KR20120071938A

KR20120071938A - 전자부품 내장형 인쇄회로기판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20120071938A
Application number: KR1020100133682A
Authority: KR
Inventors: 김문일; 정율교; 변정수
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-07-03
Also published as: US20120160549A1; KR101167453B1

Abstract

전자부품 내장형 인쇄회로기판은 두께방향의 제1 공동(20)이 형성된 금속기판(10), 상기 금속기판(10)의 일면과 일체로 형성되고 상기 제1 공동(20)부분에 형성되는 지지대(11), 상기 지지대(11)에 안착되는 상부전극(31)과 하부전극(32)이 형성된 수동소자(30), 상기 수동소자(30)의 상기 상부전극(31) 또는 하부전극(32)과 지지대(11)의 접착면에 형성되는 도전성접착층(40), 상기 제1 공동(20)을 채우며 상기 금속기판(10)에 적층되는 절연층(50), 상기 절연층(50)상에 형성되며 상기 수동소자(30)의 상부전극(31) 또는 하부전극(32)과 도통되는 비아(61)를 포함하는 회로층(60)을 포함한다. 본 발명에 따르면 전자부품 내장형 인쇄회로기판을 제조함에 있어서 전자부품을 안착시키기 위한 지지테잎 등의 별도 부재를 필요로 하지 않음으로써 제조공정이 간소화 및 리드타임의 경감으로 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Description

전자부품 내장형 인쇄회로기판 및 그 제조방법{A PRINTED CIRCUIT BOARD COMPRISING EMBEDED ELECTRONIC COMPONENT WITHIN AND A METHOD FOR MANUFACTURING}

본 발명은 전자부품 내장형 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 회로기판은 저항, 축전기, 인덕터, 변압기, 필터, 기계적 스위치, 릴레이 등의 다양한 능동소자 및 수동소자를 포함하고 있다. 한편, 전자기기는 각각의 소자들이 본래의 기능을 잘 수행할 수 있도록 체계적으로 연결되어 있어 회로에 전원이 인가되면 전자기기를 구성하고 있는 여러가지 수동 소자들 또는 능동 소자들은 각각 그들의 기능을 수행하게 된다.

특히, 반도체 패키지에서 프로파일 감소와 다양한 기능을 요구하는 시장의 경향에 따라 인쇄회로기판 구현에 있어서도 다양한 기술이 요구된다. 최근에는 차세대 다기능성 및 소형 패키지 기술의 일환으로써 임베디드 PCB의 개발이 주목받고 있다. 임베디드 PCB(Embedded Printed Circuit Board, 이하 “임베디드 기판”이라 함) 는 기판 표면 위에 실장하여 전자회로를 구성하는 3가지 기본요소인 커패시터(C), 저항(R), 인덕터(L) 등의 수동소자를 PCB의 내층에 삽입시켜 PCB 내부 자체에서 그 역할을 수행할 수 있도록 한 기술로서, 기판 표면 상의 수동소자가 차지하던 면적을 줄일 수 있고, PCB 크기의 축소로 인한 제품의 효율성 증대와 원가 절감을 기대할 수 있으며, 능동소자와 수동소자 간의 접속 길이의 단축에 의한 인덕턴스 성분의 감소로 전기적 성능 향상을 가져올 수 있다. 또한, 납땜 접합 개소의 감소로 PCB 기판에 대한 실장 신뢰성을 향상 시킬 수 있는 등 우수한 특성을 나타내고 있다.

아울러, 임베디드 인쇄회로기판은 이러한 다기능성/소형화의 요구에 부응하여, 인쇄회로기판의 내부에 소자를 실장한 것으로, 고기능화의 측면도 일정 정도 포함하고 있다. 이는 100MHz 이상의 고주파에서 배선거리를 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라, 경우에 따라서는 플립칩(Flip Chip)이나, BGA(Ball Grid Array)에서 사용되는 와이어 본딩(Wire Bonding) 혹은 솔더 볼(Solder ball)을 이용한 부품의 연결에서 오는 신뢰성의 문제를 개선할 수 있는 방편을 제공하기 때문이다.

