KR20180110712A

KR20180110712A - 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20180110712A
Application number: KR1020170040240A
Authority: KR
Inventors: 임윤호; 이종태; 김민성
Original assignee: 주식회사 심텍
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2018-10-11
Also published as: KR101987333B1

Abstract

초박판 형태의 기판 제조 과정에서 기판의 깨짐 불량을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 양면 검사 공정이 가능하도록 설계된 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판은 칩 실장 영역과, 상기 칩 실장 영역과 이격된 외측에 배치된 더미 영역을 구비하는 수지층; 상기 수지층의 일면에 배치된 제1 회로패턴; 상기 수지층의 타면에 배치된 제2 회로패턴; 상기 수지층의 내부에 배치되어, 상기 제1 및 제2 회로패턴을 연결하는 관통 비아; 상기 제1 회로패턴의 일부가 노출되도록 상기 제1 회로패턴 및 수지층의 일면을 덮는 제1 마스크 패턴; 상기 제2 회로패턴의 일부가 노출되도록 상기 제2 회로패턴 및 수지층의 타면을 덮는 제2 마스크 패턴; 및 상기 수지층의 칩 실장 영역과 이격된 외측 일면의 더미 영역에 형성된 윈도우 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법{ULTRA-THIN THICKNESS PRINTED CIRCUIT BOARD APPLYING WINDOW PRAME AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초박판 형태의 기판 제조 과정에서 기판의 깨짐 불량을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 양면 검사 공정이 가능하도록 설계된 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 전기 및 전자 제품의 고성능화로 전자기기들의 부피는 경량화되고 무게는 가벼워지는 경박 단소화의 요구에 부합하여 반도체 패키지의 박형화, 고밀도 및 고실장화가 중요한 요소로 부각되고 있다.

현재, 컴퓨터, 노트북과 모바일폰 등은 기억 용량의 증가에 따라 대용량의 램(Random Access Memory) 및 플래쉬 메모리(Flash Memory)와 같이 칩의 용량은 증대되고 있지만, 패키지는 소형화되는 경향이 두드러지고 있는 상황이다.

따라서, 핵심 부품으로 사용되는 패키지의 크기는 소형화되는 경향으로 연구 및 개발되고 있으며, 한정된 크기의 기판에 더 많은 수의 패키지를 실장하기 위한 여러 가지 기술들이 제안 및 연구되고 있다.

일반적으로, 초박형 인쇄회로기판을 제작하기 위해서는 초 박판 형태의 코어 물질을 적용하여 진행하고 있는데, 이 경우 공정 흐름성 및 기판의 휨(warpage) 등의 이유로 초박 코어(Thin Core)를 적용하는데 제한이 있으며, 공정 진행 시, 제품의 파손이 비일비재하다.

이 결과, 종래의 초박형 인쇄회로기판은 단독으로 공정 제작이 가능한 두께에 한계가 나타나고 있으며, 그 한계를 벗어 나기 위해 제조 장비, 재료, 공법 개발이 진행되고 있다.

이를 개선하기 위해, 종래에는 초박형 인쇄회로기판을 지탱에 도움을 주는 지지대용 더미 기판을 붙이는 방식으로 주로 이용되고 있는데, 이 경우 얇은 박판 제조는 가능하지만 더미 기판이 붙여진 면은 성능검사, 전기검사, 표면 검사 등의 검사 진행이 불가능하게 되어, 이를 개선하는 것이 필요한 상황이다.

