KR102160657B1 - 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

글라스 파이버(glass fiber)가 첨가되지 않는 유기물 소재의 열경화성 절연재를 이용함과 더불어, 레이저 드릴링 장치를 이용한 미세 비아 가공 방식 대신 케미컬 에칭 방식으로 대체하는 것에 의해 원가 절감 및 경박 단소화를 도모할 수 있는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판은 제1 열경화성 수지층; 상기 제1 열경화성 수지층의 상면에 배치된 제1 회로패턴; 상기 제1 열경화성 수지층의 내부 및 하면에 배치되어, 상기 제1 회로패턴과 전기적으로 연결된 제2 회로패턴; 상기 제2 회로패턴 및 제1 열경화성 수지층의 하면을 덮는 제2 열경화성 수지층; 및 상기 제2 열경화성 수지층의 내부 및 하면에 배치되어, 상기 제2 회로패턴과 전기적으로 연결된 제3 회로패턴;을 포함하고, 상기 제1 및 제2 열경화성 수지층 각각은 열경화성 절연재가 이용되며, 상기 열경화성 절연재는 에폭시 수지, 무기 필러 및 경화제를 포함하되, 상기 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법{ULTRA THIN TYPE PRINTED CIRCUIT BOARD USING THERMOSETTING INSULATING MATERIAL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 글라스 파이버(glass fiber)가 첨가되지 않는 유기물 소재의 열경화성 절연재를 이용함과 더불어, 레이저 드릴링 장치를 이용한 미세 비아 가공 방식 대신 케미컬 에칭 방식으로 대체하는 것에 의해 원가 절감 및 경박 단소화를 도모할 수 있는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 반도체 총 원가가 상승하고, 반도체 전공정(Front End)의 원가를 낮추는 데는 한계에 도달했기 때문에 후공정(Back End)인 패키징 원가를 낮춰야 하는 필요성이 커지고 있다.

아울러, 경박 단소화 및 직접도 향상을 위한 기술적 요구가 지속되고 있으며, 이에 따라 PCB(Printed Circuit Board) 업계에도 이에 대응하기 위한 기술 개발이 필요한 상황이다. 이와 같이, 반도체가 고성능, 고집적화 됨에 따라 기판(Substrate)에서 입출력(I/O) 단자 수가 증가하고 미세 피체(Fine Pitch) 패턴을 구현하는 것이 반드시 필요하다.

또한, IoT, 웨어러블(Wearable), 오토 모티브(Auto Motive), 5G 등의 최신 전자 산업에서 하나의 기판 상에 AP, 메모리(Memory), 컨트롤러(Controller) 등의 소자들을 통합시킨 패키지 구현이 필요함에 따라 이에 대응 가능한 기술 개발이 요구되고 있다.

이에 따라, 더 작고 얇은 PCB 제작이 필요하나, 기존 CCL(Copper Clad Laminate) 또는 PPG(Pre-Preg)를 이용한 PCB 제작으로는 한계에 다다른 실정이다.

또한, 웨이퍼 레벨 패키지(Wafer Level Package : WPL)처럼 PCB 기판을 사용하지 않는 차세대 패키징 기술이 보급되기 시작하면서 PCB 업계는 생존 위기에 내몰릴 수 있기 때문에 대안기술 마련인 시급한 상태이다.

관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0002069호(2016.01.07 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 인쇄회로기판, 패키지 기판 및 이의 제조 방법이 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 글라스 파이버(glass fiber)가 첨가되지 않는 유기물 소재의 열경화성 절연재를 이용함과 더불어, 레이저 드릴링 장치를 이용한 미세 비아 가공 방식 대신 케미컬 에칭 방식으로 대체하는 것에 의해 원가 절감 및 경박 단소화를 도모할 수 있는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판은 제1 열경화성 수지층; 상기 제1 열경화성 수지층의 상면에 배치된 제1 회로패턴; 상기 제1 열경화성 수지층의 내부 및 하면에 배치되어, 상기 제1 회로패턴과 전기적으로 연결된 제2 회로패턴; 상기 제2 회로패턴 및 제1 열경화성 수지층의 하면을 덮는 제2 열경화성 수지층; 및 상기 제2 열경화성 수지층의 내부 및 하면에 배치되어, 상기 제2 회로패턴과 전기적으로 연결된 제3 회로패턴;을 포함하고, 상기 제1 및 제2 열경화성 수지층 각각은 열경화성 절연재가 이용되며, 상기 열경화성 절연재는 에폭시 수지, 무기 필러 및 경화제를 포함하되, 상기 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판은 제1 수지층; 상기 제1 수지층의 상면에 배치된 제1 회로패턴; 상기 제1 수지층의 내부 및 하면에 배치되어, 상기 제1 회로패턴과 전기적으로 연결된 제2 회로패턴; 상기 제2 회로패턴 및 제1 수지층의 하면을 덮는 제2 수지층; 및 상기 제2 수지층의 내부 및 하면에 배치되어, 상기 제2 회로패턴과 전기적으로 연결된 제3 회로패턴;을 포함하고, 상기 제1 수지층만 열경화성 절연재가 이용되며, 상기 열경화성 절연재는 에폭시 수지, 무기 필러 및 경화제를 포함하되, 상기 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법은 (a) 금속층 및 상기 금속층의 양면에 배치된 동박을 갖는 캐리어 기재의 양면에 제1 회로패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 제1 회로패턴이 형성된 캐리어 기재의 양면을 덮는 제1 열경화성 수지층 및 제1 씨드층을 적층하는 단계; (c) 상기 제1 씨드층 및 제1 열경화성 수지층의 일부를 습식 식각으로 패터닝하여 제1 비아 홀을 형성한 후, 상기 제1 회로패턴에 전기적으로 연결된 제2 회로패턴을 형성하는 단계; (d) 상기 제2 회로패턴이 형성된 제1 열경화성 수지층의 양면을 덮는 제2 열경화성 수지층 및 제2 씨드층을 적층하는 단계; 및 (e) 상기 제2 씨드층 및 제2 열경화성 수지층의 일부를 습식 식각으로 패터닝하여 제2 비아 홀을 형성한 후, 상기 제2 회로패턴에 전기적으로 연결된 제3 회로패턴을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 및 제2 열경화성 수지층 각각은 열경화성 절연재가 이용되며, 상기 열경화성 절연재는 에폭시 수지, 무기 필러 및 경화제를 포함하되, 상기 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법은 (a) 금속층 및 상기 금속층의 양면에 배치된 동박을 갖는 캐리어 기재의 양면에 제1 회로패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 제1 회로패턴이 형성된 캐리어 기재의 양면을 덮는 제1 수지층 및 제1 씨드층을 적층하는 단계; (c) 상기 제1 씨드층 및 제1 수지층의 일부를 습식 식각으로 패터닝하여 제1 비아 홀을 형성한 후, 상기 제1 회로패턴에 전기적으로 연결된 제2 회로패턴을 형성하는 단계; (d) 상기 제2 회로패턴이 형성된 제1 열수지층의 양면을 덮는 제2 수지층 및 제2 씨드층을 적층하는 단계; 및 (e) 상기 제2 씨드층 및 제2 수지층의 일부를 레이저 드릴링 방식으로 제거하여 제2 비아 홀을 형성한 후, 상기 제2 회로패턴에 전기적으로 연결된 제3 회로패턴을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 수지층만 열경화성 절연재가 이용되며, 상기 열경화성 절연재는 에폭시 수지, 무기 필러 및 경화제를 포함하되, 상기 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 케미컬 에칭(Chemical Etching)이 가능한 열경화성 절연재를 제1 및 제2 열경화성 수지층으로 이용하는 것에 의해 미세 비아 형성이 가능하므로, 기존의 레이저 드릴링 공정 대비 설비 투자 비용 및 생산 수율 절감 효과를 도모할 수 있다.

