KR20140081433A - 인쇄회로기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20140081433A
KR20140081433A KR1020120151185A KR20120151185A KR20140081433A KR 20140081433 A KR20140081433 A KR 20140081433A KR 1020120151185 A KR1020120151185 A KR 1020120151185A KR 20120151185 A KR20120151185 A KR 20120151185A KR 20140081433 A KR20140081433 A KR 20140081433A
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Abstract

인쇄회로기판 및 그 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 기판, 기판에 형성되는 패드, 기판에 형성되며 패드가 노출되도록 개구부가 형성된 솔더 레지스트층, 및 개구부에 안착되는 솔더볼 측으로 돌출되도록 패드 상에 형성되는 돌출 패턴을 포함하는 인쇄회로기판이 제공된다.

Description

인쇄회로기판 및 그 제조 방법{PRINTED CIRCUIT BOARD AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
미세 범프 피치용 플립칩(flip chip) 인쇄회로기판에 있어 솔더 범프(solder bump)를 형성하기 위해, 기판 상의 패드에 플럭스(flux)를 인쇄하여 도포한 후, 그 위에 균일한 체적을 갖는 솔더볼(solder ball)을 실장한다. 그리고 이어서 리플로우 등의 공정을 통해 솔더볼을 패드 상에 접합하게 된다.
그러나 다층회로기판의 피치가 감소함에 따라 솔더볼과 패드 간 접합을 위해 패드를 노출시키는 솔더 레지스트 개구의 사이즈도 감소될 수 밖에 없어 개구에 실장되는 솔더볼과 패드 상호 간의 간격이 증가되는 결과를 가져오게 된다.
이와 같이 솔더볼과 패드 간의 거리가 증가되는 구조적 한계로 인해, 종래 리플로우 공정에 의하여 솔더볼을 접합하는 솔더링 공정에 있어 솔더볼이 탈락될 우려가 증가하게 되었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2002-0043755호(2002.06.12)
본 발명은, 솔더볼과 패드 간 접합 신뢰성이 향상된 인쇄회로기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판, 기판에 형성되는 패드, 기판에 형성되며 패드가 노출되도록 개구부가 형성된 솔더 레지스트층, 및 개구부에 안착되는 솔더볼 측으로 돌출되도록 패드 상에 형성되는 돌출 패턴을 포함하는 인쇄회로기판이 제공된다.
개구부는 원형 단면을 갖고, 솔더볼이 안착되는 개구부 상부의 직경은 솔더볼의 직경보다 작으며, 패드는 개구부에 안착된 솔더볼로부터 이격되고, 돌출 패턴은 패드와 솔더볼 간 이격 공간 내에 형성될 수 있다.
돌출 패턴은 평탄한 표면을 가질 수 있다.
돌출 패턴은 볼록한 표면을 가질 수 있다.
인쇄회로기판은 패드에 형성되는 표면처리층을 더 포함하고, 돌출 패턴은 표면처리층에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 패드가 형성된 기판을 제공하는 단계, 기판에 패드가 노출되도록 개구부가 형성된 솔더 레지스트층을 형성하는 단계, 패드 상에 상측으로 돌출되도록 돌출 패턴을 형성하는 단계, 개구부에 솔더볼을 안착하는 단계, 및 리플로우(reflow) 공정에 의해 솔더볼을 패드에 접합하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조 방법이 제공된다.
개구부는 원형 단면을 갖고, 솔더볼이 안착되는 개구부 상부의 직경은 솔더볼의 직경보다 작으며, 패드는 개구부에 안착된 솔더볼로부터 이격되고, 돌출 패턴은 패드와 솔더볼 간 이격 공간 내에 형성될 수 있다.
돌출 패턴은 평탄한 표면을 가질 수 있다.
돌출 패턴은 볼록한 표면을 가질 수 있다.
인쇄회로기판 제조 방법은 솔더 레지스트층을 형성하는 단계와 돌출 패턴을 형성하는 단계 사이에, 패드에 표면처리층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 돌출 패턴은 표면처리층에 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 솔더볼과 패드 간 접합 신뢰성이 향상되어 리플로우 공정 이후 솔더볼 탈락이 최소화될 수 있으며, 솔더볼의 젖음성(wettability) 향상을 위한 플럭스의 이용이 최소화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 일부를 확대하여 나타낸 부분 확대도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판의 일부를 확대하여 나타낸 부분 확대도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조 방법을 나타낸 순서도.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조 방법의 각 공정을 나타낸 단면도.