관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0110459호(2010.10.13 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 초박형 메탈 인쇄회로기판 제조 방법이 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 초박판 형태의 기판 제조 과정에서 기판의 깨짐 불량을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 양면 검사 공정이 가능하도록 설계된 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 인쇄회로기판은 칩 실장 영역과, 상기 칩 실장 영역과 이격된 외측에 배치된 더미 영역을 구비하는 수지층; 상기 수지층의 일면에 배치된 제1 회로패턴; 상기 수지층의 타면에 배치된 제2 회로패턴; 상기 수지층의 내부에 배치되어, 상기 제1 및 제2 회로패턴을 연결하는 관통 비아; 상기 제1 회로패턴의 일부가 노출되도록 상기 제1 회로패턴 및 수지층의 일면을 덮는 제1 마스크 패턴; 상기 제2 회로패턴의 일부가 노출되도록 상기 제2 회로패턴 및 수지층의 타면을 덮는 제2 마스크 패턴; 및 상기 수지층의 칩 실장 영역과 이격된 외측 일면의 더미 영역에 형성된 윈도우 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 인쇄회로기판 제조 방법은 (a) 씨드층을 갖는 캐리어 기판의 양면에 제1 회로패턴을 각각 형성한 후, 상기 제1 회로패턴이 형성된 캐리어 기판의 양면을 각각 덮는 수지층 및 동박을 차례로 적층하는 단계; (b) 상기 동박 및 수지층의 일부를 각각 제거하여, 상기 제1 회로패턴의 일부를 노출시키는 비아 홀을 각각 형성한 후, 상기 비아 홀에 의해 노출된 제1 회로패턴과 이격 배치된 제2 회로패턴과, 상기 비아 홀 내에 배치되어, 상기 제1 및 제2 회로패턴을 전기적으로 연결하는 관통 비아를 형성하는 단계; (c) 상기 제2 회로패턴 및 수지층을 덮으며, 상기 제2 회로패턴의 일부를 노출시키는 제2 개구를 갖는 제2 마스크 패턴을 형성하는 단계; (d) 상기 제2 마스크 패턴 상에 더미 기판을 각각 부착한 후, 상기 더미 기판을 이용하여 캐리어 기판으로부터 상기 수지층, 제1 회로패턴, 제2 회로패턴, 관통 비아 및 제2 마스크 패턴을 각각 분리하는 단계; (e) 상기 캐리어 기판과 분리되어 노출되는 상기 제1 회로패턴 및 수지층을 덮으며, 상기 제1 회로패턴의 일부를 노출시키는 제1 개구를 갖는 제1 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 제1 마스크 패턴 상의 더미 영역에 윈도우 프레임을 형성한 후, 상기 더미 기판을 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법은 매우 얇은 박판 형태의 수지층에 탈착 및 부착이 가능한 윈도우 프레임이 칩 실장 영역과 이격 배치된 외측을 따라 배치되어 기판의 가장자리 부분을 물리적으로 눌러주기 때문에 초박형 구조에서 휨 및 크랙에 취약한 기판의 가장자리 부분에서의 강도 보강으로 초박형 기판 제작을 위한 후공정 진행시 공정 불량을 최소화할 수 있게 되는 구조적인 이점을 갖는다.

이 결과, 본 발명에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법은 윈도우 프레임을 수지층 일면의 더미 영역, 즉 외부접속단자가 실장되는 면이 아닌 칩이 실장되는 면에 부착하는 것에 의해 기판의 후공정 진행시 기판의 깨짐 발생을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법은 칩 실장 영역을 노출시키는 윈도우 프레임을 적용하기 때문에 제1 개구 및 제2 개구에 의해 제1 및 제2 회로패턴이 노출되는 구조를 가지므로, 기존에 검사 불가능한 성능 검사, 전기 검사, 표면 검사 등에 대하여 양면 검사를 실시하는 것이 가능해질 수 있을 뿐만 아니라, 패키징(Packaging) 공정까지도 윈도우 프레임이 지지대 역할을 충분히 수행할 수 있으므로 얇은 초박판 형태의 임베디드 타입의 인쇄회로기판을 제조하는 것이 가능해질 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판을 나타낸 단면도.
도 2는 도 1의 윈도우 프레임을 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판을 보다 구체적으로 나타낸 단면도.
도 4 내지 도 17은 본 발명의 실시에에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판을 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 윈도우 프레임을 나타낸 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판(100)은 수지층(110), 제1 회로패턴(120), 제2 회로패턴(122), 관통 비아(124), 제1 마스크 패턴(130), 제2 마스크 패턴(132) 및 윈도우 프레임(140)을 포함한다.

수지층(110)은 칩 실장 영역(CA)과, 칩 실장 영역(CA)과 이격된 외측에 배치된 더미 영역(DA)을 구비한다. 여기서, 수지층(110)의 칩 실장 영역(CA)은 수지층(110)의 일면 상에 구비될 수 있으며, 칩 실장 영역(CA)에는 적어도 하나 이상의 칩(도 3의 160)이 실장된다. 이러한 수지층(110)은 인쇄회로기판(100)의 몸체를 이루는 부분으로, 그 재질로는 프리프레그(prepreg), 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 등에서 선택된 1종 이상의 재질이 이용될 수 있다.

제1 회로패턴(120)은 수지층(110)의 일면에 배치되고, 제2 회로패턴(122)은 수지층(110)의 일면에 반대되는 타면에 배치된다.

관통 비아(124)는 수지층(110)의 내부에 배치되어, 제1 및 제2 회로패턴(120, 122)을 전기적으로 연결한다. 이때, 제1 회로패턴(120), 제2 회로패턴(122) 및 관통 비아(124) 각각은 전도성이 우수한 구리를 이용하는 것이 바람직하나, 전도성을 갖는 금속 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있다.

제1 마스크 패턴(130)은 제1 회로패턴(120)의 일부가 노출되도록 제1 회로패턴(120) 및 수지층(110)의 일면을 덮는다. 그리고, 제2 마스크 패턴(132)은 제2 회로패턴(122)의 일부가 노출되도록 제2 회로패턴(122) 및 수지층(110)의 타면을 덮는다. 이에 따라, 제1 마스크 패턴(130)은 제1 회로패턴(120)의 일부를 노출시키는 제1 개구(G1)를 갖고, 제2 마스크 패턴(132)은 제2 회로패턴(122)의 일부를 노출시키는 제2 개구(G2)를 갖는다.

