KR102149392B1 - 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은 베이스부와, 상기 베이스부의 표면 및 내부 중 적어도 하나에 형성된 배선 구조 및 상기 베이스부의 외곽에 이를 두께 방향으로 관통하도록 형성되며 측면이 외부로 노출된 복수의 스티칭 비아를 포함하는 인쇄회로기판을 제공한다.

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{Printed circuit board and manufacturing method of the same}
본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 인쇄회로기판의 방열 특성이나 안정성을 향상시키기 위한 필요성이 대두되고 있다. 특히, 여러 개의 반도체 칩을 하나의 기판에 스택하여 실장하는 MCP(Multi Chip Package), 또는 반도체 칩이 실장된 여러 개의 기판을 스택하는 POP(Package On Package)와 같이, 전자소자 패키지가 소형화, 복합화됨에 따라, 전자소자 패키지용 인쇄회로기판은 더욱 향상된 방열 특성, 안정성, 신뢰성 등이 요구된다.
이러한 방열 특성 등의 향상과 더불어, 인쇄회로기판은 기판 내에서 신호 전달이나 전력 전달 시 전자파가 발생 되는데, 당 기술 분야에서는 이러한 전자파 노이즈를 저감하기 위한 노력이 시도되고 있다
한국공개특허 제2014-0021910호
본 발명의 목적 중 하나는 기판의 측면을 따라 노출된 스티칭 비아를 배치함으로써 전자파 차단 성능 및 방열 특성이 향상될 수 있는 인쇄회로기판 및 이를 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은,
베이스부와, 상기 베이스부의 표면 및 내부 중 적어도 하나에 형성된 배선 구조 및 상기 베이스부의 외곽에 이를 두께 방향으로 관통하도록 형성되며 측면이 외부로 노출된 복수의 스티칭 비아를 포함하는 인쇄회로기판을 제공한다.
한편, 본 발명의 다른 측면은, 베이스부를 마련하는 단계와, 상기 베이스부의 표면 및 내부 중 적어도 하나에 배선 구조를 형성하는 단계와, 상기 베이스부를 두께 방향으로 관통하며, 적어도 일 방향으로 어레이를 형성하는 복수의 스티칭 비아를 형성하는 단계 및 상기 베이스부 및 상기 복수의 스티칭 비아를 두께 방향으로 절단하여 단위 인쇄회로기판을 얻는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법을 제공한다.
본 발명의 여러 효과 중 일 효과로서, 기판의 측면을 따라 노출된 스티칭 비아를 배치함으로써 인쇄회로기판의 전자파 차단 성능 및 방열 특성을 향상시킬 수 있으며, 나아가 이러한 인쇄회로기판을 효율적으로 제조할 수 있는 제조방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이다.
도 2는 스티칭 비아를 구비하지 않는 인쇄회로기판의 전자파 노이즈 특성을 나타낸 것이다.
도 3은 본 실시 형태에 따라 스티칭 비아가 채용된 인쇄회로기판의 전자파 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예(실선)와 비교 예(점선)의 전기적 특성 차이를 알아보기 위하여 저항(Input Impedance) 특성을 비교하여 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일시 형태에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6 내지 11은 본 발명의 변형된 실시 형태에 따라 얻어질 수 있는 스티칭 비아의 형태를 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시 예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 예를 들어, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 "일 실시 예(one example)"라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 그러나, 아래 설명에서 제시된 실시 예들은 다른 실시예의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 인쇄회로기판(100)은 베이스부(110), 배선 구조(120) 및 베이스부(110)의 외곽에 배치된 복수의 스티칭 비아(130)를 포함하는 구성이다.
베이스부(110)는 인쇄회로기판(100)의 코어 영역을 이루며, 그 형상이 특별히 제한되는 것은 아니지만 도 1에서 볼 수 있듯이 판상으로 형성될 수 있다. 베이스부(110)는 기본적으로는 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 절연 물질로는, 예컨대, 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들에 유리 섬유 또는 무기 필러와 같은 보강재가 함침된 수지, 예를 들어, 프리프레그(PPG)가 사용될 수 있으며, 다만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
배선 구조(120)는 베이스부(110)의 표면 및 내부 중 적어도 하나에 형성되는데, 일반적으로는 베이스(110)의 표면과 내부 모두에 형성될 수 있다. 구체적으로, 배선 구조(120)는 베이스부의 표면 및 내부 중 적어도 하나에 형성된 회로 패턴 및 상기 회로 패턴을 연결하는 도전성 비아를 포함할 수 있다. 상기 도전성 비아는 베이스부(110)를 두께 방향으로 관통하여 형성되어 서로 다른 레벨에 형성된 회로 패턴을 연결할 수 있으며, 도 1에서는 베이스부(110)의 표면으로 노출된 부분만 도시되어 있다. 필요에 따라 배선 구조(120)의 형태를 조절하여 이룰 수 있는 사항으로서, 배선 구조(120) 중 베이스부(110)의 상하면에 형성된 영역은 그라운드 단자를 형성하며, 또한, 배선 구조(120) 중 베이스부(110)의 내부에 형성된 영역은 파워 단자를 이룰 수 있다.
