KR20230115476A - 기판 및 기판 제조 방법 - Google Patents

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KR20230115476A
KR20230115476A KR1020220012014A KR20220012014A KR20230115476A KR 20230115476 A KR20230115476 A KR 20230115476A KR 1020220012014 A KR1020220012014 A KR 1020220012014A KR 20220012014 A KR20220012014 A KR 20220012014A KR 20230115476 A KR20230115476 A KR 20230115476A
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국용하
윤진호
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 기판은 기판 상에 배치되는 패드; 상기 패드에 형성되는 비아홀; 및 상기 패드에 대응되어 도포되는 솔더 프린트를 포함하고, 상기 솔더 프린트는 적어도 일부 영역이 나머지 영역보다 상기 비아홀에 가깝게 형성된다.

Description

기판 및 기판 제조 방법{Substrates and Substrate Manufacturing Methods}
본 발명은 기판 및 기판 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 리플로우로 인해 발생하는 솔더볼 및 보이드를 개선하기 위한 기판 및 기판 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자장치 내에는 적어도 하나의 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB)이 구비되며, 이러한 인쇄회로기판 상에는 회로 패턴, 패드부, 상기 패드부와 전기적으로 연결된 구동칩 등 다양한 회로 소자들이 장착되어 있다.
이러한 인쇄회로기판은, 베어 기판의 패드 영역에 솔더를 도포한 후, 전자부품의 단자들을 솔더가 도포된 영역에 결합시키는 방식으로 제조된다. 패드 영역에 솔더를 도포하기 위하여는 통상 스텐실 마스크(stencil mask)를 이용할 수 있다.
그러나, 기판에 스텐실 마스크를 이용하여 솔더를 도포하고, 솔더 프린트된 영역에 전자 부품들을 장착하여 표면 실장(surface mounting technology; SMT)하고 고온 가열하는 리플로우(Reflow) 공정시, 비아홀에 있던 에어 및 가스로 인하여 보이드(void) 및 IC 주변 솔더볼(solder ball)이 형성된다. 보이드 발생하는 경우 인접한 패드 영역에 쇼트가 발생할 수 있고, 솔더볼 발생시 패드 내 솔더 부족으로 인하여 냉납이 발생하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 리플로우로 인해 발생하는 솔더볼 및 보이드를 개선하기 위한 기판 및 기판 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판은 기판 상에 배치되는 패드; 상기 패드에 형성되는 비아홀; 및 상기 패드에 대응되어 형성되는 솔더 프린트를 포함하고, 상기 솔더 프린트는 적어도 일부 영역이 나머지 영역보다 상기 비아홀에 가깝게 형성된다.
상기 패드는 상기 기판 상에 이격되어 배치되는 복수의 패드를 포함하고, 상기 비아홀은 상기 패드의 중심 부분에 형성되고, 상기 솔더 프린트의 일단은 타단보다 상기 비아홀에 가깝게 형성될 수 있다.
상기 솔더 프린트의 상기 일단으로부터 상기 비아홀까지 최단 거리는 상기 솔더 프린트의 상기 일단이 마주보는 상기 패드의 가장자리까지의 거리보다 짧을 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판은 기판 상에 배치되는 패드; 상기 패드에 형성되는 비아홀; 상기 패드에 대응되어 형성되는 솔더 프린트; 및 상기 솔더 프린트를 도포하기 위하여 상기 패드에 대응되는 형상으로 형성되는 홀을 포함하는 스텐실 마스크를 포함하고, 상기 스텐실 마스크의 상기 홀은 적어도 일부 영역이 나머지 영역보다 상기 비아홀에 가깝게 형성된다.
상기 스텐실 마스크의 상기 ?I의 일단은 타단보다 상기 비아홀에 가깝게 형성되고, 상기 스텐실 마스크의 상기 홀의 상기 일단으로부터 상기 비아홀까지 최단 거리는 상기 스텐실 마스크의 상기 홀의 상기 일단이 마주보는 상기 패드의 가장자리까지의 거리보다 짧을 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스텐실 마스크는 기판의 패드에 솔더 프린트를 형성하기 위한 스텐실 마스크에 있어서, 상기 기판의 패드에 대응되어 형성되는 홀을 포함하고, 상기 홀은 적어도 일부 영역이 나머지 영역보다 상기 패드에 포함된 비아홀에 가깝게 형성된다.
