KR20060109364A - 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 먼저, 절연층(20)의 표면에 회로패턴(22)을 형성하고, 상기 회로패턴(22)상이나 인접하는 회로패턴(22)을 연결하도록 무기재료를 직접 증착시켜 무기물박막(24)을 형성하여 수동소자(30,30')를 일체로 형성한다. 여기서, 상기 무기재료를 대상영역에 증착시키기 위해서는 무기재료를 스퍼터링하거나 증발증착시키는 방법을 사용한다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법에서는 수동소자의 형성을 위한 공정이 상대적으로 낮은 온도에서 수행되므로 인쇄회로기판의 제조공정이 상대적으로 쉬워지고, 스퍼터링을 이용하여 유전물질 박막을 형성하므로 수동소자를 소형화하여 인쇄회로기판의 두께를 얇게 하면서도 수동소자의 용량을 상대적으로 높일 수 있는 이점이 있다.

인쇄회로기판, 수동소자, 내장, 제조방법

Description

수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법{Making method of PCB with embedded passive element}

도 1은 일반적인 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 구성을 보인 단면도.

도 2a에서 도 2e는 본 발명에 의한 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법의 바람직한 실시예를 순차적으로 보인 작업과정도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20, 20': 절연층 22: 회로패턴

24: 무기물박막 30,30': 수동소자

31: 도체

본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 수동소자가 내장된 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

수동소자(Passive element)란 전기회로 부품 중 전력이득을 주지 않는 소자를 말하는데, 예를 들면, 저항기, 콘덴서, 인덕터(inductor)등이 있다. 이와 같은 수동소자는 인쇄회로기판상에 별도로 실장될 수 있지만, 인쇄회로기판의 내부에 내 장하면, 그 제조원가를 낮출 수 있고, 수동소자의 실장을 위한 비용을 절감할 수 있다.

또한, 수동소자를 실장하는 단계에서 납땜에 의해 발생하는 노이즈와 인덕턴스도 줄일 수 있고, 인쇄회로기판의 표면에 수동소자를 실장하는 대신 다른 용도로 사용하거나 인쇄회로기판의 면적을 축소시킬 수 있다. 도 1에는 상기 수동소자가 내장된 인쇄회로기판이 도시되어 있다.

즉, 인쇄회로기판(1)은 다수개의 절연층(3)을 구비하고, 상기 각각의 절연층(3)에는 회로패턴(5)이 형성된다. 상기 회로패턴(5)과 전기적으로 연결되게, 상기 인쇄회로기판(1)의 내부에는 저항(7)과 컨덴서(9)와 같은 수동소자가 내장될 수 있다.

여기서, 상기 컨덴서(9)의 경우, 양단의 도체(9') 사이에 유전물질(Q)이 위치되어 구성되는데, 상기 컨덴서(9)의 용량은 도체(9')의 면적과 유전물질(Q)의 유전율 값에 비례하고, 두 도체(9')사이의 거리에 반비례한다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 인쇄회로기판에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

이와 같이 상기 수동소자(7,9)가 인쇄회로기판 내에 내장될 때, 유전물질(9')로서 유전율이 높은 세라믹 등의 무기물이 쓰이고 있다. 상기 유전물질은 페이스트 상태의 세라믹을 프린팅방법으로 선택적으로 증착시키고, 약 900℃의 높은 온도에서 최종 소성시키게 된다.

하지만, 상기와 같은 높은 온도는 인쇄회로기판(1)에 큰 손상을 주고, 높은 공정온도로 인해 인쇄회로기판(1)의 제조원가가 올라가는 문제점이 있다.

그리고, 예를 들어 컨덴서(9)의 경우에, 그 용량은 위에서 설명된 바와 같이, 두 도체(9') 사이의 거리가 감소하면 증가하게 되는데, 페이스트상태의 무기물을 프린팅방법으로 증착시키는 공정은 수 ㎛의 박막을 형성시키는 데에 한계가 있어 단지 재료의 유전율을 높이는 방법이외에는 용량을 증가시킬 방법이 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상대적으로 낮은 온도로 공정 진행이 가능한 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 수동소자의 유전물질을 상대적으로 얇은 박막으로 형성하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 절연층의 표면에 회로패턴을 형성하는 단계와, 상기 회로패턴상이나 인접하는 회로패턴을 연결하도록 무기재료를 직접 증착시켜 무기물박막을 형성하여 수동소자를 일체로 형성하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 무기재료를 직접 증착시켜 무기물박막을 형성하는 단계에서는 무기재료를 스퍼터링으로 증착한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 절연층의 표면에 회로패턴을 형성하는 단계와, 상기 회로패턴상이나 인접하는 회로패턴을 연결하도록 무기재료를 직접 증착시켜 무기물박막을 형성하여 수동소자를 일체로 형성하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 무기재료를 직접 증착시켜 무기물박막을 형성하는 단계에서는 무기재료를 증발시켜 증착한다.