본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조 방법의 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(100)을 나타낸 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)의 일부를 확대하여 나타낸 부분 확대도이다.
본 실시예에 따르면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 솔더볼(10)이 접합되는 고밀도 미세 피치 플립칩 인쇄회로기판(100)으로서, 기판(110), 패드(120), 솔더 레지스트층(130), 돌출 패턴(140), 및 표면 처리층을 구비하는 인쇄회로기판(100)이 제시된다.
이와 같은 본 실시예에 따르면, 패드(120) 상에 별도의 돌출 패턴(140)을 형성함으로써, 솔더볼(10)과 패드(120) 사이의 이격 공간을 감소시킬 수 있으므로, 리플로우 공정에 있어 솔더볼(10)이 패드(120)에 보다 용이하게 접합될 수 있음은 물론이고 공정 이후 솔더볼(10)이 기판(110)으로부터 탈락되는 위험도도 최소화될 수 있다.
또한 이와 같이 돌출 패턴(140)에 의해 솔더볼(10)의 접합 신뢰성이 향상됨으로써, 솔더볼(10)의 젖음성을 향상시키기 위해 이용되는 플럭스의 양도 최소화될 수 있으므로, 리플로우 공정의 비용, 나아가 인쇄회로기판(100) 제조 비용이 효과적으로 절감될 수 있다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)의 각 구성에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
기판(110)은 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 적층된 다수의 절연층(112), 이들 절연층(112) 표면에 형성되는 회로 패턴(114) 및 회로 패턴(114)의 층간 연결을 위한 비아로 구성된 다층회로기판일 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 기판(110)의 표면에는 I/O 단자로 이용되는 패드(120)가 복수로 형성될 수 있으며, 또한 기판(110)의 표면에는 이러한 패드(120)의 적어도 일부분이 노출되도록 패드(120)의 위치에 대응되는 위치에 복수의 개구부(132)가 형성되어 있는 솔더 레지스트층(130)이 형성될 수 있다.
이 경우 개구부(132)는 기판(110) 표면에 솔더 레지스트층(130)을 형성한 뒤 포토리소그래피(Photolithography) 공정에 의해 솔더 레지스트층(130)에 노광 및 현상 공정을 수행함으로써 형성될 수 있다.
또한 패드(120)에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 표면처리층(150)이 형성될 수 있다. 이러한 표면처리층(150)은 예를 들어 니켈/금층 등으로 이루어질 수 있으며, 무전해도금 등의 방식으로 패드(120)에 형성될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 개구부(132)는 솔더볼(10)의 형상과 대응되도록 원형 단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 이러한 개구부(132)의 상부 직경, 즉 솔더볼(10)이 안착되는 부분인 표면 측의 직경(d2)은 구 형상을 갖는 솔더볼(10)의 직경(d1)보다 작게 형성된다.
그리고 도 2에 도시된 바와 같이 패드(120) 및 표면처리층(150)은 솔더 레지스트층(130)의 개구부(132)에 안착되는 솔더볼(10)로부터 이격(g1)되어 있다. 즉, 인쇄회로기판(100)의 미세 피치화에 따라 개구부(132)의 개수가 증가되고 개구부(132)의 사이즈가 감소되나, 이에 상응하게 솔더 레지스트층(130)의 두께를 감소시키는 데는 한계가 존재하므로, 도 2에 도시된 바와 같이 패드(120) 및 표면처리층(150)으로부터 솔더볼(10)의 하면은 이격된 상태가 될 수 밖에 없다.
이와 같은 패드(120)(표면처리층(150) 포함)와 솔더볼(10) 간 이격 공간 내에는, 도 2에 도시된 바와 같이 돌출 패턴(140)이 형성될 수 있으며, 이에 따라 솔더볼(10)과 그 하부 접속부[돌출 패턴(140), 표면처리층(150) 및 패드(120)]의 간격(g2)이 감소될 수 있으므로, 상술한 바와 같이 리플로우 공정 이후 솔더볼(10)의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로 돌출 패턴(140)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 개구부(132)에 안착되는 솔더볼(10) 측으로 돌출되도록 패드(120) 상에 형성된다. 즉 돌출 패턴(140)은 표면처리층(150)에 직접적으로 형성됨으로써 패드(120) 상에 존재하게 된다.
