KR102253472B1 - 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지지부를 구비하는 캐비티가 형성된 코어층, 상기 지지부에 안착되게 상기 캐비티에 삽입된 전자부품, 상기 코어층의 상·하부에 복개되는 절연층 및 상기 코어층과 절연층에 형성된 회로를 연결하는 비아를 포함하는 인쇄회로기판을 제공하여 전자부품 내장 인쇄회로기판의 제조공정을 단순화할 수 있다.

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{Printed Circuit Board and Method of the Same}

본 발명은 전자부품을 내장할 수 있는 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 스마트폰과 테블릿 PC등 모바일 기기의 발전에 따라 전자기기의 소형화 및 박형화의 요구가 증대되고 있다.

이를 위해서, 능동소자 및 수동소자를 인쇄회로기판에 내장하는 기술이 점차 발전하고 있으며, 상기 능동소자 및 수동소자를 인쇄회로기판에 내장하는 방법으로 전체 전자기기의 크기와 실장하는 부품의 수를 감소시키고 있다.

그러나, 수동소자와는 달리 능동소자의 경우 그 크기가 1*1 이상으로, 상기 능동소자의 내장을 위한 캐비티를 구현하는 경우 인쇄회로기판의 휨 불량이 증가하고 있어 이에 대한 대책이 시급한 실정이다.

또한, 종래의 능동소자 또는 수동소자 등의 칩 내장형 인쇄회로기판의 경우 캐비티 가공이 필요하고, 캐비티 가공 후에는 소자를 고정하기 위한 테이프 부착 공정이 필요하였다.

상기 테이프를 캐비티의 일면에 부착한 뒤 캐비티 내에 소자를 삽입하고 에폭시 레진으로 상부와 하부를 따로 적층하는 방법으로 칩 내장형 인쇄회로기판을 제조하였는데, 특히 능동소자의 경우 칩 범프와 RDL(Redistribution Layer)층으로 인하여 캐비티 상부와 하부의 불균형(Unbalance)로 인하여 휨 불량의 위험이 상존하였다.

대한민국 등록특허공보 제 10-1085727호

본 발명은 종래의 전자부품을 내장하는 인쇄회로기판에서 제기되는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 캐비티가 형성된 인쇄회로기판에 전자부품을 내장 시, 지지부에 상기 전자부품이 안착 되도록 하여 제조공정을 단순화할 수 있는 인쇄회로기판과 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 지지부를 구비하는 캐비티가 형성된 코어층, 상기 지지부에 안착되게 상기 캐비티에 삽입된 전자부품, 상기 코어층의 상·하부에 복개되는 절연층 및 상기 코어층과 절연층에 형성된 회로를 연결하는 비아를 포함하는 인쇄회로기판이 제공됨에 의하여 달성된다.

이때, 상기 지지부는 상기 전자부품을 고정하기 위한 것일 수 있으며, 상기 코어층은 무기필러와 무기보강기재를 포함하는 프리프레그일 수 있다.

또한, 상기 전자부품은 외부 회로와의 전기적 연결을 위한 범프를 구비한 것일 수 있으며, 상기 범프에 전기적으로 연결되는 외층 비아를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 코어층내에 캐비티를 형성하는 단계, 상기 캐비티의 하부에 지지부를 형성하는 단계 및 상기 캐비티에 전자부품을 내장하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법이 제공됨에 의하여 달성될 수 있다.