그러나 이러한 전자부품을 내장하는 인쇄회로기판을 제조함에 있어서, 인쇄회로기판에 공동을 형성하여 전자부품을 내장시에 지지하는 지지테잎을 별도로 필요로 함으로써 공정 이후에 제거해야하는 공정이 복잡해지는 문제, 지지테잎을 제거함에 따라 발생되는 잔여물의 제거를 위한 표면처리가 추가적으로 필요한 문제, 전자부품 내장시에 전자부품이 내장되는 위치상의 배열(alignment)을 정확히 맞추기 용이하지 않은 문제, 수동소자의 전극에 바로 비아를 형성하는 경우에 전극의 재질에 따라 전기적 신뢰성이 떨어지거나, 재질의 변형으로 작동의 정확성이 떨어지는 문제 등 다양한 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조시에 금속기판을 사용하여 지지대가 형성된 공동을 가공함으로써 전자부품의 내장을 용이하게 하며, 전자부품의 전극과 연결되는 비아 뿐만 아니라 금속기판에 직접 연결된 비아를 통해 전기적 연결을 함으로써 다양한 전자부품을 내장할 수 있는 전자부품 내장형 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 제1 실시예에 다른 전자부품 내장형 인쇄회로기판은 두께방향의 제1 공동이 형성된 금속기판, 상기 금속기판의 일면과 일체로 형성되고 상기 제1 공동부분에 형성되는 지지대, 상기 지지대에 안착되는 상부전극과 하부전극이 형성된 수동소자, 상기 수동소자의 상기 상부전극 또는 하부전극과 지지대의 접착면에 형성되는 도전성접착층, 상기 공동을 채우며 상기 금속기판에 적층되는 절연층 및 상기 절연층상에 형성되며 상기 수동소자의 전극과 도통되는 비아를 포함하는 회로층을 포함한다.

여기서, 상기 공동의 지지대에 안착되는 전극이 형성된 능동소자 및 상기 능동소자의 전극과 도통되도록 비아를 포함하는 회로층이 더 포함된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도전성접착층은 솔더, 실버페이스트, 구리페이스트 또는 이방성도전접착제로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회로층에 개구부를 형성하며 도포되는 솔더레지스트층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 제2 실시예에 다른 전자부품 내장형 인쇄회로기판은 두께방향의 제1 공동이 형성된 금속기판, 상기 금속기판의 일면과 일체로 형성되고 상기 제1 공동부분에 형성되는 지지대, 상기 지지대의 중앙 일부분에 두께방향의 제2 공동이 형성되며, 상기 제2 공동의 일측 지지대에 안착되는 제1 전극과 상기 제2 공동의 타측 지지대에 안착되는 제2 전극이 형성된 수동소자, 상기 제1 전극과 상기 제2 공동의 일측지지대의 접착면에 형성되는 제1 도전성접착층, 상기 제2 전극과 상기 제2 공동의 타측지지대의 접착면에 형성되는 제2 도전성접착층, 상기 공동을 채우며 상기 금속기판에 적층되는 절연층 및 상기 제1 전극 또는 제2 전극이 안착된 상기 일측지지대 또는 타측지지대에 일체로 형성된 금속기판과 도통하도록 연결되는 비아를 포함하는 회로층;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 도전성접착층 또는 상기 제2 도전성접착층은 솔더, 실버페이스트, 구리페이스트, 이방성도전접착제 또는 이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 제1 실시예에 다른 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법은 금속기판을 준비하는 단계, 상기 금속기판 일면과 일체로 형성된 지지대가 구비되도록 제1 공동을 가공하는 단계, 상기 제1 공동의 지지대에 도전성접착층으로 접착되도록 상부전극과 하부전극이 형성된 수동소자를 안착시키는 단계, 상기 제1 공동을 채우며, 상기 금속기판에 적층되도록 절연층을 형성하는 단계 및 상기 절연층에 상기 수동소자의 전극과 도통되는 비아를 포함하는 회로층을 형성하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 도전성접착층은 실버페이스트, 구리페이스트, 이방성도전접착제 또는 이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회로층에 개구부를 형성하여 도포되는 솔더레지스트층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 제2 실시예에 다른 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법은 금속기판을 준비하는 단계, 상기 금속기판 일면과 일체로 형성된 지지대가 구비되도록 제1 공동을 가공하는 단계, 상기 지지대의 가운데 일부분에 두께방향의 제2 공동을 가공하는 단계, 상기 제2 공동의 일측지지대에 제1 도전성접착층으로 접착되는 제1 전극과, 상기 제2 공동의 타측지지대에 제2 도전성접착층으로 접착되는 제2 전극이 형성되는 수동소자를 안착시키는 단계, 상기 절연층에 형성되는 비아를 포함하는 회로층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 비아는 상기 일측지지대와 타측지지대가 형성되는 금속기판에 각각 도통되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 도전성접착층은 솔더, 실버페이스트, 구리페이스트, 이방성도전접착제 또는 이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 전자부품 내장형 인쇄회로기판을 제조함에 있어서 전자부품을 안착시키기 위한 지지테잎 등의 별도 부재를 필요로 하지 않음으로써 제조공정이 간소화 및 리드타임의 경감으로 생산성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 전자부품 안착을 위한 지지테잎을 사용하는 경우, 공정진행 후에 다시 제거함에 따른 잔사가 발생되지 않음으로써 전자부품의 전기적 신뢰성이 향상되며 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 작동의 정확성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 전자부품을 내장하는 경우에 있어서, 정확한 위치에 안착시키는 얼라인먼트(alignment)의 정확성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 수동소자에 형성된 전극이 내열성에 약한 경우라고 할지라도, 수동소자의 전극이 안착되는 부분과 연결되는 금속기판에 비아를 포함한 회로층을 형성하여 수동소자와의 전기적 연결의 신뢰성을 향상시키고, 수동소자의 전극의 변형 및 손상을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 단면도;
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 단면도;
도 3 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법 및
도 9 내지 도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 단면도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판은 두께방향의 제1 공동(20)이 형성된 금속기판(10), 상기 금속기판(10)의 일면과 일체로 형성되고 상기 제1 공동(20)부분에 형성되는 지지대(11), 상기 지지대(11)에 안착되는 상부전극(31)과 하부전극(32)이 형성된 수동소자(30), 상기 수동소자(30)의 상기 상부전극(31) 또는 하부전극(32)과 지지대(11)의 접착면에 형성되는 도전성접착층(40), 상기 제1 공동(20)을 채우며 상기 금속기판(10)에 적층되는 절연층(50), 상기 절연층(50)상에 형성되며 상기 수동소자(30)의 상부전극(31) 또는 하부전극(32)과 도통되는 비아(61)를 포함하는 회로층(60)을 포함한다.