상기 스텐실 마스크의 상기 홀의 일단은 타단보다 상기 패드의 상기 비아홀에 가깝게 형성될 수 있다.
상기 스텐실 마스크의 상기 일단으로부터 상기 비아홀까지 최단 거리는 상기 스텐실 마스크의 상기 일단이 마주보는 상기 패드의 가장자리까지의 거리보다 짧을 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조 방법은 기판의 패드에 스텐실 마스크의 홀이 대응하도록 배치하는 단계; 및 상기 스텐실 마스크의 상기 홀을 통해 솔더 프린팅하는 단계를 포함하고, 상기 스텐실 마스크의 상기 홀의 적어도 일부 영역은 나머지 영역보다 상기 패드에 포함된 비아홀에 가깝게 형성된다.
상기 스텐실 마스크의 상기 홀의 일단은 타단보다 상기 비아홀에 가깝게 형성되고, 상기 스텐실 마스크의 상기 일단으로부터 상기 비아홀까지 최단 거리는 상기 스텐실 마스크의 상기 일단이 마주보는 상기 패드의 가장자리까지의 거리보다 짧을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기존 기판의 설계 변경 없이 기존 스텐실 마스크 구조에서 스텐실 홀의 위치를 한쪽으로 치우치게 함으로써 에어 및 가스가 빠져나갈 수 있는 구조를 형성할 수 있다.
또한, 기판의 비아홀 내에 에어가 빠져나갈 수 있어 보이드를 최소화한 안정적인 구조를 유지할 수 있고, 패드 간 쇼트, 솔더볼 및 냉납 등으로 인한 문제를 최소화할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기판 및 스텐실 마스크를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 및 스텐실 마스크를 도시한 것이다.
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 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 실시예가 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 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 실시예의 구성 요소를 설명하는데 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 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 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 경우 뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기판 상에 스텐실 마스크가 오버랩된 것을 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판(1)은 다양한 회로 소자 및 전자 부품들이 실장되는 패드(2)를 포함한다. 패드(2) 상에는 솔더가 도포되고, 전자 부품의 단자들은 솔더가 도포된 영역에 결합된다. 패드(2)에 솔더를 도포하기 위하여 스텐실 마스크(4)를 이용한다.
스텐실 마스크(4)의 홀은 기판(1)의 패드(2)에 대응되는 형상으로 형성된다. 기판(1)의 패드(2)가 노출되도록 스텐실 마스크(4)를 기판(1) 상에 배치하고 솔더 프린트 공정을 진행한다. 기판(1)의 패드(2)에는 적정량의 솔더가 도포되어야 하므로 스텐실 마스크(4)의 홀의 크기는 패드(2) 영역이 일정 부분 이상으로 노출되도록 형성되어야 한다.
패드(2)의 중심 부분에는 비아홀(3)이 형성될 수 있다. 솔더 프린트 공정시 패드(2) 영역에 솔더가 도포되므로 비아홀(3) 내부의 에어로 인해 보이드가 생성될 수 있다. 비아홀(3) 내부에 생성된 보이드는 열 특성을 저하시켜 기판의 신뢰성에 영향을 미치게 된다. 또한, 비아홀(3) 내부에 있던 가스가 방출되면서 솔더볼이 형성될 수 있다. 또한, 다수의 솔더볼 생성시 패드(2) 상에 솔더 양의 부족해지므로 냉납이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존 기판의 설계 변경 없이 기존 스텐실 마스크 구조에서 스텐실 홀의 위치를 한쪽으로 치우치게 함으로써 에어 및 가스가 빠져나갈 수 있는 구조를 형성할 수 있다. 또한, 기판의 비아홀 내에 에어가 빠져나갈 수 있어 보이드를 최소화한 안정적인 구조를 유지할 수 있고, 패드 간 쇼트, 솔더볼 및 냉납 등으로 인한 문제를 최소화할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 및 스텐실 마스크를 도시한 것이다. 보다 구체적으로, 도 3 및 도 4는 기판 상에 스텐실 마스크가 오버랩되어 배치된 것을 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판(10)은 패드(11), 비아홀(12), 솔더 프린트를 포함할 수 있고, 스텐실 마스크(20)를 더 포함할 수 있다.
