KR20110059407A

KR20110059407A - 인쇄회로기판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20110059407A
Application number: KR1020090116127A
Authority: KR
Inventors: 류정걸; 이상엽; 김동선; 최재훈; 서인호; 이준성
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2011-06-02
Also published as: KR101062326B1; US20110127073A1; TW201119539A

Abstract

인쇄회로기판 및 그 제조방법이 개시된다. 구리층의 양면에 인바(invar)층이 형성되는 메탈코어; 메탈코어의 일면에 형성되는 절연층; 및 절연층의 일면에 결합되는 회로패턴을 포함하는 인쇄회로기판은, 열전도도와 휨 변형에 대한 저항력을 동시에 향상시킬 수 있다.

메탈 코어, 인바, 구리, 합금

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법 {Printed Circuit Board and Method for Manufacturing Thereof}

본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

전자부품의 소형화, 고밀도화, 박형화에 따라 반도체 패키지 기판 또한 박형화, 고기능화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 여러 개의 반도체 칩을 하나의 기판에 스택하여 실장하는 기술(MCP: Multi Chip Package) 혹은 칩이 실장된 여러 개의 기판을 스택하는 기술(PoP: Package on Package)의 구현을 위해서는 칩과 유사한 수준의 열팽창 거동을 가지면서 실장 후 휨의 특성이 우수한 기판의 개발이 필요하게 되었다.

또한 최근 칩의 고성능화에 따른 동작속도의 증가로 인하여 발열의 문제가 심각해지고 있어서 이에 대한 대책이 시급히 필요한 실정이다. 이러한 요구에 대응하기 위한 가장 보편적인 방법은 기판의 코어에 열전도도가 우수한 동(Cu) 혹은 알루미늄(Al) 등과 같은 메탈을 삽입하여 메탈코어 기판을 제작하는 기술이다.

알루미늄, 동 등과 같은 메탈의 경우 열 전도도 특성이 매우 우수하기 때문 에 기판의 방열기능의 역할을 수행할 수 있으며 Invar등과 같은 메탈의 경우는 기판의 열팽창 특성이 우수하므로 이들 메탈을 적절하게 적용함으로써 기판의 열팽창 거동을 억제함과 동시에 방열기능의 역할을 수행할 수 있다.

본 발명은 열전도도와 휨에 대한 변형 특성을 향상시킬 수 있는 인쇄회로기판제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 구리층의 양면에 인바(invar)층이 형성되는 메탈코어; 메탈코어의 일면에 형성되는 절연층; 및 절연층의 일면에 결합되는 회로패턴을 포함하는 인쇄회로기판이 제공된다.

여기서, 인쇄회로기판은 절연층의 접착력이 향상되도록 메탈코어와 절연층 사이에 개재되는 접착층을 더 포함할 수 있다.

여기서, 인바층은 구리층의 표면에 인바를 압연하여 형성될 수 있으며, 인바층은 구리층의 표면에 인바를 전해 도금하여 형성될 수 있다. 이 때, 코어층의 표면은 흑화 처리될 수 있다.

그리고, 구리층의 양면의 인바층은 각각 두께가 상이할 수 있으며, 인쇄회로기판은 메탈코어를 관통하는 제1 비아(via)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 인쇄회로 기판은 제1 비아 상에 형성되는 제1 비아와, 제1 비아 상에 형성되는 범프를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 구리층의 양면에 인바층을 결합하여 메탈코어를 형성하는 단계; 메탈코어의 일면에 절연층을 형성하는 단계; 및 절연층의 일면에 회로패턴을 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법이 제공된다.

여기서, 인쇄회로기판 제조방법은 메탈코어를 형성하는 단계와 절연층을 형성하는 단계 사이에, 절연층의 접착력이 향상되도록, 메탈코어의 일면에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

메탈코어를 형성하는 단계는, 구리층의 양면에 인바를 전해 도금하는 단계를 포함할 수 있으며, 구리층의 양면에 인바를 압연하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 인쇄회로기판 제조방법은 전해 도금하는 단계와 절연층을 형성하는 단계 이전에, 메탈코어의 일면을 흑화 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 메탈코어를 형성하는 단계는 구리층의 양면에 인바층의 두께를 각각 상이하게 결합될 수 있다.

그리고, 인쇄회로기판 제조방법은 메탈코어를 형성하는 단계와 절연층을 형성하는 단계 사이에, 메탈코어에 관통홀을 형성하는 단계; 절연층을 형성하는 단계와 회로패턴을 형성하는 단계 사이에, 관통홀의 위치에 상응하여 비아홀을 형성하는 단계; 및 비아홀이 충전되도록 도금을 수행하여 제1 비아를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 인쇄회로기판 제조방법은 회로패턴을 형성하는 단계 이후에, 제1 비아 상에 제2 비아를 형성하는 단계와, 제1 비아 상에 범프를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 인쇄회로기판의 열전도도와 휨 변형에 대한 저항력을 동시에 향상시킬 수 있다.