금속기판(10)은 구리, 알루미늄, 마그네슘 및 티타늄 등의 금속 재질로 형성될 수 있으며, 전기전도성이 있는 것으로 방열특성이 있는 재질의 것이라면 특별히 한정되지 않으며 다양한 금속재질의 기판이 사용될 수 있다. 금속기판(10)에는 두께방향의 제1 공동(20)이 형성되며, 전자부품의 내장을 위해 형성된다. 제1 공동(20)의 가공은 기계적 가공뿐만 아니라 다양한 방법으로 가능하지만, 본 발명에서는 에칭에 의해 금속기판(10)에 공동을 가공하는 것이 바람직히다.

지지대(11)는 금속기판(10)의 일면과 일체로 형성되고 제1 공동(20)부분에 형성되는 것을 특징으로 한다. 일체로 형성되는 것은 별도로 형성될 수 있지만, 금속기판(10)의 에칭시에 금속기판(10) 일면을 적절한 두께로 남겨둠으로써 지지대(11)를 형성할 수 있다. 금속기판(10)의 제1 공동(20) 에칭시에 제1 공동(20)이 형성되는 금속기판(10)의 일부분을 남겨두어 지지대(11)를 형성함으로써 실장되는 전자부품의 두께에 따른 제1 공동(20)을 형성할 수 있어 금속기판(10)의 두께와 상관없이 다양한 전자부품(30)의 실장이 가능하다. 지지대(11)는 금속기판(10)의 제1 공동(20)형성시에 에칭의 정도를 조절하여 금속기판(10)의 일부를 지지대(11)로 형성할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 별도의 부재를 이용하여 금속기판(10)에 일체로 결합시켜 제작할 수 있음은 물론이다. 다만, 지지대(11)는 전자부품을 안착시킨 후, 이후에 제거되는 것이 아니라 전자부품의 전기적 연결 등을 위해 계속해서 인쇄회로기판의 부분으로 존재하는 것을 특징으로 한다. 이것이 종래 전자부품 내장시에 별도의 지지테잎을 이용한 후 제거하는 단계를 거치는 과정과 상이하다.

본 발명에서 전자부품은 수동소자(30)와 능동소자(미도시)를 포함하는 것으로, 이하에서는 제1 실시예에 따른 수동소자(30)가 실장되는 경우를 설명한다. 수동소자(30)는 상부전극(31)과 하부전극(32)으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 수동소자의 상부전극(31) 또는 하부전극(32)이 지지대(11)에 안착될 수 있다. 수동소자(30)를 지지대(11)에 고정, 결합시키기 위해 도전성접착층(40)을 형성할 수 있다.

