KR20200023614A - 전기화학적 마이그레이션을 억제하는 다층구조 인쇄전자회로 및 그 제조방법 - Google Patents

전기화학적 마이그레이션을 억제하는 다층구조 인쇄전자회로 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전기화학적 마이그레이션을 억제하는 다층구조 인쇄전자회로 및 그 제조방법에 관한 것으로, 배선의 전기화학적 마이그레이션을 억제하는 확산방지막층, 확산방지막층과 배선 사이의 접합력을 증대시키는 접합층을 포함하는 다층구조 인쇄전자회로 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다층구조 인쇄전자회로는 절연층; 상기 절연층에 배치된 배선과 상기 배선의 적어도 일면을 덮도록 배치되어 상기 배선과 확산방지막층 간의 접합력을 증대시키는 접합층; 및 상기 접합층의 적어도 일면을 덮도록 배치되어 상기 배선의 전기화학적 마이그레이션(Electrochemical Migration)을 억제하는 확산방지막층;을 포함할 수 있다. 이에 의해, 전기화학적 마이그레이션에 대한 신뢰성이 높은 인쇄전자회로를 제공할 수 있게 된다.

Description

전기화학적 마이그레이션을 억제하는 다층구조 인쇄전자회로 및 그 제조방법 {Multi-layered Printed Circuit Board and its Fabrication Method}
본 발명은 전기화학적 마이그레이션을 억제하는 다층구조 인쇄전자회로 및 그 제조방법에 관한 것으로, 배선의 전기화학적 마이그레이션을 억제하는 확산방지막층, 확산방지막층과 배선 사이의 접합력을 증대시키는 접합층을 포함하는 다층구조 인쇄전자회로 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
인쇄전자회로는 전자부품을 전기적으로 연결하는 역할을 수행하는 것으로 전자기기의 핵심소재이다. 이와 같은 인쇄회로기판을 스크린프린팅 기술로 제조하면 높은 생산성과 단순성에 따른 저비용, 다양한 나노소재로 제조한 페이스트를 이용할 수 있다는 점에서 유망한 기술이다.
그러나 스크린프린팅으로 제조된 인쇄전자회로는 표면적이 넓어 전기화학적 마이그레이션(Electrochemical Migration; 이하, ECM)에 대한 저항성이 취약하다는 단점이 있다. ECM은 습한 환경에서 절연 돼 있던 전극의 구성 원자가 이온화되어, cathode로부터 anode로 이동하면서, 두 전극 사이에 dendrite가 형성돼 이어지는 현상으로, 제품 오작동의 원인이 된다.
더욱이, 전자제품의 경박단소화에 따라 인쇄전자회로의 회로 패턴의 선폭과 패턴 간 간격이 감소하고 있어, ECM에 의한 인쇄전자회로의 신뢰성 문제가 심화되고 있다.
KR 10-2011-0116819 A
본 발명의 목적은, 인쇄전자회로에서 발생될 수 있는 신뢰성 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로, 구체적으로 회로패턴의 적어도 일면에 배치되어 회로패턴으로부터 배선의 전기화학적 마이그레이션을 억제하는 확산방지막층과 확산방지막층과 배선 사이의 접합력을 증대시키는 접합층을 구비함으로써, 전기화학적 마이그레이션에 의한 절연성 파괴를 방지할 수 있어, 전도성의 저하 없이 신뢰성을 향상시킬 수 있는 다층구조 인쇄전자회로 및 이의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 다층구조 인쇄전자회로는 절연층; 상기 절연층에 배치된 배선과 상기 배선의 적어도 일면을 덮도록 배치되어 상기 배선과 확산방지막층 간의 접합력을 증대시키는 접합층; 및 상기 접합층의 적어도 일면을 덮도록 배치되어 상기 배선의 전기화학적 마이그레이션(Electrochemical Migration)을 억제하는 확산방지막층;을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 확산방지막층은 In2O3으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 접합층은 Cu-In, Ag-In 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배선은 Cu, Ag 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 인쇄전자회로의 제조방법을 제공하는 것이다. 상기 제조방법은 절연층에 배선을 형성하는 단계; 상기 배선의 적어도 일면에 상기 배선과 확산방지막층 간의 접합력을 증대시키는 접합층을 형성하는 단계; 및 상기 접합층의 적어도 일면에 상기 배선의 전기화학적 마이그레이션을 억제하는 확산방지막층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 확산방지막층은 In2O3으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 접합층은 Cu-In, Ag-In 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배선은 Cu, Ag 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 인쇄전자회로는 적어도 일면에 확산방지막층과 접합층을 구비함에 따라, 전기화학적 마이그레이션을 억제할 수 있어, 이웃하는 회로간의 단락을 방지할 수 있으므로, 고밀도화 실현과 함께 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 인쇄전자회로는 적어도 일면에 확산방지막층과 접합층을 구비함에 따라, 고온 및 다습한 극한 환경에서도 사용될 수 있어, 환경적 여건에 따른 사른 사용처의 확대를 꾀할 수 있다.