한편, 배선 구조(120)를 이루는 회로 패턴과 도전성 비아는 전기 전도성이 우수한 구리, 니켈, 은 등의 금속을 당 기술 분야에서 공지된 방법, 예컨대, 도금, 증착 등의 방법으로 형성할 수 있다. 또한, 도 1에 나타낸 배선 구조(120)의 형태는 본 실시 형태에서 채용 가능한 일 예를 나타낼 뿐이며, 회로 패턴 및 도전성 비아의 형상이나 위치 등은 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있을 것이다.
본 실시 형태의 경우, 베이스부(110)의 외곽에는 이를 두께 방향으로 관통하며 측면이 외부로 노출된 복수의 스티칭 비아(130)가 배치되어 있다. 도 1에 도시된 것과 같이, 스티칭 비아(130)는 베이스부(110)의 일 모서리를 따라 어레이 형태로 형성될 수 있으며, 다만, 도 1에서는 베이스부(110)의 4개의 모서리 전체에 형성된 형태를 나타내고 있으나 3개 이하의 모서리에만 형성될 수도 있다 할 것이다. 이 경우, 도 1에서 볼 수 있듯이, 스티칭 비아(130)가 베이스부(110)에서 2개 이상의 모서리에 배치된다면, 일 모서리에 배열된 일 어레이는 인접한 타 모서리에 배열된 타 어레이와 하나의 스티칭 비아를 공유할 수 있다.
본 실시 형태에서 채용된 스티칭 비아(130)는 베이스부(110)의 외곽을 따라 형성됨으로써 인쇄회로기판(100)에서 발생된 전자파 노이즈를 효과적으로 차단할 수 있으며, 나아가, 방열 경로를 제공하여 인쇄회로기판(100)으로부터의 열을 효과적으로 방출할 수 있다. 이 경우, 방열 특성은 스티칭 비아(130)의 측면이 인쇄회로기판(100)의 외부로 노출될 경우에 극대화될 수 있으며, 다만, 스티칭 비아(130)의 측면이 반드시 외부로 노출되어야 하는 것은 아니다. 즉, 실시 형태에 따라 스티칭 비아(130)의 측면은 외부로 노출되지 않은 형태를 가질 수도 있으며, 이 경우에도 전자파 노이즈 차단 기능을 수행할 수 있을 것이다. 또한, 도 1에 구체적으로 나타나 있지는 않지만, 스티칭 비아(130)는 배선 구조(120) 중 그라운드 단자와 연결될 수 있으며, 이에 따라 전기적 특성(Pi 특성 등)이 향상될 수 있다.
다만, 스티칭 비아(130)와 배선 구조(120)가 반드시 연결되어야 하는 것은 아니며, 실시 형태에 따라, 스티칭 비아(130)는 배선 구조(120)와 전기적으로 연결되지 않게 설계될 수도 있을 것이다. 이러한 경우에도 스티칭 비아(130)는 전자파 차단이나 방열 기능 등을 수행할 수 있을 것이다. 상술한 스티칭 비아(130)의 여러 기능들을 고려하였을 때 스티칭 비아(130)는 전기전도성과 열전도성이 우수한 물질로 채용할 수 있을 것이며, 예컨대, 배선 구조(120) 중 도전성 비아와 동일한 물질(구리 등)로 이루어질 수 있다. 또한, 스티칭 비아(130)는 그 기능이나 공정 편의성 등을 고려하여 사이즈를 결정할 수 있으며, 보다 효과적으로 전자파 차단 등의 기능을 수행하기 위하여 상기 도전성 비아보다 직경이 크게 제공될 수 있다. 물론, 공정 편의성 등을 고려하여 스티칭 비아(130)와 상기 도전성 비아를 같은 크기로 형성할 수도 있을 것이다.
도 2 내지 4를 참조하여 스티칭 비아(130)의 기능을 더욱 설명한다. 우선, 도 2는 스티칭 비아를 구비하지 않는 인쇄회로기판의 전자파 노이즈 특성을 나타낸 것이다. 도 2a를 참조하면, 인쇄회로기판은 상하부에 그라운드 단자(GND)가 형성되고 그 사이에 파워 단자(PWR)가 형성될 수 있는데, 도 2b의 전자파 노이즈 시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯이, 인쇄회로기판의 측면을 통하여 다량의 전자파가 방출되고 있다.
