KR20000036300A

KR20000036300A - 저항을 기판에 매립 형성한 인쇄회로기판 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20000036300A
Application number: KR1019990051134A
Authority: KR
Inventors: 조현귀
Original assignee: 배영하; 주식회사 영은전자
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2000-07-05
Also published as: KR100334601B1

Abstract

본 발명은 인쇄회로 기판에 저항을 직접 매립제조한 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래에는 인쇄회로 기판 위에 외부 저항을 실장하는 방법으로 저항을 탑재하고 있는데, 이는 저항을 실장하기 위한 패드 및 콘텍홀 형성등 등의 기판제조공정이 복잡하고, 면적을 많이 차지하는 단점이 있었다. 본 발명은 설계하고자하는 회로패턴에 의거하여 저항이 실장되어야 할 단자와 단자 사이의 연결을 직접 패터닝하여 매립된 저항금속으로 직접 인쇄회로 기판 내부에 형성하여 저항을 기판내에 매립 형성한 인쇄회로 기판을 제공한다. 또한, 본 발명은 기판(1)에 저항금속(2)을 열압착하고, 그 위에 도전금속(3) 및 포토레지스트(4)를 차례로 형성한 후, 상기 포토레지스트(4) 및 도전금속(3)과 상기 저항금속(2)을 식각하여 회로패턴에 따라 패터닝을 한다. 이후, 새로이 포토레지스트(5)를 도포후 그 포토레지스트(5)를 패터닝하여 형성하고자 하는 각 저항의 저항값에 의거하여 남겨야할 저항금속(2)의 저항영역의 상부에 있는 도전금속(3)을 식각하여 도전금속이 형성된 패드부와 패드부 사이에 저항금속으로 연결시켜 매립저항을 형성한다.

Description

저항을 기판에 매립 형성한 인쇄회로기판 및 그의 제조방법 {Printed circuit board with buried resistor and method for thereof}

본 발명은 인쇄회로기판(PCB)에 매립 저항을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로 특히, 저항 금속으로 알려진 오메가(OHMEGA) 저항금속을 이용하여 인쇄회로 기판의 도전패턴에 직접 저항을 매립 제작하기 위한 인쇄회로기판의 매립저항 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 인쇄회로기판은 회로 설계에 따라 부품을 실장하고 부품들을 회로에 따라 결선시켜 주도록 도전패턴을 형성시키는 기판으로서, 통상 부품 실장을 위한 패드 및 콘텍부와 각 회로 패턴을 연결시키는 인쇄된 회로패턴이 형성되어 구성된다.

그런데, 통상의 전자회로에 있어서 다수의 칩 부품들이 사용되고는 있으나 각 칩 부품들간의 신호결합을 위해서 많은 수의 외장형 저항소자가 이용된다. 즉, IC화된 회로 이외에도 각 IC와 IC간의 신호전달이나 외부 신호 입출력 및 각종 회로 구성을 위해서 외장형 저항소자가 많이 사용되고, 이러한 외장형 저항소자들은 인쇄회로 기판에 저항소자들을 탑재시키고 있다.

이와 같이 많은 수의 저항 소자들을 인쇄회로기판에 장착시키기 위해서는 저항을 탑재시키기 위한 회로패턴이 형성되어야 한다. 즉, 저항 하나를 탑재하기 위해서는 저항의 양측단 연결하기 위한 두 개의 콘텍부와, 그 일측 및 타측 콘텍부 사이의 저항 길이에 따른 공간과, 상기 두 개의 콘텍부와 각기 도전패턴으로 다른 소자의 콘텍부와 연결시키기 위한 공간이 필요하게 된다. 그러므로 저항탑재를 위한 부분이 많은 면적을 차지하게 된다. 그런데, 모든 전기/전자 장치들이 소형화 추세에 있으나, 저항소자들을 장착해야 하는 면적차지를 줄이는데 한계가 있기 때문에 소형화에 많은 제약이 있었다.

한편, 저항금속으로서 OHMEGA(제조회사; OHMEGA TECHNOLOGES, INC)가 알려져 있으나, 현재 퓨즈(Fuse) 및 볼륨(Volum) 등의 용도로 사용되고 있다.

