KR20020023889A - 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판의 면적을 효율적으로 사용하고, 각 구성요소들간의 단락을 방지하기 위한 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

이를 위한 인쇄회로기판은, 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판에 있어서, 회로패턴이 형성되는 동판이 형성되어 있는 박판에 비아홀이 가공된 후 도전성 수지가 상기 비아홀에 충진되고, 볼이 접착되는 볼 그리드 어레이 패드가 상기 수지가 충진된 비아홀 위에 직접 접촉되도록 형성된다.

이로써, BGA 패드와 홀 패드를 동일한 위치에 형성함으로써 회로밀도를 증가시키며, 레이어 감소에 따른 PCB 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있는 것은 물론, 패드와 홀 사이의 간격이 없어져서 솔더링시 불량요인이 감소되며, 비아홀(Via Hole)이 없어짐에 따라 텐팅 문제가 해결되는 효과가 있다.

Description

볼 그리드 어레이 인쇄회로기판 및 그 제조 방법{BGA printed circuit board and the manufacturing method}

본 발명은 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동일 홀에 특수 수지로 홀을 채우고 표면에 도금을 하여 볼 그리드 어레이 패드의 역할을 동시에 수행할 수 있도록 한 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)은 페이퍼-페놀(Paper Phenol) 수지 또는 글래스-에폭시(Glass Epoxy) 수지 등과 같은 재질의 기판 상에 동판을 적층시키고, 패턴(Pattern) 인쇄 및 식각 등의 기술에 의해 배선을 위한 동박을 도형으로 완성시킨 것으로서, 최근에는 전자기술의 발달로 인해 인쇄회로기판 또한 그 해상도 등을 고도로 실현시키기 위하여 다양한 공정개발에 연구 및 노력을 기울이고 있다.

BGA(Ball Grid Array)는 현재 사용되고 있는 부품 중 밀도와 사용의 범용성 면에서 우수하므로 가장 널리 사용되고 있다. 그러나, 외층에서 보면 각 층을 연결하는 홀과 BGA가 실장되는 패드로 구분되어 있고, 실제 BGA 패드의 피치가 1.0㎜일 경우 홀과 패드의 간섭으로 인하여 최대로 확보되는 간격은 0.7㎜이다. 즉 피치가 1.0인 BGA의 실제 피치는 루트(Root, 피치/2)로 줄어든다.

도 1을 참조하면, BGA 기판(10)은 일정한 간격을 유지한 상태로 각각의 BGA 패드(12)와 비아홀(14)들이 형성되어 있다. 이들은 각각 대각선 방향을 각각 형성되어 있으며 연결 패턴(16)에 의해 도통되도록 연결되어 있다. BGA 패드(12)의 피치(a)가 1.0㎜일 경우 비아홀(14)과 BGA 패드(12)의 간섭으로 인하여 최대로 확보되는 간격은 0.7㎜이다. 즉 피치가 1.0인 BGA의 실제 피치는 루트(Root, 피치/2)로 줄어든다.

그러므로, 도 1의 'A' 부분을 확대한 도 2를 참조하여 살펴보는 바와 같이, 시그널 라인(Signal Line) 등의 인출선(18)을 도출하고자 하는 경우, BGA 패드(12)와 비아홀(14)의 간격이 좁으므로 도출하는데 있으서 패턴 형성에 어려움이 있고, 단락(Short)을 유발시킬 위험이 높게 되는 등의 문제점이 있었다.

즉, 도 3과 같이 BGA 패드(12)와 비아홀(14) 사이에 형성된 연결 패턴(16)과 이들의 공간은 각각 0.1㎜이고, BGA 패드(12)와 비아홀(14) 사이의 간격(d4)은 0.7㎜이다.

이와 같이 이루어지는 종래의 BGA 기판의 제조 방법은 다음과 같은 세 가지의 공정을 통해 제조될 수 있다.

먼저, 프리 M/L(pre M/L)을 실시하고, 비아홀을 형성한(Drill) 후 상기 비아홀에 잔재하는 불순물을 제거(Desmear)한다. 그리고, 무전해 도금을 실시한 후 패널 도금을 실시한 후 D/F가 이루어진 후 후속공정이 이루어지는 방법이다. 다음의 방법으로, 프리 M/L, 비아홀 형성, 디스미어(Desmear), 무전해 도금, D/F 및 PATT 도금을 한 후 후속공정이 이루어지도록 하는 것이다. 마지막으로, 프리 M/L, 비아홀 형성, 디스미어, 1차 패널 도금, D/F 및 PATT 도금을 하는 방법이다.