둘째, 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상으로 다량 첨가된 열경화성 절연재는, 기존의 글라스 파이버(Glass Fiber)가 포함되지 않은 절연재인 PID(Photo-Image able Dielectric), NPD(Develop-able Dielectric)에 비하여, 낮은 열팽창 계수(low CTE), 고 모듈러스(High Modulus) 및 고 강도(High Stiffness)의 특성을 갖는다.

셋째, 글라스 파이버가 첨가되지 않으며, 무기 필러가 다량으로 첨가된 열경화성 절연재를 제1 및 제2 열경화성 수지층으로 이용하는 것에 의해, 낮은 열팽창 계수(low CTE), 고 모듈러스(High Modulus) 및 고 강도(High Stiffness)의 특성 확보로 60㎛ 이하의 두께를 갖는 초박형의 다층 구조의 기판을 제조하는 것이 가능해질 수 있다.

넷째, 제1 및 제2 열경화성 수지층으로 에폭시 수지가 이용되므로, 반도체 칩의 패키징시 몰딩 부재인 에폭시 수지 화합물(EMC)과의 결합력이 우수하여 고신뢰성 특성을 가지며 특히, ETP 제품 구조에서 솔더 마스크 패턴 없이 기판을 제작하는 것이 가능하여 초박형 구현이 가능하다.

다섯째, 기존의 절연재인 PPG는 그 두께가 얇을 시 글래스 파이버와 회로패턴 간의 접촉으로 인한 이온 마이그레이션(Ion Migration) 불량이 발생할 가능성이 있었으나, 본 발명의 제1 실시예에서는 제1 및 제2 열경화성 수지층에 글라스 파이버가 첨가되지 않으므로 이온 마이그레이션 불량이 발생할 염려가 없다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판을 나타낸 단면도.
도 3 내지 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법을 나타낸 공정 단면도.
도 14 내지 24는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법을 나타낸 공정 단면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판을 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판(100)은 제1 열경화성 수지층(110), 제1 회로패턴(120), 제2 회로패턴(130), 제2 열경화성 수지층(140), 제3 회로패턴(150)을 포함한다.

제1 열경화성 수지층(110)은 상면 및 상면에 반대되는 하면을 갖는다. 이러한 제1 열경화성 수지층(110)은 유기물 소재인 열경화성 절연재가 이용된다.

제1 회로패턴(120)은 제1 열경화성 수지층(110)의 상면에 배치된다. 보다 구체적으로, 제1 회로패턴(120)은 제1 열경화성 수지층(110)의 상면 내부에 매립되는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 제1 회로패턴(120)은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등에서 선택된 1종 이상의 재질로 형성될 수 있으며, 이 중 구리(Cu)를 이용하는 것이 바람직하다.

제2 회로패턴(130)은 제1 열경화성 수지층(110)의 내부 및 하면에 배치되어, 제1 회로패턴(120)과 전기적으로 연결된다. 이때, 제2 회로패턴(130)은 제1 열경화성 수지층(110)의 하면과, 제1 열경화성 수지층(110)의 일부를 관통하는 제1 비아 홀(V1) 내에 배치된다. 이러한 제2 회로패턴(130)은, 제1 회로패턴(120)과 마찬가지로, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등에서 선택된 1종 이상의 재질로 형성될 수 있으며, 이 중 구리(Cu)를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 열경화성 수지층(110)과 제2 회로패턴(130) 사이에는 제1 씨드 패턴(102)이 더 배치되어 있을 수 있다. 이때, 제1 씨드 패턴(102)은 제2 회로패턴(130)과 실질적으로 동일한 폭으로 형성될 수 있다.

제2 열경화성 수지층(140)은 제2 회로패턴(130) 및 제1 열경화성 수지층(110)의 하면을 덮는다. 이때, 본 발명의 제1 실시예에서, 제2 열경화성 수지층(140)은, 제1 열경화성 수지층(110)과 마찬가지로, 유기물 소재인 열경화성 절연재가 이용된다.

제3 회로패턴(150)은 제2 열경화성 수지층(140)의 내부 및 하면에 배치되어, 제2 회로패턴(130)과 전기적으로 연결된다. 이때, 제3 회로패턴(150)은 제2 열경화성 수지층(140)의 하면과, 제2 열경화성 수지층(140)의 일부를 관통하는 제2 비아 홀(V2) 내에 배치된다. 이러한 제3 회로패턴(150)은, 제1 및 제2 회로패턴(120, 130)과 마찬가지로, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등에서 선택된 1종 이상의 재질로 형성될 수 있으며, 이 중 구리(Cu)를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 제2 열경화성 수지층(140)과 제3 회로패턴(150) 사이에는 제2 씨드 패턴(112)이 더 배치되어 있을 수 있다. 이때, 제2 씨드 패턴(112)은 제3 회로패턴(150)과 실질적으로 동일한 폭으로 형성될 수 있다.

이때, 도 1에서는 제2 열경화성 수지층(140) 및 제3 회로패턴(150)까지만 형성된 것으로 도시하였으나, 다층 구조를 적용하기 위해 제2 열경화성 수지층(140) 및 제3 회로패턴(150) 상에 적어도 하나 이상의 제3 열경화성 수지층(미도시) 및 제4 회로패턴(미도시)을 더 형성할 수도 있다.

전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판(100)은 제1 및 제2 열경화성 수지층(110, 140)의 재질로 열경화성 절연재가 각각 이용되며, 열경화성 절연재는 에폭시 수지, 무기 필러 및 경화제를 포함한다.

이때, 제1 및 제2 열경화성 수지층(110, 140) 각각은 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상을 포함한다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판(100)은 글라스 파이버(glass fiber)가 첨가되지 않는 유기물 소재의 열경화성 절연재를 이용함과 더불어, 레이저 드릴링 장치를 이용한 미세 비아 가공 방식 대신 케미컬 에칭 방식으로 대체하는 것에 의해 원가 절감 및 경박 단소화를 도모할 수 있다.

