KR20200139370A - 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판 스트립 - Google Patents

Abstract

실시 예에 따른 인쇄회로기판은 제1 기판층; 상기 제1 기판층 위에 배치된 제2 기판층; 상기 제1 기판층 아래에 배치된 제3 기판층; 상기 제2 기판층 위에 배치된 제1 솔더 레지스트층; 및 상기 제3 기판층 아래에 배치된 제2 솔더 레지스트층을 포함하고, 상기 제2 기판층이 가지는 열팽창 계수는, 상기 제3 기판층이 가지는 열팽창 계수와 다르며, 상기 제1 솔더 레지스트층의 두께는, 상기 제2 솔더 레지스트층의 두께와 다르다.

Description

인쇄회로기판 및 인쇄회로기판 스트립{PRINTED CIRCUIT BOARD AND PRINTED CIRCUIT BOARD STRIP}

실시 예는 인쇄회로기판에 관한 것으로, 특히 휨(warpage) 발생을 최소화할 수 있는 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 인쇄회로기판 스트립에 관한 것이다.

인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)은 소정의 전자부품을 전기적으로 연결하거나 또는 기계적으로 고정해주는 회로기판으로서, 페놀 수지 또는 에폭시 수지 등의 절연층과 절연층에 부착되어 소정의 배선패턴이 형성되는 동박층으로 구성되어 있다.

이러한, 인쇄회로기판은 층수에 따라 절연층의 한쪽 면에만 배선이 형성된 단면 인쇄회로기판, 절연층의 양면에 배선이 형성된 양면 인쇄회로기판 및 다층으로 배선이 형성된 다층 인쇄회로기판으로 크게 분류된다.

이러한 인쇄회로기판의 제조 과정에서, 인쇄회로기판이 열처리 되는 공정을 거치면서 휨(warpage)이 발생할 수 있다. 전자제품의 소형, 박형화에 따라 인쇄회로기판도 박판화 되고 있고, 박판화가 진행될수록 휨에 따른 불량률이 문제가 될 수 있다. 휨 발생 원인은 절연재와 금속 회로 간의 열팽창계수(CTE) 차이, 탄성계수의 차이 등 다양하다.

또한, 최근에는 기판 패키지 제조 시에 공정상의 생산성 향상시키기 위해 다수 개의 인쇄회로기판의 유닛들이 하나로 형성된 스트립 구조로 제조되고, 이를 통상 인쇄회로기판 스트립이라 한다.

이때, 상기 인쇄회로기판 스트립은 중앙 영역에 인쇄회로기판 유닛들이 배치되고, 외곽 영역에는 스트립 검사 공정이나 어셈블리 공정의 자동화를 위한 정렬 홀이 형성되어 있다.

이때, 상기와 같은 인쇄회로기판 스트립의 제조시의 스트립 휨 현상이 발생하게 되면, 스트립 검사 공정 및 어셈블리 공정 등의 자동화 공정 진행이 불가한 상태가 발생하는 문제점이 있다.

실시 예에서는 인쇄회로기판의 휨(warpage) 발생을 최소화하여 신뢰성을 개선할 수 있는 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 인쇄회로기판 스트립을 제공하도록 한다.

또한, 실시 예에서는 인쇄회로기판의 상부에 배치되는 제1 솔더 레지스트와 하부에 배치되는 제2 솔더 레지스트의 두께 조절을 통해 휨 발생을 최소화할 수 있도록 한 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 인쇄회로기판 스트립을 제공하도록 한다.

제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시 예에 따른 인쇄회로기판은 제1 기판층; 상기 제1 기판층 위에 배치된 제2 기판층; 상기 제1 기판층 아래에 배치된 제3 기판층; 상기 제2 기판층 위에 배치된 제1 솔더 레지스트층; 및 상기 제3 기판층 아래에 배치된 제2 솔더 레지스트층을 포함하고, 상기 제2 기판층이 가지는 열팽창 계수는, 상기 제3 기판층이 가지는 열팽창 계수와 다르며, 상기 제1 솔더 레지스트층의 두께는, 상기 제2 솔더 레지스트층의 두께와 다르다.

또한, 상기 제1 기판층은, 제1 회로 패턴층을 포함하고, 상기 제2 기판층은, 상기 제1 회로 패턴층 위에 배치된 제1 절연층; 및 상기 제1 절연층 위에 배치된 제2 회로 패턴층을 포함하고, 상기 제3 기판층은, 상기 제1 회로 패턴층을 사이에 두고 상기 제1 절연층 아래에 배치된 제2 절연층; 및 상기 제2 절연층 아래에 배치된 제3 회로 패턴층을 포함한다.

또한, 상기 제1 절연층 및 상기 제2 회로 패턴층은 상기 제2 기판층 내의 서로 다른 평면에 복수 개 배치되고, 상기 제2 절연층 및 제3 회로 패턴층은, 상기 제1 절연층 및 상기 제2 회로 패턴층의 수에 대응되게 상기 제3 기판층내의 서로 다른 평면에 복수 개 배치된다.

또한, 상기 제2 기판층의 열팽창 계수는 상기 제3 기판층의 열팽창 계수보다 크고, 상기 제1 솔더 레지스트층의 두께는, 상기 제2 솔더 레지스트층의 두께보다 크다.

또한, 상기 제2 회로 패턴층의 체적률은, 상기 제3 회로 패턴층의 체적률보다 크고, 상기 제1 솔더 레지스트층의 두께는, 상기 제2 솔더 레지스트층의 두께보다 크다.

또한, 상기 제2 솔더 레지스트층의 두께는, 상기 제1 솔더 레지스트층의 두께의 0.5배 내지 0.8배이다.

또한, 상기 제1 기판층은, 중앙 절연층을 포함하고, 상기 제2 기판층은, 상기 중앙 절연층 위에 배치된 제1 회로 패턴층을 포함하고, 상기 제3 기판층은, 상기 중앙 절연층 아래에 배치된 제2 회로 패턴층을 포함한다.

또한, 상기 제2 기판층은, 상기 제1 회로 패턴층 위에 배치된 제1 절연층; 및 상기 제1 절연층 위에 배치된 제3 회로 패턴층을 포함하고, 상기 제3 기판층은, 상기 제2 회로 패턴층 아리에 배치된 제2 절연층; 및 상기 제2 절연층 아래에 배치된 제4 회로 패턴층을 포함한다.

또한, 상기 제1 기판층을 기준으로 상부에 배치된 상기 제2 기판층과 상기 제1 솔더 레지스트층이 가지는 제1 열팽창 계수는, 상기 제1 기판층을 기준으로 하부에 배치된 상기 제3 기판층과 상기 제2 솔더 레지스트층이 가지는 제2 열팽창 계수와 동일하다.

또한, 실시 예에 따른 인쇄회로기판은 제1 기판층; 상기 제1 기판층 위에 배치되고, 제2 기판층과 제1 솔더 레지스트층을 포함하는 상부층; 및 상기 제1 기판층 아래에 배치되고, 제3 기판층과 제2 솔더 레지스트층을 포함하는 하부층을 포함하고, 상기 제2 기판층의 두께는, 상기 제3 기판층의 두께와 동일하고, 상기 제2 기판층의 열팽창 계수는, 상기 제3 기판층의 열팽창 계수보다 크며, 상기 제1 솔더 레지스트층의 두께는, 상기 제2 솔더 레지스트층의 두께보다 크다.

