KR-102960879-B1 - PRINTED CIRCUIT BOARD AND MANUFACTURING METHOD FOR TME SAME

Abstract

본 개시는 복수의 절연층, 복수의 배선층, 및 복수의 비아층을 포함하며, 상기 복수의 절연층 중 일부를 관통하는 캐비티를 가지는 배선기판; 상기 캐비티에 배치되며, 상기 복수의 배선층 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되는 외부전극을 포함하는 수동부품; 및 상기 캐비티의 상기 수동부품 상에 배치되며, 상기 외부전극과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 회로층을 포함하는 브리지; 를 포함하는, 인쇄회로기판과 그 제조방법에 관한 것이다.

Inventors

• 최재웅
• 지윤제
• 이승은
• 김용훈

Assignees

• 삼성전기주식회사

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20211201

Claims (16)

1. 복수의 절연층, 복수의 배선층, 및 복수의 비아층을 포함하며, 상기 복수의 절연층 중 일부를 관통하는 캐비티를 가지는 배선기판; 상기 캐비티에 배치되는 수동부품; 및 상기 캐비티의 상기 수동부품 상에 배치되는 브리지; 를 포함하며, 상기 브리지는 하나 이상의 회로층을 포함하며, 상기 하나 이상의 회로층은 상기 복수의 배선층보다 밀도가 높은, 인쇄회로기판.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 캐비티는 상기 수동부품이 배치되는 제1캐비티, 및 상기 제1캐비티 상에 위치하며 상기 브리지가 배치되는 제2캐비티를 포함하며, 상기 제2캐비티는 상기 제1캐비티보다 평면 상에서의 면적이 더 큰, 인쇄회로기판.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2캐비티 각각의 외측벽은 단면 상에서 서로 단차를 가지는, 인쇄회로기판.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제1캐비티는 복수의 제1캐비티이며, 상기 수동부품은 상기 복수의 제1캐비티에 배치되는 복수의 수동부품인, 인쇄회로기판.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 복수의 제1캐비티 사이에는 상기 복수의 절연층 중 적어도 하나의 적어도 일부가 배치되는, 인쇄회로기판.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 수동부품은 외부전극을 포함하며, 상기 외부전극의 하부는 상기 복수의 배선층 중 상기 캐비티의 바닥면으로부터 노출되는 배선층과 솔더로 접합되는, 인쇄회로기판.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 외부전극의 상부는 상기 하나 이상의 회로층 중 최하측에 배치되는 회로층과 솔더로 접합되는, 인쇄회로기판.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 수동부품은 칩 형태의 적층 세라믹 캐패시터(MLCC)를 포함하는, 인쇄회로기판.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 브리지는 하나 이상의 절연층, 및 하나 이상의 비아층을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 절연층은 유기 절연물질을 포함하는, 인쇄회로기판.
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서, 상기 배선기판 상에 서로 나란하게 이격되어 배치되며, 상기 브리지를 통하여 서로 전기적으로 연결되는 복수의 다이; 를 더 포함하며, 상기 복수의 다이는 상기 캐비티를 벗어나는 영역에서 상기 복수의 배선층 중 최상측에 배치되는 배선층과 각각 연결되는, 인쇄회로기판.
12. 복수의 절연층, 복수의 배선층, 및 복수의 비아층을 포함하는 배선기판을 준비하는 단계; 상기 복수의 절연층 중 일부를 관통하는 캐비티를 형성하는 단계; 및 상기 캐비티에 수동부품 및 브리지를 배치하는 단계; 를 포함하며, 상기 수동부품 및 브리지를 배치하는 단계에서, 상기 브리지는 상기 수동부품 상에 배치되며, 상기 브리지는 하나 이상의 회로층을 포함하며, 상기 하나 이상의 회로층은 상기 복수의 배선층보다 밀도가 높은, 인쇄회로기판의 제조방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 배선기판을 준비하는 단계에서, 상기 복수의 절연층 내부에 제1드라이 필름 패턴이 배치되며, 상기 복수의 절연층 상에 제2드라이 필름 패턴이 배치되는, 인쇄회로기판의 제조방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 캐비티를 형성하는 단계는, 상기 제1 및 제2드라이 필름 패턴을 이용하여 제1 및 제2캐비티를 형성하는 단계, 및 상기 제1 및 제2드라이 필름을 제거하는 단계, 를 포함하며, 상기 제2캐비티는 상기 제1캐비티 상에 형성되며, 상기 제2캐비티는 상기 제1캐비티보다 평면 상에서의 면적이 더 큰, 인쇄회로기판의 제조방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 수동부품 및 브리지를 배치하는 단계에서, 상기 수동부품은 상기 제1캐비티에 배치되며, 상기 브리지는 상기 제2캐비티에 배치되는, 인쇄회로기판의 제조방법.
16. 제 12 항에 있어서, 상기 배선기판 상에 복수의 다이를 배치하는 단계; 를 더 포함하는, 인쇄회로기판의 제조방법.

