KR20130056633A

KR20130056633A - 인쇄회로기판 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20130056633A
Application number: KR1020110122346A
Authority: KR
Inventors: 조석현; 손경진
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2013-05-30
Also published as: KR101353184B1; US20130126215A1

Abstract

본 발명은 기판, 기판의 표면에 형성된 회로 패턴, 회로 패턴이 미형성된 기판의 표면에 회로 패턴과 소정 간격으로 이격되어 형성된 더미 패턴 및 기판을 관통하여 더미 패턴을 전기적으로 연결하고, 기판의 외곽 테두리를 따라 형성된 복수 개의 방열 비아를 포함하는 인쇄회로기판으로 전자파의 발생을 억제하거나 차폐할 수 있도록 하고, 이와 동시에 열 방출 특성도 향상시킬 수 있다.

Description

인쇄회로기판 및 그의 제조방법{Printed circuit board and method for manufacturing thereof}

본 발명은 인쇄회로기판 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 인쇄회로기판 내에서 전자파의 발생을 억제하거나 차폐시키고, 이와 함께 발열 문제도 해결할 수 있는 인쇄회로기판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

최근 들어, 전자 기기 및 제품의 첨단화로 인한 전자 기기 및 제품의 소형화 및 기술 집적은 꾸준히 발전하고 있으며, 이와 함께 전자 기기 및 제품 등에 사용되는 인쇄회로기판의 제조 공정도 소형화 및 기술 집적에 대응하여 다양한 변화를 요구하고 있다.

상기 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 대한 기술 방향은 초기에 단면 인쇄회로기판에서 양면 인쇄회로기판으로, 다시 다층 인쇄회로기판으로 전개되었으며, 특히 다층 인쇄회로기판을 제조함에 있어 최근에는 소위 빌드 업(build-up) 공법이라 불리는 제조 방법이 전개 중이다.

한편, 전자 기기의 발전 동향이 경박단소화됨에 따라 인쇄회로기판에 형성되는 회로 패턴도 점점 복잡해지고 미세화되고 있으며, 이로 인해 회로 패턴이나 전자 소자에서는 전자파가 발생하여 전자 기기나 인체에 좋지 않은 영향을 끼치고 있다.

또한, 전자 소자를 구동함에 따라 발생하는 열로 인해 전자 소자가 내장된 부분이나 와이어 본딩(wire bonding)으로 연결된 부분이 손상되고, 이로 인해, 인쇄회로기판의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 전자 기기의 케이스나 복수 개의 전자 소자 사이에 금속 성분의 테이프나 금속판 등을 부착하여 전자파의 발생을 억제하거나 차폐하는 방식을 사용하였다.

그러나, 전자 기기의 케이스나 복수 개의 전자 소자 사이에 금속 성분의 테이프나 금속판을 부착하기 위해서는 부착 공간이 확보되어야 하나, 회로 패턴이 복잡해지고 미세화됨에 따라 금속 성분의 테이프나 금속판 등을 부착하기 위한 위치 선정이 용이하지 않으며, 특히, 전자 기기의 케이스에 금속 성분의 테이프가 부착되더라도 전자 기기 내에 있는 전자 소자는 전자파의 영향을 받기 때문에 전자 소자는 전자파의 간섭으로 인해 제대로 동작하지 못하는 문제점이 있었다.

이와 같이, 전자파를 효과적으로 차폐하지 못하기 때문에 인쇄회로기판이 설치된 전자 기기 전체의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 당 기술 분야에서는 인쇄회로기판 내에서 전자파의 발생을 억제하거나 차폐시키고, 이와 함께 발열 문제도 해결할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명의 사상은 회로 패턴이 미형성된 기판의 표면에 더미 패턴을 개재하여 전자파의 발생을 억제하거나 차폐할 수 있도록 하고, 이와 동시에 열 방출 특성도 향상시킬 수 있는 인쇄회로기판 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 사상은 기판의 적어도 일면에 더미 패턴을 매립하고, 매립된 더미 패턴에 적어도 하나의 돌기를 형성하여 열을 효과적으로 방출할 수 있는 인쇄회로기판 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 사상은 기판의 외곽 테두리를 따라 복수 개의 방열 비아를 형성하여 기판의 측면에서 발생하는 전자파를 억제하거나 차폐할 수 있도록 하고, 이와 동시에 열 방출 특성도 향상시킬 수 있는 인쇄회로기판 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.

