KR200352697Y1

KR200352697Y1 - 비아 인 패드 인쇄회로기판

Info

Publication number: KR200352697Y1
Application number: KR20-2004-0006561U
Authority: KR
Inventors: 한경석
Original assignee: (주)한양써키트
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2004-06-07

Abstract

본 고안은 인쇄회로기판의 고집적화 설계가 가능하며, 다층 기판의 제조원가를 획기적으로 절감할 수 있도록 된 비아 인 패드 인쇄회로기판에 관한 것이다.

본 고안에 따르면, 도전층(50)과 절연층(52)이 적층된 다층의 기판(54)으로 구성되는 인쇄회로기판에 있어서, 상기 기판(54)의 층간 전기적 접속을 위해 다층의 기판(54)을 관통하여 형성되는 비아(56)와, 상기 비아(56) 내벽면에 형성되어 비아(56)의 도전성을 확보하는 제1 도금층(58)과, 상기 비아(56) 내부에 충전되어 비아(56)를 메우는 충전재(60)와, 상기 충전재(60) 상면에 형성되어 충전재(60) 상부 영역과 비아(56)간 도전성을 확보하는 제2 도금층(62)과, 상기 제2 도금층(62) 상에 장차 부품(64)이 실장되는 영역에 형성되는 패드(66)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비아 인 패드 인쇄회로기판이 제공된다.

Description

비아 인 패드 인쇄회로기판{Via in pad PCB}

본 고안은 비아 인 패드 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인쇄회로기판의 고집적화 설계가 가능하며, 다층 기판의 제조원가를 획기적으로 절감할 수 있도록 된 비아 인 패드 인쇄회로기판에 관한 것이다.

근래에 들어, 전자기기의 사이즈가 컴팩트하게 설계되는 추세에 따라, 다층 인쇄회로기판의 사용이 증가하고 있다. 이러한 다층 인쇄회로기판은 도 1에 도시된 바와 같이, 도전층(1)과 절연층(3)이 적층된 다층의 기판(5)에서, 층간 전기적 접속을 위한 비아(7) 또는 비아홀이 형성되어 구성된다. 비아(7)는 대개 상기 기판(5)을 레이저로 드릴링하여 형성하며, 기판(5)에 회로 이미지를 형성하기 위한 도금 처리과정에서, 비아(7)의 내벽면에 도금층(9)이 형성된다. 그리고, 기판(5) 표면에는 장차 SMD(11;Surface Mount Device)가 실장되는 영역에 SMD(11)의 접착과 도전성 확보를 위한 패드(13)가 형성된다.

그러나, 상기와 같은 종래 다층 인쇄회로기판은 도 2에 도시된 사시도에서 보여지듯이, 패드(13)와 비아(7)가 소정 영역의 전도체(15)를 매개로 이격 배치되어 있어서, 양자가 차지하는 면적에 기인한 기판(5)의 사이즈나 두께 증가를 이유로 인쇄회로기판의 경박화가 어려운 문제점이 있었다. 또한, 패드(13)와 비아(7) 사이에 형성되는 전도체(15)로 인해 회로 패턴이 복잡하게 되어, 추가의 회로 구성을 위한 영역 확보가 용이하지 않은 문제점이 있었다. 또한, 상기와 같은 전도체(15)의 존재는 임피던스 값의 미묘한 변동을 일으켜 회로의 노이즈 발생원인이 되는 등의 문제점이 있었다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 비아 상부 영역에 직접 패드를 배치하여, 회로의 고집적화를 통한 인쇄회로기판의 경박화를 이룰 수 있으며, 다층 기판의 제조원가를 크게 절감할 수 있도록 된 비아 인 패드 인쇄회로기판을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 다층 인쇄회로기판의 일예를 보인 단면도

도 2는 종래 패드와 비아의 접속관계를 개념적으로 보인 사시도

도 3은 본 고안에 따른 비아 인 패드를 개념적으로 보인 사시도

도 4는 본 고안에 따른 비아 인 패드 인쇄회로기판의 일예를 보인 단면도

도 5는 본 고안에 따라 인쇄회로기판에 비아 인 패드를 형성하는 과정을 보인 흐름도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

50. 도전층 52. 절연층

54. 기판 56. 비아

58. 제1 도금층 60. 충전재

62. 제2 도금층 64. 부품

66. 패드

본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 충전재(60)는 열경화성 잉크인 것을 특징으로 하는 비아 인 패드 인쇄회로기판이 제공된다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 고안에 따른 비아 인 패드를 개념적으로 보인 사시도이고, 도 4는 본 고안에 따른 비아 인 패드 인쇄회로기판의 일예를 보인 단면도이며, 도 5는 본 고안에 따라 인쇄회로기판에 비아 인 패드를 형성하는 과정을 보인 흐름도이다.

