KR20060051538A - 회로기판 - Google Patents

Abstract

절연기재의 표면에 형성된 콘덴서 구조체를 갖고 있으며, 그 콘덴서 구조체가, 절연기재의 표면에 소정 간격을 두고 서로 평행 배치되어 있는 한 쌍의 선형 도체층과, 이들 선형 도체층의 대향면과 절연기재의 표면에 의해 형성되는 홈부에 충전되어 있는 유전체 재료로 이루어지는 회로기판.

Description

회로기판{A CIRCUIT BOARD}

도 1 은 본 발명의 회로기판의 일례 A 를 나타내는 개념도.

도 2 는 본 발명의 콘덴서 구조체 예를 나타내는 사시도.

도 3 은 콘덴서 구조체의 다른 예를 나타내는 평면도.

도 4 는 콘덴서 구조체의 별도의 예를 나타내는 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 절연기재 1a : 절연기재의 표면

2 : 도체회로 3 : 콘덴서 구조체

3A : 선형 도체층 3B : 대향면

3C : 유전체 재료 3D : 인출선

본 발명은, 그 자체가 콘덴서 구조체를 구비하고 있는 신규 구조의 회로기판에 관한 것이다.

전기·전자 기기의 다기능화, 소형화, 경량화, 박형화가 급속히 진전되고 있다. 이와 함께, 이들 기기에 장착되는 회로기판에 대해서도, 부품 실장의 고밀 도화, 기판의 다층구조화 등이 강하게 요청되고 있다.

이 요청에 부응하기 위하여, 예를 들어 회로기판의 구조 그 자체에 실장부품의 기능을 내장시킴으로써, 기판 표면에 실장하는 부품 수를 줄여, 실장면의 공간 절약화를 도모하는 노력이 이루어지고 있다.

예를 들어, 회로기판에 콘덴서 기능을 내장시키는 것에 관해서는, 예를 들어 일본 특허공표 평5-500136호에 기재되어 있는 바와 같은 기술이 알려져 있다.

이 선행기술이 개시하는 회로기판은, 임의의 평면치수와 임의의 두께를 가진 절연기재의 내부에, 절연기재와 동일한 평면치수를 가진 2층의 도전층이 임의의 간격을 두고 절연기재의 두께 방향으로 서로 평행 배치되고, 그리고 양 도전층 사이에 유전체 재료의 층이 삽입된 구조를 구비하고 있다.

따라서, 이 회로기판의 경우, 절연기재의 내부에 평행 배치되고 각각은 전극으로서 기능하는 2층의 도전층과, 이들 도전층 사이에 끼워져 있는 유전체 재료의 층에 의해, 절연기재의 면적과 동일한 면적을 가진 평행 평판형의 콘덴서 구조체가 절연기재에 내장되게 된다.

그러나, 상기한 선행기술의 콘덴서 구조체에는 다음과 같은 문제가 있다.

먼저, 내장되어 있는 콘덴서 구조체의 전기용량을 높이는 것이 곤란하다는 문제이다.

상기 구조에 있어서 전기용량을 높이고자 한 경우, 상하 2 개의 도전층의 면적이 모두 일정하다고 한다면, 도전층 간의 간격을 좁게 하면 할수록, 콘덴서 구조체의 전기용량을 높게 할 수 있다.

그러나, 도전층 간의 간격을 좁게 하는 것은, 도전층 사이에 개재된 유전체 재료층의 두께를 균일하게 얇게 하는 것과 같은 뜻이지만, 이 유전체 재료층을 균일하게 얇게 하는 것은 실제 문제로 되어 곤란하다. 그 때문에, 막형성이 가능한 유전체 재료층의 두께에는 한계가 생긴다.

예를 들어 이러한 구조를 형성하고자 한 경우, 당업자 간의 통상적인 지식에서 보면, 하측 도전층의 표면에 예를 들어 유전체 재료의 도료를 예를 들어 스핀 코트한 후, 그 도포층 위에 상측 도전층을 배치하게 된다.

그러나, 상기한 도료의 도포작업에서, 일반적으로 도포층의 두께가 얇아지면 얇아질수록, 균일하게 도포하는 것은 곤란해진다. 따라서, 균일한 두께의 도포층을 막형성하고자 하면, 도포층의 두께를 어느 정도 두껍게 해야하기 때문이다.

