KR100956688B1

KR100956688B1 - 인쇄회로기판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100956688B1
Application number: KR1020080043929A
Authority: KR
Inventors: 이석규; 슈히치 오카베; 조승현; 이재준
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2010-05-10
Also published as: KR20090118251A; US20090283302A1; JP2009278060A

Abstract

인쇄회로기판 및 그 제조방법이 개시된다. 전자소자가 실장되는 인쇄회로기판으로서, 회로 적층체, 회로 적층체에 적층되는 솔더 레지스트, 솔더 레지스트에 형성되는 금속 지지층, 금속 지지층에 형성되는 스티프너를 포함하는 인쇄회로기판 및 그 제조방법은, 강성이 있는 금속지지층과 스티프너를 신뢰성 있게 형성함으로써 제품 자체의 휨 발생을 최소화하고 패키지 공정 시 고온에 의한 휨을 억제할 수 있다.

코어리스 기판, 스티프너, 패키지 기판

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법 {Printed Circuit Board and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

전자기기의 고성능화 소형화됨에 따라 반도체 칩 단자 수는 현저하게 증가되고 있으며 이에 따라, 신호 전달 속도를 향상시키기 위하여 패키지 기판으로 사용되는 FC-BGA 기판의 코어(Core)의 두께가 얇아 지고 있다. 코어의 두께가 얇아짐에 따라 루프 인덕터(Loop inductance)의 값이 작아지기 때문에 신호 전달 속도가 향상될 수 있다.

코어가 없거나 코어의 두께가 얇아질수록 전기적 특성은 향상하지만 기판의 두께가 점점 얇아지면서 제품에 대한 공정 진행 시 휨 문제가 발생한다. 따라서 공정 진행이 어렵고, 공정에 많은 시간이 필요하게 되어 리드 타임(lead time)도 길어지는 문제가 있다. 또한 최종 FC-BGA 기판 제품의 휨 사양(warpage specification)에 맞지 않는 불량품이 많이 양산되는 문제점이 있다.

인쇄회로기판의 전자 부품이 소형화, 박형화 되면서 필연적으로 낮은 두께가 요구되고 있으며 고성능화에 따른 기판의 박형화에 대한 요구도 커지고 있다. 박형 인쇄회로기판은 두께가 얇아져 휨에 대에 취약한 구조를 가지며, 반복되는 열공정에서 발생하는 잔류응력에 의해서도 제품의 휠 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 박형 인쇄회로기판의 휨 저항성을 높이고, 솔더볼 또는 솔더 범프 접합 시 수행되는 고온의 열공정에서도 휨 발생이 최대한 억제될 수 있는 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 솔더 레지스트를 형성하는 단계, 제1 솔더 레지스트에 회로 적층체를 형성하는 단계, 회로 적층체에 제2 솔더 레지스트를 형성하는 단계, 제2 솔더 레지스트에 금속 지지층을 형성하는 단계, 금속 지지층에 스티프너를 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법이 제공된다.

여기에서 제1 솔더 레지스트를 형성하는 단계 이전에, 캐리어를 제공하는 단계를 더 포함하며, 제1 솔더 레지스트는 캐리어의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다.

그리고 제2 솔더 레지스트에 금속 지지층을 형성하는 단계 이후에, 제1 솔더 레지스트, 회로 적층체, 제2 솔더 레지스트 및 상기금속 지지층을 캐리어로부터 분 리하는 단계를 더 수행할 수 있다.

또한 제1 솔더 레지스트, 회로 적층체, 제2 솔더 레지스트 및 상기금속 지지층을 캐리어로부터 분리하는 단계는 라우팅 공정을 통하여 제1 솔더 레지스트, 회로 적층체, 제2 솔더 레지스트 및 금속 지지층의 일부를 절단함으로써 수행될 수 있다.

회로 적층체는 회로패턴층 및 절연층을 포함할 수 있다.

그리고 스티프너는 금속성 물질로 이루어지며, 금속 지지층에 스티프너를 형성하는 단계는, 초음파 접합 방식을 통하여 스티프너를 금속 지지층에 접합시킴으로써 수행될 수 있다.

그리고 제2 솔더 레지스트에 금속 지지층을 형성하는 단계는, 제2 솔더 레지스트 표면에 조도를 형성하는 단계, 무전해 도금을 통하여 제2 솔더 레지스트에 시드층을 형성하는 단계, 전해 도금을 통하여 시드층에 도전성 물질을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

제2 솔더 레지스트에 금속 지지층을 형성하는 단계 이후에, 금속 지지층의 일부를 선택적으로 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

금속 지지층의 일부를 선택적으로 제거하는 단계는, 금속 지지층에 감광성 물질을 적층하는 단계, 감광성 물질을 선택적으로 노광하고 현상함으로써 금속 지지층에 에칭 레지스트를 형성하는 단계, 금속 지지층을 에칭하는 단계로 수행될 수 있다.

