KR20090060551A - Method for manufacturing printed circuit board embedded semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
최근 전자산업의 발달에 따라 전자제품이 점차로 경박단소화 및 고기능화되고 있는 추세이다. 이와 더불어, 전자산업의 기술은 반도체 소자 등의 역할을 인쇄회로기판에 부여하는 방향으로 발전하고 있다. 즉 반도체 소자 등이 인쇄회로기판에 내장된 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판이 개발되고 있다. 이러한 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판에서 반도체 소자가 내부에 삽입되기 때문에, 반도체 소자가 외부에 실장되는 것보다 안정된 수율을 유지할 수 있는 장점이 있다. Recently, with the development of the electronics industry, electronic products are gradually becoming thin and short and highly functional. In addition, the technology of the electronic industry is developing in a direction to give a printed circuit board the role of a semiconductor device. That is, a semiconductor device embedded printed circuit board in which semiconductor devices and the like are embedded in a printed circuit board has been developed. Since the semiconductor device is inserted in the semiconductor device-embedded printed circuit board, there is an advantage of maintaining a stable yield than the semiconductor device is mounted outside.
그런데 상기와 같은 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판은 제조 절차가 복잡한 문제점이 있다. 즉 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판을 이루는 각각의 구성의 형태를 각각의 구성을 적층하면서 변경해야 한다. 그리고 인쇄회로기판에 내장되는 반도체 소자로부터 인출되는 회로를 형성하기 위해서, 도금(plating), 에칭(etching)과 같은 복잡한 공정이 이루어져야 한다. 이로 인하여, 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판을 제조하는데 비교적 장시간 및 고비용이 소요된다. However, the semiconductor device embedded printed circuit board has a complicated manufacturing process. In other words, the shape of each component of the semiconductor element-embedded printed circuit board must be changed while stacking the respective components. In order to form a circuit drawn out from a semiconductor device embedded in a printed circuit board, a complicated process such as plating and etching must be performed. As a result, it takes a relatively long time and high cost to manufacture a printed circuit board embedded with a semiconductor element.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 다수개의 도전성 패드를 갖는 반도체 소자가 내장되는 인쇄회로기판을 제조하는 방법은, 일정 두께의 하부 절연판을 준비하는 과정과, 상기 하부 절연판 상으로 상기 반도체 소자를 삽입하기 위한 소자 실장 영역이 형성된 베이스 기판을 적층하는 과정과, 상기 소자 실장 영역을 통해 상기 반도체 소자를 삽입하는 과정과, 상기 도전성 패드 각각을 노출시키기 위한 개구부가 형성된 상부 절연판을 상기 베이스 기판 및 상기 반도체 소자 상으로 적층하는 과정과, 상기 도전성 패드로부터 상기 상부 절연판 상으로 각각 연장되는 다수개의 도전성 배선을 인쇄하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a printed circuit board including a semiconductor device having a plurality of conductive pads, including preparing a lower insulating plate having a predetermined thickness, and forming the semiconductor device on the lower insulating plate. Stacking the base substrate on which the device mounting region for insertion is formed, inserting the semiconductor device through the device mounting region, and forming an upper insulating plate having an opening for exposing each of the conductive pads. Laminating onto a semiconductor device, and printing a plurality of conductive wires each extending from the conductive pad onto the upper insulating plate.