이러한 제1 및 제2 마스크 패턴(130, 132) 각각은 PSR(photo solder resist), 감광성 액상 커버레이(liquid photosensitive coverlay), 포토 폴리이미드 필름(photo polyimide film), 에폭시(epoxy) 수지 등에서 선택된 1종 이상의 재질이 이용될 수 있다.

윈도우 프레임(140)은 수지층(110) 일면의 더미 영역(DA)에 부착된다. 이러한 윈도우 프레임(140)은 수지층(110) 일면의 더미 영역(DA)에 부착되어, 수지층(110)의 두께가 100㎛ 이하의 매우 얇은 두께로 설계되는 초박형 구조에서 수지층(110)이 후공정 중에 외력에 의해 휘거나 깨지는 등의 불량을 방지하게 된다.

이와 같이, 윈도우 프레임(140)은 칩 실장 영역(CA)과 이격 배치된 외측을 따라 배치되어 인쇄회로기판(100)의 가장자리 부분을 물리적으로 눌러주는 형태로 수지층(110) 일면 상에 장착되기 때문에 초박형 구조에서 휨 및 크랙에 취약한 인쇄회로기판(110)의 가장자리 부분에서의 강도 보강으로 초박형 인쇄회로기판(100) 제작을 위한 후공정 진행시 기판의 깨짐 공정 불량을 최소화할 수 있게 되는 구조적인 이점을 갖는다.

이때, 윈도우 프레임(140)은 윈도우 프레임(140)의 하면에 부착된 접착 부재(145)를 매개로 수지층(110)의 일면 상에 배치되는 제1 마스크 패턴(130) 상에 부착된다.

또한, 도면으로 도시하지는 않았지만, 윈도우 프레임(140)은 접착 부재(145)를 매개로 부착되는 타입이 아니라, 구리 등의 금속을 무전해 방식으로 도금하는 금속 도금에 의해 수지층(110)의 일면 상에 배치되는 제1 마스크 패턴(130) 상에 직접 형성될 수도 있다.

여기서, 윈도우 프레임(140)을 접착 부재(145)로 부착하는 타입에 대하여 구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 윈도우 프레임(140)은 칩 실장 영역(CA)과 이격된 외측을 둘러싸는 프레임 몸체(142)와, 프레임 몸체(142)에 의해 칩 실장 영역(CA)을 노출시키는 적어도 하나 이상의 윈도우(144)와, 프레임 몸체(142)의 일부를 절개하는 적어도 하나 이상의 몰드 게이트(146)를 포함한다.

여기서, 프레임 몸체(142)는 강도 및 강성이 우수한 금속 재질 뿐만 아니라 비금속 재질이 모두 이용될 수 있으며, 금속 재질을 이용할 시에는 SUS(stainless steel), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 황동(brass), 텅스텐(W) 및 티타늄(Ti) 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 프레임 몸체(142)로 비금속 재질을 이용할 시에는 글래스(glass), PSR(photo solder resist), 감광성 액상 커버레이(liquid photosensitive coverlay), 포토 폴리이미드 필름(photo polyimide film), 에폭시(epoxy) 수지 및 프리프레그(pre-preg) 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판(100)은 PCB 분야에서 요구되는 박판화 구현과 동시에 박판화 구조에서 문제되고 있는 요소들을 어렵지 않게 해결할 수가 있게 된다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판(100)은 매우 얇은 박판 형태의 수지층(110)에 탈착 및 부착이 가능한 윈도우 프레임(140)을 부착해서 매우 얇은 기판이 후공정을 진행하는데 도움을 준다.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판(100)은 전술한 구조를 갖는 윈도우 프레임(140)을 제작하고, 초박형 기판의 제조 공정 중간에 가공된 윈도우 프레임(140)을 수지층(110) 일면의 더미 영역(DA), 즉 외부접속단자(도 3의 170)가 실장되는 면이 아닌 칩이 실장되는 면에 부착하는 것에 의해 기판의 제조 공정에서 기판의 깨짐 불량을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판(100)은 칩 실장 영역(CA)을 노출시키는 윈도우 프레임(140)을 적용하기 때문에 제1 개구(G1) 및 제2 개구(G2)에 의해 제1 및 제2 회로패턴(120, 122)이 노출되는 구조를 가지므로, 기존에 검사 불가능한 성능 검사, 전기 검사, 표면 검사 등에 대하여 양면 검사를 실시하는 것이 가능해질 수 있을 뿐만 아니라, 패키징(Packaging) 공정까지도 윈도우 프레임(140)이 지지대 역할을 충분히 수행할 수 있으므로 얇은 초박판 형태의 임베디드 타입의 인쇄회로기판을 제조하는 것이 가능해질 수 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판을 보다 구체적으로 나타낸 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판(100)은 칩(160), 봉지 부재(150) 및 외부접속단자(170)를 더 포함할 수 있다.