그리고 캐리어는 기판, 기판의 일부분을 커버하는 분리층을 포함할 수 있으 며, 기판은 금속 적층판인이고, 분리층은 이형성 물질을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.

그리고 제1 솔더 레지스트, 회로 적층체, 제2 솔더 레지스트 및 금속 지지층을 캐리어로부터 분리하는 단계 이후에, 제1 솔더 레지스트와 제2 솔더 레지스트를 선택적으로 개방시키는 단계와 제1 솔더 레지스트 및 제2 솔더 레지스트가 개방됨으로써 노출된 회로 적층체에 솔더볼을 접합하는 단계를 더 수행할 수 있다.

제1 솔더 레지스트와 제2 솔더 레지스트를 선택적으로 개방시키는 단계는, 제1 솔더 레지스트 및 제2 솔더 레지스트의 일부에 레이져를 조사함으로써 수행될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전자소자가 실장되는 인쇄회로기판으로서, 회로 적층체, 회로 적층체에 적층되는 솔더 레지스트, 솔더 레지스트에 형성되는 금속 지지층, 금속 지지층에 형성되는 스티프너를 포함하는 인쇄회로기판이 제공된다.

적층체는 회로패턴층 및 절연층을을 포함할 수 있다.

그리고 솔더 레지스트는 회로 적층체의 일면에 적층되는 제1 솔더 레지스트, 회로 적층체의 타면에 적층되는 제2 솔더 레지스트를 포함할 수 있으며, 금속 지지층은 제2 솔더 레지스트에 형성될 수 있다.

스티프너는 금속성 물질을 포함하는 재질로 이루어지고, 초음파 접합 방식을 수행함으로써 금속 지지층에 접합될 수 있다. 그리고 스티프너는 전자소자가 실장되는 위치에 상응하여 일부가 개방될 수 있고, 스티프너 상면의 높이는 전자소자 상면의 높이와 상응할 수 있다.

그리고 금속 지지층 및 솔더 레지스트는 전자소자가 실장되는 위치에 상응하여 각각 일부가 개방될 수 있다.

한편, 스티프너는 금속 지지층의 일부를 커버하도록 형성될 수 있다.

회로 적층체와 전자소자는 회로 적층체에 접합되는 솔더볼을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 인쇄회로기판에 강성이 있는 금속지지층과 스티프너를 신뢰성 있게 형성함으로써 제품 자체의 휨 발생을 최소화하고 패키지 공정 시 고온에 의한 휨을 억제할 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법를 나타낸 순서도이고, 도 2 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조공정를 나타낸 흐름도이다. 도 2 내지 도 16을 참조하면, 캐리어(10), 기판(12), 분리층(14), 제1 솔더 레지스트(20), 제2 솔더 레지스트(22), 회로 적층체(30), 회로패턴층(32), 회로패턴(32a), 패드(32b), 절연층(34), 절연재(36), 비아(38), 금속 지지층(40), 시드층(42), 에칭 레지스트(46), 스티프너(50), 솔더볼(60)이 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 먼저 도 2에 도시된 바와 같이 캐리어(10)를 제공한다(S100).

캐리어(carrier, 10)는 기판이 형성되는 기반이 되며, 각 공정 장비들간의 이송 과정에서 기판을 형성하기 위한 중간 생성물을 지지하는 역할을 수행한다. 코어가 존재하지 않는 박판 코어리스(coreless) 인쇄회로기판의 제조공정에서는 캐리어를 이용하여 이송 및 적층 공정이 이루어진다.

본 실시예에 따르면 캐리어(10)는 기판(12), 그리고 기판(12)의 일부분을 커버하는 분리층(14)으로 구성될 수 있다.

기판(12)은 캐리어(10) 위에 적층되는 솔더 레지스트와 회로 적층체(30)가 이송 및 공정 단계에서 휘지 않도록 하는 지지체 역할을 한다. 따라서 기판(12)은 캐리어 위에 적층되는 물질과의 열팽창 계수 차이가 작은 물질일수록 좋다. 본 실시예에 따르면 절연재에 금속박이 적층된 금속 적층판일 수 있다. 기판(12)은 일반적으로 사용되는 동박 적층판(CCL, Copper Clad Laminate)이 가능하며, 그외 다양한 물질이 적층되는 공정의 성질에 적합한 금속 적층판이 될 수 있다.