도전성접착층(40)은 수동소자(30)의 상부전극(31) 또는 하부전극(32)과 지지대(11)를 접착시키기 위한 것으로, 그 형성방법은 솔더(solder), 실버페이스트, 구리페이스트, 이방성도전접착제 등으로 형성할 수 있으며, 기타 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 다만, 도전성접착층(40)의 재질 및 종류는 여기에 한정되는 것은 아니며, 도전성과 접착성질을 갖는 것이라면 다양한 재질 및 종류를 통해 도전성접착층(40)을 형성할 수 있음은 물론이다.

절연층(50)은 지지대(11)를 포함한 제1 공동(20)을 채우며 금속기판(10)에 적층되는 것을 특징으로 한다. 금속기판(10)의 일면 및 타면에 동시에 적층되며, 공동의 지지대(11)에 절연재를 주입시킨 후 절연층(50)을 경화시킴으로써 전자부품을 매립시킬 수 있으며, 반드시 완전경화를 하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 전자부품을 매립하는 과정에서 절연층(50)의 재질은 유동성이 좋은 절연소재를 사용하는 것이 바람직하며, 다만, 절연층(50)의 재질이 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 프리프레그와 같은 다양한 절연소재를 사용할 수 있음은 물론이다.

회로층(60)은 절연층(50)상에 형성되며 수동소자(30)의 전기적 연결을 위한 비아(61)를 포함하여 형성될 수 있다. 또한 능동소자가 실장되는 경우에도 능동소자에 형성된 전극과 연결되는 비아를 형성할 수 있음은 물론이다. 회로층(60)은 수동소자(30)의 상부전극(31) 또는 하부전극(32)을 전기적으로 연결시키기 위한 비아(61)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 비아(61)의 가공은 CNC(Computer Numerical Control)드릴 등의 기계적 드릴을 사용하여 절연층(50)에 가공할 수 있으며, 가공방법은 반드시 여기에 한정되는 것은 아니다. 도 1에서와 같이, 수동소자(30)를 인쇄회로기판에 실장하는 경우에, 수동소자(30)에 형성된 상부전극(31) 또는 하부전극(32)을 통한 전기적 연결을 위해서 절연층(50)에 비아(61)를 함께 가공할 수 있음은 물론이다.

회로층(60)의 형성방법은 서브트랙티브(subtractive) 또는 에디티브(additive) 방식에 의해 형성될 수 있으며, 이외에도 다양한 방식으로 회로층(60)을 형성할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 도며에 도시되지 않았지만, 세미 에디티브공법에 의한 회로층(60)의 형성은 절연층(50)상에 시드층을 형성하는 단계, 회로층(60)형성을 위한 도금 레지스트를 도포하는 단계, 도금 레지스트상에 회로도금층을 형성한 후 도금 레지스트를 제거하는 단계 및 도금 레지스트를 제거 후, 노출된 시드층을 선택적 에칭에 의해 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 시드층은 전해도금을 위한 인입선의 역할을 하는 것으로, 이후 회로도금층의 적층을 위해 습식도금법(무전해) 또는 건식도금법(스퍼터링)으로 형성될 수 있다. 회로층(60)이 형성된 후, 회로층(60)의 단자부를 제외한 부분에 회로층(60) 보호를 위한 솔더레지스트층(70)을 형성할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판은 두께방향의 제1 공동이 형성된 금속기판, 상기 금속기판의 일면과 일체로 형성되고 상기 제1 공동부분에 형성되는 지지대, 상기 지지대의 중앙 일부분에 두께방향의 제2 공동이 형성되며, 상기 제2 공동의 일측 지지대에 안착되는 제1 전극과 상기 제2 공동의 타측 지지대에 안착되는 제2 전극이 형성된 수동소자, 상기 제1 전극과 상기 제2 공동의 일측지지대의 접착면에 형성되는 제1 도전성접착층, 상기 제2 전극과 상기 제2 공동의 타측지지대의 접착면에 형성되는 제2 도전성접착층, 상기 공동을 채우며 상기 금속기판에 적층되는 절연층 및 상기 제1 전극 또는 제2 전극이 안착된 상기 일측지지대 또는 타측지지대에 일체로 형성된 금속기판과 도통하도록 연결되는 비아를 포함하는 회로층;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 설명과 중복되는 내용은 생략하기로 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판에서는 지지대의 중앙일부분에 제2 공동(20a)을 형성함으로써, 제2 공동(20a)의 일측지지대(11a)와 타측지지대(11b)에 각각 수동소자(30a)의 제1 전극(31a) 및 제2 전극(32a)을 안착시켜 수동소자(30a)를 실장한 것을 특징으로 한다. 제1 전극(31a)과 제2 전극(32a)의 전기적단락을 방지하기 위해 지지대(11)의 가운데 부분에 공동을 형성하여 전기적인 연결을 방지하였다. 본 발명의 제2 실시예에서 실장되는 수동소자(30a)는 제1 실시예에서의 플레이트타입(Plate type)의 수동소자(30)와 달리, 수동소자(30a)의 제1 전극(31a) 및 제2 전극(32a)이 금속기판(10)의 길이방향에 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다. 본 실시예의 수동소자(30a)에 형성된 제1 전극(31a) 및 제2 전극(32a)의 재질은 주석으로 이루어짐으로써 내열성이 약하다. 그러므로 제1 전극(31a) 및 제2 전극(32a)에 비아(61a)를 형성하는 과정에서 전극의 손상 및 변형이 이루어질 수 있는 문제점이 있다. 금속기판(10)에 형성된 일측지지대(11a) 및 타측지지대(11b)에 각각의 전극을 배치하고, 금속기판(10)에 비아(61a)를 통해 전기적 연결을 함으로써, 제1 전극(31a) 및 제2 전극(32a)에 직접 연결되는 비아를 형성하지 않고도 수동소자(30a)의 전기적 연결을 이룰 수 있다. 즉, 제1 전극(31a) 또는 제2 전극(32a)이 안착된 상기 일측지지대(11a) 또는 타측지지대(11b)에 일체로 형성된 금속기판(10)과 도통하도록 연결되는 비아(61a)를 포함하는 회로층(60)을 형성함으로써, 제1 전극(31a) 또는 제2 전극(32a)의 재질에 따른 손상이나 전기적 단락의 문제점을 해결하면서, 전자부품의 전기적 연결을 이룰 수 있다. 따라서, 제1 실시예에서 사용되는 수동소자(30)와 다른 종류의 수동소자(30a)의 경우 제2 실시예에 따른 실장구조를 갖춤으로써 전기적 신뢰성 및 인쇄회로기판의 작동이 향상될 수 있는 것이다.