또한, 실시 예에 따른 인쇄회로기판 스트립은 인쇄회로기판 스트립에 있어서, 상기 인쇄회로기판 스트립은, 하나의 인쇄회로기판을 구성하는 유닛이 상호 이격되어 복수 개 배치되고, 상기 유닛은, 중앙에 배치된 기판층의 수평 중심선으로부터 최상단까지의 직선 거리는, 상기 수평 중심선으로부터 최하단까지의 직선 거리보다 크다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 인쇄회로기판을 구성하는 복수의 층 구조에서, 중간층을 기준으로 상부층과 하부층에서 나타나는 열팽창 계수(CTE)의 차이를 최소화함으로써, 인쇄회로기판의 휨 발생을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 상부층을 구성하는 제1 솔더 레지스트층과 하부층을 구성하는 제2 솔더 레지스트층의 두께 변화를 통해 상부층과 하부층의 열팽창 계수의 차이 값을 최소화한다. 이때, 상기 제1 솔더 레지스트층은 인쇄회로기판의 최상부에 배치되는 층이고, 제2 솔더 레지스트층은 인쇄회로기판의 최하부에 배치되는 층이다. 이에 따라, 실시 예에서는 인쇄회로기판의 제조 공정에서, 가장 마지막에 적층되는 제1 및 제2 솔더 레지스트층의 두께 변화만으로 휨 발생을 발생할 수 있다. 이는, 종래 기술에서의 각 층의 재료 변경, 각 층의 회로 패턴 디자인 변경, 구리 패턴/절연층의 두께 변경, 또는 3층 구조에서 단층 또는 다층 구조로의 변경 시에 발생하는 다양한 제한 사항을 고려하지 않아도 되는 효과가 있으며, 이에 따라 간단한 방법으로 신뢰성 높은 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.

1은 비교 예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.
도 2는 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 기초 자재를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 실시 예에 따른 인쇄회로기판을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.
도 6은 또 다른 실시 예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 비교 예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다. 이때, 도 1은 하나의 유닛을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있으며, 복수의 유닛을 포함하는 인쇄회로기판 스트립 중 일부 영역일 수 있다.

도 1의 (a)를 참조하면, 비교 예에 따른 인쇄회로기판은 제1 기판층(10), 제2 기판층(20), 제3 기판층(30)을 포함한다.

비교 예에 따른 인쇄회로기판은 제1 기판층(10)을 중심으로, 상부 및 하부에 각각 제2 기판층(20) 및 제3 기판층(30)이 배치된다.

이때, 비교 예에 따른 인쇄회로기판은 회로패턴층을 기준으로 3층 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 기판층(10)은 제1 회로 패턴층이다. 그리고, 제2 기판층(20)은 제1 회로패턴층을 중심으로 상부에 배치되는 제1 절연층(21), 제2 회로 패턴층(22) 및 제1 솔더레지스트층(23)이다.

또한, 제3 기판층(30)은 제1 회로패턴층을 중심으로 하부에 배치되는 제2 절연층(31), 제3 회로 패턴층(32) 및 제2 솔더레지스트층(33)이다.

이때, 제2 기판층(20)과 제3 기판층(30)은 제1 기판층(10)을 중심으로 상부 및 하부에 각각 배치된다. 여기에서, 제1 기판층(10)이 인쇄회로기판의 중앙에 배치됨에 따라, 상기 제1 기판층(10)이 제2 기판층(20)에 미치는 영향 및 제3 기판층(30)에 미치는 영향을 서로 동일할 수 있다.

여기에서, 비교 예에서는 상기 제2 기판층(20) 및 제3 기판층(30)이 가지는 열팽창 계수를 고려하지 않은 상태에서, 절연층, 회로 패턴층 및 솔더 레지스트층을 각각 적층하였다.

이때, 제1 기판층(10)을 중심으로 상부에 배치된 제2 기판층(20)과 제3 기판층(30)이 상호 대칭 구조를 가지는 경우, 상기 제2 기판층(20)이 가지는 제1 열팽창 계수(CTE1')와 제3 기판층(30)이 가지는 제2 열팽창 계수(CTE2')는 서로 동일할 수 있다.

그러나, 일반적인 인쇄회로기판에서, 제2 기판층(20)과 제3 기판층(30)은 제1 기판층(10)을 중심으로 대칭 구조를 가지지 않는다. 이는 제2 기판층(20)을 구성하는 제2 회로 패턴층(22)과 제3 기판층(30)을 구성하는 제3 회로 패턴층(32)의 디자인이 서로 다르며, 이에 따라 인쇄회로기판 내에서 상기 제2 회로 패턴층(22)이 차지하는 체적과 상기 제3 회로 패턴층(32)이 차지하는 체적이 서로 다르다. 그리고, 상기 제2 회로 패턴층(22) 및 제3 회로 패턴층(32)의 체적이 서로 다름에 따라 상기 제1 절연층(21) 및 제2 절연층(31)의 체적도 서로 다르다. 또한, 상기 제2 회로 패턴층(22) 및 제3 회로 패턴층(32)의 체적이 서로 다름에 따라, 상기 제2 회로 패턴층(22) 및 제3 회로 패턴층(32) 상에 배치되는 제1 솔더 레지스트층(23) 및 제2 솔더 레지스트층(33)의 체적도 서로 다르다.

그리고, 상기 제1 기판층(10)을 중심으로, 상부에 배치되는 제1 절연층(21), 제2 회로 패턴층(22) 및 제1 솔더레지스트층(23)을 포함한 제2 기판층(20)은 제1 열팽창 계수(CTE1')를 가진다. 또한, 제1 기판층(10)을 중심으로 하부에 배치되는 제2 절연층(31), 제3 회로 패턴층(32) 및 제2 솔더레지스트층(33)을 포함한 제3 기판층(30)은 제2 열팽창 계수(CTE2')를 가진다.

다시 말해서, 비교 예에서는 상기 제2 기판층(20)을 구성하는 각 층의 체적과 제3 기판층(30)을 구성하는 각 층의 체적이 서로 다름에 따라, 상기 제2 기판층(20)과 제3 기판층(30)이 가지는 열팽창 계수에 차이가 발생하며, 상기 열팽창 계수의 차이에 따라 인쇄회로기판의 휨 현상을 발생하게 된다.

즉, 도 1의 (b)를 참조하면, 비교 예에서는 제2 기판층(20)과 제3 기판층(30)이 가지는 열팽창 계수의 차이를 고려하지 않은 상태에서 인쇄회로기판을 제조함에 따라, 인쇄회로기판의 일단부 대비 상기 인쇄회로기판의 타단부가 기준면을 중심으로 제1 높이(h1)만큼 떠있는 휨 현상이 발생하게 된다. 이때, 비교 예에서의 제1 높이는 2.6mm 수준이었다.

구체적으로, 상기와 같은 제2 기판층과 제3 기판층 사이의 열팽창 계수 차이에 의해, 인쇄회로기판에 휨이 발생할 수 있다. 이때, 제2 기판층이 가지는 제1 열팽창 계수(CTE1')는 제3 기판층이 가지는 제2 열팽창 계수(CTE2')보다 클 수 있다. 이에 따라, 비교 예에서의 인쇄회로기판은 열팽창 계수가 높은 상부 방향으로의 휨이발생할 수 있다.

이때, 인쇄회로기판의 휨 현상이 발생하게 되면, 인쇄회로기판의 제조 공정에서 신뢰성 문제가 발생하게 되며, 이에 따른 자동화 공정이 정상적으로 진행될 수 없다.

예를 들어, 인쇄회로기판의 휨 발생은 정확한 위치에 회로 패턴이나 비아 홀을 가공하지 못하는 문제를 야기시킬 수 있으며, 더 나아가 진공 흡착 에러나 이송 공정에서의 오류를 발생시킬 수 있다.