칩(160)은 수지층(110) 일면의 노출된 제1 회로패턴(120) 상에 배치되는 범프(165)를 매개로 칩 실장 영역(CA)에 실장된다. 이에 따라, 칩(160)은 수지층(110) 일면의 칩 실장 영역(CA)에 칩(160)의 본딩패드(미도시)가 범프(165)를 매개로 제1 회로패턴(120)에 직접적으로 접속되는 플립 칩 방식으로 실장될 수 있다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 칩(160)은 수지층(110)의 제1 회로패턴(120)과 본딩 와이어를 매개로 본딩패드와 전기적으로 연결되는 와이어 본딩 방식으로 실장될 수도 있다. 여기서, 칩(160)은 메모리 칩(memory chip), 구동 칩(driving chip) 등에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

봉지 부재(150)는 칩(160)이 실장된 수지층(110)의 일면, 제1 마스크 패턴(130) 및 윈도우 프레임(140)을 덮는다. 이때, 봉지 부재(150)는 윈도우 프레임(140)의 두께보다 두껍게 형성되어, 윈도우 프레임(140)의 상측을 덮도록 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 윈도우 프레임(140)의 내측 측벽은 봉지 부재(150)와 직접적으로 맞닿도록 배치되고, 외측 측벽은 외부로 노출될 수 있다. 여기서, 봉지 부재(150)로는 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy molding compound)가 이용될 수 있다.

외부접속단자(170)는 노출된 제2 회로패턴(122)에 부착된다. 이러한 외부접속단자(170)로는 솔더 볼이 이용될 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판은 매우 얇은 박판 형태의 수지층에 탈착 및 부착이 가능한 윈도우 프레임이 칩 실장 영역과 이격 배치된 외측을 따라 배치되어 기판의 가장자리 부분을 물리적으로 눌러주기 때문에 초박형 구조에서 휨 및 크랙에 취약한 기판의 가장자리 부분에서의 강도 보강으로 초박형 기판 제작을 위한 후공정 진행시 공정 불량을 최소화할 수 있게 되는 구조적인 이점을 갖는다.

이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판은 윈도우 프레임을 수지층 일면의 더미 영역, 즉 외부접속단자가 실장되는 면이 아닌 칩이 실장되는 면에 부착하는 것에 의해 기판의 후공정 진행시 기판의 깨짐 발생을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판은 칩 실장 영역을 노출시키는 윈도우 프레임을 적용하기 때문에 제1 개구 및 제2 개구에 의해 제1 및 제2 회로패턴이 노출되는 구조를 가지므로, 기존에 검사 불가능한 성능 검사, 전기 검사, 표면 검사 등에 대하여 양면 검사를 실시하는 것이 가능해질 수 있을 뿐만 아니라, 패키징(Packaging) 공정까지도 윈도우 프레임이 지지대 역할을 충분히 수행할 수 있으므로 얇은 초박판 형태의 임베디드 타입의 인쇄회로기판을 제조하는 것이 가능해질 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 4 내지 도 17은 본 발명의 실시에에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 캐리어 몸체(11)와, 캐리어 몸체(11)의 양면에 각각 배치된 금속층(12)과, 금속층(12)의 양면에 각각 배치된 씨드층(13)을 갖는 캐리어 기판(10)을 준비한다.

이와 같이, 본 발명에서는 캐리어 기판(10)으로 캐리어 몸체(11)의 양면에 금속층(12)이 각각 배치되고, 금속층(12)의 양면에 씨드층(13)이 각각 배치되는 5층 구조가 적용된 것으로 나타내었으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판(10)의 씨드층(13)을 매개로 도금을 실시하여 제1 회로패턴(120)을 형성한다. 이때, 제1 회로패턴(120)은 캐리어 기판(10)의 씨드층(13) 상에 제1 회로패턴 형성 영역을 제외한 부분에 마스크층(미도시)을 배치한 상태에서 씨드층(13)을 매개로 도금 공정을 실시하는 것에 의해 형성될 수 있다. 여기서, 제1 회로패턴(120)을 형성한 후에는 마스크층은 제거하게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1 회로패턴(120)이 형성된 캐리어 기판(10)의 양면에 수지층(110) 및 동박(20)을 차례로 적층한다. 이때, 수지층(110)은 인쇄회로기판의 몸체를 이루는 부분으로, 그 재질로는 프리프레그(prepreg), 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 등에서 선택된 1종 이상의 재질이 이용될 수 있다.

다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 동박(20) 및 수지층(110)의 일부를 각각 제거하여, 제1 회로패턴(120)의 일부를 노출시키는 비아 홀(V)을 각각 형성한다. 이때, 비아 홀(V)은 레이저 드릴링 방식, 펀칭 방식, 식각 방식 등에서 선택된 어느 하나의 방식에 의해 형성될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 비아 홀(도 7의 V)에 의해 노출된 제1 회로패턴(120)과 이격 배치된 제2 회로패턴(122)과, 비아 홀 내에 배치되어, 제1 및 제2 회로패턴(120, 122)을 전기적으로 연결하는 관통 비아(124)를 형성한다.

