KR20080106977A - 회로 보드의 제조 방법 및 부품을 포함하는 회로 보드 - Google Patents

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KR20080106977A
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KR
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circuit board
intermediate product
component
manufacturing
support
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KR1020087025269A
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리스토 투오미넨
페테리 팜
안티 이호라
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임베라 일렉트로닉스 오와이
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Abstract

부품을 포함하는 회로 보드를 제조하는 방법과 부품을 포함하는 회로 보드가 개시된다. 본 발명은 먼저 회로 보드의 절연층과 절연층 내부에서 제자리에 부착된 부품을 포함하는 중간 제품을 제조하는데(101 - 102, 101 - 103) 바탕을 두며, 부품의 콘택 요소가 중간 제품의 표면 상으로 개방되거나 적어도 중간 제품의 표면 근처로 연장한다. 그 후에, 중간 제품은 회로 보드 제조 라인으로 운송되며, 첫번째 도전 패턴층을 제조하는데 있어서 도전 재료가 부품의 콘택 요소와 전기적 콘택을 형성하는 방법으로 중간 제품 위로 적합한 개수의 도전 패턴층 및 필요하다면 절연층이 중간 제품의 일측 또는 양측에 형성된다(104). 이 대신에, 단계(101 - 105)는 단일 제조 라인에서 수행될 수도 있다.

Description

회로 보드의 제조 방법 및 부품을 포함하는 회로 보드{MANUFACTURE OF A CIRCUIT BOARD AND CIRCUIT BOARD CONTAINING A COMPONENT}
본 발명은 부품을 포함하는 회로 보드를 제조하는 방법 및 부품을 포함하는 회로 보드에 관한 것이다.
부품을 포함하는 층은, 예를 들어, 다층 보드 또는 다른 대응하는 전자 모듈을 제조할 때 제조된다. 특히, 본 발명은 전자 모듈 내에서 제조된 도전 구조를 이용하여 외부 회로에 전기적으로 연결되거나 서로 연결된 하나 또는 여러 개의 부품을 포함하는 층을 제조하는 방법에 관한 것이다.
미국 공개 특허 제2005/0001331호는 제일 먼저 절연층과 도전체 패턴을 표면상에 포함하는 회로 보드가 제조되는 회로 보드 구조체에 대한 제조 방법을 개시한다. 그 후, 반도체 부품은 적합한 플립칩 부착 방법을 이용하여 상기 회로 보드의 표면의 도전 패턴에 연결된다. 이러한 연결은 반도체 부품의 표면상의 콘택 범프를 이용하여 이루어진다. 이러한 미국 공개 특허의 방법에서, 부품의 부착 후에는 패터닝되고 패터닝되지 않은 층이 회로 보드의 상부에 적층되고 그 표면 위에 도전 패턴층이 적층된다.
미국 공개 특허 제2002/0117743호뿐만 아니라 미국 등록 특허 제6,038,133호 및 제6,489,685호도 도전체 패턴이 탈부착 가능한 막 위에 형성되고, 반도체 부품이 플립칩 부착 방법에 의해 도전체 패턴에 부착되는 방법을 개시한다. 그런 후에, 부품은 절연 재료로 둘러싸이고 탈부착 가능한 막은 제거된다.
전술한 미국 등록 특허 제6,038,133호 및 미국 공개 특허 제2002/0117743호도 플립칩 방법이 부품을 도전체 패턴이 아니라 공정의 후단계에서 도전체 패턴이 형성되는 일체화된 도전체 막에 부착하기 위하여 이용되는 방법을 개시한다. 또한, 대응하는 방법은, 예를 들어, 미국 특허 공보 제5,042,145호, 국제 공개 특허 제2004/077902호, 제2004/077903호 및 제2005/020651호에도 개시된다.
앞에서 언급한 종류의 방법에 더하여, 부품을 포함하는 회로 보드 구조체가 제조되게 할 수 있는 많은 다른 방법이 공지된다. 예를 들어, 국제 공개 특허 제WO 2004/089048호에 개시된 바와 같이, 부품은 먼저 절연 재료층에 배치되고 그 후 도전층에 전기적으로 연결될 수 있다. 국제 공개 특허 제2004/089048호의 방법에서, 부품은 도전층의 표면상에 접착되고, 부품이 접착된 후에 절연 재료층이 도전층의 표면상에 형성되거나 도전층의 표면에 부착된다. 부품의 접착 후에 비아가 형성되며, 비아를 통해 도전층과 부품 사이에 전기적 콘택이 형성된다. 그 후에, 도전체 패턴이 도전체층으로부터 부품이 접착된 표면으로 형성된다. 상기 공보들에 의해 설명된 방법을 이용하여, 매립된 패키지화되지 않은 부품을 포함하는 기계적으로 내구성 있는 전자 모듈을 제조하는 것이 가능하다. 또한, 이 방법의 좋은 측면은 부품에 대한 콘택이 금속을 성장시켜 형성될 수 있다는 사실이며, 이 경우, 콘택의 전기적 특성은 우수할 것이다.
그러나, 국제 공개 특허 제2004/089048호에 개시된 방법은 대량 생산으로의 도입이 대부분의 경우에 새로운 제조 라인을 구축하거나 적어도 종래의 제조 라인을 개조하는 것을 필요로 할 정도로 종래의 회로 보드 제조 공정과는 다르다. 따라서, 이 방법의 도입은 상당한 초기 투자를 요구할 것이다.
본 발명은 종래의 회로 보드 제조 공정과 관련하여 더욱 용이하게 활용될 수 있게 하게 위하여 국제 공개 특허 제2004/089048호에 개시된 방법을 개선하도록 의도된다.
