KR20110014598A - 인쇄회로기판을 제조하는 방법, 용도 및 인쇄회로기판 - Google Patents

인쇄회로기판을 제조하는 방법, 용도 및 인쇄회로기판 Download PDF

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KR20110014598A
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KR
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circuit board
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solder
layer
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KR1020107025835A
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균터 바이히슬버거
요하네스 슈테어
Original Assignee
에이티 앤 에스 오스트리아 테크놀로지 앤 시스템테크니크 악치엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은, 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법에 관한 것이다. 여기서, 부품(6) 및/또는 서로 고정되거나 상호 연결될 인쇄회로기판(1)의 영역들이 적어도 하나의 개별 솔더 층(4, 5, 9, 10)에 제공되고, 금속간 확산층(12)이 형성될 때 상기 솔더 층들(4, 5, 9, 10)은 서로 접촉되고, 대기 조건에 비해 상승된 소정의 압력 및 소정의 온도에서 상호연결됨으로써, 고강도 연결을 달성하게 된다. 본 발명은, 이러한 방법의 사용 및 인쇄회로기판(1)에 관한 것이다.

Description

인쇄회로기판을 제조하는 방법, 용도 및 인쇄회로기판{METHOD FOR PRODUCING A PRINTED CIRCUIT BOARD AND USE AND PRINTED CIRCUIT BOARD}
본 발명은 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판의 개별 요소들을 연결하는 방법 뿐만 아니라 이러한 방법의 용도, 및 이러한 인쇄회로기판에 관한 것이다.
인쇄회로기판의 제조, 특히 인쇄회로기판에 부품들의 고정 및/또는 인쇄회로기판의 개별 요소들의 연결, 예를 들어 경연성 인쇄회로기판(rigid flexible PCB)의 제조 맥락에서 볼 때, 무엇보다도 현재의 선행 기술에 따라 3 가지 방법들, 이 분야에서는 특히 배선결합, 솔더링 및 전기적으로 전도성 있는 접착 필름 또는 접착제에 의한 결합이 적용되고 있다. 경연성 인쇄회로기판의 제조에 있어서는, 충분한 공간을 필요로 하는 플러그-인 시스템들이 알려져 있다.
배선결합에 있어서, 예를 들어 금 또는 알루미늄으로 만들어진 배선은 초음파, 열 및 압력을 공급하는 것에 의해 전자 부품의 접촉 패드나 접촉 영역에 연결되고, 예를 들어 초음파, 열, 및/또는 압력을 사용하는 연결 또는 결합 절차가 반복되는 인쇄회로기판 상의 서로 연결되는 접촉면 또는 영역에 나중에 이어진다. 이러한 결합 프로세스에 관련된 고비용 외에도, 병렬 프로세스가 수행될 수 없고 특히 모든 접촉 또는 접촉되는 모든 영역은 분리되어 제조되어야 하는 주요한 단점들이 개별적인 연결부들의 순차적인 후속 제조 절차에 존재하므로, 전체적으로 값비싼 방법이 될 수 밖에 없다. 사용되는 금속 배선의 종류에 따라, 부분적으로 높은 열부하가 예를 들어 대략 300 ℃, 경우에 따라서는 그 이상의 온도에서 연결되거나 결합되는 부품들 또는 요소들에 가해질 수 있다. 이로써 단순히 평균적으로 또한 대부분의 경우에 있어서는 추가적으로 불충분한 배선결합 연결의 인장 강도가 획득되게 된다.
솔더링 프로세스에 있어서, 예를 들어 솔더 패이스트 침전물(solder paste deposits)의 적용 뒤에, 상기 제공된 솔더 패이스트 침전물 또는 영역들 상에 상호연결될 인쇄회로기판의 부품, 또는 요소, 또는 하부영역들의 배치가 이어진다. 여기서, 솔더 패이스트의 용해에 의한 연결은, 예를 들어 상호 연결될 인쇄회로기판 하부영역의 기판 및 부품들을 구성하는 전체 조립체의 리플로우 노(reflow furnace)에서의 가열에 의해 나중에 발생하게 된다. 특히 납 없는 납땜을 위해서는, 특히 240℃ 이상의 온도, 특히 단시간 동안 적어도 265℃ 이상의 온도가 필요한데, 이것은 인쇄회로기판이나 부품들에 연결되는 인쇄회로기판의 하부영역들에 상당한 부하를 주게 되고 인쇄회로기판 각각의 층들의 분리 또는 박리를 가져올 수 있다.
