KR20000058395A - 이중 재료를 이용한 다층기판의 구조 및 접합방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이중 재료를 이용한 다층 기판의 구조 및 접합방법에 관한 것으로, 특히 이동통신기지국 및 중계기내에 설치되는 고주파 회로 분야의 회로적 특성을 고려하여 즉, 유전율의 손실이 적은 접합 재질을 이용하여 다층 구조의 기판을 형성도록 하는 기술에 관한 것이다.
본 발명은 제 1유전체막 상에 제 1접합물질, 제 2유전체막, 제 2접합물질 및 제 3유전체막을 순차적으로 적층되는 다층 구조의 기판을 형성하도록 한다. 제 1, 2, 3유전체막은 FR-4막, 테프론막, 세라믹막, 알루미나막 중에서 임의로 선택되는 하나의 막으로 형성하고, 제 1, 2접합물질은 본딩필름 또는 프리프레그막 중에서 임의로 선택되는 하나의 접합물질로 형성한다.
따라서, 단일 패키지(PACKAGE)에서 DC부와 RF부를 결합시킬 수 있으므로 패키지의 밀도를 증가시킬 수 있다. 또한, 각 층의 유전율의 손실(LOSS)을 최소화할 수 있어 적층되는 다층 구조 즉, 3층 내지 8층 구조의 다층 기판을 용이하게 구현할 수 있다.

Description

이중 재료를 이용한 다층기판의 구조 및 접합방법{Multi-layer substrate structure and the junction method which using double materials}
본 발명은 이중 재료를 이용한 다층 기판의 구조 및 접합 방법에 관한 것으로, 특히 이동통신기지국 및 중계기내에 설치되는 고주파 회로 분야의 회로적 특성을 고려하여 유전율이 낮은 접합 재질을 이용하여 다층 구조의 기판을 형성도록 하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, PCB 회로 기판은 이동통신기지국 및 중계기내에 설치되는 고주파 회로 분야에 사용될 뿐만 아니라 아날로그 및 디지털 회로 기판의 용도로도 널리 사용되고 있다. 이러한 용도에 사용되는 PCB 기판의 재질에는 주로 FR-4 계열 즉, 엑폭시(epoxy)계, 페놀(phenol)계 등이 사용되고 있다.
최근에는 이동통신 및 정보통신, 위성통신의 기술이 급속하게 발전함에 따라 유전율이 낮은 대역의 고주파 회로를 구현하는데 적합한 테프론계, 세라믹계 등의 원자재가 널리 사용되고 있다.
그러나, 테프론계, 세라믹계 등의 원자재를 이용하여 고주파 회로분야의 기판을 구현하는데 있어서 기존의 접합 방식으로는 생산성 측면과 품질 측면에서 효율이 현저하게 떨어지게 된다.
즉, 현재 사용되고 있는 생산 장비를 이용하여 다층 구조의 기판을 형성하는 접합 방법으로는 여러가지의 문제점이 발생된다. 예컨대, 박막과 박막 간의 적층이 잘 이루어지지 않으며, 유전율의 손실(loss)이 많았다.
또한, 테프론계 또는 세라믹계의 원자재를 접합하고 도금 처리할 경우 접합및 도금 처리 방법에 따른 기술적 어려움이 발생되었다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 적층되는 각 층의 유전율 값을 고려하여 유전율의 손실을 최소화 할 수 있는 유전체의 접합 재질을 이용하여 다층 구조의 기판을 형성하도록 하는 이중 재료를 이용한 다층 기판의 구조 및 접합 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 각 층의 유전율 손실을 최소화할 수 있는 범위내에서 적층되는 각 층간의 접합을 용이하게 실시하도록 하는 이중 재료를 이용한 다층 기판의 구조 및 접합방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명은
서로 같은 재질이거나 또는 서로 다른 재질로 이루어지는 유전체의 재질 중에서 임의로 선택되는 한 쌍의 제 1 및 제 2유전체막이 상, 하부로 형성되고,
서로 같은 재질이거나 또는 서로 다른 재질로 이루어지는 유전체의 재질 중에서 임의로 선택되는 한 쌍의 제 2 및 제 3유전체막이 상, 하부로 형성되며,
상기 제 1 및 제 2유전체막 사이에 제 1접합물질이 접합되고, 상기 제 2 및 제 3유전체막 사이에 제 2접합물질이 접합되는 다층 구조의 기판이 형성된 것을 특징으로 하는 이중 재료를 이용한 다층 기판의 구조를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따라 프리프레그로 이루어진 접합물질을 이용하여 다층기판의 구조 및 접합 과정을 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따라 본딩필름으로 이루어진 접합물질을 이용하여 다층기판의 구조 및 접합 과정을 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따라 프리프레그 및 본딩필름으로 이루어진 접합물질을 이용하여 다층기판의 구조 및 접합 과정을 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 제 4실시예에 따라 테프론막 및 세라믹막에 본딩필름을 접합물질로 이용하여 다층기판의 구조 및 접합 과정을 나타낸 단면도
도 5는 본 발명의 제 5실시예에 따라 FR-4막, 테프론막, 세라믹막의 적층구조에 프리프레그 및 본딩필름으로 이루어진 접합물질을 이용하여 다층기판의 구조 및 접합 과정을 나타낸 단면도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100: FR-4막 200: 프리프레그막
300: 테프론막 400: 본딩필름
500: 세라믹막
이하, 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따라 프리프레그로 이루어진 접합물질을 이용하여 다층기판의 구조 및 접합 과정을 나타낸 단면도이다.