한편, 종래에서는 상기와 같은 인쇄회로기판의 휨 문제를 해결하기 위해 다양한 해결 방안을 제시하였다. 이때, 종래에는 각 층의 재료 변경, 각 층의 회로 패턴층의 디자인 변경, 회로 패턴층과 에폭시층의 두께 변경, 또는 3층 구조에서 단층 또는 다층 구조로의 변경 등 다양한 변수를 고려한 해결 방안을 제시하였다.

그러나, 종래에서는 통상적으로 고객이 정한 소재, 각 층의 치수 스펙, 오차 범위, 고객 지정 설계 도면 등을 고려하여 인쇄회로기판의 디자인이 결정되며, 이에 따라 상기 다양한 변수 중에서 휨 개선을 위해 변경해야 할 항목들은 상대적으로 제한적이었다.

또한, 종래에서는 인쇄회로기판의 내부층에 해당하는 절연층이나 회로 패턴층의 디자인을 변경하는 것으로 휨 발생 문제를 해결하였으며, 이는 인쇄회로기판의 제조 공정을 복잡하게 할 뿐 아니라, 제조 공정 시간을 증가시키는 요인으로 작용하며, 더 나아가 인쇄회로기판의 자동화 공정을 불가능하게 하는 문제로 작용할 수 있다.

따라서, 실시 예에서는 인쇄회로기판의 제조 공정 상에 문제를 발생시키지 않으면서, 인쇄회로기판의 휨 발생을 최소화할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

도 2는 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 기초 자재를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 기초 자재는 동박 적층판(CCL) 형태의 판넬(PNL)일 수 있다. 이때, 판넬(PNL)의 가로 방향의 폭은 415~430mm일 수 있다. 또한, 판넬(PNL)의 세로 방향의 폭은 510~550mm일 수 있다. 여기에서, 판넬(PNL)의 가로 방향의 폭은 단축 방향의 폭일 수 있고, 세로 방향의 폭은 장축 방향의 폭일 수 있다.

이때, 판넬(PNL)은 복수의 스트립(100)으로 구분될 수 있다. 복수의 스트립(100)은 판넬(PNL) 내에서 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 일정 간격 이격될 수 있다. 예를 들어, 하나의 판넬(PNL)은 16개의 스트립(100)으로 구분될 수 있다. 즉, 하나의 판넬(PNL)은 가로 방향으로 2개의 영역으로 구분되고, 세로 방향으로 8개의 영역으로 구분될 수 있고, 상기 구분된 각각의 영역이 스트립(100)을 구성할 수 있다.

이에 따라, 기초 자재는 복수의 스트립(100)이 배치되는 제1 영역 및 상기 제1 영역을 제외한 외곽 영역의 제2 영역을 포함할 수 있다. 제2 영역은 상기 제1 영역의 주변 영역일 수 있다.

또한, 각각의 스트립(100)은 복수의 유닛(200)으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 하나의 스트립(100)은 1,275개의 유닛(200)으로 구분될 수 있다. 이때, 각각의 유닛(200)은 가로축 방향의 폭이 3mm일 수 있고, 세로 방향의 폭이 2mm일 수 있다. 한편, 상기 각각의 유닛(200)은 하나의 인쇄회로기판을 구성할 수 있다. 다시 말해서, 하나의 판넬(PNL)은 16개의 스트립(100) 및 20,400개의 유닛(200)으로 구분될 수 있다.

한편, 하나의 유닛(200)에는 복수의 회로 패턴층, 복수의 절연층 및 일정 사이즈를 가지는 복수의 비아 홀(VH)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 유닛(200)에는 80㎛의 상부 폭 및 60㎛의 하부 폭을 가지는 사다리꼴 형상의 비아 홀(VH)이 복수 개 형성될 수 있다.

이때, 하나의 유닛(200)에는 150개 정도의 비아 홀(VH)이 형성된다. 이에 따라, 하나의 판넬(PNL)에는 150개 정도의 비아 홀(VH)이 형성되는 20,400개의 유닛(200)을 포함할 수 있다. 결론적으로, 하나의 판넬(PNL)에는 3백만개 이상의 비아 홀(VH)이 형성된다.

또한, 최근에는 회로 배선이 복잡해지면서 고집적화됨에 따라 회로 패턴층을 구성하는 패턴이 미세화되고, 비아 홀(VH)의 수도 점점 증가하고 있다. 이에 따라, 하나의 판넬(PNL)에는 최소 3백만개 이상의 비아 홀(VH)이 형성됨에 따라, 상기 3백만개 이상의 비아 홀(VH)의 형성이 완료될때까지 상기 판넬(PNL)이나 스트립(200)의 평탄도를 유지하는 것이 중요하다. 즉, 비아 홀 형성을 위한 레이저 가공 시에, 상기 판넬(PNL)에 열을 가하게 되며, 이에 따라 상기 판넬(PNL)의 표면 온도는 최대 700℃까지 상승하게 된다. 이때, 상기 판넬(PNL)은 팽창 현상 및 수축 현상이 반복적으로 발생하게 되며, 이에 따라 상기 판넬(PNL)의 표면에 주름이 발생하는 휨 현상이 생기고, 상기 발생한 주름이 발생한 상태에서 레이저 가공 시에 비아 홀(VH)의 위치나 형상이 달라지게 된다. 따라서, 상기 판넬(PNL)에 발생하는 주름과 같은 문제를 최소화하여 상기 판넬(PNL)의 평탄도를 유지시킬 수 있어야 한다.

다만, 실시 예에서는 솔더 레지스트층의 두께 비율을 변화시켜, 전체적인 인쇄회로기판 스트립(100)의 휨 현상을 최소화한다. 이때, 솔더 레지스트층은 회로 패턴이나 비아 홀이 모두 형성된 이후에 최종 공정 상에서 형성되며, 이에 따라 회로 패턴이나 비아 홀 형성 공정 중에서는 인쇄회로기판 스트립(100)의 평탄도에 영향을 주지 않을 수 있다. 다만, 솔더 레지스트층이 형성된 이후에도 추가적인 공정을 통해 전자 소자 실장 공정이나 추가 패드 및 비아 형성 공정이 진행될 수 있으며, 실시 예에서는 이와 같은 과정에서 발생하는 신뢰성 문제를 해결할 수 있도록 한다.

도 3은 실시 예에 따른 인쇄회로기판을 개략적으로 나타낸 도면이다. 이때, 도 1은 하나의 유닛을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있으며, 복수의 유닛을 포함하는 인쇄회로기판 스트립 중 일부 영역일 수 있다. 이하에서는 도 3이 복수의 유닛을 포함하는 인쇄회로기판 스트립을 나타낸 것으로 하여 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 인쇄회로기판 스트립(100)은 복수의 층 구조를 가진다.

이때, 인쇄회로기판 스트립(100)은 제1 기판층(110), 제2 기판층(120) 및 제3 기판층(130)을 포함할 수 있다.

제1 기판층(110)은 인쇄회로기판 스트립(100)의 중앙에 배치될 수 있다. 제1 기판층(110)은 절연층일 수 있으며, 이와 다르게 회로 패턴층일 수 있다. 즉, 제1 기판층(110)은 인쇄회로기판 스트립(100)의 총 층수에 따라 절연층일수 있으며, 이와 이와 다르게 회로 패턴층일 수도 있다.

도 3은 회로 패턴층을 중심으로 3층 구조를 가진 인쇄회로기판 스트립(100)을 나타낸 것이다.

이때의 제1 기판층(110)은 제1 회로 패턴층(110)일 수 있다.

