KR20070111886A - 표면 실장용 인쇄 회로 기판 및 그 형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예는 표면 실장용 인쇄 회로 기판 및 그 형성방법을 제공한다. 인쇄 회로 기판의 상부에 돌출되도록 수동소자가 상기 인쇄 회로 기판에 매립된다. 상기 인쇄 회로 기판의 상부에 반도체 패키지가 실장된다. 상기 수동소자는 그 일부 또는 전부가 상기 반도체 패키지에 의하여 덮히도록 배치된다. 이에 따라, 반도체 패키지 및 수동소자의 손상이 방지되고 인쇄 회로 기판의 집적화가 구현된다.
인쇄 회로 기판, 수동소자, 반도체 패키지

Description

표면 실장용 인쇄 회로 기판 및 그 형성방법{PRINTED CIRCUIT BOARD FOR SURFACE MOUNT AND METHOD OF FORMING THE SAME}
도 1은 종래 기술에 따른 표면 실장용 인쇄 회로 기판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 실장용 인쇄 회로 기판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표면 실장용 인쇄 회로 기판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 표면 실장용 인쇄 회로 기판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5a 내지 5d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 실장용 인쇄 회로 기판의 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표면 실장용 인쇄 회로 기판의 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
110: 인쇄 회로 기판 120: 미관통 홀
130: 솔더 마스크 140: 솔더 페이스트
150: 수동소자 160: 반도체 패키지
165: 솔더 볼
본 발명은 표면 실장용 인쇄 회로 기판 및 그 형성방법에 관한 것으로서, 상세하게는 수동소자와 반도체 패키지의 표면 실장 기술에 관한 것이다.
반도체 패키지는 그 실장방법에 따라 삽입형과 표면실장(Surface Mount Technology: SMT)형으로 분류된다. 표면 실장형으로 대표적인 패키지는 쿼드 플랫 패키지(Quad plat package), 플래스틱 리디드 칩 캐리어(Plastic leaded chip carrier), 볼 그리드 어레이(Ball gird array) 등이 있다.
최근에는 전자제품의 소형화에 따라 인쇄회로기판의 부품 장착도를 높이기 위해 삽입형 반도체 패키지보다는 표면 실장형 패캐지가 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 표면 실장용 인쇄 회로 기판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 인쇄 회로 기판(10)에 수동소자(30)와 반도체 패키지(40)가 실장되어 있다. 상기 인쇄 회로 기판(10)은 동박(11, 15, 18) 사이에 절연막(13, 17)이 개재되고, 최상부층에 도금층(19)이 배치된 구조이다. 상기 반도체 패키지(40)는 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array) 패키지일 수 있고, 외부 접속 단자인 솔더 볼(45)에 의하여 인쇄 회로 기판(10)과 전기적으로 연결된다. 상기 솔더 볼(45) 사이에 솔더 마스크(20)가 배치된다. 상기 솔더 마스크(20)는 솔더 볼(45) 사이에 절연역할을 하여 전기적인 쇼트를 방지한다.
종래 기술에 따르면, 수동소자와 반도체 패키지를 실장하는 면적이 넓기 때문에 부품의 집적화를 구현할 수 없는 문제점이 있다. 한편, 외부 충격에 의한 수동소자와 반도체 패키지의 손상이 발생한다.
본 발명의 목적은 수동소자와 반도체 패키지의 손상을 방지하고, 집적화된 표면 실장용 인쇄 회로 기판 및 그 형성방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예는 표면 실장용 인쇄 회로 기판 및 그 형성방법을 제공한다. 상기 표면 실장용 인쇄 회로 기판은 인쇄 회로 기판에 매립되고 상기 인쇄 회로 기판의 상부에 돌출된 수동소자; 및 상기 인쇄 회로 기판의 상부에 실장된 반도체 패키지를 포함하며, 상기 수동소자는 그 일부 또는 전부가 상기 반도체 패키지와 중첩되어 배치된다.