FR-4막(100) 상에 프리프레그(PREPREG)막(200), 제 1테프론(TEFLON)막(300), 프리프레그막(200) 및 제 2테프론막(300)이 순차적으로 적층되어 있다.
즉, FR-4막(100)과 제 1테프론막(300), 제 1테프론막(300)과 제 2테프론막(300) 사이에는 프리그레그막(200)으로 이루어진 접합물질에 의해 다층으로 구성되어 있다.
이 때, 도면에는 도시되어 있지 않으나 유전체막인 FR-4막(100), 제 1 및 제 2테프론막(300)의 상,하면에는 유전체막이 동판(copper coil)에 의해 피복되어 있다.
여기서, 프리프레그막(200)은 비용이 저렴한 원자료로서, 메이커 또는 유전율의 고유 특성에 따라 적층 두께의 범위를 설정할 수 있다.
바람직하게, 제 1 및 제 2프리그레그막(200)의 유전율은 3.2 ∼ 7.7 F/m 값을 갖으며, 1 ∼ 20GHz 주파수의 범위에서 사용된다.
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따라 본딩필름으로 이루어진 접합물질을 이용하여 다층 기판의 구조 및 접합 과정을 나타낸 단면도이다.
제 1테프론막(300) 상에 제 1본딩필름(400), 제 2테프론막(300), 제 2본딩필름(400) 및 제 3테프론막(300)이 순차적으로 적층되어 있다.
즉, 제 1테프론막(300)과 제 2테프론막(300), 제 2테프론막(300)과 제 3테프론막(300) 사이에는 각각 제 1 및 제 2본딩필름(400)으로 이루어진 접합물질에 의해 다층으로 구성되어 있다.
이 때, 도면에는 도시되어 있지 않으나 유전체막인 제 1, 제 2 및 제 3테프론막(300)의 상,하면에는 유전체막이 동판(copper coil)에 의해 피복되어 있다.
여기서, 제 1 및 제 2테프론막(300)은 각 회사, 각 제품, 각 특성에 따라 사용자에 의해 디자인 및 고유 특성을 고려한 설계에 대응하여 특정 제품을 정하여 적층시킬 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2본딩필름(400)은 각 회사, 각 제품, 각 특성의 구분에 따라 사용자에 의해 디자인 및 고유 특성을 고려한 설계에 대응하여 특정 제품을 정하여 적층시킬 수 있다.
이 때, 제 1 및 제 2본딩필름(400)의 장점은 유전율이 낮고, 두께 편차가 적으며, 특성을 잘 나타낼 수 있다. 단지, 가격이 비싼 점이 결점이다.
바람직하게, 제 1 및 제 2본딩필름(400)은 두께가 35 ∼ 70 μm 이며, 유전율은 2.1 ∼ 3.7 F/m 값을 갖으며, 1 ∼ 20 GHz 주파수의 범위에서 사용된다.
본 발명의 실시예에 적용되는 제 1 및 제 2본딩필름(400)의 적층 조건은 TFA-880C의 본딩필름인 경우 온도: 160 ∼ 170℃, 가열시간: 30 ∼ 50분, 냉각시간: 40 ∼ 50분, 압력: 1 ∼ 4MPa(10 ∼ 40kg f/cm2) 범위내에서 적층한다.
또한, TFA-880CA의 본딩필름인 경우 온도: 160 ∼ 170℃, 가열시간: 60 ∼ 70분, 냉각시간: 40 ∼ 50분, 압력: 3 ∼ 5MPa(30 ∼ 50kg f/cm2) 범위내에서 적층한다.
이 때, 본딩필름의 적층시 다음과 같은 사항을 주의함으로서 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
첫째, 정면 처리를 하지 않고 소프트 식각처리한다. 둘째, 박막이 얇은층으로 갈라지는 현상을 방지하기 위해 내층표면에 물기가 잔존하지 않도록 한다. 셋째, 지문 자국 등의 이물질의 존재하지 않도록 한다.