이를 위해 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판은 기판; 상기 기판의 표면에 형성된 회로 패턴; 상기 회로 패턴이 미형성된 상기 기판의 표면에 상기 회로 패턴과 소정 간격으로 이격되어 형성된 더미 패턴; 상기 기판을 관통하여 상기 더미 패턴을 전기적으로 연결하고, 상기 기판의 외곽 테두리를 따라 형성된 복수 개의 방열 비아를 포함한다.

상기 더미 패턴은 상기 기판의 적어도 일면에 매립될 수 있다.

상기 복수 개의 방열 비아는 서로 중첩되게 형성될 수 있다.

상기 복수 개의 방열 비아는 상기 방열 비아의 직경의 2배보다 작은 간격으로 형성될 수 있다.

상기 더미 패턴은 적어도 하나의 돌기를 구비할 수 있다.

상기 돌기는 상기 더미 패턴과 동일한 재질로 이루어지고, 외부로 돌출된 형상일 수 있다.

상기 돌기는 상기 더미 패턴과 일체로 구성되고, 내부에 절연 물질이 충전되고, 상기 절연 물질 상에 금속 물질이 형성된 형태일 수 있다.

상기 더미 패턴이 매립된 면은 상기 기판상에 전자 소자가 장착되는 면일 수 있다.

상기 더미 패턴이 비 매립된 면에 형성되는 솔더 레지스트층을 더 포함할 수 있다.

상기 솔더 레지스트층은 상기 더미 패턴이 비 매립된 면에 솔더 레지스트 잉크를 인쇄하여 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판은 기판을 제공하는 단계; 상기 기판의 표면에 회로 패턴을 형성하는 단계; 상기 회로 패턴이 미형성된 상기 기판의 표면에 상기 회로 패턴과 소정 간격으로 이격되는 더미 패턴을 형성하는 단계; 상기 기판을 관통하여 상기 더미 패턴을 전기적으로 연결하는 복수 개의 방열 비아를 상기 기판의 외곽 테두리를 따라 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 더미 패턴을 형성하는 단계는 상기 기판의 적어도 일면에 상기 더미 패턴을 매립하여 형성할 수 있다.

상기 회로 패턴은 상기 기판의 상하면에 각각 형성된 제1 및 제2 회로 패턴을 포함하고, 상기 더미 패턴은 상기 기판의 상하면에 각각 형성된 제1 및 제2 더미 패턴을 포함할 수 있다.

상기 기판의 적어도 일면에 상기 더미 패턴을 매립하여 형성하는 단계는 캐리어를 제공하는 단계; 상기 캐리어 상에 상기 제2 더미 패턴 및 상기 제2 회로 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 더미 패턴 및 상기 제2 회로 패턴 상에 상기 기판을 형성하는 단계; 상기 기판상에 상기 제1 더미 패턴 및 상기 제1 회로 패턴을 형성하는 단계; 상기 캐리어를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 기판의 적어도 일면에 상기 더미 패턴을 매립하여 형성하는 단계는 상기 더미 패턴에 적어도 하나의 돌기를 형성할 수 있다.

상기 더미 패턴에 적어도 하나의 돌기를 형성하는 단계는 일면에 적어도 하나의 홈이 형성된 캐리어를 제공하는 단계; 상기 적어도 하나의 홈에 대응하여 상기 제2 더미 패턴을 형성하고, 상기 캐리어 상에 제2 회로 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 더미 패턴 및 상기 제2 회로 패턴 상에 상기 기판을 형성하는 단계; 상기 기판상에 상기 제1 더미 패턴 및 상기 제1 회로 패턴을 형성하는 단계; 상기 캐리어를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 방열 비아는 서로 중첩되게 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판 및 그의 제조방법에 따르면, 회로 패턴이 미형성된 기판의 표면에 더미 패턴을 개재하여 전자파의 발생을 억제하거나 차폐할 수 있도록 하고, 이와 동시에 열 방출 특성도 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 기판의 적어도 일면에 더미 패턴이 매립된 구조를 채용하여 제조 비용을 줄이고, 인쇄회로기판의 두께도 줄일 수 있기 때문에 전자 기기의 소형화가 가능한 장점이 있다.

게다가, 매립된 더미 패턴에 적어도 하나의 돌기를 형성하여 열을 효과적으로 방출할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 기판의 외곽 테두리를 따라 복수 개의 방열 비아를 형성하여 기판의 측면에서 발생하는 전자파를 억제하거나 차폐할 수 있도록 하고, 이와 동시에 열 방출 특성도 향상시킬 수 있다.

