KR20120129096A - 물성 제어를 통한 기판의 휨 제어방법 및 이를 적용한 기판 - Google Patents

물성 제어를 통한 기판의 휨 제어방법 및 이를 적용한 기판 Download PDF

Info

Publication number
KR20120129096A
KR20120129096A KR1020110047148A KR20110047148A KR20120129096A KR 20120129096 A KR20120129096 A KR 20120129096A KR 1020110047148 A KR1020110047148 A KR 1020110047148A KR 20110047148 A KR20110047148 A KR 20110047148A KR 20120129096 A KR20120129096 A KR 20120129096A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
thermal expansion
layer
core layer
glass fiber
Prior art date
Application number
KR1020110047148A
Other languages
English (en)
Inventor
윤삼손
Original Assignee
삼성테크윈 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성테크윈 주식회사 filed Critical 삼성테크윈 주식회사
Priority to KR1020110047148A priority Critical patent/KR20120129096A/ko
Publication of KR20120129096A publication Critical patent/KR20120129096A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0271—Arrangements for reducing stress or warp in rigid printed circuit boards, e.g. caused by loads, vibrations or differences in thermal expansion
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313—Organic insulating material
    • H05K1/0353—Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement
    • H05K1/0373—Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement containing additives, e.g. fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/06—Thermal details
    • H05K2201/068—Thermal details wherein the coefficient of thermal expansion is important

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 기판의 휨 제어방법에 관한 것으로, 절연성 수지 및 유리섬유층을 포함하는 코어층 및 상기 코어층의 적어도 일면에 동박이 적층되고 장방향 및 단방향을 갖는 기판(substrate)에서 상기 코어층 또는 동박의 물성 조절에 따른 휨(warpage) 제어방법에 있어서, 상기 기판의 장방향 및 단방향 중 일 방향에서 휨을 측정하여 위로 볼록한 형상의 휨 및 아래로 볼록한 형상의 휨 중 일 형상의 휨이 발생할 경우, 상기 기판의 타 방향에서 타 형상의 휨이 발생하도록 상기 코어층의 타 방향에서의 물성을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법 및 이를 적용한 기판을 제공하여, 복합재료로 형성되는 기판에서 발생되는 휨 현상을 코어층의 물성 설계만으로 제어함으로써, 기판 두께가 얇아지더라도 용이하게 휨을 제어할 수 있는 방법 및 이를 이용한 기판을 제공할 수 있다.