그런데, 현재 일반적인 PCB 제조에서 구리부식 약품으로 사용하는 염화제2동(CuCl₂) 또는 염화제2철(FeCl₃)로 에칭을 할 경우 상기한 저항금 속의 특성을 변질시키므로 일반적인 구리금속 부식액으로는 저항금 속의 부식이 불가능하며, 알카라인(ALKALINE) 부식액으로 부식시켜야 한다.

따라서 본 발명은 저항금속을 이용하여 인쇄회로기판의 콘텍포인트와 콘텍포인트 사이의 도전패턴을 해당되는 저항 용량의 저항패턴으로 직접 형성함으로써 별도의 외장형 저항을 장착할 필요가 없는 저항을 직접 매립 형성한 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은, 인쇄회로 기판 상에서 저항이 매립되는 단자와 단자 사이의 연결을 직접 저항금속으로 연결하되, 그 저항금속을 패터닝하여 원하는 용량의 저항을 가지도록 구성함으로써 외장형 저항을 인쇄회로기판의 신호선 연결패턴에 직접 형성한다.

또한, 저항금속의 저항치는 그 저항금속의 단위 면적당 폭과 길이의 비에 고유저항값을 곱하여 저항값이 산출되므로 단면적의 폭과 길이의 비를 조정하여 단위 저항으로 규정하고, 그 단위저항을 직선으로 연결시켜 형성한 막대형, 구형파와 같은 지그재그로 형성시킨 민더(meander)형, 저항값에 따라 일부에만 단위저항을 매립한 쇼팅 바(shorting bar)형, 환(circular)형 등으로 구성할 수 있다.

본 발명의 인쇄회로기판의 저항제조방법은, 기판의 절연층 상부에 도체금속에 저항체금속을 도금한 재료를 열압착 한 후 도체금속 상부에 식각 레지스트를 열압착하여 노광, 현상후 패턴 외 부분을 부식한다. 도체금속이 부식된 하부에 있는 저항금속(OHMEGA PLY)을 황산동부식(CuSO₄ ^.5H₂O)한 후 식각 레지스트를 밧긴다. 도체위에 식각용 레지스트를 열압착시킨후 식각 저항 상부의 레지스트를 현상시킨후 도체금속을 알칼리 부식한다.

도 1a 내지 도 1h는 본 발명에 의한 저항을 기판에 매립한 인쇄회로기판의 제조공정도.

도 2는 본 발명에 의한 다층 인쇄회로기판의 매립저항 구조도.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 의한 매립저항의 형태 예시도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 기판 2 : 저항금속

3 : 도전금속 4, 5 : 포토레지스트

10 : 매립저항 20 : 도전금속패드

11, 15, 19 : 제1, 제2, 제3층 회로패턴

12 : 솔더 범프 13, 16 : 비아

14 : 금속 패드 17 : 금속 트랙

18 : 신호선 층

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 인쇄회로기판 제조공정도이다.

도 1a와 같이 기판(1)에 저항금속(2)을 열압착하고, 그 위에 도전금속(구리)(3) 및 포토레지스트(4)를 차례로 형성하는 제1공정을 수행한다. 상기 저항금속(2)은 오메가폴리(Ωhmega-Ply)를 열압착방법으로 형성하고, 도전금속(3)으로는 통상의 구리를 도금하며, 그 위에 포토레지스트(4)를 도포한다.

이어서 도 2b와 같이 상기 포토레지스트(4)를 형성하고자하는 회로패턴에 의거하여 패터닝하는 제2공정을 수행한다. 이때 회로패턴은 도전금속(3)의 패드부 및 신호선들을 말하며, 신호선은 저항을 삽입해야 할 영역을 포함하여 일체로 형성한다.

그리고, 도 2c와 같이 상기 패터닝된 포토레지스터(4)를 식각 마스크로 이용하여 도전금속(3)을 식각하는 제3공정을 수행한다. 이때 도전금속(3)의 식각은 통상의 구리 식각방법으로 식각하며, 이는 인쇄회로기판의 제조방법에서 이미 잘 알려진 것이므로 설명을 생략한다.