이로 인해, 인쇄회로기판이 설치된 전자 기기 전체의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 창출한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 기판의 상면에 있는 회로 패턴 및 더미 패턴이 매립된 구조를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 기판의 하면에 있는 회로 패턴 및 더미 패턴이 매립된 구조를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 더미 패턴에 복수 개의 돌기가 형성된 구조를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 기판에 복수 개의 방열 비아가 형성된 구조를 보여주는 평면도이다.
도 6은 도 2에 도시한 인쇄회로기판에서 솔더 레지스트층이 도포된 구조를 보여주는 단면도이다.
도 7은 더미 패턴이 형성된 다양한 형태에 따라 가변하는 열 저항을 보여주는 그래프이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판의 제조과정을 나타내는 단면도로서,
도 8은 방열 비아가 형성된 기판을 보여주는 단면도이고,
도 9는 기판의 표면에 형성된 회로 패턴을 보여주는 단면도이고,
도 10은 기판의 표면에 형성된 더미 패턴을 보여주는 단면도이다.
도 11 내지 도 14는 기판의 하면에 더미 패턴을 매립하여 형성하는 과정을 나타내는 단면도로서,
도 11은 캐리어 상에 형성된 제2 더미 패턴 및 제2 회로 패턴을 보여주는 단면도이고,
도 12는 제2 더미 패턴 및 제2 회로 패턴 상에 형성된 기판을 보여주는 단면도이고,
도 13은 기판상에 형성된 제1 더미 패턴 및 제1 회로 패턴을 보여주는 단면도이고,
도 14는 캐리어를 제거하여 기판의 하면에 매립된 더미 패턴을 보여주는 단면도이다.
도 15 내지 도 19는 더미 패턴에 적어도 하나의 돌기를 형성하는 과정을 나타내는 단면도로서,
도 15는 일면에 적어도 하나의 홈이 형성된 캐리어를 보여주는 단면도이고,
도 16은 적어도 하나의 홈에 대응하여 형성된 제2 더미 패턴 및 캐리어 상에 형성된 제2 회로 패턴을 보여주는 단면도이고,
도 17은 제2 더미 패턴 및 제2 회로 패턴 상에 형성된 기판을 보여주는 단면도이고,
도 18은 기판상에 형성된 제1 더미 패턴 및 제1 회로 패턴을 보여주는 단면도이고,
도 19는 캐리어를 제거하여 더미 패턴에 형성된 적어도 하나의 돌기를 보여주는 단면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판의 단면도를 나타낸다.

도 1에 도시한 바와 같이, 인쇄회로기판(100)은 기판(110), 방열 비아(130), 회로 패턴(150) 및 더미 패턴(170)을 포함하여 구성된다.

기판(110)은 인쇄회로기판(100)을 지지하는 수단으로서, 인쇄회로기판이 다층 인쇄회로기판으로 이루어진 경우, 기판(110)은 복수 개의 절연재(111)가 적층되고, 각 절연재(111)의 일면에 내층 회로 패턴(113)이 각각 형성되고, 복수 개의 내층 회로 패턴(113)을 전기적으로 연결하는 회로 비아(115)가 형성된 구조를 가질 수 있다.

이때, 절연재(111)는 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build up Film) 또는 에폭시(epoxy) 등과 같이 전기 전도율이 작고 전류를 거의 통과시키지 않는 물질로 이루어질 수 있으며, 이에 국한되지 않고 다양한 물질을 사용하여 구성될 수 있다.

또한, 회로 비아(115)는 각 층의 내층 회로 패턴(113), 회로 패턴(150) 및 전자 소자 간을 전기적으로 연결하며, 회로 비아(115)를 형성하기 위해 내부 비아홀(Inner Via Hole : IVH), 블라인드 비아홀(Blind Via Hole : BVH) 또는 관통홀(Plated Through Hole : PTH) 등의 다양한 비아홀이 형성될 수 있다.

한편, 도 1에서와 같은 인쇄회로기판의 구성은 예시적인 것일 뿐이고, 상기 인쇄회로기판은 단면 인쇄회로기판, 양면 인쇄회로기판 및 다층 인쇄회로기판이 될 수 있으며, 하기에서 설명할 본 발명의 기술적 특징은 동일하게 적용될 수 있다.

방열 비아(130)는 기판(110)을 관통하여 형성되는 수단으로서, 기판(110)의 상하면에 있는 더미 패턴(170)을 전기적으로 연결하기 위해 사용된다.

