KR20020086000A - 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 인쇄회로기판(80)에는 히트싱크패널(20)이 일체로 구비된다. 즉 상기 히트싱크패널(20) 상에 수지층(40)과 회로패턴이 구비된다. 이와 같은 수지층(40)과 회로패턴은 다수개가 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 이때 상기 히트싱크패널(20)의 상면에 형성되는 회로패턴은 상기 수지층(40)에 형성된 비어홀(54)을 통해 상기 히트싱크패널(20)과 전기적으로 연결된다. 따라서 상기 히트싱크패널(20)은 인쇄회로기판(80)에 실장되는 칩(90)의 열을 방출하는 역할 외에 그라운드 역할을 함께 한다. 이와 같은 구성의 본 발명에서는 인쇄회로기판(80)에 히트싱크패널(20)이 일체로 구비된다. 따라서 본 발명의 인쇄회로기판(80)을 사용하는 패키지를 경박단소화할 수 있다. 또한 상기 히트싱크패널(20)이 그라운드의 역할을 동시에 하므로 전체적으로 인쇄회로기판(80)의 층수를 줄일 수 있게 된다.

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{Manufacturing method of PCB and PCB thereby}

본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판에 실장된 칩에서 발생하는 열을 용이하게 방출할 수 있는 히트싱크층을 인쇄회로기판에 일체로 형성하고, 상기 히트싱크층에 그라운드층을 동시에 형성한 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

칩이 실장되어 사용되는 인쇄회로기판의 종류 중에서 고주파, 대용량에 사용되는 것은 상대적으로 상기 칩에서 많은 열이 발생된다. 따라서 상기 발생되는 열을 외부로 원활하게 방출시키기 위해 히트싱크를 사용하게 된다.

즉 도 1에는 종래 기술에 의한 인쇄회로기판을 사용하여 제조된 볼그리드어레이 패키지가 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 볼그리드어레이 패키지(1)에는 인쇄회로기판(2) 상에 칩(3)이 실장되어 있고, 상기 칩(3)은 봉지부재(4)로 몰딩되어 외부환경으로부터 보호된다. 그리고 상기 기판(2)의 하면에는 패키지(1) 외부와의 신호 및 전원전달을 위한 솔더볼(5)이 설치되어 있다. 상기 인쇄회로기판(2)과 칩(3)은 골드와이어(6)에 의해 연결되어 전기적 신호가 상호간에 전달된다.

한편, 상기 칩(3)의 상면에는 상기 칩(3)에서 발생하는 열을 방출하기 위한 히트싱크(7)가 설치되어 있다. 상기 히트싱크(7)는 일반적으로 알루미늄 등의 열전달율이 좋은 금속으로 이루어지고, 그 하면이 상기 칩(3)의 상면과 접촉되고, 그상면은 상기 봉지부재(4)의 외부로 노출되어 있다. 그리고, 열의 방출을 보다 원활하게 하기 위해 상기 히트싱크(7)의 상면에는 방열돌부(8)가 형성될 수 있다.

이와 같이 히트싱크(7)를 사용하는 것은 상기 칩(3)이 작은 크기의 부품에 엄청난 수의 기능소자가 집적되어 있어, 작동시 상당히 많은 열이 발생하기 때문이다. 따라서 이와 같은 열을 적절히 방열시키기 못하면 전자가 고열에 의해 여기상태가 되므로 칩(3)이 제 기능을 발휘하지 못하게 되므로, 상기와 같이 히트싱크(7)를 설치하여 칩(3)에서 발생하는 열을 방출시키게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉 상기 히트싱크(7)를 인쇄회로기판(2)과 별도로 형성함에 의해 전체적으로 패키지(1)의 높이가 높아지게 되어 패키지(1)의 경박단소화가 어려운 문제점이 있다.