Description

물성 제어를 통한 기판의 휨 제어방법 및 이를 적용한 기판{CONTROL METHOD OF SUBSTRATE WARPAGE BY CONTROLLING PHYSICAL PROPERTIES AND SUBSTRATE APPLIED BY THE SAME}
본 발명은 기판의 휨 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 이루는 각 구성의 물성 차이로 인해 발생하는 기판의 휨 현상을 그 물성 조절을 통하여 제어하는 방법에 관한 것이다.
최근 전자제품의 소형화 및 박형화에 따라 반도체 패키기의 크기도 병행하여 작아지는 추세이고, 이러한 반도체 패키지에 적용되는 PCB 기판(substrate)의 크기 또한 절대적으로 영향을 미친다고 할 수 있다.
이러한 반도체 패키지 크기의 축소가 중요시되면서 경성(rigid) 및 연성(flexible) 기판의 온도변화에 대한 치수안정성, 접착력, 평면성 등에서 우수한 신뢰성을 요구하고 있다. JEITA(Japan Electronics & Information Technology Industries Association)는 부품의 휨(warpage) 현상에 대한 허용한도를 반도체 패키지에 대한 규정항목으로 추가하고 있으며, 패키지 밀도를 높이기 위해서는 피치의 미세화가 필수적으로 요구되고 피치가 미세화될 경우 휨 허용치도 낮아지게 된다.
PCB 기판의 원소재인 동박적층판(copper clad laminate)은 유리섬유(glass fabric)와 BT(Bismaleimide Triazine), 에폭시(epoxy) 등의 수지로 이루어진 코어(core)층에 전기적 배선을 위한 한쪽 면 또는 양쪽 면에 동박이 적층된 형태로 이루어져 있으며, PCB 기판은 칩(chip)과 보드(board)를 전기적으로 연결하는 부분을 제외하고는 모두 솔더레지스트(solder resist)와 같은 절연층(dielectric layer) 또는 보호층(passivation layer)으로 코팅되어 있다.
한편, PCB 기판의 회로 패턴은 일반적으로 베이스 기판에 동박을 드라이 필름 포토레지스트(DFR) 라미네이팅, 노광, 현상, 식각 등의 과정을 통해 적절한 회로 패턴을 형성되도록 하고 있다. 이러한 PCB 기판의 경우 2 이상의 복합소재가 적층된 형상으로 인해 소재간 열팽창계수(coefficient of thermal expansion; CTE) 차이로 기판 제조시 도 1에 도시된 바와 같이 휨(warpage) 현상이 발생할 수 있다. 또한, 회로 패턴, 코어층 구조에 따라 각 소재간 모듈러스(잔류응력) 차이로 인해서도 기판 제조시 휨(warpage)이 발생할 수 있고, 기판 제조 공정 중에 발생하는 온도 및 습도의 변화에 의해 휨이 증가 또는 감소할 수 있다. 더욱이, 최근 제품의 경박단소화 경향으로 PCB 기판이 얇아지면서 이러한 휨 현상 발생은 심화되고 있으며, 이러한 휨 현상은 패키지 조립 공정에서 진공 흡착(vaccum grip)의 에러나 이송 오류 등의 문제를 일으키기 때문에 기판의 휨을 최소로 하는 설계가 반드시 필요하게 된다.
종래 이러한 PCB 기판의 휨 발생 방지를 위해 주로 기판 양쪽 면의 절연층 두께를 조절하여 휨을 제어하는 방법이 사용되고 있다.
도 2에 도시된 바와 같은 1 금속층 타입의 기판(1 metal layer type PCB)(10)의 경우 그 구조는, 하부 절연층(11), 동박층(12), 코어층(13) 및 상부 절연층(14)으로 구성될 수 있어 구조적으로 비대칭적인 특징이 있다. 따라서, 이러한 구조적 비대칭성으로 인해 PSR 두께 만으로 휨을 제어하는데 한계가 있어, 상부 절연층(11) 및 하부 절연층(14)의 두께를 조절하여 기판 전체의 균형을 유지시켜 휨을 제어하려는 것이었다.
그러나, 제품의 경박단소화 경향으로 PCB 기판이 얇아짐에 따라, 휨 발생 정도가 높아지기 때문에 절연층 두께를 조절하여 휨 발생을 제어하는 방법도 설계시 그 한계가 있다.
상기와 같은 문제가 발생할 경우, 기판 제조업체는 코어의 물성을 변경시키거나 스트립(strip) 주변의 더미 패턴(dummy pattern)을 변경하는 방법으로 대응하고 있으나, 전자의 경우 물성 변경에 과도한 시간이 소요되고 후자의 경우 그 휨 개선 효과가 미흡한 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하고자 안출된 것으로, PCT 기판을 이루는 복합재료의 형상 또는 물성에 따라 발생하는 휨 현상을 기판 두께가 얇아지고 있는 추세에 맞추어 재료의 물성 설계를 통하여 개선한 기판의 휨 제어방법을 제공하고자 한다.