본 고안을 개념적으로 도시한 도 3을 참조하면, 본 고안의 비아 인 패드 인쇄회로기판은 SMD 타입의 부품(64)이 실장되는 패드(66)가 비아(56) 상부에 배치되어, 회로의 고집적 설계가 가능한 것이다. 이를 위하여, 본 고안은 비아(56) 내벽면에 제1 도금층(58)을 형성하고, 비아(56) 내부에 충전재(60)를 플러깅하며, 충전재(60) 상면에 제2 도금층(62)을 형성하고, 제2 도금층(62) 상면에 부품(64)이 실장되는 패드(66)를 형성하여 구성된다. 바람직하게, 상기 충전재(60)로는 열경화성 잉크가 사용된다.

도 4는 본 고안에 비아 인 패드 인쇄회로기판의 일실시예를 보인 단면도로서, 이를 참조하여, 본 고안의 구성에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 기판(54)은 도전층(50)과 절연층(52)이 적층된 다층 기판(54)으로서, 이 기판(54)에는 레이저 드릴 작업을 통해 층간 전기적 접속을 위한 비아(56)가 형성된다. 그리고, 기판(54)의 외층에 도전성을 확보하기 위하여, 구리 포일(Cu foil)을 도금하는 공정에서, 비아(56)의 내벽면에 제1 도금층(58)이 형성된다. 이제1 도금층(58)은 비아(56)를 통해 기판(54)의 층간 전기적 접속을 위한 것으로서, 기판(54) 외층의 도금층은 추후 회로 패턴 형성을 위한 에칭 공정시 부분적으로 제거될 것이다. 그리고, 비아(56) 내부에는 비아(56)를 메우는 충전재(60)가 플러깅된다. 플러깅 재료로는 stencil 인쇄법을 이용하여 silver나 solder 재질이 선택될 수 있으나, 바람직하게는 열경화성 잉크가 사용된다.

본 실시예에서, 열경화성 잉크를 이용한 플러깅은 비아(56) 내부에 잉크를 충전한 후, 120℃에서 30분 내지 90분간 반경화 시키고, 비아(56) 외부로 흐른 잉크를 표면 정면 처리한 다음, 150℃에서 40분 내지 90분간 완전경화시키는 것으로 실시된다. 표면 정면 작업은 샌드 페이퍼 메쉬나 샌딩 머신을 이용하여 실시되며, 반경화 후 표면 정면을 실시하는 이유는 잉크가 완전 경화된 후, 정면 작업이 원활하지 못함에 따름이다. 이때, 비아(56)의 직경이 0.3mm 이하인 소구경 비아(56)의 경우, 수작업으로 홀 내부의 이물질을 제거하는 것이 어려우므로, 고압 수세로 에폭시 혹은 글래스 Burr, copper Burr 등을 제거하고, 플러깅 작업을 실시한다. 열경화성 잉크를 사용하는 잇점은, PCB 제조공정에서 일반적으로 사용하는 스크린 인쇄법을 차용할 수 있어서, 플러깅을 위한 별도의 제조장치를 마련하지 않아도 되므로, 제품의 생산단가를 크게 줄일 수 있다는 점이다.

상기와 같이, 비아(56) 내부에 플러깅된 충전재(60) 상면에는 비아(56) 상부 영역의 도전성 확보를 위해, 제2 도금층(62)이 형성된다. 이 제2 도금층(62)은 상기 제1 도금층(62)에서와 같이, 구리 포일을 도금하여 형성된다. 제2 도금층(62) 상에는 장차 SMD 타입의 부품이 실장될 영역에 패드(66)가 형성된다. 바람직하게,패드(66)는 제2 도금층(62)을 부분적으로 에칭하여 형성될 수 있으며, 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 도금층(62) 상에 백금이나 니켈 등과 같이 도전성이 우수한 금속을 재차 도금하여 형성될 수도 있다.