본 발명의 특징, 이점이 이하의 도면과 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판(1000) 제조방법을 나타낸 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판(1000) 제조방법은, 구리층(110)의 양면에 인바층(110, 120)을 결합하여 메탈코어(100)를 형성하는 단계(S100); 메탈코어(100)에 관통홀(300)을 형성하는 단계(S200); 절연층(230)의 접착력이 향상되도록, 메탈코어(100)의 일면에 접착 층(220)을 형성하는 단계(S300); 메탈코어(100)의 일면에 절연층(230)을 형성하는 단계(S400); 관통홀(300)의 위치에 상응하여 비아홀(310)을 형성하는 단계(S500); 비아홀(310)이 충전되도록 도금을 수행하여 제1 비아(320)를 형성하는 단계(S600); 및 절연층(230)의 일면에 회로패턴(242)을 형성하는 단계(S700)를 포함함으로써, 인쇄회로기판(1000)의 열전도도와 휨 변형에 대한 저항력을 동시에 향상시킬 수 있다.

도 2 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판(1000) 제조방법을 나타낸 순서도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 구리층(110)의 양면에 인바층(110, 120)을 결합하여 메탈코어(100)를 형성할 수 있다. (S100)

구리는 열전도도가 뛰어나며, 인바는 열팽창 계수가 낮아, 구리층(110)과 인바층(110, 120)을 포함하고 있는 메탈코어(100)는 열전도도가 높으면서도 휨 변형에 대한 저항 특성이 우수한 장점이 있다.

메탈코어(100)는 구리층(110)의 양면에 인바를 압연하여 인바층(110, 120)을 형성함으로써 제조될 수 있다.

그리고, 메탈코어(100)는 구리층(110)의 양면에 인바를 전해 도금하여 인바층(110, 120)을 형성할 수도 있다. 이 때, 구리층(110)은 예를 들어 12 이상 35 마이크로미터 이하의 Cu foil형태가 이용될 수 있으며, Roll to Roll방식으로 인바를 전해 도금할 수 있다. 인바층(110, 120)의 두께는 3 이상 30 마이크로미터 이하일 수 있다.

구리층(110)의 상하면에 형성되는 인바층(110, 120)의 두께는 각각 상이할 수 있다. 따라서,구리층(110)의 상하면에 상이한 두께를 가지는 인바층(110, 120)을 형성함으로써, POP(Package on Package)와 같이 상하로 비대칭 구조를 가지는 패키지에 인쇄회로기판(1000)이 적용되는 경우에 발생할 수 있는 휨 변형에도 대응할 수 있다.

그리고, 메탈코어(100)는 구리층(110)의 양면에 인바층(110, 120)이 형성되는 구조를 가짐으로써, 그 단면은 구리층(110)의 상하를 인바층(110, 120)이 지지하고 있는 구조를 형성할 수 있다. 이와 같은 구조는 건축구조물의 구조체로 이용되는 H-beam과 같은 구조와 동일하여, 메탈코어(100)의 강성(stiffness)을 향상시킬 수 있다.

한편, 전해도금을 통해 인바층(110, 120)을 형성한 경우, 메탈코어(100)의 표면의 조도를 향상시켜 절연층(230)과 접착력을 증가시키기 위해, 메탈코어(100)의 표면을 흑화 처리할 수 있다.

다음으로, 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 메탈코어(100)에 관통홀(300)을 형성할 수 있다. (S200) 관통홀(300)은 메탈코어(100) 표면에 드라이 필름(210)을 부착하고, 이를 노광 및 현상한 후, 박리하여 화학적인 방법으로 형성될 수 있다.

다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 절연층(230)의 접착력이 향상되도록, 메탈코어(100)의 일면에 접착층(220)을 형성할 수 있다. (S300) 접착층(220)은 메탈코어(100)의 표면뿐만 아니라 관통홀(300)의 내주면에도 형성될 수 있다.

접착층(220)은 예를 들어, 액상 폴리이미드 또는 액상 합성수지와 같은 절연성 재질일 수 있으며, 액상의 이러한 재료를 메탈코어(100)의 표면에 도포하고, 이 를 열풍 건조하여 형성될 수 있다.

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 메탈코어(100)의 일면에 절연층(230)을 형성할 수있다. (S400) 절연층(230)은 메탈코어(100)의 양면을 커버하고, 관통홀(300)을 충전시킬 수 있다. 절연층(230)은 메탈코어(100)에 프리프래그를 적층하고 이를 베이킹하여 접착층(220)과 결합력을 보다 향상시킬 수 있다.

다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 메탈코어(100)에 비아홀(310)을 형성할 수 있다. (S500) 비아홀(310)은 관통홀(300)의 위치에 상응하여 형성될 수 있다. 비아홀(310)은 이산화탄소 레이저 또는 기계적인 드릴링을 통해 형성될 수 있다.

