KR20080113501A - 범프 비아를 이용한 인쇄 회로 기판 및 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄 회로 기판 제조 기술에 관한 것으로, 특히 범프를 이용한 관통 홀 기판을 제작하는 공법에 관한 것이다. 본 발명은 종래 기술과 달리 내층 코어를 사용하지 않고 임시 접착제 양면에 동박 포일을 형성한 캐리어를 시작 재료로 하여 범프를 형성하고 관통 홀을 제작하여 다층 기판을 제조함으로써 기판을 박판으로 제조할 수 있으며, 한 번의 공정으로 두 개의 인쇄 회로 기판을 만들 수 있는 장점이 있다.

인쇄 회로 기판, 빌드업, 범프, 라미네이션, 관통 홀, 캐리어.

Description

범프 비아를 이용한 인쇄 회로 기판 및 제작 방법{PRINTED CIRCUIT BOARD WITH BUMP VIA AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도1a 내지 도f는 종래 기술로서 마츠시다 전기산업주식회사의 알리브(ALIVH) 공법의 공정 순서를 나타낸 도면.

도2a 내지 도2f는 종래 기술로서 일본 노스사의 NMBI 제조 공법의 공정 순서를 나타낸 도면.

도3a 내지 도3k는 종래 기술로서 대한민국 특허 제462,835호에 개시된 범프 비아 기판 제조 공법의 공정 순서를 나타낸 도면.

도4a 내지 도4d는 본 발명에 따른 범프 비아를 이용한 기판 제조 방법을 나타낸 도면.

도5a 및 도5b는 본 발명에 따라 제작된 기판의 단면 현미경 SEM 사진을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 절연 재료

11 : 비아홀

12 : 금속성 페이스트

13 : 구리 금속 포일

20 : 내층 코어 기판

21 : 범프

34 : 빌드업 레진

36 : 동박 회로

40 : 임시 접착제

42 : 드라이 필름

43 : 금속 범프

43' : 적층된 범프

45 : 프리프레그(PREPREG)

46 : 동박 포일

400 : 캐리어

본 발명은 인쇄 회로 기판 제조 기술에 관한 것으로, 특히 범프(bump)를 이용한 관통 홀(through hole) 기판을 제작하는 공법에 관한 것이다.

최근 전자 기기의 고성능화, 고집적화, 및 소형화 추세에 부합하기 위하여 인쇄 회로 기판의 두께를 박막화 하면서 다층 배선 회로를 빌드업하는 인쇄 회로 기판 제조 기술을 다각도로 연구하고 있다. 이와 같은 추세에 따라, 마이크로 비아를 수직 방향으로 연속 배열하여 스택 비아를 적용하는 기판 제조 방안이 제시된 바 있다. 스택형 비아홀을 적용한 빌드업 인쇄 회로 기판 제조 기술로써 마츠시다 전기산업주식회사의 알리브(ALIVH) 공법과 일본 노스사의 NMBI(Neo Manhattan Bump Interconnection) 공법이 있다. 종래기술로서 알리브 공법을 도1a 내지 도1f를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 레이저 드릴링 기술을 이용하여 인쇄 회로 기판의 각 층을 구성하는 절연 재료(10)에 비아 홀(11)을 형성한 후, 그 비아 홀을 금속성 페이스트(12)로 충전시킨다. 이어서, 구리 금속 포일(13; foil)을 절연 재료 표면에 핫 프레스(hot press) 방식으로 라미네이션(lamination)하고 사진 식각법으로 회로(14)를 구성하면 한 개의 층이 완성된다. 이와 같은 방식으로 각각의 층을 제조한 후, 이들의 위치를 정렬하고 다시 핫 프레스를 이용하여 라미네이션하여 도1f와 같이 한 개의 기판을 완성한다.