전기적으로 전도성 있는 또는 전도성 접착 필름이나 접착제를 사용할 때, 예를 들어, 상기 전기적으로 전도성 있는 부품들의 충전 물질 사이의 상호작용 때문에 타협이 필요하다. 이것은 달성가능한 전도율에 관련이 있고, 달성하고자 하는 접착 강도 관점에서 볼 때 일반적으로 결합 특성에 악영향을 미치지 않으면서 단지 제한된 전도율을 달성하는 것이 가능하게 해 준다. 예를 들어 인쇄회로기판 상의 부품, 복수의 전자 부품들을 포함하는 결합된 요소들을 가열할 때, 사용된 물질들, 여기서 특히 예를 들어 수동 부품들의 경우에 사용되는 세라믹들, 접착 필름들 및 접착제들에 사용되는 합성물질뿐만 아니라 능동 부품들의 경우에 사용되는 실리콘의 팽창계수들의 부분적 강도 차이들의 함수에 따라 서로 다른 강력한 치수 변형이 발생할 수 있고, 예를 들어 구리조차도 인쇄회로기판의 접촉 트랙들 및 전도성 있는 접촉 영역들 또는 패드들 영역에서, 전도성 있는 접착제들의 도움으로 제공된 패드들 또는 접촉 영역들의 손상 및 소실이 온도 변화 때문에 생긴 부하들 또는 온도 변동에 의해 야기될 수 있다.
그러므로, 처음에 정의된 종류의 방법으로부터, 인쇄회로기판에의 부품의 적절한 고정 및 결합 및/또는 인쇄회로기판의 개별 요소들의 연결을 유지하는 데 있어서의 문제점에 관해 상기에서 언급한 단점들을 방지하고, 또한 특히 개별 요소들 및/또는 하부영역들이 개선된 접착성을 가진 인쇄회로기판 뿐만 아니라, 인쇄회로기판의 개별 요소들 사이에서 및/또는 인쇄회로기판에의 적어도 하나의 부품의 저항 및 향상된 또는 강화된 인장 강도를 보여주는 연결 또는 고정을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적들을 해결하기 위해, 초기에 정의된 종류의 방법은, 부품 및/또는 서로 고정되거나 상호 연결될 인쇄회로기판의 영역들이 적어도 하나의 개별 솔더 층에 제공되고, 금속간 확산층이 형성될 때 상기 솔더 층들은 서로 접촉되고, 대기 조건에 비해 상승된 소정의 압력 및 소정의 온도에서 상호연결되는 것을 주요 특징으로 한다. 적어도 하나의 개별 솔더 층을 상호연결되거나 서로 고정되는 인쇄회로기판과 부품의 영역들 또는 인쇄회로기판의 하부영역들 또는 하부요소들에 적용한 후에, 금속간 확산층이 형성될 때 상기 솔더 층들이 대기 조건에 비하여 상승된 압력 및 온도를 적용하는 것에 의해 상호결합되고 상호연결되기 때문에, 서로 연결되거나 고정되는 인쇄회로기판의 요소들 및/또는 부품들 사이에서의 적절한 고강도 연결은 상호 인접하거나 결합된 솔더 층들 사이에서 연결 또는 합금을 형성할 때 보장될 수 있다. 이로써, 종래 방법에 비하여 특히 사용시 예를 들어 다양한 온도 조건 또는 스트레스 하에서의 파손에 대한 항상된 저항력 뿐만 아니라 상승된 인장 강도가 달성될 수 있다. 상호연결되거나 서로 고정되는 인쇄회로기판의 요소들 뿐만 아니라 부품의 연결 영역들, 특히 패드를 위한 금속간 확산층을 형성함으로써, 예를 들어 사용된 물질들의 열팽창계수들의 근사치 또는 조합은, 연결을 제공하는 데 사용된 물질들의 팽창계수들의 적응 또는 균질화에 의해, 요동치는 온도 스트레스에서조차도 연결의 파괴 또는 손상에 대해 매우 향상된 저항을 달성할 수 있도록 획득될 것이다. 