또한, 상기 물성 설계에 따른 휨 제어방법을 적용한 기판을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
(1) 절연성 수지 및 유리섬유층을 포함하는 코어층 및 상기 코어층의 적어도 일면에 동박이 적층되고 장방향 및 단방향을 갖는 기판(substrate)에서 상기 코어층 또는 동박의 물성 조절에 따른 휨(warpage) 제어방법에 있어서, 상기 기판의 장방향 및 단방향 중 일 방향에서 휨을 측정하여 위로 볼록한 형상의 휨 및 아래로 볼록한 형상의 휨 중 일 형상의 휨이 발생할 경우, 상기 기판의 타 방향에서 타 형상의 휨이 발생하도록 상기 코어층의 타 방향에서의 물성을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법을 제공한다.
(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 기판은, 최상층 또는 최하층에 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법을 제공한다.
(3) 상기 (1)에 있어서, 상기 물성은, 열팽창계수(coefficient of thermal expansion) 또는 모듈러스(modulus)인 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법을 제공한다.
(4) 상기 (3)에 있어서, 상기 열팽창계수의 조절은, 상기 기판의 장방향 및 단방향 중 일 방향에서 상기 코어층의 열팽창계수가 상기 동박의 열팽창계수보다 클 경우, 상기 기판의 타 방향에서 상기 코어층의 열팽창계수가 상기 동박의 열팽창계수보다 작게 조절하고, 상기 기판의 장방향 및 단방향 중 일 방향에서 상기 코어층의 열팽창계수가 상기 동박의 열팽창계수보다 작을 경우, 상기 기판의 타 방향에서 상기 코어층의 열팽창계수가 상기 동박의 열팽창계수보다 크게 조절하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법을 제공한다.
(5) 상기 (4)에 있어서, 상기 코어층의 열팽창계수 조절은, 상기 유리섬유층의 형상 조절을 통하여 수행되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법을 제공한다.
(6) 상기 (5)에 있어서, 상기 유리섬유층의 형상 조절은, 유리섬유층의 워프(warp) 수 또는 필(fill) 수를 조절하여 수행되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법을 제공한다.
(7) 상기 (5)에 있어서, 상기 유리섬유층의 형상 조절은, 유리섬유의 직경을 조절하여 수행되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법을 제공한다.
(8) 상기 (5)에 있어서, 상기 유리섬유층의 형상 조절은, 유리섬유의 번들(bundle) 직경을 조절하여 수행되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법을 제공한다.
(9) 상기 (5)에 있어서, 상기 유리섬유층의 형상 조절은, 유리섬유의 그레이드(grade)를 조절하여 수행되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법을 제공한다.
상기 다른 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
(10) 절연성 수지 및 유리섬유층을 포함하는 코어층 및 상기 코어층의 적어도 일면에 동박이 적층되고 장방향 및 단방향을 갖는 기판(substrate)에 있어서, 상기 기판의 장방향 및 단방향 중 일 방향 요소에서 휨 측정시 위로 볼록한 형상의 휨 및 아래로 볼록한 형상의 휨 중 일 형상의 휨이 발생하고, 상기 기판의 타 방향 요소에서 타 형상의 휨이 발생하는 것을 특징으로 하는 기판을 제공한다.
(11) 상기 (10)에 있어서, 상기 기판은, 최상층 또는 최하층에 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 제공한다.
(12) 상기 (10)에 있어서, 상기 휨 측정은, 열팽창계수(coefficient of thermal expansion) 또는 모듈러스(modulus)를 이용한 것을 특징으로 하는 기판을 제공한다.
본 발명에 따르면, 복합재료로 형성되는 기판에서 발생되는 휨 현상을 코어층의 물성 설계만으로 제어함으로써, 기판 두께가 얇아지더라도 용이하게 휨을 제어할 수 있는 방법 및 이를 이용한 기판을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 휨이 발생된 기판을 나타낸 도면,
