KR20120053346A

KR20120053346A - 인쇄회로기판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20120053346A
Application number: KR1020100114567A
Authority: KR
Inventors: 최진원; 정승원
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2012-05-25
Also published as: JP2012109515A; US20120118621A1

Abstract

본 발명에 따른 인쇄회로기판은 접속 패드를 갖는 베이스 기판과, 상기 접속 패드에 접합된 리드핀 및 상기 접속 패드 및 리드핀의 노출된 부분에 형성된 표면처리층을 포함한다.

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{Printed circuit board and method for manufacturing the same}

본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

반도체 미세화 기술의 진전으로 해마다 LSI의 고집적화, 고속화, 저속비 전력화가 진행되고 있다. 이러한 기술의 경향을 뒷받침하기 위해서 인쇄회로기판의 배선밀도 또한 지속적으로 높아져야 한다. 인쇄회로기판은 선폭 미세화가 지속적으로 이루어지고 있으며, 증가하는 LSI의 단자수를 대응하기 위하여 수년 전부터 접속 방식으로 플립칩(flip-chip) 기술이 범용화되고 있다.

FCPGA(Flip Chip Pin Grid Array) 기판은 인쇄회로기판과 주기판을 접속하는 방법으로 핀(pin)을 사용하는 기판이다.

도 5 내지 도 10은 종래의 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위하여 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이다.

우선, 도 5와 같이, 접속 패드(13)를 노출하는 개구부를 갖는 솔더 레지스트층(12)이 형성된 베이스 기판(11)을 준비한다. 이후, 도 6과 같이, 노출된 접속 패드(13)상에 ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold)방식 또는 ENIPIG(Electroless Nickel Immersion Palladium Immersion Gold)방식 등을 이용하여 표면처리층(15, 17)을 형성한다.

이후, 도 7과 같이, 형성된 표면처리층(15, 17)상에 솔더 페이스트(19)를 인쇄한 후, 도 8과 같이, 리드핀(20)을 솔더 페이스트(19)상에 위치시킨다.

여기에서, 리드핀(20)은 형태적으로는 축부(20a)와 두부(20b)로 구분되며, 기계화학적 신뢰성을 확보하기 위하여 니켈(23) 및 금(25)으로 표면처리층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 재료로써는 일반적으로 전기적 특성이 뛰어나면서도 강성이 일정 수준 이상이 되는 구리(Cu) 합금이 사용될 수 있다.

이후, 리플로우를 실시하여, 도 9와 같이, 솔더 페이스트(19)를 녹여 접속 패드(13)와 리드핀(20)을 접합한다. 이때, 리플로우를 실시하면, 접속 패드(13) 및 리드핀(20)상에 형성된 표면처리층 중 금(Au)(17, 25)은 솔더 페이스트(19)로 확산되어 보이지 않게 되고, 니켈(Ni)(15, 23)층과 솔더 페이스트(19) 사이에는 수 nm이하의 매우 얇은 금속간 화합물(InterMetallic Compound:IMC)층이 형성될 수 있다. 또한, 리플로우를 실시하면, 솔더 페이스트(19)로부터 플럭스(flux)(19a)가 생성되므로, 디플럭스를 실시하여 도 10과 같이, 플럭스(19a)를 제거한다.

이러한 종래 기술은 솔더 페이스트를 이용하여 리드핀과 접속패드를 접합하므로, 리플로우 시 리드핀 무브먼트(movement)가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 향후 고배선밀도 인쇄회로기판에 대응하여 fine pin(핀의 직경이 점점 작아짐), fine pin pitch(핀과 핀 사이의 거리가 더욱 가까움)에 대응할 수 있는 리드핀 실장 기술이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 제조 공정 수를 감소시킬 수 있고, 핀 무브먼트 문제가 발생하지 않으며, pin fine pitch가 가능한 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.