이와 비교하여, 도 3은 본 실시 형태에 따라 스티칭 비아가 채용된 인쇄회로기판의 전자파 시뮬레이션 결과를 나타내는데, 도 3의 결과에서 볼 수 있듯이, 스티칭 비아에 의하여 전자파 노이즈가 획기적인 수준으로 저감되었다.
또한, 도 4는 본 발명의 실시 예(실선)와 비교 예(점선)의 전기적 특성 차이를 알아보기 위하여 저항(Input Impedance) 특성을 비교하여 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 스티칭 비아를 채용한 경우(실선)에 인쇄회로기판의 입력 저항이 감소된 것을 확인할 수 있으며, 이는 앞서 설명한 것과 같이, 스티칭 비아가 그라운드 단자로 기능하였기 때문으로 볼 수 있다.
이하, 상술한 인쇄회로기판을 효율적으로 제조할 수 있는 방법과 다양한 형태로 변형된 인쇄회로기판의 예를 설명한다. 도 5는 본 발명의 일시 형태에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 6 내지 11은 본 발명의 변형된 실시 형태에 따라 얻어질 수 있는 스티칭 비아의 형태를 개략적으로 나타낸 것이다.
우선, 도 5를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은 베이스부(110)를 마련하는 단계와 베이스부(110)의 표면 및 내부 중 적어도 하나에 배선 구조를 형성하는 단계를 포함하며, 도 5에서는 도 1과 달리 따로 배선 구조를 나타내지는 않았지만, 배선 구조를 적절히 형성할 수 있음은 통상의 기술자에게 자명한 사항이라 할 것이다. 또한, 베이스부(110)를 두께 방향으로 관통하며, 적어도 일 방향으로 어레이를 형성하는 복수의 스티칭 비아(130)를 형성하며, 이후, 베이스부(110) 및 복수의 스티칭 비아(130)를 두께 방향으로 절단하여 단위 인쇄회로기판을 얻을 수 있다.
이 경우, 복수의 스티칭 비아(130)는 도 5에 도시된 것과 같이, 복수의 열과 행을 이루어 배열될 수 있으며, 또한, 어레이를 형성하는 복수의 스티칭 비아(130)는 도 5에서 점선으로 나타낸 절단 선을 따라 한번에 절단될 수 있다. 이러한 공정에 의하여 얻어진 스티칭 비아(130)는 도 1에서 설명한 바와 같이, 베이스부(110)의 두께 방향으로 절단된 형태로서 상기 절단면은 인쇄회로기판의 측면과 공면(Co-plane)을 이룰 수 있으며, 다만, 후술할 바와 같이 모든 스티칭 비아(130)의 측면이 인쇄회로기판의 측면과 공면을 이루어야 하는 것은 아니다.
상술한 공정을 이용하여 인쇄회로기판을 제조함에 있어서, 스티칭 비아의 형상, 배열 형태, 절단 방식 등에 따라 다양한 형태의 스티칭 비아가 얻어질 수 있다. 우선, 도 6에 도시된 것과 같이, 스티칭 비아(130)가 하나의 모서리를 따라 일렬로 배열된 경우, 절단되는 영역(①, ②, ③)에 따라 스티칭 비아(130)의 모양은 도 7에서 볼 수 있듯이, 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 것과 같이, 스티칭 비아(130) 일 모서리를 따라 어레이의 배열 방향을 기준으로 좌우로 쉬프트되어 배치될 수도 있으며, 이 경우에도 절단되는 영역(①, ②, ③, ④)에 따라 도 9에서 볼 수 있듯이 다양하게 변형될 수 있다. 특히, 절단되는 영역이 베이스부(110)의 외곽에 가까울수록(도 9에서 ①, ②에 해당하는 구조) 스티칭 비아(130) 중에는 측면이 외부로 노출되지 않도록 형성되는 것이 생길 수 있다. 이 경우, 외부로 노출되지 않도록 형성된 비아는 스티칭 비아(130)에 포함되거나 스티칭 비아(130)가 아닌 추가적인 비아로 명명할 수도 있을 것이며, 어떠한 경우라도 앞서 설명한 전자파 차단, 방열, 그라운드 단자 기능 등을 수행할 수 있을 것이다. 물론, 외부로 노출되지 않도록 형성된 비아 역시 앞선 실시 형태와 같이, 배선 구조(특히, 그라운드 단자)와 전기적으로 연결되거나 연결되지 않을 수 있다.