제1 전극(31a) 또는 제2 전극(32a)이 일측지지대(11a) 또는 타측지지대(11b)에 접착되기 위해 각각 제1 도전성접착층(40a) 또는 제2 도전성접착층(40b)이 형성될 수 있다. 제1 도전성접착층(40a) 및 제2 도전성접착층(40b)은 제1 실시예의 도전성접착층(40)과 동일하므로 그 설명은 여기에서 생략하기로 한다.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법을 나타내는 도면이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법은 금속기판(10)을 준비하는 단계, 상기 금속기판(10) 일면과 일체로 형성된 지지대(11)가 구비되도록 제1 공동(20)을 가공하는 단계, 상기 제1 공동(20)의 지지대(11)에 도전성접착층(40)으로 접착되도록 수동소자(30)를 안착시키는 단계, 상기 제1 공동(20)을 채우며, 상기 금속기판(10)에 적층되도록 절연층(50)을 형성하는 단계, 상기 절연층(50)에 상기 수동소자(30)의 상부전극(31) 또는 하부전극(32)과 도통되는 비아(61)를 포함하는 회로층(60)을 형성하는 단계를 포함한다.

이하에서는 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제1 실시예 및 제2 실시예에서 설명한 부분과 중복되는 내용은 생략하기로 한다.

도 3은 금속기판(10)을 준비하는 단계를 나타낸 도면이다. 금속기판(10)은 전도성이 있으며 인쇄회로기판으로 사용될 수 있는 것이면 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 구리, 알루미늄, 티타늄 또는 이들의 조합에 의한 금속기판(10)의 사용이 가능할 것이다.

도 4는 금속기판(10)에 제1 공동(20)을 형성하는 단계를 나타내는 도면이다. 여기에서의 제1 공동(20)은 금속기판(10)의 일면에 연결되며, 금속기판(10)과 일체로 형성되는 지지대(11)를 포함하도록 형성된다. 따라서, 금속기판(10)의 두께방향으로 형성되는 제1 공동(20)은 상하부가 완전히 개방된 공동이 아니라, 일측면이 지지대(11)에 의해 폐쇄되도록 형성된 공동을 의미한다. 지지대(11)가 형성됨에 따라 전자부품의 실장이 가능하며, 종래의 지지테잎과 같은 별도의 부재를 형성할 필요가 없으며, 금속기판(10)의 두께와 상관없이 실장되는 전자부품의 두께에 맞도록 공동을 형성할 수 있다. 제1 공동(20)의 형성방법은 기계적인 방법 등이 사용될 수 있지만, 본 발명에서는 에칭에 의해 형성하는 것이 바람직할 것이다.

