KR102544561B1

KR102544561B1 - 인쇄회로기판

Info

Publication number: KR102544561B1
Application number: KR1020160013430A
Authority: KR
Inventors: 박정환; 최철호; 손경진
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2023-06-16
Also published as: KR20170092285A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판은 제1 절연층, 제1 절연층에 형성된 제1 회로패턴, 제1 절연층에 적층되며 일면에 수용홈이 형성된 제2 절연층을 포함하고, 제1 절연층의 탄성계수는 제2 절연층의 탄성계수보다 작게 형성된다.

Description

인쇄회로기판{Printed circuit board}

본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것이다.

휴대폰을 비롯한 IT 분야의 전자기기들이 경박 단소화 되면서 이에 대한 기술적 요구에 부응하여 IC, 능동소자 또는 수동소자 등의 전자부품들이 기판 내에 삽입되는 기술이 요구되고 있으며, 최근에는 다양한 방식으로 기판 내에 부품이 내장되는 기술이 개발되고 있다.

기판에 부품이 실장 됨에 따라 열에 의한 부품과 기판의 특성 차이로 인하여 기판에 휨이 발생하는 문제가 있으며, 기판 내에 다양한 부품을 삽입하기 위하여 캐비티 가공 깊이를 정밀하게 조절하는 기술이 요구되고 있다.

미국 등록특허 제7886433호

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 예시한 도면.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판은 제1 절연층(10), 제1 회로패턴(20), 제2 절연층(30)을 포함하고, 제1 절연층(10)의 탄성계수는 제2 절연층(30)의 탄성계수보다 작게 형성된다.

제1 절연층(10)은 후술할 제1 회로패턴(20)을 전기적으로 절연시킨다. 제1 절연층(10)은 수지재일 수 있다. 제1 절연층(10)은 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드(PI)와 같은 열가소성 수지를 포함할 수 있으며 프리프레그(prepreg)나 빌드업 필름(build-up film)으로 형성될 수 있다. 제1 절연층(10)은 복수의 절연층(12, 14, 16)을 포함하고, 제1 회로패턴(20)은 복수의 절연층 사이에 형성된 회로층을 포함하는 빌드업 구조를 가질 수 있다.

제1 회로패턴(20)은 제1 절연층(10)에 형성된다. 제1 회로패턴(20)은 구리 등의 금속으로 형성되며, 제1 절연층(10)의 일면, 타면 또는 내부에도 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 회로패턴(20)은 후술할 제2 절연층(30)이 적층될 제1 절연층(10)의 일면에 형성될 수 있다. 제1 회로패턴(20)은 후술할 수용홈에 실장되는 전자소자(50)와 접속이 되도록, 수용홈 내부에 배치된 패드(22)를 포함할 수 있다.

제2 절연층(30)은 제1 절연층(10) 상에 형성되며, 수용홈(35)이 일면에 형성된다. 제2 절연층(30)은 수지재일 수 있다. 제2 절연층(30)은 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드(PI)와 같은 열가소성 수지를 포함할 수 있으며 프리프레그(prepreg)나 빌드업 필름(build-up film)으로 형성될 수 있다. 수용홈(35)은 제2 절연층(30)을 관통하는 형태로 형성될 수 있다. 관통홀 형태의 수용홈(35)은 제1 절연층(10)을 노출시키므로, 수용홈(35)에 전자소자(50)가 배치될 때, 제1 절연층(10)에 전자소자(50)가 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 절연층(10)에 형성된 패드(22)에 솔더볼 등으로 전자소자(50)가 결합되어, 제1 절연층(10)과 전자소자(50)가 결합될 수 있다. 또는, 제1 절연층(10)과 전자소자(50) 사이에 채워지는 언더필(underfill) 또는 몰딩(molding)에 의하여 결합될 수 있다.

본 실시예에서 제1 절연층(10)의 탄성계수는 제2 절연층(30)의 탄성계수보다 작게 형성된다. 제1 절연층(10)의 탄성계수를 작게 하기 위하여, 제1 절연층(10)은 제2 절연층(30)과 다른 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1 절연층(10)은 폴리이미드(PI)와 같은 열가소성 수지를 포함한 재질로 이루어질 수 있고, 제2 절연층(30)은 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지를 포함한 재질로 이루어질 수 있다. 또는, 제1 절연층(10)과 제2 절연층(30)은 각각 다른 구성성분의 충전재(filler)를 포함하거나, 같은 구성성분으로 이루어지되 다른 사이즈, 형상 및 함량을 가지는 충전재를 각각 포함할 수 있다. 또는, 제1 절연층(10)과 제2 절연층(30)은 각각 다른 구성성분의 섬유로 제작된 보강기재(glass fabric 또는 glass fiber)를 포함하거나, 같은 구성성분의 섬유로 이루어지되 다른 굵기의 섬유, 다른 함량의 섬유로 제작된 보강기재(glass fabric 또는 glass fiber)를 각각 포함할 수 있다. 또는 제1 절연층(10) 또는 제2 절연층(30) 어느 하나만 충전재를 포함할 수 있다.