또한, 일본 노스사의 NMBI 제조 공법은 도2a에서 도시한 바와 같이 내층 코어 기판(20)을 제작한 후에 제3층 재료를 식각하여 도2c에서와 같이 범프(21)를 제작한다. 이어서, B 스테이지의 프리프레그(PREPREG)를 라미네이션하여 외층 기판(22)을 제작한다. 도2e를 참조하면, 내층 코어(20)와 외층 기판(22)을 정렬하고 핫 프레스 함으로써 C 스테이지로 경화시킨다. 최종적으로, 도2f에서와 같이 외층에 동박을 부식하여 회로를 형성하게 된다.

한편, 본원 특허출원의 출원인이 2002년도에 출원한 대한민국 특허 제462,835호에는 레진을 코팅하고 구리 포일을 사용하여 범프 비아를 형성하는 기술이 개시되어 있다. 도3a 내지 도3k는 본원 출원인의 대한민국 특허 제462,835호에 개시된 범프 비아 기판 제조 공법을 나타낸 도면이다.

도3a 내지 도3k를 참조하면, 종래 기술은 내층 코어(30)를 준비한 다음 무전해 동도금(31)을 진행하고 드라이 필름(32)을 라미네이션하고 패턴 형성한다. 이어서, 도3d를 참조하면 드라이 필름(32)에 대해 노출된 무전해 동도금 상부에 전해 동도금(33)을 수행한다. 이후에, 드라이 필름을 제거하면 도3e와 같이 형성된다.

한편, 층간 비아 뒤에 동도금 범프가 형성되면 양면에 빌드업 레진(34)을 코팅하고 표면을 스크러빙 한다(도3g). 이어서, 구리(35)를 도금하고 이미지 작업을 수행하여 동박 회로(36)를 형성한다.

그런데, 전술한 종래기술들은 공히 내층 코어 기판을 사용하여 범프를 접속하는 방식에 의존하고 있으므로 얇은 두께의 박판 제조가 용이하지 않은 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 범프를 이용하여 관통홀 기판을 제작하는 공법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제2 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 범프를 이용하여 관통 홀을 제작하되 소형화 및 고밀도화된 전자기기에 적용될 수 있는 박판 기판을 제조할 수 있는 공법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 인쇄 회로 기판을 제조하는 방법에 있어서, (a) 임시 접착제 양면에 동박 포일을 접착하여 형성한 캐리어의 동박 포일 상부에 드라이 필름을 도포하고 패턴 형성하여 상기 동박 포일을 선택적으로 노출하는 단계; (b) 상기 캐리어에 동도금을 수행하여 상기 드라이 필름이 도포된 캐리어의 동박 포일 표면 중에 노출된 부위에만 구리 범프를 형성하는 단계; (c) 드라이 필름을 박리 제거하고 범프가 원하는 위치에 형성된 캐리어 위에 프리프레그와 동박 포일을 차례로 정렬하여 라미네이션을 진행하는 단계; 및 (d) 상기 임시 접착제를 벗겨내어 상기 캐리어로부터 상하 두 개의 기판으로 분리하는 단계를 포함하는 기판 제조 방법을 제공한다.

이하에서는, 첨부 도면 도4 및 도5을 참조하여 본 발명에 따른 기판 제조 공법의 양호한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은 임시 접착제(temporary adhesive)에 구리 포일(copper foil)을 붙인 캐리어(carrier)를 사용하여 범프(bump)를 도금하고 도금된 범프를 연마 공법에 의해 균일화하여 두 개의 PCB를 한번에 관통 홀을 형성하여 제작하는 것을 요지로 한다.

도4a를 참조하면, 본원 발명은 종래기술과 달리 임시 접착제(40)의 양면에 동박 포일(41; copper foil)을 붙인 캐리어(400)를 시작 재료로 사용한다. 본 발명에 따른 캐리어(400)를 구성하는 임시 접착제(40)는 레진 계통의 수지 접착제가 사용될 수 있으며 이후의 후속 공정을 진행한 후에 벗겨져서(peel off) 양측 동박 포일(41)이 서로 분리될 수 있어야 한다.