이러한 방열 비아(130)를 형성하기 위해 우선적으로, X-ray 드릴이나 센서 드릴을 사용하여 기준이 되는 기준 홀을 가공한 후에 상기 기준 홀을 기준으로 CNC(Computer Numerical Control) 드릴을 사용하여 기판(110) 상의 원하는 위치에 관통 홀을 형성하고, 관통 홀 내부를 금속 물질로 채움으로써 방열 비아(130)를 형성할 수 있다.

또한, X-ray 드릴이나 센서 드릴 외에 UV(Ultraviolet) 레이저 또는 CO2(Carbon dioxide) 레이저 등과 같이 홀을 형성할 수 있는 다양한 레이저를 사용하여 관통 홀을 형성한 후, 방열 비아(130)를 형성할 수 있다.

더미 패턴(170)은 방열 비아(130)와 전기적으로 연결되고, 회로 패턴(150)이 미형성된 기판(110)의 표면에 회로 패턴(150)과 접속하지 않도록 회로 패턴(150)과 소정 간격 이격되어 형성될 수 있다. 이때, 더미 패턴(170)은 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티타늄(Ti) 또는 몰리브덴(Mo) 등과 같은 금속 물질을 사용하여 구성될 수 있으며, 이에 국한되지 않고 다양한 금속 물질을 사용하여 구성될 수 있다.

또한, 더미 패턴(170)은 판(plate) 형상으로 기판(110)상에 개재되거나 메쉬(mesh) 구조로 기판(110)상에 개재될 수 있다.

상술한 더미 패턴에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 인쇄회로기판(100)에서 방열 특성을 향상시키기 위해서는 열을 방출하는 역할을 수행하는 금속이 마련되어 있어야 하며, 특히, 마련된 금속의 부피에 대한 비율이 높아야 한다. 이에 따라, 금속 물질의 더미 패턴(170)을 기판(110)상의 전기적 접속 단자나 회로 패턴(150)이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 전반적으로 도포함으로써 방열 특성을 향상시키고, 이와 동시에 전자파를 차폐시키는 효과까지 얻을 수 있게 된다.

여기서, 더미 패턴(170)은 전기적 접속 단자나 회로 패턴(150)과 전기적으로 접속되는 것을 방지하기 위해 전기적 접속 단자나 회로 패턴(150)과 일정한 간격을 유지하여 형성될 수 있다.

이와 더불어, 더미 패턴(170)은 기판(110)의 양면에 넓은 면적으로 형성되기 때문에 보강재의 역할을 수행하여 기판(110)의 휨 특성과 같은 구조적인 안정성을 확보할 수 있다.

한편, 더미 패턴(170)은 기판(110)의 내부에 있는 그라운드층과는 직접 연결되지 않도록 구성된다. 대신에 더미 패턴(170)은 기판(110)과 접하고 있는 다른 기판의 단자나 전자 소자 등과 연결될 수 있다.

그 이유는, 더미 패턴(170)은 기판(110)의 내부에 있는 그라운드층과는 직접 연결되지 않도록 구성됨으로써 기판(110)의 내부에서 방사된 전자파를 흡수한 더미 패턴(170)의 전압 변화로 인해 그라운드층의 전압이 변화되는 것을 방지하기 위해서이다.

이로 인해, 기판(110)에 장착되는 전자 소자에 안정적인 전압이 공급되어 전자 소자를 안정적으로 동작시킬 수 있는 장점이 있다.

도 2는 도 1에 도시한 기판의 상면에 있는 회로 패턴 및 더미 패턴이 매립된 구조를 보여주는 단면도 및 도 3은 도 1에 도시한 기판의 하면에 있는 회로 패턴 및 더미 패턴이 매립된 구조를 보여주는 단면도를 나타낸다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 인쇄회로기판(100)은 상면에 있는 회로 패턴(150) 및 더미 패턴(170)이 기판(110)에 매립되거나 하면에 있는 회로 패턴(150) 및 더미 패턴(170)이 기판(110)에 매립된 구조를 채용할 수 있다. 즉, 회로 패턴(150) 및 더미 패턴(170)이 기판(110)의 적어도 일면인 기판(110)의 절연재(111)에 매립된 구조로 이루어질 수 있다.