그리고 상기 인쇄회로기판(2)을 제조함에 있어서도 상기 인쇄회로기판(2)에 형성되는 회로의 접지를 위한 접지층을 별도로 형성하여야 하므로, 상대적으로 인쇄회로기판(2)의 층수가 많아지고 이를 사용한 패키지(1)의 높이가 높아지게 되는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인쇄회로기판의 구성을 상대적으로 간소화하여 이를 사용하는 패키지를 경박단소화하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 인쇄회로기판에 히트싱크층을 일체로 형성하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 인쇄회로기판에 일체로 형성된 히트싱크층에 그라운드층의 역할을 부여하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 인쇄회로기판을 사용한 패키지의 구성을 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 제조과정을 순차적으로 보인 작업순서도.

도 3은 본 발명 실시예의 인쇄회로기판을 사용한 패키지의 구성을 보인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20: 히트싱크패널22: 코팅층

30: 캐리어35: 이형재

40: 수지층45: 금속박막층

50,50': 포토리지스트52: 윈도우

54: 비어홀60: 도금층

70: 솔더리지스트72: 본딩패드

80: 인쇄회로기판90: 칩

91: 와이어92: 솔더볼

94: 봉지부재

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 열전달율이 좋은 금속재질로 구성되는 히트싱크패널과, 상기 히트싱크패널의 표면에 형성되어 절연 역할을 하는 수지층과, 상기 수지층상에 형성되고 상기 히트싱크패널과 전기적 열적으로 연결되는 회로패턴을 포함하여 구성되고, 상기 히트싱크패널 상에 수지층과 회로패턴층이 차례로 적층된 것이 적어도 하나 이상 구비된다.

상기 히트싱크패널은 인쇄회로기판의 일면을 형성하고, 외부로 노출된 면에는 코팅층이 형성된다.

상기 히트싱크패널과 접촉하는 수지층을 관통하여서는 상기 히트싱크패널과 회로패턴을 전기적 열적으로 연결하는 비어홀이 형성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 열방출 역할을 하는 히트싱크패널을 캐리어층을 통해 접착하여 패널화하는 공정과, 상기 캐리어의 양측에 구비된 히트싱크패널 상에 수지층과 금속박막층을 형성하고 상기 수지층과 금속박막층을 관통하여 상기 히트싱크패널과 연결되는 비어홀을 천공하는 공정과, 상기 비어홀과 금속박막층상에 도금층을 형성하고 상기 비어홀을 통해 상기 도금층과 상기 히트싱크패널을 전기적으로 연결하는 공정과, 상기 수지층 상의 금속박막층과 도금층에 회로패턴을 형성하는 공정과, 상기 회로패턴을 절연시키고 본딩패드를 형성하는 공정과, 상기 캐리어를 분리하여 완성된 인쇄회로기판을 분리하는 공정을 포함하여 구성된다.

상기 수지층 상의 금속박막층과 도금층에 형성된 회로패턴 상에는 다수개의 수지층과 회로패턴이 반복적으로 형성된다.

상기 히트싱크패널과 인접한 수지층 상의 회로패턴과 상기 히트싱크패널은 상기 비어홀에 도전성 페이스트를 채워 전기적으로 연결한다.

상기 캐리어와 상기 히트싱크패널의 사이에는 이형재가 개재되어 완성된 인쇄회로기판의 분리공정을 용이하게 수행하도록 한다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 인쇄회로기판에 히트싱크층이 일체로 형성됨과 동시에 상기 히트싱크층이 그라운드층의 역할을 수행하게 하여 인쇄회로기판의 층수를 줄여주고, 인쇄회로기판이 사용되는 패키지를 경박단소화하는 것이다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 인쇄회로기판 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도면들에 도시된 바에 따르면, 히트싱크패널(20)은 플레이트 형상의 것으로 기재(21)의 상면을 제외한 면에 코팅층(22)이 형성된다. 상기 코팅층(22)은 니켈(Ni)이 도금되어 형성되거나, 에폭시가 코팅되어 형성된다. 상기와 같은 히트싱크패널(20)의 구성이 도 2a에 도시되어 있다.