여기서, 제2 회로패턴(122) 및 관통 비아(124)는 비아 홀에 의해 노출되는 제1 회로패턴(120) 상에 동박(도 7의 20)을 매개로 도금 공정을 실시하여 비아 홀의 내부와 동박 상부 전면에 금속층(미도시)을 형성한 후, 금속층을 선택적으로 패터닝하는 것에 의해 형성될 수 있다.

다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 회로패턴(122) 및 수지층(110)을 덮으며, 제2 회로패턴(122)의 일부를 노출시키는 제2 개구(G2)를 갖는 제2 마스크 패턴(132)을 형성한다. 이러한 제2 마스크 패턴(132)은 PSR(photo solder resist), 감광성 액상 커버레이(liquid photosensitive coverlay), 포토 폴리이미드 필름(photo polyimide film), 에폭시(epoxy) 수지 등에서 선택된 1종 이상의 재질이 이용될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제2 마스크 패턴(132) 상에 더미 기판(30)을 각각 부착한다.

이때, 더미 기판(30)은 더미 기판 몸체(31)와, 더미 기판 몸체(31)의 일면에 배치된 제1 더미 금속층(32)과, 더미 기판 몸체(31)의 타면에 배치된 제2 더미 금속층(33)과, 제1 더미 금속층(32) 상에 배치되어, 제2 마스크 패턴(132)과 부착되는 더미 접착 부재(34)를 갖는다.

다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 더미 기판(30)을 이용하여 캐리어 기판(도 10의 10)으로부터 수지층(110), 제1 회로패턴(120), 제2 회로패턴(122), 관통 비아(124) 및 제2 마스크 패턴(132)을 각각 분리한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판과의 분리 과정에서 제1 회로패턴(122) 상에 잔류하는 씨드층(도 11의 13)을 제거하여, 제1 회로패턴(120)을 외부로 노출시킨다. 여기서, 씨드층은 에칭 방식에 의해 제거될 수 있으며, 구체적으로 에칭 방식에는 과수 염산 및 염화동 에칭 등 그 종류는 다양하게 적용될 수 있다.

다음으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판과 분리되어 노출되는 제1 회로패턴(120) 및 수지층(110)을 덮으며, 제1 회로패턴(120)의 일부를 노출시키는 제1 개구(G1)를 갖는 제1 마스크 패턴(130)을 형성한다. 이때, 제1 마스크 패턴(130)은, 제2 마스크 패턴(132)과 마찬가지로, PSR(photo solder resist), 감광성 액상 커버레이(liquid photosensitive coverlay), 포토 폴리이미드 필름(photo polyimide film), 에폭시(epoxy) 수지 등에서 선택된 1종 이상의 재질이 이용될 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 제1 마스크 패턴(130) 상의 더미 영역에 윈도우 프레임(140)을 형성한다.

이때, 윈도우 프레임(140)은 윈도우 프레임(140)의 하면에 부착된 접착 부재(145)를 매개로 수지층(110)의 일면 상에 배치되는 제1 마스크 패턴(130) 상에 부착하는 방식으로 형성될 수 있다.

여기서, 접착 부재(145)는 윈도우 프레임(140)을 수지층(110) 상의 제1 마스크 패턴(130)에 안정적으로 부착시킬 수 있는 재질이라면 특별히 제한 없이 사용될 수 있으며, 구체적으로는 접착 필름, 본드 페이스트(bond paste), 잉크(ink) 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.

이때, 수지층(110) 상의 제1 마스크 패턴(130)에 윈도우 프레임(140)을 정확하게 합착을 위해, 제1 마스크 패턴(130)과 윈도우 프레임(140) 상호 간의 동일한 위치에 인식 마크(fiducial mark)가 설계될 수 있다. 이와 같이, 인식 마크를 이용하여 제1 마스크 패턴(130) 상의 더미 영역에 윈도우 프레임(140)을 정렬시키는 방식으로 부착하는 것에 의해 정확한 정합이 이루어질 수 있게 된다.

이후, 제1 마스크 패턴(130) 상의 더미 영역에 윈도우 프레임(140)을 정확히 정렬시킨 상태에서, 롤과 롤 사이의 압력을 전달 받아 접합이 이루어지는 롤 라미네이트 방식, 고온 및 고압으로 프레스하는 핫 프레스 방식, 순간적으로 진공을 빨아들여 접합시키는 진공 프레스 방식 등에서 선택된 어느 하나의 방식으로 합착시켜 부착시킬 수 있게 된다.

이러한 윈도우 프레임(140)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임 몸체(142), 윈도우(144) 및 몰드 게이트(146)를 포함한다.