이때, 상기 캐비티에 전자부품을 내장하는 단계에서 접착제를 사용하여 전자부품을 캐비티 내벽에 고정할 수 있으며, 상기 캐비티에 전자부품을 내장하는 단계 후에 상부 절연층과 상부 동박층을 포함하는 상부층과 하부 절연층과 하부 동박층을 포함하는 하부층을 상기 코어층의 상면과 하면에 동시 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 코어층은 무기필러와 무기보강기재를 포함하는 프리프레그 일수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 인쇄회로기판은 캐비티 내부에 지지부가 형성되어있어 캐비티 내에 전자부품을 내장하고 빌드업층을 적층하는 공정에서 접착 테이프의 부착공정과 탈착공정을 생략하고 일괄 적층 할 수 있어 제조공정을 단순화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법 중 코어층에 지지부를 가지는 캐비티를 형성한 후의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법 중 캐비티에 전자부품을 실장한 후의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법 중 코어층의 상부 및 하부에 절연층과 동박층을 포함하는 프리프레그를 동시 적층한 후의 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법 중 전자부품의 범프에 연결되는 비아를 형성한 후의 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법 중 외부회로패턴을 형성한 후의 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법 중 솔더 레지스트를 형성한 후의 단면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법 중 코어층에 지지부를 가지는 캐비티를 형성한 후의 단면도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 실시예의 인쇄회로기판(100)은 지지부(210)를 구비하는 캐비티(250)가 형성된 코어층(200), 상기 지지부(210)에 안착되게 상기 캐비티(250)에 삽입된 전자부품(300), 상기 코어층(200)의 상·하부에 복개되는 절연층(410a, 410b) 및 상기 코어층(200)과 절연층(410a, 410b) 에 형성된 회로(230, 450)를 연결하는 비아(240, 430, 440)를 포함할 수 있다.

상기 절연층은 상부 절연층(410a)과 하부 절연층(410b)을 포함할 수 있고, 상기 회로는 코어층(200) 상에 형성되는 내층 회로(230), 절연층 상에 형성되는 외층 회로(450)을 포함할 수 있으며, 상기 비아는 코어층 내에 형성되는 내층 비아(240), 절연층 내에 형성되는 외층 비아(430)와 범프 비아(440)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 외층 회로(450)를 보호하기 위한 솔더 레지스트(500)가 추가로 형성될 수 있다.

상기 지지부(210)는 전자부품(300)의 범프(310)의 위치에 따라 캐비티(250) 내벽에서의 돌출되는 거리를 조절할 수 있으며, 전자부품(300)을 내장하는 공정에서 접착 테이프를 사용하지 않고서도 전자부품(300)을 고정할 수 있도록 할 수 있다.

상기 전자부품(300)은 상기 범프 비아(440)를 통하여 인쇄회로기판(100)과 전기적으로 연결될 수 있는데, 상기 범프 비아(440)는 전자부품(300)의 범프(310)에 전기적으로 연결된다.

상기 코어층(200)은 유리섬유 등의 무기보강기재를 무기필러가 포함된 바니시에 함침시킨 프리프레그를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법 중 코어층에 지지부를 가지는 캐비티를 형성한 후의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법 중 캐비티에 전자부품을 실장한 후의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법 중 코어층의 상부 및 하부에 절연층과 동박층을 포함하는 프리프레그를 동시 적층한 후의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법 중 전자부품의 범프에 연결되는 비아를 형성한 후의 단면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법 중 외부회로패턴을 형성한 후의 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법 중 솔더 레지스트를 형성한 후의 단면도이다.

본 실시예의 인쇄회로기판)의 제조방법은 코어층(200)내에 하부에 지지부를 가지는 캐비티를 형성하는 단계 및 상기 캐비티에 전자부품을 내장하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 코어층(200)에 내층 회로와 내층 비아를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 캐비티에 전자부품을 내장하는 단계 후에 상부 절연층과 상부 동박층을 포함하는 상부층(400a)과 하부 절연층과 하부 동박층을 포함하는 하부층을 상기 코어층(200)의 상·하면에 동시에 적층하는 단계, 전자부품의 범프에 전기적으로 연결되는 외층 비아를 형성하는 단계, 외층 회로를 형성하는 단계 및 상기 외층 회로를 보호하기 위한 솔더 레지스트를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 코어층(200)에 하부에 지지부(210)를 가지는 캐비티(250)를 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 코어층(200)에 내층 비아(240)와 내층 회로(230)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 캐비티(250)는 전자부품(300)을 내장시키기 위한 공간으로 활용될 수 있으며, 상기 지지부(210)는 전자부품(300)을 캐비티(250)에 고정시키기 위한 것일 수 있다.

상기 코어층(200)은 유리섬유 등의 무기보강기재를 무기필러를 포함하는 바니시에 함침시킨 프리프레그를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 코어층(200)에 레이저 드릴 등을 사용하여 캐비티를 형성할 수 있으며, 2단계로 나누어 레이저 드릴 공정을 진행하거나, 레이저 드릴에 의한 식각 량을 조절하는 방법으로 상기 지지부(210)에 의하여 단차를 가지는 캐비티(250)를 형성할 수 있다.