제 2 문제는, 유전체 재료층의 경우, 예를 들어 유리섬유 강화 에폭시 수지와 같은 복합재를 통례로 하는 절연기재에 비하여 그 강도 특성은 극도로 떨어진다는 문제이다. 즉, 이 강도 특성이 떨어지는 유전체 재료층이 절연기재의 전체면에 걸쳐 내재되어 있기 때문에, 그 절연기재의 강도 특성도 저하하여, 회로기판으로서 사용할 때 신뢰성에 어려움이 생긴다.

제 3 문제는, 유전체 재료층이 절연기재와 동일한 평면치수로 형성되어 있다는 문제이다.

즉, 실제 문제로는, 회로기판의 표면에 실장되어 있는 임의의 실장부품에만 콘덴서를 접속하고자 하는 경우가 있는데, 그 경우에는 그 실장부품 근방에 부분적으로 콘덴서 구조체를 형성하면 충분하다.

그러나, 상기한 회로기판에서는, 절연기재의 내부에 절연기재의 전체면에 걸쳐 콘덴서 구조체를 형성하지 않을 수 없다. 그 때문에, 상기한 경우, 형성한 콘덴서 구조체는 일부밖에 유효하게 이용되지 않고, 나머지는 모두 불필요한 구조체가 되는 것이다.

본 발명은, 선행기술에서의 상기한 문제를 해결하여, 절연기재의 강도 특성에 악영향을 주는 일없이, 정전용량을 이론적으로는 무한하게 높일 수 있으며, 또한 회로기판의 임의의 표면 개소에 형성할 수 있는 콘덴서 구조체를 구비하는 회로기판의 제공을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 절연기재의 표면에 콘덴서 구조체가 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고, 동시에, 상기 절연기재의 표면에는 도체회로도 동시에 형성되어 있는 회로기판이 제공된다.

구체적으로는, 상기 절연기재의 표면에 소정 간격을 두고 평행 배치되어 있는 한 쌍의 선형 도체층과, 각 선형 도체층의 대향면과 상기 절연기재의 표면에 의해 형성되는 홈부 속에 충전되어 있는 유전체 재료로 이루어지는 콘덴서 구조체를 구비하는 회로기판이 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 회로기판의 일례를 나타내는 개념도이다.

이 회로기판은, 절연기재 (1) 의 한쪽 표면 (도면에서는 상면 ; 1a) 에 소정 회로패턴으로 도체회로 (2) 가 형성되어 있다. 그리고, 이 도체회로 (2) 에는, 도면의 가상선으로 나타낸 바와 같이, 각종 실장부품이 실장되어 있다.

이 회로기판에서의 최대 특징은, 도체회로 (2) 가 형성되어 있는 표면 1a 에 콘덴서 구조체 (3) 가 형성되어 있는 점이다.

이 콘덴서 구조체의 일례를 도 2 에 나타낸다.

콘덴서 구조체 (3) 에서는, 절연기재 (1) 의 표면 (1a) 에 소정 간격 (G) 을 두고 서로 평행하게 한 쌍의 선형 도체층 (3A,3A) 이 형성되어 있다. 그리고, 선형 도체층 (3A,3A) 에서의 상호 대향면 (3B,3B) 은 서로 평행관계에 있다. 따라서, 이 한 쌍의 선형 도체층 (3A,3A) 과 절연기재 (1) 의 표면 (1a) 사이에서는 홈폭 (G) 이 미소한 홈부가 형성되어 있다. 그리고, 이 홈부에는 유전체 재료 (3C) 가 충전되어 있다. 그리고, 각각의 선형 도체층 (3A,3A) 에는, 인출선 (3D,3D) 이 선형 도체층과 일체화된 상태로 부착되어 있다.

따라서, 이 콘덴서 구조체 (3) 는, 한 쌍의 선형 도체층 (3A,3A) 을 전극으로 하며, 절연기재 (1) 의 표면 (1a) 에 형성된 평행 평판형의 콘덴서로 되어 있다.

이 콘덴서 구조체 (3) 에 있어서, 선형 도체층 (3A,3A) 의 층 높이를 H, 전체 길이를 L 이라 하면, 서로의 대향면 (3B,3B) 의 면적 (S) 은 H×L 로 되어 있다.