도 2는 종래 1 금속층 타입의 기판을 타나낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 기판의 휨 제어방법에 적용되는 기판의 일례를 나타낸 모식도,
도 4는 도 3의 코어층 구조를 나타낸 단면도,
도 5는 기판 스트립의 일례를 나타낸 도면,
도 6은 유한요소 해석을 이용하여 코어층의 열팽창계수 변화에 따른 기판의 변형상태(nodal solution)를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 기판의 휨 제어방법에 적용되는 기판의 다른 예를 나타낸 모식도,
도 8은 유한요소 해석을 통한 코어층 열팽창계수 변화에 따른 등고선 플롯 결과를 나타낸 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도면에서 동일 또는 균등물에 대해서는 동일 또는 유사한 도면부호를 부여하였으며, 방향은 도면을 기준으로 설명하였다. 또한 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
도 3은 본 발명에 따른 기판의 휨 제어방법에 적용되는 기판의 일례를 나타낸 모식도이고, 도 4는 도 3의 코어층 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 기판의 휨 제어방법에 적용되는 기판(100)으로, 제1 솔더레지스트층(110), 동박(120), 코어층(130) 및 제2 솔더레지스트층(140)이 차례로 적층된 기판(100)일 수 있으며, 상기 기판(100)의 중심을 이루는 코어층(130)은 유리섬유층(131)에 절연성 수지(132)가 충진된 형태일 수 있다.
상기 유리섬유층(131)은, 상기 코어층(130)에 1 개층 이상 형성될 수 있으며, 각 유리섬유층(131)에서 상기 기판(100)과 평행한 어느 한 방향을 x 방향(warp 방향)이라 할 때, x 방향과 직교하고 상기 기판과 평행한 다른 한 방향을 y 방향(fill 방향), x 방향 및 y 방향과 직교하는 방향을 z 방향이라 한다. 여기서, 일반적으로 유리섬유층은 x, y, z 방향에 따라 각기 다른 물성을 갖는 직교이방성(orthotropic)의 성질을 갖는다.
이러한 유리섬유층(131)의 성질과 절연성 수지(132), 솔더레지스트층(110, 140), 동박(120) 등 다른 복합소재의 물성 차이로 인해 기판(100) 제조시 각 소재의 물성 조합에 따라 기판(100)의 휨 현상이 발생하게 된다. 휨 발생에 영향을 주는 물성 인자로 예를 들면, 각 소재의 열팽창계수(coefficient of thermal expansion), 잔류응력(modulus) 등을 들 수 있다.
한편, IC 기판의 경우 그 크기가 작아서 하나의 베이스 기판 상에 복수개를 배열하여 한 번에 제조한 후 절단하여 사용하게 된다. 여기서, 기판 제조 과정에서 베이스 기판 단위로 취급하기에는 그 크기가 너무 커서 작업성이 좋지 않게 되고, 반대로 개별 단위 기판으로 취급하기에는 그 크기가 너무 작아서 작업성이 좋지 않게 된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 단위 기판(100)들이 1 이상의 열로 길게 배열된 스트립(strip)(100')상태로 취급하는 것이 일반적이다. 즉, 인쇄회로기판을 제조하는 과정은 베이스 기판 단위(100)로 이루어지고, 이 베이스 기판(100)을 스트립 단위(100')로 절단하여 실장 공정이나 칩에 장착하는 공정을 거치게 된다. 보통 기판 스트립(100')은 장방향 및 단방향의 비가 대략 3:1 수준이다. 이하, 본 발명에서는 상기 스트립(100')의 장방향을 x 방향으로, 단방향을 y 방향으로 기준하여 설명하고, 상기 기판은 넓은 의미에서 기판 스트립을 포함할 수 있다.
상기 기판 스트립(100')은 일반적으로 복합소재의 적층 및 고온 경화 공정 후 냉각 공정을 통하여 제조되는데, 기판 스트립(100')의 휨은 상기 냉각 공정시에 발생하게 된다. 이러한 기판 스트립(100')의 휨 발생 방지를 위해 각 방향에서의 물성 조절이 용이한 코어층(130)을 이용하여 다른 소재와의 물성 균형을 이루도록 설계하여 휨을 방지할 수도 있다. 그러나, 코어층(130) 물성 조절이 용이하더라도 다른 소재와의 물성과 균형을 이루도록 설계하는 것이 쉽지 않고, 유리섬유의 직교이방성 성질 등에 의해 설계 기준이 모호해짐에 따라 설계에 장시간이 소요될 수 있다.