프레임 몸체(142)는 칩 실장 영역과 이격된 외측을 둘러싸도록 배치된다. 이에 따라, 프레임 몸체(142)는 단위 셀 블록(B)의 가장자리를 둘러싸는 형태로 배열될 수 있다. 이러한 프레임 몸체(142)는 강도 및 강성이 우수한 금속 재질 뿐만 아니라 비금속 재질이 모두 이용될 수 있으며, 금속 재질을 이용할 시에는 SUS(stainless steel), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 황동(brass), 텅스텐(W) 및 티타늄(Ti) 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 프레임 몸체(142)로 비금속 재질을 이용할 시에는 글래스(glass), PSR(photo solder resist), 감광성 액상 커버레이(liquid photosensitive coverlay), 포토 폴리이미드 필름(photo polyimide film), 에폭시(epoxy) 수지 및 프리프레그(pre-preg) 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 접착 부재(145)는 평면상으로 볼 때, 프레임 몸체(142)와 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다.

윈도우(144)는 프레임 몸체(142)에 의해 칩 실장 영역을 노출시키게 된다. 여기서, 윈도우(144)는 라우터 비트 가공, 기계적 드릴링, 레이저 드릴링, 식각(etching), 펀칭(punching) 등에서 선택된 어느 하나의 방식에 의해 형성될 수 있다. 이때, 윈도우(144)는 인쇄회로기판의 디자인에 따라 다양한 사이즈 및 형상으로 설계 변경될 수 있다. 이러한 윈도우(144)는 적어도 하나 이상을 가질 수 있으며, 칩 실장 영역에 각각 대응되는 수로 설계되는 것이 바람직하다.

몰드 게이트(146)는 프레임 몸체(142)의 일부를 절개하는 것에 의해 적어도 하나 이상이 형성된다. 이러한 몰드 게이트(146)는 후술하는 봉지 부재(도 17의 150)를 형성하는 과정에서 단위 셀 블록(B)별로 몰드물이 용이하게 충진되도록 유도하기 위한 목적으로 설계된다.

전술한 윈도우 프레임(140)은 수지층(110) 일면의 더미 영역에 부착되어, 수지층(110)의 두께가 100㎛ 이하의 매우 얇은 두께로 설계되는 초박형 구조에서 수지층(110)이 후공정 중에 외력에 의해 휘거나 깨지는 등의 불량이 발생하는 방지하게 된다.

이와 같이, 윈도우 프레임(140)은 칩 실장 영역과 이격 배치된 외측을 따라 배치되어 인쇄회로기판의 가장자리 부분을 물리적으로 눌러주는 형태로 수지층(110) 일면 상에 장착되기 때문에 초박형 구조에서 휨 및 크랙에 취약한 기판의 가장자리 부분에서의 강도 보강으로 초박형 기판의 제작을 위한 후공정 진행시 공정 불량을 최소화할 수 있게 되는 구조적인 이점을 갖는다.

이 결과, 본 발명에서는 PCB 분야에서 요구되는 박판화 구현과 동시에 박판화 구조에서 문제되고 있는 요소들을 어렵지 않게 해결할 수가 있게 된다.

다음으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 수지층(110), 제1 회로패턴(120), 제2 회로패턴(122), 관통 비아(124), 제1 및 제2 마스크 패턴(130, 132)과 윈도우 프레임(140)으로부터 더미 기판(30)을 분리한다. 이러한 더미 기판(30)을 분리하는 것에 의해, 수지층(110)의 타면을 덮는 제2 마스크 패턴(132)이 외부로 노출된다.

다음으로, 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 개구(G1, G2)에 의해 노출되는 제1 및 제2 회로패턴(120, 122)을 전기 검사한다.

이때, 본 발명에서는 칩 실장 영역(CA)을 노출시키는 윈도우 프레임(140)을 적용하기 때문에 제1 개구(G1) 및 제2 개구(G2)에 의해 제1 및 제2 회로패턴(120, 122)이 노출되는 구조를 가지므로, 기존에 검사 불가능한 성능 검사, 전기 검사, 표면 검사 등에 대하여 양면 검사를 실시하는 것이 가능해질 수 있게 된다.

도 17에 도시된 바와 같이, 제1 회로패턴(120) 상에 범프(165)를 부착한 후, 범프(165)를 매개로 칩 실장 영역(CA)에 칩(160)을 실장한다. 이에 따라, 칩(160)은 수지층(110) 일면의 칩 실장 영역(CA)에 칩(160)의 본딩패드가 범프(165)를 매개로 제1 회로패턴(120)에 직접적으로 접속되는 플립 칩 방식으로 실장될 수 있다.

도면으로 도시하지는 않았지만, 칩(160)은 수지층(110)의 제1 회로패턴(120)과 본딩 와이어를 매개로 본딩패드와 전기적으로 연결되는 와이어 본딩 방식으로 실장될 수도 있다. 여기서, 칩(160)은 메모리 칩(memory chip), 구동 칩(driving chip) 등에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

다음으로, 칩(160)이 실장된 수지층(110)의 일면, 제1 마스크 패턴(130) 및 윈도우 프레임(140)을 덮는 봉지 부재(150)를 형성한 후, 노출된 제2 회로패턴(122)에 외부접속단자(170)를 부착한다.