게다가 이러한 고정 또는 연결 프로시저는, 배치되거나 고정되는 부품들과 인쇄회로기판, 또는 예를 들어 경연성 또는 강연성(stiff-flexible) 인쇄회로기판의 결합되거나 연결되는 인쇄회로기판의 하부영역들 모두가, 예를 들어 잘 알려진 솔더결합이나 배선결합 프로세스에 비하여 보다 균일하고 특히 보다 낮은 열부하에 노출되게 할 것이다. 상기 금속간 확산층을 형성하기 위해 대기 조건에 비하여 상승된 압력 및 온도를 적용하는 동안 확산 솔더링 방법 또는 용해확산 솔더링 방법을 사용하는 것은 상기 상호 결합된 솔더 층들의 물질들 또는 부품들이 서로에게 확산되어 상기 솔더 층들 상호간 확산에 의한 고강도 연결을 제공하도록 해 준다. 이렇게 하면서, 금속간 상들(intermetallic phases) 또는 합금들이 상기 금속간 확산층의 형성에 사용되는 물질들 사이에서 발생하거나 생성될 수 있다. 이 때, 이러한 물질들의 상호 확산은 솔더 층들에 사용된 원래 물질들 각각의 용해 온도들보다 훨씬 낮은 온도에서 발생한다는 점에 주목해야 하고, 이것은 이하에서 보다 자세하게 설명될 것이다.
인쇄회로기판의 하부영역들이 확산에 의해 적절한 연결 또는 고정을 달성하는 동시에 상기 개별 솔더 층 또는 층들에 사용된 물질들에 손상 없이 노출될 수 있는 온도 및 압력에서 확산 솔더링 방법을 실행하기 위해, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에 따라 상기 적어도 하나의 솔더 층은 은, 금, 니켈, 및 구리 및/또는 주석, 인디움, 비스무스로 구성된 군으로부터 선택된 전기적으로 전도성 있는 금속에 의해 형성되는 것을 제안한다. 상기 언급한 물질들은 연결되는 인쇄회로기판 및/또는 부품의 영역들 또는 접촉 영역들 사이에 적절한 결합을 달성하는 데 요구되는 높은 전기적 도전율들을 보여주고, 게다가 특히 적절한 시간 간격 동안 적절한 압력 및 상대적으로 낮은 온도에서 신뢰할 수 있는 금속간 연결이 연결되는 요소들 또는 부품들의 솔더 층들 사이에서 형성되도록 보장해 준다.
솔더 연결로서 상기 금속간 확산층의 형성에 사용되는 물질들이 상호연결되거나 상호 고정되는 요소들 또는 부품들의 패드나 접촉 영역들로 확산되는 것을 방지하기 위해, 다른 바람직한 실시예에 따라 상기 적어도 하나의 솔더 층을 적용하기 전에, 부품 및/또는 인쇄회로기판의 서로 고정되거나 상호연결되어야 하는 영역들에 장벽층(barrier layer)을 적용하는 것을 제안한다. 상기 장벽층은 상기 형성된 금속간 연결 또는 선택적으로 형성된 합금의 요소들 또는 솔더 물질들이 부품 및/또는 인쇄회로기판의 서로 고정되거나 상호연결되어야 하는 영역들 또는 패드들의 영역으로 확산되는 것을 방지할 것이다.
추가로 제공되는 상기 적어도 하나의 솔더 층 뿐만 아니라 상호연결되거나 서로 고정되는 요소들 및 부품들의 인접한 영역들 또는 패드들에 신뢰할 수 있는 연결뿐 아니라 충분한 전도율을 동시에 유지하면서 장벽층을 형성하는 것을 신뢰성 있게 보장하기 위해, 다른 바람직한 실시예에 따라 상기 장벽층은 니켈, 철 또는 몰리브데넘, 및/또는 니켈 및/또는 철을 함유하는 합금들로 이루어진 군으로부터 선택된 전기적으로 전도성 있는 금속에 의해 형성되는 것을 제안한다.