특히, 본 발명의 제1 실시예에서, 제1 및 제2 열경화성 수지층(110, 140)은 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상을 각각 포함하므로, 무기 필러의 다량 첨가를 통하여 낮은 열팽창 계수(low CTE), 고 모듈러스(High Modulus) 및 고 강도(High Stiffness)의 특성을 발휘할 수 있는바, 두께 감소가 가능하여 경박 단소화를 도모할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예의 경우, 글라스 파이버가 첨가되지 않는 열경화성 절연재를 사용하여 케미컬 에칭 방식으로 제1 및 제2 열경화성 수지층(110, 140)의 일부를 식각하는 것에 의해, 대략 10 ~ 60㎛의 미세 폭을 갖는 제1 및 제2 비아 홀(V1, V2)을 형성할 수 있게 된다. 이러한 케미컬 에칭 방식(chemical etching type)은 기존의 레이저 드릴링 방식을 이용한 미세 비아 형성 방식에 비하여 원가 절감 효과가 크다.

또한, 레이저 드릴링 방식을 이용한 미세 비아 형성 방식은 샷(shot) 수의 증가와 홀 수의 증가에 따라 다량의 레이저 드릴링 장치가 필요하므로 초기 설비 투자 비용이 많이 발생하게 되며, 홀 사이즈의 감소에 따라 고가의 고성능 레이저 드릴링 장치를 필요로 하기 때문에 제조 원가가 불가피하게 상승하였다.

반면, 케미컬 에칭을 이용한 미세 비아 형성 방식을 이용할 경우에는 케미컬 에칭 설비로 한번에 미세 비아를 형성하는 것이 가능하기 때문에 레이저 드릴링 방식에 비하여 원가 절감 효과가 크다.

또한, 각각의 미세 비아를 별도로 가공하는 레이저 드릴링 방식과 달리 케미컬 에칭 방식을 이용할 경우에는 한번에 복수의 제1 및 제2 비아 홀(V1, V2)을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 이종 비아 형성에 대해서도 가공이 용이하여 생산 비용 및 시간 감소로 생산 수율을 향상시킬 수 있다.

이에 더불어, 글래스 파이버가 첨가되지 않는 열경화성 절연재를 이용함에 따라 기존의 절연재인 PPG 대비 두께 구현이 자유롭다. 특히, 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상으로 다량 첨가된 열경화성 절연재를 제1 및 제2 열경화성 수지층(110, 140)으로 이용하는 것을 통하여 낮은 열팽창 계수(low CTE), 고 모듈러스(High Modulus) 및 고 강도(High Stiffness)의 특성을 발휘할 수 있다. 이는, 결국 최근 전자 산업의 트렌드(Trend)인 경박 단소화에 대응하기 용이하며, 통합 패키기 기판(Package Substrate) 구현에 있어서 강점이라고 볼 수 있다.

보다 바람직하게, 제1 및 제2 열경화성 수지층(110, 140) 각각은 72 ~ 85 중량%의 무기 필러, 5 ~ 20 중량%의 에폭시 수지 및 나머지 소량의 경화제를 포함한다.

무기 필러는 에폭시 수지 내에 함침되어, 제1 및 제2 열경화성 수지층(110, 140)의 강도 및 강성을 보강함과 더불어, 계면 간의 표면조도 개선으로 층간 접착력을 향상시키는 역할을 한다.

이러한 무기 필러로는 실리카, 알루미나, 수산화알루미늄, 티타니아, 수산화 마그네슘, 탄산 마그네슘, 산화 마그네슘, 카올린, 탈크(Talc), 탄산 칼슘, 탄산 바륨, 티탄산 바륨, 티탄산 칼륨, 황산 칼슘, 황산 바륨, 인산 제1 칼슘, 인산 제2 칼슘 및 인산 제3 칼슘 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

특히, 본 발명의 제1 실시예에서, 무기 필러는 제1 및 제2 열경화성 수지층(110, 140) 각각의 전체 중량의 72 ~ 85 중량%의 함량비로 엄격히 제한적으로 첨가되는 것이 바람직하다. 무기 필러의 첨가량이 72 중량% 미만일 경우에는 강도 및 강성 확보와 더불어, 층간 접착력 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 무기 필러의 첨가량이 85 중량%를 초과할 경우에는 강도 및 강성과 층간 계면 부착력은 향상되나, 내전압 특성이 저하되는 문제가 있다.

무기 필러는 0.1 ~ 3㎛의 평균 직경을 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 무기 필러의 평균 직경이 0.1㎛ 미만일 경우에는 그 크기가 미세화됨에 따라 입자의 분산성의 문제로 인해 부착력 및 내열성이 저하되는 문제가 있다. 반대로, 무기 필러의 평균 직경이 3㎛를 초과할 경우에는 제1 및 제2 열경화성 수지층(110, 140)의 두께 증가로 열 저항이 상승할 우려가 있다.

에폭시 수지로는 크레졸(cresol) 노볼락(Novorack)형 에폭시 수지, 페놀 노볼락(Novorack)형 에폭시 수지, 비스페놀형 에폭시 수지, 디사이클로펜타다이엔형 에폭시 수지, 선상 지방족 에폭시 수지, 지방환식 에폭시 수지, 복소환식 에폭시 수지 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.

경화제는 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄, 2,2', 3,3'-테트라클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐술피도, 3,3'-디아미노벤조페논, 3,3'-디아미노디페닐술폰, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,4'-디아미노디페닐술폰을 포함하는 방향족 아민류, 페놀노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 나프톨 노볼락 수지를 포함하는 노볼락 수지 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판(100)은 솔더 마스크 패턴(160) 및 표면 처리층(170)을 더 포함할 수 있다.

솔더 마스크 패턴(160)은 제3 회로패턴(150)의 일부가 노출되도록 제2 열경화성 수지층(140)의 하면을 덮는다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 솔더 마스크 패턴(160)은 제1 회로패턴(120)의 일부가 노출되도록 제1 열경화성 수지층(110)의 상면을 더 덮을 수도 있다. 이러한 솔더 마스크 패턴(160)은 PSR(photo solder resist), 감광성 액상 커버레이(liquid photosensitive coverlay), 포토 폴리이미드 필름(photo polyimide film), 에폭시(epoxy) 수지 등에서 선택된 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.

표면 처리층(170)은 제3 회로패턴(150)의 노출면에 형성된다. 이때, 표면 처리층(170)의 재질로는 OSP(organic solderability preservative), 니켈/금(Ni/Au) 합금이나, 금(Au)이 이용될 수 있으며, 이러한 표면 처리층(170)은 전해 또는 무전해 도금하는 방식에 의해 형성될 수 있다.