본 발명은 먼저 회로 보드의 절연층과 절연층 내부에서 제자리에 부착된 부품을 포함하는 중간 제품을 제조하는데 바탕을 두며, 부품의 콘택 요소가 중간 제품의 표면 상으로 개방되거나 적어도 중간 제품의 표면 근처로 연장한다. 그 후에, 중간 제품은 첫번째 도전 패턴층을 제조하는데 있어서 도전 재료가 부품의 콘택 요소와 전기적 콘택을 형성하는 방법으로 적합한 개수의 도전 패턴층 및 필요하다면 절연층이 중간 제품의 일측 또는 양측에 형성되는 회로 보드 제조 라인으로 운송되며,
동시에, 본 발명에 따르면, 다른 방법이 국제 공개 특허 제2004/089048호에 설명된 제품을 제조하기 위하여 안출된다.
더욱 상세하게는, 중간 제품을 제조하기 위한 본 발명에 따른 제1 방법은 특허청구범위 제1항의 특징부에서 기재된 바에 의해 특정된다.
중간 제품을 제조하기 위한 본 발명에 따른 제2 방법은 특허청구범위 제2항의 특징부에서 기재된 바에 의해 특정된다.
중간 제품으로부터 회로 보드를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 특허청구범위 제7항에서 정의되며, 별도의 중간 제품 단계가 전혀 없는 방법이 특허청구범위 제8항에서 정의된다.
또한, 특허청구범위 제10항은 운반 패키지에 포장된 중간 제품을 정의한다.
상당한 이점이 본 발명을 이용하여 얻어질 수 있다.
본 발명에 따라, 국제 공개 특허 제2004/089048호에 개시된 방법은 종래의 화로 보드 제조 공정과 연관되어 더욱 용이하게 이용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따라, 다른 방법이 국제 공개 특허 제2004/089048호에 개시된 제품을 제조하기 위하여 제공된다.
이하, 본 발명은 다음의 도면을 참조하여 실시예를 이용하여 검증될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 중간 단계와 함께 회로 보드층을 제조하기 위한 초기 재료로서 이용한 지지막을 도시하며, 지역 접착층이 이 도면의 지지층의 상부에 더해졌다.
도 2는 일 실시예에 따른 중간 단계를 도시하며, 부품은 도 1의 지지막의 상부에 부착되며, 절연층이 형성된다.
도 3은 도 2에 도시된 조작 후에 일 실시예에 따른 중간 단계를 도시한다. 이 도면은 가능한 중간 제품의 하나를 도시한다.
도 4는 지지막이 제거된 후의 도 3의 부분을 도시한다. 이 도면은 가능한 중간 제품의 다른 하나를 도시한다.
도 5는 시드층의 제조 후의 도 4의 부분을 도시한다.
도 6은 표면 상에 패터닝된 레지스트층이 형성된 후의 도 5의 부분을 도시한다.
도 7은 도전체 패턴이 레지스트층 내의 개구에 형성된 후의 도 6의 부분을 도시한다.
도 8은 레지스트층과 시드층의 제거 후의 도 7의 부분을 도시한다.
도 9는 한가지 가능한 최종 제품을 도시한다.
도 10은 본 발명의 소정의 가능한 실시예를 도시하는 공정도를 도시한다.
도 11은 생산 플랜트와 생산 라인 사이의 제조 분배 및 이 대신의 단일 생산 라인에서의 집중을 도시한다.
실시예들에 따른 방법에서, 제조는, 예를 들어, 베어(bare) 금속층일 수 있는 지지막(12)으로부터 시작한다(도 1). 지지막(12)으로 적합한 하나의 제조 재료는 구리(Cu) 필름일 수 있다. 또한, 지지막(12)은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 강철, 또는 폴리머와 같은 소정의 절연 재료일 수 있다. 또한, 지지막(12)은 코팅된 금속막 또는 여러 층이나 여러 재료를 포함하는 소정의 다른 막일 수 있다.
또한, 제조는 제1 면이 절연 재료층(1)(이 도면에서는 도시되지 않음)인 지지막(12)으로부터 시작될 수 있다. 이 경우에, 제1 면은 절연층(1) 내부에 매립되는 부품이 부착되는 측이 면이다. 그런 후, 매립된 부품을 위한 구멍(hole) 또는 리세스가 절연 재료층(1) 내에 제조될 수 있다. 상기 리세스는 절연 재료층(1) 및 지지막(12)이 서로 부착되기 전 또는 부착된 후 중 어느 한 경우에 이루어질 수 있다. 회로 보드 업계에서 공지된 매칭 기술, 예를 들어, 밀링 또는 레이저 드릴링이 리세스를 제조하는데 이용될 수 있다. 대응하는 방법은 지지막(12) 내에서 정렬 개구 또는 다른 정렬 표시를 만드는데 이용될 수 있다.
도면에 도시된 실시예에서, 부품(6)은 접착제를 이용하여 지지막(12)의 표면 상에 부착된다(도 2). 접착을 위하여, 접착체(5)층이 지지막(12)의 부착면 또는 부품(6)의 부착면 상에 도포되거나 또는 양 부착면에 모두 도포된다. 그 후, 부품(6)은 예를 들어 정렬 표시를 이용하여 부품(6)의 예정된 위치로 정렬될 수 있 다.
다른 실시예에서, 접착제가 필요 없는 충분한 접착 성질을 본질적으로 갖는 지지막(12)이 이용된다. 이 경우에, 부품(6)은 접착제를 이용하는 실시예와 관련하여 설명된 바와 같이 대응하는 방법에서와 같이 부품이 제자리에 충분히 부착되는 방법으로 지지막(12)에 대하여 직접 압착된다. 이러한 지지막(12)은, 예를 들어, 테이프 형상의 표면을 포함하거나 또는 폴리머나 적어도 표면 부분이 플라스틱인 대응하는 재료로 이루어질 수 있다.
또한, 본 방법은 접착제(5) 또는 접착 특성을 이용하지 않고서도 구현될 수 있다. 이 경우에, 부품(6)은, 예를 들어, 진공을 이용하여 제자리에 부착될 수 있다. 진공 또는 대응하는 임시적인 부착은 부품(6)이 절연 재료(1)를 이용하여 충분히 부착될 때까지 유지될 수 있다. 다른 하나의 대안은 적합한 기계적 부착을 이용하여 부품(6)을 부착하는 것이다.