상기한 세 가지의 방법들은 결국 상술한 바와 같이 BGA 패드(12)와 비아홀(14)을 별도로 형성하기 위한 공정들로서 상기한 바와 같은 문제점을 유발시키게 되는 것이다.

즉, BGA 패드와 비아홀 패드가 서로 분리된 상태로 기판을 형성하고 있으므로 그에 따른 기판의 공간활용도가 낮고, 비아홀 패드로부터 리드를 인출하는 경우 단락을 유발시킬 가능성이 높은 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, BGA 패드와 홀 패드를 동일한 위치에 형성함으로써 기판의 밀도를 높이고, 홀과 패드간의 간격을 해소하므로 솔더링 불량을 감소할 수 있는 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판을 보여주는 도면이다.

도 2는 도 1의 A 부분을 더욱 상세하게 보여주는 도면이다.

도 3은 종래의 볼 그리드 어레이의 랜드(Land)와 홀(Hole) 부위의 간격을 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명에 의한 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판을 보여주는 도면이다.

도 5는 도 4의 B 부분을 더욱 상세하게 보여주는 도면이다.

도 6은 본 발명의 볼 그리드 어레이의 랜드와 홀 부위의 간격을 보여주는 도면이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 20 : BGA 기판 12, 24 : BGA 패드

14, 22 : 비아홀 16 : 연결 패턴

18, 26 : 인출선

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판은, 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판에 있어서, 회로패턴이 형성되는 동판이 형성되어 있는 박판에 비아홀이 가공된 후 도전성 수지가 상기 비아홀에 충진되고, 볼이 접착되는 볼 그리드 어레이 패드가 상기 수지가 충진된 비아홀 위에 직접 접촉되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 도전성 수지가 충진된 상기 비아홀로부터 인출선이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판의 제조 방법은, 중간에 절연층을 갖고 상하에 도전성 동판이 형성되어 있는 박판상에 프리 엠/엘(M/L)을 형성하는 단계와; 상기 박판에 다수의 비아홀을 형성하는단계와; 비아홀 내의 불순물을 제거하기 위한 디스미어 단계와; 상기 박판상의 일면에 1차 패널 도금을 실시하는 단계와; 상기 비아홀을 열가소성 수지에 의해 충진하여 비아홀 플러깅을 실시하는 단계와; 디/에프(D/F) 처리를 수행하는 단계; 그리고, 패트(PATT) 도금을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판의 다른 제조 방법은, 중간에 절연층을 갖고 상하에 도전성 동판이 형성되어 있는 박판상에 프리 엠/엘(M/L)을 형성하는 단계와; 상기 박판에 다수의 비아홀을 형성하는 단계와; 비아홀 내의 불순물을 제거하기 위한 디스미어 단계와; 상기 박판상의 일면에 1차 패널 도금을 실시하는 단계와; 상기 비아홀을 열가소성 수지에 의해 충진하여 비아홀 플러깅을 실시하는 단계와; 2차 패널 도금을 실시하는 단계; 그리고, 디/에프(D/F) 처리를 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 비아홀 부분을 내층 및 반대면의 도통을 위해 도금을 한 후 특수한 수지로 홀을 채우고 다시 표면에 도금을 하여 홀과 동시에 BGA 패드의 역할을 하게 함으로써 디자인상 밀도를 높일 수 있도록 하는데 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 의해 구현되는 BGA 기판의 예가 도시되어 있다.

본 발명에 의한 BGA 기판(20)은, 방사형으로 일정한 간격을 유지한체 BGA 패드(24)들이 형성되어 있고, 그 하측에는 특수한 수지로 채워진 비아홀(22)이 형성되어 있으며, 상기 비아홀(22)에서 필요에 따라 인출된 인출선(26)이 BGA 패드(24)들 사이에 복수개 형성되어 있다. BGA 패드(24)들 사이의 간격(a)은 예를 들면 1㎜가 될 수 있다.

상기 BGA 기판의 형성은 다음과 같은 두 가지 방법에 의해 구현될 수 있다.

먼저, 중간에 절연층을 갖고 상하에 도전성 동판이 형성되어 있는 박판상에 프리 M/L을 형성하고, 비아홀(Via Hole)을 형성한다. 그리고, 디스미어(Desmear)에 의해 비아홀 내의 불순물을 제거하고, 박판상의 일면에 1차 패널 도금을 실시한다. 이때 비아홀 플러깅(Plugging)을 실시하여 비아홀을 가공한다. 비아홀 처리가 되면 D/F 처리를 한 후 PATT 도금을 실시하는 방법이다.