분리층(14)은 도 2에 도시된 바와 같이 기판(12)의 전면을 커버하지 않도록 형성되어 있다. 분리층(14)은 후술한 적층 공정 후, 캐리어(10)를 적층된 회로 적층체(30) 및 솔더 레지스트(20)로부터 용이하게 분리할 수 있도록 하는 역할을 한다.

본 실시예에 따르면 캐리어(10) 위에 솔더 레지스트(20)가 적층된다. 그리고 솔더 레지스트와 그 위에 적층되는 회로 적층체(30)는 후술할 공정에서 캐리어와 분리된다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면 분리층(14)은 솔더 레지스트가 캐리어로부터 쉽게 분리 될 수 있는 이형성 물질을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.

이형성 물질은 금속 적층판 위에 형성되는 이형 필름일 수 있으며, 그외 이외에도 본 발명의 목적범위 내에서 다양한 형태로 금속 적층판 위에 형성될 수 있다. 또한 이형성 물질은 금속 적층판의 일부를 커버한다. 이것은 후술할 제1 솔더 레지스트(20)가 적층 및 이송 과정에서 캐리어(10)로부터 임의로 분리되지 않도록 하기 위함이다.

그리고 나서 도 3과 같이 캐리어(10)의 일면 또는 양면에 제1 솔더 레지스트(20)를 형성한다(S200).

제1 솔더 레지스트(20)는 캐리어(10)의 기판(12) 및 분리층(14)을 커버한다. 분리층이 기판(12)의 일부를 커버하므로, 분리층에 의하여 커버되지 않은 영역에서 제1 솔더 레지스트와 기판이 서로 결합될 수 있다. 제1 솔더 레지스트가 캐리어의 기판(12) 표면과 결합됨으로써 기판의 제조공정 동안 캐리어 및 제1 솔더 레지스트의 상대적 위치를 고정시킬 수 있다.

제1 솔더 레지스트(20)는 필름 형태의 DFSR (Dry film type Solder Resist)를 기판(12) 및 분리층(14)을 커버하도록 적층함으로써 형성할 수 있다. 또한 솔더 레지스트 잉크를 도포하는 방법에 의해서도 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 솔더 레지스트(20)와 캐리어(10)의 기 판(12)은 이형성 물질이 중간에 개재된 상태에서 외측부에서 서로 접할 수 있다.

그리고 나서, 제1 솔더 레지스트(20)에 회로 적층체(30)를 형성한다(S300). 회로 적층체를 형성하는 단계는 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

도 4를 참조하면, 제1 솔더 레지스트(20) 위에 회로패턴(32a)이 형성된다. 도 5와 같이 회로패턴(32a)을 절연시키는 절연재(36)가 적층되고, 상층과 하층 회로패턴을 연결하는 비아(38) 및 회로패턴(32a)이 세미-에디티브 방식(Semi additive process)으로 형성된다. 그리고 도 4와 도 5의 공정이 반복됨으로써 도 6과 같이 하나 이상의 회로패턴층(32) 및 하나 이상의 절연층(34)을 포함하는 회로적층체가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회로 적층체(30)를 제1 솔더 레지스트(20) 위에 빌드-업(build-up)하는 공정은 다음과 같이 진행될 수 있다. 무전해 도금으로 제1 솔더 레지스트의 일면에 금속층을 형성하고 금속층을 소정의 형상으로 패터닝하여 도 4와 같이 회로패턴(32a)을 형성한다. 형성된 회로패턴에 절연재(36)를 적층한다. 그리고 절연재(36)에서 회로패턴(32a)에 상응하는 부분을 레이저 드릴링 등으로 제거하여 비아홀을 형성하고, 비아홀에 금속을 충전하여 비아(38) 및 회로패턴(32a)를 형성한다. 이에 의하여 하나의 회로패턴층(32)과 하나의 절연층(34)이 형성될 수 있으며, 여러 층의 회로패턴층과 절연층을 포함하는 회로적층체(230)는 앞서 언급된 공정을 반복하여 형성될 수 있다.

본 발명에 대한 설명 및 도면에서는 회로 적층체(30)를 제1 솔더 레지스트(20) 위에 형성하는 공정은 캐리어(10)의 일면에만 형성하는 것을 개시하였으나, 캐리어의 양쪽에서 진행할 수도 있다. 결국 후술하는 캐리어 분리 공정에서 캐리어를 제거함으로써 2개의 동일한 코어리스 인쇄회로기판에 제조될 수 있다.

