KR101216414B1

KR101216414B1 - Method for manufacturing printed circuit board

Info

Publication number: KR101216414B1
Application number: KR1020110064670A
Authority: KR
Inventors: 박재현; 정연경
Original assignee: 아페리오(주)
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2012-12-28

Abstract

PURPOSE: A PCB(printed circuit board) manufacturing method is provided to prevent the occurrence of faulty parts by plating a metal with a pad and an input and output terminal. CONSTITUTION: An adhesive(150) sticks a component(100) on a cooper film(200). An insulation layer surrounds the component. The component is mounted on a base layer. The base layer or the copper film is connected to an input and output terminal of the component. The insulation layer and the cooper film are gradually laminated.

Description

Manufacturing Method of Printed Circuit Board {METHOD FOR MANUFACTURING PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 둘 이상의 이종 원자재가 적용되는 하이브리드 구조, 또는 비대칭 구조의 인쇄회로기판 제작에 있어서, 재료의 수축률 차이로 인하여 발생하는 기판의 이상 변형, 휨, 굴곡 등의 문제점을 해결한 적층성형공법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a printed circuit board, in particular, in the manufacture of a hybrid structure or asymmetrical printed circuit board to which two or more different raw materials are applied, abnormal deformation, warpage, The present invention relates to a laminate molding method that solves problems such as bending.

구체적으로, 본 발명은 부품 내장형 인쇄회로기판(embedded printed circuit board) 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체 부품을 기판에 내장하고 레진계열의 수지층을 적층하고 가열 가압함으로써 라미네이트 성형하는 과정에서, 재료들의 서로 다른 수축률로 인하여 기판이 휘거나 굴곡이 발생하게 되고, 이로 인하여 후속하는 패턴전사 또는 드릴공정 단계에서 정렬 불량이 발생하는 것을 해결하는 부품 내장형 인쇄회로기판 제조기술에 관한 것이다. Specifically, the present invention relates to a method for manufacturing an embedded printed circuit board, and more particularly, in the process of laminate molding by embedding a semiconductor component in a substrate, laminating a resin-based resin layer and heating and pressing. The present invention relates to a component-embedded printed circuit board manufacturing technology that solves the occurrence of misalignment in a subsequent pattern transfer or drill process step due to different shrinkage rates, resulting in bending or bending of the substrate.

전자부품의 경량박판화 추세에 따라 반도체 칩(semiconductor chip), 캐패시터 또는 인덕터 코일과 같은 개별소자들을 인쇄회로기판 속에 내장하여 제작하는 내장형 인쇄회로기판 기술이 일반화하고 있다. 본 발명의 따른 인쇄회로기판에는 반도체 칩을 비롯한 다양한 능동소자 및 수동소자가 내장될 수 있는데, 이들 모두를 통칭하여 부품(Component)이라 지칭하기로 한다.BACKGROUND ART With the trend of lighter and thinner electronic components, embedded printed circuit board technology, in which discrete devices such as semiconductor chips, capacitors, or inductor coils are embedded in a printed circuit board, is becoming common. The printed circuit board according to the present invention may include various active devices and passive devices including semiconductor chips, which will be collectively referred to as components.

실리콘, 갈륨비소, 사파이어 웨이퍼 등과 같은 반도체 재료 또는 세라믹 재료로 제작된 전자부품을 인쇄회로기판에 내장하기 위해서는, 적층 라미네이트 성형공정을 반드시 거치게 되는데, 적층성형 과정에서 구성재료들의 수축률 차이로 인하여 기판이 휘거나, 굴곡이 생기거나 하는 문제가 발생한다. 기판이 휘게 되면 후속하는 드릴공정단계에서 비아 홀 천공위치의 부정합 또는 회로형성을 위한 패턴 이미지 전사공정단계에서 회로패턴 정렬의 부정합(misalignment)이 발생하게 되어 제품불량을 유발하고, 휘어진 기판은 제조설비를 지나는 동안 파손되거나 제조설비의 고장을 유발시킬 수 있다. In order to embed an electronic component made of a semiconductor material such as silicon, gallium arsenide, sapphire wafer, or ceramic material into a printed circuit board, a laminate laminate forming process must be performed. Problems such as bending and bending occur. When the substrate is bent, misalignment of the circuit hole pattern occurs in the subsequent step of the drill hole, or misalignment of the circuit pattern in the transfer process of the pattern image for circuit formation, which causes product defects. It may cause damage during the passage or cause a malfunction of the manufacturing equipment.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 적층성형 공정에 의해 부품 내장형 기판이 변형되거나 휘거나, 또는 굴곡이 발생하는 문제를 해결하는 기술을 제공하는 데 있다.Accordingly, a first object of the present invention is to provide a technique for solving a problem in which a component embedded substrate is deformed, bent, or bent by a lamination process.

