KR20080061816A - 인쇄회로기판 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로, 특히 상기 인쇄회로기판에 칩을 실장하는 표면실장 공정 시, 얼라인 오차 개선을 위한 구조를 갖는 인쇄회로기판과 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 인쇄회로기판에서 칩이 실장되는 인쇄회로기판 패드 부분과 그 주변의 솔더 마스크 잉크 사이에 단차를 갖는 홈을 형성하여 상기 칩을 장착 및 고정하는 것이다.
따라서 본 발명을 통해, 상기 인쇄회로기판에 칩을 실장하는 표면실장 공정 시, 상기 칩이 설계된 실장 위치 이외의 부분에 실장되는 얼라인 오차를 방지할 수 있게 된다.
Description
도 1a 내지 1e는 종래 기술에 따른 인쇄회로기판 제조 공정을 단계적으로 나타낸 단면도.
도 2a 내지 2c는 종래 기술에 따른 인쇄회로기판에 칩을 실장하는 표면실장 공정을 단계적으로 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도.
도 4a 내지 4e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조 공정을 단계적으로 나타낸 단면도.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인쇄회로기판에 칩을 실장하는 표면실장 공정을 단계적으로 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
111 : 절연기판 113 : 동박
110 : 동박 적층판 115 : 레지스트 잉크
117 : 동박패턴 119 : 솔더 마스크 잉크
121 : 인쇄회로기판 패드 123 : 솔더 페이스트
125 : 칩 127 : 제 1 홈
129 : 제 2 홈
본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로, 특히 상기 인쇄회로기판에 칩을 실장하는 표면실장 공정 시, 얼라인 오차 개선을 위한 구조를 갖는 인쇄회로기판과 그 제조 방법에 관한 것이다.
인쇄회로기판(Printed Circuit Board)은 집적 회로, 저항기 또는 스위치 등의 전기적 부품들이 납땜되는 얇은 판으로, 전선으로 연결되어야하는 여러 선들을 전선 대신 넓은 판에 인쇄해 놓은 것이다.
이러한 상기 인쇄회로기판은 TV에서부터 시작해 컴퓨터, 냉장고, 세탁기, 휴대폰 및 시스템 보드인 라우터, 서버 그리고 인공위성, 자동차에도 적용이 되는 등 모든 전자장비의 기본이 되는 필수 부품으로, 그 활용분야가 대단히 높다.
이하, 종래 기술에 따른 인쇄회로기판을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 1e는 종래 기술에 따른 인쇄회로기판 제조 공정을 단계적으로 나 타낸 단면도이다.
종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 제조 공정은 도 1a에 도시한 바와 같이, 열경화성 수지 또는 250℃ 이상의 높은 융점을 갖는 수지 재질의 절연기판(11) 상에, 상기 절연기판(11)의 크기와 거의 동일한 크기를 가지며, 상기 절연기판(11)의 한쪽 또는 양쪽 면에 일정한 두께를 갖는 동박(13)을 부착하여 동박 적층판(Copper Clad Laminates; CCL)(10)을 형성한다.
그 후, 도 1b와 같이 칩(미도시)이 실장되어 연결되거나 배선(미도시)으로 사용될 동박(13) 상면에 레지스트(Resist) 잉크(15)를 소정의 패턴이 형성되어 있는 스크린을 이용하여 인쇄한다.
이어, 구리를 녹일 수 있는 식각액에 상기 레지스트 잉크(15)가 인쇄된 상기 동박 적층판(10)을 담구어 상기 레지스트 잉크(15)가 인쇄되지 않은 부분의 동박(13)을 녹이고 상기 레지스트 잉크(15)를 제거함으로써, 도 1c와 같이 설계한 바와 같은 동박패턴(17)을 얻는다.
한편, 상기 인쇄회로기판(20)에 칩(미도시)을 실장할 경우 납(Pb)을 이용하여 솔더링(Soldering)하게 된다.
이때, 상기 솔더링하는 과정에서 필요한 부위 이외의 부분에 상기 납이 도포되어 원하지 않는 전기적 연결이 일어날 가능성이 있다.
따라서 도 1d와 같이 전기적 절연층 역할을 하는 솔더 마스크(Solder Mask) 잉크(19)를 사용하여 상기 식각 공정으로 인해 드러난 상기 절연기판(11) 및 동박패턴(17) 상부를 도포한다.