도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따라 프리프레그 및 본딩필름으로 이루어진 접합물질을 이용하여 다층 기판의 구조 및 접합 과정을 나타낸 단면도이다.
FR-4막(100) 상에 본딩필름(400), 제 1테프론막(300), 프리프레그막(200) 및 제 2테프론막(300)이 순차적으로 적층되어 있다.
즉, FR-4막(100)과 제 1테프론막(300) 사이에는 본딩필름(400)으로 이루어진 접합물질에 의해 접합되며, 제 1테프론막(300)과 제 2테프론막(300) 사이에는 프리그레그막(200)으로 이루어진 접합물질에 의해 접합되어 다층으로 구성되어 있다.
이 때, 도면에는 도시되어 있지 않으나 유전체막인 FR-4막(100), 제 1 및 제 2테프론막(300)의 상,하면에는 유전체막이 동판(copper coil)에 의해 피복되어 있다.
여기서, 도 1과 도 2 및 도 3과 다른 점은 도 1에서는 적층 구조의 접합물질로 프리그레그막(200)이 형성되어 있고, 도 2에서는 적층 구조의 접합물질로 본딩필름(400)이 형성되어 있으나, 도 3에서는 적층 구조의 접합물질로 프리그레그막(200)과 본딩필름(400)으로 각각 접합되어 있다.
바람직하게, 프리그레그막(200)의 유전율은 3.2 ∼ 7.7 F/m 값을 갖으며, 1 ∼ 20 GHz 주파수의 범위에서 사용된다.
또한, 본딩필름(400)은 두께: 35 ∼ 70 μm 이며, 유전율: 2.1 ∼ 3.7 F/m 값을 갖으며, 1 ∼ 20 GHz 주파수의 범위에서 사용됨으로서 도 1에 도시된 바와같이, 본딩필름의 적층 조건이 동일함을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 4실시예에 따라 테프론막 및 세라믹막에 본딩필름을 접합물질로 이용하여 다층 기판의 구조 및 접합 과정을 나타낸 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 테프론막(300)과 세라믹(CERAMIC)막(500)(또는 알루미나막) 사이에는 본딩필름(400)에 의해 접합되어 형성되어 있다.
이 때, 테프론막(300)과 세라믹(CERAMIC)막(500)으로 이루어진 적층구조에서는 본딩필름(400)을 접합물질로 접합시킴으로서 상대적으로 유전율이 낮은 대역을 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 5실시예에 따라 FR-4막, 테프론막, 세라믹막의 적층구조에 프리프레그 및 본딩필름으로 이루어진 접합물질을 이용하여 다층 기판의 구조 및 접합 과정을 나타낸 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, FR-4막(100) 상에 프리프레그막(200), 테프론막(300), 본딩필름(400) 및 세라믹(CERAMIC)막(500)이 순차적으로 적층되어 있다.
즉, FR-4막(100)과 테프론막(300) 사이에는 프리그레그막(200)으로 이루어진 접합물질에 의해 접합되며, 테프론막(300)과 세라믹막(500) 사이에는 본딩필름(400)으로 이루어진 접합물질에 의해 접합되어 다층으로 구성되어 있다.
이 때, 도면에는 도시되어 있지 않으나 FR-4막(100), 테프론막(300), 세라믹막(500)의 상,하면에는 각각 동판(copper coil)에 의해 피복되어 있다.
여기서, 도 4와의 다른 점은 FR-4막(100)과 테프론막(300) 사이에는 프리그레그막(200)으로 이루어진 접합물질에 의해 추가적으로 접합되어 있다는 것을 알 수 있다.
바람직하게, 프리그레그막(200)의 유전율은 3.2 ∼ 7.7 F/m 값을 갖으며, 1 ∼ 20 GHz 주파수의 범위에서 사용된다.
또한, 본딩필름(400)은 두께: 35 ∼ 70 μm 이며, 유전율: 2.1 ∼ 3.7 F/m 값을 갖으며, 1 ∼ 20 GHz 주파수의 범위에서 사용됨으로서 도 1에 도시된 바와같이, 본딩필름의 적층 조건이 동일함을 알 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명에서는 다층기판의 구조로 3층 내지 5층을 한정하여 실시예로 설명하였으나, 그 이상의 다층 구조 예컨대 4층 내지 8층의 다층 기판에 적용하여도 무방하다.
따라서, 본 발명에 의하면, 테르론막과 테프론막, 테프론막과 FR-4막, 테프론막과 테프론 및 FR-4막의 다층 구조로 본딩필름 또는 프리프레그막을 접합물질로 이용하여 다층기판을 형성함으로서 유전체와 유전체간의 결합으로 인한 손실이 적은 다층기판을 구현할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의한 이중 재료를 이용한 다층 기판의 구조 및 접합 방법에 따르면 다음과 같은 이점이 있다.