본 발명의 제2 목적은 부품 내장형 기판을 제조하는 데 있어서, 기판에 부품을 실장한 후, 실장된 부품의 입출력 단자와 동박 회로를 연결하기 위하여 드릴 천공을 수행하는 과정 또는 노광 및 패턴전사 과정에서 부정합을 방지하는 기술을 제공하는 데 있다.According to a second aspect of the present invention, in manufacturing a component embedded substrate, after mounting a component on the substrate, in the process of performing drill punching or connecting the input / output terminals of the mounted component and the copper circuit, or in the process of exposure and pattern transfer, It is to provide a technique for preventing mismatch.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 적층성형 공정 중에 수지를 B 스테이지 상태로 중단하고, 내장 부품과 동박의 전기적 접속을 위해 정렬이 필요한 패턴전사, 드릴 천공 또는 도금공정을 일단 먼저 진행한 후에, 적층성형 공정 중 나머지 C 스테이지 경화 공정을 진행하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention stops the resin in the B-stage state during the laminate molding process, and after first performing a pattern transfer, drill drilling or plating process that requires alignment for electrical connection between the internal component and the copper foil, It is characterized in that the remaining C-stage curing step of the laminate process.

본 발명은 내장형 기판의 동박을 가공하여 회로를 형성하는 과정, 동박 회로와 내장된 칩의 입출력단자를 서로 접속하기 위한 홀을 천공하는 과정, 또는 내장 칩의 입출력단자와 패드를 도금하여 접속하는 과정 등을 기판이 휘어지기 전에 실시하게 되므로, 정렬 상 부정합으로 인한 불량의 발생을 방지하는 특유의 효과가 있다. The present invention is a process of forming a circuit by processing the copper foil of the embedded substrate, a process of drilling a hole for connecting the copper foil circuit and the input and output terminals of the embedded chip, or a process of plating by connecting the input and output terminals and the pad of the embedded chip Since the back is performed before the substrate is bent, there is a unique effect of preventing the occurrence of a defect due to misalignment in alignment.

도1은 부품을 기판에 실장한 후 절연층을 적층하고 가압하여 라미네이트 하는 적층성형 과정에서 인가하는 가열 온도를 나타낸 도면.
도2a는 도1의 A 구간에서의 기판의 모습을 나타낸 도면.
도2b는 도1의 B 구간에서의 기판의 모습을 나타낸 도면.
도2c는 도1의 C 구간에서의 기판의 모습을 나타낸 도면.1 is a diagram showing a heating temperature applied in a lamination process in which a component is mounted on a substrate and an insulating layer is laminated, pressed and laminated.
Figure 2a is a view showing the state of the substrate in section A of FIG.
Figure 2b is a view showing the state of the substrate in the section B of Figure 1;
Figure 2c is a view showing the state of the substrate in the section C of Figure 1;

본 발명은 부품내장형 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 있어서, (a) 베이스 층에 부품을 실장하고 에폭시 수지층과 동박을 차례로 적층 하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에 따라 적층된 구조물을 가열 가압하여 에폭시 수지층의 흐름성을 유도함으로써, 상기 부품과 에폭시 수지층 사이의 공간을 에폭시 수지로 충진 하되, 상기 에폭시 수지층은 완전 경화되지 않은 것을 특징으로 하는 충진 단계; (c) 상기 단계 (b)에 따라 만들어진 구조물에 대해, 상기 베이스층 또는 동박과 상기 부품의 입출력단자를 연결하기 위한 패턴전사 공정, 홀 가공 공정, 또는 도금공정을 진행하는 단계; 및 (d) 상기 단계 (c) 이후의 구조물에 대해, 유리전이온도로 가열 가압함으로써 상기 에폭시 수지층을 경화시켜 C 스테이지로 만드는 단계를 포함하는 부품내장형 인쇄회로기판 제조방법을 제공한다. The present invention provides a method for manufacturing a component-embedded printed circuit board, comprising: (a) mounting a component on a base layer and sequentially laminating an epoxy resin layer and a copper foil; (b) heat-pressurizing the laminated structure according to step (a) to induce flowability of the epoxy resin layer, thereby filling the space between the component and the epoxy resin layer with an epoxy resin, wherein the epoxy resin layer is completely cured A filling step, characterized in that not; (c) performing a pattern transfer process, a hole processing process, or a plating process for connecting the base layer or the copper foil and the input / output terminals of the component to the structure made according to the step (b); And (d) hardening the epoxy resin layer to a C stage by heating and pressing the structure after the step (c) to a glass transition temperature to provide a method for manufacturing a component embedded printed circuit board.