그리고 나서 도 7와 같이 회로적층체에 제2 솔더 레지스트(22)를 형성한다(S400).

제2 솔더 레지스트(22)는 회로 적층체(30) 상면에 노출된 회로패턴(32a) 및 절연재(36)를 커버하도록 필름 형태의 DFSR (Dry film type Solder Resist)를 적층함으로써 형성될 수 있다. 또한 솔더 레지스트 잉크를 도포하는 방법에 의해서도 형성할 수 있다.

다음으로 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 제2 솔더 레지스트(22)에 금속 지지층(40)을 형성한다(S500).

본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 솔더 레지스트(22)에 금속 지지층(40)을 형성하기 위한 시드층(42)이 잘 형성되도록 제2 솔더 레지스트 표면에 조도를 형성할 수 있다. 제2 솔더 레지스트 상부에 무전해 도금 시 시드층이 잘 달라붙게 하기 위하여 표면 처리인 디스미어(Desmear) 처리 공정을 수행할 수 있다.

그리고 나서 도 9와 같이 무전해 도금을 통하여 상기 제2 솔더 레지스트(22)에 시드층(42)을 형성한다. 시드층은 무전해 화학 동도금 과정에서 얇게 형성된다. 시드층은 후술할 전해 도금 공정에서 도전성 물질을 형성될 수 있는 기반층 역할을 한다.

그리고 나서 도 10과 같이 전해 도금을 통하여 상기 시드층(42)에 도전성 물질을 형성한다. 전해 도금 과정에서 시드층(42)에는 도금 물질이 형성된다. 그리고 전해 도금을 일정시간 수행함으로써 원하는 두께의 도전성 물질을 형성할 수 있다.

시드층(42) 위에 형성된 도전성 물질은 금속 지지층(40)으로 박판 코어리스 기판이 캐리어(10)로부터 분리된 후에 기판이 휘어지는 것을 방지한다. 즉 코어리스 기판은 코어층을 포함하지 않으므로 기판의 자체 강성이 상대적으로 약할 수 있다. 따라서 기판에 추가적인 강성을 제공하기 위해서 기판의 외부에 금속 지지층을 형성한다.

그리고 나서 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 금속 지지층(40)의 일부를 선택적으로 제거한다(S600). 금속 지지층(40)은 제2 솔더 레지스트(22)를 커버하는데, 인쇄회로기판에 실장되는 전자 소장의 위치와 그것이 인쇄회로기판과 접합되는 위치에 상응하는 부분에서 일부가 제거될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 금속 지지층(40)의 일부가 선택적으로 제거된 부분에서 솔더볼(60)이 인쇄회로기판에 접합될 수 있고, 솔더볼(60)에 의해 전자소자가 인쇄회로기판과 전기적으로 연결될 수 있다.

금속 지지층(40)의 일부를 선택적으로 제거함으로써 일부를 개방시키기 위해 금속 지지층에 감광성 물질을 적층한다(S610). 그리고 나서 감광성 물질을 선택적으로 노광하고 현상함으로써 도 11과 같이 금속 지지층에 에칭 레지스트(46)를 형성할 수 있다(S620). 본 실시예에 따르면 에칭 레지스트는 금속 지지층이 제거될 부분만을 노출시킨다.

그리고 나서 에칭 용액을 공급함으로써 도 12와 같이 에칭 레지스트(46)에 의해 커버되지 않은 금속 지지층(40)을 식각한다(S630). 금속 지지층의 일부가 식 각됨으로써 제2 솔더 레지스트(22)도 일부 노출될 수 있다.

다음으로 도 13에 도시된 바와 같이 제1 솔더 레지스트(20), 회로 적층체(30), 제2 솔더 레지스트(22) 및 금속 지지층(40)을 캐리어(10)로부터 분리한다(S700).

캐리어(10)는 기판의 제조공정에서만 활용되고 최종 생성품인 코어리스 인쇄회로기판에는 포함되지 않는다. 따라서 제1 솔더 레지스트(20), 회로 적층체(30), 제2 솔더 레지스트(22) 및 금속 지지층(40)을 캐리어로부터 분리하는 공정이 수행된다.

위에서 설명한 바와 같이 캐리어(10)의 분리층(14)은 이형성 물질로 형성될 수 있고, 캐리어의 기판(12) 일부를 커버한다. 제1 솔더 레지스트(20)는 이형성 물질이 형성되지 않은 부분에서 캐리어의 기판(12)과 결합되어 있다.