다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 비아홀(310)을 형성한 이후에 메탈코어(100)의 표면에 도전층(240)을 형성할 수 있다. 도전층(240)은 예를 들어 동(Cu) 도금일 수 있으며, 절연층(230)의 양면과 관통홀(300)의 내주면에 걸쳐 형성될 수 있다.

다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 회로패턴(242) 및 비아홀(310)이 충전되도록 도금을 수행하여 제1 비아(320)를 형성할 수 있다.(S600, S700) 회로패턴(242)은 도전층(240)을 패터닝하여 형성될 수 있으며, 에디티브 방식 또는 서브스트랙티브 방식으로 형성될 수 있다.

그리고, 관통홀(300)이 충전되도록 도금을 수행하여 제1 비아(320)를 형성할 수 있다. 제1 비아(320)는 메탈코어(100)의 상하에 걸쳐 형성됨으로써, 메탈코어(100) 상하의 전기적 연결의 제공뿐만 아니라, 메탈코어(100) 내부의 열을 외부로 방출시키는 기능을 함께 할 수 있다.

다음으로, 도 9, 10에 도시된 바와 같이, 메탈코어(100)의 양면에 절연층(232)을 형성하고, 제1 비아(320)의 위치에 상응하여 개구부(234)를 형성할 수 있다.

다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 절연층(232)의 표면에 회로패턴(244)을 형성하고,제1 비아(320)와 결합되며 개구부(234)를 충전시키는 제2 비아(322)를 형성할 수 있다. 제2 비아(322)는 제1 비아(320) 상에 적층되는 형태(stack via)를 가질 수 있다.

제2 비아(322)는 제1 비아(320) 상에 형성되어 전기적 연결뿐만 아니라, 메탈코어(100) 내부의 열을 외부로 방출시키는 열전도체로 기능도 함께 할 수 있다.

다음으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 회로패턴(242) 상에 솔더레지스트층(234)을 형성할 수 있다. 이 때, 제2 비아(322)의 위치에 상응하여 범프(324)를 형성할 수 있다.

범프(324)는 제2 비아(322) 상에 결합됨으로 인해, 인쇄회로기판(1000)의 외부와 전기적 연결의 제공뿐만 아니라, 메탈코어(100)의 열을 외부로 방출시키는 기능을 함께 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 순서도.

도 2 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법을 나타낸 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 메탈코어 110: 구리층

120, 122: 인바층 230: 절연층

242: 회로패턴 1000: 인쇄회로기판

Claims

구리층의 양면에 인바(invar)층이 형성되는 메탈코어;

상기 메탈코어의 일면에 형성되는 절연층; 및

상기 절연층의 일면에 결합되는 회로패턴을 포함하는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,

상기 절연층의 접착력이 향상되도록 상기 메탈코어와 상기 절연층 사이에 개재되는 접착층을 더 포함하는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,

상기 인바층은 상기 구리층의 표면에 인바를 전해 도금하여 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,

상기 인바층은 상기 구리층의 표면에 인바를 압연하여 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제3항에 있어서,

상기 코어층의 표면은 흑화 처리되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,

상기 구리층의 양면의 인바층은 각각 두께가 상이한 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,

상기 메탈코어를 관통하는 제1 비아(via)를 더 포함하는 인쇄회로기판.
제7항에 있어서,

상기 제1 비아 상에 형성되는 제1 비아를 더 포함하는 인쇄회로기판.
제7항에 있어서,

상기 제1 비아 상에 형성되는 범프를 더 포함하는 인쇄회로기판.
구리층의 양면에 인바층을 결합하여 메탈코어를 형성하는 단계;

상기 메탈코어의 일면에 절연층을 형성하는 단계; 및

상기 절연층의 일면에 회로패턴을 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 메탈코어를 형성하는 단계와 상기 절연층을 형성하는 단계 사이에,

상기 절연층의 접착력이 향상되도록, 상기 메탈코어의 일면에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 메탈코어를 형성하는 단계는,

상기 구리층의 양면에 인바를 압연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 메탈코어를 형성하는 단계는

상기 구리층의 양면에 인바를 전해 도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 전해 도금하는 단계와 상기 절연층을 형성하는 단계 이전에,

상기 메탈코어의 일면을 흑화 처리하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 메탈코어를 형성하는 단계는

상기 구리층의 양면에 인바층의 두께를 각각 상이하게 결합하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 메탈코어를 형성하는 단계와 상기 절연층을 형성하는 단계 사이에,

상기 메탈코어에 관통홀을 형성하는 단계;

상기 절연층을 형성하는 단계와 상기 회로패턴을 형성하는 단계 사이에,

상기 관통홀의 위치에 상응하여 비아홀을 형성하는 단계; 및

상기 비아홀이 충전되도록 도금을 수행하여 제1 비아를 형성하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
제16항에 있어서,

상기 회로패턴을 형성하는 단계 이후에,

상기 제1 비아 상에 제2 비아를 형성하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
제16항에 있어서,

상기 회로패턴을 형성하는 단계 이후에,

상기 제1 비아 상에 범프를 형성하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.