이때, 봉지 부재(150)는 윈도우 프레임(140)의 두께보다 두껍게 형성되어, 윈도우 프레임(140)의 상측을 덮도록 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 봉지 부재(150)로는 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy molding compound)가 이용될 수 있다. 이에 따라, 윈도우 프레임(140)의 내측 측벽은 봉지 부재(150)와 직접적으로 맞닿도록 배치되고, 외측 측벽은 외부로 노출될 수 있다. 여기서, 외부접속단자(170)로는 솔더 볼이 이용될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 패키징(Packaging) 공정까지도 윈도우 프레임(140)이 지지대 역할을 충분히 수행할 수 있으므로 얇은 초박판 형태의 임베디드 타입의 인쇄회로기판에 대한 제조가 가능해질 수 잇다.

이상으로, 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법이 종료될 수 있다.

지금까지 살펴본 바와 같이, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법은 매우 얇은 박판 형태의 수지층에 탈착 및 부착이 가능한 윈도우 프레임이 칩 실장 영역과 이격 배치된 외측을 따라 배치되어 기판의 가장자리 부분을 물리적으로 눌러주기 때문에 초박형 구조에서 휨 및 크랙에 취약한 기판의 가장자리 부분에서의 강도 보강으로 초박형 기판 제작을 위한 후공정 진행시 공정 불량을 최소화할 수 있게 되는 구조적인 이점을 갖는다.

이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법은 윈도우 프레임을 수지층 일면의 더미 영역, 즉 외부접속단자가 실장되는 면이 아닌 칩이 실장되는 면에 부착하는 것에 의해 기판의 후공정 진행시 기판의 깨짐 발생을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법은 칩 실장 영역을 노출시키는 윈도우 프레임을 적용하기 때문에 제1 개구 및 제2 개구에 의해 제1 및 제2 회로패턴이 노출되는 구조를 가지므로, 기존에 검사 불가능한 성능 검사, 전기 검사, 표면 검사 등에 대하여 양면 검사를 실시하는 것이 가능해질 수 있을 뿐만 아니라, 패키징(Packaging) 공정까지도 윈도우 프레임이 지지대 역할을 충분히 수행할 수 있으므로 얇은 초박판 형태의 임베디드 타입의 인쇄회로기판을 제조하는 것이 가능해질 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

100 : 초박형 인쇄회로기판 110 : 수지층
120 : 제1 회로패턴 122 : 제2 회로패턴
124 : 관통 비아 130 : 제1 마스크 패턴
132 : 제2 마스크 패턴 140 : 윈도우 프레임
145 : 접착 부재 G1, G2 : 제1 및 제2 개구
CA : 칩 실장 영역 DA : 더미 영역