그리고, 선형 도체층 (3A,3A) 의 대향면 간의 간격을 G 라 하고, 이 간격 속에 충전되어 있는 유전체 재료의 비유전율을 ε 라 하면, 이 콘덴서 구조체 (3) 는 다음 식：

C=ε·H×L/G ···(1)

로 나타내는 정전용량을 갖고 있다.

따라서, 이 콘덴서 구조체 (3) 의 경우, H, L, G 의 값을 변화시킴으로써, 그 정전용량을 여러 가지로 변화시킬 수 있다.

이 콘덴서 구조체 (3) 는, 회로기판에 도체회로를 형성할 때 동시에 형성할 수 있다.

예를 들어, 유리섬유 강화 에폭시 수지로 이루어지는 절연기재의 표면에 구리박이 점착되어 있는 구리피복 적층판의 그 구리박을 소정 패턴의 도체회로로 가공할 때에는, 통상 포토리소그래피 기술에 의해 그 구리박 표면에 마스킹을 행한 후, 에칭 처리하여 소정 패턴의 도체회로를 형성한다.

본 발명의 콘덴서 구조체의 형성에서는, 상기한 포토리소그래피 기술을 적용할 때, 동시에 구리피복 적층판의 구리박의 소정 개소에, 형성해야 할 콘덴서 구조체의 평면에서 본 패턴을 마스킹하고, 그리고 에칭 처리하면 된다.

에칭 결과, 절연기재의 표면에는, 소정 패턴의 도체회로와, 소정 평면에서 본 패턴을 가지며, 또한 소정 개소에 위치하는 한 쌍의 선형 도체층이 동시에 형성된다.

서로 평행 배치된 한 쌍의 선형 도체층 사이에는, 측면이 각각의 대향면으로, 저면이 절연기재의 표면으로 구성된 간격 (G) 을 갖는 미소 홈부가 형성되어 있다.

이어서, 한 쌍의 선형 도체층 사이의 간격 (G) 의 상기 미소 홈부에, 인쇄법이나 롤코터법 등의 수단을 적용하여 소정 유전체 재료를 충전한다. 그 결과, 도 2 로 나타낸 바와 같은 목적으로 하는 콘덴서 구조체가 절연기재의 표면에 형성된다.

이상의 설명에서도 알 수 있는 바와 같이, 전극인 한 쌍의 선형 도체층 (3A,3A) 의 층 높이 (H) 는, 사용한 구리피복 적층판의 구리박 두께와 같다.

또, 한 쌍의 선형 도체층의 전체 길이 (L) 와 상호 간격 (G) 의 대소는, 포토리소그래피 기술을 적용할 때의 마스크 패턴의 치수에 따라 정할 수 있다.

따라서, 예를 들어 G 값이 작고, 또한 H×L 값이 커지는 포토리소그래피 기술과 에칭 처리를 함으로써, 높은 정전용량의 콘덴서 구조체를 도체회로와 동시에 형성할 수 있다.

또한, 유전체 재료로는, 높은 정전용량을 실현하기 위해서는 높은 비유전율을 갖는 재료를 사용하면 된다. 그러한 재료로는, 예를 들어 티탄산바륨 분말이 에폭시 수지에 분산되어 있는 잉크 재료 등이 적합하다.

그러나, 유전체 재료는 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 일반적으로 프린트배선판에 사용되고 있는 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 페놀 수지와 같은 유기재료 등도 사용할 수 있다.

또, 선형 도체층 간의 홈부에 유전체 재료를 충전할 때에는, 인쇄법이나 롤코터법의 적용에 한정되지 않고, 그 홈부 이외의 개소를 마스킹한 상태로, 예를 들어 에폭시 수지, 아크릴 수지 등을 정전도포법에 의해 홈부 속에 퇴적하여 충전해 도 된다.

도 3 은 본 발명의 콘덴서 구조체의 다른 예를 나타내는 평면도이다.

이 콘덴서 구조체는, 서로 빗살형으로 맞물리는 한 쌍의 선형 도체층 (3A,3A) 에서의 대향면 (3B,3B) 간의 홈부에 유전체 재료 (3C) 가 충전되어 있다. 이 콘덴서 구조체의 경우, 선형 도체층 간의 대향면의 전체적인 면적은 크지만, 전체의 평면 공간은 작게 되어 있어, 공간을 절약하고 고정전용량이라는 이점을 구비하고 있다.