진공을 이용하는 실시예는 표면이 지지막(12) 역할을 하거나 또는 지지막(12)을 대체하는 지지 표면의 역할을 하는 진공 테이블이다. 이 경우에, 부품(6)은 지지 표면, 즉, 진공 테이블에 대한 진공을 이용하여 부착되며, 절연 재료층(1)은 부품(6) 주위로 테이블의 표면상에 형성된다. 그런 후에, 절연 재료층(1)과 부품(6)에 의해 형성된 중간 제품은 진공 테이블의 표면으로부터 들어 올려진 다. 즉, 다른 말로 하면, 지지 표면이 제거되고 지지 표면을 대향하는 콘택 요소(7)가 드러난다. 지지 표면을 이용하는 경우에, 예를 들어, 사출 형성에 의해 절연 재료가 형성될 수 있다.
부착될 부품(6)은, 예를 들어, 메모리칩, 프로세서, 또는 ASIC과 같은 집적 회로일 수 있다. 부착될 부품은, 예를 들어, MEMS, LED, 또는 수동 부품일 수 있다. 부착될 부품은 패키지 된 것일 수 있거나 패키지 되지 않은 것일 수 있으며, 그 콘택 요소(7)는 콘택 영역, 콘택 범프 또는 유사한 것으로 이루어질 수 있다. 부품의 콘택 영역의 표면 상에는 콘택 범프보다 더 얇은 도전 코팅이 있을 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 콘택 요소의 자유 콘택 표면이라고 하는 부품의 콘택 요소(7)의 외부 표면은 부품의 외부 표면의 레벨 상에 있을 수 있거나, 부품의 표면 내의 리세스의 하부에 있거나, 또는 부품의 표면으로부터의 돌출면 상에 있을 수 있다. 명확하게 하기 위하여, 콘택 요소(7)는 부품의 반도체 재료 또는 내부 도전체와 전기적으로 접촉하는 제1 콘택 표면 및 이와 반대이며 상기 자유 콘택 표면으로 일컬어지고 부품의 내부 전기 기능과 결합되어 동작하기 위하여 외부 전기 회로와 연결하도록 의도된 콘택 표면을 갖는 것으로 언급되어야 한다.
부품(6)의 부착면(attachment surface)이라는 용어는 지지막(12)을 대향하는 부품(6)의 면을 말한다. 부품(6)의 부착면은 전기적 콘택이 부품에 생성되도록 하는 콘택 요소(7)를 포함한다. 상기 콘택 요소는, 예를 들어, 부품의 표면, 콘택 영역 또는 더욱 일반적으로는 부품(6)의 표면으로부터 돌출한 콘택 범프와 같은 콘택 돌출부 상의 편평한 영역일 수 있다. 부품(6)에는 일반적으로 적어도 2개의 콘택 요소가 있다. 복잡한 마이크로 회로에서는 매우 많은 콘택 요소가 있을 수 있다. 부품(6)은, 예를 들어 부착면에 대한 반대면(배면) 또는 그 사이의 사이의 측부(측면) 상에서 부착면이 아닌 다른 면상에 콘택 요소를 포함할 수 있다.
일반적으로, 접착제가 부품(6)과 지지막(12) 사이에 남아있는 공간을 완전히 채우도록 부착면 또는 부착면들 상에 많은 접착제를 도포하는 것이 바람직하다. 일체화된 접착제층은 부착면의 방향으로 부품을 보호할 것이다.
접착제라는 용어는 부품이 지지막에 부착되도록 하는 재료를 말한다. 접착제의 한 특성은 접착제가 지지막 및/또는 부품의 표면 상에 액체의 형태 또는 예를 들어 막의 형태로 표면 형상에 들어 맞는 형상으로 도포될 수 있다. 접착제의 제2 특성은 도포된 후에, 적어도 부품이 다른 방법에서 구조체에 부착되도록 하는 한 접착제가 부품을 (지지막에 대하여) 제자리에 유지할 수 있도록 하는 방법으로 접착체는 경화되거나 적어도 부분적으로 경화될 수 있다. 접착제의 제3 특성은 접착 능력, 즉, 접착제가 발려진 표면에 부착되는 능력이다.
접착제를 바른다(glueing)라는 용어는 접착제를 이용하여 부품과 지지막을 부착하는 것을 말한다. 따라서, 접착제를 바르는 데 있어서, 접착제는 부품과 지 지막 사이에 오며, 부품은 지지막에 대하여 접합제가 부품 및 지지막과 접촉하며 부품과 지지막 사이의 공간을 적어도 부분적으로 채우는 적합한 위치에 놓여진다. 그 후에, 접착제는 경화(적어도 부분적으로)되게 되거나 또는 접착제가 능동적으로 경화되어, 부품은 접착제를 이용하여 지지막에 부착되게 된다. 일부 실시예에서, 부품의 콘택 요소는 접착제를 바르는 동안 지지층과 접촉하거나 또는 지지층으로 부분적으로 압착하도록 접착제를 통해 돌출할 수 있다.
본 실시예에 이용된 접착제는, 예를 들어, 충전된(filled) 열경화성 에폭시 또는 충전되지 않은(unfilled) 열경화성 에폭시일 수 있다. 접착제는 사용된 접착제가 지지층 및 부품과의 충분한 접착을 갖도록 선택될 수 있다. 접착제의 바람직한 한 특성은 접착제의 열팽창이 공정 동안의 둘러싸는 재료의 열팽창과 너무 많이 차이나지 않도록 하는 적합한 열 팽창 계수이다. 또한, 선택된 접착제는 바람직하게는 짧은, 가장 바람직하게는 수 초의 경화 시간을 가져야만 한다. 이 시간 내에, 접착제는 접착제가 부품을 제자리에서 유지할 수 있게 하는 방법으로 적어도 부분적으로 경화하여야 한다. 최종 경화는 분명히 더 오래 걸릴 수 있으며, 사실 최종 경화는 후 공정 단계와 관련하여 일어나도록 계획될 수 있다. 또한, 접착제는, 예를 들어 100 - 265℃의 온도로 수 초 동안 가열하는 공정 온도 및 화학적 또는 기계적 스트레스와 같은 제조 공정의 다른 스트레스를 견뎌야만 한다. 바람직하게는 접착제의 전기 전도도는 절연 재료의 전기 전도도와 동일한 정도이다.