이때, 상기 리드핀은 축부로 이루어질 수 있고, ㅣ자 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 표면처리층은 ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold)방식 또는 ENIPIG(Electroless Nickel Immersion Palladium Immersion Gold)방식에 의해 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 접속 패드를 갖는 베이스 기판을 준비하는 단계와, 상기 접속 패드에 리드핀을 접합하는 단계 및 상기 접속 패드 및 리드핀의 노출된 부분에 표면처리층을 형성하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 리드핀은 축부로 이루어질 수 있고, 또한, ㅣ자 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 접속 패드에 리드핀을 접합하는 단계는 용접에 의해 수행되며, 상기 용접은 확산용접방식, 점용접방식, 맞대기용접방식, 초음파용접방식, 냉간압접방식, 폭발용접방식, 마찰용접방식, 관성용접방식, 유도용접방식, 테르밋용접방식, 플래시용접방식, 충격용접방식, 시임용접방식 또는 프로젝션용접방식 중 어느 하나의 방식에 의해 수행될 수 있다.

본 발명은 리드핀이 축부로, 즉, ㅣ자 형상으로 이루어져 있으므로 리드핀 제작이 용이하며, 두부가 없는 만큼 접속 패드의 직경을 줄일 수 있으므로 pin find pitch가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 리드핀 제작 시 리드핀 상에 표면처리층을 형성하지 않으므로 리드핀 제작 공정 수가 감소될 수 있고, 이에 따라 리드핀 제작 비용 절감의 효과가 있다.

또한, 본 발명은 리드핀과 접속 패드를 솔더를 이용하여 접합하지 않으므로, 솔더가 축부까지 타고 올라오는 솔더 클라임(climb) 문제가 없어지고, 리플로우 공정 동안 발생하는 리드핀 무브먼트(movement) 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인쇄회로기판의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위하여 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이다.
도 5 내지 도 10은 종래 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위하여 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.

인쇄회로기판

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인쇄회로기판의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 인쇄회로기판(100)은 베이스 기판(110)과, 리드핀(200) 및 표면처리층(301, 303)을 포함한다.

상기 베이스 기판(110)은 접속 패드(111)가 노출된 개구부를 갖는 솔더 레지스트층(120)을 갖는다.

상기 베이스 기판(110)은 절연층에 접속 패드(111)를 포함하는 1층 이상의 회로가 형성된 인쇄회로기판으로서, 본 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구체적인 내층 회로 구성은 생략하여 도시하였으나, 당업자라면 상기 기판(110)으로서 절연층에 1층 이상의 회로가 형성된 통상의 인쇄회로기판이 적용될 수 있음을 충분히 인식할 수 있을 것이다.

상기 절연층으로는 수지 절연층이 사용될 수 있다. 상기 수지 절연층으로는 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들에 유리 섬유 또는 무기 필러와 같은 보강재가 함침된 수지, 예를 들어, 프리프레그가 사용될 수 있고, 또한 열경화성 수지 및/또는 광경화성 수지 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 접속 패드(111)를 포함하는 회로는 회로기판 분야에서 회로용 전도성 금속으로 사용되는 것이라면 제한 없이 적용 가능하며, 인쇄회로기판에서는 구리를 사용하는 것이 전형적이다.

상기 솔더레지스트층(120)은 최외층 회로를 보호하는 보호층 기능을 하며, 전기적 절연을 위해 형성되는 것으로서, 최외층의 접속 패드(111)를 노출시키기 위해 개구부가 형성된다. 상기 솔더레지스트층(120)은 당업계에 공지된 바에 따라, 예를 들어, 솔더레지스트 잉크, 솔더레지스트 필름 또는 캡슐화제 등으로 구성될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 노출된 접속 패드(111)에는 종래와는 달리 표면처리층을 형성하지 않는 것이 바람직하다. 이는, 이후, 제조방법에서 설명하겠지만, 상기 리드핀(200)과 접속 패드(111)를 솔더 페이스트를 이용하여 접합하는 것이 아니라, 용접을 이용하여 접합할 것이기 때문이다.