상기 반도체 패키지는 솔더 볼에 의하여 상기 인쇄 회로 기판에 실장된다.
상기 수동소자는 상기 인쇄 회로 기판의 미관통 홀에 매립된다.
상기 반도체 패키지의 하부 표면과 상기 인쇄 회로 기판의 상부 표면의 간격보다 상기 수동소자의 돌출된 부분의 두께가 작다.
상기 표면 실장용 인쇄 회로 기판의 형성방법은 인쇄 회로 기판에 홀을 형성하는 것; 상기 인쇄 회로 기판의 상부에 돌출되도록 수동소자를 상기 홀에 매립하 는 것; 그리고 상기 수동소자의 상부 표면의 적어도 일부를 덮도록 상기 인쇄 회로 기판에 반도체 패키지를 실장하는 것을 포함한다.
상기 홀은 상기 인쇄 회로 기판을 관통하지 않도록 형성된다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 표면 실장용 인쇄 회로 기판과 그 형성방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명은 반도체 패키지 및 소자를 인쇄 회로 기판에 표면 실장하는 것에 관련된 것이다. 표면 실장형 반도체 패키지는 쿼드 플랫 패키지(Quad plat package), 플래스틱 리디드 칩 캐리어(Plastic leaded chip carrier), 볼 그리드 어레이(Ball gird array) 등이 있다. 여러 유형의 반도체 패키지 중 볼 그리드 어레이 패키지를 일 예로 들어 설명한다. 볼 그리드 어레이 패키지 외의 반도체 패키지에도 동일한 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 실장용 인쇄 회로 기판을 설명하 기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 인쇄 회로 기판(110)의 상부에 돌출된 수동소자(150)가 상기 인쇄 회로 기판(110)에 매립된다. 상기 수동소자(150)은 커패시터일 수 있다. 상기 인쇄 회로 기판(110) 상부에 반도체 패키지(160)가 실장된다. 상기 인쇄 회로 기판(110)은 동박(111, 115, 118) 사이에 절연막(113, 117)이 개재되고, 최상부층에 도금층(119)이 배치될 수 있다.
상기 반도체 패키지(160)는 볼 그리드 어레이(Ball grid array) 패키지일 수 있다. 상기 볼 그리드 어레이 패키지는 외부 접속 단자로서 솔더 볼(165)을 갖는다. 상기 반도체 패키지(160)의 하부 표면과 상기 인쇄 회로 기판(110)의 상부 표면의 간격은 상기 수동소자(150)가 돌출된 부분의 두께보다 크다.
상기 솔더 볼(165) 사이에 솔더 마스크(130)가 배치된다. 상기 솔더 마스크(130)는 솔더 볼(165) 사이에 절연역할을 함으로써 솔더 볼(165) 사이의 전기적인 쇼트를 방지한다.
상기 수동소자(150)는 상기 동박(118) 그리고 절연막(117)이 드릴되어 형성된 미관통 홀(120)에 삽입된다. 상기 수동소자(150)는 솔더 페이스트(solder paste:140)에 의하여 동박(115)에 접착된다. 상기 솔더 페이스트(140)는 구리, 은, 금, 주석, 납, 비스무스, 인듐 등과 유기 접착제가 혼합된 것일 수 있다.
