KR20210114197A - 인쇄회로기판 - Google Patents

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Abstract

실시예에 의한 인쇄회로기판이 개시된다. 상기 인쇄회로기판은 베이스 기판; 상기 베이스 기판에 형성되는 패드와 금속 라인을 포함하는 금속층; 상기 금속층이 형성된 상기 베이스 기판의 상부에 형성되고, 상기 금속 라인의 표면이 노출되는 개구부가 형성된 솔더 레지스트층; 및 상기 솔더 레지스트층과 상기 패드에 전기적으로 연결되는 반도체 칩 사이에 형성되고, 상기 개구부에 형성된 블로킹 영역을 포함하는 언더필을 포함한다.

Description

인쇄회로기판{Printed Circuit Board}
실시예는 솔더볼의 이탈을 방지하기 위한 구조가 형성된 인쇄회로기판에 관한 것이다.
일반적으로 PCB(Printed Circuit Board) 제작 시 최외층으로 솔더 레지스트(Solder Resist, SR)를 도포한다. 솔더 레지스트는 절연 영구 코팅물질의 하나로 배선회로를 덮어 부품 실장 때 이루어지는 납땜에 의해 의도하지 않은 접속이 발생하지 않도록 한다.
도 1은 종래 기술의 인쇄회로기판의 리플로우 시 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 인쇄회로기판은 기판(10), 금속층(20), 솔더 레지스트층(solder resist layer)(30), 솔더볼(solder ball)(40), 반도체 칩(50), 언더필(underfill)(60)을 포함하도록 구성될 수 있다.
이러한 인쇄회로기판의 리플로우 시 언더필 내부 습도에 의한 압력 증가로 솔더볼의 가열 시 금속층(20)과 솔더 레지스트층(30)의 접착력이 약해서 솔더 레지스트층(30)이 떨어져 들뜨게 되고 이 공간을 통해 솔더가 압출되어 나오게 된다.
인쇄회로기판이 흡습 상태인 경우 솔더 유실이 더욱 증가하여 제품 부량을 야기할 수 있다. 따라서 언더필 적용 제품의 솔더 유실을 방지할 수 있는 방안이 요구된다.
공개특허공보 제10-2000-0018573호 공개특허공보 제10-2001-0017868호
실시예는, 솔더볼의 이탈을 방지하기 위한 구조가 형성된 인쇄회로기판을 제공할 수 있다.
실시예에 따른 인쇄회로기판은 베이스 기판; 상기 베이스 기판에 형성되는 패드와 금속 라인을 포함하는 금속층; 상기 금속층이 형성된 상기 베이스 기판의 상부에 형성되고, 상기 금속 라인의 표면이 노출되는 개구부가 형성된 솔더 레지스트층; 및 상기 솔더 레지스트층과 상기 패드에 전기적으로 연결되는 반도체 칩 사이에 형성되고, 상기 개구부에 형성된 블로킹 영역을 포함하는 언더필을 포함할 수 있다.
상기 블로킹 영역은 상기 반도체 칩의 가장 자리를 따라 상기 반도체 칩의 전체를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
상기 블로킹 영역은 상기 반도체 칩의 가장 자리를 따라 상기 반도체 칩의 일부를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
상기 블로킹 영역은 상기 반도체 칩의 전체 가장 자리 중 금속 라인이 형성된 영역에 형성될 수 있다.
상기 개구부는 상기 패드로부터 미리 정해진 거리 이내에 형성될 수 있다.
상기 인쇄회로기판은 상기 금속층의 상기 패드의 상부에 형성된 솔더볼을 더 포함할 수 있다.
상기 개구부는 나란히 형성된 복수의 개구부를 포함하고, 상기 블로킹 영역은 상기 복수의 개구부의 각각에 형성된 복수의 블로킹 영역을 포함할 수 있다.
상기 개구부의 폭은 0.2mm~0.3mm일 수 있다.
실시예에 따르면, 베이스 기판의 상부에 형성된 솔더 레지스트층 중 반도체 칩의 적어도 일부를 둘러싸는 솔더 레지스트를 제거하고 그 제거된 부분에 언더필에 의한 블록킹 영역을 형성하도록 함으로써, 리플로우 시 언더필의 압력 증가로 솔더 레지스트가 변형되더라도 솔더가 외부로 유실되는 것을 방지할 수 있다.
실시예에 따르면, 솔더 레지스트층에 소정의 블로킹 영역을 형성하여 솔더의 유실을 방지하는 것이 가능하기 때문에, 언더필 적용 제품의 불량율을 낮출 수 있다.
실시예에 따르면, 언더필 적용 제품의 불량율을 낮추는 것이 가능하기 때문에 신뢰도를 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 이로 인한 매출 향상을 기대할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 인쇄회로기판의 리플로우 시 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체칩이 장착된 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 인쇄회로기판의 전체 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 실시예에 따른 블로킹 영역의 형성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 블로킹 영역의 솔더 유실 방지 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 실시예에 따른 블로킹 영역의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예에서는, 베이스 기판의 상부에 형성된 솔더 레지스트층 중 반도체 칩의 적어도 일부를 둘러싸는 솔더 레지스트를 제거하고 그 제거된 부분에 언더필에 의한 블록킹 영역을 형성하도록 한, 새로운 구조의 인쇄회로기판을 제안한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체칩이 장착된 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 인쇄회로기판의 전체 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 인쇄회로기판은 베이스 기판(100), 금속층(200), 솔더 레지스트층(solder resist layer)(300), 솔더볼(solder ball)(400), 반도체 칩(500), 언더필(underfill)(600), 블로킹 영역(blocking area)(300a)을 포함할 수 있다.
베이스 기판(100)은 제1면과 제2면을 포함하고, 제1면에 반도체 칩(500)이 배치될 수 있다. 이러한 베이스 기판(100)은 단일층으로 구성될 수 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 다층, 비아로 구성된 빌드업층 등으로 구성될 수 있다.
금속층(200)은 베이스 기판(100)에 결합되는 부품들 사이의 전기적인 연결을 제공할 수 있다. 금속층(200)은 베이스 기판(100)의 상부에 형성되고, 반도체 칩(500)과 연결될 수 있다. 금속층(200)은 베이스 기판(100)에 형성된 패드와 금속 라인을 포함할 수 있다. 금속층(200)은 전기적인 연결을 위한 도전성 물질로 형성될 수 있다.