제1 회로 패턴층(110)은 인쇄회로기판의 중앙에 배치되며, 그에 따라 상부 및 하부에 각각 배치된 회로 패턴층들과 전기적으로 연결될 수 있다.

제1 회로 패턴층(110)은 제2 기판층(120)의 상면에 배치되어 전기적 신호를 전달하는 복수의 회로 패턴(또는 배선, 도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 제1 회로 패턴층(110)은 전기 전도성이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 회로 패턴층(110)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(Cu) 및 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속 물질로 형성될 수 있다. 또한, 제1 회로 패턴층(110)은 본딩력이 우수한 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(Cu), 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속 물질을 포함하는 페이스트 또는 솔더 페이스트로 형성될 수 있다. 바람직하게, 상기 제1 회로 패턴층(110)은 전기전도성이 높으면서 가격이 비교적 저렴한 구리(Cu)로 형성될 수 있다.

상기 제1 회로 패턴층(110)은 통상적인 인쇄회로기판의 제조 공정인 어디티브 공법(Additive process), 서브트렉티브 공법(Subtractive Process), MSAP(Modified Semi Additive Process) 및 SAP(Semi Additive Process) 공법 등으로 가능하며 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.

제1 회로 패턴층(110)에 대응하는 제1 기판층(110)을 중심으로 상부 및 하부에는 각각 제2 기판층(120) 및 제3 기판층(130)이 배치된다.

제2 기판층(120) 및 제3 기판층(130)은 각각 절연층 및 회로 패턴층을 포함할 수 있다.

구체적으로, 제2 기판층(120)은 제1 기판층(110) 위에 배치되는 제1 절연층(121)과, 제1 절연층(121) 위에 배치되는 제2 회로 패턴층(122)을 포함할 수 있다.

또한, 제3 기판층(130)은 제1 기판층(110) 아래에 배치되는 제2 절연층(131)과, 상기 제2 절연층(131) 아래에 배치되는 제3 회로 패턴층(132)을 포함할 수 있다.

제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)은 배선을 변경할 수 있는 전기 회로가 편성되어 있는 기판으로, 표면에 제2 회로 패턴층(122) 및 제3 회로 패턴층(132)을 형성할 수 있는 절연 재료로 만들어진 프린트, 배선판 및 절연기판을 모두 포함할 수 있다.

제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어, 제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)은 소다라임유리(soda lime glass) 또는 알루미노실리케이트유리 등의 화학 강화/반강화유리를 포함하거나, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 프로필렌 글리콜(propylene glycol, PPG) 폴리 카보네이트(PC) 등의 강화 혹은 연성 플라스틱을 포함하거나 사파이어를 포함할 수 있다.

또한, 제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)은 COC(Cyclic Olefin Copolymer), COP(Cyclic Olefin Polymer), 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 광등방 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다.

또한, 제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)은 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)은 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 자세하게, 제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)은 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 랜덤한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다.

또한, 제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)은 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 또한, 제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)은 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 기판일 수 있다. 이때, 제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)은 회로 설계를 근거로 회로부품을 접속하는 전기배선을 배선 도형으로 표현하며, 절연물 상에 전기도체를 재현할 수 있다. 또한, 제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)은 전기 부품을 탑재하고 이들을 회로적으로 연결하는 배선을 형성할 수 있으며, 부품의 전기적 연결기능 외의 부품들을 기계적으로 고정시켜줄 수 있다.

제2 회로패턴층(122)은 제1 절연층(121)의 상면 위에 배치된다.

또한, 제3 회로 패턴층(132)은 제2 절연층(131)의 하면 아래에 배치된다.

그리고, 제1 회로 패턴층(110)은 제1 절연층(121)의 하면과 상기 제2 절연층(131)의 상면 사이에 배치된다.

이때, 제2 회로 패턴층(122) 및 제3 회로 패턴층(132)은 전기 전도성이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. 이를 위해, 제2 회로 패턴층(122) 및 제3 회로 패턴층(132)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(Cu) 및 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속 물질로 형성될 수 있다. 또한, 제2 회로 패턴층(122) 및 제3 회로 패턴층(132)은 본딩력이 우수한 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 구리(Cu), 아연(Zn) 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속 물질을 포함하는 페이스트 또는 솔더 페이스트로 형성될 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 회로 패턴층(122) 및 제3 회로 패턴층(132)은 전기전도성이 높으면서 가격이 비교적 저렴한 구리(Cu)로 형성될 수 있다.

상기 제2 회로 패턴층(122) 및 제3 회로 패턴층(132)은 통상적인 인쇄회로기판의 제조 공정인 어디티브 공법(Additive process), 서브트렉티브 공법(Subtractive Process), MSAP(Modified Semi Additive Process) 및 SAP(Semi Additive Process) 공법 등으로 가능하며 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.

한편, 도 3에서는 제2 기판층(120) 및 제3 기판층(130)이 2층 구조를 가지는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 기판층(120) 및 제3 기판층(130) 각각은 절연층 및 회로 패턴층을 포함하는 기판층이 적어도 2 이상 적층되어 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 기판층(120) 및 제3 기판층(130)은 각각 2층의 절연층들과, 상기 2층의 절연층들의 표면에 각각 배치된 2층의 회로 패턴층을 포함할 수 있으며, 이에 따라 인쇄회로기판 스트립은 회로 패턴층을 기준으로 5층 구조를 가질 수도 있으나 이에 한정되지는 않는다.

제2 기판층(120) 위에는 제1 솔더 레지스트층(140)이 배치된다.

제3 기판층(130) 아래에는 제2 솔더 레지스트층(150)이 배치된다.

제1 솔더 레지스트층(140)은 제1 절연층(121) 위에 배치될 수 있다. 바람직하게, 제1 솔더 레지스트층(140)은 제1 절연층(121)의 표면 및 제2 회로 패턴층(122)의 표면을 보호하도록 제1 절연층(121) 위에 배치될 수 있다.

제1 솔더 레지스트층(140)은 일정 두께를 가질 수 있다. 바람직하게, 제1 솔더 레지스트층(140)은 제2 회로 패턴층(122)의 두께보다 큰 두께를 가질 수 있다. 이에 따라 제1 솔더 레지스트층(140)은 제2 회로 패턴층(122)의 표면 위로 돌출될 수 있다.

이때, 제1 솔더 레지스트층(140)은 적어도 하나의 제1 개구부(도시하지 않음)를 가질 수 있다. 바람직하게, 제1 솔더 레지스트층(140)은 제1 절연층(121) 위에 배치되면서, 노출되어야 하는 제2 회로 패턴층(122)의 표면을 노출하는 제1 개구부를 가질 수 있다.

제2 솔더 레지스트층(150)은 제2 절연층(131) 아래에 배치될 수 있다. 바람직하게, 제2 솔더 레지스트층(150)은 제2 절연층(131)의 표면 및 제3 회로 패턴층(132)의 표면을 보호하도록 제2 절연층(131) 아래에 배치될 수 있다.

제2 솔더 레지스트층(150)은 일정 두께를 가질 수 있다. 바람직하게, 제2 솔더 레지스트층(150)은 제3 회로 패턴층(132)의 두께보다 큰 두께를 가질 수 있다. 이에 따라 제2 솔더 레지스트층(150)은 제3 회로 패턴층(132)의 표면 아래로 돌출될 수 있다.

이때, 제2 솔더 레지스트층(150)은 적어도 하나의 제2 개구부(도시하지 않음)를 가질 수 있다. 바람직하게, 제2 솔더 레지스트층(150)은 제2 절연층(131) 아래에 배치되면서, 노출되어야 하는 제3 회로 패턴층(132)의 표면을 노출하는 제2 개구부를 가질 수 있다.