도 13과 같이 라우팅 공정을 수행함으로써 상기 제1 솔더 레지스트(20), 상기 회로 적층체(30), 상기 제2 솔더 레지스트(22) 및 상기 금속 지지층(40)의 일부를 절단한다. 여기에서 제1 솔더 레지스트(20)가 캐리어(10)와 접합되어 있는 부분을 절단함으로써 캐리어를 분리할 수 있다.

본 실시예에 다르면 제1 솔더 레지스트(20)와 캐리어(10) 사이의 결합력을 제공하는 계면을 제1 솔더 레지스트와 캐리어의 분리층(14) 사이의 계면으로 제한함으로써 캐리어를 용이하게 분리할 수 있다. 라우팅 공정에 의하여 제1 솔더 레지스트는 캐리어의 분리층(14)에만 얻혀 있는 상태가 된다.

이러한 분리 공정의 특징은 제1 솔더 레지스트(20)를 캐리어(10)의 기판(12) 과 직접 접합되지 않은 부분만을 활용하는 것이다. 도 13과 같이 라우팅 공정을 행함으로써 이형성 물질인 분리층(14)과 접하고 있는 제1 솔더 레지스트(20), 그에 적층된 회로 적층체(30), 제2 솔더 레지스트(22) 및 금속 지지층(40)은 캐리어로부터 쉽게 분리될 수 있다.

본 실시예에서는 캐리어(10)까지 완전히 절단되어 있으나, 필요에 따라서 라우팅절단 깊이를 캐리어(10)의 기판(12)에 이르지 않도록 함으로써 캐리어의 기판(12)을 재활용 할 수 있다.

다음으로 도 14에 도시된 바와 같이 제1 솔더 레지스트(20)와 제2 솔더 레지스트(22)를 선택적으로 개방한다(S800). 금속 지지층(40)을 선택적으로 제거하는 단계(S600)에서 제2 솔더 레지스트는 부분적으로 노출되었다. 즉 금속 지지층은 인쇄회로기판에 실장되는 전자 소장의 위치에 상응하여 일부가 개방된 상태이다.

금속 지지층(40)이 선택적으로 제거된 부분에서 노출된 제2 솔더 레지스트(22)를 선택적으로 개방한다. 제2 솔더 레지스트가 개방됨으로서 회로 적층체(30)의 회로패턴(32a) 및 패드(32b)는 외부로 노출될 수 있다. 노출된 회로패턴 및 패드에 접합되는 솔더볼(60)을 통하여 인쇄회로기판과 전자소자는 전기적으로 연결될 수 있다.

또한 제1 솔더 레지스트(20)는 인쇄회로기판이 실장되는 메인보드에 대향하는 면이 될 수 있다. 따라서 제1 솔더 레지스트를 선택적으로 개방하고 개방되어 노출된 회로패턴(32a) 및 패드(32b)에 솔더볼(60)을 접합함으로써 인쇄회로기판은 외부 기판과 연결될 수 있다.

한편, 도 14와 같이 제1 솔더 레지스트(20)와 제2 솔더 레지스트(22)를 선택적으로 개방하는 공정은 제1 솔더 레지스트(20) 및 제2 솔더 레지스트의 개방하고자 하는 부분에 레이져를 조사함으로써 수행될 수 있다. 본 실시예에 따르면 캐리어(10)가 분리된 후, 제1 솔더 레지스트 및 제2 솔더 레지스트는 경화된 상태이다. 따라서 레이저롤 경화된 제1 솔더 레지스트 및 제2 솔더 레지스트에 부분적으로 조사함으로써 제1 솔더 레지스트 및 제2 솔더 레지스트를 선택적으로 개방시킬 수 있다.

그리고 나서 도 15와 같이 외부로 노출된 패드(32b)에 솔더볼(60)을 접합한다(S900). 솔더볼은 전자소자가 실장되는 면에서는 전자소자와 인쇄회로기판의 도통 수단이며, 인쇄회로기판이 메인보드에 실장되는 면에서는 메인보드와 인쇄회로기판의 도통 수단이 된다.

제1 솔더 레지스트(20) 및 제2 솔더 레지스트(22)가 개방되고, 솔더볼(60)이 패드(32b)에 접합되기 이전에, 패드는 니켈/금 도금에 의해 표면 처리될 수 있다. 또한 유기물을 이용한 표면 처리 방식(OSP)도 가능하다.

다음으로 도 16과 같이 금속 지지층(40)에 스티프너(50)를 형성한다(S1000). 스티프너는 코어리스 인쇄회로기판에 강성을 부여한다. 스티프너는 강성이 있는 금속성 물질 일 수 있다. 스티프너는 금속성 물질이며, 도금 과정에서 도전성 물질로 형성된 금속 지지층을 접합하기 위해 초음파 접합 공정이 수행될 수 있다.

