KR20090022253A - 수동소자가 직접 내장된 전기회로판의 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수동소자가 직접 내장된 전기회로판의 제작방법은, 접착물질을 이용하여 격리층, 금속박층의 순서로 지지판 상에 접착시키되, 금속박층의 바깥 테두리 구역이 지지판에 접착되도록 한다. 그 후, 전도재료를 이용하여 수동소자를 한 조의 연결패드 바깥 테두리를 구비한 금속박층에 장착한다. 다음, 지지판에 접착된 수동소자를 유전층(dielectric layer)과 함께 전기회로판에 교착시킨다. 마지막으로, 금속박층의 바깥 테두리구역을 조준하여, 지지판을 기계가공하여 금속박층이 직접 노출되도록 하여, 지지판을 이탈시키고, 금속박층을 도안화하여 회로층(한 조의 연결패드 바깥 테두리에 있는 연결패드를 포함한다)을 형성한다. 이와 같이 수동소자를 연결패드에 직접 전기적으로 연결시켜, 전기회로통로의 길이를 단축함으로써 비교적 낮은 인덕턴스의 반응영향을 제공한다.

커패시터, 수동소자, 전기회로판

Description

수동소자가 직접 내장된 전기회로판의 제작방법{Method for preparation of circuit board wherein the passive components are embedded directly}

본 발명은 전기회로판의 제작방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 수동소사가 직접 내장된 전기회로판의 제작방법에 관한 것이다.

소위 "내장수동소자"(Embedded Passives)는 다층판으로 된 내층판 제작공정을 이용하고, 식각 또는 인쇄방식을 채택하여, 커패시터나 레지스터를 내층판 상에 직접 만들고, 다층판에 압력을 가하여 합성한 후, 판면 상에 용접된 분산(Discrete) 수동소자를 내장시킴으로써, 기판의 크기를 축소시키거나 같은 크기의 기판일 경우 능동소자와 그 회로의 수를 증가시킬 수 있다.

매립식(埋入式), 식립식(植入式), 또는 매장식(埋藏式) 기술은 초기에 Ohmegaply사가 사용한 것으로, 내측판 상의 동박(銅箔) 매트면(Matt Side)에, 별도의 상박막(上薄膜)인 인-니켈 합금층을 처리하여, 저항성 성분(Resistive Element)을 만들고, 이에 압력을 가하여 Thin core를 합성하였다. 그 후 다시 2차 포토레지스터와 3차 식각의 기술을 이용하여, 특정 위치에 박막 "레지스터"를 형성하였다. 상기 기술은 내층에 매입되었기 때문에, 상품명이 Buried Resistor(BR)로 명명되었 다.

그 후, 1992년 미국의 PCB 제조회사 Zycon이 다층판 중의 Vcc/GND 내층에, 별도의 초박막(2-4mil)의 유전층인 내층판을 추가하였는데, 면적이 확대된 평행 금속 동판을 이용하여, 커패시터를 제작하였다. 상품명은 Buried Capacitor(BC)로 명명되었다. 상기 제품의 장점은 베이스밴드(baseband) 제작시 잡음을 줄일 수 있고, 전하능력과 균일한 전압을 제공할 수 있다는 것이다. Zycon사는 상기 BC에 관련한 수 건의 특허를 출원하였다(미국특허번호 5,079,069, 5,161,086, 5,155,655이다).

일반적으로 낮은 인덕턴스 커패시터는, 가급적 전기의 통로를 단축시켜 그 인덕턴스를 낮추고자 한다. 이는 전기통로의 스위프(sweep)범위가 비교적 낮을 경우, 생산되는 인덕턴스가 비교적 작아지기 때문이다. 따라서 인덕턴스를 낮추기 위해서는 통로의 거리와 연결의 두께(높이)가 모두 낮아져야 한다.

내장식 커패시터를 장착하면서 분산식 부품 장착 방식을 채택하게 되는 경우, 일반적으로 회로판을 먼저 제작하고 나서, 부품을 장착한 뒤 후속의 회로판 제작을 진행하게 된다.

도 1은 종래의 커패시터 장착방법을 보여주는 설명도인데, 이를 참조한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 커패시터 장착방법을 보면, 전기회로판은 절연층(103), 절연층(103) 내부의 한 조의 연접점(14), 절연층(103) 외부의 바깥 회로층(16), 그리고 한 조의 연접점(14)과 바깥 회로층(16)을 전도시키는 블라인드 홀(blind hole)(15)로 구성된다. 커패시터(5)는 적어도 한 조의 전극(10a)을 구비하는데, 한 조의 전극(10a)은 이미 한 조의 연접점(14)과 전기적으로 연결되는 관 계에 있다.