본 발명자들은 이러한 기판(100) 제조시 발생하는 휨 현상을 유리섬유층(131)을 구비한 코어층(130)의 물성 설계를 통해 간단히 제어할 수 있는 방법에 관한 연구를 거듭한 결과, 코어층(130)의 물성을 다른 소재와 균형을 이루도록 설계하지 않고도 기판(100)의 휨을 손쉽게 제어할 수 있는 방법을 발견하였다.
먼저, 도 3과 같이 적층된 기판(100)의 코어층(130) 및 동박(120)의 물성에 따른 휨 현상 발생을 설명하면, 기판의 y 방향에서의 코어층(130) 및 동박(120)의 열팽창계수가 같다고 가정하고, x 방향에서의 코어층(130)의 열팽창계수가 동박(120)의 열팽창계수보다 큰 경우에는 도 6 (a) 에 도시된 바와 같이, x 방향으로 스마일(smile) 형태의 휨이 발생하게 되며, x 방향에서의 코어층(130)의 열팽창계수가 동박(120)의 열팽창계수보다 작은 경우에는 x 방향으로 크라이(cry) 형태의 휨이 발생하게 된다. 또한, 기판의 x 방향에서의 코어층(130) 및 동박(120)의 열팽창계수가 같다고 가정하고, y 방향에서의 코어층(130)의 열팽창계수가 동박(120)의 열팽창계수보다 작은 경우에는 도 6 (b) 에 도시된 바와 같이, y 방향으로 크라이 형태의 휨이 발생하게 되며, y 방향에서의 코어층(130)의 열팽창계수가 동박(120)의 열팽창계수보다 큰 경우에는 y 방향으로 스마일 형태의 휨이 발생하게 된다. 여기서, 도 6은 유한요소 해석을 이용하여 코어층(130)의 열팽창계수 변화에 따른 기판의 변형상태(nodal solution)를 나타낸 도면이다. 또한, 솔더레지스트층(110, 140)과 같은 보호층의 휨 영향 정도는 코어층(130) 및 동박(120)에 비하여 극히 미비한 것으로 가정하였다.
본 발명에 따른 기판(100)의 휨 제어방법은, 기판(100)의 x 방향 및 y 방향 중 일 방향에서 휨을 측정하여 위로 볼록한(cry) 형상의 휨 및 아래로 볼록한(smile) 형상의 휨 중 일 형상의 휨이 발생할 경우, 기판(100)의 타 방향에서 타 형상의 휨이 발생하도록 코어층(130)의 타 방향에서의 물성을 조절하여 제어하는 것이다. 즉, 본 발명에서는 x 방향 성분 및 y 방향 성분에서의 휨 특성을 역으로 설정하여 스마일 형태의 휨 및 크라이 형태의 휨의 복합 작용으로 전체적인 휨이 최소화되는 조건을 찾아 휨을 제어하는 방법을 제공함으로써, 코어층(130)의 물성 설계 기준을 명확히 하고 모든 방향에서의 물성 균형을 부여하기 위한 시행착오 없이 간단하게 휨을 제어할 수 있도록 한다.
예를 들면, 도 6 (a)와 같이 y 방향에서의 열팽창계수를 동일한 조건으로 설정하였을 때, x 방향에서 스마일 형태의 휨이 발생할 경우에는, 도 6 (b)와 같이 x 방향에서의 열팽창계수를 동일한 조건으로 설정하고, 코어층(130)의 y 방향에서의 열팽창계수가 동박(120)의 열팽창계수보다 작게 하여 크라이 형태의 휨이 발생하도록 설계함으로써, 기판(100) 전체적으로 휨이 최소화되도록 할 수 있다.
또한, y 방향에서의 열팽창계수를 동일한 조건으로 설정하였을 때, x 방향에서 크라이 형태의 휨이 발생할 경우라면, x 방향에서의 열팽창계수를 동일한 조건으로 설정하고, 코어층(130)의 y 방향에서의 열팽창계수가 동박(120)의 열팽창계수보다 크게 하여 스마일 형태의 휨이 발생하도록 설계할 수 있다.
또한, x 방향에서의 열팽창계수를 동일한 조건으로 설정하였을 때, y 방향에서 스마일 형태의 휨이 발생할 경우라면, y 방향에서의 열팽창계수를 동일한 조건으로 설정하고, 코어층(130)의 x 방향에서의 열팽창계수가 동박(120)의 열팽창계수보다 작게 하여 크라이 형태의 휨이 발생하도록 설계할 수 있다.
또한, x 방향에서의 열팽창계수를 동일한 조건으로 설정하였을 때, y 방향에서 크라이 형태의 휨이 발생할 경우라면, y 방향에서의 열팽창계수를 동일한 조건으로 설정하고, 코어층(130)의 x 방향에서의 열팽창계수가 동박(120)의 열팽창계수보다 크게 하여 스마일 형태의 휨이 발생하도록 설계할 수 있다.
이상은 각 소재의 열팽창계수에 대하여 설명하였으나, 모듈러스 등 다른 물성의 경우에서도 각 방향 성분에 대하여 같은 방법으로 물성을 설계하여 기판(100)의 휨을 방지할 수 있음은 물론이다. 다만, 소재의 모듈러스의 경우에도 역시 휨에 영향을 미치지만 그 영향 정도가 열팽창계수의 약 10% 이하 정도이고, 소재의 모듈러스를 10% 이상 변화시키는 것이 쉽지 않기 때문에 열팽창계수의 방향성을 제어하는 것이 더 효율적이다.