그 후, 상기 동박패턴(17) 상면에 칩(미도시)을 실장하고, 상기 동박패턴(17)과 칩(미도시)과의 전기적 연결을 위해, 상기 동박패턴(17) 상부에 도포된 상기 솔더 마스크 잉크(19)를 식각하면, 도 1e와 같이, 상기 동박패턴(17)이 표면으로 드러나게 된다.
상기와 같이 형성된 동박패턴(17)을 인쇄회로기판 패드(Pad)(21)라고 한다.
이때, 상기 인쇄회로기판 패드(21)와 상기 인쇄회로기판 패드(21) 주변의 상기 솔더 마스크 잉크(19) 사이의 단차는 거의 없는 형태이다.
한편, 상기와 같은 공정으로 구성되는 인쇄회로기판(20)에 칩(미도시)을 실장하기 위한 방법으로는 표면실장기술(Surface Mounting Technology)이 사용된다.
상기 표면실장기술은 표면 실장형 부품을 상기 인쇄회로기판(20) 표면에 장착 및 솔더링하는 일련의 공정 기술이다.
도 2a 내지 2c는 종래 기술에 따른 인쇄회로기판에 칩을 실장하는 표면실장 공정을 단계적으로 나타낸 단면도이다.
먼저, 표면실장 공정은 도 2a에 도시한 바와 같이, 상기와 같은 공정으로 제조된 인쇄회로기판(20)의 인쇄회로기판 패드(21) 상면에 스크린 프린팅(Screen Printing) 방법으로 솔더 페이스트(Solder Paste)(23)를 인쇄한다.
이때, 상기 솔더 페이스트(23)는 납을 주성분으로 하고, 상기 인쇄회로기판 패드(21)와 칩(미도시)을 부착하여 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
또한, 상기 솔더 페이스트(23)에는 플럭스(Flux)가 함유되어 있는데, 상기 플럭스는 상기 칩(미도시) 장착 후 솔더링하는 공정 중 고온에 의한 상기 인쇄회로 기판 패드(21)와 칩(미도시) 표면의 산화를 방지해 주는 역할을 한다.
이어서, 도 2에 도시한 바와 같이, 인쇄된 상기 솔더 페이스트(23) 상면에 칩(25)을 장착한다.
그 후, 상기 솔더 페이스트(23)가 잘 굳도록 하기 위하여 상기 칩(25)이 장착된 인쇄회로기판(20)을 열처리(Heating)하면 도 2c에 도시한 바와 같이, 인쇄회로기판(20)에 칩(25)을 장착하는 표면실장 공정이 완료된다.
여기서, 상기와 같은 공정으로 제조되는 인쇄회로기판(20)의 인쇄회로기판 패드(21) 상면에, 상기 표면실장 공정에 따라 칩(25)을 실장할 경우, 상술한 바와 같이 상기 칩(25)이 실장되는 상기 인쇄회로기판 패드(21)와 그 주변의 솔더 마스크 잉크(19) 간의 단차가 거의 없기 때문에, 상기 표면실장 공정 중 상기 칩(25)이 설계된 실장 위치 이외의 부분에 실장되는 얼라인(Align) 오차가 종종 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인쇄회로기판에서 칩이 실장되는 인쇄회로기판 패드 부분과 그 주변의 솔더 마스크 잉크 사이에 단차를 갖는 홈을 형성하여 상기 칩을 고정함으로써, 상기 인쇄회로기판에 칩을 실장하는 표면실장 공정 시, 상기 칩이 설계된 실장 위치 이외의 부분에 실장되는 얼라인 오차를 방지하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 유전율을 갖는 절연기판과; 상기 절연기판의 일면 또는 양면에 형성된 배선 또는 패드 형상의 동박패턴과; 상기 절연기판의 양면을 덮고, 상기 패드에 대응하는 부분에 이를 노출하고, 칩이 실장될 수 있는 단차진 홈이 구성된 솔더 마스크 잉크를 포함하는 인쇄회로기판을 제공한다.
여기서, 상기 절연기판의 재질은 열경화성 수지 또는 250℃ 이상의 높은 융점을 갖는 수지인 것을 특징으로 한다.