전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 케미컬 에칭(Chemical Etching)이 가능한 열경화성 절연재를 제1 및 제2 열경화성 수지층으로 이용하는 것에 의해 미세 비아 형성이 가능하므로, 기존의 레이저 드릴링 공정 대비 설비 투자 비용 및 생산 수율 절감 효과를 도모할 수 있다.

둘째, 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상으로 다량 첨가된 열경화성 절연재는, 기존의 글라스 파이버(Glass Fiber)가 포함되지 않은 절연재인 PID(Photo-Image able Dielectric), NPD(Develop-able Dielectric)에 비하여, 낮은 열팽창 계수(low CTE), 고 모듈러스(High Modulus) 및 고 강도(High Stiffness)의 특성을 갖는다.

셋째, 글라스 파이버가 첨가되지 않으며, 무기 필러가 다량으로 첨가된 열경화성 절연재를 제1 및 제2 열경화성 수지층으로 이용하는 것에 의해, 낮은 열팽창 계수(low CTE), 고 모듈러스(High Modulus) 및 고 강도(High Stiffness)의 특성 확보로 60㎛ 이하의 두께를 갖는 초박형의 다층 구조의 기판을 제조하는 것이 가능해질 수 있다.

넷째, 제1 및 제2 열경화성 수지층으로 에폭시 수지가 이용되므로, 반도체 칩의 패키징시 몰딩 부재인 에폭시 수지 화합물(EMC)과의 결합력이 우수하여 고신뢰성 특성을 가지며 특히, ETP 제품 구조에서 솔더 마스크 패턴 없이 기판을 제작하는 것이 가능하여 초박형 구현이 가능하다.

다섯째, 기존의 절연재인 PPG는 그 두께가 얇을 시 글래스 파이버와 회로패턴 간의 접촉으로 인한 이온 마이그레이션(Ion Migration) 불량이 발생할 가능성이 있었으나, 본 발명의 제1 실시예에서는 제1 및 제2 열경화성 수지층에 글라스 파이버가 첨가되지 않으므로 이온 마이그레이션 불량이 발생할 염려가 없다.

한편, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판을 나타낸 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판(200)은 제1 수지층(210), 제1 회로패턴(220), 제2 회로패턴(230), 제2 수지층(240) 및 제3 회로패턴(250)을 포함한다.

제1 수지층(210)은 상면 및 상면에 반대되는 하면을 갖는다. 이러한 제1 수지층(210)은 유기물 소재인 열경화성 절연재가 이용된다.

제1 회로패턴(220)은 제1 수지층(210)의 상면에 배치된다. 보다 구체적으로, 제1 회로패턴(220)은 제1 수지층(210)의 상면 내부에 매립되는 형태로 형성될 수 있다.

제2 회로패턴(230)은 제1 수지층(210)의 내부 및 하면에 배치되어, 제1 회로패턴(220)과 전기적으로 연결된다. 이때, 제2 회로패턴(230)은 제1 수지층(210)의 하면과, 제1 수지층(210)의 일부를 관통하는 제1 비아 홀(V1) 내에 배치된다.

또한, 제1 수지층(210)과 제2 회로패턴(230) 사이에는 제1 씨드 패턴(202)이 더 배치되어 있을 수 있다. 이때, 제1 씨드 패턴(202)은 제2 회로패턴(230)과 실질적으로 동일한 폭으로 형성될 수 있다.

제2 수지층(240)은 제2 회로패턴(230) 및 제1 수지층(210)의 하면을 덮는다. 이때, 본 발명의 제2 실시예의 제2 수지층(240)은, 제1 실시예와 달리, 글래스 파이버가 첨가된 절연재가 이용될 수 있다.

제3 회로패턴(250)은 제2 수지층(240)의 내부 및 하면에 배치되어, 제2 회로패턴(230)과 전기적으로 연결된다.

이때, 제1, 제2 및 제3 회로패턴(220, 230, 250) 각각은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등에서 선택된 1종 이상의 재질로 형성될 수 있으며, 이 중 구리(Cu)를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 제2 수지층(240)과 제3 회로패턴(250) 사이에는 제2 씨드 패턴(215)이 더 배치되어 있을 수 있다. 이때, 제2 씨드 패턴(215)은 제3 회로패턴(250)과 실질적으로 동일한 폭으로 형성될 수 있다.

이때, 도 2에서는 제2 수지층(240) 및 제3 회로패턴(250)까지만 형성된 것으로 도시하였으나, 다층 구조를 적용하기 위해 제2 수지층(240) 및 제3 회로패턴(250) 상에 적어도 하나 이상의 제3 수지층(미도시) 및 제4 회로패턴(미도시)을 더 형성할 수도 있다. 여기서, 제3 수지층은 제2 수지층(240)과 실질적으로 동일한 재질이 이용될 수 있다.

전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판(200)은 제1 수지층(210)만 열경화성 절연재가 이용되며, 열경화성 절연재는 에폭시 수지, 무기 필러 및 경화제를 포함하되, 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상을 포함한다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판(200)은 제1 수지층(210)으로는 글라스 파이버가 첨가되지 않는 유기물 소재의 열경화성 절연재를 이용하고, 제2 수지층(240)으로는 글라스 파이버가 첨가되는 절연재를 이용하는 것에 의해, 제1 및 제2 비아 홀(V1, V2)을 케미컬 에칭 방식 및 레이저 드릴링 방식을 함께 이용하는 하이브리드 방식으로 형성하게 된다.

이에 따라, 본 발명의 제2 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판(200)은, 제1 실시예와 마찬가지로, 제1 수지층(210)이 열경화성 절연재가 이용되므로 케미컬 에칭 방식으로 대체하는 것에 의해 원가 절감 및 경박 단소화를 도모할 수 있다.

이를 위해, 제1 수지층(210)은 72 ~ 85 중량%의 무기 필러, 5 ~ 20 중량%의 에폭시 수지 및 나머지 소량의 경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 수지층(210)은, 제1 실시예의 제1 열경화성 수지층과 실질적으로 동일한 것이 이용될 수 있으므로, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.

또한, 제2 수지층(240)은 PPG(prepreg), PI(polyimide), RCC(resin coated copper), NPD(Develop-able Dielectric) 및 PID(Photo-Image able Dielectric) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 제2 수지층(240)의 내부에는 글라스 파이버가 첨가되어 있을 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 3 내지 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 금속층(11) 및 금속층(11)의 양면에 배치된 동박(12)을 갖는 캐리어 기재(10)를 마련한다.

다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 캐리어 기재(10)의 동박(12)을 매개로 도금을 실시하여 제1 금속 회로층(미도시)을 형성한 후, 제1 금속 회로층을 선택적으로 패터닝하여 제1 회로패턴(120)을 형성한다.