상기 수동소자의 형성후에는 수동소자가 형성된 절연층 상에 별도의 절연층을 더 형성하고 그 표면상에 회로패턴을 더 형성한다.

상기 무기물박막을 형성하는 단계에서는 마스크를 사용하여 무기물박막을 대상영역에 선택적으로 형성한다.

상기 마스크는 드라이필름이나 포토레지스트중 어느 하나가 사용된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법에서는 수동소자의 형성을 위한 공정이 상대적으로 낮은 온도에서 수행되므로 인쇄회로기판의 제조공정이 상대적으로 쉬워지고, 스퍼터링을 이용하여 유전물질 박막을 형성하므로 수동소자를 소형화하여 인쇄회로기판의 두께를 얇게 하면서도 수동소자의 용량을 상대적으로 높일 수 있는 이점이 있다.

이하 본 발명에 의한 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2a에서 도 2e에는 본 발명에 의한 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법의 바람직한 실시예가 순차적으로 도시되어 있다.

이에 따르면, 먼저, 절연층(20)의 적어도 일측 표면에 회로패턴(22)을 형성한다. 상기와 같은 구성은, 예를 들면, 절연층(20)의 표면에 금속박막층이 형성된 것을 사용하여 형성된다. 물론, 절연층(20)의 표면에 구리박막이 입혀진 동장적층판을 사용할 수도 있다. 상기 금속박막층을 다양한 방법으로 선택적으로 제거하여 회로패턴(22)을 형성하면, 도 2a에 도시된 상태가 된다.

다음으로, 상기 회로패턴(22)상에 마스크(23)를 설치한다. 상기 마스크(23)에는 선택적으로 박막을 증착하기 위한 증착창(23')이 형성되어 있다. 상기 마스크(23)로는 드라이필름을 사용할 수 있다. 물론, 상기 마스크(23)로 포토레지스트를 사용할 수도 있다.

상기 마스크(23)를 회로패턴(22)상에 설치한 상태에서, 상기 증착창(23')에 해당되는 회로패턴(22) 및 절연층(20)의 표면 부분에 무기물박막(24)을 증착한다. 상기 무기물박막(24)의 증착은 스퍼터링(sputtering)에 의해 수행될 수 있다. 특히 RF 스퍼터링(Radio Frequency sputtering)을 이용한다. 이와 같이 스퍼터링을 이용하여 무기물박막(24)을 형성하면 높은 온도에서 별도의 소성공정을 하지 않아도 된다. 이는 무기물박막(24)의 원료가 직접 해당 부분에 증착되어 막을 형성하기 때문이다.

한편, 상기 RF 스퍼터링방법 외에 증발(Evaporation)증착법을 사용할 수도 있다. 이는 무기물박막(24)의 원료를 증발시켜 상기 증착창(23')을 통해 대상영역에 무기물박막(24)을 형성하는 것이다. 상기와 같이 무기물박막(24)을 원하는 영역에 형성한 후에 상기 마스크(23)를 제거하면 도 2c의 상태가 된다. 이때, 인접한 회로패턴(22)사이를 무기물박막(24)이 연결하도록 형성된 것은 일종의 저항으로서 수동소자(30')가 된다.

그리고, 콘덴서와 같은 수동소자(30)를 형성하기 위해서는 무기물박막(24)상에 별도로 금속을 증착하여 도체(31)를 형성한다. 상기 도체(31)는 상기 회로패턴 (22)과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 이와 같이 회로패턴(22)상에 형성된 무기물박막(24)상에 도체(31)를 증착하면, 무기물박막(24)을 사이에 두고 도체(31)(이 중 하나는 회로패턴(22))가 구비되어 콘덴서, 즉 수동소자(30)가 된다. 이와 같은 상태가 도 2d에 도시되어 있다.

다음으로는, 상기 회로패턴(22)과 수동소자(30,30') 등을 덮도록 또 다른 절연층(20')을 형성하고, 상기 절연층(20')상에 회로패턴(22)을 형성한다. 즉, 상기 절연층(20')상에 금속박막을 위치시키고, 이를 선택적으로 제거하여 회로패턴(22)을 형성한다. 이와 같이 되면 다층의 인쇄회로기판이 형성된다. 만약, 하나의 절연층(20)만을 가지는 인쇄회로기판을 형성하려면, 도 2e에 도시된 바와 같은 공정을 수행하지 않아도 된다.