전자소자(50)와 결합되는 제1 절연층(10)은 작은 탄성계수를 가지므로, 전자소자(50)가 열에 의해 팽창 또는 수축할 때에 전자소자(50)의 팽창 및 수축에 대응하여 쉽게 변형될 수 있다. 따라서, 전자소자(50)의 팽창 및 수축에 의한 인쇄회로기판의 휨을 완화시킬 수 있다. 제1 절연층(10)의 탄성계수에 대한 특별한 제한은 없으나, 예를 들면, 제1 절연층(10)의 탄성계수는 5 내지 30GPa일 수 있다.

한편, 제2 절연층(30)은 인쇄회로기판의 강도를 유지하기 위하여 제1 절연층(10)보다 높은 탄성계수를 가진다. 예를 들면, 제2 절연층(30)은 전자소자(50)의 팽창 및 수축과 유사하게 변화되며 제1 절연층(10)보다 높은 강도를 가질 수 있다. 제2 절연층(30)의 탄성계수에 대한 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 제2 절연층(30)은 30 내지 55Gpa의 탄성계수를 가질 수 있다. 또한, 제2 절연층(30)의 두께는 전자소자(50) 내장을 위하여 제1 절연층(10)에 비하여 두껍게 형성될 수 있다.

제2 절연층(30)에 형성되는 수용홈(35)은 전자소자(50)에 상응하여 형성된다. 전자소자(50)는 IC, 능동소자 또는 수동소자 등의 전자부품이고, 수용홈(35)은 전자소자(50)를 배치하는 설비에 의하여 전자소자(50)가 삽입될 수 있는 크기와 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 사각형 형태의 전자소자(50)에 대하여, 배치의 정합도 등을 고려하여 수용홈(35)은 전자소자(50)보다 조금 큰 사각형의 형태로 형성될 수 있다.

제2 절연층(30)의 일면, 타면 또는 내부에 제2 회로패턴(40)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 회로패턴(20)과 연결되는 회로층 및 비아가 제2 절연층(30) 내부에 형성되고, 제2 절연층(30)의 외부 면에 외부와 연결되는 패드가 형성될 수 있다. 또한, 제2 절연층(30)은 복수의 절연층(32, 34)을 포함하고, 제2 회로패턴(40)은 복수의 절연층 사이에 형성된 회로층을 포함하는 빌드업 구조를 가질 수 있다.

제1 절연층(10) 또는 제2 절연층(30)에 솔더레지스트층(60)을 추가로 형성할 수 있다. 이 때, 제1 회로패턴(20) 또는 제2 회로패턴(40)을 노출시키는 오프닝(opening)이 선택적으로 형성될 수 있다.

수용홈(35) 가공 시에 제1 회로패턴(20)을 보호하는 보호패턴(24)이 추가로 형성될 수 있다. 보호패턴(24)은 수용홈(35)의 내벽 아래에 배치된 제1 회로패턴(20)에 돌출되게 형성될 수 있다. 보호패턴(24)의 구체적 기능은 제조방법에서 설명한다.

도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 예시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 제1 회로패턴(20) 및 제1 회로패턴(20)을 덮는 제2 절연층(30)이 형성된 베이스 기판을 준비할 수 있다. 이 때, 캐리어 기판(5)이 이용되어 베이스 기판을 지지할 수 있으며, 캐리어에는 용이한 분리를 위하여 이형층(6)이 형성될 수 있다.

수용홈(35)의 가공 영역에 배치된 제1 회로패턴(20) 상에는 보호패턴(24)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 수용홈(35)의 내벽이 형성될 영역에 배치된 제1 회로패턴(20) 상에, 보호패턴(24)이 돌출되게 형성될 수 있다. 보호패턴(24)은 제1 회로패턴(20)과 같은 금속재질로 패턴닝 공정을 형성될 수 있다.