도 2 및 도 3에서와 같이, 회로 패턴(150) 및 더미 패턴(170)이 절연재(111)에 매립된 구조를 채용하면, 절연재(111)에서 절연재(111)의 고유 역할과 함께 솔더 레지스트(Solder Resist)의 역할도 함께 수행하기 때문에 회로 패턴(150) 및 더미 패턴(170)이 매립된 절연재(111)의 표면에 솔더 레지스트를 추가로 형성하지 않아도 되는 장점이 있다.

이로 인해, 인쇄회로기판의 제조 비용이 줄어들고, 인쇄회로기판의 두께가 종래 인쇄회로기판에 비해 줄어들기 때문에 전자 기기의 소형화가 가능한 장점이 있다.

또한, 전자 소자가 장착되는 면을 회로 패턴(150) 및 더미 패턴(170)이 매립된 면으로 사용함으로써 더미 패턴(170)과 방열 비아(130)로 인해 인쇄회로기판(100)의 내부에서 발생하는 전자파가 외부로 방사되는 것을 막아주며, 전자 소자와 인쇄회로기판을 부착하기 위한 다이 본드 필름(die bond film)을 도포할 때, 단차에 의해 보이드(void)가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 4는 도 3에 도시한 더미 패턴에 복수 개의 돌기가 형성된 구조를 보여주는 단면도를 나타낸다.

도 4에 도시한 바와 같이, 더미 패턴(170)은 적어도 하나의 돌기(172)를 구비할 수 있으며, 돌기(172)는 원기둥 또는 원뿔 등과 같이 외부로 돌출된 형상으로 이루어질 수 있다.

이때, 돌기(172)는 금속 물질로 이루어지거나, 내부에 절연 물질이 충전되고 절연 물질 상에 일정 두께로 금속 물질이 형성되는 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 돌기(172)는 더미 패턴(170)과 동일한 재질로 이루어지고, 더미 패턴(170)과 일체로 형성될 수 있다.

이와 같이, 돌기(172)는 외부로 돌출된 형상으로 이루어져 열을 방출하기 위한 표면적을 증가시킴으로써 도 1에 도시한 인쇄회로기판(100)에 비해 열 확산을 보다 효과적으로 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 돌기(172)는 솔더(solder) 등과 같은 이종 물질을 접착할 때, 넓은 표면적이 제공될 수 있기 때문에 외부 기판과의 접속을 위한 단자로도 사용할 수 있다.

이와 더불어, 돌기(172)는 회로 패턴(150)이나 더미 패턴(170)이 형성될 때, 같이 도금되어 형성되므로 고비용의 도금 공정이 추가로 발생하지 않는 장점이 있다.

도 5는 도 1에 도시한 기판에 복수 개의 방열 비아가 형성된 구조를 보여주는 평면도를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 방열 비아(130)는 기판(110)의 외곽 테두리를 따라 복수 개가 형성될 수 있다. 이때, 도 5에서는 방열 비아(130)의 형성 구조만 도시하고, 방열 비아(130)를 제외한 다른 구성 요소에 대해서는 생략하도록 한다.

도 5에서 기판(110)의 외곽 테두리를 따라 복수 개의 방열 비아(130)를 촘촘하게 형성함으로써 인쇄회로기판(110)의 측면을 통해 전자파가 방사되지 않도록 하며, 복수 개의 층 간에 열이 이동하는 열의 비아(thermal via) 역할도 함께 수행하도록 한다.

또한, 복수 개의 방열 비아(130)는 방열 비아(130)의 직경의 2배보다 작은 간격으로 형성되거나 서로 중첩되게 형성될 수 있다.

한편, 방열 비아(130)는 도 5에 도시한 형성 구조에 한정되지 않고, 다양한 구조로 형성될 수 있음은 물론이다.

도 6은 도 2에 도시한 인쇄회로기판에서 솔더 레지스트층이 도포된 구조를 보여주는 단면도를 나타낸다.

도 6에 도시한 바와 같이, 인쇄회로기판(100)은 더미 패턴(170)이 매립되지 않은 기판(110)상에 형성되는 솔더 레지스트층(190)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 더미 패턴(170)이 비 매립된 면에 솔더 레지스트층(190)을 형성할 때, 솔더 레지스트 잉크를 이용하여 솔더 레지스트층(190)을 형성할 수 있다. 즉, 더미 패턴(170)이 비 매립된 면에 솔더 레지스트 잉크를 인쇄하여 솔더 레지스트층(190)을 형성할 수 있다.

이때, 솔더 레지스트 잉크로서, 페라이트와 같은 강자성체 물질을 사용함으로써 전자파를 차폐하는 효과도 얻을 수 있는 장점이 있다.