도 5는 본 고안에 따른 비아 인 패드 인쇄회로기판를 성형하는 방법을 단계적으로 보인 것으로서, 비아(56) 상부 영역에 패드(66)를 형성하는 공정을 보인 흐름도이다. 이를 참조하면, 먼저, 도전층(50)과 절연층(52)이 적층된 다층의 기판(54)에 기판(54)을 관통하는 비아(56)를 형성한다(ST100). 비아(56)는 기계적 드릴링 또는 레이저 드릴링을 통해 형성될 수 있을 것이다. 비아(56)가 형성된 후, 기판(54)외 외층을 도금처리하는 공정에서 비아(56) 내벽면에 제1 도금층(58)이 형성된다(ST105). 그리고, 비아(56) 내부에는 충전재(60)가 플러깅된다(ST110). 바람직하게, 충전재(60)로는 열경화성 잉크가 사용되며, 본 공정(ST110)은 상기에 언급된 바와 같이, 열경화성 잉크를 비아(56) 내부에 충전한 후 반경화 시키고, 비아(56) 외부로 흐른 잉크를 표면 정면 한 다음, 다시 완전경화시키는 것으로 실시된다. 충전재(60) 상면에는 비아(56)와의 도전성 확보를 위해 제2 도금층(62)이 형성된다(ST120). 그리고, 제2 도금층(62)을 에칭하거나, 제2 도금층(62) 상면을 추가 도금 처리하여, 부품(64)이 실장될 영역에 패드(66)를 형성한다.

전술한 바와 같은 본 고안의 비아 인 패드 인쇄회로기판은, 비아(56) 내부를 열경화성 잉크를 이용하여 플러깅하고, 그 위에 패드(66)를 형성하여, 도 3의 사시도에서와 같이, 비아(56) 상부 영역에 바로 부품(64)을 실장할 수 있게 된다. 따라서, 인쇄회로피간 상에서 회로 이미지를 고집적 설계할 수 있어서, 인쇄회로기판의경박화를 이룰 수 있는 장점이 있다. 또한, 플러깅 재료로서, 열경화성 잉크를 채택함으로써, 기존에 인쇄회로기판 제조시 사용되는 스크린 인쇄법을 그대로 차용할 수 있다. 따라서, 플러깅시 별도의 인쇄장비를 구비할 필요가 없으므로, 제조원가의 절감을 이룰 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서와 같이 본 고안에 의하면, 비아 내부에 충전재를 플러깅하고, 이 충전재 상면에 부품이 실장되는 패드를 형성함으로써, 회로의 고집적 설계를 통한 인쇄회로기판의 경박화가 가능하며, 플러깅 재료로 열경화성 잉크를 채택하여 기존의 PCB 제조시 사용되는 스크린 인쇄법을 그대로 차용할 수 있어서, 제조원가를 크게 절감할 수 있도록 된 비아 인 패드 인쇄회로기판을 제공할 수 있다.

Claims

도전층(50)과 절연층(52)이 적층된 다층의 기판(54)으로 구성되는 인쇄회로기판에 있어서, 상기 기판(54)의 층간 전기적 접속을 위해 다층의 기판(54)을 관통하여 형성되는 비아(56)와, 상기 비아(56) 내벽면에 형성되어 비아(56)의 도전성을 확보하는 제1 도금층(58)과, 상기 비아(56) 내부에 충전되어 비아(56)를 메우는 충전재(60)와, 상기 충전재(60) 상면에 형성되어 충전재(60) 상부 영역과 비아(56)간 도전성을 확보하는 제2 도금층(62)과, 상기 제2 도금층(62) 상에 장차 부품(64)이 실장되는 영역에 형성되는 패드(66)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비아 인 패드 인쇄회로기판.
제 1항에 있어서, 상기 충전재(60)는 열경화성 잉크인 것을 특징으로 하는 비아 인 패드 인쇄회로기판.