이때, 도금은 전해 도금 또는 무전해 도금이 이용될 수 있다. 제1 금속 회로층은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등에서 선택된 1종 이상의 재질로 형성될 수 있으며, 이 중 구리(Cu)를 이용하는 것이 바람직하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 회로패턴(120)이 형성된 캐리어 기재(10)의 양면을 덮는 제1 열경화성 수지층(110) 및 제1 씨드층(105)을 차례로 적층한다. 이때, 제1 열경화성 수지층(110) 및 제1 씨드층(105)은 열 압착 방식으로 압착하는 것에 의해, 제1 회로패턴(120)이 형성된 캐리어 기재(10)와 합착된다.

제1 열경화성 수지층(110)은 열경화성 절연재가 이용된다. 이때, 열경화성 절연재는 에폭시 수지, 무기 필러 및 경화제를 포함하되, 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상을 포함한다.

보다 구체적으로, 제1 열경화성 수지층(110)은 72 ~ 85 중량%의 무기 필러, 5 ~ 20 중량%의 에폭시 수지 및 나머지 소량의 경화제를 포함한다.

이와 같이, 제1 열경화성 수지층(110)은 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상을 각각 포함하므로, 무기 필러의 다량 첨가를 통하여 낮은 열팽창 계수(low CTE), 고 모듈러스(High Modulus) 및 고 강도(High Stiffness)의 특성을 발휘할 수 있는바, 두께 감소가 가능하여 경박 단소화를 도모할 수 있게 된다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 씨드층(105) 및 제1 열경화성 수지층(110)의 일부를 습식 식각으로 차례로 패터닝하여 제1 비아 홀(V1)을 형성한다.

이때, 습식 식각은 아민계 에칭액을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 아민계 에칭액으로는 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소필아민, 디이소필아민, 트리이소필아민, 모노부틸아민, 디부틸아민, 트리부틸아민, 히드록실아민, 디에틸히드록실아민, 무수 디에틸히드록실아민, 피리딘, 피콜린 중 선택된 1종 이상을 유기 용제에 희석시킨 것이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예의 경우, 글라스 파이버가 첨가되지 않는 열경화성 절연재를 사용하여 아민계 에칭액을 이용한 케미컬 에칭 방식으로 제1 열경화성 수지층(110)의 일부를 식각하는 것에 의해, 대략 10 ~ 60㎛의 미세 폭을 갖는 제1 비아 홀(V1)을 형성할 수 있게 된다. 이러한 아민계 에칭액을 이용한 케미컬 에칭 방식(chemical etching type)은 기존의 레이저 드릴링 방식을 이용한 미세 비아 형성 방식에 비하여 원가 절감 효과가 크며, 미세 비아를 형성하는데 유리하다.

다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 회로패턴(120)에 전기적으로 연결된 제2 회로패턴(130)을 형성한다.

이때, 제2 회로패턴(130)은 제1 비아 홀(V1)이 형성된 제1 열경화성 수지층(110) 상의 제1 씨드층(도 7의 105)을 매개로 도금을 실시하여 제2 금속 회로층(미도시)을 형성한 후, 제2 금속 회로층을 선택적으로 패터닝하는 것에 의해 형성될 수 있다.

이때, 제2 금속 회로층은, 제1 금속 회로층과 마찬가지로, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등에서 선택된 1종 이상의 재질로 형성될 수 있으며, 이 중 구리(Cu)를 이용하는 것이 바람직하다.

이러한 제2 회로패턴(130)의 형성시, 제1 씨드층이 함께 패터닝되는 것에 의해, 제1 열경화성 수지층(110)과 제2 회로패턴(130) 사이에 제1 씨드 패턴(102)이 형성된다. 이때, 제1 씨드 패턴(102)은 제2 회로패턴(130)과 실질적으로 동일한 폭으로 형성될 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제2 회로패턴(130)이 형성된 제1 열경화성 수지층(110)의 양면을 덮는 제2 열경화성 수지층(140) 및 제2 씨드층(115)을 차례로 적층한다. 이때, 제2 열경화성 수지층(140) 및 제2 씨드층(115)은 열 압착 방식으로 압착하는 것에 의해, 제2 회로패턴(130)이 형성된 제1 열경화성 수지층(110)과 합착된다.

여기서, 제2 열경화성 수지층(140)은, 제1 열경화성 수지층(110)과 실질적으로 동일한 열경화성 절연재가 이용되므로, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제2 씨드층(115) 및 제2 열경화성 수지층(140)의 일부를 습식 식각으로 차례로 패터닝하여 제2 비아 홀(V2)을 형성한다.

본 단계에서, 습식 식각은 제1 비아 홀(V1)의 형성 단계와 마찬가지로, 아민계 에칭액이 이용되며, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.

다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 회로패턴(130)에 전기적으로 연결된 제3 회로패턴(150)을 형성한다.

이때, 제3 회로패턴(150)은 제2 비아 홀(V2)이 형성된 제2 열경화성 수지층(140) 상의 제2 씨드층(115)을 매개로 도금을 실시하여 제3 금속 회로층(미도시)을 형성한 후, 제3 금속 회로층을 선택적으로 패터닝하는 것에 의해 형성될 수 있다. 이러한 제3 금속 회로층은 제1 및 제2 금속 회로층과 실질적으로 동일한 금속 재질이 이용될 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 캐리어 기재(도 11의 10)로부터 캐리어 기재의 양면에 각각 배치된 반제품 상태의 인쇄회로기판(101)을 분리한다. 본 단계에서, 캐리어 기재로부터 반제품 상태의 인쇄회로기판(101)을 물리적으로 떼어내어 분리하는 과정에서, 캐리어 기재의 동박(12)이 반제품 상태의 인쇄회로기판(101)에 부착될 수 있다.

다음으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 열경화성 수지층(110) 상의 동박(도 12의 12)과 제2 열경화성 수지층(140) 상의 제2 씨드층(도 12의 115)의 일부를 플래시 애싱으로 제거한다.

이에 따라, 제1 열경화성 수지층(110) 상의 동박은 모두 제거되어, 제1 회로패턴(120)이 외부로 노출된다. 이때, 제1 회로패턴(120)의 일부가 함께 제거될 수 있다.

또한, 제2 열경화성 수지층(140) 상의 제2 씨드층의 일부가 제거되어, 제2 열경화성 수지층(140)과 제3 회로패턴(150) 사이에 제2 씨드 패턴(112)이 형성된다. 이때, 제2 씨드 패턴(112)은 제3 회로패턴(150)과 실질적으로 동일한 폭으로 형성될 수 있다.

다음으로, 제3 회로패턴(150)의 일부가 노출되도록 제2 열경화성 수지층(140)의 하면을 덮는 솔더 마스크 패턴(160)을 형성한 후, 제3 회로패턴(150)의 노출면에 표면 처리층(170)을 형성한다. 이때, 솔더 마스크 패턴(160) 및 표면 처리층(170)의 형성 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있다.

솔더 마스크 패턴(160)은 PSR(photo solder resist), 감광성 액상 커버레이(liquid photosensitive coverlay), 포토 폴리이미드 필름(photo polyimide film), 에폭시(epoxy) 수지 등에서 선택된 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.