한편, 제1 기판층(110)은 제1 두께(T1)를 가질 수 있다.

여기에서, 제1 두께(T1)는 10㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 예를 들어, 제1 기판층(110)에 대응하는 제1 회로 패턴층이 가지는 제1 두께(T1)는 30㎛ 내지 40㎛일 수 있다.

제1 절연층(121)은 제2-1 두께(T2-1)를 가질 수 있다.

여기에서, 제2-1 두께(T2-1)는 20㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 예를 들어, 제1 절연층(121)이 가지는 제2-1 두께(T2-1)는 25㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 예를 들어, 제1 절연층(121)이 가지는 제2-1 두께(T2-1)는 30㎛ 내지 40㎛일 수 있다.

제2 회로 패턴층(122)은 제2-2 두께(T2-2)를 가질 수 있다.

여기에서, 제2-2 두께(T2-2)는 10㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 예를 들어, 제2-2 두께(T2-2)는 30㎛ 내지 40㎛일 수 있다.

이에 따라, 제1 절연층(121) 및 제2 회로 패턴층(122)으로 구성되는 제2 기판층(120)은 제2 두께(T2)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 두께(T2)는 30㎛ 내지 150㎛일 수 있다. 예를 들어, 제2 두께(T2)는 60㎛ 내지 80㎛일 수 있다.

제2 절연층(131)은 제3-1 두께(T3-1)를 가질 수 있다.

여기에서, 제3-1 두께(T3-1)는 20㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 예를 들어, 제2 절연층(131)이 가지는 제3-1 두께(T3-1)는 25㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 예를 들어, 제2 절연층(131)이 가지는 제3-1 두께(T2-1)는 30㎛ 내지 40㎛일 수 있다.

제3 회로 패턴층(132)은 제3-2 두께(T3-2)를 가질 수 있다.

여기에서, 제3-2 두께(T3-2)는 10㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 예를 들어, 제3-2 두께(T3-2)는 30㎛ 내지 40㎛일 수 있다.

이에 따라, 제2 절연층(131) 및 제3 회로 패턴층(132)으로 구성되는 제3 기판층(130)은 제3 두께(T3)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 두께(T3)는 30㎛ 내지 150㎛일 수 있다. 예를 들어, 제3 두께(T3)는 60㎛ 내지 80㎛일 수 있다.

한편, 제1 회로 패턴층(110)이 가지는 제1 두께(T1), 제2 회로 패턴층(122)이 가지는 제2-2 두께(T2-2), 그리고 제3 회로 패턴층(132)이 가지는 제3-2 두께(T3-2)는 서로 동일할 수 있다.

또한, 제1 절연층(121)이 가지는 제2-1 두께(T2-1) 및 제2 절연층(131)이 가지는 제3-1 두께(T3-1)는 서로 동일할 수 있다.

다시 말해서, 제1 회로 패턴층(110)을 중심으로 상부 및 하부에는 각각 서로 동일한 두께를 가진 제2 기판층(120) 및 제3 기판층(130)이 배치될 수 있다.

다만, 상기 인쇄회로기판 스트립(100) 상에서의 제2 기판층(120)을 구성하는 제1 절연층(121)의 체적률과 제3 기판층(130)을 구성하는 제2 절연층(131)의 체적률은 서로 다를 수 있다.

또한, 인쇄회로기판 스트립(100) 상에서의 제2 기판층(120)을 구성하는 제2 회로 패턴층(122)의 체적률과 제3 기판층(130)을 구성하는 제3 회로 패턴층(132)의 체적률은 서로 다를 수 있다.

따라서, 제1 기판층(110)을 중심으로 상부에 배치되는 제2 기판층(120)이 가지는 열팽창 계수와, 제3 기판층(130)이 가지는 열팽창 계수는 서로 다를 수 있다. 특히, 상기 열팽창 계수는 회로 패턴층의 체적률에 의존할 수 있다. 예를 들어, 제2회로 패턴층(122)의 체적률이 제3 회로 패턴층(132)의 체적률보다 큰 경우, 삭이 제2 기판층(120)이 가지는 열팽창 계수는 제3 기판층(130)이 가지는 열팽창 계수보다 클 수 있다. 이와 같은 경우, 인쇄회로기판 스트립(100)은 제3 기판층(130)에서 제2 기판층(120) 방향으로의 휨이 발생할 수 있다.

실시 예에서는 상기 제2 기판층(120)과 제3 기판층(130)의 열팽창 계수의 차이가 발생하는 경우, 인쇄회로기판 스트립(100)이 열팽창 계수가 큰쪽으로 휘어지기 때문에, 인쇄회로기판 스트립(100)의 전체 층 구조를 중간층인 제1 기판층(110)을 중심으로 상부층과 하부층으로 구분하고, 그에 따라 상기 상부층이 가지는 열팽창 계수와 하부층이 가지는 열팽창 계수가 동일하도록 하여 휨 발생을 최소화할 수 있도록 한다.

이때, 실시 예에서는 상기 상부층과 하부층의 열팽창 계수를 동일하게 가져가기 위해, 상기 상부층 위에 배치되는 제1 솔더 레지스트층(140)과 상기 하부층 아래에 배치되는 제2 솔더 레지스트층(150)의 두께 비율을 변경한다.

제1 솔더 레지스트층(140) 및 제2 솔더 레지스트층(150)은 인쇄회로기판 스트립(100)의 최외곽에 배치되는 층이며, 이에 따라 인쇄회로기판의 제조 공정 상에서 후반부 공정에 해당한다. 이에 따라 상기 제1 솔더 레지스트층(140) 및 제2 솔더 레지스트층(150)의 두께를 변경하는 것은 내부층에 해당하는 절연층이나 회로 패턴층의 디자인을 변경하는 것보다 용이하며, 이에 따라 인쇄회로기판의 제조 공정에 큰 영향을 주지 않는다.

또한, 제1 솔더 레지스트층(140) 및 제2 솔더 레지스트층(150)은 제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)을 구성하는 절연 소재보다 두께가 얇지만, 열팽창 계수가 3배 이상 크기 때문에, 상대적으로 상부층과 하부층 사이의 열팽창 계수의 제어가 용이하다.

따라서, 실시 예에서는 상기 제1 솔더 레지스트층(140) 및 제2 솔더 레지스트층(150)의 두께 변화에 따른 휨 발생 변화를 실험해보았으며, 제1 솔더 레지스트층(140) 및 제2 솔더 레지스트층(150)의 두께 변화에 따라 상부층과 하부층 사이의 열팽창 계수에 변화가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 실시 예에서는 열팽창 계수가 상대적으로 큰 부분에 배치되는 솔더 레지스트층의 두께를 열팽창 계수가 상대적으로 작은 부분에 배치되는 솔더 레지스트층의 두께보다 크게 하는 경우, 상기 솔더 레지스트층의 두께 변화에 따라 상부층과 하부층 사이의 열팽창 계수의 차이가 작아지는 것을 확인할 수 있었다.

이에 따라, 실시 예에서는 제1 기판층(110)을 기준으로 제2 기판층(120)과 제3 기판층(130)이 각각 가지는 열팽창 계수를 기준으로, 열팽창 계수가 상대적으로 큰 영역에 배치되는 솔더 레지스트층의 두께가 열팽창 계수가 상대적으로 작은 영역에 배치되는 솔더 레지스트층의 두께보다 크도록 한다.