다음으로, 상기한 방법의 비아홀 플러깅까지 실시되어 비아홀이 가공된 후, 2차 패널 도금을 실시하고 D/F 처리를 하는 방법이다.

즉, 드릴 및 제조 방식에 따라 홀 속 도금을 10 내지 15㎛ 두께로 처리한 후 BGA 플러깅 공법이 적용 PCB의 두께에 따라 제판을 선정하여 홀을 플러깅할 제판을 준비한다. 비아홀(22) 속을 플러깅용 열가소성 수지 등의 수지로 충진한다. 그리고, 연마처리를 하여 기판의 표면을 평평하게 한 후에 공정의 종류에 따라 D/F 후 2차 도금, 혹은 2차 도금 후 D/F를 실시한다.

이와 같은 방법에 의해 구현된 BGA 기판(20)의 일부분인 'B' 부분의 확대된 도면이 도 5에 도시되어 있다.

도 5에 의하면, BGA 패드(24)들 사이에 각각의 인출선(26)들이 도출되고 BGA 패드(24)들 사이로 인출된 상기 인출선(26)들이 둘 이상씩 통과되도록 구성되어 있음을 볼 수 있다. 도면을 통해 볼 수 있듯이 인출선(26)들의 추출이 더욱 용이하게이루어질 수 있음을 볼 수 있다. 이때 형성되는 BGA 패드(24)들과 인출선(26)들의 간격을 보여주는 도면이 도 6에 도시되어 있다.

도 6을 참조하면, BGA 패드(24)들 사이에는 0.1㎜ 간격(d5, d7, d9)으로 0.1㎜ 폭(d6, d8)을 갖는 인출선(26)이 두 개 형성되어 있으며, BGA 패드(24)들 사이의 간격(d11)은 1㎜이다.

이와 같이 구현된 본 발명의 실시예에 의한 BGA 기판은, 동일한 회로폭과 회로 간격이 유지된 상태에서 회로는 2줄(회로밀도 2배)과 랜드(Land) 크기는 약 20% 증가한다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, BGA 기판의 회로밀도 증가로 레이어 감소에 따른 PCB 제조 원가를 절감할 수 있으며, 비아홀과 BGA 패드간 간격이 없어져서 솔더링시 불량의 감소되며, 비아홀이 열가소성 수지 등에 의해 채워짐에 따른 텐팅(tenting) 문제가 해결되는 이점이 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 BGA 패드와 홀 패드를 동일한 위치에 형성함으로써 회로밀도를 증가시키며, 레이어 감소에 따른 PCB 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 패드와 홀 사이의 간격이 없어져서 솔더링시 불량요인이 감소되며, 비아홀(Via Hole)이 없어짐에 따라 텐팅 문제가 해결되는 효과가 있다.

또한, 패드에 홀을 직접 가공하므로 실장 또는 제거 등 부품의 잦은 사용에도 불구하고 오히려 접속력이 강화되고 신뢰성이 확보되는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

1. 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판에 있어서,

   회로패턴이 형성되는 동판이 형성되어 있는 박판에 비아홀이 가공된 후 도전성 수지가 상기 비아홀에 충진되고, 볼이 접착되는 볼 그리드 어레이 패드가 상기 수지가 충진된 비아홀 위에 직접 접촉되도록 형성된 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도전성 수지가 충진된 상기 비아홀에는 인출선이 형성된 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판.
3. 중간에 절연층을 갖고 상하에 도전성 동판이 형성되어 있는 박판상에 프리 엠/엘(M/L)을 형성하는 단계와;

   상기 박판에 다수의 비아홀을 형성하는 단계와;

   비아홀 내의 불순물을 제거하기 위한 디스미어 단계와;

   상기 박판상의 일면에 1차 패널 도금을 실시하는 단계와;

   상기 비아홀을 열가소성 수지에 의해 충진하여 비아홀 플러깅을 실시하는 단계와;

   디/에프(D/F) 처리를 수행하는 단계; 그리고,

   패트(PATT) 도금을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판의 제조 방법.
4. 중간에 절연층을 갖고 상하에 도전성 동판이 형성되어 있는 박판상에 프리 엠/엘(M/L)을 형성하는 단계와;

   상기 박판에 다수의 비아홀을 형성하는 단계와;

   비아홀 내의 불순물을 제거하기 위한 디스미어 단계와;

   상기 박판상의 일면에 1차 패널 도금을 실시하는 단계와;

   상기 비아홀을 열가소성 수지에 의해 충진하여 비아홀 플러깅을 실시하는 단계와;

   2차 패널 도금을 실시하는 단계; 그리고,

   디/에프(D/F) 처리를 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판의 제조 방법.