이러한 방식에 의할 경우, 전기회로통로(18)가 통과하는 범위는 절연층(103)의 두께와 부품 사이의 거리를 포함한다. 비록 상기 방식이 종래의 부품 제작방식과 비교하여 전기적 특성이 양호해졌다고는 하지만, 개선의 여지는 여전히 남아 있는 것이다.

내장식 커패시터를 장착할 때, 일부 업자들은 직접 구멍을 뚫는 방식을 채택하기도 하는데, 커패시터를 전기회로판의 특정의 위치에 장착시킬 때, 레이져 천공구멍을 가공하여 연결통로를 제작한다.

도 2은 종래의 또 다른 커패시터 장착방법을 보여주는 설명도인데, 이를 참작한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 커패시터 장착방법에서는, 전체 구조가 절연층(103), 절연층(103) 외부의 바깥 회로층(16), 그리고 커패시터(10)의 한 조의 전극(10a)과 바깥 회로층(16)을 전도시키는 블라인드 홀(blind hole)(15)(연접점으로 작용한다)로 구성된다.

도 1에 도시된 구조와 비교하여, 도 2에 도시된 구조는 비록 전기회로통로(18)가 절연층(103)을 통과하지 않아 그 거리가 단축되어 비교적 낮은 인덕턴스 값을 가지게 되나, 이러한 방식은 대응되는 위치의 제어가 비교적 어렵고, 동시에 하나의 커패시터에 다수 개의 통로를 제작하는 하는데 어려움이 있다. 부품의 선택 방면에 있어서도, 블라인드 홀(15) 연통을 직접 제작해야 하기 때문에. 금속처리의 방식 선택에 있어서도 한계가 있다.

결론적으로, 이러한 제작방법은 모두 커패시터의 처리능력에 있어서는 동일 한 수준을 가져다주나, 인덕턴스의 특성에 있어서는 차이가 발생하게 되고, 동시에 가공 처리에 있어 각각의 우열이 있게 된다.

본 발명의 목적은, 수동소자를 연결패드에 직접 전기적으로 연결하여, 전기회로통로의 길이를 단축함으로써 비교적 낮은 인덕턴스의 반응영향을 제공하는 수동소자가 직접 내장된 전기회로판의 제작방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수동소자가 직접 내장된 전기회로판의 제작방법은, 접착물질을 이용하여 격리층, 금속박층의 순서로 지지판 상에 접착시키되, 금속박층의 바깥 테두리 구역이 지지판에 접착되도록 한다. 그 후, 전도재료를 이용하여 수동소자를 한 조의 연결패드 바깥 테두리를 구비한 금속박층에 장착한다. 다음, 지지판에 접착된 수동소자를 유전층(dielectric layer)과 함께 전기회로판에 교착시킨다. 마지막으로, 금속박층의 바깥 테두리구역에 대하여, 지지판을 기계가공하여 금속박층이 직접 노출되도록 하여 지지판을 이탈시키고, 금속박층을 도안화하여 회로층(한 조의 연결패드 바깥 테두리에 있는 연결패드를 포함한다)을 형성한다.

본 발명에 따른 수동소자가 직접 내장된 전기회로판의 제작방법은 수동소자를 연결패드에 직접적으로 연결하여 전기회로통로의 길이를 단축함으로써 비교적 낮은 인덕턴스의 반응영향을 제공하는 효과가 있다.

본 발명의 장점과 정신은 아래의 상세한 설명과 첨부된 도면을 통하여 진일보하게 이해될 수 있다.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 수동소자를 직접 내장하는 회로판 제작방법을 보여주는 설명도인데, 이를 참조한다.

