KR20150021342A

KR20150021342A - 다층인쇄회로기판

Info

Publication number: KR20150021342A
Application number: KR20130098593A
Authority: KR
Inventors: 김정근
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2015-03-02
Also published as: US20150053475A1; JP2015041776A

Abstract

본 발명은 다층인쇄회로기판에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다층인쇄회로기판은, 다수의 회로층, 다수의 회로층 사이에 각각 형성된 절연층 및 절연층과 회로층을 관통하고, 다수의 회로층을 전기적으로 접속하는 비아를 포함한다. 또한, 비아는 제1 비아 및 제2 비아를 포함하며, 제2 비아는 제1 비아의 직경보다 큰 대직경 비아이다.

Description

다층인쇄회로기판 {Multi Layered Printed Circuit Board}

본 발명은 다층인쇄회로기판에 관한 것이다.

인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)은 전기 절연성 기판에 구리와 같은 전도성 재료로 회로라인 패턴을 인쇄하여 형성한 것으로, 전자부품을 탑재하기 직전의 기판(Board)을 말한다.

즉, 여러 종류의 많은 전자 소자를 평판 위에 밀집 탑재하기 위해, 각 부품의 장착 위치를 확정하고, 부품을 연결하는 회로 패턴을 평판 표면에 인쇄하여 고정한 회로 기판을 의미한다.

이러한 인쇄회로기판은 일반적으로 단층 PCB와 PCB를 다층으로 형성한 빌드업 기판(Build-up Board), 즉 다층인쇄회로기판이다.

최근 스마트 폰, 태블릿 PC를 비롯한 디지털　기기는　고기능화, 소형화 및 빠른 전송 속도, 전송 데이터 용량 증가가 요구되고 있다.

이에 따라, 높은 동작 주파수와 광대역, 멀티밴드 특성 등이 필요하다.

예를 들어, 스마트폰에 사용되는 메인보드(CPU), 어플리케이션 프로세서(Application Processor: AP), 전력증폭기(POWER AMPLIFIER), RF부품 등은 높은 소모 전류 사용을 하므로 전류 흐름에 개선되는 인쇄회로기판의 구조가 요구되고 있다.

일본 공개특허 제2006-120858호

본 발명의 일 측면에 따르면, 기존 BARE PCB상에서 비아(VIA)보다 전류의 흐름을 개선할 수 있는 차별 된 대직경 비아(OTH VIA) 구조를 제공하는 데 있다.

또한, 이너비아와 스택비아 모두 전류량이 많은 전원계 배선으로 사용함으로써, 설계를 효과적으로 할 수 있는 구조를 제공하는 데 있다.

또한, 비아에서 전달 가능한 최대 전류량을 증가시켜 열 방출 효과를 높이는 구조를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 실시예 따른 다층인쇄회로기판은 다수의 회로층, 상기 다수의 회로층 사이에 각각 형성된 절연층 및 상기 절연층 및 회로층을 관통하고, 상기 다수의 회로층을 전기적으로 접속하는 비아를 포함하며, 상기 비아는 제1 비아 및 제2 비아를 포함하며, 상기 제2 비아는 상기 제1 비아의 직경보다 큰 대직경 비아이다.

이때, 상기 제2 비아는 이너비아 및 스택비아를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 비아의 평면 형상은 타원형일 수 있다.

여기에서, 상기 제2 비아는 전원계 배선을 구성할 수 있다.

또한, 상기 제2 비아의 도금 양은 제1 비아 대비 1.3-1.4배일 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 안되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 다층인쇄회로기판은 기존의 비아보다 전류의 흐름을 개선하는 효과가 있다.

또한, 이너비아와 스택비아 모두 전류량이 많은 전원계 배선으로 사용함으로써, 설계를 효과적으로 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 비아에서 전달 가능한 최대 전류량을 증가시켜 열 방출 효과를 높이는 효과가 있다.

도 1은 제1 및 제2 비아가 형성된 다층인쇄회로기판의 단면도이다.
도 2는 제1 비아가 제2 비아 구조로 변화된 단면도이다.
도 3은 제1 비아가 제2 비아 구조로 변화된 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 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 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

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

다층인쇄회로기판

도 1을 참조하면,

본 발명의 일 실시예 따른 다층인쇄회로기판(100)은 다수의 회로층(101), 상기 다수의 회로층(101) 사이에 각각 형성된 절연층(102) 및 상기 절연층(102) 및 회로층(101)을 관통하고, 상기 다수의 회로층(101)을 전기적으로 접속하는 비아를 포함한다.

여기서, 상기 비아는 제1 비아(200) 및 제2 비아(300)를 포함하며, 상기 제2 비아(300)는 상기 제1 비아(200)의 직경보다 큰 대직경 비아이다.

이때, 상기 제2 비아(300)는 이너비아 및 스택비아를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 비아(300)의 평면 형상은 타원형일 수 있다.

여기에서, 상기 제2 비아(300)는 전원계 배선을 구성할 수 있다.

전류량이 많은 전원 라인(line)에 사용이 가능하다는 것이 제2 비아(300)의 큰 장점이다. 제1 비아(200)는 주로 신호계(signal line) 배선에 쓰이며, 제2 비아(300)는 신호계뿐만 아니라 전원계 배선에도 쓰인다.

또한, 본 발명에서는 제2 이너비아(302)와 제2 스택비아(301) 모두 전류량이 많은 전원계 배선으로 사용함으로써, 설계를 보다 효과적으로 할 수 있다.