예를 들어, 일반적인 인쇄회로기판 스트립(100)에서의 회로패턴들은 상부에 몰려 배치될 수 있다. 다시 말해서, 제2 회로 패턴층(122)의 체적률이 제3 회로 패턴층(132)의 체적률보다 클 수 있다. 따라서, 제1 기판층(110)을 중심으로 상부에 배치되는 제2 기판층(120)의 열팽창 계수(CTE1)가 제1 기판층(110)의 하부에 배치되는 제3 기판층(130)의 열팽창 계수(CTE2)보다 클 수 있다.

이와 같은 경우, 실시 예에서는 제3 기판층(130) 아래에 배치되는 제2 솔더 레지스트층(150)의 두께 대비 제2 기판층(120) 위에 배치되는 제1 솔더 레지스트층(140)의 두께를 증가시킴으로써, 상기 제2 기판층(120) 및 상기 제1 솔더 레지스트층(140)으로 구성하는 상부층의 열팽창 계수와 상기 제3 기판층(130) 및 상기 제2 솔더 레지스트층(150)으로 구성하는 하부층으로 구성되는 열팽창 계수의 차이를 최소화하며, 더 나아가 상부층과 하부층의 열팽창 계수가 서로 동일해지도록 한다.

즉, 제2 회로 패턴층(122)의 체적률이 제3 회로 패턴층(132)의 체적률보다 크고, 이로 인해 제2 기판층(120)의 열팽창 계수(CTE1)가 제3 기판층(130)의 열팽창 계수(CTE2)보다 큰 경우, 제1 솔더 레지스트층(140)은 제4 두께(T4)를 가지고, 제2 솔더 레지스트층(150)은 제5 두께(T5)를 가질 수 있다. 이때, 제4 두께(T4)는 제5 두께(T5)보다 클 수 있다. 다시 말해서, 실시 예에서는 열팽창계수가 상대적으로 높은 쪽에 배치되는 솔더 레지스트층의 두께를 반대쪽의 솔더 레지스트층의 두께보다 크도록 하여, 이에 따른 열팽창 계수 일치가 이루어질 수 있도록 한다.

한편, 실시 예에서는 비교 예에서의 2.6mm 정도의 휨 문제를 발생시키는 상부층과 하부층 사이의 열팽창 계수 값을 시뮬레이션을 통해 구해 보았으며, 그 차이를 확인하여 보았다.

여기서, 상하부는 중앙에 배치된 제1 기판층을 중심으로 상부층과 하부층으로 구분될 수 있으며, 각각의 층을 구성하는 소재의 물성과 두께에 기반하여 열팽창 계수 값을 해석하였다. 그 결과, 비교 예에서는 상부층과 하부층의 열팽창 계수의 차이 값이 +2.42 ppm/℃인 것으로 확인되었다.

즉, 비교 예에서는 상부층과 하부층 사이에 +2.42 ppm/℃ 정도의 열팽창 계수 차이가 발생하여, 하부층에서 상부층 방향으로 2.6mm 수준의 휨이 발생한 것을 확인할 수 있었다.

이에 따라, 실시 예에서는 제1 솔더 레지스트층(140)과 제2 솔더 레지스트층(150)의 두께 값을 인자로 하여, 상기 제1 솔더 레지스트층(140) 및 제2 솔더 레지스트층(150)이 가져야 하는 기준 두께 범위를 기준으로 열팽창 계수의 차이를 해석하였으며, 이 결과는 아래의 표 1과 같았다.

	제1 솔더레지스트층두께	제2 솔더레지스트층두께	CTE Mismatch (ppm/℃)	Warpage (mm)
1	min.	min.	2.53	0.5
2	min.	avg.	4.68	1.03
3	min.	max.	6.09	1.58
4	avg.	min.	0.27	0.1
5	avg.	avg.	2.42	0.61
6	avg.	max.	3.82	1.15
7	max.	min.	-1.31	-0.44
8	max.	avg.	0.84	0.19
9	max.	max.	2.24	0.72

여기에서, min.은 각각의 솔더 레지스트층이 가져야하는 스펙 상의 기준 두께 범위 내에서의 최소 값을 의미한다.

또한, avg.은 각각의 솔더 레지스트층이 가져야하는 스펙 상의 기준 두께 범위 내에서의 중간 값을 의미한다.

또한, max.은 각각의 솔더 레지스트층이 가져야하는 스펙 상의 기준 두께 범위 내에서의 최대 값을 의미한다.

그 결과, 상부층의 솔더 레지스층의 두께와 하부층의 솔더 레지스트층의 두께의 비율이 아래와 같을 때 가장 적은 휨 현상이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

상부 : 하부 = 1.0 : 0.67

이때의 CTE mismatch 값은 0.27 ppm/℃로, 기존 Warpage 2.6 mm 발생의 CTE mismatch 값인 2.42 ppm/℃ 보다, 약 11배 작게 발생했음을 확인할 수 있었다.

결론적으로, 실시 예에서는 제2 솔더 레지스트층(150)의 두께가 제1 솔더 레지스트층(140)의 두께의 0.5배 내지 0.8배 사이 범위를 가지도록 하는 경우, 인쇄회로기판 스트립(100)의 휨 발생이 최소화되는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 이와 같은 경우, 휨 발생량은 비교 예의 2.6 mm에서, 0.42 mm로 대폭적으로 감소함을 알 수 있었다.

또한, 상기와 같은 결과로부터, 3층 구조의 인쇄회로기판 스트립(100)에서, 중간층을 중심으로 상부층과 하부층의 열팽창 계수 차이 값(CTE mismatch 값)을 최소화하는 것으로 휨 발생이 효과적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

결과적으로, 인쇄회로기판은 제1 내지 제3 기판층을 포함하는 기판층의 수평 중심선을 기준으로 상부의 두께와 하부의 두께가 서로 다르다. 즉, 기판층의 수평 중심선을 기준으로 인쇄회로기판의 최상부까지의 거리는, 상기 수평 중심선을 기준으로 인쇄회로기판의 최하부까지의 거리보다 클 수 있다. 즉, 수평 중심선으로부터 제1 솔더 레지스트층의 상면까지의 거리는 수평 중심선으로부터 제2 솔더 레지스트층의 하면까지의 거리보다 클 수 있다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 인쇄회로기판을 구성하는 복수의 층 구조에서, 중간층을 기준으로 상부층과 하부층에서 나타나는 열팽창 계수(CTE)의 차이를 최소화함으로써, 인쇄회로기판의 휨 발생을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 상부층을 구성하는 제1 솔더 레지스트층과 하부층을 구성하는 제2 솔더 레지스트층의 두께 변화를 통해 상부층과 하부층의 열팽창 계수의 차이 값을 최소화한다. 이때, 상기 제1 솔더 레지스트층은 인쇄회로기판의 최상부에 배치되는 층이고, 제2 솔더 레지스트층은 인쇄회로기판의 최하부에 배치되는 층이다. 이에 따라, 실시 예에서는 인쇄회로기판의 제조 공정에서, 가장 마지막에 적층되는 제1 및 제2 솔더 레지스트층의 두께 변화만으로 휨 발생을 발생할 수 있다. 이는, 종래 기술에서의 각 층의 재료 변경, 각 층의 회로 패턴 디자인 변경, 구리 패턴/절연층의 두께 변경, 또는 3층 구조에서 단층 또는 다층 구조로의 변경 시에 발생하는 다양한 제한 사항을 고려하지 않아도 되는 효과가 있으며, 이에 따라 간단한 방법으로 신뢰성 높은 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.

도 4는 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 인쇄회로기판은 제1 기판층(110), 제2 기판층(120) 및 제3 기판층(130)을 포함한다.

