KR20090042556A

KR20090042556A - 인쇄회로기판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20090042556A
Application number: KR1020070108384A
Authority: KR
Inventors: 목지수; 유제광; 이응석; 류창섭
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2009-04-30
Also published as: US20090107709A1; JP2009111331A; CN101420821A

Abstract

인쇄회로기판 및 그 제조방법이 개시된다. 절연층과, 상기 절연층의 상하면에 형성된 회로패턴과, 상기 회로패턴을 전기적으로 연결되도록 상기 절연층을 관통하여 형성된 범프를 포함하되, 상기 범프와 상기 회로패턴의 사이에는 상기 회로패턴과 상기 범프의 접촉력을 증가시키는 합금층이 개재된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판이 제공된다.

절연층, 회로패턴, 범프, 합금층

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{PCB and manufacturing method thereof}

본 발명은 범프를 이용한 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

전자부품의 발달로 인해 인쇄회로기판의 고밀도화를 위한 회로패턴의 층간 전기적 도통 및 미세회로 배선이 적용된 HDI(high density interconnection)기판의 성능을 향상할 수 있는 기술이 요구되는 실정이다. 즉, HDI기판의 성능향상을 위해서는 회로패턴의 층간 전기적 도통 기술 및 설계의 자유도를 확보하는 기술이 필요하다. 종래기술에 따른 다층 인쇄회로기판의 제조공정은 드릴링, 화학동 및 전기 동도금으로 도금층을 형성하고, 회로층을 형성한다. 그러나, 이와 같은 종래의 다층 인쇄회로기판 제조공정은 핸드폰 등의 적용제품의 가격 하락에 따른 저비용에 대한 요구, 양산성을 높이기 위한 리드 타임(lead-time) 단축에 대한 요구 등을 만족시키지 못하는 문제가 있으며, 이러한 문제를 해결할 수 있는 새로운 제조공정이 요구되는 실정이다.

종래기술의 위와 같은 문제점을 보완하기 위하여 도전성 페이스트를 이용하여 층간 연결을 하는 공법이 상용화되고 있다. 그러나 이미 상용화된 도전성 페이 스트를 이용한 층간연결 공법은 동 도금을 이용한 층간연결 공정보다 비저항이 높고, 동박과의 접착력이 낮은 문제점이 있었다.

본 발명은 금속층과 범프의 접촉면에 비저항을 낮추는 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 절연층과, 상기 절연층의 상하면에 형성된 회로패턴과, 상기 회로패턴을 전기적으로 연결되도록 상기 절연층을 관통하여 형성된 범프를 포함하되, 상기 범프와 상기 회로패턴의 사이에는 상기 회로패턴과 상기 범프의 접촉력을 증가시키는 합금층이 개재된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판이 제공된다.

상기 합금층은 구리와 주석을 성분으로 하며, 상기 합금층은 Cu₆Sn₅이거나 CuSn₃일 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, (a) 제1 금속층에 은 파우더, 은 플레이크(flake) 및 주석 파우더를 포함하는 페이스트로 범프를 형성하는 단계, (b) 상기 제1 금속층에 절연층을 적층하여 상기 범프가 상기 절연층을 관통하도록 하는 단계, (c)상 기 절연층에 제2 금속층을 가온가압하여 적층하여, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층이 상기 범프로 전기적으로 연결되도록 하는 단계, 및 (d) 상기 제1 및 제2 금속층을 일부 제거하여 회로패턴을 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법이 제공된다.

상기 (c) 단계는, 상기 제1 금속층과 상기 범프의 접촉면 및 상기 제2 금속층과 상기 범프의 접촉면에는 구리와 주석의 합금층이 형성되도록 가온하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 합금층은 구리와 주석을 성분으로 하며, 상기 합금층은 Cu₆Sn₅ 이거나 CuSn₃일 수 있다.

이상의 과제 해결 수단과 같이, 금속층과 범프 사이에 합금층을 개재하여 인쇄회로기판을 제조함으로써 회로패턴의 층간을 신뢰성 있게 전기적으로 연결할 수 있다. 결과적으로 범프와 회로패턴의 연결부분에서저항을 낮출 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법의 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번 호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법의 순서도이며, 도2 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조 공정도이다. 도2 내지 도 6을 참조하면, 제1 금속층(21), 범프(22), 절연층(23), 제2 금속층(24), 회로패턴(25), 합금층(26)이 도시되어 있다.

S11은 제1 금속층에 은 파우더, 은 플레이크(flake) 및 주석 파우더를 포함하는 페이스트로 범프를 형성하는 단계이다.

제1 금속층(21)은 동박을 일반적으로 사용하나, 전도성이 있는 금속이면 다른 재질을 사용할 수도 있다.

본 단계에서는 이러한 제1 금속층(21)의 상면에, 마스크를 이용하여페이스트(paste)를 범프(22) 형태로 형성한다. 페이스트에는 은(Ag) 파우더 은 플레이크 및 주석(Sn) 파우더를 포함한다. 페이스트 상태를 유지하기 위하여 에폭시 바인더(binder), 분산재 등을 더 포함할 수 있다.

도 3과 같이 범프(22)가 형성되면, 경화시키는 단계를 더 진행할 수 있다. 범프(22)는 절연층(23)을 관통할 수 있을 정도의 경도는 유지되어야 한다.