본 발명에 따른 수동소자가 직접 내장된 회로판 제작방법은, 도 3g에 도시된 바와 같이, 수동소자(21)를 연결패드(13a)에 직접 전기적으로 연결하여, 전기회로통로의 길이를 단축함으로써 비교적 낮은 인덕턴스의 반응영향을 제공한다. 그 외에, 고밀도 효과에 도달하기 위하여, 상기 연결패드(13a)로 금속박을 채택하여 사용한다. 그러나 실제적으로는 금속박층(50)의 두께가 너무 얇아, 지지판(60)의 지지에 의해 그 위에 수동소자(21)를 장착시킬 수 있다(도 3c에 도시). 수동소자(21)가 완전히 장착된 후 지지판(60)을 제거할 수 있다(도 3f에 도시). 아래에서 더욱 진일보하게 전체 과정을 설명하기로 한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 접착물질(70)을 이용하여 격리층(80), 금속박층(50)의 순서로 지지판(60) 상에 접착시키되, 금속박층(50)의 바깥 테두리 구역(50a)을 지지판(60)에 접착되도록 하고, 금속박층(50)의 바깥 테두리구역(50a) 이외의 구역은 모두 격리층(80)에 접촉하도록 한다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 금속박층(50) 상에 비전도성의 한 조의 연결패드 바깥 테두리(90)를 형성한다(도 5a 내지 도 5e에 도시). 그 후 도 3c에 도시된 바 와 같이, 전도재료(20)를 이용하여 수동소자(21)를 연결패드 바깥 테두리(90)의 금속박층(50) 상에 장착한다. 그 중, 전도재료(20)는 한 조의 연결패드 외곽 테두리(90) 내에 각각 형성되어, 수동소자(21)의 한 조의 전극(21a)까지 전기적으로 연결시킨다.

수동소자(21)의 장착이 완성된 후, 판 압착 기술을 이용하여 쌍면판 또는 다층판을 교착시킨다(도 3g 또는 도에 도시), 따라서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 지지판(50) 상에 장착된 수동소자(51)를 유전층(30)과 함께 전기회로판(예를 들어, 기판(10)과 그 양측면의 회로층(11), 전원/접지층(12)에 의해)에 교착시킨다. 도 3e에 도시된 구조에서는, 다른 일측에 동박층(50)이 포함되어 있다. 유전층(30)은 섬유층(31)과 섬유층 양측의 수지층(32,33)을 포함하여 구성된다.

교착과정이 완료된 후에는, 이미 불필요해진 지지판(60)을 제거해야 한다. 도 3f에 도시된 바와 같이, 금속박층(50)의 바깥 테두리 구역(50a)을 조준하여 지지판(60)과 그 위의 접착물질(70)을 기계가공하여, 금속박층(50)이 직접 노출되도록 하는데, 지지판(60)과 그 위의 접착물질(70)을 분리시켜 전체 금속박층(50)이 노출되도록 한다. 실제 기계가공 과정에서는, 바깥 테두리구역(50a) 타단 상의 대응되는 위치에 있는 금속박층(50), 유전층(30)과 전기회로판을 함께 제거해버린다.

그 후 기계 구멍드릴(Hole drilling), 쿠퍼 플레이팅(copper plating), 바깥층 영상이동(image translation)을 진행하고, 수동소자(21)의 연결패드(13a)에 식각을 형성하여 수동소자(21)의 연통패드가 되도록 하는데, 후속테스트 과정의 연결패드(13a)로 간주될 수 있다. 도 3g에 도시된 바와 같이, 마지막으로 금속박 층(50)을 도안화하여, 회로층(13)을 형성하는데, 회로층(13)이 한 조의 연결패드 바깥 테두리에 위치한 연결패드(13a)를 포함한다. 후속작업으로는 일반적인 PCB과정, 솔드 마스크(Solder Mask), 표면처리, 성형, 출하 등등이다.

다층판을 압착 형성할 필요가 있는 경우, 필수적으로 다른 기판과 구리층에 관통공을 뚫어(수동소자(21)의 두께가 비교적 얇아야만 다른 구리층과 기판에 닿지 않을 수 있다), 수동소자(21)가 다른 섬유층과 구리층에 닿는 것을 방지하여, 소자가 단락되는 문제를 해결한다. 관통공은 레이져(laser), 드릴(drill), 펀치(punch) 또는 성형(routing) 등의 기술을 이용할 수 있다. 관통공을 뚫은 후의 유전층(30)은 다시 수동소자(21)를 장착한 지지판(60)과 교착되어 다층판을 형성한다. 당연히, 수동소자(21)는 임의의 층에 장착될 수 있으나, 원칙적으로 수동소자(21)의 유전층(30)에 관통공을 뚫을 필요가 있다. 이러한 관통공의 제작으로, 교착 후에도 수동소자(21)가 훼손되지 않으며, 또한 비교적 우수한 균일한 두께를 유지할 수 있고, 제품의 품질과 신뢰성을 증가시킬 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 수동소자를 직접 내장하는 회로판을 보여주는 설명도인데, 이를 참조한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이미 내장된 수동소자(21)에 관통공(46)을 뚫어 바깥층의 회로층(42,43)과 전기적으로 연결시키고 있다.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 연결 패드의 테두리를 보여주는 설명도인데, 이를 참조한다. 도 5a 또는 도 5b에 도시된 바와 같이, 한 조의 연결패드의 바깥테두리(90)는 모두 사각테두리 또는 원기둥테두리이다. 도 5c 또는 도 5d에 도시된 바와 같이, 한 조의 연결패드 바깥테두리(90) 사이에는 절연재료(90a)가 구비 되어 있다. 도 5e에 도시된 바와 같이, 한 조의 연결패드 바깥테두리(90)는 모두 다중의 사각테두리 또는 원기둥테두리이다.