이하에서는 첨부도면 도1, 도2a, 도2b, 및 도2c를 참조해서 본 발명의 양호한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, FIGS. 1, 2A, 2B, and 2C.

도2a를 참조하면, 부품(100)을 동박(200) 위에 접착제(150)로 접착한 다음, 절연층(300)과 동박(500)을 차례로 적층해서, 부품(100) 주위로 절연층(300)을 에워싸게 된다. 절연층 자재로써 레진 계열의 에폭시 수지를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 반경화 상태의 프리프레그를 사용할 수 있다. 부품(100)을 기판에 적층하는 기술은 이미 당업계에 공지된 기술로서, 대한민국 특허공개 10-2008-0079388호에 기재되어 있으므로, 여기서는 상세한 설명을 생략한다. Referring to FIG. 2A, the component 100 is adhered to the copper foil 200 with an adhesive 150, and then the insulating layer 300 and the copper foil 500 are sequentially stacked, and the insulating layer 300 is wrapped around the component 100. Surrounded). As the insulating layer material, a resin-based epoxy resin can be used, and preferably a prepreg in a semi-cured state can be used. The technique of laminating the component 100 to the substrate is already known in the art and is described in Korean Patent Publication No. 10-2008-0079388, and thus, detailed description thereof will be omitted.

도2a, 도2b, 도2c에는 부품(100)이 실장되는 베이스 층으로서 동박(200)을 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정할 필요는 없으며 캐리어 또는 지지층이 구비된 동박 또는 기타 다양한 조합의 구조물이 베이스 층으로 적용될 수 있다. 2A, 2B, and 2C illustrate the copper foil 200 as a base layer on which the component 100 is mounted, but the present invention is not necessarily limited thereto, and the copper foil or other various combinations of structures having a carrier or support layer may be used as the base layer. It can be applied in layers.

도2a의 적층 단계는 상온에서 이루어지며 도1의 A 구간에 해당하게 된다. 이어서, 적층된 구조물에 대해 가열 가압함으로써 라미네이트(laminate) 공정이 진행되는데, 도1의 B 구간에서와 같이 온도를 서서히 증가시켜 적층 온도를 유리전이온도(glass transition temperature)까지 증가시키게 된다. The lamination step of FIG. 2A is performed at room temperature and corresponds to section A of FIG. 1. Subsequently, a laminate process is performed by heating and pressing the laminated structure. As shown in section B of FIG. 1, the lamination process is gradually increased to increase the lamination temperature to the glass transition temperature.

도2b는 도1의 B 구간에서의 구조물의 모습을 나타낸 도면으로서, 반경화 상태의 에폭시 수지로 준비된 절연층(300)은 적층설비 내에서 유리전이온도까지 가열하게 되면, 그 점도가 낮아지게 되고 흐름성이 증가하게 되어("B" 스테이지라 칭함) 기판 내부의 공백부분을 메우게 되고, 기판 재료들을 서로 접착시키게 된다. Figure 2b is a view showing the structure of the structure in section B of Figure 1, when the insulating layer 300 prepared with the epoxy resin in the semi-cured state is heated to the glass transition temperature in the lamination facilities, the viscosity is lowered The increased flow (called "B" stage) fills the voids inside the substrate and bonds the substrate materials together.

여기에서 계속해서 30분 내지 4시간 정도 진행되는, 도1의 C 구간을 지속하게 되면, 기판의 공백을 메운 에폭시 수지는 다시 점도가 증가하면서 흐름성이 낮아지게 되어 완전한 경화상태의 수지("C 스테이지"라 칭함)가 만들어진다. 도2c는 도1의 C 구간을 나타낸 도면으로서, 실리콘 반도체 칩, 에폭시 수지, 동박 등 다양한 재료들이 열팽창 및 수축 계수가 서로 상이한 이유로 인해 굴곡과 휨이 발생하는 것을 상징적으로 나타내고 있다.If the section C of FIG. 1 is continued, which is continued for 30 minutes to 4 hours, the epoxy resin filling the voids of the substrate is reduced in flowability while increasing the viscosity again and thus the resin is completely cured ("C"). Stage ") is created. FIG. 2C is a view showing a section C of FIG. 1, which symbolically shows bending and warping of various materials such as a silicon semiconductor chip, an epoxy resin, and a copper foil due to different thermal expansion and shrinkage coefficients.