기판(10) 상에 패드(11)가 배치될 수 있다. 기판(10)의 일면 또는 타면에는 전자부품이 배치될 수 있다. 기판(10)의 패드(11)에는 전자부품의 적어도 일부가 결합될 수 있다. 기판(10)의 패드(11)에는 회로 패턴이 배치될 수 있다.
패드(11)는 복수의 패드를 포함할 수 있다. 패드(11)는 기판(10) 상에 이격되어 배치되는 복수의 패드를 포함할 수 있다. 패드(11)는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 패드(11)는 원형, 사각형, 육각형 및 팔각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
기판(10)은 일면과 타면을 관통하는 비아홀(12)을 포함할 수 있다. 비아홀(12)은 기판(10)의 패드(11)에 형성될 수 있다. 비아홀(12)은 전자부품의 적어도 일부가 삽입되는 홀일 수 있다. 비아홀(12)은 복수의 패드 각각에 형성될 수 있다. 비아홀(12)은 패드(11)의 중심 부분에 형성될 수 있다. 비아홀(12)은 원형, 사각형, 육각형 및 팔각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
솔더 프린트는 패드(11)에 대응되어 솔더 페이스트가 도포되어 형성될 수 있다. 솔더 프린트는 패드(11)에 솔더 프린팅되어 형성될 수 있다. 솔더 프린트를 형성하기 위하여 스텐실 마스크(20)를 이용할 수 있다. 스텐실 마스크(20)는 패드(11)에 대응되는 형상으로 형성되는 홀을 포함할 수 있다. 스텐실 마스크(20)의 홀이 기판(10)의 패드(11)에 대응되도록 오버랩하여 배치하고, 솔더 페이스트를 주입하여 솔더 프린트를 형성할 수 있다.
기판(10)의 패드(11)에는 적정량의 솔더 페이스트가 도포되어야 하므로 스텐실 마스크(20)의 홀의 크기는 패드(11)의 영역이 일정 부분 이상으로 노출되도록 형성될 수 있다. 스텐실 마스크(20)의 홀의 형상은 패드(11)의 형상에 대응될 수 있다. 스텐실 마스크(20)의 홀의 형상은 패드(11)의 형상과 다를 수 있다.
스텐실 마스크(20)의 홀은 적어도 일부 영역이 나머지 영역보다 비아홀(12)에 가깝게 형성될 수 있다. 스텐실 마스크(20)의 홀은 비아홀(12)을 기준으로 한쪽 방향으로 치우치도록 형성될 수 있다. 스텐실 마스크(20)의 홀의 일단은 타단보다 비아홀(12)에 가깝게 형성될 수 있다. 스텐실 마스크(20)의 홀의 일단으로부터 비아홀(12)까지의 거리는 스텐실 마스크(20)의 홀의 타단으로부터 비아홀(12)까지의 거리보다 짧을 수 있다. 스텐실 마스크(20)의 홀의 일단으로부터 비아홀(12)까지의 최단 거리는 스텐실 마스크(20)의 홀의 일단이 마주보는 패드(11)의 가장자리까지의 거리보다 짧을 수 있다. 이를 통해, 패드(11)에 주입되는 솔더의 양 변화를 최소화하면서 솔더 프린트를 비아홀(12)에 인접하게 형성함으로써 비아홀(12) 내부의 에어가 방출되도록 할 수 있다.