상술한 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 설명하기 위하여 예로서 든 실시태양에 불과한 것으로, 청구범위에 기재된 본 발명의 보호범위를 제한하기 위하여 사용되는 것이 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해해야 한다. 따라서 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래의 커패시터 장착방법을 보여주는 설명도이다.

도 2은 종래의 또 다른 커패시터 장착방법을 보여주는 설명도이다.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 수동소자가 직접 내장된 회로판 제작방법을 보여주는 설명도이다.

도 4는 본 발명에 따른 수동소자가 직접 내장된 회로판을 보여주는 설명도이다.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 연결 패드의 테두리를 보여주는 설명도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

5 : 커패시터 10a : 한 조의 전극 103 : 절연층

14 : 한 조의 연접점 15 : 블라인드 홀 16 : 바깥 회로층

18 : 전기회로 통로 10 : 기판 11 : 회로층

12 : 전원/접지층 13,42,43 : 회로층 13a : 연결패드

20 : 전도재료 21 : 수동소자 30 : 유전층

31 : 섬유층 32,33 : 수지층 46 : 관통구멍

50 : 동박층 50a : 바깥테두리구역 60 : 지지판

70 : 접착물질 80 : 격리층 90a : 절연재료

Claims (7)

1. 접착물질을 이용하여 격리층, 금속박층의 순서로 지지판 상에 접착시키되, 상기 금속박층의 바깥 테두리 구역을 상기 지지판에 접착되도록 하고, 상기 금속박층의 바깥 테두리구역 이외의 구역은 모두 상기 격리층에 접촉하도록 하는 단계;

   상기 금속박층 상에 비전도성의 한 조의 연결패드 바깥 테두리를 형성하는 단계;

   전도재료를 이용하여 수동소자를 상기 한 조의 연결패드 바깥 테두리의 금속박층 상에 장착하되, 상기 전도재료는 상기 한 조의 연결패드 외곽 테두리 내에 각각 형성되어, 수동소자의 한 조의 전극까지 전기적으로 연결시키는 단계;

   상기 지지판 상에 장착된 수동소자를 유전층(dielectric layer)과 함께 전기회로판에 교착시키는 단계;

   상기 금속박층의 바깥 테두리 구역을 조준하여, 상기 지지판과 그 위의 접착물질을 기계가공하여, 상기 금속박층이 직접 노출되도록 하는데, 상기 지지판과 그 위의 접착물질을 분리시켜, 상기 금속박층 전체가 노출되도록 하는 단계; 및

   상기 금속박층을 도안화하여, 회로층을 형성하는데, 상기 회로층이 한 조의 연결패드 바깥 테두리에 위치한 연결패드를 포함하도록 하는 단계를 포함하여 구성되는 수동소자가 직접 내장된 전기회로판의 제작방법.
2. 제 1항에 있어서, 교착작업을 진행하기 전에 선택적으로 상기 유전층과 상기 전기회로판에 관통공을 형성하는 수동소자가 직접 내장된 전기회로판의 제작방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 유전층은 섬유층과 상기 섬유층 양측의 수지층으로 이루어지는 수동소자가 직접 내장된 전기회로판의 제작방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 금속박층의 바깥 테두리 구역을 조준하여, 상기 지지판과 그 위의 접착물질, 그리고 이와 대응되는 위치의 상기 금속박층, 상기 유전층, 상기 전기회로층을 기계가공하는 수동소자가 직접 내장된 전기회로판의 제작방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 한 조의 연결패드의 바깥테두리는 모두 사각테두리 또는 원기둥테두리가 되는 수동소자가 직접 내장된 전기회로판의 제작방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 한 조의 연결패드 바깥테두리 사이에는 절연재료가 구비되는 수동소자가 직접 내장된 전기회로판의 제작방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 한 조의 연결패드 바깥테두리는 모두 다중의 사각테두리 또는 원기둥테두리가 되는 수동소가를 직접 내장된 전기회로판의 제작방법.

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