적합한 절연 재료층(1)은 예를 들어 회로 보드인 전자 모듈의 베이스 재료이다. 절연 재료층(1)은 적합한 폴리머 또는 폴리머를 함유하는 재료로부터 제조될 수 있다. 절연 재료층(1)의 제조 재료는, 예를 들어, 액체 또는 사전 경화된(프리프레그와 같이) 형태일 수 있다. 예를 들어, FR4나 FR5형 시트와 같은 유리 섬유 강화 시트가 절연 재료층(1)의 제조에 이용될 수 있다. 절연 재료층(1)의 제조에 이용될 수 있는 재료의 다른 예는 PI(polyimide, 폴리이미드), 아라미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및 테프론®일 수 있다. 열경화성 플라스틱 대신에 또는 이와 함께, 예를 들어, 일부 적합한 LCP(liquid crystal polymer) 재료와 같은 열가소성 플라스틱도 절연 재료층(1)의 제조에 이용될 수 있다.
지지막(12)에 접착된 부품(6)의 크기 및 상호 위치에 따라 선택된 리세스 또는 비아(도 2)는 적합한 방법을 이용하여 절연 재료층(1) 내에 형성될 수 있다. 또한, 리세스 또는 비아는 부품(6)보다 약간 더 크게 제조될 수 있으며, 이 경우, 지지막(12)에 대한 절연 재료층(1)의 정렬은 그렇게 중요하지 않다. 공정이 부품(6)을 위한 비아가 있는 절연 재료층(1)을 이용한다면, 구멍이 형성되지 않은 별도의 절연 재료층(1)(도 2의 최상층)을 추가로 이용함으로써 소정의 이점이 획득될 수 있다. 이러한 절연 재료층(1)은 부품을 위해 제조된 비아를 덮기 위하여 구멍이 난 절연 재료층(1)의 상부에 배치될 수 있다.
이 절연 재료가 경화된 후에는, 단일 절연 재료층(1)을 이용하는 실시예 및 여러 개의 절연 재료층을 이용하는 실시예 모두에서 본질적으로 일체화된 절연 재료층(1)(도 3)이 형성될 것이다. 동시에, 절연 재료층(1)의 다른 표면 상에 지지막(12)에 대응하는 막을 적층하는 것이 가능하며, 이 경우에, 얻어진 중간 제품은 기계적 스트레스의 면에서 평형 상태에 있다.
본 방법의 이 단계에서, 종래의 회로 보드층의 성장을 위한 다른 제조 라인으로 이송될 수 있는 중간 제품이 획득되어질 것이다. 또한, 중간 제품은 회로 보드 제조의 계속을 위하여 별도의 공장으로 운송을 위한 운송 패키지로 포장될 수 있다. 이러한 운송 패키지(11)(도 11C)는 일반적으로 중간 제품이 손상 없이 필요한 거리만큼 이동될 수 있도록 플라스틱 및/또는 종이 제품을 포함하는 포장 내에 그리고/또는 상자 내에 포장되는 중간 제품으로서 여러 보드를 포함한다. 이송 거리는, 예를 들어, 동일한 산업 단지 내의 다른 공장이거나 또는 한 나라나 대륙으로부터 다른 나라나 대륙까지일 수 있다.
중간 제품의 한가지 중요한 특성은 부품(6)이 적어도 실질적으로는 절연 재료 내부에 있다는 것이다. 부품(6) 적어도 실질적으로 절연 재료의 내부에 있는 경우에 대한 2가지 중요한 예는 다음과 같다:
- 부품(6)은 전부 절연 재료의 내부에 있다. 이 경우에, 부착면, 배면 및 부품의 측면 상에 절연 재료가 있다.
- 부품(6)은 절연 재료에 의해 둘러싸인다. 이 경우에, 부품(6)의 측면 상에 절연 재료가 있지만, 부품의 부착면에는 본질적으로 절연 재료가 없다. 또한, 부품의 배면은 통상적으로 절연 재료로 덮이지만, 부품의 배면에 본질적으로 절연 재료가 없는 것도 가능하다.
중간 제품의 다른 중요한 특성은 부품(6)의 자유 콘택 표면은 중간 제품의 외부 표면의 레벨에 본질적으로 가깝다. 중간 제품이 제거되는 것으로 의도되고 용이하게 제거될 수 있는 보호막(예를 들어, 지지막(12))을 포함하는 경우에, 부품(6)의 자유 콘택 표면은 적어도 보호막이 제거된 후에 중간 제품의 외부 표면의 레벨에 본질적으로 가까워야 한다. 이러한 관계에서, '본질적으로 가깝다'라는 것은 자유 콘택 표면의 레벨이 일반적으로 최대 40 마이크로미터 바람직하게는 최대 20 마이크미터 만큼 중간 제품의 외부 표면의 레벨과 차이를 갖는다는 것을 의미한다. 더욱 요구가 많은 애플리케이션에서는, 콘택 표면의 레벨이 중간 레벨의 외부 표면으로부터 최대 5 마이크로미터만큼 차이를 갖는 것이 의도된다. 이 차이의 방향은 중간 제품의 표면으로부터 바깥 또는 안일 수 있다. 즉, 바람직한 실시예에서, 자유 콘택 표면의 높이 레벨은 중간 제품의 표면으로부터 +5 내지 -5 마이크로미터 사이에 있다.
부품이 또는 적어도 그 자유 콘택 표면이 중간 제품의 표면의 레벨에 가깝다 면, 세정이 필요한 경우에 콘택 표면은 적합한 방법으로 용이하게 세정될 수 있다. 이것은 양호한 전기 콘택을 형성하기 위한 용이함을 만들어 낼 것이다. 세정(cleaning)이란 용어는 있을 수 있는 절연 재료 및/또는 불순물의 제거를 말한다. 언급될 수 있는 일부 가능한 세정 방법은 화학 세정(chemical cleaning), 플라즈마 세정(plasma cleaning), UV 세정, 및 레이저 세정이다. 물론, 다른 적합한 방법이 이용될 수 있다.