이와 같은 히트싱크패널(20)을 2개 제조하여 각각의 히트싱크패널(20)의 상기 코팅층(22)이 서로 마주보게 한 상태로 접착하여 패널화한다. 이들을 접착하는캐리어(30)는 프리프레그로서, 완성 후 분리를 용이하게 하기 위해 상기 코팅층(22)과의 사이에 이형재(35)를 개재한다. 즉, 상기 이형재(35)를 상기 코팅층(22)에 밀착시킨 상태에서 캐리어(30)를 개재시킨다. 상기 이형재(35)의 크기는 히트싱크패널(20)의 크기보다 작게 한다. 이와 같이 이형재(35)를 구비하고 캐리어(30)에 의해 두개의 히트싱크패널(20)의 외관부분이 접착되어 패널화된 상태의 패널(23)이 도 2b에 도시되어 있다.

다음으로 상기 히트싱크패널(20)의 노출된 상면(21a), 즉 상기 패널의 양면을 산화시키는 공정을 진행한다. 이와 같이 히트싱크패널(20)의 상면(21a)을 산화시키는 것은 이후의 작업에서 수지와의 접착성을 좋게 하기 위해서 이다.

그리고는 상기 히트싱크패널(20)의 상면(21a)에 수지층(40)과 금속박막층(45)을 각각 적층한다. 이때 상기 수지층(40)과 금속박막층(45)은 각각 별도로 차례로 형성되거나, 금속박막이 입혀진 수지를 상기 히트싱크패널(20)의 표면에 접착시켜 형성할 수 있다. 이와 같은 상태가 도 2c에 도시되어 있다.

다음으로 상기 히트싱크패널(20)의 표면에 적층된 금속박막층(45)에 포토리지스트(50)를 도포하고 노광, 현상 및 에칭공정을 통해 상기 포토리지스트(50)와 금속박막층(45)을 선택적으로 제거하여 수지층(40)이 노출되도록 윈도우(52)를 형성한다. 상기 윈도우(52)는 다음의 공정에서 형성되는 비어홀(54)을 형성하기 위한 부분으로, 인쇄회로기판(80)이 완성되었을 때, 그라운드를 위해 상기 히트싱크패널(20)과 전기적으로 연결하기 위한 역할과 상기 히트싱크패널(20)로 열을 전달하는 역할을 한다. 이와 같이 선택적으로 윈도우(52)가 형성된 상태가 도2d에 도시되어 있다.

그리고 상기 윈도우(52)가 형성된 부분에 비어홀(54)을 형성한다. 상기 비어홀(54)은 상기 수지층(40)을 관통하여 상기 히트싱크패널(20)의 표면이 노출되도록 형성된다. 이때 상기 포토리지스트(50)도 제거하여야 한다. 이와 같은 비어홀(54)은 노광, 현상 및 에칭공정을 사용하여 천공하거나, 레이저를 사용하여 천공할 수 있다. 물론 기계적인 드릴을 사용할 수도 있다.(도 2e 참고)

도 2f에는 위에서 형성된 비어홀(54)의 내부를 포함하는 상기 금속박막층(45)에 도금층(60)이 형성된 것이 도시되어 있다. 이와 같은 도금층(60)은 상기 히트싱크패널(20)과의 전기적 열적 연결 및 그라운드를 형성하기 위한 역할을 한다. 따라서 도금층(60)을 형성하는 대신에 상기 비어홀(54)의 내부에 도전성 페이스트를 채워서 상기 히트싱크패널(20)과 전기적인 연결을 수행할 수 있다.