표면 처리층(170)은 OSP(organic solderability preservative), 니켈/금(Ni/Au) 합금이나, 금(Au)이 이용될 수 있으며, 이러한 표면 처리층(170)은 전해 또는 무전해 도금하는 방식에 의해 형성될 수 있다.

이상으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판이 제조될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 14 내지 24는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.

도 14에 도시된 바와 같이, 금속층(11) 및 금속층(11)의 양면에 배치된 동박(12)을 갖는 캐리어 기재(10)를 마련한다.

다음으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 캐리어 기재(10)의 동박(12)을 매개로 도금을 실시하여 제1 금속 회로층(미도시)을 형성한 후, 제1 금속 회로층을 선택적으로 패터닝하여 제1 회로패턴(220)을 형성한다.

이때, 도금은 전해 도금 또는 무전해 도금이 이용될 수 있다. 제1 금속 회로층은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등에서 선택된 1종 이상의 재질로 형성될 수 있으며, 이 중 구리(Cu)를 이용하는 것이 바람직하다.

도 16에 도시된 바와 같이, 제1 회로패턴(220)이 형성된 캐리어 기재(10)의 양면을 덮는 제1 수지층(210) 및 제1 씨드층(205)을 차례로 적층한다. 이때, 제1 수지층(210) 및 제1 씨드층(205)은 열 압착 방식으로 압착하는 것에 의해, 제1 회로패턴(220)이 형성된 캐리어 기재(10)와 합착된다.

제1 수지층(210)은 열경화성 절연재가 이용된다. 이때, 절연재는 에폭시 수지, 무기 필러 및 경화제를 포함하되, 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상을 포함한다.

보다 구체적으로, 제1 수지층(210)은 72 ~ 85 중량%의 무기 필러, 5 ~ 20 중량%의 에폭시 수지 및 나머지 소량의 경화제를 포함한다.

이와 같이, 제1 수지층(210)은 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상을 각각 포함하므로, 무기 필러의 다량 첨가를 통하여 낮은 열팽창 계수(low CTE), 고 모듈러스(High Modulus) 및 고 강도(High Stiffness)의 특성을 발휘할 수 있는바, 두께 감소가 가능하여 경박 단소화를 도모할 수 있게 된다.

도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 씨드층(205) 및 제1 수지층(210)의 일부를 습식 식각으로 차례로 패터닝하여 제1 비아 홀(V1)을 형성한다.

이때, 습식 식각은 아민계 에칭액을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 아민계 에칭액으로는 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소필아민, 디이소필아민, 트리이소필아민, 모노부틸아민, 디부틸아민, 트리부틸아민, 히드록실아민, 디에틸히드록실아민, 무수 디에틸히드록실아민, 피리딘, 피콜린 중 선택된 1종 이상을 유기 용제에 희석시킨 것이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예의 경우, 글라스 파이버가 첨가되지 않는 열경화성 절연재를 사용하여 아민계 에칭액을 이용한 케미컬 에칭 방식으로 제1 수지층(210)의 일부를 식각하는 것에 의해, 대략 10 ~ 60㎛의 미세 폭을 갖는 제1 비아 홀(V1)을 형성할 수 있게 된다. 이러한 아민계 에칭액을 이용한 케미컬 에칭 방식(chemical etching type)은 기존의 레이저 드릴링 방식을 이용한 미세 비아 형성 방식에 비하여 원가 절감 효과가 크며, 미세 비아를 형성하는데 유리하다.

다음으로, 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 회로패턴(220)에 전기적으로 연결된 제2 회로패턴(230)을 형성한다.

이때, 제2 회로패턴(230)은 제1 비아 홀(V1)이 형성된 제1 수지층(210) 상의 제1 씨드층(도 18의 205)을 매개로 도금을 실시하여 제2 금속 회로층(미도시)을 형성한 후, 제2 금속 회로층을 선택적으로 패터닝하는 것에 의해 형성될 수 있다.

이때, 제2 금속 회로층은, 제1 금속 회로층과 마찬가지로, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등에서 선택된 1종 이상의 재질로 형성될 수 있으며, 이 중 구리(Cu)를 이용하는 것이 바람직하다.

이러한 제2 회로패턴(230)의 형성시, 제1 씨드층이 함께 패터닝되는 것에 의해, 제1 수지층(210)과 제2 회로패턴(230) 사이에 제1 씨드 패턴(202)이 형성된다. 이때, 제1 씨드 패턴(202)은 제2 회로패턴(230)과 실질적으로 동일한 폭으로 형성될 수 있다.

도 20에 도시된 바와 같이, 제2 회로패턴(230)이 형성된 제1 수지층(210)의 양면을 덮는 제2 수지층(240) 및 제2 씨드층(212)을 차례로 적층한다. 이때, 제2 수지층(210) 및 제2 씨드층(212)은 열 압착 방식으로 압착하는 것에 의해, 제2 회로패턴(220)이 형성된 제1 수지층(210)과 합착된다.

여기서, 제2 수지층(240)은 글라스 파이버가 첨가되는 절연재가 이용될 수 있다. 이를 위해, 제2 수지층(240)은 PPG(prepreg), PI(polyimide), RCC(resin coated copper), NPD(Develop-able Dielectric) 및 PID(Photo-Image able Dielectric) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 제2 수지층(240)의 내부에는 글라스 파이버가 첨가되어 있을 수 있다.

도 21에 도시된 바와 같이, 제2 씨드층(212) 및 제2 수지층(240)의 일부를 레이저 드릴링 방식으로 차례로 제거하여 제2 비아 홀(V2)을 형성한다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에서는, 제1 수지층(210)으로는 글라스 파이버가 첨가되지 않는 유기물 소재의 열경화성 절연재를 이용하고, 제2 수지층(240)으로는 글라스 파이버가 첨가되는 절연재를 이용하는 것에 의해, 제1 비아 홀(V1)은 케미컬 에칭 방식으로 형성되고, 제2 비아 홀(V2)은 레이저 드릴링 방식으로 형성되는 하이브리드 방식이 적용될 수 있다.

다음으로, 도 22에 도시된 바와 같이, 제2 회로패턴(230)에 전기적으로 연결된 제3 회로패턴(250)을 형성한다.

이때, 제3 회로패턴(250)은 제2 비아 홀(V2)이 형성된 제2 수지층(240) 상의 제2 씨드층(212)을 매개로 도금을 실시하여 제3 금속 회로층(미도시)을 형성한 후, 제3 금속 회로층을 선택적으로 패터닝하는 것에 의해 형성될 수 있다. 이러한 제3 금속 회로층은 제1 및 제2 금속 회로층과 실질적으로 동일한 금속 재질이 이용될 수 있다.