도 4 는 본 발명의 또 다른 콘덴서 구조체예를 나타내는 평면도이다.

이 콘덴서 구조체는, 2개의 선형 도체층 (3A,3A) 이 서로 간격 (G) 을 두고 평행 배치된 상태에서 네모난 소용돌이형으로 감겨 한 쌍의 선형 도체층이 형성되며, 그리고 각 선형 도체층 간의 홈부에 유전체 재료 (3C) 가 충전된 구조로 되어 있다.

이 콘덴서 구조체의 경우도, 전체의 평면 공간은 작아지고, 고정전용량을 실현할 수 있다.

또, 상기한 콘덴서 구조체는 필요에 따라 절연기재의 표면에 복수 개 형성해도 된다. 또한, 본 발명의 회로기판은 단층의 회로기판이어도 되고, 다층 구조의 회로기판에서 적층되어 있는 복수층의 회로기판 중 적어도 1 층의 표면에 형성해도 된다.

(실시예)

구리박의 두께가 20㎛ 인 구리피복 적층판에 포토리소그래피 기술과 에칭 처 리를 하여, 도 3 에 나타낸 빗살형 패턴의 선형 도체층을 갖는 회로기판을 제조하였다.

이 선형 도체층은, 층 높이 20㎛, 서로의 간격 20㎛, 대향면 부분의 길이는 전체 23500㎛ 로 되어 있다. 그리고, 전체의 평면 공간은 가로 1㎜ × 세로 1㎜ 속에 들어가 있다.

이어서, 비유전율이 35 인 유전체 잉크 (상품명, Interra-PI, 듀퐁사 제조) 를 선형 도체층의 패턴으로 도포하고, 대향면 간의 홈부에 충전하여 도 3 에서 나타낸 콘덴서 구조체로 하였다.

이 콘덴서 구조체의 정전용량은 약 3.6pF 였다.

따라서, 이 회로기판은, 그 표면에, 정전용량이 약 3.6pF 이고, 평면적인 크기가 가로 1㎜ × 세로 1㎜ 이하인 콘덴서를 구비하고 있다.

이와 같이, 본 발명의 회로기판은, 도체회로가 형성되어 있는 기판 표면의 임의 위치에 평행 평판형의 콘덴서 구조체가 설치된 구조로 되어 있다. 그리고, 이 콘덴서 구조체는, 도체회로를 형성할 때 포토리소그래피 기술과 에칭 처리에 의해 동시에 형성되기 때문에, 치수 형상은 포토리소그래피 기술 적용시에 자유롭게 정할 수 있다.

이 회로기판은, 그 치수 형상에 따라 임의의 정전용량을 가질 수 있기 때문에, 실장면의 공간 절약이 가능해진다.

본 발명의 회로기판은, 도체회로가 형성되어 있는 절연기재의 표면의 일부에 독립된 형태로 콘덴서 구조체가 형성되어 있기 때문에, 절연기재 전체의 강도 특성에 악영향을 주는 일이 없고, 회로기판의 다른 표면의 유효이용이 가능해진다. 또한, 이 회로기판에서는, 한 쌍의 선형 도체층과 절연기재의 표면이 형성하는 홈부에서의 대향면간의 간격의 대소, 충전하는 유전체 재료의 종류 등을 적절히 선택함으로써, 임의 값의 정전용량의 콘덴서 기능을 구비시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 절연기재와, 이 절연기재의 표면에 일체적으로 형성된 콘덴서 구조체를 구비하여 이루어지는 회로기판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 절연기재의 표면에는, 도체회로의 패턴도 동시에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회로기판.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 콘덴서 구조체가, 상기 절연기재의 표면에 소정 간격을 두고 평행 배치된 한 쌍의 선형 도체층과,

   각 선형 도체층의 대향면과 상기 절연기재의 표면에 의해 형성되는 홈부에 충전된 유전체 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회로기판.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   회로기판은, 단층의 회로기판이거나, 또는 적어도 1 개의 층에 상기 콘덴서 구조체가 형성되어 있는 다층 회로기판인 것을 특징으로 하는 회로기판.
5. 제 3 항에 있어서,

   회로기판은, 단층의 회로기판이거나, 또는 적어도 1 개의 층에 상기 콘덴서 구조체가 형성되어 있는 다층 회로기판인 것을 특징으로 하는 회로기판.

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