중간 제품에 중요한 제3 특성은 하나의 최종 제품 모듈이 적어도 될 정도로부품들이 서로에 대하여 정밀하게 배치되는 것이다. 최종 제품(end-product) 모듈 이라는 용어는 최종 제품이 될 전자 장치의 일부가 되는 중간 제품의 일부라는 것을 말한다.
따라서, 중간 제품은 제조 공정의 일부 나중 단계에서 최종 제품 또는 최종 제품들의 일부를 형성하도록 서로 분리되는 여러 개의 최종 제품 모듈을 포함할 수 있다. 최종 제품 모듈은 일반적으로 1 - 25 최종 제품 모듈을 포함하는 운반 블랭크(delivery blank)로 중간 제품에서 그룹화될 수 있다. 전체 제품 패널은, 예를 들어 1 - 20 운반 블랭크를 포함할 수 있다. 부품의 정밀한 상호 정렬은 바람직하게는 운반 블랭크 내부에 구현될 수 있으며, 그 목적은 전체 제품 패널의 정도 까지 양호한 정렬 정밀도를 달성하기 위한 것이다.
회로 보드 제조가 계속될 때, 지지막(12)(그리고 필요하다면 절연층(1)의 반대에 있는 대응하는 막)이 제거되고, 부품(6)의 콘택 요소(7)가 드러난다(도 4). 또한, 이 단계는 중간 제품을 취하기 전에 이루어 질 수 있으며, 이러한 경우에 지지막(12)의 재료의 실질적인 양이 중간 제품에 남아있지 않으며, 따라서, 콘택 요소(7)가 바람직하게 드러나서 그 표면 상에 도전 재료를 성장시키거나 그 표면에 부가함으로써 전기 콘택이 형성될 수 있다. 또한, 본 방법은 단일 제조 라인 상에서 수행될 수 있다는 것에 유의하여야 하며, 이 경우에, 중간 제품은 다른 제조 라인으로 운반되기 위하여 라인으로부터 취해지지 않는다.
절연 재료층이 충분히 경화된 후에, 비아에 필요한 구멍(도면에는 도시되지 않음)이 블랭크 내에 제조될 수 있다. 절연 재료층(1)의 반대측에 있는 면들의 도전 구조체 사이의 전기 연결은 이러한 비아를 통해 나중에 형성될 수 있다. 구멍의 형성은 전술한 중간 제품 단계 이전 또는 이후에 발생할 수 있다.
중간 제품이 취해지는 단계에 관계 없이(또는 제조가 동일 라인에서 직접 계속되는지 여부에 상관 없이), 도전 패턴층(4)이 절연층(1)의 표면상에 형성되어 선택된 콘택 요소(7)와 전기 콘택을 형성할 수 있다. 대응하는 방법 및 대응하는 단계에서, 도전 패턴층은 절연층의 반대 표면상에 제조될 수도 있다.
도전 패턴층의 제조는 여러 가지 다른 방법으로 수행될 수 있다. 일 실시예 에 따르면, 도전층은 도전막의 상부에 성장시키는 성장법을 이용하여 제조될 수 있다. 이 경우에, 도전막은 정확한 형상으로 직접 성장된다. 제2 실시예에 따르면, 도전 패턴층은, 예를 들어 도전 페이스트로부터의 인쇄 방법을 이용하여 제조된다. 제3 실시예에 따르면, 일체화된 도전층이 중간 제품의 표면상에 형성되고, 이로부터 도전층의 재료 영역을 제거함으로써 도전 패턴이 형성될 수 있다. 그 영역은, 예를 들어, 포토리소그라피 방법 또는 레이저 애블레이션 방법을 이용하여 제거될 수 있다. 제4 실시예에서, 도전 패턴층은 일반적으로 도전성 금속 및/또는 탄소 입자를 함유하는 도전성 잉크(예를 들어, 금속 잉크)를 이용하여 출력하거나 인쇄함으로써 제조될 수 있다. 제5 실시예에서, 도전 패턴층은 도전성 폴리머를 이용하여 출력하거나 인쇄함으로써 제조될 수 있다. 이용되는 출력 기술은, 예를 들어, 잉크젯 기술, 또는 부착성 기록 기술과 같은 적합한 선택성 주입(slective dosing) 기술일 수 있다. 또한, 도전 패턴층은 전기적 도전체를 그리거나 생성하는 소정의 다른 방법을 이용하여 제조될 수 있다.
도전 패턴의 제조 전에, 도전층의 점착성을 개선하기 위하여 절연층(1)의 표면 또는 표면들이 처리될 수 있다. 이 처리는, 예를 들어, 도 4 및 5에 도시된 단계 사이에서 절연층(1)의 표면상에 도전층의 시드 금속의 점착성을 개선하는 방법으로 절연층(1)의 표면을 처리함으로써 수행될 수 있다. 개선된 점착성 덕분에, 더 좁아진 도전체 구조가 모듈 내에 형성될 수 있으며, 더 밀집된 도전체 네트워크가 달성될 수 있다. 표면 처리는, 예를 들어, 화학적으로, 플라즈마를 이용하거 나, UV 조사를 이용하거나 레이저로 수행될 수 있다.
그러나, 일반적으로, 도 5에 도시된 중간 제품의 표면 상에 도전 패턴을 제조하는 것이 반드시 필요하지는 않지만, 그 대신에, 임의의 방법을 이용하여 이 단계로부터 계속되는 것이 가능하며, 이를 이용하여 부품(6)에 필요한 전기 콘택을 생성하는 것이 가능하다. 대안 중 하나는 중간 제품의 표면 상에 다른 중간 제품을 부착하는 것이며, 이 때 중간 제품은 서로에 대하여 정렬되고, 압착되고, 부착된다. 이 경우에, 필요하다면, 양호한 전기 콘택이 보장될 수 있도록 하는 콘택 구조가 중간 제품의 한쪽 또는 양쪽에 포함된 부품의 자유 콘택 표면 상에 사전 제작될 수 있다. 또한, 중간 제품의 표면에 대하여 사전 제작된 도체 구조만이 압착되는 것도 가능하다. 또한, 와이어 본딩이나 소정의 다른 공지된 방법을 이용하여 중간 제품으로부터 계속하는 것도 가능하다.