이 경우 돌출 패턴(140)은 도 2에 도시된 바와 같이 평탄한 표면을 가질 수 있으며, 표면처리층(150)의 표면 전체에 형성되지 않고 가장자리 일부를 제외한 중앙 영역에만 선택적으로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)의 일부를 확대하여 나타낸 부분 확대도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 돌출 패턴(140)은 돌출 패턴(140)은 볼록한 표면을 갖도록 형성될 수 있다.
보다 구체적으로 돌출 패턴(140)은 도 3에 도시된 바와 같이 솔더볼(10)의 하면을 향해 볼록하게 돌출된 표면을 가질 수 있으며, 표면처리층(150)의 표면 전체에 걸쳐 형성되고, 돌출 패턴(140)의 가장자리 부분의 표면은 표면처리층(150)의 표면과 예를 들어 2도 이상의 각도를 이룰 수 있다.
이하 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판(200) 제조 방법에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판(200) 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 5 내지 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판(200) 제조 방법의 각 공정을 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따르면, 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 패드(220)가 형성된 기판(210)을 제공하는 단계(S110), 기판(210)에 패드(220)가 노출되도록 개구부(232)가 형성된 솔더 레지스트층(230)을 형성하는 단계(S120), 패드(220)에 표면처리층(250)을 형성하는 단계(S130), 패드(220) 상에, 구체적으로 표면처리층(250)에 상측으로 돌출되도록 돌출 패턴(240)을 형성하는 단계(S140), 개구부(232)에 솔더볼을 안착하는 단계(S150) 및 리플로우 공정에 의해 솔더볼을 패드(220)에 접합하는 단계(S160)를 포함하는 인쇄회로기판(200) 제조 방법이 제시된다.
이와 같은 본 실시예에 따르면, 패드(220) 상에 별도의 돌출 패턴(240)을 형성함으로써, 솔더볼과 패드(220) 사이의 이격 공간을 감소시킬 수 있으므로, 리플로우 공정에 있어 솔더볼이 패드(220)에 보다 용이하게 접합될 수 있음은 물론이고 공정 이후 솔더볼이 기판(210)으로부터 탈락되는 위험도도 최소화될 수 있다.
또한 이와 같이 돌출 패턴(240)에 의해 솔더볼의 접합 신뢰성이 향상됨으로써, 솔더볼의 젖음성을 향상시키기 위해 이용되는 플럭스의 양도 최소화될 수 있으므로, 리플로우 공정의 비용, 나아가 인쇄회로기판(200) 제조 비용이 효과적으로 절감될 수 있다.
본 실시예의 경우, 기판(210), 절연층(212), 회로 패턴(214), 패드(220), 솔더 레지스트층(230), 개구부(232), 돌출 패턴(240) 및 표면 처리층의 구성 및 그 작용에 대해서는 전술한 실시예들을 통해 이미 설명한 바 있으므로, 이들의 각 구성에 대해서는 상세한 설명은 생략하고, 이하에서는 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 제조 방법을 중심으로 설명하도록 한다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 패드(220)가 형성된 기판(210)을 제공한다(S110). 본 실시예의 경우 다층회로기판을 일 예로서 제시하며, 이러한 기판(210)의 표면에는 회로 패턴(214)과 함께 I/O 단자로 이용되는 패드(220)가 복수로 형성된다.
회로 패턴(214)과 패드(220)는 단일 공정에 의해 형성될 수 있으며, 서브트랙티브(subtractive), 에디티브(additive), 세미에디티브(semi-additive) 등 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이 기판(210)에 패드(220)가 노출되도록 개구부(232)가 형성된 솔더 레지스트층(230)을 형성한다(S120). 패드(220)가 형성된 기판(210)의 표면에 감광성을 갖는 솔더 레지스트층(230)을 형성한 뒤, 포토리소그래피 등의 방식을 이용하여 일부를 선택적으로 제거함에 따라 솔더 레지스트층(230)에는 패드(220)의 위치에 대응되는 복수의 개구부(232)가 형성될 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이 패드(220)에 표면처리층(250)을 형성한다(S130). 패드(220)의 표면에는 예를 들어 니켈/금층과 같은 표면처리층(250)이 형성될 수 있다. 니켈/금층의 경우 예를 들어 무전해도금 등의 방식에 의해 형성될 수 있다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이 패드(220) 상에, 즉 표면처리층(250)에 상측으로 돌출되도록 돌출 패턴(240)을 형성한다(S140). 돌출 패턴(240)은 예를 들어 솔더볼과 동일한 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 프린팅 방식 등에 의해 표면처리층(250)에 선택적으로 형성될 수 있다.