도 4와 같이, 패드(11)의 형상이 팔각형 형상이고, 스텐실 마스크(20)의 홀이 사각형 형상인 경우, 스텐실 마스크(20)의 홀의 가로의 폭은 세로의 폭보다 좁을 수 있다. 패드(11)의 가로의 폭의 길이(L1)은 스텐실 마스크(20)의 홀의 가로의 폭의 길이(L2)보다 클 수 있다. 스텐실 마스크(20)의 홀의 일단은 패드(11)의 가장자리로부터 일정 거리(L3)만큼 이격될 수 있다. 스텐실 마스크(20)의 홀의 나머지 영역은 패드(11)의 가장자리와 대응되도록 배치될 수 있다.
스텐실 마스크(20)의 홀의 타단은 패드(11)의 가장자리 영역과 오버랩되도록 배치될 수 있다. 스텐실 마스크(20)의 홀의 타단은 패드(11)의 가장자리 영역을 넘어서 배치될 수 있다. 스텐실 마스크(20)의 홀의 일단이 패드(11)의 가장자리 내부에 배치되어 스텐실 마스크(20)의 홀을 통해 주입되는 솔더 페이스트의 양이 감소하므로, 이를 보완하기 위하여 스텐실 마스크(20)의 홀의 타단은 패드(11)의 가장자리 영역을 넘어 배치됨으로써 솔더 페이스트의 양을 보완할 수 있다.
솔더 프린트는 스텐실 마스크(20)의 홀의 형상에 따라 형성되므로, 상기에서 스텐실 마스크(20)의 홀에 대한 설명은 솔더 프린트에 적용될 수 있다. 다만, 솔더 프린트는 주입되는 솔더 페이스트의 양에 따라 주변으로 퍼질 수 있으므로 스텐실 마스크(20)의 홀보다 크게 형성될 수 있다.
솔더 프린트의 적어도 일부 영역이 나머지 영역보다 비아홀(12)에 가깝게 형성될 수 있다. 솔더 프린트는 비아홀(12)을 기준으로 한쪽 방향으로 치우치도록 형성될 수 있다. 솔더 프린트의 일단은 타단보다 비아홀(12)에 가깝게 형성될 수 있다. 솔더 프린트의 일단으로부터 비아홀(12)까지의 최단 거리는 솔더 프린트의 일단이 마주보는 패드(11)의 가장자리까지의 거리보다 짧을 수 있다.
도 4와 같이, 패드(11)의 형상이 팔각형 형상이고, 솔더 프린트의 형상이 사각형 형상인 경우, 솔더 프린트의 가로의 폭은 세로의 폭보다 좁을 수 있다. 패드(11)의 가로의 폭의 길이(L1)은 솔더 프린트의 가로의 폭 길이(L2)보다 클 수 있다. 솔더 프린트의 일단은 패드(11)의 가장자리로부터 일정 거리(L3)만큼 이격될 수 있다. 솔더 프린트의 나머지 영역은 패드(11)의 가장자리와 대응되도록 형성될 수 있다.
솔더 프린트의 타단은 패드(11)의 가장자리 영역과 오버랩되도록 형성될 수 있다. 솔더 프린트의 타단은 패드(11)의 가장자리 영역을 넘어서 형성될 수 있다. 솔더 프린트의 일단이 패드(11)의 가장자리 내부에 형성되어, 패드(11)에 형성된 솔더 프린트의 크기가 감소하므로 냉납이 발생할 수 있으므로, 이를 해결하기 위하여 솔더 프린트의 타단은 패드(11)의 가장자리 영역을 넘어 배치됨으로써 솔더 프린트의 크기를 보완할 수 있다.
본 발명의 일 실시에에 따른 기판 제조 방법의 각 단계에 대한 상세한 설명은 도 3 내지 도 4의 기판 및 스텐실 마스크에 대한 상세한 설명에 대응되는바, 이하 중복된 설명은 생략하도록 한다.