상기 수동소자(150)는 그 일부가 상기 반도체 패키지(160)의 가장자리의 바로 밑에 배치된다. 상기 반도체 패키지를 갖는 인쇄 회로 기판(100)은 외부 충격에 의하여 수동소자(150)와 반도체 패키지(160)의 손상이 방지될 수 있는 구조이다. 즉, 반도체 패키지(160)의 하부표면과 인쇄 회로 기판(110)의 상부표면의 간극(gap)에 수동소자(150)의 돌출된 부분이 개재되어 충격을 완화시켜주며, 수동소자(150)도 반도체 패키지(160)에 의하여 보호된다. 또한, 상기 수동소자(150)와 상기 반도체 패키지(160)의 중첩되는 정도를 조절하여 인쇄 회로 기판의 실장 면적을 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표면 실장용 인쇄 회로 기판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 수동소자(150)는 솔더 볼(165) 사이에 배치된다. 현재 상기 반도체 패키지(160)의 손상을 방지하기 위한 더미(dummy) 솔더 볼(미도시)을 삽입하고 있는데, 상기 수동소자(150)가 상기 더미 솔더 볼을 대신하여 삽입되어 배치될 수 있다. 상기 수동소자(150)는 상기 반도체 패키지(160)에 가해지는 외부 충격에 의한 손상을 완화시켜준다. 또한, 상기 수동소자(150)와 상기 반도체 패키지(160)의 중첩되는 정도를 조절하여 인쇄 회로 기판의 집적도를 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 표면 실장용 인쇄 회로 기판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 미관통 홀(120)이 다수 형성되고, 두께가 서로 다른 상기 수동소자(150)가 실장된다. 상기 두께가 서로 다른 수동소자(150)는 두께가 큰 것이 상부에 배치되고, 두께가 작은 것이 그 하부에 배치될 수 있다. 상기 수동소자(150)가 그 두께에 따라 인쇄 회로 기판(110)에 각각 실장됨으로써 집적도를 향상시킬 수 있고, 반도체 패키지(160)와 수동소자(150)의 손상이 방지된다.
도 5a 내지 5d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 실장용 인쇄 회로 기판의 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5a를 참조하면, 표면 실장용 인쇄회로 기판(110)이 제공된다. 상기 인쇄 회로 기판(110)은 동박(111,115,118) 사이에 절연막(113,117)이 개재된 상태에서 진공에서 가열 가압하여 형성될 수 있다.
상기 인쇄 회로 기판(110)으로 사용된 동박 적층판은 그 종류나 용도에 따라 유리/에폭시 동박 적층판, 내열수지 동박 적층판, 종이/페놀 동박 적층판, 고주파용 동박 적층판, 플렉서블 동박 적층판, 복합 동박 적층판 등이 있다.
상기 동박(115)에 회로 패턴이 형성될 수 있다. 이는 드라이 필름(미도시)이 도포된 후 소정의 패턴이 인쇄된 아트 워크 필름(art work film: 미도시)을 이용하여 드라이 필름을 노광 및 현상하고, 드라이 필름에 소정의 패턴을 형성한다. 그리고 부식액을 분무하여 드라이 필름에 의해 보호되는 영역을 제외한 나머지 영역의 동박을 제거하여 상기 동박(115)의 회로 패턴이 형성될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 상기 인쇄 회로 기판(110)에 수동소자를 삽입하기 위한 미관통 홀(120)이 형성된다. 상기 미관통 홀(120)은 기계적 드릴을 이용하여 형성된다. 먼저, 상기 동박(118)이 식각되고 기계적 드릴에 의하여 절연막(117)과 동박(115)의 일부가 제거된다.
도 5c를 참조하면, 상기 동박(118)에 솔더 마스크(Solder Mask:130)가 형성된다. 상기 솔더 마스크(130)는 절연 물질로 구성된다. 상기 동박(118)의 상부에 도금층(119)이 형성될 수 있다. 상기 도금층(119)은 인쇄 회로 기판(110)에 관통 홀(미도시)이 형성된 후 동박층 사이의 전기적 연결을 위하여 형성될 수 있다. 상기 도금층(119)은 무전해 도금이나 전해 도금 방법으로 형성될 수 있다.
상기 미관통 홀(120)의 바닥면의 동박(115) 상에 솔더 페이스트(140)가 형성된다. 상기 솔더 페이스트(140)은 구리, 은, 금, 주석, 납, 비스무스, 인듐 등과 유기 접착제와 혼합된 형태일 수 있다.