따라서, 상기와 같은 본 발명에 따른 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판의 제조 방법은, 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판을 이루는 각각의 구성을 개별적으로 준비하고, 이들을 순차적으로 적층한다. 뿐만 아니라, 인쇄회로기판에 내장되는 반도체 소자로부터 인출되는 도전성 배선을 인쇄 방식으로 형성한다. 이로 인하여, 비교적 단순한 제조 절차에 따라 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판을 제조할 수 있다. 이에 따라, 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판을 제조하는데 소요되는 시간 및 비용을 절감시킬 수 있다. Therefore, according to the method for manufacturing a semiconductor device-embedded printed circuit board according to the present invention as described above, each component of the semiconductor device-embedded printed circuit board is separately prepared, and these are sequentially stacked. In addition, the conductive wiring drawn out from the semiconductor element embedded in the printed circuit board is formed by a printing method. As a result, a semiconductor device embedded printed circuit board may be manufactured according to a relatively simple manufacturing procedure. Accordingly, it is possible to reduce the time and cost required to manufacture a printed circuit board embedded with a semiconductor device.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, exemplary embodiments will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판을 도시하는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a printed circuit board having a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판(100)은, 하부 절연판(10), 베이스 기판(20), 반도체 소자(30), 상부 절연판(50), 도전성 배선(60) 및 보호판(70)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the semiconductor device-embedded
즉 하부 절연판(10) 상에 베이스 기판(20)과 반도체 소자(30)가 적층되어 있다. 이 때 반도체 소자(30)는 반도체 소자(30)와 적어도 동일한 사이즈로 베이스 기판(20)에 형성된 소자 실장 영역(21)을 통해 삽입되어 있다. 그리고 베이스 기판(20) 및 반도체 소자(30) 상에 상부 절연판(50)이 적층되어 있다. 이 때 반도체 소자(30)의 도전성 패드(31)는 상부 절연판(50)의 개구부(51)들을 통해 외부로 노출되어 있다. 또한 각각의 도전성 배선(60)이 특정 도전성 패드(31)로부터 상부 절연판(50) 상으로 상호 이격되어 연장되도록 인쇄되어 있다. 게다가 상부 절연 판(50) 및 도전성 배선(60) 상에 보호판(70)이 적층되어 있다. 이 때 각각의 도전성 배선(60)의 일정 영역이 보호판(70)으로부터 외부로 노출되어 있다. That is, the
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판(100)의 제조 절차를 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The manufacturing process of the semiconductor device-embedded printed
그리고 도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판의 제조 절차를 도시하는 도면들이다. 이 때 도 2는 하부 절연판을 준비하는 단계를 도시하는 단면도이고, 도 3은 베이스 기판을 적층하는 단계를 도시하는 단면도이고, 도 4는 베이스 기판에 반도체 소자를 삽입하는 단계를 도시하는 단면도이고, 도 5는 상부 절연판을 적층하는 단계를 도시하는 단면도이며, 도 6은 도전성 배선을 인쇄하는 단계를 도시하는 단면도이다. 본 실시예에서 인쇄회로기판은 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board; FPCB)인 경우를 가정하여 설명한다. 1 to 6 are diagrams illustrating a manufacturing process of a semiconductor device-embedded printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view showing a step of preparing a lower insulating plate, FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step of stacking a base substrate, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of inserting a semiconductor element in the base substrate, FIG. 5 is a cross-sectional view showing the step of laminating the upper insulating plate, and FIG. 6 is a cross-sectional view showing the step of printing the conductive wiring. In this embodiment, the printed circuit board will be described on the assumption that the flexible printed circuit board (FPCB) is used.