상호연결되거나 서로 고정되는 영역들, 특히 패드들을 연결하는 용해확산 프로시저를 지원하기 위해, 다른 바람직한 실시예에 따라 2 개의 서로 다른 솔더 층들은 고정되거나 연결될 영역에 각각 적용되는 것을 제안한다. 2 개의 서로 다른 솔더 층들을 적용하거나 제공함으로써, 추가의 솔더 층을 제공하는 것에 의해 금속간 확산층의 형성 하에 결합을 유지하거나 진행하는 것을 조절하는 한편, 바로 인접하는 솔더 층들을 적절하게 선택함으로써, 예를 들어 상호연결되는 영역들이 접촉된 후 선택적으로 확산 프로시저를 초기화하거나 시작하는 것이 가능하게 된다. 이런 측면에서, 상기 확산 솔더 층들은 예를 들어 용해 온도 관점에서 선택될 수 있고, 여기서, 예를 들어 낮은 용해 온도 물질의 솔더 층은 상호연결되는 영역들의 상부면들에 각각 고정되고, 선택적으로 향상되거나 개선된 전기 도전율을 갖는 높은 용해 온도 물질의 솔더 층은 그 후에 적용되어, 달성되는 결합의 높은 전기 전도율 뿐만 아니라 상기 연결의 파괴에 대한 높은 저항을 보여주는, 예를 들어 상기 솔더 층들에 사용된 물질들의 공융 합금이 상기 확산 프로시저 동안 추가적으로 형성되도록 한다.
인쇄회로기판의 제조에 특히 연결된 층 두께 또는 얇은 두께를 갖는 상기 각각의 적어도 하나의 솔더 층의 높은 신뢰도 및 단순한 적용을 위하여, 본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 실시예에 따라 상기 적어도 하나의 솔더 층 및 상기 장벽층은 전기화학적으로 또는 화학적으로 증착되거나 적용되는 것을 제안한다.
인쇄회로기판이 소형화됨에 따라 각 요소들도 작은 층 두께를 사용하게 되고 또한 이에 따른 저항 연결 또는 결합의 달성을 고려하여야 하는 인쇄회로기판의 제조 맥락에서 볼 때, 다른 바람직한 실시예에 따라 상기 적어도 하나의 솔더 층 및/또는 상기 장벽층은 적어도 5 nm의 두께를 가지고, 특히 적어도 100 nm에서 많아야 100 ㎛, 바람직하게는 많아야 20 ㎛까지인 것을 제안한다. 상기 솔더 층(들) 및/또는 장벽층에 채용되는 이러한 층 두께는 보통 인쇄회로기판의 제조에서 이러한 인쇄회로기판의 각 요소들 또는 층들에 채용되는 층 두께의 범위 내에 있어, 형성되는 결합들이 이러한 인쇄회로기판에 쉽게 통합될 수 있다.
금속간 확산층을 형성할 때 결합되는 요소들 또는 영역들의 신뢰할 수 있는 연결을 달성하기 위해, 다른 바람직한 실시예에 따라 상기 솔더 층을 제공하는 단계는 300 bar 이하, 특히 250 bar 이하의 압력에서, 600 ℃ 이하, 특히 150 ℃과 450 ℃ 사이의 온도에서 수행되는 것을 제안한다. 용해확산 솔더링 프로시저에 사용되는 온도의 특별한 고려 하에서, 상기 솔더링 프로시저는 상기 솔더 층들을 형성하는 데 사용되는 물질들의 용해 온도보다 훨씬 큰 온도에서 부분적으로 수행되는 것이 명백하다.
연결 또는 고정 프로시저 동안 상기 금속간 확산층을 형성하기 위해, 다른 바람직한 실시예에 따라 상기 상승된 압력 및 상기 상승된 온도가 적어도 10분, 특히 적어도 20분 및 많아야 150분, 특히 많아야 120분 동안 적용되는 것을 제안한다.