솔더 레지스트층(300)은 금속층(200)이 형성된 기판(100)의 상부에 형성될 수 있다. 솔더 레지스트층(300)은 베이스 기판(100)의 상부에 솔더볼(400)의 접합 또는 전자 소자의 실장 시 회로 패턴 사이의 쇼트를 방지할 수 있다. 솔더 레지스트층(300)은 전기적인 안정성을 확보하기 위한 절연성 물질로 형성될 수 있다.
예컨대, 솔더 레지스트층(300)은 액상의 솔더 레지스트 잉크를 금속층(200)이 형성된 베이스 기판(100)의 상부에 코팅 또는 도포되어 형성될 수 있다. 이때, 코팅하는 방법으로는 물리적 증착(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 증착(Chemical Vapor Depostion), 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 등이 있다.
솔더 레지스트층(300)은 솔더 레지스트(solder resist) 또는 포토 솔더 레지스트(photo solder resist)로 형성될 수 있다. 솔더 레지스트는 기판에 부품을 납땜할 때 납이 묻으면 안되는 부분에 미리 칠해 두는 레지스트를 말하고, 포토 솔더 레지스트는 납땜 또는 땜납 피복을 필요로하지 않는 부분을 보조할 목적으로 사용하는 감광 레지스트를 말한다.
솔더 레지스트층(300)은 솔더볼(400)에 인접한 영역에 개구부(300a)가 형성될 수 있다. 솔더 레지스트층(300)의 개구부(300a)에는 언더필(600)에 의한 블로킹 영역(600a)이 형성될 수 있다. 이때, 개구부(300a)는 폭(W)이 0.2mm~0.3mm로 설계될 수 있는데, 0.2mm로 설계되는 것이 가장 바람직하다.
솔더볼(400)은 금속층(200)과 반도체 칩(500)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
반도체 칩(500)은 베이스 기판(100)의 상부에 배치되어, 솔더볼(400)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서 반도체 칩(500)은 BGA(Ball Grid Array) 칩일 수 있다.
언더필(600)은 베이스 기판(100)과 반도체 칩(500) 사이 또는 솔더볼(400) 사이에 형성될 수 있다. 언더필(600)은 반도체 칩(500)의 크기보다 넓은 영역에 형성될 수 있다.
또한 언더필(600)의 외곽에는 필렛(fillet)이 외부로 노출되도록 형성될 수 있다.
블로킹 영역(600a)은 언더필(600)에 의해 솔더 레지스트층(300)의 개구부(300a)에 형성될 수 있다. 즉, 블로킹 영역(600a)은 솔더 레지스트층(300)의 일부 영역의 솔더 레지스트를 제거하여 금속층(200)의 표면이 솔더 레지스트층(300)으로부터 노출되는 영역에 언더필(600)에 의해 형성된 돌출부일 수 있다.
블로킹 영역(600a)은 반도체 칩(500)이 배치되는 영역 내에 형성될 수 있는데, 반도체 칩(500)의 가장 자리 영역을 따라 반도체 칩(500)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 이러한 블로킹 영역(600a)은 반도체 칩(500)의 전체를 둘러싸도록 형성되거나 전체가 아닌 반도체 칩(500)의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 블로킹 영역의 형성 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 실시예에 따른 블로킹 영역의 솔더 유실 방지 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 베이스 기판(100)의 상부에 금속층(200) 즉, 패드와 인접한 부분에 솔더 레지스트층(300)의 일부 영역을 제거하여 금속층이 노출되는 개구부(300a)가 형성될 수 있다.
개구부(300a)가 형성된 베이스 기판(100)에 반도체 칩(500)을 솔더볼(400)을 이용하여 전기적으로 연결시킬 수 있다.
개구부(300a)가 형성된 베이스 기판(100)과 반도체 칩(500) 사이 또는 솔더볼(400) 사이에 에폭시 수지 등을 도포함으로써, 언더필(600)이 형성되고 언더필(600)에 의해 개구부(300a)에 블로킹 영역(600a)이 형성될 수 있다.
이러한 언더필(600)은 반도체 칩(500)을 초과하도록 설계되어 있기 때문에 언더필 공정 수행 후 언더필(600)에 의해 금속층(200)을 충분히 보강할 수 있는 블로킹 영역 블로킹 영역(300a)이 생성되어 솔더 레지스트층의 변경없이 개선이 가능할 수 있다.
도 5를 참조하면, 인쇄회로기판의 리플로우 시 언더필 내부 습도에 의한 압력 증가로 솔더볼의 융해(melting) 시 금속층(200)과 솔더 레지스트층(300)의 접착력이 약해서 솔더 레지스트층(300)이 떨어져 들뜨게 되고 이 들뜬 공간을 통해 솔더가 이동하게 된다.
솔더가 이동하는 경로 상에 블로킹 영역(300a)이 형성되어 있기 때문에, 솔더는 블로킹 영역(300a)에 채워져 있는 언더필(600)에 의해 이동이 차단될 수 있다.
따라서 솔더 레지스트층(300)의 일부를 제거하여 블로킹 영역(300a)을 형성함으로써 블로킹 영역(300a)에 의해 솔더가 외부로 빠져나가는 현상의 방지가 가능해 진다.
도 6a 내지 도 6c는 실시예에 따른 블로킹 영역의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 베이스 기판(100)에 회로 패턴과 패드를 포함하는 금속층(200)이 형성되고, 금속층(200)에 형성된 베이스 기판(100)의 상부에 솔더 레지스트층(300)이 형성될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 베이스 기판(100)의 상부에 배치되는 반도체 칩의 가장 자리를 따라 솔더 레지스터층의 솔더 레지스트를 모두 제거하여 블로킹 영역(300a)이 형성될 수 있다.
도 6c를 참조하면, 베이스 기판(100)의 상부에 배치되는 반도체 칩의 가장 자리를 따라 솔더 레지스터층의 솔더 레지스트를 일부 제거하여 블로킹 영역(300a)이 형성될 수 있다.
여기서는 금속층(200)이 노출될 수 있는 영역만을 제거할 수 있다. 이러한 이유는 솔더가 금속층(200)과 솔더 레지스트층(300) 사이를 통해 빠져나가기 때문이다.
여기서는 반도체 칩의 가장 자리를 따라 하나의 볼로킹 영역이 형성된 경우를 일 예로 설명하고 있지만 반드시 이에 한정 되지 않고 복수의 블로킹 영역이 형성될 수 있다.
예를 들면, 솔더 레지스트층(300)에 복수의 개구부를 나란히 형성하도록 함으로써, 언더필(600)에 의해 복수의 개구부 각각에 복수의 블로킹 영역이 형성될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 베이스 기판
200: 금속층
300: 솔더 레지스트층
400: 솔더볼
500: 반도체 칩
600: 언더필
600a: 블로킹 영역