또한, 본 발명의 인쇄전자회로는 적어도 일면에 접합층을 구비함에 따라, 확산방지막층과 배선 간의 접합력을 향상할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다층구조 인쇄전자회로를 도시한 도면이다.
도 2~도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다층구조 인쇄전자회로를 제조하기위한 방법을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다층구조 인쇄전자회로의 신뢰성이 향상되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다층구조 인쇄전자회로(101)의 단면도를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한, 다층구조 인쇄전자회로는 배선(1011) , 접합층(1012), 접합층과 확산방지막층 사이의 계면층(1013), 확산방지막층(1014)을 포함할 수 있다.
배선(1011)은 Ag, Cu 등 금속으로 이루어질 수 있다.
접합층(1012)은 접합층과 확산방지막층 사이의 계면층(1013)을 통해 배선(1011)과 확산방지막층(1014)의 접합력을 향상하는 역할을 함과 동시에 전기화학적 마이그레이션을 억제하는 확산방지막층의 역할을 하여 배선(1011)로부터 덴드라이트가 성장하는 것을 억제할 수 있다.
접합층(1012)는 Ag-In, Cu-In 등의 금속간화합물로 이루어질 수 있다.
확산방지막층(1013)은 배선의 전기화학적 마이그레이션을 억제하는 확산방지막층의 역할을 한다.
확산방지막층(1013)은 In2O3 등 산화물로 이루어질 수 있다.
도 2~도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다층구조 인쇄전자회로를 제조하기 위한 방법의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 2는 배선형성 과정의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
열처리 이전 배선(201)은 열처리 이전에 레진(2011)과 금속나노입자(2012)로 구성된다.
열처리 이후 배선(202)는 열처리 이전 배선(201)을 열처리한 결과 형성된다.
본 설명에서는 열처리를 통해 열처리 이후 배선(202)를 제조하는 과정을 설명했지만, 다른 방법으로도 배선을 형성할 수 있다.
도 3은 접합층 형성의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
배선, 접합층을 포함하는 인쇄전자회로(301)은 배선(3011)의 적어도 일면에 접합층(3012) 증착 등의 방법으로 형성할 수 있다.
본 설명에서는 증착을 이용하여 배선, 접합층을 포함하는 인쇄전자회로(301)를 제조하는 과정을 설명했지만, 다른 방법으로도 형성할 수 있다.
도 4는 확산방지막층 형성의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
배선, 접합층, 접합층과 확산방지막층 사이의 계면층을 포함하는 인쇄전자회로는 배선(4011)의 적어도 일면에 접합층을 형성하고 접합층의 적어도 일면 위에 접합층과 확산방지막층 사이의 계면층을 형성된 상태에서 확산방지막층 증착 등의 방법으로 형성할 수 있다.
본 설명에서는 증착을 이용하여 배선, 접합층, 접합층과 확산방지막층 사이의 계면층을 포함하는 인쇄전자회로 위에 확산방지막층을 형성하는 과정을 설명했지만, 다른 방법으로도 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다층구조 인쇄전자회로의 일실시예에서 신뢰성이 향상되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
금속을 이온화시킬 수 있는 액체(504)가 기판(504) 위에 위치하는 다층구조 인쇄전자회로 1의 배선(5011)과 다층구조 인쇄전자회로 1의 배선(5012) 사이에 위치할 때 전기화학적 마이그레이션이 발생할 수 있는 가능성이 생긴다.
본 발명의 다층구조 인쇄전자회로의 일실시예에서는 다층구조 인쇄전자회로 1의 확산방지막층(5013)과 다층구조 인쇄전자회로 2의 확산방지막층(5023)이 각각 다층구조 인쇄전자회로 1의 배선(5011)과 다층구조 인쇄전자회로 2의 배선(5021)에서 금속이온이 용출되는 것을 억제한다.
또한, 다층구조 인쇄전자회로 1의 접합층(5012)과 다층구조 인쇄전자회로2의 접합층(5022)도 성분에 따라 각각 다층구조 인쇄전자회로 1의 배선(5011)과 다층구조 인쇄전자회로 2의 배선(5021)에서 금속이온이 용출되는 것을 억제할 수 있다.
101: 다층구조 인쇄전자회로
1011: 배선
1012: 접합층
1013: 접합층과 확산방지막층 사이의 계면층
1014: 확산방지막층
201: 열처리 이전 배선
2011: 레진
2012: 금속나노입자
202: 열처리 이후 배선
301: 배선, 접합층을 포함하는 인쇄전자회로
3011: 배선
3012: 접합층
401: 배선, 접합층, 접합층과 확산방지막층 사이의 계면층을 포함하는 인쇄전자회로
4011: 배선
4012: 접합층
4013: 접합층과 확산방지막층 사이의 계면층
501: 다층구조 인쇄전자회로 1
5011: 다층구조 인쇄전자회로 1의 배선
5012: 다층구조 인쇄전자회로 1의 접합층
5013: 다층구조 인쇄전자회로 1의 확산방지막층
502: 다층구조 인쇄전자회로 2
5021: 다층구조 인쇄전자회로 2의 배선
5022: 다층구조 인쇄전자회로 2의 접합층
5023: 다층구조 인쇄전자회로 2의 확산방지막층
503: 기판
504: 금속을 이온화시킬 수 있는 액체