도 23에 도시된 바와 같이, 캐리어 기재(도 22의 10)로부터 캐리어 기재의 양면에 각각 배치된 반제품 상태의 인쇄회로기판(201)을 분리한다. 본 단계에서, 캐리어 기재로부터 반제품 상태의 인쇄회로기판(201)을 물리적으로 떼어내어 분리하는 과정에서, 캐리어 기재의 동박(12)이 반제품 상태의 인쇄회로기판(201)에 부착될 수 있다.

다음으로, 도 24에 도시된 바와 같이, 제1 수지층(210) 상의 동박(도 23의 12)과 제2 수지층(240) 상의 제2 씨드층(도 23의 212)의 일부를 플래시 애싱으로 제거한다.

이에 따라, 제1 수지층(210) 상의 동박은 모두 제거되어, 제1 회로패턴(220)이 외부로 노출된다. 이때, 제1 회로패턴(220)의 일부가 함께 제거될 수 있다.

또한, 제2 수지층(240) 상의 제2 씨드층의 일부가 제거되어, 제2 수지층(240)과 제3 회로패턴(250) 사이에 제2 씨드 패턴(215)이 형성된다. 이때, 제2 씨드 패턴(215)은 제3 회로패턴(250)과 실질적으로 동일한 폭으로 형성될 수 있다.

다음으로, 제3 회로패턴(250)의 일부가 노출되도록 제2 수지층(240)의 하면을 덮는 솔더 마스크 패턴(260)을 형성한 후, 제3 회로패턴(250)의 노출면에 표면 처리층(270)을 형성한다. 이때, 솔더 마스크 패턴(260) 및 표면 처리층(270)의 형성 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있다.

솔더 마스크 패턴(260)은 PSR(photo solder resist), 감광성 액상 커버레이(liquid photosensitive coverlay), 포토 폴리이미드 필름(photo polyimide film), 에폭시(epoxy) 수지 등에서 선택된 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.

표면 처리층(270)은 OSP(organic solderability preservative), 니켈/금(Ni/Au) 합금이나, 금(Au)이 이용될 수 있으며, 이러한 표면 처리층(270)은 전해 또는 무전해 도금하는 방식에 의해 형성될 수 있다.

이상으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.

지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 케미컬 에칭(Chemical Etching)이 가능한 열경화성 절연재를 제1 및 제2 열경화성 수지층으로 이용하는 것에 의해 미세 비아 형성이 가능하므로, 기존의 레이저 드릴링 공정 대비 설비 투자 비용 및 생산 수율 절감 효과를 도모할 수 있다.

둘째, 무기 필러가 열경화성 절연재 전체 중량의 72 중량% 이상으로 다량 첨가된 열경화성 절연재는, 기존의 글라스 파이버(Glass Fiber)가 포함되지 않은 절연재인 PID(Photo-Image able Dielectric), NPD(Develop-able Dielectric)에 비하여, 낮은 열팽창 계수(low CTE), 고 모듈러스(High Modulus) 및 고 강도(High Stiffness)의 특성을 갖는다.

셋째, 글라스 파이버가 첨가되지 않으며, 무기 필러가 다량으로 첨가된 열경화성 절연재를 제1 및 제2 열경화성 수지층으로 이용하는 것에 의해, 낮은 열팽창 계수(low CTE), 고 모듈러스(High Modulus) 및 고 강도(High Stiffness)의 특성 확보로 60㎛ 이하의 두께를 갖는 초박형의 다층 구조의 기판을 제조하는 것이 가능해질 수 있다.

넷째, 제1 및 제2 열경화성 수지층으로 에폭시 수지가 이용되므로, 반도체 칩의 패키징시 몰딩 부재인 에폭시 수지 화합물(EMC)과의 결합력이 우수하여 고신뢰성 특성을 가지며 특히, ETP 제품 구조에서 솔더 마스크 패턴 없이 기판을 제작하는 것이 가능하여 초박형 구현이 가능하다.

다섯째, 기존의 절연재인 PPG는 그 두께가 얇을 시 글래스 파이버와 회로패턴 간의 접촉으로 인한 이온 마이그레이션(Ion Migration) 불량이 발생할 가능성이 있었으나, 본 발명의 제1 실시예에서는 제1 및 제2 열경화성 수지층에 글라스 파이버가 첨가되지 않으므로 이온 마이그레이션 불량이 발생할 염려가 없다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

100 : 초박형 인쇄회로기판 102 : 제1 씨드 패턴
110 : 제1 열경화성 수지층 112 : 제2 씨드 패턴
120 : 제1 회로패턴 130 : 제2 회로패턴
140 : 제2 열경화성 수지층 150 : 제3 회로패턴
160 : 솔더 마스크 패턴 170 : 표면 처리층
V1, V2 : 제1 및 제2 비아 홀

Claims (20)

1. 제1 열경화성 수지층;
   상기 제1 열경화성 수지층의 상면에 배치된 제1 회로패턴;
   상기 제1 열경화성 수지층의 내부 및 하면에 배치되어, 상기 제1 회로패턴과 전기적으로 연결된 제2 회로패턴;
   상기 제2 회로패턴 및 제1 열경화성 수지층의 하면을 덮는 제2 열경화성 수지층; 및
   상기 제2 열경화성 수지층의 내부 및 하면에 배치되어, 상기 제2 회로패턴과 전기적으로 연결된 제3 회로패턴;을 포함하는 초박형 인쇄회로기판으로서,
   상기 제1 및 제2 열경화성 수지층 각각은 열경화성 절연재가 이용되며, 상기 열경화성 절연재는 에폭시 수지, 무기 필러 및 경화제만을 포함하되,
   상기 제1 및 제2 열경화성 수지층 각각은 72 ~ 85 중량%의 무기 필러, 5 ~ 20 중량%의 에폭시 수지 및 나머지 소량의 경화제를 포함하고, 글라스 파이버가 미 첨가되고,
   상기 초박형 인쇄회로기판은 60㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 무기 필러는
   실리카, 알루미나, 수산화알루미늄, 티타니아, 수산화 마그네슘, 탄산 마그네슘, 산화 마그네슘, 카올린, 탈크(Talc), 탄산 칼슘, 탄산 바륨, 티탄산 바륨, 티탄산 칼륨, 황산 칼슘, 황산 바륨, 인산 제1 칼슘, 인산 제2 칼슘 및 인산 제3 칼슘 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 무기 필러는
   0.1 ~ 3㎛의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 회로패턴은
   상기 제1 열경화성 수지층의 하면과, 상기 제1 열경화성 수지층의 일부를 관통하는 제1 비아 홀 내에 배치된 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 제3 회로패턴은
   상기 제2 열경화성 수지층의 하면과, 상기 제2 열경화성 수지층의 일부를 관통하는 제2 비아 홀 내에 배치된 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 열경화성 수지층과 제2 회로패턴 사이에 배치된 제1 씨드 패턴; 및
   상기 제2 열경화성 수지층과 제3 회로패턴 사이에 배치된 제2 씨드 패턴;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제3 회로패턴의 일부가 노출되도록 상기 제2 열경화성 수지층의 하면을 덮는 솔더 마스크 패턴; 및
   상기 제3 회로패턴의 노출면에 형성된 표면 처리층;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판.
   