상기 홈은 주변의 솔더 마스크 잉크와 단차를 갖으며, 그 깊이는 5 ~ 20㎛ 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 솔더 마스크 잉크는 상기 패드 주위에 형성되어 전기적 절연층 역할을 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조 방법은 절연기판의 일면 또는 양면에 일정한 두께를 갖는 동박을 부착하여 동박 적층판을 형성하는 단계와; 상기 동박패턴의 표면에 레지스트 잉크를 소정 패턴으로 인쇄하고, 노출된 동박패턴을 제거하여, 배선 또는 패드를 형성하는 단계와; 상기 배선 또는 패드가 형성된 기판의 양면에 솔더 마스크 잉크를 도포하는 단계와; 상기 패드에 대응하는 솔더 마스크 잉크를 제거하여 상기 패드를 노출하는 홈을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 홈을 형성하기 위한 방법은 상기 솔더 마스크 잉크의 두께는 종래와 같이 유지하고 상기 인쇄회로기판 패드의 두께를 종래의 절반정도로 얇게 형성하거나, 종래의 인쇄회로기판 패드의 두께는 그대로 유지하는 대신 상기 솔더 마스크 잉크를 종래보다 두껍게 도포함으로써, 상기와 같은 홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인쇄회로기판(120)은 유전율을 갖는 절연기판(111)의 한쪽 또는 양쪽 면에, 칩(미도시)이 실장되어 연결되거나 배선으로 사용되는 다수의 동박패턴(117)으로 이루어진 인쇄회로기판 패드(121)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 절연기판(111)은 열경화성 수지 또는 250℃ 이상의 높은 융점을 갖는 수지로 구성되며, 상기 동박패턴(117)은 상기 인쇄회로기판(120)의 초기 상태인 동박 적층판(미도시)을 식각하여 얇게 형성한 것이다.
한편, 상기 인쇄회로기판 패드(121) 및 그 주변의 상기 절연기판(120) 상면에는 전기적 절연층 역할을 하는 솔더 마스크 잉크(119)가 도포되어 형성된 구조이다.
또한, 상기 인쇄회로기판 패드(121) 중 칩(미도시)이 실장되는 부분은 주변의 상기 솔더 마스크 잉크(119)와 단차를 갖는 제 1 홈(127)이 형성되어 있다.
상기 제 1 홈(127)은 상기 칩(미도시)이 실장되는 부분의 상면에 도포된 상기 솔더 마스크 잉크(119)를 식각함으로써 형성되며, 상기 제 1 홈(127)의 깊이는 5 ~ 20㎛ 범위를 갖는다.
여기서, 상기와 같은 소정의 깊이를 갖는 제 1 홈(127)을 형성하기 위해, 상기 솔더 마스크 잉크(119)의 두께는 종래와 같이 유지하고, 상기 인쇄회로기판 패드(121)의 두께를 종래 인쇄회로기판 패드(도 2c의 21) 두께의 절반 정도로 얇게 구성함으로써, 상기와 같이 소정의 깊이를 갖는 제 1 홈(127)을 형성할 수 있게 된다.
이는 종래의 인쇄회로기판(도 2c의 20)에서 칩(도 2c의 25)이 실장되는 인쇄회로기판 패드(도 2c의 21)와 그 주변의 솔더 마스크 잉크(도 2c의 19)와의 단차가 거의 없음으로 인해 발생되는 얼라인 오차를, 상기와 같이 일정 수준의 깊이가 있는 상기 제 1 홈(127)에 칩(미도시)을 장착하고 고정함으로써 방지할 수 있게 되는 것이다.
도 4a 내지 4e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조 공정을 단계적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 인쇄회로기판(도 3의 120) 제조 공정은 도 4a에 도시한 바와 같이, 열경화성 수지 또는 250℃ 이상의 높은 융점을 갖는 수지 재질의 절연기판(111) 상에 상기 절연기판(111)의 크기와 거의 동일한 크기를 가지며, 상기 절연기판(111)의 한쪽 또는 양쪽 면에 종래 동박(도 1a의 13) 두께의 절반 정도의 두께를 갖는 동박(113)을 부착하여 동박 적층판(110)을 형성한다.
그 후, 도 4b와 같이 칩(미도시)이 실장되어 연결되거나 배선으로 사용될 상기 동박(113) 상면에 레지스트 잉크(115)를 패턴이 형성되어 있는 스크린을 이용하여 인쇄한다.
이어, 구리를 녹일 수 있는 식각액에 상기 레지스트 잉크(115)가 인쇄된 상기 동박 적층판(110)을 담구어 상기 레지스트 잉크(115)가 인쇄되지 않은 부분의 동박(113)을 녹이고 상기 레지스트(115)를 제거함으로써, 도 4c와 같이 설계한 바와 같은 동박패턴(117)을 얻는다.
한편, 인쇄회로기판(도 3의 120)에 칩(미도시)을 실장하기 위해 납(Pb)을 이용하여 솔더링하게 된다.