제1 기판층(110)은 인쇄회로기판의 중앙에 배치되고, 그에 따라 제1 회로 패턴층일 수 있다.

구체적으로, 제2 기판층(120)은 제1 기판층(110) 위에 배치되는 제1 절연층(121)과, 제1 절연층(121) 위에 배치되는 제2 회로 패턴층(122)을 포함할 수 있다.

또한, 제3 기판층(130)은 제1 기판층(110) 아래에 배치되는 제2 절연층(131)과, 상기 제2 절연층(131) 아래에 배치되는 제3 회로 패턴층(132)을 포함할 수 있다.

제2 회로패턴층(122)은 제1 절연층(121)의 상면 위에 배치된다.

또한, 제3 회로 패턴층(132)은 제2 절연층(131)의 하면 아래에 배치된다.

그리고, 제1 회로 패턴층(110)은 제1 절연층(121)의 하면과 상기 제2 절연층(131)의 상면 사이에 배치된다.

이때, 제2 회로 패턴층(122)과 제3 회로 패턴층(132)은 각각의 절연층의 표면 상에 배치되는 배선 패턴부(123, 133)와, 각각의 절연층을 관통하며 배치되는 비아(124, 134)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 제2 기판층(120)은 제1 절연층(121)을 관통하며 배치되고, 그에 따라 제1 배선 패턴부(123)와 제1 회로 패턴층(110)을 전기적으로 연결하는 제1 비아(124)를 포함할 수 있다.

또한, 제3 기판층(130)은 제2 절연층(131)을 관통하며 배치되고, 그에 따라 제2 배선 패턴부(133)와 제1 회로 패턴층(110)을 전기적으로 연결하는 제2 비아(134)를 포함할 수 있다.

제1 비아(124) 및 제2 비아(134)는 제1 절연층(121) 및 제2 절연층(131)을 관통하는 비아 홀(VH)의 내부를 금속 물질로 충진하여 형성할 수 있다.

상기 비아 홀(VH)은 레이저 가공 방식에 의해 형성될 수 있다. 즉, 비아 홀(VH)은 CO₂ 레이저 방식을 사용하는 비아 홀 가공 장치에 의해 형성될 수 있다.

그리고, 제1 비아(124) 및 제2 비아(134)는 비아 홀의 내부를 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni) 및 팔라듐(Pd) 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 물질을 충진하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 금속 물질의 충진은 무전해 도금, 전해 도금, 스크린 인쇄(Screen Printing), 스퍼터링(Sputtering), 증발법(Evaporation), 잉크젯팅 및 디스펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용할 수 있다.

이때, 상기와 같이 제2 기판층(120)을 구성하는 제2 회로 패턴층(122)은 제1 배선 패턴부(123) 및 제1 비아(124)를 포함한다.

그리고, 제3 기판층(130)을 구성하는 제3 회로 패턴층(133)은 제2 배선 패턴부(133) 및 제2 비아(134)를 포함한다.

이때, 제2 기판층(120)을 구성하는 제1 비아(124)의 수는 제3 기판층(130)을 구성하는 제2 비아(134)의 수와 다르며, 이에 따라 제1 배선 패턴부(123)의 체적률은 제2 배선 패턴부(133)의 체적률과 다르다. 이로 인해, 제2 기판층(120)과 제3 기판층(130)은 서로 다른 열팽창 계수를 가지게 된다. 그리고, 실시 예에서는 제1 솔더 레지스트층(140) 및 제2 솔더 레지스트층(150)의 두께 비율 변화를 통해 상기 제2 기판층(120)과 제3 기판층(130) 사이에서 발생하는 열팽창계수 차이를 최소화하도록 한다. 한편, 제1 배선 패턴부(123) 및 제2 배선 패턴부(133)는 절연층 상에 배치되는 금속층을 식각하여 형성할 수 있다. 따라서, 제1 배선 패턴부(123) 및 제2 배선 패턴부(133)의 체적률은 상기 금속층의 잔존률이라고도 할 수 있다.

도 5는 다른 실시 예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 인쇄회로기판(300)은 제1 기판층(310), 제2 기판층(320) 및 제3 기판층(330)을 포함한다.

이때, 인쇄회로기판(300)은 절연층과 회로패턴층의 수를 합한 총 층수가 7층 구조를 가진다.

제1 기판층(310)은 도3에서의 제1 기판층(110)과는 다르게 절연층일 수 있다. 즉, 회로 패턴층을 중심으로 3층구조를 가지는 인쇄회로기판에서는 중앙에 회로 패턴층이 배치(도 3 참조)되며, 도 5에서와 같이 회로 패턴층을 중심으로 4층 구조를 가지는 인쇄회로기판에서는 중앙에 절연층이 배치된다.

이에 따라, 제1 기판층(310)은 중앙 절연층일 수 있다.

제2 기판층(320)은 제1 기판층(310) 위에 배치되고, 제3 기판층(330)은 제1 기판층(310) 아래에 배치된다.

제2 기판층(320)은 제1 회로 패턴층(321), 제1 절연층(322) 및 제2 회로 패턴층(323)을 포함한다.

또한, 제3 기판층(330)은 제3 회로 패턴층(331), 제2 절연층(332) 및 제4 회로 패턴층(333)을 포함한다.

이에 따라, 도 5의 구조를 가지는 인쇄회로기판에서는 제1 회로 패턴층(321), 제1 절연층(322) 및 제2 회로 패턴층(323)이 상부층의 일부를 구성하고, 제3 회로 패턴층(331), 제2 절연층(332) 및 제4 회로 패턴층(333)이 하부층의 일부를 구성한다.

그리고, 제1 솔더 레지스트층(340)은 제2 기판층(320) 상에 배치된다.

이때, 제1 솔더 레지스트층(340)은 제6 두께(T6)를 가진다.

제2 솔더 레지스트층(350)은 제3 기판층(330) 아래에 배치된다.

이때, 제2 솔더 레지스트층(350)은 제7 두께(T7)를 가진다.

한편, 상기 제2 기판층(320)을 구성하는 제1 회로 패턴층(321), 제1 절연층(322) 및 제2 회로 패턴층(323)에 의해 형성된 상부층의 열팽창 계수는 제3 회로 패턴층(331), 제2 절연층(332) 및 제4 회로 패턴층(333)에 의해 형성된 하부층의 열팽창 계수와 다를 수 있다. 예를 들어, 상부층의 열팽창 계수는 하부층의 열팽창 계수보다 클 수 있다.

이에 따라, 제1 솔더 레지스트층(340)이 가지는 제6 두께(T6)는 제2 솔더 레지스트층(350)이 가지는 제7 두께(T7)보다 클 수 있다. 예를 들어, 제7 두께(T7)는 제6 두께(T6)의 0.5배 내지 0.8배일 수 있다.

도 6은 또 다른 실시 예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 인쇄회로기판(400)은 제1 기판층(410), 제2 기판층(420) 및 제3 기판층(430)을 포함한다.

이때, 인쇄회로기판(400)은 절연층과 회로패턴층의 수를 합한 총 층수가 3층 구조를 가진다.

제1 기판층(410)은 도3에서의 제1 기판층(110)과는 다르게 절연층일 수 있다. 즉, 회로 패턴층을 중심으로 3층구조를 가지는 인쇄회로기판에서는 중앙에 회로 패턴층이 배치(도 3 참조)되며, 도 6에서와 같이 회로 패턴층을 중심으로 2층 구조를 가지는 인쇄회로기판에서는 중앙에 절연층이 배치된다.

다시 말해서, 회로 패턴층의 수가 홀수인 경우에서의 기준이 되는 제1 기판층은 회로 패턴층일 수 있고, 회로패턴층의 수가 짝수인 경우에서의 기준이 되는 제1 기판층은 절연층일 수 있다.