이후, 도 3d와 같이, 상기 포토레지스트(4) 및 도전금속(3)의 남아있는 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 저항금속(2)을 식각하는 제4공정을 수행한다. 이때 상기 저항금속(2)의 식각방법은, 부식액으로서 황산동부식액(CuSO₄·5H₂O)을 이용하여 저항금속(2)을 식각한다. 즉, 부식액으로 CuSO₄·5H₂O 250g/L ±20g/L, H₂SO₄5ml/L ±4ml/L 부식용액으로 온도 90℃ - 93℃의 조건으로 부식하는 것이 가장 바람직하다.

이어서, 도 3e와 같이, 상기 포토레지스트(4)를 제거하고, 도 3f와 같이 새로이 포토레지스트(5)를 도포후 그 포토레지스트(5)를 패터닝하여 형성하고자 하는 각 저항의 저항값에 의거하여 남겨야할 저항금속(2)의 저항영역의 상부에 있는 도전금속(3)을 노출시키는 제5공정을 수행한다.

그리고, 도 3g와 같이 상기 제5공정에서 노출된 도전금속(3)을 식각하여 저항금속(2)을 노출시켜 저항체를 형성하고, 상기 제2포토레지스트(5)를 제거하여 도 3h와 같이 도전금속(2)의 패턴과 패턴 사이에 저항금속(2)이 노출되어 매립저항(10)을 형성하는 제6공정을 수행한다.

이후, 통상의 마무리 공정으로 보호막을 입히고 도전금속(3)들을 노출시켜 인쇄회로기판을 제조한다.

도 2는 본 발명에 의한 매립저항을 가진 인쇄회로기판의 다층 구조의 실시예를 보인 도면이다.

다층구조의 인쇄회로기판은 기판의 상하면에 회로패턴이 형성됨과 아울러 기판의 내부에도 회로패턴이 형성되어 매립된 회로패턴을 가진 다층구조로 구성된다.

본 발명에 의한 매립저항(10)은, 내부의 매립회로패턴에도 형성이 가능하며, 이 경우 도 2와 같이 매립시켜 구성한다. 즉, 제1층의 회로패턴(11)과 제2층의 회로패턴(15) 사이에 비아(13)를 통해 제1층의 솔더범퍼(12)를 제2층의 회로패턴(15)상의 도전금속 패드(14)에 연결하고, 그 제2층의 도전 금속패드(14)와 제2층의 도전금속패드 사이에 상기 도1에서 설명한 바와 같은 공정으로 매립저항(10)를 형성한다. 그리고, 제2층의 패드와 비아(16)를 통해 제3층의 회로패턴(19)의 도전금속 트랙(17)과 연결하여 그 도전 금속 트랙(17)을 신호선 층(18)과 연결함으로써 다층구조의 인쇄회로기판이 구성된다. 여기서 예시된 도 2는 3층구조의 인쇄회로기판을 예시하고 중간에 매립된 제2층에 저항금속을 이용한 매립저항(10)을 형성한 것을 예시한 것이다. 동일한 방법에 의해 3층구조, 4층구조등등 다층구조에 그대로 적용될 수 있으며, 상하면의 패드와 패드 사이에도 매립저항(10)을 형성하여 다층구조의 매립저항을 형성할 수 있는 것은 자명한 사실이다.

이와같은 제조공정에 의해 인쇄회로기판에 직접 저항을 형성하는데, 저항금 속의 저항값 결정방법은, 단위 면적당 폭과 길이의 비와 고유저항값에 의해 결정되므로, 본 발명에서는 이를 전체 길이와 폭에 의해 계산하기보다는 단위저항의 크기를 규정하고, 그 크기의 단위저항이 연속되어 몇 개의 단위저항이 형성되는 가에 따라 총합의 저항치를 설계한다.

예를들어 도 3a 내지 도 3d는 저항금속(10)의 저항값 형성 예시도로서, 도 3a 와 같이 막대형(bar type)과, 도 3b와 같은 민더 형(meander type)과, 도 3c와 같은 쇼팅 바 형(shorting bar type)으로 구성할 수 있다. 막대형은, 도전금속 패드(20)와 패드(20) 사이를 막대형으로 저항금속(10)을 연결구성한다. 이는 저항값이 작은 경우에 이용될 수 있고, 도 3b는, 지그재그형때로 저항금속(10)을 패드와 퍄드사이에 패터닝하여 연결 구성함으로써, 큰 저항값을 설계할 수 있다. 또한 도 3c와 같이 직재그형태에서 수직 직선부분만을 저항금속(10)으로 형성하여 저항값을 조절 설계할 수 있다. 이때 각 도전금속의 하부에는 저항금속(10)이 매립되어있지만 그 상부의 도전금속에 의해 전기적으로 저항없이 연결된 상태로서 저항체를 형성하고자 하는부분만 도전금속을 제거한 상태로 구성하는 것이다.