또한, 수용홈(35)의 바닥이 형성될 영역에 맞추어 점착층(7)을 형성할 수 있다. 점착층(7)은 제1 회로패턴(20) 및 보호패턴(24)을 형성한 후에, 필름 형태를 부착하거나 점착물질을 도포하여 형성할 수 있다. 점착층(7)은 내부에 내열성 부재를 포함하여, 인쇄회로기판 제조과정에서 발생하는 열을 견딜 수 있다. 점착층(7)을 형성한 후에 절연층(32) 및 금속층(40a)를 적층할 수 있다.

도 3을 참조하면, 금속층(40a)을 가공하여 추가로 제2 회로패턴(40)을 형성할 수 있다. 베이스 기판이 제조되면 이형층(6)을 기준으로 캐리어 기판(5)을 분리할 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 베이스 기판의 양면에 각각 금속층(20a, 40a) 및 절연층(12, 14, 16, 34)를 추가로 적층하고, 각 금속층(20a, 40a)에 패터닝 공정을 수행할 수 있다. 이에 따라, 복수의 회로층을 가지는 제1 회로패턴(20) 및 제2 회로패턴(40)을 형성하고, 복수의 절연층을 가지는 제1 절연층(10) 및 제2 절연층(30)을 형성할 수 있다. 이 때, 베이스 기판에는 보강재(8)가 임시적으로 부착되어 제조공정에서 휨을 방지할 수 있다.

도 6을 참조하면, 제1 절연층(10) 또는 제2 절연층(30)에 솔더레지스트층(60)을 추가로 형성할 수 있다. 이 때, 제1 회로패턴(20) 또는 제2 회로패턴(40)을 노출시키는 오프닝(opening)이 선택적으로 형성될 수 있다.

도 7을 참조하면, 레이저 가공을 통하여 수용홈(35)의 영역을 절개할 수 있다. 이 때, 보호패턴(24)은 레이저 가공에 의한 제1 회로패턴(20)의 손상을 방지하며, 레이저 가공을 멈추는 위치를 결정하는 역할도 할 수 있다.

도 8을 참조하면, 절개된 영역은 수용홈(35)의 바닥에 채워진 점착층(7)에 의해 쉽게 분리될 수 있다. 점착층(7)은 제1 회로패턴(20) 또는 제2 절연층(30)과 단단하게 결합되지는 않고 점착된 상태이므로 쉽게 분리될 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

5: 캐리어 기판
6: 이형층
7: 점착층
10: 제1 절연층
20: 제1 회로패턴
22: 패드
24: 보호패턴
30: 제2 절연층
35: 수용홈
40: 제2 회로패턴
50: 전자소자
60: 솔더레지스트층

Claims

제1 절연층;
상기 제1 절연층에 형성된 제1 회로패턴;
상기 제1 절연층에 적층되며, 일면에 수용홈이 형성된 제2 절연층;
상기 제2 절연층 상에 형성되어 상기 제2 절연층과 접하는 제2 회로패턴을 포함하고,
상기 제1 회로패턴과 연결되며 상기 제1 절연층의 적어도 일부를 관통하는 제1 비아; 및
상기 제2 회로패턴과 연결되며 상기 제2 절연층의 적어도 일부를 관통하는 제2 비아; 를 포함하고,
상기 제1 절연층의 탄성계수는 상기 제2 절연층의 탄성계수보다 작고,
상기 제1 회로패턴 중에서 최상측에 배치되는 패턴의 일부는 상기 수용홈을 통하여 노출되고,
상기 제1 회로패턴 중에서 최상측에 배치되는 패턴의 적어도 일부는 상기 제1 비아 및 상기 제2 비아와 접하도록 연결되고,
상기 제1 비아는 상기 제2 비아의 테이퍼진 방향과 반대 방향으로 테이퍼지고,
상기 수용홈의 측벽은 상기 제2 절연층의 측면으로 구성되며 외부로 노출된, 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 제1 절연층의 탄성계수는 5 내지 30GPa 인 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 제2 절연층의 탄성계수는 30 내지 55GPa 인 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 수용홈은 제2 절연층을 관통하여 형성되고, 상기 수용홈을 통하여 상기 제1 절연층의 적어도 일부가 노출되는 인쇄회로기판.
제4항에 있어서,
상기 수용홈의 내벽 아래에 배치된 상기 제1 회로패턴에, 상기 제1 회로패턴보다 돌출되게 형성된 보호패턴을 더 포함하는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 수용홈에 삽입되어 배치된 전자소자를 더 포함하는 인쇄회로기판.
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