이때, 상기 솔더링하는 과정에서 필요한 부위 이외의 부분에 상기 납이 도포되어 원하지 않는 전기적 연결이 일어날 가능성이 있다.
따라서 도 4d와 같이, 전기적 절연층 역할을 하는 솔더 마스크 잉크(119)를 사용하여 상기 식각 공정으로 인해 드러난 상기 절연기판(111) 및 동박패턴(117) 상부에 도포한다.
그 후, 상기 칩(미도시)이 실장될 상기 동박패턴(117) 상부의 상기 솔더 마스크 잉크(119)를 식각하면, 도 4e와 같이, 상기 동박패턴(117)이 표면으로 드러나게 된다.
상기와 같이 형성된 동박패턴(117)을 인쇄회로기판 패드(121)라고 한다.
이때, 상기 칩(미도시)이 실장될 상기 인쇄회로기판 패드(121) 상면에 도포된 상기 솔더 마스크 잉크(119)는 상기 인쇄회로기판 패드(121)의 두께 만큼 식각하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 인쇄회로기판 패드(121)는 종래 인쇄회로기판 패드(도 2c의 21) 두께의 절반 정도의 두께이므로, 종래와 동일한 두께로 상기 솔더 마스크 잉크(119) 를 도포하고 이를 식각하게 되면, 상기 인쇄회로기판 패드(121)와 주변의 상기 솔더 마스크 잉크(119) 사이에 소정의 깊이를 갖는 제 1 홈(127)이 형성되어 실장되는 칩(미도시)을 고정하는 역할을 하게 된다.
다음으로, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 상기 인쇄회로기판에 표면실장 공정으로 칩을 실장하는 방법을 도 5a 내지 5c에 단계적으로 나타내었다.
먼저, 표면실장 공정은 도 5a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 제조된 인쇄회로기판(120)에 형성된, 소정의 깊이를 갖는 제 1 홈(127) 상면에 스크린 프린팅 방법으로 솔더 페이스트(123)를 인쇄한다.
이때, 상기 솔더 페이스트(123)는 납을 주성분으로 하고, 인쇄회로기판 패드(121)와 칩(미도시)을 부착하고, 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
또한, 상기 솔더 페이스트(123)에는 플럭스가 함유되어 있는데, 상기 플럭스는 상기 칩(미도시) 장착 후 솔더링하는 공정 중 고온에 의한 상기 인쇄회로기판 패드(121)와 칩(미도시) 표면의 산화를 방지해 주는 역할을 한다.
이어서, 도 5b와 같이, 인쇄된 상기 솔더 페이스트(123) 상면에 칩(125)을 장착한다.
그 후, 상기 솔더 페이스트(123)가 잘 굳도록 하기 위하여 상기 칩(125)이 장착된 인쇄회로기판(120)을 열처리하면 도 5c와 같이, 상기 인쇄회로기판(120)의 제 1 홈(127)에 칩(125)이 장착 및 고정되는 표면실장 공정이 완료된다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 인쇄회로기판(120)은 유전 율을 갖는 절연기판(111)의 한쪽 또는 양쪽 면에, 칩(미도시)이 실장되어 연결되거나 배선으로 사용되는 다수의 동박패턴(117)으로 이루어진 인쇄회로기판 패드(121)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 절연기판(111)은 열경화성 수지 또는 250℃ 이상의 높은 융점을 갖는 수지로 구성되며, 상기 동박패턴(117)은 동박 적층판(미도시)을 식각하여 형성시킨 것이다.
한편, 상기 인쇄회로기판 패드(121) 및 그 주변의 상기 절연기판(111) 상면에는 전기적 절연층 역할을 하는 솔더 마스크 잉크(119)가 도포되어 형성된 구조이다.
또한, 상기 인쇄회로기판 패드(121) 중 칩(미도시)이 실장되는 부분은 주변의 상기 솔더 마스크 잉크(119)와 단차를 갖는 제 2 홈(129)이 형성되어 있다.
상기 제 2 홈(129)은 상기 칩(미도시)이 실장되는 부분의 상면에 도포된 상기 솔더 마스크 잉크(119)를 식각함으로써 형성되며, 상기 제 2 홈(129)의 깊이는 5 ~ 20㎛ 범위를 갖는다.