여기에서, 상기 리드핀(200)은 축부로 이루어진 것이 바람직하다. 즉, ㅣ자 형상으로 이루어진다. 이는 도 8과 같이 축부와 두부로 나뉘어져 이루어진 종래의 리드핀과 가장 큰 차이점을 갖는다. 그러나, 본 발명에서도 리드핀(200)은 축부와 두부를 포함할 수 있으며, 이때, 축부와 두부의 직경 및 형태를 같게 하여 ㅣ자 형상으로 제조하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 리드핀(200)이 종래의 리드핀과 또 다른 차이점은 표면상에 표면처리층을 형성하지 않은 것이다. 종래의 리드핀은 도 8에서와 같이, 리드핀의 표면상에 산화 및 부식을 방지하기 위한 표면처리층을 포함하고 있으나, 본 발명에서 리드핀(200)은 도 3에서와 같이, 별도의 표면처리층을 포함하지 않는다. 이는, 전술한 바와 마찬가지로, 리드핀(200)과 접속 패드(111)를 솔더 페이스트를 리플로우하여 접합하는 것이 아니라, 용접에 의해서 접합할 것이기 때문이다.

이와 같이, 본 발명은 리드핀(200) 제조 시 ㅣ자 형상으로 제조하므로, 제조가 용이하고, 리드핀(200) 표면에 표면처리층을 별도로 형성하는 공정을 포함하지 않으므로, 제조 공정 수가 감소하는 효과가 있다.

마지막으로, 본 발명에 따른 인쇄회로기판(100)에서 표면처리층(301, 303)은 리드핀(200)을 접속 패드(111)에 접합한 이후에 형성하는 것으로, 접속 패드(111) 및 리드핀(200)의 노출된 부분에 형성될 수 있다.

이때, 표면처리층은 ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold)방식 또는 ENIPIG(Electroless Nickel Immersion Palladium Immersion Gold)방식에 의해 형성될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이, 리드핀(200)을 접속 패드(111)에 접합한 후, 표면처리층을 형성함으로써, 리드핀(200)과 접속 패드(111)의 접합 상태를 더욱 견고하게 할 수 있으며 접속 패드(111) 및 리드핀(200) 표면의 산화 및 부식을 방지할 수 있다.

인쇄회로기판의 제조방법

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위하여 개략적으로 나타낸 공정흐름도이다.

우선, 도 2에 도시한 바와 같이, 접속 패드(111)를 갖는 베이스 기판(110)을 준비한다.

이때, 상기 접속 패드(111)에는 표면처리층이 형성되지 않은 것이 바람직하다. 이는, 이후 접속 패드(111)에 리드핀(200)과 접속 패드(111)가 용접 방식에 의해 접합될 것이기 때문이다.

다음, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 접속 패드(111)에 리드핀(200)을 접합한다. 이때, 상기 리드핀(200)은 축부로만 이루어진 것이 바람직하다. 예컨데, ㅣ자 형상으로 이루어질 수 있다. 그러나, 축부와 두부로 나누어 그 둘의 형태 및 직경의 크기를 같게 하여 ㅣ자 형상으로 제조하는 것 역시 가능하다 할 것이다.

또한, 상기 접속 패드(111)와 마찬가지로, 리드핀(200)에 표면처리층이 형성되어 있지 않은 것이 바람직하다. 이는, 상기 접속 패드(111)와 리드핀(200)을 솔더 페이스트가 아닌, 이후 설명할 용접 방식을 이용하여 접합할 것이기 때문이다.

이와 같이, 리드핀(200)이 ㅣ자 형상으로 이루어져 있으므로, 종래의 리드핀과는 달리 축부 보다 직경이 큰 두부가 없어지기 때문에, 이와 접합되는 접속 패드(111)의 직경을 그만큼 줄일 수 있으므로, 핀 파인 피치(pin fine pitch) 즉, 핀과 핀 사이의 거리를 더욱 가깝게 배치하는 것이 가능하다.