첫째, 단일 패키지(PACKAGE)에서 DC부와 RF부를 결합시킬 수 있으므로 패키지의 밀도를 증가시킬 수 있다.
둘째, 각층의 유전율의 손실(LOSS)을 최소화할 수 있어 생산성의 효율을 향상시킬 뿐만아니라 적층되는 다층 구조 즉, 3층 내지 8층 구조의 다층 기판을 용이하게 구현할 수 있다.
셋째, 적층되는 각 층의 접합을 용이하게 실시함으로서 원가절감 및 생산성을 향상시키는 이점이 있다.
넷째, 본 발명에 의한 다층 기판의 접합 구조를 고증폭기, DSB시스템, 필터, 믹서기, 콘바인더 등의 이용분야에 다양하게 적용시킬 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명하였으나, 이러한 설명들은 제한적 의미로 해석되어서는 아니 될 것이다.
본 발명이 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 상세한 발명을 참고로 하여 예시적인 실시예를 다양하게 부가 또는 한정하거나 다르게 실시할 수 있음은 명백하다.
따라서, 아래에 기술된 특허청구의 범위는 이러한 변경과 실시예들을 모두 포함하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 서로 같은 재질이거나 또는 서로 다른 재질로 이루어지는 유전체의 재질 중에서 임의로 선택되는 한 쌍의 제 1 및 제 2유전체막이 상, 하부로 형성되고,
    서로 같은 재질이거나 또는 서로 다른 재질로 이루어지는 유전체의 재질 중에서 임의로 선택되는 한 쌍의 제 2 및 제 3유전체막이 상, 하부로 형성되며,
    상기 제 1 및 제 2유전체막 사이에 제 1접합물질이 접합되고, 상기 제 2 및 제 3유전체막 사이에 제 2접합물질이 접합되는 다층 구조의 기판이 형성된 것을 특징으로 하는 이중 재료를 이용한 다층 기판의 구조.
  2. FR-4막, 테프론막, 세라믹막, 알루미나막 중에서 임의로 선택되는 하나의 제 1유전체막을 형성하는 과정과;
    상기 제 1유전체막 상에 본딩필름 또는 프리프레그막 중에서 임의로 선택되는 하나의 제 1접합물질을 접합하는 과정;
    상기 제 1접합물질 상에 FR-4막, 테프론막, 세라믹막, 알루미나막 중에서 임의로 선택되는 하나의 제 2유전체막을 적층하는 과정;
    상기 제 1유전체막 상에 본딩필름 또는 프리프레그막 중에서 임의로 선택되는 하나의 제 2접합물질을 접합하는 과정; 및
    상기 2접합물질 상에 FR-4막, 테프론막, 세라믹막, 알루미나막 중에서 임의로 선택되는 하나의 제 2유전체막을 적층하는 과정을 포함하는 이중 재료를 이용한 다층 기판의 접합방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제 1 및 제 2유전체막을 한쌍으로 접합하는 경우 서로 같은 재질이거나 또는 서로 다른 재질로 각각 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 재료를 이용한 다층 기판의 접합방법.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 제 2 및 제 3유전체막을 한쌍으로 접합하는 경우 서로 같은 재질이거나 또는 서로 다른 재질로 각각 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 재료를 이용한 다층 기판의 접합방법.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 접합물질이 본딩필름인 경우 유전율은 2.1 ∼ 3.7 F/m 값을 갖는 것을 특징으로 하는 이중 재료를 이용한 다층 기판의 접합방법.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 본딩필름이 TFA-880C 제품인 경우 온도: 160 ∼ 170℃, 가열시간: 30 ∼ 50분, 냉각시간: 40 ∼ 50분, 압력: 1 ∼ 4MPa(10 ∼ 40kg f/cm2) 범위내에서 적층되는 것을 특징으로 하는 이중 재료를 이용한 다층 기판의 접합방법.
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 본딩필름이 TFA-880CA 제품인 경우 온도: 160 ∼ 170℃, 가열시간: 60 ∼ 70분, 냉각시간: 40 ∼ 50분, 압력: 3 ∼ 5MPa(30 ∼ 50kg f/cm2) 범위내에서 적층되는 것을 특징으로 하는 이중 재료를 이용한 다층 기판의 접합방법.
  8. 청구항 2에 있어서, 상기 접합물질이 프리프레그막인 경우 유전율은 3.2 ∼ 7.7 F/m 값을 갖는 것을 특징으로 하는 이중 재료를 이용한 다층 기판의 접합방법.
  9. 청구항 2에 있어서, 상기 유전체막과 접합물질을 이용하여 3층 내지 8층의 구조 범위 내에서 임의의 선택에 의해 소정 형태의 다층구조 기판을 형성하는 것을 특징으로 하는 이중 재료를 이용한 다층 기판의 접합방법.
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