여기서, 상기와 같은 소정의 깊이를 갖는 제 2 홈(129)을 형성하기 위해서는 본 발명에 따른 제 1 실시예와는 달리, 종래의 인쇄회로기판 패드(도 2c의 21)의 두께는 그대로 유지하는 대신, 상기 솔더 마스크 잉크(119)를 종래보다 두껍게 도포함으로써, 상기와 같은 소정의 깊이를 갖는 제 2 홈(129)을 형성할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 제 1 실시예에서, 인쇄회로기판 패드(121)의 두께 만 큼 솔더 마스크 잉크(119)를 식각하는 것이 어렵거나 가공비가 많이 들 경우, 상기와 같은 방법으로 소정의 깊이를 갖는 제 2 홈(129)을 형성하는 것이 더 효과적일 수 있다.
상기 제 2 실시예는 본 발명에 따른 제 1 실시예와 같이, 종래의 인쇄회로기판(도 2c의 20)에서 칩(도 2c의 25)이 실장되는 인쇄회로기판 패드(도 2c의 21)와 그 주변의 솔더 마스크 잉크(도 2c의 19)와의 단차가 거의 없음으로 인해 발생되는 얼라인 오차를, 상기와 같이 일정 수준의 깊이가 있는 제 2 홈(129)에 칩을 장착하고 고정함으로써 방지할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 제 2 실시예의 인쇄회로기판(120) 제조 공정과 칩(125)을 실장하는 표면실장 공정은 상기 제 1 실시예와 동일하므로, 생략하기로 한다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 쇄회로기판에서 칩이 실장되는 인쇄회로기판 패드 부분과 그 주변의 솔더 마스크 잉크 사이에 단차를 갖는 홈을 형성하여 상기 칩을 고정함으로써, 상기 인쇄회로기판에 칩을 실장하는 표면실장 공정 시, 상기 칩이 설계된 실장 위치 이외의 부분에 실장되는 얼라인 오차를 방지하는 효과가 있다.
Claims (12)
- 절연기판과;상기 절연기판의 일면 또는 양면에 형성된 배선 또는 패드 형상의 동박패턴과;상기 절연기판의 양면을 덮고, 상기 패드에 대응하는 부분에 이를 노출하고, 고정된 칩이 좌, 우로 이동하지 못하도록 단차진 홈이 구성된 솔더 마스크 잉크층을 포함하는 인쇄회로기판.
- 제 1항에 있어서,상기 절연기판의 재질은 열경화성 수지 또는 250℃ 이상의 높은 융점을 갖는 수지인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
- 제 1항에 있어서,상기 홈은 주변의 솔더 마스크 잉크와 단차를 갖으며, 그 깊이는 5 ~ 20㎛ 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
- 제 3항에 있어서,상기 홈의 깊이는 칩 실장 시, 얼라인 오차의 발생을 방지하고 일반적인 식각 공정으로도 가공할 수 있는 범위인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
- 제 1항에 있어서,상기 솔더 마스크 잉크는 상기 패드 주위에 형성되어 있는 배선을 절연하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
- 절연기판의 일면 또는 양면에 일정한 두께를 갖는 동박을 부착하여 동박 적층판을 형성하는 단계와;상기 동박패턴의 표면에 레지스트 잉크를 소정 패턴으로 인쇄하고, 노출된 동박패턴을 제거하여, 배선 또는 패드를 형성하는 단계와;상기 배선 또는 패드가 형성된 기판의 양면에 솔더 마스크 잉크를 도포하는 단계와;상기 패드에 대응하는 솔더 마스크 잉크를 제거하여 상기 패드를 노출하는 단차진 홈을 형성하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 절연기판의 재질은 열경화성 수지 또는 250℃ 이상의 높은 융점을 갖는 수지인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 홈은 주변의 솔더 마스크 잉크와 단차를 갖으며, 그 깊이는 5 ~ 20㎛ 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
- 제 8항에 있어서,상기 홈의 깊이는 칩 실장 시, 얼라인 오차의 발생을 방지하고 일반적인 식각 공정으로도 가공할 수 있는 범위인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 솔더 마스크 잉크는 상기 패드 주위에 형성되어 있는 배선을 절연하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
- 제 8항에 있어서,상기 홈은 상기 솔더 마스크 잉크의 두께는 종래와 같이 유지하고 상기 인쇄회로기판 패드의 두께를 종래의 절반정도로 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
- 제 8항에 있어서,상기 홈은 종래의 인쇄회로기판 패드의 두께는 그대로 유지하는 대신 상기 솔더 마스크 잉크를 종래보다 두껍게 도포하여 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 제조 방법.
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2006
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