다음으로 상기 도금층(60)과 금속박막층(45)에 회로패턴을 형성하기 위한 과정이 진행된다. 즉 상기 도금층(60) 상에 포토리지스트(50')를 선택적으로 도포하고 노광, 현상 및 에칭공정을 통해 원하는 부분의 상기 도금층(60)과 금속박막층(45)을 선택적으로 제거하여 회로패턴을 형성한다.(도 2g 참고)

그리고 상기 회로패턴 상에 다수개의 층을 형성할 수 있는데, 이와 같이 인쇄회로기판을 다층으로 형성하기 위해서는 상기 형성된 회로패턴 상에 도 2c에서 도 2g까지의 공정을 반복하면 된다.

이와 같이 다층으로 절연층과 회로패턴을 형성한 후에는 최상층의 회로패턴의 절연을 위해 솔더리지스트(70)를 표면에 선택적으로 도포한다. 이때, 예를 들어본딩패드(72)의 역할을 하는 부분에는 상기 솔더리지스트(70)가 도포되지 않도록 하거나, 전체에 도포한 후 본딩패드(72)의 부분을 선택적으로 제거한다. 이와 같은 상태가 도 2h에 도시되어 있다. 여기서 도 2h에는 상기 도 2c에서 도 2g까지의 공정을 1회 반복하여 형성한 것이 도시된다. 이때 상기 비어홀(54)에는 그 상측의 수지층(40)이 채워지게 된다.

다음으로 상기 본딩패드(72)에 금도금층(74)을 형성한다. 이와 같은 금도금층(74)은 본딩패드(72)에 와이어(91)나 솔더볼(92)이 보다 견고하게 접착될 수 있도록 한다.(도 2i 참고)

마지막으로 패널(23)의 외곽부를 절단하면 상하측의 히트싱크패널(20)이 캐리어(30)와 각각 분리되고 상기 캐리어(30)를 분리하면, 캐리어(30)의 상면과 하면에서 각각 완성된 인쇄회로기판(80)이 분리된다. 이때, 상기 이형재(35)의 존재에 의해 상기 코팅층(22)과 캐리어(30)의 분리가 보다 용이하게 된다.

한편 도 3에는 도 2에 제시된 공정에 의해 제작된 인쇄회로기판(80)을 사용하여 패키지를 구성한 것이 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 인쇄회로기판(80)의 최상층에 형성되는 칩패드에 칩(90)이 안착되고, 상기 칩(90)과 인쇄회로기판(80)의 본딩패드(72)사이는 와이어(91)에 의해 연결된다. 이와 같은 칩(90)과 와이어(91) 및 상기 와이어(91)가 본딩되는 본딩패드(72)는 봉지부재(94)에 의해 봉지되어 주변의 환경과 차폐된다. 그리고, 패키지와 외부의 전기적인 연결을 위한 솔더볼(92)이 본딩패드(72)에 안착된다.

도면중 미설명 부호 SL은 시그널층, GL은 그라운드층, HL은 히트싱크층이다.

상기와 같은 본 발명에서는 상기 인쇄회로기판(80)의 상기 히트싱크패널(20)이 상기 칩(90)에서 발생되는 열을 방열하는 역할과 함께 그라운드의 역할을 동시에 한다.

즉, 예를 들면 상기 칩(90)에서 발생한 열은, 도 3에 점선으로 표시된 바와 같이 그라운드층(GL)의 금속박막(45)과 상기 금속박막(45)과 연결된 비아홀(54)의 경로를 통해, 전달되어 상기 히트싱크층(HL)의 히트싱크패널(20)로 전달되고 외부로 방출된다. 그리고 상기 히트싱크패널(20) 상에 형성된 층의 비어홀(54)을 통해 도금층(60)이 상기 히트싱크패널(20)에 연결됨에 의해 상기 히트싱크패널(20)이 그라운드의 역할을 하게 된다. 즉 상기 히트싱크패널(20) 상에 절연층인 수지층(40)을 형성하고 비어홀(54)을 통해 상부의 회로패턴과 도금층(60)으로 전기적인 연결을 하여 그라운드 작용을 수행하도록 한다.