또한 도 3d와 같이 환형(circular type)으로도 구성할 수 있는데 이때의 저항값 산정방법은 내경이 d1이고 외경이 d2인 경우, 길이는 (πd2 - πd1)/2 가 되므로 이를 이용하여 저항값 = (길이/폭)*고유저항으로 계산하여 결정한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 저항금속을 이용하여 저항을 매립시켜 인쇄회로기판에 직접 설계하므로, 외장형 저항을 탑재시키지 않아도 되고, 이로인해 인쇄회로기판의 면적을 월등히 줄일 수 있는 장점이 있고, 부품삽입을 위한 공정을 월등히 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

인쇄회로 기판에 있어서,

설계하고자하는 회로패턴에 의거하여 저항이 실장되어야 할 단자와 단자 사이의 연결을 직접 패터닝하여 이루어진 매립저항 금속을 직접 인쇄회로 기판 내부에 형성하여 구성된 것을 특징으로 하는 저항을 기판에 매립 형성한 인쇄회로 기판.
제 1 항에 있어서, 상기 매립저항은,

회로패턴의 도전금속으로 이루어지는 패드와 패드 사이에 저항금속을 직선형, 지그재그 형태로 구성한 민더형, 민더형에서 직선부분만을 저항금속을 형성한 쇼팅 바형, 환형중 어느 하나의 형태로 구성한 것을 특징으로 하는 저항을 기판에 매립 형성한 인쇄회로 기판.
인쇄회로기판 제조방법에 있어서,

기판(1)에 저항금속(2)을 열압착하고, 그 위에 도전금속(3) 및 포토레지스트(4)를 차례로 형성하는 제1공정과;

상기 포토레지스트(4)를 형성하고자하는 회로패턴에 의거하여 패터닝하는 제2공정과;

상기 패터닝된 포토레지스터(4)를 식각 마스크로 이용하여 도전금속(3)을 식각하는 제3공정과;

상기 포토레지스트(4) 및 도전금속(3)의 남아있는 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 저항금속(2)을 식각하는 제4공정과;

상기 포토레지스트(4)를 제거하고, 새로이 포토레지스트(5)를 도포후 그 포토레지스트(5)를 패터닝하여 형성하고자 하는 각 저항의 저항값에 의거하여 남겨야할 저항금속(2)의 저항영역의 상부에 있는 도전금속(3)을 노출시키는 제5공정과;

상기 제5공정에서 노출된 도전금속(3)을 식각하여 저항금속(2)을 노출시켜 저항체를 형성하고, 상기 제2포토레지스트(5)를 제거하여 도전금속(2)의 패턴과 패턴 사이에 저항금속(2)이 노출되어 매립저항(10)을 형성하는 제6공정을 포함하여 인쇄회로기판을 제조 하는 것을 특징으로 하는 저항을 기판에 매립 형성한 인쇄회로기판의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 제4공정은,

상기 저항금속(2)의 식각을 위한 부식용액으로서 CuSO₄·5H₂O 250g/L ±20g/L, H₂SO₄5ml/L ±4ml/L를 이용하고, 부식용액의 온도는 90℃ - 93℃의 조건으로 저항금속을 부식하는 것을 특징으로 하는 저항을 기판에 매립 형성한 인쇄회로기판의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 제5공정은,

저항금속의 단위 면적당 폭과 길이의 비에 고유저항값을 곱하여 저항값이 산출하고, 단면적의 폭과 길이의 비를 조정하여 단위 저항으로 규정하고, 그 단위저항을 직선으로 연결시켜 형성한 막대형, 구형파와 같은 지그재그로 형성시킨 민더(meander)형, 저항값에 따라 일부에만 단위저항을 매립한 쇼팅 바(shorting bar)형, 환(circular)형 중 어느하나의 형태로 상기 저항금속을 패터닝하는 것을 특징으로 하는 저항을 기판에 매립 형성한 인쇄회로기판의 제조방법.