Claims (8)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판에 형성되는 패드와 금속 라인을 포함하는 금속층;
    상기 금속층이 형성된 상기 베이스 기판의 상부에 형성되고, 상기 금속 라인의 표면이 노출되는 개구부가 형성된 솔더 레지스트층; 및
    상기 솔더 레지스트층과 상기 패드에 전기적으로 연결되는 반도체 칩 사이에 형성되고, 상기 개구부에 형성된 블로킹 영역을 포함하는 언더필을 포함하는, 인쇄회로기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블로킹 영역은,
    상기 반도체 칩의 가장 자리를 따라 상기 반도체 칩의 전체를 둘러싸도록 형성되는, 인쇄회로기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 블로킹 영역은,
    상기 반도체 칩의 가장 자리를 따라 상기 반도체 칩의 일부를 둘러싸도록 형성되는, 인쇄회로기판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 블로킹 영역은,
    상기 반도체 칩의 전체 가장 자리 중 금속 라인이 형성된 영역에 형성되는, 인쇄회로기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는, 상기 패드로부터 미리 정해진 거리 이내에 형성되는, 인쇄회로기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속층의 상기 패드의 상부에 형성된 솔더볼을 더 포함하는, 인쇄회로기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는 나란히 형성된 복수의 개구부를 포함하고,
    상기 블로킹 영역은,
    상기 복수의 개구부의 각각에 형성된 복수의 블로킹 영역을 포함하는 인쇄회로기판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 개구부의 폭은 0.2mm~0.3mm인, 인쇄회로기판.
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