도1의 A 구간 B 구간, C 구간으로 나타낸 적층성형 공정을 완료한 후에 패턴전사공정 또는 천공공정을 진행하는 종래기술과 달리, 본 발명은 도1의 A 구간과 B 구간을 완료한 후 패턴전사공정 또는 천공공정을 진행하고, 그리고 나서 도1의 C 구간, 즉 경화공정을 진행하는 것을 특징으로 한다. Unlike the prior art in which the pattern transfer process or the perforation process is completed after completing the lamination process represented by section A, section B and section C of FIG. 1, the present invention is a pattern transfer after completing section A and section B of FIG. The process or the drilling process is carried out, and then, the C section, that is, the curing process of FIG.

즉, 본 발명은 A 구간과 B 구간을 진행하여 부품을 기판에 적층하고 절연층(300)을 B 스테이지까지만 성형한 상태에서, 부품 내장형 기판을 적층성형장비로부터 꺼내 적층성형 공정을 중단함으로써, 기판이 아직 휘어지지 않은 편평한 상태에서 홀 가공, 도금, 또는 패턴 형성공정을 먼저 진행하는 것을 특징으로 한다.That is, according to the present invention, the parts are stacked on the substrate by the sections A and B, and the insulating layer 300 is formed only to the B stage, and the component embedded substrate is removed from the stacking equipment to stop the stacking process. The hole processing, plating, or pattern forming process is first performed in the flat state which is not yet bent.

본 발명의 경우, C 스테이지로 경화되기 전 단계의 기판은 비교적 휨 정도가 미미하므로, 드릴 천공, 또는 칩 입출력단자와 동박 회로와의 접속을 위한 회로 패턴 형성, 또는 도금 공정 등을 정렬 상의 부정합(misalignment) 문제없이 용이하게 진행할 수 있다. In the case of the present invention, since the substrate before the step of hardening to the C stage is relatively insignificant in the degree of warping, misalignment in the alignment of the drill hole or the circuit pattern formation for the connection between the chip input / output terminals and the copper foil circuit, or the plating process, etc. ( misalignment) You can easily proceed.

본 발명에 따라, 패턴전사공정, 홀 가공, 또는 도금공정 등을 진행하고 나면, 다시 적층성형 설비에 기판을 투입해서 나머지 도1의 C 구간을 진행함으로써 기판을 구성하는 수지를 경화시키도록 한다. According to the present invention, after the pattern transfer process, the hole processing, or the plating process is performed, the substrate is put into the lamination apparatus again to proceed with the remaining C section of FIG. 1 to cure the resin constituting the substrate.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허 청구 범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개선하였다. 본 발명의 특허 청구 범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술 될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다. The foregoing has somewhat improved the features and technical advantages of the present invention in order to better understand the claims of the invention described below. Additional features and advantages that constitute the claims of the present invention will be described in detail below. It should be appreciated by those skilled in the art that the disclosed concepts and specific embodiments of the invention can be used immediately as a basis for designing or modifying other structures to accomplish the invention and similar purposes.

또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용될 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 진화, 치환 및 변경이 가능하다. In addition, the inventive concepts and embodiments disclosed herein may be used by those skilled in the art as a basis for modifying or designing other structures to accomplish the same purpose of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and alterations can be made hereto without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims.

이상과 같이, 내장형 기판이 수축률의 차이로 인해 기판이 휘거나 굴곡이 발생하는 것을 이유로, 패턴전사 또는 드릴 공정에서 오류가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있으므로, 칩 내장형 기판 제조에 있어서 생산수율을 증대시키고 제조의 수월성을 촉진하는 효과가 있다. As described above, the occurrence of errors in the pattern transfer or the drilling process can be prevented because the substrate is bent or bent due to the difference in shrinkage rate. There is an effect of increasing and promoting the ease of manufacture.

100 : 부품
150 : 접착제
200, 500 : 동박
300 : 절연층100: parts
150: adhesive
200, 500: copper foil
300: insulation layer

Claims

A method of manufacturing a component-embedded printed circuit board,
(a) mounting a part on a base layer and sequentially laminating an epoxy resin layer and a copper foil;
(b) heat-pressing the stacked structure according to step (a) to the glass transition temperature of the epoxy resin layer to induce flowability of the epoxy resin layer, thereby creating a space between the component and the epoxy resin layer. Filling with an epoxy resin, the filling step, characterized in that the epoxy resin layer is molded only to the semi-cured state (B stage);
(c) performing a pattern transfer process, a hole processing process, or a plating process for connecting the base layer or the copper foil and the input / output terminals of the component to the structure made according to the step (b); And
(d) curing the epoxy resin layer to a fully cured state (C stage) by heating the glass transition temperature for a predetermined time and gradually cooling the structure after step (c).
Component embedded printed circuit board manufacturing method comprising a.