도면에 도시된 실시예에서, 절차는 절연 재료층(1)의 양 표면에 얇은 금속 시드층(2)을 성장시키는 것이다(도 5). 시드층(2)은, 예를 들어, 화학적으로 성장된 구리일 수 있다. 구멍이 비아를 위하여 절연 재료층(1) 내에 형성된다면, 시드층(2)은 구멍의 내부 표면 상에서도 성장할 것이다. 그런 후에, 제조는 시드층(2)의 표면 상에 일반적으로는 포토 레지스트층인 레지스트층(3)을 형성함으로써 계속된다. 더욱 정밀한 실시예에서, 더 짧은 파장의 전자기 조사의 이용에 바탕을 둔 리소그라피 기술이나, 예를 들어 전자빔 리소그라피 기술을 이용하는 것도 가능하 다. 포토 레지스트의 경우, 레지스트층(3)은 패터닝된 마스크를 통해 노출되며, 그 후 블랭크가 현상된다. 현상 후에, 노출된 레지스트층(3)은 도전 패턴 마스크를 형성하기 위하여 원하는 바에 따라 패터닝될 것이다(도 6). 또한, 대응하는 결과는 대체적인 리소그라피 기술을 이용하여 달성될 수 있다.
도면의 예에서, 제조는 일반적으로 구리인 도전 재료를 포토 레지스트(3)가 제거된 영역에서 전기분해 방식으로 성장함으로써 계속된다. 그 후, 원하는 도전 패턴(4)(도 7)이 시드층(2)의 표면 상에 형성된다. 도전 패턴(4)의 두께는, 예를 들어, 20 마이크로미터일 수 있으며, 제조되는 도체 패턴의 라인 폭도 20 마이크로미터 이하일 수 있다. 따라서, 본 방법은 소형의 정밀한 도전 패턴을 형성하는데 이용될 수 있다.
본 방법은 예를 들어 틴(tin)인 제2 금속층 또는 금속이 도전 패턴(4)의 표면 또는 시드층(2)과 도전 패턴(4) 사이의 계면 상에 제조될 수 있다. 이 층은 에칭 스토퍼(etching stopper)로 이용될 수 있다.
도전 패턴(4)의 제조 후에, 레지스트층(3)이 제거될 수 있다. 또한, 시드층(2)는 예를 들어 에칭에 의해 제거된다(도 8). 그 후, 회로 보드 제품은 이미 완료될 수 있지만, 더 일반적인 제조는 회로 보드의 표면 상에 절연층과 도체 패턴층을 추가로 번갈아 형성하고 또한 도전 패턴층을 서로 연결하는 비아를 형성함으 로써 계속될 수 있다.
도 9의 예에서, 제조는 도 8에 도시된 모듈의 외부 콘택 요소뿐만 아니라 블랭크의 표면 상에 절연층(10)을 형성함으로써 계속된다. 외부 콘택 요소는 표면 상에 형성된 콘택 볼(9)뿐만 아니라 도전 패턴의 상부에 형성된 베이스(8)를 표함한다.
또한, 본 방법 및 그 변형물이 도 10에 도시된다. 도 10에 따르면:
단계 101에서, 부품은 지지막에 부착된다. 이것은 접착제로 이용하거나 또는 적합한 접착 성능을 처리하는 지지막을 이용함으로써 접착제 없이 전술한 방법을 이용하여 수행될 수 있다.
단계 102에서, 절연층이 제조된다. 이것은, 예를 들어, 전술한 바에 따라 제조될 수 있다.
단계 103에서, 적합한 방법이 지지막을 제거하는데 이용된다. 제거는, 예를 들어, 기계적 또는 화학적으로 또는 기계적 및 화학적 방법을 조합하여 이루어질 수 있다. 필요하다면, 본 방법의 추가 단계가 부품의 콘택 요소를 개방하는데 수행행된다.
단계 104에서, 도전 패턴이 형성되고, 전기 콘택이 부품의 부착 요소에 형성된다. 도전 패턴의 제조는, 예를 들어, 전술한 방법을 이용하거나 소정의 다른 적합한 도전 패턴 제조 방법에 의해 수행될 수 있다. 필요하다면, 이 단계의 시작 시점에 부품의 콘택 요소를 개방하거나 콘택 요소의 표면을 세정하기 위하여 본 방법의 추가 단계가 수행될 수 있다.
단계 105에서, 예를 들어, 추가 층의 제조, 콘택부의 제조 및/또는 보호와 같은 회로 보드의 후처리가 이루어질 수 있다.
도 19로부터 알 수 있듯이, 단계 102 및 단계 103 사이에 중간 제품(중간 제품 A)을 취하거나 또는 103 및 단계 104 사이에 중간 제품(중간 제품 B)을 취하는 것이 가장 적합하다. 그 후, 공정은 단계 103(중간 제품 A) 또는 단계 104(중간 제품 B)으로부터는 다른 생산 라인 또는 다른 공장에서 대응하여 계속된다.
도 11A, 11B 및 11C는 생산 라인을 분배하는 아이디어를 도시한다.
도 11A는 제조 방법이 전부 단일 생산 플랜트에서 일체화된 제조 라인을 이용하여 구현된다. 이 경우에, 중간 제품은 실제로 공정에서 취해질 필요가 없으며, 이 대신에 제조는 본질적으로 회로 보드 또는 전자 모듈이 완성될 때까지 계속 된다. 이 해법은, 예를 들어, 매우 발전된 전자 모듈의 제조를 위하여 새로운 생산 플랜트 또는 제조 라인을 구축하는 것이 바람직한 경우에 매우 적합하다.