먼저, 본 실시예에 따른 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판(100)의 제조 절차는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 절연판(10)을 준비하는 단계로부터 출발한다. 이 때 하부 절연판(10)은 일정 두께의 플레이트 형태로 준비된다. 그리고 하부 절연판(10)은 절연성의 폴리이미드(Polyimide)로 이루어질 수 있다. 여기서, 폴리이미드는 고분자 소재로, 내마모성, 내열성, 자기윤활성, 내크리이프성, 전기 절연성 등이 양호하다. 뿐만 아니라, 폴리이미드는 진공 상태에서의 플라스마 특성이 우수하기 때문에, 고온 및 고압의 환경에서 작업하기에 적합한 소재이다. 또한 하부 절연판(10)은 일면에 형성되는 금속 배선층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 이 때 하부 절연판(10)은 금속 배선층의 일정 영역을 타면을 통해 외부로 노출시키는 구조로 준비될 수 있다. First, the manufacturing process of the semiconductor device-embedded printed
다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(20)을 준비하여, 하부 절연판(10) 상으로 적층하는 단계를 진행한다. 이 때 베이스 기판(20)은 프리프레그(prepreg)로 이루어질 수 있다. 여기서, 프리프레그는 유리섬유에 열경화성 수지를 침투시켜 반 경화 상태의 소재이다. Next, as shown in FIG. 3, a step of preparing a
즉 베이스 기판(20)은 반도체 소자(30)를 삽입하기 위한 적어도 하나의 소자 실장 영역(21)이 형성된 구조로 준비된다. 이 때 소자 실장 영역(21)은, 베이스 기판(20)의 하부 절연판(10)에 적층되는 면에 반대되는 일면으로부터 수직하게 형성되는 오목홈일 수 있다. 또는 소자 실장 영역(21)은, 베이스 기판(20)의 양면을 통해 수직으로 형성되는 관통홀일 수 있다. 즉 베이스 기판(20)에서, 소자 실장 영역(21)은 반도체 소자(30)의 위치에 대응하여, 반도체 소자(30)와 적어도 동일한 사이즈로 형성된다. 이 후 베이스 기판(20)은 하부 절연판(10) 상으로 적층된다. 이 때 베이스 기판(20)은 외부로부터 가해지는 열과 압력에 의해 하부 절연판(10) 상으로 접착된다. 즉 베이스 기판(20)은 반경화 상태로 구현되기 때문에, 베이스 기판(20)을 하부 절연판(10) 상에 접착시키는데, 별도의 접착제를 필요로하지는 않는다. 또한 베이스 기판(20)은 금속 배선층이 형성된 하부 절연판(10)의 일면 상으로 적층될 수 있다. 이를 위해, 베이스 기판(20)은 금속 배선층과 연결되는 비아(via; 도시되지 않음)를 더 포함하도록 준비될 수 있다.That is, the
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(20)의 소자 실장 영역(21) 으로 반도체 소자(30)를 삽입하는 단계를 진행한다. 이 때 반도체 소자(30)는 활성면 상에 형성되는 다수개의 도전성 패드(31)들을 갖는다. 즉 반도체 소자(30)의 활성면이 외부로 노출되도록, 반도체 소자(30)가 소자 실장 영역(21)으로 삽입된다. 그리고 반도체 소자(30)는 소자 실장 영역(21)을 통해 돌출되지 않도록 소자 실장 영역(21)에 삽입되어야 한다. Next, as shown in FIG. 4, the
이 때 반도체 소자(30)는 활성면에 반대되는 비활성면에 접착 물질(40)이 도포된 상태로 소자 실장 영역(21)에 삽입될 수 있다. 이 때 소자 실장 영역(21)이 오목홈이면, 반도체 소자(30)는 접착 물질(40)을 통해 베이스 기판(20)에 접착될 수 있다. 또는 소자 실장 영역(21)이 관통홀이면, 반도체 소자(30)는 접착 물질(40)을 통해 하부 절연판(10)에 접착될 수 있다. 이 때 소자 실장 영역(21)과 반도체 소자(30) 사이에 공간이 형성되면, 공간에 접착 물질(40)을 충진시킬 수 있다. In this case, the
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 절연판(50)을 준비하여, 베이스 기판(20) 및 반도체 소자(30) 상으로 적층하는 단계를 진행한다. 이 때 상부 절연판(50)은 일정 두께의 플레이트 형태를 갖는다. 그리고 상부 절연판(50)은 절연성의 폴리이미드로 이루어질 수 있다. 여기서, 폴리이미드는 고분자 소재로, 내마모성, 내열성, 자기윤활성, 내크리이프성, 전기 절연성 등이 양호하다. 뿐만 아니라, 폴리이미드는 진공 상태에서의 플라스마 특성이 우수하기 때문에, 고온 및 고압의 환경에서 작업하기에 적합한 소재이다. Subsequently, as shown in FIG. 5, the upper
즉 상부 절연판(50)은 반도체 소자(30)의 도전성 패드(31) 각각을 외부로 노 출시키기 위한 다수개의 개구부(51)들이 형성된 구조로 준비된다. 이 후 상부 절연판(50)은 베이스 기판(20) 및 반도체 소자(30) 상으로 적층된다. 이 때 상부 절연판(50)은 각각의 도전성 패드(31)에 대응하여 각각의 개구부(51)들이 위치되도록 정렬된 다음, 베이스 기판(20) 및 반도체 상으로 적층된다. 그리고 상부 절연판(50)은 외부로 가해지는 열과 압력에 의해 베이스 기판(20) 상으로 접착된다. 즉 베이스 기판(20)은 반경화 상태로 구현되기 때문에, 베이스 기판(20) 상에 상부 절연판(50) 상에 접착시키는데, 별도의 접착제를 필요로하지는 않는다. 이 때 상부 절연판(50)은 베이스 기판(20)의 비아를 더 노출시킬 수 있다. That is, the upper insulating
계속해서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 절연판(50) 상으로 도전성 배선(60)을 인쇄하는 단계를 진행한다. 이 때 각각의 도전성 패드(31)로부터 상부 절연판(50) 상으로 연장되도록, 도전성 잉크로 도전성 배선(60)을 드로잉한다. 즉 일정 패턴을 따라 도전성 잉크를 분사한다. 여기서, 도전성 잉크는 은 나노(silver nano) 입자, 분산제 및 용매가 혼합된 용액으로서, 도전성 잉크에서 은 나노 입자의 함유량은 50 내지 70 %이다. 그리고 열을 가하여, 도전성 잉크를 분사된 형태로 경화시킨다. 이 때 도전성 잉크의 분산제 및 용매가 제거된다. 또한 열을 더 가하여, 도전성 잉크의 은 나노 입자들을 소결시킨다. 이 때 도전성 배선(60)은 상호 이격되어 위치되도록 인쇄되어야 한다. 그리고 도전성 배선(60)은 비아로부터 상부 절연층(50) 상으로 연장되도록 더 인쇄될 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 6, the step of printing the
마지막으로, 보호판(70)을 준비하여, 상부 절연판(50) 및 도전성 배선(60) 상으로 적층하는 단계를 진행함으로써, 도 1에 도시된 바와 같은 반도체 소자 내장 형 인쇄회로기판의 제조가 완료된다. 즉 보호판(70)은 각각의 도전성 배선(60)의 일정 영역을 노출시키기 위한 다수개의 오프닝(opening; 71)들이 형성된 구조를 갖도록 준비된다. 이 후 보호판(70)은 상부 절연판(50) 및 도전성 배선(60) 상으로 적층된다. 이 때 보호판(70)은 각각의 도전성 배선(60)에 대응하여 각각의 오프닝(71)들이 위치되도록 상부 절연판(50) 및 도전성 배선(60) 상으로 적층된다. Finally, by preparing the