상기 리드핀(200)과 접속 패드(111)의 접합은 용접 방식에 의해서 수행될 수 있다. 상기 용접 방식으로는 확산용접방식, 점용접방식, 맞대기용접방식, 초음파용접방식, 냉간압접방식, 폭발용접방식, 마찰용접방식, 관성용접방식, 유도용접방식, 테르밋용접방식, 플래시용접방식, 충격용접방식, 시임용접방식 또는 프로젝션용접방식이 포함될 수 있으며, 본 발명에서 리드핀(200)과 접속 패드(111)의 접합은 이들 중 하나의 방식에 의해 수행될 수 있다.

즉, 표면처리가 되어 있지 않은 두 금속, 예컨데 접속 패드(111)와 리드핀(200)을 가까운 거리로 위치시킨 후, 상기 방식들에 의해 두 금속이 접합하게 되는 것이다. 이와 같은, 용접에 의한 금속 접합 방법은 이미 공지된 기술로 상세한 설명은 생략한다.

이후, 도 4에 도시한 바와 같이, 접속 패드(111)와 이에 접합된 리드핀(200)의 노출된 부위의 산화 및 부식을 방지하기 위하여 표면처리층(301, 303)을 형성한다. 여기에서 표면처리층 중 내부 표면처리층(301)은 니켈(Ni), 외부 표면처리층(303)은 금(Au)으로 형성할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 상기 표면처리층은 ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold)방식 또는 ENIPIG(Electroless Nickel Immersion Palladium Immersion Gold)방식에 의해 형성될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이, 접속 패드(111)와 리드핀(200)을 용접 방식으로 접합한 후, 노출된 외부 면에 표면처리층(301, 303)을 형성함으로써, 상기 접속 패드(111)와 리드핀(200)의 접합 상태를 더욱 견고하게 할 수 있으며 동시에 접속 패드(111)와 리드핀(200)의 노출면의 산화 및 부식을 방지할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10 : 인쇄회로기판 11 : 베이스 기판
12 : 솔더레지스트층 13 : 접속 패드
15, 17 : 표면처리층 19 : 솔더 페이스트
19a : 플럭스층 20 : 리드핀
23, 25 : 표면처리층 100 : 인쇄회로기판
110 : 베이스 기판 111: 접속 패드
120 : 솔더레지스트층 200 : 리드핀
301, 303 : 표면처리층

Claims

접속 패드를 갖는 베이스 기판;
상기 접속 패드에 접합된 리드핀; 및
상기 접속 패드 및 리드핀의 노출된 부분에 형성된 표면처리층
을 포함하는 인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 리드핀은 축부로 이루어진 인쇄회로기판.
청구항 2에 있어서,
상기 리드핀은 ㅣ자 형상으로 이루어진 인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 표면처리층은 ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold)방식 또는 ENIPIG(Electroless Nickel Immersion Palladium Immersion Gold)방식에 의해 형성되는 인쇄회로기판.
접속 패드를 갖는 베이스 기판을 준비하는 단계;
상기 접속 패드에 리드핀을 접합하는 단계;
상기 접속 패드 및 리드핀의 노출된 부분에 표면처리층을 형성하는 단계
를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 리드핀은 축부로 이루어진 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 6에 있어서,
상기 리드핀은 ㅣ자 형상으로 이루어진 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 접속 패드에 리드핀을 접합하는 단계는 용접에 의해 수행되는 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 용접은 확산용접방식, 점용접방식, 맞대기용접방식, 초음파용접방식, 냉간압접방식, 폭발용접방식, 마찰용접방식, 관성용접방식, 유도용접방식, 테르밋용접방식, 플래시용접방식, 충격용접방식, 시임용접방식 또는 프로젝션용접방식 중 어느 하나의 방식에 의해 수행되는 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 표면처리층은 ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold)방식 또는 ENIPIG(Electroless Nickel Immersion Palladium Immersion Gold)방식에 의해 형성되는 인쇄회로기판의 제조방법.