도 11B는 2개의 분리된 제조 라인이 동일한 제조 플랜트에서 이용되는 경우를 도시한다. 첫번째 라인에서, 단계 101 - 102 또는 단계 101 - 103이 수행되며, 두번째 라인에서, 처리는 단계 103 또는 104에 대응하여 계속된다. 이러한 구현 형태는, 예를 들어, 매립된 능동 부품을 포함하는 매우 발전된 전자 모듈의 제조를 위하여 생산 플랜트에서 충분한 성능을 갖는 현존하는 회로 보드 제조 라인이 있고 생산 플랜트의 제조 용량을 확장하기 원하는 경우에 매우 적합하게 고려될 수 있다. 이 경우에, 새로운 제조 라인이 생산 플랜트내에 구축될 수 있으며, 이에 의해 중간 제품 A 또는 B(단계 101 - 102 또는 102 - 103)이 제조되고 후 공정을 위하여 회로 보드 제조 라인으로 이송된다. 이 경우에, 종종 운반 패키지에서 중간 제품을 패키지화할 필요가 없다.
도 11C는 방법의 단계들이 2개의 분리된 생산 플랜트에서 수행되도록 분할되는 경우를 도시한다. 첫번째 생산 플랜트에서, 중간 제품 A 또는 B(단계 101 - 102 또는 102 - 103)가 제조되고 후 공정을 위하여 두번째 제조 플랜트로 이송된다. 이러한 형태의 구현은 예를 들어 부품 조립 라인을 위한 추가 투가 없이 고성능 회로 보드 제조 라인을 갖는 생산 플랜트에서 매우 발전된 전자 모듈을 생산하기를 원할 때 경쟁력이 있다. 이 경우에, 중간 제품 A 또는 B는 중간 제품을 생산 하는 다른 제조 플랜트로부터 주문될 수 있으며, 중간 제품을 운송하기 위한 운반 패키지(11) 내에 포장될 수 있다.이러한 방법으로, 고성능 회로 보드 제조 라인을 갖는 생산 플랜트에서도 예를 들어 국제 특허 공보 제2004/089048호에 설명된 제품을 제조하는 것이 가능하다.
도면에 도시된 실시예에서, 부품(6)의 콘택 요소(7)는 부품의 표면 레벨로부터 외부로 돌출한다. 그러나, 이전의 설명으로부터 이미 명백해진 바와 같이, 본 방법에서 부품(6)을 이용하는 것도 가능하며, 이 경우 콘택 요소(7)의 자유 콘택 표면이 부품의 대응하는 표면, 즉 부착면의 레벨에 실질적으로 있다. 이 경우, 부품은 바람직하게는 지지막(12)에 대하여 압착된다. 접착제(5)와 상대적으로 경질의 지지막(12)을 이용하는 경우, 바람직하게는 압착은 부품(6)과 지지막(12) 사이에 접착제가 실질적으로 남지 않는 방식으로 일어난다. 접착제 없이 구현되는 부착의 경우, 부품(6)은 물론 본질적으로 지지막(12)에 대하여 압착된다. 부품(6)의 패시베이션 및 보호층이 패시베이션 및 보호층의 표면에 도전 패턴이 직접적으로 형성되도록 허용하기에 충분한 경우, 이러한 부품(6)은 상기 방법에 특히 적합하다.
앞에서 제공된 예들은 일부 가능한 공정을 설명하며, 이를 이용하여 본 발명이 실시될 수 있다. 그러나, 본 발명은 전술한 제1 및 제2 실시예에만 한정되지 않으며, 이 대신에 본 발명은 청구범위의 전체 범위 내에서 그리고 균등 해석을 고 려하여 다른 상이한 공정 및 그 최종 제품도 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 예에서 예시된 구축 및 방법에만 한정되지 않으며, 그 대신에, 본 발명의 다양한 적용례가 앞에서 제공된 예로부터 심지어 매우 다른 매우 많은 상이한 종류의 전자 모듈 및 회로 보드를 제조하는데 이용될 수 있다는 것은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 따라서, 도면의 부품 및 회로는 제조 공정을 예시하기 위한 의도로서만 도시되었으며, 그럼에도 불구하고 본 발명에 따른 기본적인 아이디어로부터 벗어나지 않는다. 대체물이 예를 들어, 다양한 단계에서 설명된 제조 기술이나 공정 단계의 상호 순서와 관련될 수 있다.
언급될 수 있는 한가지 가능한 변형물은 예를 들어 1 - 20 마이크로미터 두께의 얇은 절연막을 지지막(12)에 부가하는 것이 가능하다는 것이다. 도전 재료의 부착이 예를 들어 실리콘으로 이루어진 부품의 실제 표면에서 반드시 양호할 필요가 없기 때문에, 이러한 절연막을 이용하여, 부품의 근처에서, 예를 들어, 구리인 도전 재료의 부착이 개선될 수 있다. 또한, 절연막은 예를 들어 온도 변동의 효과 때문에 부품과 도전 패턴 사이에 발생하는 변형을 제어하는데 도움을 줄 수 있다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 도전 패턴(4) 및 회로 보드의 적어도 실질적으로 내부에 위치하고 상기 적어도 하나의 도전 패턴(4)에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 부품(6)을 포함하는 상기 회로 보드를 위한 중간 제품을 제조하는 방법에 있어서,
    지지막(12)을 준비하는 단계;
    상기 부품(6)의 콘택 요소(7)의 적어도 일부가 상기 지지막(12)의 표면을 대향하는 방식으로 상기 지지막(12)에 상기 적어도 하나의 부품(6)을 부착하는 단계; 및
    상기 지지막(12)의 표면에서 각 부착된 부품(6)의 주위로 절연층(1)을 제조하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 단계들에 의해 상기 절연층(1)의 적어도 실질적으로 내부에 있는 적어도 하나의 부품(6)과 상기 지지막(12)에 의해 덮인 상기 콘택 요소(7)를 포함하는 중간 제품이 얻어지는 것을 특징으로 하는 회로 보드를 위한 중간 제품을 제조하는 방법.