본 실시예의 경우 돌출 패턴(240)을 표면이 평탄하도록 형성하는 경우를 일 예로서 제시하였으나, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니며 도 3에 도시된 바와 같이 돌출 패턴(240)의 표면은 볼록하게 형성될 수도 있음은 물론이다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이 개구부(232)에 솔더볼을 안착한다(S150). 이 경우 개구부(232)의 직경이 솔더볼의 직경보다 작게 형성되므로, 솔더볼이 개구부(232)에 안착되면, 솔더볼은 패드(220) 및 표면처리층(250)으로부터 일정 간격 이격되게 된다. 이에 대해 본 실시예의 경우 상술한 바와 같이 표면처리층(250) 상에 돌출 패턴(240)을 추가로 형성하게 되므로, 개구부(232)에 안착된 솔더볼은 그 하부 접속부[돌출 패턴(240), 표면처리층(250) 및 패드(220)]와의 간격이 보다 감소될 수 있다.
따라서 이후 리플로우 공정을 수행한 이후에도 솔더볼 또는 솔더 범르(22)가 기판(210)으로부터 이탈되는 문제를 최소화할 수 있어 결과적으로 솔더볼의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이 리플로우 공정에 의해 솔더볼을 패드(220)에 접합한다(S160). 리플로우 공정에 의해 기판(210)에 열을 가함으로써 솔더볼은 용융될 수 있으며, 이에 따라 용융된 솔더는 개구부(232) 내의 빈 공간을 충전하면서 솔더 범프(22)를 형성하게 된다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 솔더볼
100: 인쇄회로기판
110: 기판
112: 절연층
114: 회로 패턴
120: 패드
130: 솔더 레지스트층
132: 개구부
140: 돌출 패턴
150: 표면처리층
d1: 솔더볼의 직경
d2: 개구부 상부의 직경
g1: 솔더볼과 표면처리층의 간격
g2: 솔더볼과 돌출 패턴의 간격
20: 솔더볼
22: 솔더 범프
200: 인쇄회로기판
210: 기판
212: 절연층
214: 회로 패턴
220: 패드
230: 솔더 레지스트층
232: 개구부
240: 돌출 패턴
250: 표면처리층

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판에 형성되는 패드;
    상기 기판에 형성되며 상기 패드가 노출되도록 개구부가 형성된 솔더 레지스트층; 및
    상기 개구부에 안착되는 솔더볼 측으로 돌출되도록 상기 패드 상에 형성되는 돌출 패턴을 포함하는 인쇄회로기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는 원형 단면을 갖고,
    상기 솔더볼이 안착되는 상기 개구부 상부의 직경은 상기 솔더볼의 직경보다 작으며,
    상기 패드는 상기 개구부에 안착된 상기 솔더볼로부터 이격되고,
    상기 돌출 패턴은 상기 패드와 상기 솔더볼 간 이격 공간 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌출 패턴은 평탄한 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 돌출 패턴은 볼록한 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 패드에 형성되는 표면처리층을 더 포함하고,
    상기 돌출 패턴은 상기 표면처리층에 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  6. 패드가 형성된 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판에 상기 패드가 노출되도록 개구부가 형성된 솔더 레지스트층을 형성하는 단계;
    상기 패드 상에 상측으로 돌출되도록 돌출 패턴을 형성하는 단계;
    상기 개구부에 솔더볼을 안착하는 단계; 및
    리플로우(reflow) 공정에 의해 상기 솔더볼을 상기 패드에 접합하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 개구부는 원형 단면을 갖고,
    상기 솔더볼이 안착되는 상기 개구부 상부의 직경은 상기 솔더볼의 직경보다 작으며,
    상기 패드는 상기 개구부에 안착된 상기 솔더볼로부터 이격되고,
    상기 돌출 패턴은 상기 패드와 상기 솔더볼 간 이격 공간 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 돌출 패턴은 평탄한 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 돌출 패턴은 볼록한 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 솔더 레지스트층을 형성하는 단계와 상기 돌출 패턴을 형성하는 단계 사이에,
    상기 패드에 표면처리층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 돌출 패턴은 상기 표면처리층에 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
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