상기 캐비티(250)는 리소그래피 공정에 의해서 형성할 수도 있으며, 2단계로 식각 공정을 진행하여 상기 지지부(210)에 의하여 단차를 가지는 캐비티(250)를 형성할 수 있다.

통상 캐비티 가공을 위해서는 먼저 가공부위를 리소그래피 공정으로 코어층(200) 가공부위 동박을 에칭할 수 있다. 이후 레이저 드릴에 의하여 캐비티 가공을 한다. 그러나 본 실시예에서는 코어층(200)의 캐비티(250) 부위 회로 형성시 지지부 (210)의 단차를 고려하여 코어층 지지부(210) 단차 만큼 회로형성을 위 부분보다 작게 할 수 있다. 이후 레이저 드릴을 이용하여 캐비티(250) 가공을 하면 지지부(210)는 코어층(200)의 동박이 남아 있으므로 레이저가 반사되어 가공이 되지 않고 지지부(210)가 형성된다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 상기 지지부(210)가 형성된 캐비티에 전자부품(300)을 내장하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 전자부품(300)은 인쇄회로기판과의 전기적인 연결을 위한 범프(310)가 구비된 것일 수 있다.

상기 전자부품(300)은 픽 앤 플레이스(Pick & Place) 설비(미 도시)에 의하여 상기 캐비티 내로 내장할 수 있다.

이때, 상기 전자부품(300)의 외부에 에폭시 등의 접착제를 도포하여 캐비티의 내벽에 고정할 수 있으며, 상기 지지부(210)와 상기 접착제에 의하여 별도의 접착 테이프가 필요 없이 후속하는 적층 공정을 진행할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 상부 절연층(410a)과 상부 동박층(420a)을 포함하는 상부층(400a)과 하부 절연층(410b)과 하부 동박층(420b)을 포함하는 하부층(400b)을 상기 코어층(200)의 상·하면에 동시에 적층하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 상기 상부 절연층(410a)과 하부 절연층(410b)은 프리프레그를 사용할 수 있다.

종래의 전자부품 내장기판에서는 캐비티 내에 전자부품을 고정하기 위하여 캐비티 하면에 접착 테이프를 사용하는데, 적층 공정에서 빌드업층을 적층 시 상면의 빌드업 층을 적층한 뒤, 접착 테이프 제거 공정을 거치고 하면의 빌드업층을 적층해야 한다.

그러나, 본 실시예의 인쇄회로기판(100)은 지지부(210)가 형성된 캐비티(250)에 전자부품(300)이 고정되어 있기 때문에 상부층(400a)과 하부층(400b)을 동시에 적층할 수 있으며, 종래의 전자부품 내장기판의 제조공정에서 필요한 접착 테이프 부착 및 제거 공정이 불필요하게 된다.

상기 상부층(400a)은 상부 절연층(410a)과 상부 동박층(420a)을, 하부층(400b)은 하부 절연층(410b)과 하부 동박층(420b)을 포함할 수 있는데, 상기 상부 절연층(410a)과 하부 절연층(410b)은 각각 고분자 수지를 포함할 수 있다.

상기 동시에 적층하는 과정에서 온도와 압력에 의하여 상기 캐비티(250) 내의 빈공간을 상부 절연층(410a)과 하부 절연층(410b)에서 흘러나온 고분자 수지가 채우게 되고, 상기 고분자 수지가 경화되면 상기 캐비티(250)내에 내장된 전자부품(300)이 더욱 견고하게 고정될 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 캐비티(250) 내에 내장된 전자부품(300)의 범프(310)에 전기적으로 연결되는 범프 비아(440)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 범프 비아(440)는 전자부품(300)의 범프(310)에 전기적으로 연결되도록 형성되며, 상기 전자부품(300)에 전력을 공급하거나 신호를 주고 받는데 사용될 수 있다.

상기 범프 비아(440)의 형성은 레이저 드릴 공정에 의한 방법과 리소그래피에 의한 식각 공정을 통하여 형성될 수 있다.

상기 레이저 드릴 공정은 CO₂ 레이저, YAG 레이저 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 외층 비아(430) 및 외층 회로(450)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 외층 비아(430)는 레이저 드릴 공정에 의한 방법과 리소그래피에 의한 식각 공정을 통하여 형성될 수 있으며, 상기 외층 회로(450)는 도 5의 상부 동박층(420a)과 하부 동박층(420b)을 패터닝하여 형성할 수 있다.