  2. 적어도 하나의 도전 패턴(4) 및 회로 보드의 적어도 실질적으로 내부에 위치하고 상기 적어도 하나의 도전 패턴(4)에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 부 품(6)을 포함하는 상기 회로 보드를 위한 중간 제품을 제조하는 방법에 있어서,
    지지막(12) 또는 지지 표면을 준비하는 단계;
    상기 부품(6)의 콘택 요소(7)의 적어도 일부가 상기 지지막(12)의 표면 또는 상기 지지 표면을 대향하는 방식으로 상기 지지막(12) 또는 상기 지지 표면에 상기 적어도 하나의 부품(6)을 부착하는 단계;
    상기 지지막(12)의 표면 또는 상기 지지 표면에서 각 부착된 부품(6)의 주위로 절연층(1)을 제조하는 단계; 및
    상기 지지막(12) 또는 상기 지지 표면을 제거하고 상기 지지막(12) 또는 상기 지지 표면을 마주보는 상기 콘택 요소를 드러나게 하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 단계들에 의해 상기 절연층(1)의 표면의 레벨 상에 본질적으로 드러난 상기 콘택 요소(7)와 상기 절연층(1)의 적어도 실질적으로 내부에 있는 적어도 하나의 부품(6)을 포함하는 중간 제품이 얻어지는 것을 특징으로 하는 회로 보드를 위한 중간 제품을 제조하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상호 기설정된 위치에 배치된 적어도 2개의 부품(6)이 있는 것을 특징으로 하는 회로 보드를 위한 중간 제품을 제조하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 비아 제조를 위하여, 상기 중간 제품은 상기 중간 제품의 제1 표면과 제2 표면 사이에 상기 부품 또는 부품들(6)에 대하여 기설정된 위치를 갖는 적어도 하나의 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보드를 위한 중간 제품을 제조하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 제품은 회로 보드 제조 라인으로의 운반을 위한 운반 패키지 내에 포장되는 것을 특징으로 하는 회로 보드를 위한 중간 제품을 제조하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 재료층(1)의 적어도 일부는 상기 지지막(12) 또는 상기 지지 표면 상으로 절연 재료를 사출 성형하여 제조되는 것을 특징으로 하는 회로 보드를 위한 중간 제품을 제조하는 방법.
  7. 제1항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 따라 제조된 중간 제품으로부터 적 어도 하나의 도전 패턴층(4) 및 상기 적어도 하나의 도전 패턴층(4)에 전기적으로 연결되고 절연 재료층(1)의 적어도 실질적으로 내부에 위치하는 적어도 하나의 부품(6)을 포함하는 회로 보드를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 지지막(12)을 제거하고 상기 지지막을 마주보는 상기 콘택 요소(7)를 드러내게 하는 단계, 또는 상기 콘택 요소(7)가 드러나는 중간 제품을 취하는 단계 중 어느 한 단계를 수행하는 단계;
    필요한 경우, 전기 콘택의 형성을 위하여 상기 콘택 요소(7)의 표면을 세정하는 단계; 및
    상기 도전 패턴층(4)의 도전 재료가 상기 부품(6)의 콘택 요소(7)에 전기적으로 연결되는 방식으로 상기 절연체(1)의 표면 상에 도전 패턴층(4)을 제조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보드를 위한 중간 제품을 제조하는 방법.
  8. 적어도 하나의 도전 패턴(4) 및 상기 적어도 하나의 도전 패턴(4)에 전기적으로 연결되고 절연층(1)의 적어도 실질적으로 내부에 위치하는 적어도 하나의 부품(6)을 포함하는 회로 보드를 제조하는 방법에 있어서,
    지지막(12) 또는 지지 표면을 준비하는 단계;
    상기 지지막(12) 또는 상기 지지 표면에 상기 적어도 하나의 부품(6)을 부착 하는 단계;
    상기 지지막(12)의 표면 또는 상기 지지 표면에서 각 부착된 부품(6)의 주위로 절연층(1)을 제조하는 단계;
    상기 지지막(12) 또는 상기 지지 표면을 제거하고 상기 지지막(12) 또는 상기 지지 표면을 마주보는 상기 콘택 요소를 드러나게 하는 단계; 및
    상기 도전 패턴층(4)의 도전 재료가 상기 부품(6)의 콘택 요소(7)에 전기적으로 연결되는 방식으로 상기 절연체(1)의 표면 상에 도전 패턴층(4)을 제조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 보드를 제조하는 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 도전 패턴층(4)을 제조할 때, 절연층이 상기 절연층(1)의 반대측에 제조되며, 이 후 선택된 개수의 절연층과 도전 패턴층이 번갈아 가며 형성됨으로써 제조가 계속되는 것을 특징으로 하는 회로 보드를 제조하는 방법.
  10. 절연 재료층(1)
    상기 절연 재료층(1)의 적어도 실질적으로 내부에 있으며, 콘택 요소(7)가 연결되며, 자유 콘택 표면이 상기 절연 재료층(1)의 표면의 레벨에 본질적으로 있 는 부품(6); 및
    상기 콘택 요소의 상기 자유 콘택 표면 및 선택적으로는 상기 절연 재료층(1)의 표면을 덮는 선택적인 지지막(12);
    을 포함하는 운반 패키지 내에 포장된 회로 보드 중간 제품.
  11. 제10항에 있어서,
    보드와 유사하며, 대응하는 여러 가지 회로 보드 제품과 함께 동일 운반 패키지 내에 포장되는 것을 특징으로 하는 운반 패키지 내에 포장된 회로 보드 중간 제품.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부품(6)은 여러 개의 콘택 요소가 각각 부착되는 여러 개의 능동 부품(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 운반 패키지 내에 포장된 회로 보드 중간 제품.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콘택 요소(7)의 상기 자유 콘택 표면, 대응하는 방향(부착면)으로 마주 보는 상기 부품(6)의 표면, 및 상기 절연 재료층(1)의 표면은 모두 실질적으로 동일 레벨에 있는 것을 특징으로 하는 운반 패키지 내에 포장된 회로 보드 중간 제품.
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