초음파 접합 공정을 수행하여 도 16과 같이 금속 지지층(40)에 강성이 있는 금속 스티프너(50)를 부착할 수 있다. 스티프너는 금속 중간 지지체와 같은 재질일 수 있다. 스티프너는 구리(Copper) 혹은 기타 금속(SUS, Ni)을 포함하는 재질일 수 있다. 초음파 접합의 원리에 따르면 같은 물성끼리 가장 접착이 잘되므로 금속 지지층과 스티프너 모두 구리(copper)로 이루어진 스티프너를 사용하는 것이 바람직하다.

초음파 접합의 원리는 금속과 금속의 조직간의 물리적인 끼어들기를 통하여 이루어지는 것이다. 본 실시예에 따르면 스티프너(50)와 금속 지지층(40)을 짧은 시간 내에 신뢰성 있게 접합할 수 있다.

초음파 접합을 통한 스티프너(50) 부착의 경우 공정 시간이 수초 이내일 수 있다. 따라서 초음파 접합 방식을 이용하면 고분자 수지를 사용한 스티프너 접합 공정에 비해 상당히 적은 시간에 많은 양의 작업을 진행할 수 있다.

그리고 도 16과 같이 스티프너(50)는 전자소자가 실장되는 위치에 상응하여 일부가 개방되어 있다. 스티프너가 개방된 부분에 전자소자가 실장됨으로써 전체 패키지 기판 모듈의 두께를 줄일 수 있다.

도 1 내지 도16을 참조하여 설명한 인쇄회로기판 제조방법을 통해 제조 공정상에서 휨 발생이 제거된 인쇄회로기판이 제공될 수 있다. 또한 제조 후에도 금속 지지층(40) 및 스티프너를 통하여 전자소자 실장 및 솔더볼 접합 공정에서 휨 발생이 저감된 인쇄회로기판을 제공할 수 있다.

이하 도 17을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판을 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 도 17과 같이 전자소자가 실장되는 인쇄회로 기판으로서, 회로 적층체(30), 회로 적층체에 적층되는 솔더 레지스트(20, 22), 솔더 레지스트에 형성되는 금속 지지층(40), 금속 지지층에 형성되는 스티프너(50)를 포함하는 인쇄회로기판이 개시된다.

인쇄회로기판의 회로 적층체는 하나 이상의 회로패턴층(32) 및 하나 이상의 절연층(34)을 포함한다. 즉 회로 적층체(30)는 회로패턴층과 절연층이 교대로 적층된 다층 기판일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 회로적층체의 일면에는 제1 솔더 레지스트(20)가 형성된다. 제1 솔더 레지스트는 회로 적층체(30)의 일면에 적층되고, 회로 적층체의 타면에는 제2 솔더 레지스트(22)가 적층될 수 있다.

제2 솔더 레지스트에는 금속 지지층(40)이 형성될 수 있다. 금속 지지층은 제2 솔더 레지스트에 형성되어 코어리스 인쇄회로기판에 강성을 부여한다. 또한 본 실시예에 따르면 금속 지지층에 스티프너(50)가 형성됨으로써 보다 큰 강성을 인쇄회로기판에 부여할 수 있다.

금속 지지층(40), 제2 솔더 레지스트(22)는 전자소자가 인쇄회로기판에 실장되는 위치에 상응하여 각각 일부가 개방될 수 있다. 금속 지지층(40)과 제2 솔더 레지스트(22)는 일부가 개방됨으로써 회로 적층체(30)의 회로패턴(32a) 또는 패드(32b)가 외부로 노출될 수 있다. 노출된 회로패턴 또는 패드에 솔더볼(60)이 접합된다. 솔더볼을 통하여 전자소자는 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된다.

그리고 회로 적층체(30)의 타면에는 제2 솔더 레지스트(22)가 적층되는데, 제2 솔더 레지스트 또한 일부가 개방될 수 있다. 제2 솔더 레지스트가 일부 개방됨 에 따라 회로패턴(32a) 또는 패드(32b)가 노출될 수 있다. 노출된 회로패턴 또는 패드에는 솔더볼(60)이 접합되고, 솔더볼을 통해서 인쇄회로기판은 외부 기판과 전기적으로 연결될 수 있다.

코어리스 인쇄회로기판의 강성을 보강하는 스티프너(50)는 도 17과 같이 전자소자가 실장되는 위치에 상응하여 일부가 개방되어 있다. 스티프너는 일부가 개방되어 뚫린 형상이다. 스티프너의 개방된 부분을 통하여 전자소자가 인쇄회로기판에 실장되고, 전자소자는 솔더볼(60)을 통하여 회로적층체와 연결될 수 있다.