한편, 코어층(130)의 열팽창계수의 조절은 상기 유리섬유층(131)의 직교이방성 특성을 이용한 형상 조절을 통하여 수행될 수 있다. 이러한 유리섬유층(131)의 형상 조절은 예를 들면, 유리섬유층(131)의 워프(warp) 수 또는 필(fill) 수, 유리섬유의 직경 및 유리섬유의 그레이드 조절을 통해 수행될 수 있다.
먼저, 워프 수는 직물의 길이 방향으로의 단위 인치당 섬유의 꼬임 수를 의미하고, 필 수는 직물의 폭 방향으로의 단위 인치당 섬유의 꼬임 수를 의미한다. 워프 수를 증가시키면 워프 방향으로 꼬임이 많아져 강성은 감소하고 열팽창계수는 증가하는 효과를 가져온다. 여기서, 워프 수와 필 수를 변화시키면 유리섬유 번들의 형태가 변하게 되는데, 유리섬유 직조 공정이나 레진을 채우는 공정에서, 공정 조건에 따라 필 방향과 워프 방향의 번들의 단면 형상이 달라지게 된다. 이때, 단면에서 유리섬유가 차지하는 비율이 커지면 코어층의 강성은 증가하고 열팽창계수는 감소하게 된다.
유리섬유의 직경 조절을 통한 열팽창계수의 조절은, 유리섬유의 직경을 감소시키면 단위 부피당 유리섬유의 수가 많아져 강성은 증가하지만, 유리섬유의 분율이 많아짐에 따라 코어층의 열팽창계수는 감소하는 성질을 이용하여 수행될 수 있다.
유리섬유의 그레이드 조절을 통한 열팽창계수의 조절은, 유리섬유는 E-glass, S-glass, D-glass 등 그 종류에 따라 조성비가 달라지고 고유한 모듈러스와 열팽창계수의 차이가 생기는데, 이를 이용하여 방향에 따라 각기 다른 등급의 유리섬유를 사용하여 방향에 따라 다른 열팽창계수를 구현할 수 있게 된다.
이상 동박(120)이 1 개층 형성된 기판(100)에 관하여 설명하였으나, 본 발명에 따른 기판의 휨 제어방법은 도 7에 도시된 바와 같이 동박(220)이 2 개층으로 이루어진 기판(200) 등 다양하게 형성된 기판에 적용될 수 있다. 도 7에 도시된 기판(200)은 제1 솔더레지스트층(210), 제1 동박(221), 코어층(230), 제2 동박(222) 및 제2 솔더레지스트층(240)이 적층된 구조이다.
도 7에 도시된 바와 같은 동박이 상부 및 하부의 2 개층(221, 222)으로 이루어진 경우, 동박층(221, 222)에 형성되는 패턴 형상과 금속 분율의 차이로 인하여 기판(200)의 상하면이 비대칭 구조를 갖게 된다. 이러한 비대칭성으로 인하여 일정량의 휨이 발생하게 되고, 이 경우에도 전술한 방식과 동일한 방식으로 코어층의 열팽창계수와 모듈러스의 방향성을 이용하면 기판의 휨 현상을 최소화할 수 있게 된다.
실시예
도 3과 같이 적층된 기판(100)의 코어층(130) 열팽창계수를 x 방향 및 y 방향에 따라 변화시키면서 유한요소 해석을 수행하였다. 제1 솔더레지스트층(110), 동박(120), 코어층(130) 및 제2 솔더레지스트층(140) 두께를 각각 40㎛, 20㎛, 200㎛ 및 30㎛인 경우를 가정하였다. 코어층(130) 열팽창계수 변화에 따른 등고선 플롯 결과를 도 8에 나타내었다. 도 8에서 X_RATIO는 x 방향에서의 동박(120)의 열팽창계수에 대한 코어층(130)의 열팽창계수의 비를 의미하고, Y_RATIO는 y 방향에서의 동박(120)의 열팽창계수에 대한 코어층(130)의 열팽창계수의 비를 의미한다.
도 8을 참조하면, 노란색으로 표시된 영역에서 휨이 최소가 되는 조건임을 나타낸다. 따라서, 기판(100)의 휨 방지를 위한 코어층(130)의 물성을 설계하는데 있어, x 방향 및 y 방향의 물성을 동일하게 하는 것이 유일한 방법이 아니라, x 방향 및 y 방향의 물성을 적절한 범위에서 변경시킴으로써 기판(100)의 휨을 최소화시킬 수 있는 제어방법을 제공할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 장방향인 x 방향에서의 열팽창계수가 전체 휨에 미치는 영향이 더 크다는 것을 알 수 있고, 따라서, 장방향 및 단방향의 길이 비에 따라 최적 휨 방지를 위한 코어층(130)의 열팽창계수 조절 정도는 달라질 수 있게 된다.
이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항이나 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 이러한 모든 수정과 변경은 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.
100, 200: 기판 110, 210: 제1 솔더레지스트층
120, 220: 동박 130, 230: 코어층
131: 유리섬유층 132: 절연수지층
140, 240: 제2 솔더레지스트층