또한, 상기 제2 비아의 도금(303) 양은 제1 비아의 도금(203) 양 대비 1.3-1.4배일 수 있다.

제2 비아(300)의 직경 사이즈가 제1 비아(200)의 직경 사이즈보다 넓어 제2 비아(300) 내부 홀 도금양이 1.3-1.4배 정도 더 많을 수 있다. 그러나 본 수치는 한정된 것이 아니며 비아의 직경 사이즈가 변경됨에 따라 본 수치 또한 변할 수 있다.

제1 비아(200)와 제2 비아(300)를 동일한 영역 내에서 비교했을 때, 제2 비아(300)가 제1 비아(200)보다 구리(Cu)함량이 많아 전류의 흐름을 개선하는 효과가 있다.

제1 비아(200)에 비해 제2 비아(300)가 구리(Cu) 체적양이 많아 전류의 흐름이 더 좋다

또한, 제2 비아(300)에서는 전달 가능한 최대 전류량을 증가시켜 열 방출 효과를 높이는 효과가 있다.

여기서, 전류의 흐름이 좋다는 것은 저항값이 작은 것으로 제1 비아(200)와 비교해 볼 때, 제 2 비아(300)의 전류 저항값은 더 작다고 볼 수 있다.

또한, 일정한 전압과 전류에서 저항값이 작아지면 발생되는 열량 또한 줄어들게 된다. 본 발명에서 제시한 제2 비아(300)의 경우 발생하는 열량이 제1 비아(200)보다 더 작다고 할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스택비아이다.

예를 들어, 다층인쇄회로기판에 스택비아를 1층부터 4층까지 형성했다고 가정했을 때, 제1 스택비아(201)의 랜드 사이즈가 250, 홀 사이즈가 100인 경우 Cu함량은 3,925,000㎛³이며, 제2 스택비아(301)의 랜드 사이즈가 500, 홀 사이즈가 350인 경우 Cu함량은 4,462,500㎛³으로 약 114% 증가됨을 확인할 수 있다.

여기서, 제2 스택비아(301)의 전류 흐름이 114% 좋아진 것을 알 수 있다.

또한, 전류의 흐름이 좋다는 것은 바꿔 말하면 저항값이 줄어든 것으로 볼 수 있다.

여기서, 전류의 흐름을 방해하는 작용을 이해할 수 있는 수식,

를 통해서, 제2 스택비아(301)의 저항값이 약 87.8% 줄어든 것을 알 수 있다.

또한, 저항과 열량의 관계 수식,

을 통해서 열량 또한 줄어든 것을 확인할 수 있다.

따라서, 제2 스택비아(301)의 열량이 약 87.8% 줄어든 것을 알 수 있다.

상기 수식 및 수치로, 본 발명의 제2 스택비아(301) 구조를 통한 효과적인 측면을 설명하였으나, 상기 수치는 발명의 일 실시예에 따른 것으로, 구리 함량을 통한 전류 흐름값, 저항값, 열량은 제2 스택비아(301)의 설계 조건에 따라 바뀔 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이너비아이다.

예를 들어, 다층인쇄회로기판에서 이너비아를 4층부터 9층까지 형성했다고 가정했을 때, 제1 이너비아(202)의 랜드 사이즈가 450, 홀 사이즈가 200인 경우 Cu함량은 6,673,128㎛³이며, 제2 이너비아(302)의 랜드 사이즈가 900, 홀 사이즈가 650인 경우 Cu함량은 7,890,564㎛³로 약 118% 증가됨을 확인할 수 있다.

여기서, 제2 이너비아(302)의 전류 흐름이 118% 좋아진 것을 알 수 있다.

을 통해서, 제2 이너비아(302)의 저항값이 약 84.7% 줄어든 것을 알 수 있다.

또한, 저항과 열량의 관계 수식,

을 통해서 열량 또한 줄어든 것을 확인할 수 있다.

따라서, 제2 이너비아(302)의 열량이 약 84.7% 줄어든 것을 알 수 있다.

상기 수식 및 수치로, 본 발명의 제2 이너비아(302) 구조를 통한 효과적인 측면을 설명하였으나, 상기 수치는 발명의 다른 실시예에 따른 것으로, 구리 함량을 통한 전류 흐름값, 저항값, 열량은 제2 이너비아(302)의 설계 조건에 따라 바뀔 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다층인쇄회로기판은 기존의 비아보다 전류의 흐름을 개선하는 효과가 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 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.

100: 다층인쇄회로기판
101: 회로층
102: 절연층
200: 제1 비아
201: 제1 스택비아
202: 제1 이너비아
203: 제1 비아 도금
300: 제2 비아
301: 제2 스택비아
302: 제2 이너비아
303: 제2 비아 도금

Claims

다수의 회로층;
상기 다수의 회로층 사이에 각각 형성된 절연층; 및
상기 절연층 및 회로층을 관통하고, 상기 다수의 회로층을 전기적으로 접속하는 비아를 포함하며;
상기 비아는 제1 비아 및 제2 비아를 포함하며, 상기 제2 비아는 상기 제1 비아의 직경보다 큰 대직경 비아인 다층인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 비아는 이너비아 및 스택비아를 포함하는 다층인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 비아의 평면 형상은 타원형인 다층인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 비아는 전원계 배선을 구성하는 다층인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 비아의 도금 양은 제1 비아 대비 1.3-1.4배인 다층인쇄회로기판.