본 발명에 따른 연결 또는 고정 방법의 맥락에서 볼 때, 복수의 연결 또는 고정은 상기 각각의 적어도 하나의 솔더 층의 적용 및 상기 솔더 층들의 상호결합 후에 동시에 수행될 수 있어, 솔더링이나 배선결합과 같은 종래의 기술과는 반대로, 연결 또는 고정 프로시저의 병렬 또는 동시 실행이 선택적으로 상호연결되거나 서로 고정되는 매우 많은 수의 영역들, 특히 패드들에 영향을 미칠 수 있다.
연결되는 요소들 또는 부품들의 상기 솔더 층들의 결합 뿐만 아니라 상기 적어도 하나의 솔더 층 및 선택적으로 상기 장벽층의 적용 후에, 선택적으로 요구되는 서로 고정되는 인쇄회로기판의 요소들 또는 고정되는 부품의 임시적이거나 일시적인 위치지정을 확실히 하기 위해, 본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 실시예에 따라 인쇄회로기판의 고정될 부품 또는 서로 고정될 요소들은 접착층을 이용하여 서로 일시적으로 연결되는 것을 제안한다. 접착에 의한 고정이 상기 연결 또는 고정을 형성하기 위한 용해확산 방법의 실행 전후에 단지 일시적인 위치지정을 위해 제공되므로, 최종적으로 달성되는 연결 또는 결합은 대기 조건에 비하여 상승된 압력 및 온도에서 수행되는 서로 고정되는 부품들 또는 요소들을 위한 확산 방법 동안 나중에 발생하기 때문에, 접착 강도의 측면에서는 단지 이러한 간단하고 부차적인 요구만 충족시키는 접착제면 충분하다.
상기에서 이미 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 특히 바람직한 방식의 방법은 예를 들어, 인쇄회로기판에 능동 또는 수동 부품들, 단일 부품들 또는 조립물들과 같은 전자 부품들을 적재시키는 데 사용될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 바람직한 방식의 방법은, 특히 경연성 인쇄회로기판의 제조를 위한 인쇄회로기판 세그먼트들 또는 요소들을 연결하는 데 사용되거나 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 사용 또는 적용 분야는, 인쇄회로기판의 열 소실 요소들의 제조에 있다. 여기서, 적절한 물질들의 솔더 층들을 배치함으로써, 예를 들어 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하거나 인쇄회로기판에 부품들을 연결 또는 고정시키는 동시에, 이러한 열 소실 요소들을 제조하는 것이 가능하게 된다.
초기에 정의된 목적들을 해결하기 위해, 부품 및/또는 서로 고정되거나 상호 연결될 인쇄회로기판의 영역들이 적어도 하나의 개별 솔더 층에 제공되고, 금속간 확산층이 형성될 때 상기 솔더 층들은 서로 접촉가능하고, 대기 조건에 비해 상승된 소정의 압력 및 소정의 온도에서 상호연결되는 것을 주요 특징으로 하는 인쇄회로기판이 제공된다. 연결되거나 접촉되는 영역들 예를 들어 접촉 패드들 사이에서 금속간 확산층이 형성되기 때문에, 상호연결되는 요소들 또는 부품들이 서로 연결되거나 고정되는 인쇄회로기판이 매우 신뢰할 수 있는 연결 또는 결합을 보여주면서 제공된다.
따라서, 인쇄회로기판에의 부품의 적절한 고정 및 결합 및/또는 인쇄회로기판의 개별 요소들의 연결을 유지하는 데 있어서의 문제점을 극복하고, 또한 특히 개별 요소들 및/또는 하부영역들이 개선된 접착성을 가진 인쇄회로기판 뿐만 아니라, 인쇄회로기판의 개별 요소들 사이에서 및/또는 인쇄회로기판에의 적어도 하나의 부품의 저항 및 향상된 또는 강화된 인장 강도를 보여주는 연결 또는 고정을 제공하게 된다.
이하에서는, 첨부된 도면들에 대략적으로 도시된 예시적인 실시예들을 이용하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 분리되어 있어 연결되는 부품 뿐만 아니라 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 하부영역이 도시된 개략도이다. 여기서, 장벽층 및 2 개의 솔더 층들은 본 발명에 따른 방법에 의해 상호연결되는 영역들 중 영역에 이미 증착되어 있다.
도 1a는 도 1의 하부영역 A의 확대 상세도이다.