따라서 본 발명에서는 인쇄회로기판(80)을 형성하면서 히트싱크기능을 하는 부분과 그라운드기능을 하는 부분을 별도로 형성하지 않고, 통합하여 형성함에 의해 전체적으로 회로의 층수를 줄이고 회로의 밀집도를 줄이게 된다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 의하면 히트싱크층이 인쇄회로기판에 일체로 형성되어 상대적으로 인쇄회로기판을 사용하는 패키지를 경박단소화 할 수 있다.

그리고 히트싱크패널이 인쇄회로기판에서 하나의 층으로 형성되고, 상기 히트싱크패널 상에 수지층과 회로패턴이 차례로 적층되어 인쇄회로기판이 형성되고상기 히트싱크패널과 상기 회로패턴이 전기적으로 직접 연결되어 있어 상기 히트싱크패널은 그라운드의 역할과 인쇄회로기판에 실장된 칩에서 발생하는 열을 방출하는 역할을 하게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 히트싱크층, 그라운드층 및 시그널회로층을 별로 형성하지 않고, 특히 상기 히트싱크층과 그라운드층의 역할을 히트싱크패널이 수행하도록 하였다. 따라서 인쇄회로기판에 형성되는 회로의 층수를 최소화 할 수 있고 상대적으로 회로의 밀집도를 줄일 수 있게 되는 효과가 있다.

따라서 인쇄회로기판의 층수가 상대적으로 단순하게 되면서 인쇄회로기판의 제조공정이 단순하게 되어 가격측면과 생산공정에 많은 이점을 가지게 된다.

Claims (7)

1. 열전달율이 좋은 금속재질로 구성되는 히트싱크패널과,

   상기 히트싱크패널의 표면에 형성되어 절연 역할을 하는 수지층과,

   상기 수지층상에 형성되고 상기 히트싱크패널과 전기적 열적으로 연결되는 회로패턴을 포함하여 구성되고,

   상기 히트싱크패널 상에 수지층과 회로패턴층이 차례로 적층된 것이 적어도 하나 이상 구비됨을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 히트싱크패널은 인쇄회로기판의 일면을 형성하고, 외부로 노출된 면에는 코팅층이 형성됨을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 히트싱크패널과 접촉하는 수지층을 관통하여서는 상기 히트싱크패널과 회로패턴을 전기적 열적으로 연결하는 비어홀이 형성됨을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
4. 열방출 역할을 하는 히트싱크패널을 캐리어층을 통해 접착하여 패널화하는 공정과,

   상기 캐리어의 양측에 구비된 히트싱크패널 상에 수지층과 금속박막층을 형성하고 상기 수지층과 금속박막층을 관통하여 상기 히트싱크패널과 연결되는 비어홀을 천공하는 공정과,

   상기 비어홀과 금속박막층상에 도금층을 형성하고 상기 비어홀을 통해 상기 도금층과 상기 히트싱크패널을 전기적으로 연결하는 공정과,

   상기 수지층 상의 금속박막층과 도금층에 회로패턴을 형성하는 공정과,

   상기 회로패턴을 절연시키고 본딩패드를 형성하는 공정과,

   상기 캐리어를 분리하여 완성된 인쇄회로기판을 분리하는 공정을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 수지층 상의 금속박막층과 도금층에 형성된 회로패턴 상에는 다수개의 수지층과 회로패턴이 반복적으로 형성됨을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 히트싱크패널과 인접한 수지층 상의 회로패턴과 상기 히트싱크패널은 상기 비어홀에 도전성 페이스트를 채워 전기적으로 연결함을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.
7. 제 4 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 캐리어와 상기 히트싱크패널의 사이에는 이형재가 개재되어 완성된 인쇄회로기판의 분리공정을 용이하게 수행하도록 함을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 제조방법.