결론적으로, 기판(110)의 양면 즉, 상하면에는 더미 패턴(170)을 도포하고, 기판(110)의 측면에는 기판(110)의 외곽 테두리를 따라 방열 비아(130)를 형성함으로써 인쇄회로기판(100)의 6면 전체에 대하여 전자파를 효과적으로 차폐시킬 뿐만 아니라 방열 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 7은 더미 패턴이 형성된 다양한 형태에 따라 가변하는 열 저항을 보여주는 그래프를 나타낸다.

도 7에서 a의 경우는 기판의 표면에 더미 패턴이 형성된 구조, b의 경우는 기판의 일면에 더미 패턴이 매립된 구조, c의 경우는 기판의 표면에 더미 패턴이 형성되고, 더미 패턴에 돌기가 형성된 구조 및 d의 경우는 기판의 일면에 더미 패턴이 매립되고, 더미 패턴에 돌기가 형성된 구조에서의 열 저항을 나타낸다.

이때, 인쇄회로기판은 0.13t 두께의 4층 기판으로 실험하였으며, 수직 방향의 방열 특성을 보여준다.

도 7을 참조하면, a의 경우에는 열 저항이 6.97E-01(℃/W), b의 경우에는 열 저항이 5.85E-01(℃/W), c의 경우에는 열 저항이 4.77E-01(℃/W), d의 경우에는 열 저항이 3.65E-01(℃/W)을 나타내기 때문에 a의 경우에서 d의 경우로 갈수록 열 저항이 낮아져서 방열 효과가 좋아진다는 것을 알 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판의 제조과정을 설명하도록 한다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 인쇄회로기판의 제조과정을 나타내는 단면도들을 나타낸다.

도 8을 참조하면, 기판(110)을 제공한다. 여기서, 기판(110)은 인쇄회로기판(100)을 지지하는 수단으로서, 인쇄회로기판이 다층 인쇄회로기판으로 이루어진 경우, 기판(110)은 복수 개의 절연재(111)가 적층되고, 각 절연재(111)의 일면에 내층 회로 패턴(113)이 각각 형성되고, 복수 개의 회로 패턴(150)을 전기적으로 연결하는 회로 비아(115)가 형성된 구조를 가질 수 있다.

그런 후, 기판(110)을 관통하는 방열 비아(130)를 형성한다. 이때, 기판(110)의 외곽 테두리를 따라 복수 개의 방열 비아(130)를 촘촘하게 형성함으로써 인쇄회로기판(110)의 측면을 통해 전자파가 방사되지 않도록 하며, 복수 개의 층 간에 열이 이동하는 열의 비아(thermal via) 역할도 함께 수행하도록 한다.

다음으로, 도 9에서와 같이, 기판(110)의 표면에 회로 패턴(150)을 형성한다. 이때, 회로 패턴(150)은 기판(110)의 상면에 형성되는 제1 회로 패턴(150a)과, 기판(110)의 하면에 형성되는 제2 회로 패턴(150b)으로 이루어질 수 있다.

그 다음, 도 10에서와 같이, 회로 패턴(150)이 미형성된 기판(110)의 표면에 회로 패턴(150)과 소정 간격 이격되고, 방열 비아(130)와 전기적으로 연결되는 더미 패턴(170)을 형성한다.

이때, 더미 패턴(170)은 기판(110)의 상하면에 각각 형성되는 제1 및 제2 더미 패턴(170a)(170b)으로 이루어질 수 있으며, 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티타늄(Ti) 또는 몰리브덴(Mo) 등과 같은 금속 물질을 사용하여 구성될 수 있다.

또한, 더미 패턴(170)은 판(plate) 형상으로 기판(110)상에 개재되거나 메쉬(mesh) 구조로 이루어질 수 있다.

상술한 더미 패턴에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 인쇄회로기판(100)에서 방열 특성을 향상시키기 위해서는 열을 방출하는 역할을 수행하는 금속이 마련되어 있어야 하며, 특히, 마련된 금속의 부피에 대한 비율이 높아야 한다. 이에 따라, 금속 물질의 더미 패턴(170)을 기판(110)상의 전기적 접속 단자나 회로 패턴(150)이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 전반적으로 도포함으로써 방열 특성을 향상시키고, 이와 동시에 전자파를 차폐시키는 효과까지 얻을 수 있게 한다.