이에 따라, 제1 기판층(410)은 중앙 절연층일 수 있다.

제2 기판층(420)은 제1 기판층(410) 위에 배치되고, 제3 기판층(430)은 제1 기판층(410) 아래에 배치된다.

제2 기판층(420)은 제1 회로 패턴층이다.

또한, 제3 기판층(430)은 제2 회로 패턴층이다.

이에 따라, 도 6의 구조를 가지는 인쇄회로기판에서는 제1 회로 패턴층(421)이 상부층의 일부를 구성하고, 제2 회로 패턴층(431)이 하부층의 일부를 구성한다.

그리고, 제1 솔더 레지스트층(440)은 제2 기판층(420) 상에 배치된다.

이때, 제1 솔더 레지스트층(440)은 제8 두께(T8)를 가진다.

제2 솔더 레지스트층(450)은 제3 기판층(430) 아래에 배치된다.

이때, 제2 솔더 레지스트층(450)은 제9 두께(T9)를 가진다.

한편, 상기 제2 기판층(420)을 구성하는 제1 회로 패턴층(421)에 의해 형성된 상부층의 열팽창 계수는 제2 회로 패턴층(431)에 의해 형성된 하부층의 열팽창 계수와 다를 수 있다. 예를 들어, 상부층의 열팽창 계수는 하부층의 열팽창 계수보다 클 수 있다.

이에 따라, 제1 솔더 레지스트층(440)이 가지는 제8 두께(T8)는 제2 솔더 레지스트층(450)이 가지는 제9 두께(T9)보다 클 수 있다. 예를 들어, 제8 두께(T8)는 제9 두께(T9)의 0.5배 내지 0.8배일 수 있다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 인쇄회로기판을 구성하는 복수의 층 구조에서, 중간층을 기준으로 상부층과 하부층에서 나타나는 열팽창 계수(CTE)의 차이를 최소화함으로써, 인쇄회로기판의 휨 발생을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 상부층을 구성하는 제1 솔더 레지스트층과 하부층을 구성하는 제2 솔더 레지스트층의 두께 변화를 통해 상부층과 하부층의 열팽창 계수의 차이 값을 최소화한다. 이때, 상기 제1 솔더 레지스트층은 인쇄회로기판의 최상부에 배치되는 층이고, 제2 솔더 레지스트층은 인쇄회로기판의 최하부에 배치되는 층이다. 이에 따라, 실시 예에서는 인쇄회로기판의 제조 공정에서, 가장 마지막에 적층되는 제1 및 제2 솔더 레지스트층의 두께 변화만으로 휨 발생을 발생할 수 있다. 이는, 종래 기술에서의 각 층의 재료 변경, 각 층의 회로 패턴 디자인 변경, 구리 패턴/절연층의 두께 변경, 또는 3층 구조에서 단층 또는 다층 구조로의 변경 시에 발생하는 다양한 제한 사항을 고려하지 않아도 되는 효과가 있으며, 이에 따라 간단한 방법으로 신뢰성 높은 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

1. 제1 기판층;
   상기 제1 기판층 위에 배치된 제2 기판층;
   상기 제1 기판층 아래에 배치된 제3 기판층;
   상기 제2 기판층 위에 배치된 제1 솔더 레지스트층; 및
   상기 제3 기판층 아래에 배치된 제2 솔더 레지스트층을 포함하고,
   상기 제2 기판층이 가지는 열팽창 계수는,
   상기 제3 기판층이 가지는 열팽창 계수와 다르며,
   상기 제1 솔더 레지스트층의 두께는,
   상기 제2 솔더 레지스트층의 두께와 다른
   인쇄회로기판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 기판층은,
   제1 회로 패턴층을 포함하고,
   상기 제2 기판층은,
   상기 제1 회로 패턴층 위에 배치된 제1 절연층; 및
   상기 제1 절연층 위에 배치된 제2 회로 패턴층을 포함하고,
   상기 제3 기판층은,
   상기 제1 회로 패턴층을 사이에 두고 상기 제1 절연층 아래에 배치된 제2 절연층; 및
   상기 제2 절연층 아래에 배치된 제3 회로 패턴층을 포함하는
   인쇄회로기판.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 절연층 및 상기 제2 회로 패턴층은
   상기 제2 기판층 내의 서로 다른 평면에 복수 개 배치되고,
   상기 제2 절연층 및 제3 회로 패턴층은,
   상기 제1 절연층 및 상기 제2 회로 패턴층의 수에 대응되게 상기 제3 기판층내의 서로 다른 평면에 복수 개 배치되는
   인쇄회로기판.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 기판층의 열팽창 계수는
   상기 제3 기판층의 열팽창 계수보다 크고,
   상기 제1 솔더 레지스트층의 두께는,
   상기 제2 솔더 레지스트층의 두께보다 큰
   인쇄회로기판.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제2 회로 패턴층의 체적률은,
   상기 제3 회로 패턴층의 체적률보다 크고,
   상기 제1 솔더 레지스트층의 두께는,
   상기 제2 솔더 레지스트층의 두께보다 큰
   인쇄회로기판.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 제2 솔더 레지스트층의 두께는,
   상기 제1 솔더 레지스트층의 두께의 0.5배 내지 0.8배인
   인쇄회로기판.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 기판층은,
   중앙 절연층을 포함하고,
   상기 제2 기판층은,
   상기 중앙 절연층 위에 배치된 제1 회로 패턴층을 포함하고,
   상기 제3 기판층은,
   상기 중앙 절연층 아래에 배치된 제2 회로 패턴층을 포함하는
   인쇄회로기판.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 기판층은,
   상기 제1 회로 패턴층 위에 배치된 제1 절연층; 및
   상기 제1 절연층 위에 배치된 제3 회로 패턴층을 포함하고,
   상기 제3 기판층은,
   상기 제2 회로 패턴층 아리에 배치된 제2 절연층; 및
   상기 제2 절연층 아래에 배치된 제4 회로 패턴층을 포함하는
   인쇄회로기판.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 기판층을 기준으로 상부에 배치된 상기 제2 기판층과 상기 제1 솔더 레지스트층이 가지는 제1 열팽창 계수는,
   상기 제1 기판층을 기준으로 하부에 배치된 상기 제3 기판층과 상기 제2 솔더 레지스트층이 가지는 제2 열팽창 계수와 동일한
   인쇄회로기판.
10. 제1 기판층;
    상기 제1 기판층 위에 배치되고, 제2 기판층과 제1 솔더 레지스트층을 포함하는 상부층; 및
    상기 제1 기판층 아래에 배치되고, 제3 기판층과 제2 솔더 레지스트층을 포함하는 하부층을 포함하고,
    상기 제2 기판층의 두께는,
    상기 제3 기판층의 두께와 동일하고,
    상기 제2 기판층의 열팽창 계수는,
    상기 제3 기판층의 열팽창 계수보다 크며,
    상기 제1 솔더 레지스트층의 두께는,
    상기 제2 솔더 레지스트층의 두께보다 큰
    인쇄회로기판.
11. 인쇄회로기판 스트립에 있어서,
    상기 인쇄회로기판 스트립은,
    하나의 인쇄회로기판을 구성하는 유닛이 상호 이격되어 복수 개 배치되고,
    상기 유닛은,
    중앙에 배치된 기판층의 수평 중심선으로부터 최상단까지의 직선 거리는,
    상기 수평 중심선으로부터 최하단까지의 직선 거리보다 큰
    인쇄회로기판 스트립.

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