한편, 앞선 실시 형태들에서는 스티칭 비아의 형상이 베이스부의 상부에서 보았을 때 원형인 경우, 즉, 전체적으로 원기둥의 형태를 갖는 예를 설명하였으나, 이에 제한되지 않으며, 스티칭 비아는 베이스부의 상부에서 보았을 대 사각형(도 10)이나 삼각형(도 11)의 형태로 형성될 수도 있을 것이다. 또한, 명시적으로 나타내지는 않았지만, 복수의 스티칭 비아 중 적어도 2개는 서로 모양이 상이한 모양으로 형성될 수 있으며, 여기서 상이한 모양이란 도 10, 11과 같이 베이스부의 상부에서 보았을 때의 형상이 다른 경우나 상술한 절단 공정에 의하여 인쇄회로기판에 다른 형태로 포함되는 경우 등을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 명시적으로 나타내지는 않았지만, 스티칭 비아는 원기둥, 삼각기둥, 사각기둥 등의 형태 외에도 측면이 경사진 형태로 채용될 수도 있을 것이다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 인쇄회로기판
110, 210, 310: 베이스부
120: 배선 구조
130, 230, 330: 스티칭 비아

Claims (19)

  1. 베이스부;
    상기 베이스부의 표면 및 내부 중 적어도 하나에 형성된 배선 구조; 및
    상기 베이스부의 외곽에 이를 두께 방향으로 관통하도록 형성된 복수의 스티칭 비아; 를 포함하며,
    상기 복수의 스티칭 비아 각각의 중심은 상기 베이스부의 외곽을 따라서 지그재그 형태로 엇갈려 배치된 인쇄회로기판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 스티칭 비아는 상기 베이스부의 적어도 일 모서리를 따라 어레이 형태로 형성된 인쇄회로기판.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 스티칭 비아는 상기 베이스부의 적어도 2개의 모서리를 따라 어레이 형태로 형성된 인쇄회로기판.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 복수의 스티칭 비아 중 일 모서리에 배열된 일 어레이는 인접한 타 모서리에 배열된 타 어레이와 하나의 스티칭 비아를 공유하는 인쇄회로기판.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 스티칭 비아는 상기 베이스부의 적어도 4개의 모서리를 따라 어레이 형태로 형성된 인쇄회로기판.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 스티칭 비아 중 적어도 1개는 상기 베이스부의 두께 방향으로 절단된 형태이며 상기 절단면은 상기 인쇄회로기판의 측면과 공면을 이루는 인쇄회로기판.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 스티칭 비아는 상기 배선 구조 중 그라운드 단자와 전기적으로 연결되도록 형성된 인쇄회로기판.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 스티칭 비아는 상기 배선 구조와 전기적으로 연결되지 않도록 형성된 인쇄회로기판.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 스티칭 비아 중 적어도 일부는 외부로 노출된 측면을 가지며, 상기 복수의 스티칭 비아 중 적어도 다른 일부는 외부로 노출되지 않은 측면을 갖는 인쇄회로기판.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 스티칭 비아 중 적어도 2개는 서로 모양이 상이한 인쇄회로기판.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 배선 구조 중 상기 베이스부의 상하면에 형성된 영역은 그라운드 단자를 형성하며, 상기 배선 구조 중 상기 베이스부의 내부에 형성된 영역은 파워 단자를 이루는 인쇄회로기판.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 배선 구조는 상기 베이스부의 표면 및 내부 중 적어도 하나에 형성된 회로 패턴 및 상기 회로 패턴을 연결하는 도전성 비아를 포함하는 인쇄회로기판.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 스티칭 비아는 상기 도전성 비아보다 직경이 큰 인쇄회로기판.
  15. 베이스부를 마련하는 단계;
    상기 베이스부의 표면 및 내부 중 적어도 하나에 배선 구조를 형성하는 단계;
    상기 베이스부를 두께 방향으로 관통하며, 적어도 일 방향으로 어레이를 형성하는 복수의 스티칭 비아를 형성하는 단계; 및
    상기 베이스부 및 상기 복수의 스티칭 비아 중 적어도 일부를 두께 방향으로 절단하여 단위 인쇄회로기판을 얻는 단계; 를 포함하며,
    상기 복수의 스티칭 비아 각각의 중심은 상기 베이스부의 외곽을 따라서 지그재그 형태로 엇갈려 배치된 인쇄회로기판 제조방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 복수의 스티칭 비아 중 하나의 어레이를 형성하는 것들은 한번에 절단되는 인쇄회로기판 제조방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 복수의 스티칭 비아는 복수의 열과 행을 이루어 배열되도록 형성된 인쇄회로기판 제조방법.
  18. 삭제
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 복수의 스티칭 비아는 상기 베이스부의 상부에서 보았을 때 원형, 삼각형 및 사각형 중 적어도 하나의 모양을 갖도록 형성된 인쇄회로기판 제조방법.
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