도 2는, 도 1과 유사하게, 상기 인쇄회로기판에 연결되는 부품들의 일시적인 위치지정을 위한 접착 영역들을 갖는 인쇄회로기판의 상세도이다.
도 3은 용해확산 방법을 수행하기 전에, 도 2에 따라 적용된 접착제의 도움으로 상기 인쇄회로기판에 배치되어 있는 부품을 도시한 도면이다.
도 4는 상기 솔더 층들 사이에 금속간 확산층 형성 하에서 상기 용해확산 방법이 수행된 후 상기 인쇄회로기판에 고정된 상기 부품을 도시한 도면이다.
도 5는, 도 1과 유사하게, 상호연결 전과 상호연결되는 영역들에 솔더 층이 적용된 후의 경연성 인쇄회로기판에 상호연결되는 요소들을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4는, 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법을 수행하는 서로 다른 방법 단계들을 보여준다.
도 1에 있어서, 인쇄회로기판(1) 상의 예를 들어 구리로 만들어진 접촉 패드들(2)의 영역 내에, 장벽층(3)이 이 구리층(2) 위에 배치되고, 그 위에 서로 다른 솔더 물질들의 2 개의 층들(4, 5)이 연이어 배치되거나 적용된다.
이와 유사하게, 장벽층(8)은 상기 인쇄회로기판에 연결되는 전자 부품(6) 상의 접촉 영역들 또는 패드들(7)의 각 영역에 적용되거나 배치된다. 그 위에 서로 다른 물질들의 솔더 층들(9, 10)이 또 연이어 적용되거나 제공된다.
도 1a는 도 1에 따른 상기 부품(6)의 하부영역 A의 확대도이다. 여기서, 과장된 두께로 도시되어 있는 상기 접촉층(7) 상에 장벽층(8)이 연이어 제공되고, 그 위헤 상기 솔더 층들(9, 10)이 연이어 더 적용된다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 개별 층들(7 내지 10)은 명확성을 위해 약간 분리된 방식으로 도시되어 있는데, 이러한 분리는 단지 도면 설명의 명확성을 위해 단순화시킨 것이다. 나아가, 상기 개별 층들(7 내지 10)의 두께들은 단지 예시적인 것이고 비례하는 것은 아니며, 사용가능한 층 두께 범위는 이하에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
상기 인쇄회로기판(1)의 패드들(2)의 영역들은 또한 도 1a에 도시된 바와 유사한 방식으로 형성되므로, 도 1에 도시된 실시예에 있어서, 상기 층들 또는 접착 영역들(2, 7) 각각은 구리로 형성되고, 그 위에 예를 들어 니켈로 만들어진 장벽층들(3, 8)이 각각 연이어 적용된다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 서로 연결되는 솔더 층들(4, 5, 9, 10)은 예를 들어 은으로 만들어진 층들(4, 9)과 주석으로 만들어진 층들(5, 10)이 있을 수 있다.
상기 층들(3, 4, 5, 8, 9, 10)의 적용 각각은 전기화학적 또는 화학적 증착 또는 적용에 의해 영향받을 수 있다.
상기 인쇄회로기판(1) 상의 접촉 패드들(2)의 영역에 상기 적어도 하나의 솔더 층(4, 5) 뿐만 아니라 상기 장벽층(3)의 배치 또는 적용 후에, 접착 영역들 또는 층들(11)의 배치 또는 적용이 도 2에 도시된 바와 같이 발생한다. 이를 통해 상기 부품(6)의 일시적인 고정 또는 배치가 도 3에 도시된 바와 같이 연이어 발생한다. 여기서, 도 3으로부터 상기 솔더 층들의 결합이 연이어 발생하여, 특히 상호 대면하는 층들(5, 10)이 서로 직접 접촉하게 됨은 물론이다.
특히 접착 영역들(11)의 도움에 의한 상기 인쇄회로기판(1) 상의 상기 부품(6)의 배치 후, 대기 조건에 비하여 상승된 압력 및 온도가 적용되어, 금속간 확산층(12)이 형성된다. 여기서, 은이 상기 층들(3, 9)에 사용되고, 주석이 다른 층들(5, 10)에 사용되면, 상기 확산층(12)은 예를 들어 부품(6)과 인쇄회로기판(1)의 접촉 영역들 사이에서 잘 알려진 연결들과 비교하여 예를 들어, 1000 N/㎡보다 큰 상승된 인장 강도를 가지는 공융 은-주석 합금에 의해 형성될 것이다.