도 5는 제1 공동(20)이 형성된 금속기판(10)에 전자부품을 실장하는 단계를 나타내는 도면이다. 도 5에서와 같이 실장되는 전자부품은 수동소자(30)가 가능하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 능동소자를 포함하여 모든 종류의 전자부품의 실장이 가능할 것이다. 다만, 도 5에서는 상부전극(31)과 하부전극(32)이 형성된 수동소자(30)를 실장하는 경우의 예를 설명하도록 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 수동소자(30)의 상부전극(31) 또는 하부전극(32)이 지지대(11)에 안착되도록 형성되며, 안착되는 전극면과 지지대(11)가 접착될 수 있도록 도전성접착층(40)이 형성된다. 금속기판(10)을 통해 전기적 연결이 함께 이루어질 수 있으므로 전도성이 있는 접착층을 사용하는 것이 바람직하다. 도전성접착층(40)은 솔더, 실버페이스트, 구리페이스트, 이방성도전접착제 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있으며, 전도성과 접착성이 있는 것이라면 다양한 종류와 재질로 도전성접착층(40)을 형성할 수 있음은 물론이다.

도 6은 제1 공동(20)을 채우며 금속기판(10)에 적층되는 절연층(50)을 형성하는 단계를 나타내는 도면이다. 제1 공동(20)에 충진되며 전자부품을 매립시키기 위해 절연층(50)은 유동성이 좋은 반경화의 프리프레그 등을 사용할 수 있으며, 반드시 이러한 재질에 한정되는 것은 아니며 절연성질의 유동성이 좋은 것이라면 다양한 절연물질을 통해 절연층(50)을 형성할 수 있음은 물론이다. 절연층(50)은 금속기판(10)의 양면에 동시에 적층되는 것을 특징으로 하며, 이는 공정의 간소화 및 양면적층을 통해 인쇄회로기판의 공정상의 휨을 방지할 수 있는 것이다.

도 7은 절연층(50)에 회로층(60)을 형성하는 단계를 나타내는 도면이다. 회로층(60)은 비아(61)를 포함하여 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 수동소자(30)의 상부전극(31) 또는 하부전극(32)에 연결되도록 비아(61)를 포함한 회로층(60)을 형성할 수 있다. 도 7에서는 수동소자(30)의 상부전극(31)과 도통하도록 비아(61)를 포함하는 회로층(60)을 형성한 것을 나타내고 있다. 이 경우에는 전극에 비아(61)를 바로 연결함으로써 전기적 연결의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 8은 회로층(60)상에 솔더레지스트층(70)을 형성하는 단계를 나타내는 도면이다. 회로층(60)이 형성된 후, 단자부를 제외한 나머지 부분의 회로층(60)의 보호와 원하지 않는 접속(solder bridge)을 방지하기 위한 것이다. 솔더레지스트층(70)의 도포방법은 일반적인 방법에 의하며, 예를 들어, 스크린인쇄법, 롤러코팅에 의해 솔더레지스트를 도포한 후 노광 및 현상 단계를 진행하고, 최종적으로 경화단계를 거치게 된다.

도 9 내지 도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법을 나타내는 도면이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법은 금속기판(10)을 준비하는 단계, 상기 금속기판(10) 일면과 일체로 형성된 지지대(11)가 구비되도록 제1 공동(20)을 가공하는 단계, 상기 지지대(11)의 가운데 일부분에 두께방향의 제2 공동(20a)을 가공하는 단계, 상기 제2 공동(20a)의 일측지지대(11a)에 제1 도전성접착층(40a)으로 접착되는 제1 전극(31a)과, 상기 제2 공동(20a)의 타측지지대(11b)에 상기 제2 도전성접착층(40b)으로 접착되는 제2 전극(32a)이 형성되는 수동소자(30a)를 안착시키는 단계, 상기 제2 공동(20a)을 채우며 상기 금속기판(10)에 적층되도록 절연층(50)을 형성하는 단계, 상기 절연층에 형성되는 비아(61a)를 포함하는 회로층(60)을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 비아(61a)는 상기 일측지지대(11a)와 타측지지대(11b)가 형성되는 금속기판(10)에 각각 도통되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판, 제1 실시예에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 9는 금속기판(10)을 준비하는 단계를 나타내는 도면이며, 도 10은 금속기판(10)에 제1 공동(20)을 형성하는 단계를 나타내는 도면이다. 여기에서의 제1 공동(20)은 금속기판(10)의 일면에 연결되며, 금속기판(10)과 일체로 형성되는 지지대(11)를 포함하도록 형성된다. 지지대(11)는 제1 공동(20)의 형상단계에서 동시에 형성될 수 있지만, 제1 공동(20)의 형성 후에, 별도로 일체로 결합하여 형성될 수 있음은 물론이다.