본 실시예에서는 전자소자가 스티프너에 둘러싸여 실장될 수 있도록 스티프너의 일부가 개방된 형상을 나타내었으나, 스티프너는 설계자의 의도 및 전자소자의 실장 위치에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.

그리고 스티프너(50) 상면의 높이는 실장되는 전자소자 상면의 높이와 상응하도록 형성할 수 있다. 다시 말해서 금속 지지층(40) 위에 형성된 스티프너(50)의 윗면을 높이와 코어리스 인쇄회로기판에 실장된 전자소자의 윗면 높이를 동일하게 맞춰주는 것이 좋다. 스티프너의 상면과 전자소자의 상면의 높이가 동일하면 향후 열방출 효과를 위해 설치하게 되는 금속 히트 스프레더(Heat spreader)를 제작하게 될 때 아주 용이한 구조가 될 수 있다. 따라서 스티프너의 두께는 어떤 두께의 전자소자가 실장되는지에 따라서 달라질 수 있다.

예를 들어 전자소자의 두께가 500um 이면, 금속 지지층(40) 두께를 25~50um, 스티프너(50) 두께를 475~450 um정도로 하여 향후 형성하게 될 히트 스프레더(heat spreader) 공정을 용이하게 할 수 있다.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조공정에서 설명한 바와 같이, 스티프너(50)는 금속성 물질을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 전해 도금 과정을 통하여 형성되는 금속 지지층(40)과 동일한 금속 물질로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 스티프너(50)의 재료로는 금속 지지층(40)과 같은 구리(Copper) 혹은 기타 금속(SUS, Ni)이 될 수 있다. 그리고 전술한 바와 같이 초음파 접합 방식으로 스티프너(50)를 금속 지지층에 형성할 수 있다.

박판 코어리스(Coreless) 인쇄회로기판과 같이 휨이 발생하기 쉬운 구조의 경우, 강성이 있는 스티프너(50)를 사용하여 제품의 휨 현상을 방지할 수 있다. 또한 스티프너가 접합된 후, 인쇄회로기판의 사용자 측에서 수행되는 여러 차례의 열공정(IR reflow 공정)에서도 휨이 적은 안정적인 박판 코어리스 기판을 제공할 수 있다.

그리고 스티프너(50)는 접합 공정에서 발생하는 위치 공차(a)를 고려하여 금속 지지층(40)의 일부를 커버할 수 있다. 스티프너(50)를 금속 지지층에 부착하기 위해 초음파 접합 장비에서 초음파 조건에서 힘을 가하게 된다. 초음파 접합 장치의 혼(Horn)을 이용하여 스티프너와 금속 지지층 사이에 힘을 가하게 된다. 좌우 진동에 의한 금속 조직간의 물리적인 끼어들기 접합 방식을 이용하므로 국부적으로 50 um의 접합 위치 공차가 발생될 수 있다. 따라서 이러한 공차를 고려하여 도 17에 도시된 바와 같이 스티프너(50)와 금속 지지층(40)을 접합 시 위치 공차(a)를 50 um 이상 주어서 작업의 효율성을 도모할 수 있다.

요컨대 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법은 금속 지지층 및 스티프너를 사용함으로써 제품 자체의 휨이 적고, 패키지 공정 시 휨에 강한 인쇄회로기판을 제공할 수 있다. 그리고 금속 지지층과 스티프너의 접착 신뢰성이 우수하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 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.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조방법를 나타낸 순서도.

도 2 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조공정를 나타낸 흐름도.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 캐리어 12: 기판

14: 분리층 20: 제1 솔더 레지스트

22: 제2 솔더 레지스트 30: 회로 적층체

32: 회로패턴층 32a: 회로패턴

32b: 패드 34: 절연층

36: 절연재 38: 비아

40: 금속 지지층 42: 시드층

46: 에칭 레지스트 50: 스티프너

60: 솔더볼

Claims

제1 솔더 레지스트를 형성하는 단계;

상기 제1 솔더 레지스트에 회로 적층체를 형성하는 단계;

상기 회로 적층체에 제2 솔더 레지스트를 형성하는 단계;

상기 제2 솔더 레지스트에 금속 지지층을 형성하는 단계; 및

상기 금속 지지층에 스티프너를 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 솔더 레지스트를 형성하는 단계 이전에,