한편, 인쇄회로기판(100)은 상면에 있는 회로 패턴(150) 및 더미 패턴(170)이 기판(110)에 매립되거나 하면에 있는 회로 패턴(150) 및 더미 패턴(170)이 기판(110)에 매립된 구조를 채용할 수 있다. 즉, 회로 패턴(150) 및 더미 패턴(170)이 기판(110)의 적어도 일면인 기판(110)의 절연재(111)에 매립된 구조로 이루어질 수 있다.

도 11 내지 도 14는 기판의 하면에 더미 패턴을 매립하여 형성하는 과정을 나타내는 단면도로서, 도 11에 도시한 바와 같이, 캐리어(180) 상에 제2 더미 패턴(170b) 및 제2 회로 패턴(150b)을 형성한다.

그런 후, 도 12에서와 같이, 제2 더미 패턴(170b) 및 제2 회로 패턴(150b) 상에 기판(110)을 형성한다. 이때, 기판(110)은 복수 개의 절연재(111)가 적층되고, 각 절연재(111)의 일면에 내층 회로 패턴(113)이 각각 형성되고, 복수 개의 내층 회로 패턴(113)을 전기적으로 연결하는 회로 비아(115)가 형성된 구조를 가질 수 있다.

도 13에서와 같이, 기판(110)상에 제1 더미 패턴(170a) 및 제1 회로 패턴(150a)을 형성하고, 도 14에서와 같이, 캐리어(180)를 제거하여 기판(110)의 하면에 제2 더미 패턴(170b) 및 제2 회로 패턴(150b)이 매립된 인쇄회로기판(100)을 완성한다.

또 한편, 더미 패턴(170)은 기판(110)의 적어도 일면에 매립된 구조에 있어서, 적어도 하나의 돌기(172)를 구비할 수 있는데, 도 15 내지 도 19는 더미 패턴에 적어도 하나의 돌기를 형성하는 과정을 나타내는 단면도로서, 도 15에서와 같이, 일면에 적어도 하나의 홈(182)이 형성된 캐리어(180)를 제공한다.

그런 후, 도 16에서와 같이, 적어도 하나의 홈(182)에 대응하여 제2 더미 패턴(170b)을 형성하고, 캐리어(180) 상에 제2 회로 패턴(150b)을 형성한다. 즉, 적어도 하나의 홈(182) 내부 및 홈(182)의 상부를 도금하여 제2 더미 패턴(170b)을 형성한다.

그리고, 도 17에서와 같이, 제2 더미 패턴(170b) 및 제2 회로 패턴(150b) 상에 기판(110)을 형성하고, 도 18에서와 같이, 기판(110)상에 제1 더미 패턴(170a) 및 제1 회로 패턴(150a)을 형성한다.

다음으로, 캐리어(180)를 제거하여 제2 더미 패턴(170b)에 적어도 하나의 돌기(172)를 형성한다. 여기서, 돌기(172)는 원기둥 또는 원뿔 등과 같이 외부로 돌출된 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 돌기(172)는 금속 물질로 이루어지거나, 내부에 절연 물질이 충전되고 절연 물질 상에 일정 두께로 금속 물질이 형성되는 구조로 이루어질 수 있다.

그리고, 돌기(172)는 더미 패턴(170)과 동일한 재질로 이루어지고, 더미 패턴(170)과 일체로 형성될 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시 예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

100. 인쇄회로기판
110. 기판 130. 방열 비아
150. 회로 패턴 150a. 제1 회로 패턴
150b. 제2 회로 패턴 170. 더미 패턴
170a. 제1 더미 패턴 170b. 제2 더미 패턴
172. 돌기