상기와 같이 절연층(20')상에 회로패턴(22)을 형성하고는, 상기 회로패턴(22)과 외부와의 전기적 연결을 위한 구성 및 외부환경으로부터 회로패턴(22)을 보호하기 위한 구성을 형성하는 공정을 더 수행하여 인쇄회로기판을 완성한다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 작용을 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 수동소자(30,30')의 형성을 위한 무기물박막(24)을 형성함에 있어서, 무기재료를 스퍼터링이나 증발증착방법으로 증착한다. 즉, 무기재료를 직접 대상 영역에 증착하여 무기물박막(24)을 형성한다.

여기서, 무기재료를 직접 대상영역에 증착하기 때문에, 별도의 소성공정을 거치지 않아도 무기물박막(24)이 형성될 수 있다. 즉, 무기재료를 용제가 포함된 페이스트상태로 박막을 형성하는 것이 아니라, 높은 에너지를 가진 입자를 무기재료에 충돌시켜 타겟 원자들에게 에너지를 전달해줌으로써 타겟원자들이 방출되어 대상영역에 직접 증착되도록 하는 것이다.

따라서, 무기물박막(24)의 두께를 상대적으로 얇게 형성할 수 있다. 실제 스퍼터링이나 증발증착방법을 사용하는 경우 무기물박막(24)의 두께를 nm단위로 조절하여 형성할 수 있다.

한편, 상기 무기물박막(24)을 원하는 영역에만 선택적으로 형성하기 위해 마스크(23)를 사용한다. 상기 마스크(23)에는 무기물박막(24)을 형성하기 위한 영역에 증착창(23')이 마련되어 있다. 상기 마스크(23)는 작업조건에 따라서 드라이필름이나 포토레지스트 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

먼저, 본 발명에서는 스퍼터링이나 증발증착방법을 사용하여 무기재료를 대상영역에 직접 증착하여 무기물박막을 형성한다. 따라서, 무기물박막을 형성한 후에 별도로 무기물박막의 건조를 위한 고온의 소성공정을 수행하지 않아도 된다. 다시 말해, 수동소자의 형성을 위한 공정이 상대적으로 낮은 온도에서 수행되므로 인 쇄회로기판의 제조공정이 상대적으로 용이하게 되는 효과가 있다.

다음으로 본 발명에서는 스퍼터링이나 증발증착방법으로 무기물박막을 형성하므로, 그 두께를 상대적으로 얇게 형성되도록 조절할 수 있다. 따라서, 수동소자의 특성을 미세하게 조절할 수 있고, 특히 콘덴서의 경우 도체사이의 거리를 상대적으로 가깝게 할 수 있어 그 수동소자의 용량을 무기재료의 특성에 상관없이 크게 할 수 있고 인쇄회로기판의 두께를 최소화할 수 있는 효과도 있다.

Claims (5)

1. 절연층의 표면에 회로패턴을 형성하는 단계와,

   상기 회로패턴상이나 인접하는 회로패턴을 연결하도록 무기재료를 직접 증착시켜 무기물박막을 형성하여 수동소자를 일체로 형성하는 단계를 포함하여 구성되고,

   상기 무기재료를 직접 증착시켜 무기물박막을 형성하는 단계에서는 무기재료를 스퍼터링으로 증착함을 특징으로 하는 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법.
2. 절연층의 표면에 회로패턴을 형성하는 단계와,

   상기 회로패턴상이나 인접하는 회로패턴을 연결하도록 무기재료를 직접 증착시켜 무기물박막을 형성하여 수동소자를 일체로 형성하는 단계를 포함하여 구성되고,

   상기 무기재료를 직접 증착시켜 무기물박막을 형성하는 단계에서는 무기재료를 증발시켜 증착함을 특징으로 하는 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수동소자의 형성후에는 수동소자가 형성된 절연층 상에 별도의 절연층을 더 형성하고 그 표면상에 회로패턴을 더 형성함을 특징으로 하는 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 무기물박막을 형성하는 단계에서는 마스크를 사용하여 무기물박막을 대상영역에 선택적으로 형성함을 특징으로 하는 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 마스크는 드라이필름이나 포토레지스트중 어느 하나가 사용됨을 특징으로 하는 수동소자 내장형 인쇄회로기판의 제조방법.

Images