도 11은 지지대(11)의 가운데 일부분에 두께방향의 제2 공동(20a)을 가공하는 단계를 나타내는 도면이다. 지지대(11)의 가운데 일부분에 제2 공동(20a)이 형성됨으로써 지지대는 제2 공동(20a)을 중심으로 일측지지대(11a)와 타측지지대(11b)로 분리되어 형성되게 된다. 제2 공동(20a)의 형성은 제1 실시예의 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법에서 실장되는 플레이트타입(Plate type)의 수동소자(30)와 달리, 제1 전극(31a)과 제2 전극(32a)이 수평방향 양 끝단에 형성된 수동소자(30a)를 내장하기 위함이다. 제1 전극(31a)과 제2 전극(32a)간에는 전기적 단락의 방지를 위해 절연되어야 함으로 제2 공동(20a)을 형성하여 수동소자(30a)를 실장하게 된다.

도 12는 제2 공동(20a)의 일측지지대(11a)에 제1 도전성접착층(40a)으로 접착되는 제1 전극(31a)과, 제2 공동(20a)의 타측지지대(11b)에 제2 도전성접착층(40b)으로 접착되는 제2 전극(32a)이 형성되는 수동소자(30a)를 안착시키는 단계를 나타내는 도면이다. 앞에서 설명한 바와 같이, 수동소자(30a)의 제1 전극(31a)과 제2 전극(32a)이 평행하게 인쇄회로기판에 실장됨으로, 제1 전극(31a)과 제2 전극(32a)이 각각 일측지지대(11a)와 타측지지대(11b)에 안착되도록 실장하는 것이 바람직하다. 제1 전극(31a)과 제2 전극(32a)이 일측지지대(11a) 및 타측지지대(11b)에 접착되며, 전기적 연결이 가능하도록 제1 도전성접착층(40a)과 제2 도전성접착층(40b)을 형성할 수 있다. 제1 도전성접착층(40a) 및 제2 도전성접착층(40b)의 설명은 상기에서 설명한 도전성접착층(40)과 동일한바 여기에서는 생략하기로 한다.

도 13은 제1 공동(20)과 제2 공동(20a)을 채우며 금속기판(10)의 양면에 적층되는 절연층(50)을 형성하는 단계를 나타내는 도면이다. 제1 공동(20)및 제2 공동(20a)을 충진시켜 전자부품을 매립시키기 위해 절연층(50)은 유동성이 좋은 반경화의 프리프레그 등을 사용할 수 있으며, 반드시 이러한 재질에 한정되는 것은 아니며 절연성질의 유동성이 좋은 것이라면 다양한 절연물질을 통해 절연층(50)을 형성할 수 있음은 물론이다.

도 14는 절연층(50)에 회로층(60)을 형성하는 단계를 나타내는 도면이다. 회로층(60)은 비아(61a)를 포함하여 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 수동소자(30a)의 제1 전극(31a)과 제2 전극(32a)을 이루는 물질이 주석으로 형성되는 경우가 일반적이다. 전기적 연결을 위한 비아가 제1 전극(31a) 또는 제2 전극(32a)에 직접연결되는 경우에 비아의 가공에 의한 고열 또는 충격에 의해 수동소자(30a)의 전극의 손상 또는 변형이 발생될 수 있는 문제가 있다. 따라서, 제1 전극(31a)과 제2 전극(32a)이 안착되는 일측지지대(11a)와 타측지지대(11b)와 연결되는 금속기판(10)부분에 비아(61a)를 형성하여 전기적 연결을 함으로써, 수동소자(30a)의 전기적 연결 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 15는 회로층(60)상에 솔더레지스트층(70)을 형성하는 단계를 나타내는 도면이다. 회로층(60)이 형성된 후, 단자부를 제외한 나머지 부분의 회로층(60)의 보호와 원하지 않는 접속(solder bridge)을 방지하기 위한 것이다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전자부품 내장형 인쇄회로기판 및 그 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10: 금속기판 11: 지지대
11a: 일측지지대 11b: 타측지지대
20: 제1 공동 20a: 제2 공동
30: 전자부품 31: 상부전극
32: 하부전극 31a: 제1 전극
32a: 제2 전극 40: 도전성접착층
50: 절연층 60: 회로층
61, 61a: 비아 70: 솔더레지스트층