Claims

기판;
상기 기판의 표면에 형성된 회로 패턴;
상기 회로 패턴이 미형성된 상기 기판의 표면에 상기 회로 패턴과 소정 간격으로 이격되어 형성된 더미 패턴;
상기 기판을 관통하여 상기 더미 패턴을 전기적으로 연결하고, 상기 기판의 외곽 테두리를 따라 형성된 복수 개의 방열 비아;
를 포함하는 인쇄회로기판.
제 1 항에 있어서,
상기 더미 패턴은,
상기 기판의 적어도 일면에 매립된 인쇄회로기판.
제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 방열 비아는,
서로 중첩되게 형성되는 인쇄회로기판.
제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 방열 비아는,
상기 방열 비아의 직경의 2배보다 작은 간격으로 형성되는 인쇄회로기판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 더미 패턴은,
적어도 하나의 돌기를 구비한 인쇄회로기판.
제 5 항에 있어서,
상기 돌기는,
상기 더미 패턴과 동일한 재질로 이루어지는 인쇄회로기판.
제 5 항에 있어서,
상기 돌기는,
외부로 돌출된 형상인 인쇄회로기판.
제 5 항에 있어서,
상기 돌기는,
상기 더미 패턴과 일체로 구성되는 인쇄회로기판.
제 5 항에 있어서,
상기 돌기는,
내부에 절연 물질이 충전되고,
상기 절연 물질 상에 금속 물질이 형성된 형태인 인쇄회로기판.
제 2 항에 있어서,
상기 더미 패턴이 매립된 면은,
상기 기판상에 전자 소자가 장착되는 면인 인쇄회로기판.
제 10 항에 있어서,
상기 더미 패턴이 비 매립된 면에 형성되는 솔더 레지스트층을 더 포함하는 인쇄회로기판.
제 10 항에 있어서,
상기 솔더 레지스트층은,
상기 더미 패턴이 비 매립된 면에 솔더 레지스트 잉크를 인쇄하여 형성되는 인쇄회로기판.
기판을 제공하는 단계;
상기 기판의 표면에 회로 패턴을 형성하는 단계;
상기 회로 패턴이 미형성된 상기 기판의 표면에 상기 회로 패턴과 소정 간격으로 이격되는 더미 패턴을 형성하는 단계;
상기 기판을 관통하여 상기 더미 패턴을 전기적으로 연결하는 복수 개의 방열 비아를 상기 기판의 외곽 테두리를 따라 형성하는 단계;
를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
제 13 항에 있어서,
상기 더미 패턴을 형성하는 단계는,
상기 기판의 적어도 일면에 상기 더미 패턴을 매립하여 형성하는 인쇄회로기판의 제조방법.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 회로 패턴은,
상기 기판의 상하면에 각각 형성된 제1 및 제2 회로 패턴을 포함하고,
상기 더미 패턴은,
상기 기판의 상하면에 각각 형성된 제1 및 제2 더미 패턴을 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
제 15 항에 있어서,
상기 기판의 적어도 일면에 상기 더미 패턴을 매립하여 형성하는 단계는,
캐리어를 제공하는 단계;
상기 캐리어 상에 상기 제2 더미 패턴 및 상기 제2 회로 패턴을 형성하는 단계;
상기 제2 더미 패턴 및 상기 제2 회로 패턴 상에 상기 기판을 형성하는 단계;
상기 기판상에 상기 제1 더미 패턴 및 상기 제1 회로 패턴을 형성하는 단계;
상기 캐리어를 제거하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
제 15 항에 있어서,
상기 기판의 적어도 일면에 상기 더미 패턴을 매립하여 형성하는 단계는,
상기 더미 패턴에 적어도 하나의 돌기를 형성하는 인쇄회로기판의 제조방법.
제 17 항에 있어서,
상기 더미 패턴에 적어도 하나의 돌기를 형성하는 단계는,
일면에 적어도 하나의 홈이 형성된 캐리어를 제공하는 단계;
상기 적어도 하나의 홈에 대응하여 상기 제2 더미 패턴을 형성하고, 상기 캐리어 상에 제2 회로 패턴을 형성하는 단계;
상기 제2 더미 패턴 및 상기 제2 회로 패턴 상에 상기 기판을 형성하는 단계;
상기 기판상에 상기 제1 더미 패턴 및 상기 제1 회로 패턴을 형성하는 단계;
상기 캐리어를 제거하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
제 13 항에 있어서,
상기 복수 개의 방열 비아는,
서로 중첩되게 형성되는 인쇄회로기판의 제조방법.
제 13 항에 있어서,
상기 복수 개의 방열 비아는,
상기 방열 비아의 직경의 2배보다 작은 간격으로 형성되는 인쇄회로기판의 제조방법.
제 17 항에 있어서,
상기 돌기는,
상기 더미 패턴과 동일한 재질로 이루어지는 인쇄회로기판의 제조방법.
제 17 항에 있어서,
상기 돌기는,
외부로 돌출된 형상인 인쇄회로기판의 제조방법.
제 17 항에 있어서,
상기 돌기는,
상기 더미 패턴과 일체로 구성되는 인쇄회로기판의 제조방법.
제 17 항에 있어서,
상기 돌기는,
내부에 절연 물질이 충전되고,
상기 절연 물질 상에 금속 물질이 형성된 형태인 인쇄회로기판의 제조방법.