상기 장벽층들(3, 8) 각각의 두께는 이 경우에 있어서 100 ㎚ 내지 20 ㎛의 범위를 가진다. 상기 솔더 층들(4, 5, 9, 10) 각각의 두께들은 100 ㎚에서 최대 100 ㎛까지의 범위를 가진다.
상기에서 언급한 바와 같이 상기 솔더 층들의 접촉 후, 대기 조건에 비하여 상승된 압력 및 온도가 적용되고, 여기서, 도 1 내지 4에서 선택된 물질들에 대하여 예를 들어 적어도 15분, 특히 대략 20 내지 120 분의 간격이 선택되고, 250 바 이하의 압력, 특히 상기 부품(6) 뿐만 아니라 상기 인쇄회로기판(1)에 사용되는 물질에 대한 함수로서 150℃ 내지 450℃의 온도가 선택되는데, 이것은 선택적으로 소프트-솔더링으로 지칭될 수 있다.
상기 장벽층들(3, 8)에 대하여, 예를 들어, 니켈은 철 또는 몰리브데넘 및/또는 니켈 및/또는 철을 포함하는 합금들로 대체될 수 있다.
상기 솔더링 층들(4, 5, 9, 10)에 대하여, 서로 다른 용해점들을 갖는 물질들 또는 금속들이 특히 사용될 수 있는데, 여기서, 상기 인접한 층들(5, 10)은 보다 낮은 용해점 및 이로 인한 더 높은 용해성을 갖는 금속에 의해 형성되는 한편, 다른 층들(4, 9)은 예를 들어, 은 대신 금 또는 구리와 같이 일반적으로 상승된 전도율을 갖는 물질들 특히 금속들에 의해 형성된다.
나아가, 상기 층들(4, 5, 9, 10)에 사용되는 물질들의 선택은 또한, 적절한 온도 및 압력 조건을 적용하는 것에 의한, 용해확산을 통해 획득되는 합금들의 관점에서 수행된다. 이러한 합금들은 고강도의 특히 높은 인장 스트레스 결합 또는 원하는 연결을 제공한다.
도 1과 유사한 방식으로, 도 5는 금속간 확산 층을 형성하면서 연결하는 방법이 인쇄회로기판의 개별 요소들을 연결하는 데 사용되는 실시예를 보여준다. 이 경우에 있어서, 제조되는 경연성 인쇄회로기판의 딱딱한 부분들 또는 요소들은 도 5에 13, 14의 참조부호로 지시되어 있고, 그 각각은 잘 알려진 바와 같이 복수의 층들로 구성되어 있다.
상기 제조되는 경연성 인쇄회로기판(25)의 유연한 부분 또는 요소(15)에 연결되는 영역에, 패드들(16)이 배치되거나 지시되는데, 여기서 솔더 층(17) 각각은 상기 패드들(16) 위에 배치되거나 적용되는데, 이것은 예를 들어 구리로 만들어질 수 있다. 이와 유사하게, 솔더 층(19) 각각은 상기 유연한 요소의 패드들의 영역(18) 안에 배치되는데, 이것은 예를 들어 구리로 만들어질 수 있다.
상기 요소들(13, 14, 15)의 일시적인 위치지정을 위하여, 접착 영역들 또는 지역들(20)이 이전 실시예에서와 유사하게 제공된다.
상기 솔더링 층들(17, 19)을 적용한 후, 상기 솔더 층들(17, 19)의 결합이 도 1 내지 도 4에 따른 실시예에서와 유사하게 발생된다. 여기서, 대기 조건에 비하여 상승된 압력 및 온도를 적용하는 것에 의해 금속간 확산층이 상기 솔더 층들(17, 19)의 영역에서 또 형성되고, 복수의 연결 또는 접촉 영역들을 형성하면서 상기 금속간 확산층은 고강도 및 상기 유연한 하부영역(15)에 상기 딱딱한 하부영역들(13, 14)의 저항 연결을 제공하게 된다.