Claims (13)

  1. 절연층; 및
    상기 절연층에 배치된 배선과 상기 배선의 적어도 상기 절연층에 배치된 배선과 상기 배선의 적어도 일면을 덮도록 배치되어 상기 배선과 확산방지막층 간의 접합력을 증대시키는 접합층; 및 상기 접합층의 적어도 일면을 덮도록 배치되어 상기 배선의 전기화학적 마이그레이션(Electrochemical Migration)을 억제하는 확산방지막층;
    을 포함하는 다층구조 인쇄전자회로
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산방지막층은 산화물로 이루어진 다층구조 인쇄전자회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 산화물은 산화인듐인 다층구조 인쇄전자회로.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 접합층은 금속간 화합물로 이루어진 다층구조 인쇄전자회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 금속간 화합물은 Cu-In, Ag-In 중 어느 하나를 포함하는 인쇄전자회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 배선은 금속으로 이루어진 다층구조 인쇄전자회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 금속은 Cu, Ag 중 어느 하나를 포함하는 인쇄전자회로.
  8. 절연층에 배선을 형성하는 단계;
    상기 배선의 적어도 일면에 상기 배선의 적어도 일면을 덮도록 배치되어 접합층을 형성하는 단계;
    상기 접합층의 적어도 일면을 덮도록 상기 배선의 전기화학적 마이그레이션(electrochemical migration)을 억제하는 확산방지막층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 다층구조 인쇄전자회로의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 접합층을 형성하는 단계는,
    상기 배선의 금속 및 상기 배선과 다른 금속으로 이루어지며 상기 배선의 적어도 일면에 형성된 접합층을 형성하는 단계를 포함하는 다층구조 인쇄전자회로의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 접합층은 금속간 화합물로 형성하는 다층구조 인쇄전자회로의 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 확산방지막층을 형성하는 단계는,
    상기 배선의 금속이 아닌 상기 접합층의 금속으로 이루어지며 상기 접합층의 적어도 일면에 형성된 확산방지막층을 형성하는 단계를 포함하는 다층구조 인쇄전자회로의 제조 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 확산방지막층은 산화물로 형성하는 인쇄전자회로의 제조 방법.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 확산방지막층은 산화인듐을 포함하는 인쇄전자회로의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110116819A (ko) 2010-04-20 2011-10-26 삼성전기주식회사 인쇄회로기판 및 이의 제조방법

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