한편, 전술한 실시예에서는 인쇄회로기판이 연성 인쇄회로기판인 경우를 가정하여 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉 연성 인쇄회로기판이 아니더라도, 본 발명에 따른 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판을 구현하는 것이 가능하다. 즉 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판을 이루는 각각의 구성을 별도로 준비하고, 이들을 순차적으로 적층하며, 반도체 소자로부터 인출되는 도전성 배선을 인쇄 방식으로 형성함으로써, 본 발명에 따른 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판을 제조할 수 있다. Meanwhile, in the above-described embodiment, the case where the printed circuit board is a flexible printed circuit board has been described on the assumption that the printed circuit board is not limited thereto. That is, even if the flexible printed circuit board is not, it is possible to implement a semiconductor device-embedded printed circuit board according to the present invention. In other words, by separately preparing the respective components constituting the semiconductor element-embedded printed circuit board, sequentially stacking them, and forming a conductive wiring drawn out from the semiconductor element by a printing method, a semiconductor element-embedded printed circuit board according to the present invention can be manufactured. Can be.
본 발명에 따르면, 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판을 이루는 각각의 구성을 개별적으로 준비하고, 이들을 순차적으로 적층한다. 뿐만 아니라, 인쇄회로기판에 내장되는 반도체 소자로부터 인출되는 도전성 배선을 인쇄 방식으로 형성한다. 이로 인하여, 비교적 단순한 제조 절차에 따라 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판을 제조할 수 있다. 이에 따라, 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판을 제조하는데 소요되는 시간 및 비용을 절감시킬 수 있다.According to the present invention, each component of the semiconductor element-embedded printed circuit board is separately prepared, and these are sequentially stacked. In addition, the conductive wiring drawn out from the semiconductor element embedded in the printed circuit board is formed by a printing method. As a result, a semiconductor device embedded printed circuit board may be manufactured according to a relatively simple manufacturing procedure. Accordingly, it is possible to reduce the time and cost required to manufacture a printed circuit board embedded with a semiconductor device.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판을 도시하는 단면도, 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device-embedded printed circuit board according to an embodiment of the present invention;
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자 내장형 인쇄회로기판의 제조 절차를 도시하는 도면들로서, 2 to 6 are diagrams illustrating a manufacturing process of a printed circuit board having a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 하부 절연판을 준비하는 단계를 도시하는 단면도,2 is a sectional view showing a step of preparing a lower insulating plate;
도 3은 베이스 기판을 적층하는 단계를 도시하는 단면도,3 is a sectional view showing a step of laminating a base substrate;
도 4는 베이스 기판에 반도체 소자를 삽입하는 단계를 도시하는 단면도,4 is a sectional view showing a step of inserting a semiconductor element into a base substrate;
도 5는 상부 절연판을 적층하는 단계를 도시하는 단면도, 그리고5 is a sectional view showing a step of laminating an upper insulating plate, and
도 6은 도전성 배선을 인쇄하는 단계를 도시하는 단면도이다. 6 is a sectional view showing a step of printing conductive wiring.
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US9155199B2 (en) | 2012-09-28 | 2015-10-06 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Passive device embedded in substrate and substrate with passive device embedded therein |
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2007
- 2007-12-10 KR KR1020070127418A patent/KR101448110B1/en active IP Right Grant
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KR101448110B1 (en) | 2014-10-08 |
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