캐리어를 제공하는 단계를 더 포함하며,

상기 제1 솔더 레지스트는 상기 캐리어의 일면 또는 양면에 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제2항에 있어서,

상기 제2 솔더 레지스트에 금속 지지층을 형성하는 단계 이후에,

상기 제1 솔더 레지스트, 상기 회로 적층체, 상기 제2 솔더 레지스트 및 상 기금속 지지층을 상기 캐리어로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 제1 솔더 레지스트, 상기 회로 적층체, 상기 제2 솔더 레지스트 및 상기금속 지지층을 상기 캐리어로부터 분리하는 단계는,

라우팅 공정을 통하여 상기 제1 솔더 레지스트, 상기 회로 적층체, 상기 제2 솔더 레지스트 및 상기 금속 지지층의 일부를 절단함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 회로 적층체는 회로패턴층 및 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 스티프너는 금속성 물질로 이루어지며,

상기 금속 지지층에 스티프너를 형성하는 단계는,

초음파 접합 방식을 통하여 상기 스티프너를 상기 금속 지지층에 접합시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 솔더 레지스트에 금속 지지층을 형성하는 단계는,

무전해 도금을 통하여 상기 제2 솔더 레지스트에 시드층을 형성하는 단계;

전해 도금을 통하여 상기 시드층에 도전성 물질을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 제2 솔더 레지스트에 금속 지지층을 형성하는 단계는,

상기 제2 솔더 레지스트에 시드층을 형성하는 단계 이전에, 상기 제2 솔더 레지스트 표면에 조도를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 솔더 레지스트에 금속 지지층을 형성하는 단계 이후에,

상기 금속 지지층의 일부를 선택적으로 제거하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
제9항에 있어서,

상기 금속 지지층의 일부를 선택적으로 제거하는 단계는,

상기 금속 지지층에 감광성 물질을 적층하는 단계;

상기 감광성 물질을 선택적으로 노광하고 현상함으로써 상기 금속 지지층에 에칭 레지스트를 형성하는 단계;

상기 금속 지지층을 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제2항에 있어서,

상기 캐리어는,

기판;

상기 기판의 일부분을 커버하는 분리층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 기판은 금속 적층판인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제11항에 있어서,

상기 분리층은 이형성 물질을 포함하는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 제1 솔더 레지스트, 상기 회로 적층체, 상기 제2 솔더 레지스트 및 상기 금속 지지층을 상기 캐리어로부터 분리하는 단계 이후에,

상기 제1 솔더 레지스트와 상기 제2 솔더 레지스트를 선택적으로 개방시키는 단계; 및

상기 제1 솔더 레지스트 및 상기 제2 솔더 레지스트가 개방됨으로써 노출된 상기 회로 적층체에 솔더볼을 접합하는 단계를 더 포함하는 인쇄회로기판 제조방법.
제14항에 있어서,

상기 제1 솔더 레지스트와 상기 제2 솔더 레지스트를 선택적으로 개방시키는 단계는,

상기 제1 솔더 레지스트 및 상기 제2 솔더 레지스트의 일부에 레이져를 조사함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조방법.
전자소자가 실장되는 인쇄회로기판으로서,

회로 적층체;

상기 회로 적층체에 적층되는 솔더 레지스트;

상기 솔더 레지스트에 형성되는 금속 지지층; 및

상기 금속 지지층에 형성되는 스티프너를 포함하는 인쇄회로기판.
제16항에 있어서,

상기 회로 적층체는 회로패턴층 및 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제16항에 있어서,

상기 솔더 레지스트는

상기 회로 적층체의 일면에 적층되는 제1 솔더 레지스트;

상기 회로 적층체의 타면에 적층되는 제2 솔더 레지스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제18항에 있어서,

상기 금속 지지층은 상기 제2 솔더 레지스트에 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제16항에 있어서,

상기 스티프너는 금속성 물질을 포함하는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제16항에 있어서,

상기 스티프너는 초음파 접합 방식을 수행함으로써 상기 금속 지지층에 접합되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제16항에 있어서,

상기 스티프너는 상기 전자소자가 실장되는 위치에 상응하여 일부가 개방된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제16항에 있어서,

상기 금속 지지층 및 상기 솔더 레지스트는 상기 전자소자가 실장되는 위치에 상응하여 각각 일부가 개방된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제16항에 있어서,

상기 스티프너 상면의 높이는 상기 전자소자 상면의 높이와 상응하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제16항에 있어서,

상기 스티프너는 상기 금속 지지층의 일부를 커버하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
제16항에 있어서,

상기 회로 적층체와 상기 전자소자는 상기 회로 적층체에 접합되는 솔더볼을 통하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.