Claims

칩 실장 영역과, 상기 칩 실장 영역과 이격된 외측에 배치된 더미 영역을 구비하는 수지층;
상기 수지층의 일면에 배치된 제1 회로패턴;
상기 수지층의 타면에 배치된 제2 회로패턴;
상기 수지층의 내부에 배치되어, 상기 제1 및 제2 회로패턴을 연결하는 관통 비아;
상기 제1 회로패턴의 일부가 노출되도록 상기 제1 회로패턴 및 수지층의 일면을 덮는 제1 마스크 패턴;
상기 제2 회로패턴의 일부가 노출되도록 상기 제2 회로패턴 및 수지층의 타면을 덮는 제2 마스크 패턴; 및
상기 수지층의 칩 실장 영역과 이격된 외측 일면의 더미 영역에 형성된 윈도우 프레임;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 윈도우 프레임은
상기 윈도우 프레임의 하면에 부착된 접착 부재를 매개로 상기 수지층의 일면 상에 배치되는 제1 마스크 패턴 상에 부착된 것을 특징으로 하는 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 윈도우 프레임은
상기 칩 실장 영역과 이격된 외측을 둘러싸는 프레임 몸체와,
상기 프레임 몸체에 의해 상기 칩 실장 영역을 노출시키는 적어도 하나 이상의 윈도우와,
상기 프레임 몸체의 일부를 절개하는 적어도 하나 이상의 몰드 게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 윈도우 프레임은
금속 재질 및 비금속 재질 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 윈도우 프레임은
금속 도금, 글래스(glass), PSR(photo solder resist), 감광성 액상 커버레이(liquid photosensitive coverlay), 포토 폴리이미드 필름(photo polyimide film), 에폭시(epoxy) 수지 및 프리프레그(pre-preg) 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은
상기 수지층 일면의 노출된 제1 회로패턴 상에 배치되는 범프를 매개로 상기 칩 실장 영역에 실장된 칩과,
상기 칩이 실장된 수지층의 일면, 제1 마스크 패턴 및 윈도우 프레임을 덮는 봉지 부재와,
상기 노출된 제2 회로패턴에 부착된 외부접속단자를 더 포함하는 것을 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 봉지 부재는
상기 윈도우 프레임의 두께보다 두껍게 형성되어, 상기 윈도우 프레임의 상측을 덮는 것을 특징으로 하는 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 제1 마스크 패턴은 상기 제1 회로패턴의 일부를 노출시키는 제1 개구를 갖고,
상기 제2 마스크 패턴은 상기 제2 회로패턴의 일부를 노출시키는 제2 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판.
(a) 씨드층을 갖는 캐리어 기판의 양면에 제1 회로패턴을 각각 형성한 후, 상기 제1 회로패턴이 형성된 캐리어 기판의 양면을 각각 덮는 수지층 및 동박을 차례로 적층하는 단계;
(b) 상기 동박 및 수지층의 일부를 각각 제거하여, 상기 제1 회로패턴의 일부를 노출시키는 비아 홀을 각각 형성한 후, 상기 비아 홀에 의해 노출된 제1 회로패턴과 이격 배치된 제2 회로패턴과, 상기 비아 홀 내에 배치되어, 상기 제1 및 제2 회로패턴을 전기적으로 연결하는 관통 비아를 형성하는 단계;
(c) 상기 제2 회로패턴 및 수지층을 덮으며, 상기 제2 회로패턴의 일부를 노출시키는 제2 개구를 갖는 제2 마스크 패턴을 형성하는 단계;
(d) 상기 제2 마스크 패턴 상에 더미 기판을 각각 부착한 후, 상기 더미 기판을 이용하여 캐리어 기판으로부터 상기 수지층, 제1 회로패턴, 제2 회로패턴, 관통 비아 및 제2 마스크 패턴을 각각 분리하는 단계;
(e) 상기 캐리어 기판과 분리되어 노출되는 상기 제1 회로패턴 및 수지층을 덮으며, 상기 제1 회로패턴의 일부를 노출시키는 제1 개구를 갖는 제1 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및
(f) 상기 제1 마스크 패턴 상의 더미 영역에 윈도우 프레임을 형성한 후, 상기 더미 기판을 분리하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
(a-1) 캐리어 몸체와, 상기 캐리어 몸체의 양면에 각각 배치된 금속층과, 상기 금속층의 양면에 각각 배치된 상기 씨드층을 갖는 캐리어 기판을 준비하는 단계와,
(a-2) 상기 캐리어 기판의 씨드층을 매개로 도금을 실시하여 제1 회로패턴을 형성하는 단계와,
(a-3) 상기 제1 회로패턴이 형성된 캐리어 기판의 양면에 수지층 및 동박을 차례로 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 (d) 단계에서,
상기 더미 기판은
더미 기판 몸체와,
상기 더미 기판 몸체의 일면에 배치된 제1 더미 금속층과,
상기 더미 기판 몸체의 타면에 배치된 제2 더미 금속층과,
상기 제1 더미 금속층 상에 배치되어, 상기 제2 마스크 패턴과 부착되는 더미 접착 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
(d-1) 상기 제2 마스크 패턴 상에 더미 기판을 각각 부착하는 단계와,
(d-2) 상기 더미 기판을 이용하여 상기 캐리어 기판으로부터 상기 수지층, 제1 회로패턴, 제2 회로패턴, 관통 비아 및 제2 마스크 패턴을 각각 분리하는 단계와,
(d-3) 상기 캐리어 기판과의 분리 과정에서 상기 제1 회로패턴 상에 잔류하는 상기 씨드층을 제거하여, 상기 제1 회로패턴을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 (f) 단계에서,
상기 윈도우 프레임은
상기 윈도우 프레임의 하면에 부착된 접착 부재를 매개로 상기 수지층의 일면 상에 배치되는 제1 마스크 패턴 상에 부착하는 것을 특징으로 하는 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 윈도우 프레임은
금속 재질 및 비금속 재질 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 (f) 단계 이후,
(g) 상기 제1 및 제2 개구에 의해 노출되는 제1 및 제2 회로패턴을 전기 검사하는 단계와,
(h) 상기 제1 회로패턴 상에 범프를 부착한 후, 상기 범프를 매개로 칩 실장 영역에 칩을 실장하는 단계와,
(i) 상기 칩이 실장된 수지층의 일면, 제1 마스크 패턴 및 윈도우 프레임을 덮는 봉지 부재를 형성한 후, 상기 노출된 제2 회로패턴에 외부접속단자를 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.
제15항에 있어서,
상기 윈도우 프레임은
상기 칩 실장 영역과 이격된 외측을 둘러싸는 프레임 몸체와,
상기 프레임 몸체에 의해 상기 칩 실장 영역을 노출시키는 적어도 하나 이상의 윈도우와,
상기 프레임 몸체의 일부를 절개하는 적어도 하나 이상의 몰드 게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 프레임을 적용한 초박형 인쇄회로기판 제조 방법.