Claims (12)

  1. 절연성 수지 및 유리섬유층을 포함하는 코어층 및 상기 코어층의 적어도 일면에 동박이 적층되고 장방향 및 단방향을 갖는 기판(substrate)에서 상기 코어층 또는 동박의 물성 조절에 따른 휨(warpage) 제어방법에 있어서,
    상기 기판의 장방향 및 단방향 중 일 방향에서 휨을 측정하여 위로 볼록한 형상의 휨 및 아래로 볼록한 형상의 휨 중 일 형상의 휨이 발생할 경우, 상기 기판의 타 방향에서 타 형상의 휨이 발생하도록 상기 코어층의 타 방향에서의 물성을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은, 최상층 또는 최하층에 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 물성은, 열팽창계수(coefficient of thermal expansion) 또는 모듈러스(modulus)인 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열팽창계수의 조절은, 상기 기판의 장방향 및 단방향 중 일 방향에서 상기 코어층의 열팽창계수가 상기 동박의 열팽창계수보다 클 경우, 상기 기판의 타 방향에서 상기 코어층의 열팽창계수가 상기 동박의 열팽창계수보다 작게 조절하고,
    상기 기판의 장방향 및 단방향 중 일 방향에서 상기 코어층의 열팽창계수가 상기 동박의 열팽창계수보다 작을 경우, 상기 기판의 타 방향에서 상기 코어층의 열팽창계수가 상기 동박의 열팽창계수보다 크게 조절하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 코어층의 열팽창계수 조절은, 상기 유리섬유층의 형상 조절을 통하여 수행되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유리섬유층의 형상 조절은, 유리섬유층의 워프(warp) 수 또는 필(fill) 수를 조절하여 수행되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 유리섬유층의 형상 조절은, 유리섬유의 직경을 조절하여 수행되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 유리섬유층의 형상 조절은, 유리섬유의 번들(bundle) 직경을 조절하여 수행되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 유리섬유층의 형상 조절은, 유리섬유의 그레이드(grade)를 조절하여 수행되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 제어방법.
  10. 절연성 수지 및 유리섬유층을 포함하는 코어층 및 상기 코어층의 적어도 일면에 동박이 적층되고 장방향 및 단방향을 갖는 기판(substrate)에 있어서,
    상기 기판의 장방향 및 단방향 중 일 방향 요소에서 휨 측정시 위로 볼록한 형상의 휨 및 아래로 볼록한 형상의 휨 중 일 형상의 휨이 발생하고, 상기 기판의 타 방향 요소에서 타 형상의 휨이 발생하는 것을 특징으로 하는 기판.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판은, 최상층 또는 최하층에 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 휨 측정은, 열팽창계수(coefficient of thermal expansion) 또는 모듈러스(modulus)를 이용한 것을 특징으로 하는 기판.
KR1020110047148A 2011-05-19 2011-05-19 물성 제어를 통한 기판의 휨 제어방법 및 이를 적용한 기판 KR20120129096A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110047148A KR20120129096A (ko) 2011-05-19 2011-05-19 물성 제어를 통한 기판의 휨 제어방법 및 이를 적용한 기판