기판 제조함에 있어서, S11 단계에서 기판의 패드에 스텐실 마스크의 홀이 대응하도록 배치하고, S12 단계에서 스텐실 마스크의 홀을 통해 솔더 프린팅한다. 스텐실 마스크의 홀의 적어도 일부 영역은 나머지 영역보다 패드에 포함된 비아홀에 가깝게 형성될 수 있다. 스텐실 마스크의 홀의 일단은 타단보다 비아홀에 가깝게 형성될 수 있다. 스텐실 마스크의 일단으로부터 기판의 비아홀까지 최단 거리는 스텐실 마스크의 일단이 마주보는 패드의 가장자리까지의 거리보다 짧을 수 있다.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 기판 11: 패드
12: 비아홀 20: 스텐실 마스크

Claims (10)

  1. 기판 상에 배치되는 패드;
    상기 패드에 형성되는 비아홀; 및
    상기 패드에 대응되어 형성되는 솔더 프린트를 포함하고,
    상기 솔더 프린트는 적어도 일부 영역이 나머지 영역보다 상기 비아홀에 가깝게 형성되는 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패드는 상기 기판 상에 이격되어 배치되는 복수의 패드를 포함하고,
    상기 비아홀은 상기 패드의 중심 부분에 형성되고,
    상기 솔더 프린트의 일단은 타단보다 상기 비아홀에 가깝게 형성되는 기판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 솔더 프린트의 상기 일단으로부터 상기 비아홀까지 최단 거리는 상기 솔더 프린트의 상기 일단이 마주보는 상기 패드의 가장자리까지의 거리보다 짧은 기판.
  4. 기판 상에 배치되는 패드;
    상기 패드에 형성되는 비아홀;
    상기 패드에 대응되어 형성되는 솔더 프린트; 및
    상기 솔더 프린트를 형성하기 위하여 상기 패드에 대응되는 형상으로 형성되는 홀을 포함하는 스텐실 마스크를 포함하고,
    상기 스텐실 마스크의 상기 홀은 적어도 일부 영역이 나머지 영역보다 상기 비아홀에 가깝게 형성되는 기판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스텐실 마스크의 상기 홀의 일단은 타단보다 상기 비아홀에 가깝게 형성되고,
    상기 스텐실 마스크의 상기 홀의 상기 일단으로부터 상기 비아홀까지 최단 거리는 상기 스텐실 마스크의 상기 홀의 상기 일단이 마주보는 상기 패드의 가장자리까지의 거리보다 짧은 기판.
  6. 기판의 패드에 솔더 프린트를 형성하기 위한 스텐실 마스크에 있어서,
    상기 기판의 패드에 대응되어 형성되는 홀을 포함하고,
    상기 홀은 적어도 일부 영역이 나머지 영역보다 상기 패드에 포함된 비아홀에 가깝게 형성되는 스텐실 마스크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스텐실 마스크의 상기 홀의 일단은 타단보다 상기 패드의 상기 비아홀에 가깝게 형성되는 스텐실 마스크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스텐실 마스크의 상기 일단으로부터 상기 비아홀까지 최단 거리는 상기 스텐실 마스크의 상기 일단이 마주보는 상기 패드의 가장자리까지의 거리보다 짧은 스텐실 마스크.
  9. 기판의 패드에 스텐실 마스크의 홀이 대응하도록 배치하는 단계; 및
    상기 스텐실 마스크의 상기 홀을 통해 솔더 프린팅하는 단계를 포함하고,
    상기 스텐실 마스크의 상기 홀의 적어도 일부 영역은 나머지 영역보다 상기 패드에 포함된 비아홀에 가깝게 형성되는 기판 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스텐실 마스크의 상기 홀의 일단은 타단보다 상기 비아홀에 가깝게 형성되고,
    상기 스텐실 마스크의 상기 일단으로부터 상기 비아홀까지 최단 거리는 상기 스텐실 마스크의 상기 일단이 마주보는 상기 패드의 가장자리까지의 거리보다 짧은 제조 방법.
KR1020220012014A 2022-01-27 2022-01-27 기판 및 기판 제조 방법 KR20230115476A (ko)

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