도4b를 참조하면, 임시 접착제(40) 양면에 동박 포일(41)이 덮힌 캐리어(400)에 드라이 필름(42) 또는 기타 감광성 레지스트를 도포하여 노광 및 현상 공정을 진행하여 패턴을 형성한다. 이어서 동도금을 진행하면, 도4c에 도시된 바와 같이, 패턴 형성된 드라이 필름(42)에 의해 노출된 부위 위에만 동도금 범프(43)가 형성된다.

도4d를 참조하면, 동도금 범프(43)가 양면에 형성된 캐리어(400)에 대해 연마 공정(grinding)을 진행하여 드라이 필름(42)에 대해 단차가 발생한 범프(43)를 연마한다. 이어서, 드라이 필름(42)를 박리 제거하고 프리프레그(PREPREG; 45)와 동박 포일(46)을 범프가 형성된 캐리어(400) 양면 위에 정렬하여 라미네이션 함으로써 범프(43)와 동박 포일(46)이 완전히 밀착되도록 한다.

이때에, 본 발명의 양호한 실시예로서 범프(43)의 높이 단차보다 프리프레그(45)의 두께를 얇게 해서 라미네이션 진행시에 범프(43)와 동박 포일(46)이 완전히 밀착되도록 할 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예에 따라 프리프레그(45)의 두께는 범프(43)의 높이보다 약 10 ~ 15㎛ 정도 얇게 할 수 있다. 이때에, 범프(43)와 동박 포일(46)이 완전히 밀착해서 동박 포일(46)의 표면에 범프 자국이 생길 수 있다. 이어서, 라미네이션 과정에서 범프(43)와 동박 포일(46)이 밀착되면서 돌출된 부위를 연마 작업(grinding)을 통해 제거하면 도4f에서와 같은 형태를 얻게 된다.

마지막으로, 도4g에서와 같이 임시 접착제를 벗겨 내어(peel off) 제거하면 두 개의 기판이 만들어진다. 이후에는 도4g에서 만들어진 두 개의 기판을 종개 기술에 따라 이미지 형성을 하고 적층하여 코어 기판으로써 다층기판을 제작할 수 있다. 또한 본 발명에 따라 제작한 기판은 이층 패키지(2L PKG) 기판으로 제작 가능 하다.

도5a 및 도5b는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 범프를 이용하여 형성한 관통홀 기판의 단면 SEM사진을 나타낸 도면이다. 도5a 및 도5b를 참조하면 금속 범프(43)가 동박 포일(46)과 접촉되어 관통홀을 이르고, 도5b의 하단에는 적층된 범프(43＇)가 도시되어 있다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허 청구 범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개선하였다. 본 발명의 특허 청구 범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술 될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용될 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 진화, 치환 및 변경이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명은 종래 기술과 달리 내층 코아를 사용하지 않고 임시 접착제 양면에 동박 포일을 형성한 캐리어를 시작재료로 하여 범프를 형성하고 관 통홀을 제작하여 다층 기판을 제조함으로써 박판 기판을 제조할 수 있으며 한 번의 공정으로 두 개의 PCB를 만들 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 인쇄 회로 기판을 제조하는 방법에 있어서,

   (a) 임시 접착제 양면에 동박 포일을 접착하여 형성한 캐리어의 동박 포일 상부에 드라이 필름을 도포하고 패턴 형성하여 상기 동박 포일을 선택적으로 노출하는 단계;

   (b) 상기 캐리어에 동도금을 수행하여 상기 드라이 필름이 도포된 캐리어의 동박 포일 표면 중에 노출된 부위에만 구리 범프를 형성하는 단계;

   (c) 드라이 필름을 박리 제거하고 범프가 원하는 위치에 형성된 캐리어 위에 프리프레그와 동박 포일을 차례로 정렬하여 라미네이션을 진행하는 단계; 및

   (d) 상기 임시 접착제를 벗겨내어 상기 캐리어로부터 상하 두 개의 기판으로 분리하는 단계

   를 포함하는 기판 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 단계 (c) 또는 상기 단계 (d) 이후에 표면을 연마하는 단계를 더 포함하는 기판 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 따른 기판 제조 방법으로 제작한 기판을 적층하여 형성한 다층 인쇄 회로 기판.

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