이 경우에 있어서의 상기 유연한 요소(15)는, 예를 들어 유연한 코어(21)로 구성되는데, 그 위에 전도 트랙들 및 결합들(23)을 포함하는 프레프레그(22)가 배치되고, 차폐층(24)이 추가적으로 존재할 수 있다.
또한 이 경우에 있어서, 상기 솔더 물질들(17, 19)의 용해 온도보다 낮은 온도를 적용하는 용해확산 프로세스에 의해 상기 패드들(16, 18)의 개별 영역들 사이에서 견고한 연결이 형성된다.
상기 언급된 물질들은 또한 상기 솔더 층들(17, 19)을 위한 물질들로 사용될수 있다.
게다가, 상기 용해확산 방법은 군데군데 특히, 인쇄회로기판(1)에 통합되어 있는 부품들(6) 영역 내에 형성될 수 있는 열 소실을 위한 열 전도 영역들을 형성하는 데 적용될 수 있다.
1 : 인쇄회로기판 2, 7 : 접촉 패드
3, 8 : 장벽층 4, 5, 9, 10 : 솔더 층
6 : 부품 11 : 접착 영역
12 : 금속간 확산층

Claims (14)

  1. 인쇄회로기판에 부품 또는 개별 요소들을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법에 있어서,
    부품 및/또는 서로 고정되거나 상호 연결될 인쇄회로기판의 영역들이 적어도 하나의 개별 솔더 층에 제공되고, 금속간 확산층이 형성될 때 상기 솔더 층들은 서로 접촉되고, 대기 조건에 비해 상승된 소정의 압력 및 소정의 온도에서 상호연결되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 솔더 층은 은, 금, 니켈, 구리, 주석, 인디움, 및 비스무스로 구성된 군으로부터 선택된 전기적으로 전도성 있는 금속에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 솔더 층을 적용하기 전에, 부품 및/또는 인쇄회로기판의 서로 고정되거나 상호연결되어야 하는 영역들에 장벽층(barrier layer)을 적용하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 장벽층은 니켈, 철 또는 몰리브데넘, 및/또는 니켈 및/또는 철을 함유하는 합금들로 이루어진 군으로부터 선택된 전기적으로 전도성 있는 금속에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개의 서로 다른 솔더 층들은 고정되거나 연결될 영역에 각각 적용되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 솔더 층 및/또는 상기 장벽층은 전기화학적으로 또는 화학적으로 증착되거나 적용되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 솔더 층 및/또는 상기 장벽층은 적어도 5 nm 의 두께를 가지고, 특히 적어도 100 nm에서 많아야 100 ㎛, 바람직하게는 많아야 20 ㎛ 까지인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 솔더 층을 제공하는 단계는 300 bar 이하, 특히 250 bar 이하의 압력에서, 600 ℃ 이하, 특히 150 ℃과 450 ℃ 사이의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상승된 압력 및 상기 상승된 온도가 적어도 10분, 특히 적어도 20분 및 많아야 150분, 특히 많아야 120분 동안 적용되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    인쇄회로기판의 고정될 부품 또는 서로 고정될 요소들은 접착층을 이용하여 서로 일시적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 사용에 있어서,
    인쇄회로기판에 전자 부품들을 적재하는 데 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법의 사용.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 사용에 있어서,
    경연성 인쇄회로기판의 제조를 위해, 인쇄회로기판 세그먼트들을 연결하는 데 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법의 사용.
  13. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 사용에 있어서,
    인쇄회로기판의 열 소실 요소들의 제조에 사용하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판에 부품을 고정하는 방법 및/또는 인쇄회로기판에 개별 요소들을 연결하는 방법의 사용.
  14. 인쇄회로기판에 있어서,
    부품 및/또는 서로 고정되거나 상호 연결될 인쇄회로기판의 영역들에 적어도 하나의 개별 솔더 층을 제공하고, 금속간 확산층이 형성될 때 상기 솔더 층들은 서로 접촉될 수 있고, 대기 조건에 비해 상승된 소정의 압력 및 소정의 온도에서 상호연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
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