도 5d를 참조하면, 상기 솔더 페이스트(140)에 의하여 수동소자(150)가 인쇄 회로 기판(110)에 장착된다. 상기 수동소자(150)는 인쇄 회로 기판(110)의 상부에 돌출되는데, 그 돌출되는 두께는 상기 인쇄 회로 기판(110)의 상부 표면과 실장하게 될 반도체 패키지(미도시)의 하부 표면의 간격보다 작아야 한다.
반도체 패키지의 가장자리에 외부 충격이 가해져도 상기 수동소자(150)가 받치고 있어, 반도체 패키지 및 수동소자(150)는 손상되지 않는다. 또한, 반도체 패키지와 수동소자의 중첩 면적을 조절하여 인쇄 회로 기판의 집적도를 향상시킬 수 있다.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표면 실장용 인쇄 회로 기판의 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6a 내지 6d를 참조하면, 인쇄 회로 기판(110)에 미관통 홀(120)이 레이저 드릴을 이용하여 형성된다. 상기 레이저 드릴에 의할 경우, 상기 동박(115)으로 덮어있지 않은 절연막(113)의 일부가 제거될 수 있다. 레이저 드릴을 이용하면, 발생열로 인하여 절연막 등이 녹아서 미관통 홀(120)의 측벽과 바닥면에 얼룩 또는 스 미어(smear)가 발생할 수 있다. 상기 스미어를 제거하기 위한 디스미어(desmear) 공정이 수행될 수 있다.
상기 수동소자(150)의 일부 또는 전부를 덮도록 반도체 패키지(미도시)가 실장될 수 있다. 상기 반도체 패키지의 하부 표면과 상기 인쇄 회로 기판(110)의 상부 표면의 간격이 상기 인쇄 회로 기판(110) 상부에 돌출된 수동소자(150)의 두께보다 크다. 따라서, 상기 반도체 패키지에 외부 충격이 가해져도 상기 수동소자(150)가 받치고 있어 상기 반도체 패키지 및 수동소자는 손상되지 않는다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 표면 실장용 인쇄 회로 기판의 집적화를 이룰 수 있다. 한편, 인쇄 회로 기판에 실장된 수동소자와 반도체 패키지의 손상을 방지할 수 있으며, 반도체 패키지의 손상을 방지하기 위한 더미 솔더 볼의 설계가 불필요하다.

Claims (6)

  1. 인쇄 회로 기판에 매립되고 상기 인쇄 회로 기판의 상부에 돌출된 수동소자; 및
    상기 인쇄 회로 기판의 상부에 실장된 반도체 패키지를 포함하며,
    상기 수동소자는 그 일부 또는 전부가 상기 반도체 패키지와 중첩되어 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 실장용 인쇄 회로 기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 패키지는 솔더 볼에 의하여 상기 인쇄 회로 기판에 실장되는 것을 특징으로 하는 표면 실장용 인쇄 회로 기판.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 수동소자는 상기 인쇄 회로 기판의 미관통 홀에 매립되는 것을 특징으로 하는 표면 실장용 인쇄 회로 기판.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 반도체 패키지의 하부 표면과 상기 인쇄 회로 기판의 상부 표면의 간격보다 상기 수동소자의 돌출된 부분의 두께가 작은 것을 특징으로 하는 표면 실장용 인쇄 회로 기판.
  5. 인쇄 회로 기판에 홀을 형성하는 것;
    상기 인쇄 회로 기판의 상부에 돌출되도록 수동소자를 상기 홀에 매립하는 것; 그리고
    상기 수동소자의 상부 표면의 적어도 일부를 덮도록 상기 인쇄 회로 기판에 반도체 패키지를 실장하는 것을 포함하는 표면 실장용 인쇄 회로 기판의 형성방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 홀은 상기 인쇄 회로 기판을 관통하지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 실장용 인쇄 회로 기판의 형성방법.
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