9. 제1 수지층;
   상기 제1 수지층의 상면에 배치된 제1 회로패턴;
   상기 제1 수지층의 내부 및 하면에 배치되어, 상기 제1 회로패턴과 전기적으로 연결된 제2 회로패턴;
   상기 제2 회로패턴 및 제1 수지층의 하면을 덮는 제2 수지층; 및
   상기 제2 수지층의 내부 및 하면에 배치되어, 상기 제2 회로패턴과 전기적으로 연결된 제3 회로패턴;을 포함하는 초박형 인쇄회로기판으로서,
   상기 제1 수지층만 열경화성 절연재가 이용되며, 상기 열경화성 절연재는 에폭시 수지, 무기 필러 및 경화제만을 포함하되,
   상기 제1 수지층은 72 ~ 85 중량%의 무기 필러, 5 ~ 20 중량%의 에폭시 수지 및 나머지 소량의 경화제를 포함하고, 글라스 파이버가 미 첨가되고,
   상기 초박형 인쇄회로기판은 60㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 수지층은 PPG(prepreg), PI(polyimide), RCC(resin coated copper), NPD(Develop-able Dielectric) 및 PID(Photo-Image able Dielectric) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 수지층과 제2 회로패턴 사이에 배치된 제1 씨드 패턴; 및
    상기 제2 수지층과 제3 회로패턴 사이에 배치된 제2 씨드 패턴;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 제3 회로패턴의 일부가 노출되도록 상기 제2 수지층의 하면을 덮는 솔더 마스크 패턴; 및
    상기 제3 회로패턴의 노출면에 형성된 표면 처리층;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판.
    
13. (a) 금속층 및 상기 금속층의 양면에 배치된 동박을 갖는 캐리어 기재의 양면에 제1 회로패턴을 형성하는 단계;
    (b) 상기 제1 회로패턴이 형성된 캐리어 기재의 양면을 덮는 제1 열경화성 수지층 및 제1 씨드층을 적층하는 단계;
    (c) 상기 제1 씨드층 및 제1 열경화성 수지층의 일부를 습식 식각으로 패터닝하여 제1 비아 홀을 형성한 후, 상기 제1 회로패턴에 전기적으로 연결된 제2 회로패턴을 형성하는 단계;
    (d) 상기 제2 회로패턴이 형성된 제1 열경화성 수지층의 양면을 덮는 제2 열경화성 수지층 및 제2 씨드층을 적층하는 단계; 및
    (e) 상기 제2 씨드층 및 제2 열경화성 수지층의 일부를 습식 식각으로 패터닝하여 제2 비아 홀을 형성한 후, 상기 제2 회로패턴에 전기적으로 연결된 제3 회로패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 초박형 인쇄회로기판 제조 방법으로서,
    상기 제1 및 제2 열경화성 수지층 각각은 열경화성 절연재가 이용되며, 상기 열경화성 절연재는 에폭시 수지, 무기 필러 및 경화제만을 포함하되,
    상기 제1 및 제2 열경화성 수지층 각각은 72 ~ 85 중량%의 무기 필러, 5 ~ 20 중량%의 에폭시 수지 및 나머지 소량의 경화제를 포함하고, 글라스 파이버가 미 첨가되고,
    상기 초박형 인쇄회로기판은 60㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.
    
14. 삭제
15. 제13항에 있어서,
    상기 (c) 단계 및 (e) 단계에서,
    상기 습식 식각은
    아민계 에칭액을 각각 이용하는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.
    
16. 제13항에 있어서,
    상기 (e) 단계 이후,
    (f) 상기 캐리어 기재로부터 상기 캐리어 기재의 양면에 각각 배치된 반제품 상태의 인쇄회로기판을 분리하는 단계;
    (g) 상기 제1 열경화성 수지층 상의 동박과 상기 제2 열경화성 수지층 상의 제2 씨드층의 일부를 플래시 애싱으로 제거하는 단계; 및
    (h) 상기 제3 회로패턴의 일부가 노출되도록 상기 제2 열경화성 수지층의 하면을 덮는 솔더 마스크 패턴을 형성한 후, 상기 제3 회로패턴의 노출면에 표면 처리층을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.
    
17. (a) 금속층 및 상기 금속층의 양면에 배치된 동박을 갖는 캐리어 기재의 양면에 제1 회로패턴을 형성하는 단계;
    (b) 상기 제1 회로패턴이 형성된 캐리어 기재의 양면을 덮는 제1 수지층 및 제1 씨드층을 적층하는 단계;
    (c) 상기 제1 씨드층 및 제1 수지층의 일부를 습식 식각으로 패터닝하여 제1 비아 홀을 형성한 후, 상기 제1 회로패턴에 전기적으로 연결된 제2 회로패턴을 형성하는 단계;
    (d) 상기 제2 회로패턴이 형성된 제1 열수지층의 양면을 덮는 제2 수지층 및 제2 씨드층을 적층하는 단계; 및
    (e) 상기 제2 씨드층 및 제2 수지층의 일부를 레이저 드릴링 방식으로 제거하여 제2 비아 홀을 형성한 후, 상기 제2 회로패턴에 전기적으로 연결된 제3 회로패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 초박형 인쇄회로기판 제조 방법으로서,
    상기 제1 수지층만 열경화성 절연재가 이용되며, 상기 열경화성 절연재는 에폭시 수지, 무기 필러 및 경화제만을 포함하되,
    상기 제1 수지층은 72 ~ 85 중량%의 무기 필러, 5 ~ 20 중량%의 에폭시 수지 및 나머지 소량의 경화제를 포함하고, 글라스 파이버가 미 첨가되고,
    상기 초박형 인쇄회로기판은 60㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.
    
18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 수지층은 PPG(prepreg), PI(polyimide), RCC(resin coated copper), NPD(Develop-able Dielectric) 및 PID(Photo-Image able Dielectric) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.
    
19. 제17항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 습식 식각은
    아민계 에칭액을 이용하는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.
    
20. 제17항에 있어서,
    상기 (e) 단계 이후,
    (f) 상기 캐리어 기재로부터 상기 캐리어 기재의 양면에 각각 배치된 반제품 상태의 인쇄회로기판을 분리하는 단계;
    (g) 상기 제1 수지층 상의 동박과 상기 제2 수지층 상의 제2 씨드층의 일부를 플래시 애싱으로 제거하는 단계; 및
    (h) 상기 제3 회로패턴의 일부가 노출되도록 상기 제2 수지층의 하면을 덮는 솔더 마스크 패턴을 형성한 후, 상기 제3 회로패턴의 노출면에 표면 처리층을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 절연재를 이용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.

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