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110047148A KR20120129096A (ko) 2011-05-19 2011-05-19 물성 제어를 통한 기판의 휨 제어방법 및 이를 적용한 기판

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120129096A true KR20120129096A (ko) 2012-11-28

Family

ID=47513653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110047148A KR20120129096A (ko) 2011-05-19 2011-05-19 물성 제어를 통한 기판의 휨 제어방법 및 이를 적용한 기판

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120129096A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210013498A (ko) * 2019-07-26 2021-02-04 인하대학교 산학협력단 응력 감소를 위한 기판

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210013498A (ko) * 2019-07-26 2021-02-04 인하대학교 산학협력단 응력 감소를 위한 기판

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI526128B (zh) 多層基板及其製造方法
US8344260B2 (en) Multilayer wiring board
US8742553B2 (en) Printed wiring board
KR100687557B1 (ko) 뒤틀림이 개선된 기판 및 기판형성방법
US7986035B2 (en) Multilayer wiring substrate, semiconductor package, and method of manufacturing semiconductor package
US20150122530A1 (en) Printed wiring board
US8802997B2 (en) Multi layer circuit board and manufacturing method of the same
US8975742B2 (en) Printed wiring board
US20170142825A1 (en) Method of reducing warpage of an orgacnic substrate
KR20090107682A (ko) 형상기억고분자를 포함하는 인쇄회로기판 및 그 제조 방법
US20110076472A1 (en) Package substrate
JP7037521B2 (ja) 内蔵部品パッケージ構造、内蔵型パネル基板、およびその製造方法
KR20120129096A (ko) 물성 제어를 통한 기판의 휨 제어방법 및 이를 적용한 기판
KR102149793B1 (ko) 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판의 휨 제어방법
US20150062850A1 (en) Printed circuit board
US10314166B2 (en) Printed wiring board
KR20120096345A (ko) 인쇄회로기판의 휨 제어방법
CN113784522A (zh) 改善印制电路板弯翘的方法及防弯翘印制电路板
JP7193930B2 (ja) 回路基板及びそれを用いた半導体パッケージ
KR20100132814A (ko) 패키지 기판
KR20100081863A (ko) 반도체 패키지용 기판
TWI789810B (zh) 半導體裝置及基板
KR100965336B1 (ko) 반도체 패키지용 인쇄회로기판 및 그 제조방법
KR20080092996A (ko) 휨방지 구조를 갖는 반도체 기판
JP2010129835A (ja) 多層プリント配線板とその製造方法及び加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right