Claims

두께방향의 제1 공동이 형성된 금속기판;
상기 금속기판의 일면과 일체로 형성되고 상기 제1 공동부분에 형성되는 지지대;
상기 지지대에 안착되는 상부전극과 하부전극이 형성된 수동소자;
상기 수동소자의 상기 상부전극 또는 하부전극과 지지대의 접착면에 형성되는 도전성접착층;
상기 공동을 채우며 상기 금속기판에 적층되는 절연층; 및
상기 절연층상에 형성되며 상기 수동소자의 전극과 도통되는 비아를 포함하는 회로층;을 포함하는 전자부품 내장형 인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 공동의 지지대에 안착되는 전극이 형성된 능동소자; 및
상기 능동소자의 전극과 도통되도록 비아를 포함하는 회로층이 더 포함된 것을 특징으로 하는 전자부품 내장형 인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 도전성접착층은 솔더, 실버페이스트, 구리페이스트 또는 이방성도전접착제로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자부품 내장형 인쇄회로기판.
청구항 1에 있어서,
상기 회로층에 개구부를 형성하며 도포되는 솔더레지스트층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 내장형 인쇄회로기판.
두께방향의 제1 공동이 형성된 금속기판;
상기 금속기판의 일면과 일체로 형성되고 상기 제1 공동부분에 형성되는 지지대;
상기 지지대의 중앙 일부분에 두께방향의 제2 공동이 형성되며, 상기 제2 공동의 일측 지지대에 안착되는 제1 전극과 상기 제2 공동의 타측 지지대에 안착되는 제2 전극이 형성된 수동소자;
상기 제1 전극과 상기 제2 공동의 일측지지대의 접착면에 형성되는 제1 도전성접착층;
상기 제2 전극과 상기 제2 공동의 타측지지대의 접착면에 형성되는 제2 도전성접착층;
상기 공동을 채우며 상기 금속기판에 적층되는 절연층; 및
상기 제1 전극 또는 제2 전극이 안착된 상기 일측지지대 또는 타측지지대에 일체로 형성된 금속기판과 도통하도록 연결되는 비아를 포함하는 회로층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 내장형 인쇄회로기판.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 도전성접착층 또는 상기 제2 도전성접착층은 솔더, 실버페이스트, 구리페이스트, 이방성도전접착제 또는 이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자부품 내장형 인쇄회로기판.
청구항 5에 있어서,
상기 회로층에 개구부를 형성하며 도포되는 솔더레지스트층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 내장형 인쇄회로기판.
금속기판을 준비하는 단계;
상기 금속기판 일면과 일체로 형성된 지지대가 구비되도록 제1 공동을 가공하는 단계;
상기 제1 공동의 지지대에 도전성접착층으로 접착되도록 상부전극과 하부전극이 형성된 수동소자를 안착시키는 단계;
상기 제1 공동을 채우며, 상기 금속기판에 적층되도록 절연층을 형성하는 단계; 및
상기 절연층에 상기 수동소자의 전극과 도통되는 비아를 포함하는 회로층을 형성하는 단계;를 포함하는 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 도전성접착층은 솔더, 실버페이스트, 구리페이스트, 이방성도전접착제 또는 이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 회로층에 개구부를 형성하여 도포되는 솔더레지스트층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법.
금속기판을 준비하는 단계;
상기 금속기판 일면과 일체로 형성된 지지대가 구비되도록 제1 공동을 가공하는 단계;
상기 지지대의 가운데 일부분에 두께방향의 제2 공동을 가공하는 단계;
상기 제2 공동의 일측지지대에 제1 도전성접착층으로 접착되는 제1 전극과, 상기 제2 공동의 타측지지대에 제2 도전성접착층으로 접착되는 제2 전극이 형성되는 수동소자를 안착시키는 단계;
상기 제2 공동을 채우며 상기 금속기판에 적층되도록 절연층을 형성하는 단계; 및
상기 절연층에 형성되는 비아를 포함하는 회로층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 비아는 상기 일측지지대와 타측지지대가 형성되는 금속기판에 각각 도통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 도전성접착층은 솔더, 실버페이스트, 구리페이스트, 이방성도전접착제 또는 이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법.
청구항 11에 있어서,
상기 회로층에 개구부를 형성하여 도포되는 솔더레지스트층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 내장형 인쇄회로기판의 제조방법.