상기 범프 비아(440)의 형성 공정과 상기 외층 비아(430)의 형성 공정은 동시에 진행할 수도 있다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 솔더 레지스트(500)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 솔더 레지스트(500)는 외부에 노출된 외층 회로(450)를 보호하는 보호층으로 기능할 수 있다.

만일, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판에 추가적으로 절연층과 동박층을 적층하여 4층 이상의 구조를 형성할 수 있으며, 이때, 솔더 레지스트를 형성하는 단계는 최종적인 외층 회로를 형성한 후에 진행할 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 인쇄회로기판
200 : 코어층
210 : 지지부
230 : 내층 회로
240 : 내층 비아
250 : 캐비티(cavity)
300 : 전자부품
310 : 범프
400a : 상부층
400b : 하부층
410a : 상부 절연층
410b : 하부 절연층
420a : 상부 동박층
420b : 하부 동박층
430 : 외층 비아
440 : 범프 비아
450 : 외층 회로
500 : 솔더 레지스트

Claims (11)

1. 캐비티 및 상기 캐비티의 하부에 구비되며 상기 캐비티의 폭보다 좁은 폭의 개구를 갖는 지지부를 갖는 코어층;
   상기 지지부에 안착되게 상기 캐비티에 삽입되며, 상기 지지부의 개구에 적어도 일부가 배치되는 복수의 범프를 포함하는 전자부품;
   상기 코어층의 상·하부에 복개되는 절연층; 및
   상기 코어층과 절연층에 형성된 회로를 연결하는 비아를 포함하며,
   상기 지지부의 개구는 상기 복수의 범프 사이 영역과 상기 복수의 범프와 상기 지지부의 내벽 사이 영역이 연결된 형태인 인쇄회로기판.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지부는 상기 전자부품을 고정하기 위한 것인 인쇄회로기판.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 코어층은 무기필러와 무기보강기재를 포함하는 프리프레그인 인쇄회로기판.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 범프에 전기적으로 연결되는 범프 비아를 더 포함하는 인쇄회로기판.
6. 캐비티가 형성된 코어층과 상기 코어층에 삽입된 전자부품을 포함하며,
   상기 코어층은 상기 캐비티내로 돌출되며 상기 캐비티의 폭보다 좁은 폭의 개구를 갖는 지지부를 가지며,
   상기 전자부품은 복수의 범프를 구비하고, 상기 복수의 범프가 상기 지지부의 개구의 적어도 일부에 배치되도록 상기 지지부에 안착 되며,
   상기 지지부의 개구는 상기 복수의 범프 사이 영역과 상기 복수의 범프와 상기 지지부의 내벽 사이 영역이 연결된 형태인 인쇄회로기판.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 범프에 전기적으로 연결되는 범프 비아를 더 포함하는 인쇄회로기판.
8. 코어층내에 캐비티를 형성하는 단계;
   상기 캐비티의 하부에 상기 캐비티의 폭보다 좁은 폭의 개구를 갖는 지지부를 형성하는 단계; 및
   상기 캐비티에 복수의 범프를 포함하는 전자부품을 내장하는 단계를 포함하며,
   상기 캐비티에 전자부품을 내장하는 단계에서, 상기 전자부품은 상기 복수의 범프가 상기 지지부의 개구의 적어도 일부에 배치되도록 상기 지지부에 안착되며,
   상기 지지부의 개구는 상기 복수의 범프 사이 영역과 상기 복수의 범프와 상기 지지부의 내벽 사이 영역이 연결된 형태인 인쇄회로기판의 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 캐비티에 전자부품을 내장하는 단계에서 접착제를 사용하여 전자부품을 캐비티 내벽에 고정하는 것인 인쇄회로기판의 제조방법.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 캐비티에 전자부품을 내장하는 단계 후에 상부 절연층과 상부 동박층을 포함하는 상부층과 하부 절연층과 하부 동박층을 포함하는 하부층을 상기 코어층의 상면과 하면에 동시 적층하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 코어층은 무기필러와 무기보강기재를 포함하는 프리프레그인 인쇄회로기판의 제조방법.

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