; 그리고
비아 홀의 경사진 표면으로 연장된 측벽에 전도성 레이어를 증착하여, 전도성 레이어가 호일-라미네이트된 기판의 제1 면상에서 제1 호일 레이어와 상호 결합되도록 하는 단계를 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서,
비아홀을 형성하여, 상기 비아홀의 제2 말단부가 호일-라미네이트된 기판의 제2 면 상에서 제2 레이어 내에 형성되는 단계; 및
기판의 제2 면 상에서 비아홀의 제2 말단부를 카운터 싱크하여 비아홀의 제2 말단부에서의 측벽이 경사진 표면을 가지도록 하는 단계를 더 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 경사진 표면은 제1 호일 레이어를 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 호일과 기판 사이에 절연 접착 레이어의 사용을 포함하는 라미네이션 단계에서, 기판은 제1 호일 레이어로 라미네이트되고, 경사진 표면은 제1 호일 레이어와 절연 접착 레이어를 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서,
비아홀의 경사진 표면상에 전도성 레이어를 증착시키는 단계를 더 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)을 제조하는 방법.
제 2 항에 있어서,
비아홀의 양쪽 경사진 표면들 상에 전도성 레이어를 증착시키는 단계를 더 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제1 호일 레이어는 0.0006 인치의 두께를 가지고, 비아홀은 130-도 드릴 포인트를 사용하여 0.001 인치의 깊이로 카운터싱크되는 인쇄 회로 기판(PCB)을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제1 호일 레이어는 0.0006 인치의 두께를 가지고, 비아홀은 130-도 드릴 포인트를 사용하여 0.002 인치의 깊이로 카운터싱크되는 인쇄 회로 기판(PCB)을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제1 호일 레이어는 0.0006 인치의 두께를 가지고, 비아홀은 127-도 드릴 포인트를 사용하여 0.001 인치의 깊이로 카운터싱크되는 인쇄 회로 기판(PCB)을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제1 호일 레이어는 0.0006 인치의 두께를 가지고, 비아홀은 127-도 드릴 포인트를 사용하여 0.002 인치의 깊이로 카운터싱크되는 인쇄 회로 기판(PCB)을 제조하는 방법.
제 5 항에 있어서,
비아홀에 전도성 또는 비-전도성 재료로 충전시켜서 충전된 비아홀을 형성하는 단계를 더 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)을 제조하는 방법.
제 11 항에 있어서,
충전된 비아홀의 제1 말단부 위에 제1 전도성 캡을 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 제1 전도성 캡은 비아홀의 제1 말단부 경사진 표면에 증착된 전도성 레이어와 전기적으로 연결되는 인쇄 회로 기판(PCB)을 제조하는 방법.
제 6 항에 있어서,
비아홀에 전도성 또는 비-전도성 재료로 충전시켜서 충전된 비아홀을 형성하는 단계를 더 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)을 제조하는 방법.
제 11 항에 있어서,
충전된 비아홀의 제1 말단부 위에 제1 전도성 캡을 형성하되, 상기 제1 전도성 캡은 비아홀의 제1 말단부의 경사진 표면상에 증착된 전도성 레이어와 전기적으로 접촉되는 단계; 및
충전된 비아홀의 제2 말단부 위에 제2 전도성 캡을 형성하되, 상기 제2 전도성 캡은 비아홀의 제2 말단부의 경사진 표면상에 증착된 전도성 레이어와 전기적으로 접촉되는 단계를 더 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB)을 제조하는 방법.
PCB의 제1 면 상의 제1 외부 표면 회로 레이어 및 이와 대향 하는(opposing), PCB의 제2 면 상의 제2 외부 표면 회로 레이어;
제1 외부 표면 회로 레이어와 제2 외부 표면 회로 레이어 사이에 적층된 구조로 배치된 내부 회로 레이어;
비아홀;
상기 비아홀은 제1 말단부와 제2 말단부 사이에 뻗은 측벽을 가짐;
경사진 표면(6)을 갖는 상기 비아홀의 제1 말단부;
상기 비아홀은 제1 외부 표면 회로 레이어로부터 하나 이상의 내부 회로 레이어의 적어도 하나에 까지 뻗어나감; 및
경사진 표면을 포함하는 비아홀의 측벽 상의 전도성 레이어 - 상기 전도성 레이어는 상기 PCB의 제1 면 상의 제1 외부 표면 회로 레이어와 전기적으로 접촉되고 상호 결합됨;
을 포함하는 제1 면 및 제2 면을 가진 인쇄 회로 기판(PCB).
제 15 항에 있어서,
비아홀은 PCB의 제1 외부 표면 회로 레이어로부터 제2 외부 표면 회로 레이어까지 뻗어나가고;
비아홀의 제2 말단부가 경사진 표면을 가지며; 및
전도성 레이어가 또한 비아홀의 제2 말단부에서의 경사진 표면상에 있으며, 상기 전도성 레이어는 제2 외부 표면 회로 레이어와 전기적으로 접촉되는 제1 면 및 제2 면을 가진 인쇄 회로 기판(PCB).
제1 및 제2 면을 가진 호일-라미네이트된 기판에 있어서,
제1 면과 제2 면 사이에 배치된 적층된 구조인 하나 이상의 회로 레이어를 가진 기판 - 상기 기판의 제1 및 제2 면은 호일-라미네이트된 기판의 제1 및 제2 면에 대응됨;
기판의 제1 및 제2 면의 각각에 라미네이트된 호일 레이어;
호일-라미네이트된 기판 내의 비아홀;
을 포함하고,
상기 비아홀은 제1 말단부와 제2 말단부를 가지며,
상기 비아홀의 제1 말단부는 호일-라미네이트된 기판의 제1 면 상의 제1 호일 레이어 내에 있고,
상기 비아홀은 호일-라미네이트된 기판의 제1면 상의 제1호일 레이어로부터 호일-라미네이트된 기판의 회로 레이어까지 뻗어나가며,
상기 비아홀의 제1 말단부는 제1호일 레이어까지 뻗어나가는 경사진 표면을 갖고, 그리고
호일-라미네이트된 기판의 제1면 상의 제1호일 레이어와 상호 결합하도록 비아홀의 경사진 표면상의 전도성 레이어를 포함하는 호일-라미네이트된 기판.
제 17 항에 있어서, 비아홀의 제1 말단부에서의 경사진 표면은 제1 호일 레이어를 포함하는 호일-라미네이트된 기판.
제 18 항에 있어서, 제1 호일 레이어는 절연 접착제의 사용을 통하여 기판의 제1 및 제2 면까지 라미네이트되고, 비아홀의 제1 말단부에서의 경사진 표면은 제 1 호일 레이어에 더하여 절연 접착제를 포함하는 호일-라미네이트된 기판.
제 19 항에 있어서, 비아홀은 호일-라미네이트된 기판의 제1면 상의 제1호일 레이어 내에 형성된 제1 말단부로부터, 적층된 회로 레이어 쌍을 통하여, 라미네이트된 기판의 제2면 상의 제1호일 레이어 내에 형성된 제2 말단부 까지 뻗어나가고, 비아홀의 제2 말단부는 라미네이트된 기판의 제2 말단부 상의 제1호일 레이어까지 뻗어 나간 경사진 표면을 가지는 호일-라미네이트된 기판.