S12는 제1 금속층에 절연층을 적층하여 범프가 절연층을 관통하도록 하는 단계로서, 도 4는 이에 상응하는 공정이다.

절연층(23)은 프리프레그가 일반적으로 사용된다. 그러나, 비전도성 물질이라면 다양한 재질을 사용할 수 있다. 절연층(23)의 경도는 범프(22)의 경도보다 낮은 것이 좋다. 제1 금속층(21)에 절연층(23)을 적층하면, 범프(22)는 절연층(23)을 관통하게 되어 도 4와 같이 된다.

S13은 상기 절연층에 제2 금속층을 가온가압하여 적층하여, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층이 상기 범프로 전기적으로 연결되도록 하는 단계로서 도 5는 이에 상응하는 공정이다.

제2 금속층(24)은 제1 금속층(21)과 동일한 재질인 것이 좋다. 제2 금속층(24)을 가온가압하여 절연층(23)에 적층하면, 범프(22)에 의해서 제1 금속층(21)과 제2 금속층(24)은 전기적으로 연결된다. 이때, 범프(22)에는 주석이 함유되어 있다. 주석은 비교적 낮은 온도에서 녹기 때문에 쉽게 다른 금속과 결합하여 합금층(26)을 형성한다.

특히 도 6과 같이, 제1 금속층(21)과 범프(22)의 경계면, 제2 금속층(24)과 범프(22)의 경계면에서 합금층(26)을 형성한다. 이러한 합금층(26)은 Cu₆Sn₅ 이거나 CuSn₃이다. 이러한 합금층(26)에 의해서 범프(22)와 금속층(21, 24)의 결합은 치밀하게 되어 밀착력을 높힌다. 결과적으로, 범프(22)의 비저항을 낮추게 된다.

S14는 상기 제1 및 제2 금속층을 일부 제거하여 회로패턴을 형성하는 단계이 다. 제1 및 제2 금속층(21, 24)를 에칭으로 제거하면 회로패턴(25)이 형성된다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다. 도 7을 참조하면, 인쇄회로기판(30), 절연층(31), 범프(32), 회로패턴(33), 합금층(34)이 도시되어 있다.

본 인쇄회로기판(30)은 절연층(31)의 상하면에 회로패턴(33)이 형성되어 있으며, 이들 회로패턴(33)은 범프(32)로서 전기적으로 연결된다. 범프(32)는 은 파우더, 은 플레이크 및 주석 파우더를 포함하여 구성된다. 또한, 에폭시 바인더를 더 포함할 수 있다.

한편, 범프(32)와 회로패턴(33)의 사이에는 합금층(34)이 개재되어 있다. 합금층(34)은 주석과 구리를 주성분으로 포함된다. 이러한 합금층(34)의 화학식은 Cu₆Sn₅ 이거나 CuSn₃이다.

이와 같이, 범프(32)와 회로패턴(33)사이에 합금층(34)이 개재됨으로써, 범프(32)와 회로패턴(33)의 밀착력은 좋아지고, 전기적 흐름도 좋아져 범프(32)로 인한 비저항은 낮아지게 된다.

한편, 이러한 합금층(34)을 범프(32)와 회로패턴(33)사이에 형성하는 방법은 도 2내지 도 6의 실시예에서 충분이 설명하였다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 해당기술 분야 에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 5는 종래기술에 따른 범프 형성 공정도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 범프 형성 방법의 순서도.

도 7내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 범프 형성 공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

금속판(21) 하단 범프(22)

제1 마스크(231) 제2 마스크(232)

스퀴지(24) 제1 천공홀(251)

제2 천공홀(252) 전도성 페이스트(261, 263)

잔류 페이스트(262) 제3 천공홀(271)

상단 범프(28)

Claims

절연층과;

상기 절연층의 상하면에 형성된 회로패턴과;

상기 회로패턴을 전기적으로 연결되도록 상기 절연층을 관통하여 형성된 범프를 포함하되,

상기 범프와 상기 회로패턴의 사이에는 상기 회로패턴과 상기 범프의 접촉력을 증가시키는 합금층이 개재된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,

상기 합금층은 구리와 주석을 성분으로 하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제2항에 있어서,

상기 합금층은 Cu₆Sn₅인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
제2항에 있어서,

상기 합금층은 CuSn₃인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
(a) 제1 금속층에 은 파우더, 은 플레이크(flake) 및 주석 파우더를 포함하는 페이스트로 범프를 형성하는 단계;

(b) 상기 제1 금속층에 절연층을 적층하여 상기 범프가 상기 절연층을 관통하도록 하는 단계;

(c)상기 절연층에 제2 금속층을 가온가압하여 적층하여, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층이 상기 범프로 전기적으로 연결되도록 하는 단계; 및

(d) 상기 제1 및 제2 금속층을 일부 제거하여 회로패턴을 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 (c) 단계는,

상기 제1 금속층과 상기 범프의 접촉면 및 상기 제2 금속층과 상기 범프의 접촉면에는 구리와 주석의 합금층이 형성되도록 가온하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 구리와 주석의 합금층은 Cu₆Sn₅인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 구리와 주석의 합금층은 CuSn₃인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.