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{PRINTED CIRCUIT BOARD AND MANUFACTURING METHOD FOR TME SAME} 본 개시는 다이-투-다이 연결을 위한 브리지 등이 배치될 수 있는 캐비티가 형성된 인쇄회로기판에 관한 것이다. 최근 세트(Set)의 고사양화 및 HBM(High Bandwidth Memory) 채용 등으로 다이 투 다이의 전기적 연결을 위한 인터포저(Interposer) 시장이 성장하고 있으며, 현재는 인터포저의 재료로 실리콘이 주류를 이루고 있다. 다만, 실리콘계 인터포저의 경우 인터포저 자체의 재료적인 비용이 클 뿐만 아니라, TSV(Through Silicon Via) 형성이 복잡하고 비용도 크다는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여, 다이 투 다이의 전기적 연결이 가능한 실리콘계 인터커넥트 브리지(interconnect bridge)를 포함하는 기판이 개발되고 있다. 다만, 실리콘계 인터커넥트 브리지의 경우 브리지의 실리콘 재료와 기판의 올가닉 재료간의 CTE(Coefficient of Thermal Expansion) 미스매치에 의한 신뢰성 이슈가 존재하며, 또한 파워 인테그리티(Power Integrity) 특성이 저하되는 문제가 있다. 도 1은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도다. 도 2는 전자기기의 일례를 개략적으로 나타낸 사시도다. 도 3은 BGA 패키지가 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다. 도 4는 실리콘 인터포저 패키지가 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다. 도 5는 유기 인터포저 패키지가 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다. 도 6은 일례에 따른 인쇄회로기판을 개략적으로 나타낸 단면도다. 도 7은 일례에 따른 인쇄회로기판의 탑-뷰를 개략적으로 나타낸 평면도다. 도 8a 내지 도 8i는 일례에 따른 인쇄회로기판의 제조 일례를 개략적으로 나타낸 공정도다. 도 9는 다른 일례에 따른 인쇄회로기판을 개략적으로 나타낸 단면도다. 도 10은 다른 일례에 따른 인쇄회로기판의 탑-뷰를 개략적으로 나타낸 평면도다. 도 11a 내지 도 11f는 다른 일례에 따른 인쇄회로기판의 제조 일례를 개략적으로 나타낸 공정도다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대해 설명한다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 축소될 수 있다. 전자기기 도 1은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도다. 도면을 참조하면, 전자기기(1000)는 메인보드(1010)를 수용한다. 메인보드(1010)에는 칩 관련부품(1020), 네트워크 관련부품(1030), 및 기타부품(1040) 등이 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 있다. 이들은 후술하는 다른 전자부품과도 결합되어 다양한 신호라인(1090)을 형성한다. 칩 관련부품(1020)으로는 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩; 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 어플리케이션 프로세서, 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩; 등이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 형태의 칩 관련 전자부품이 포함될 수 있음은 물론이다. 또한, 이들 칩 관련부품(1020)이 서로 조합될 수 있음은 물론이다. 칩 관련부품(1020)은 상술한 칩이나 전자부품을 포함하는 패키지 형태일 수도 있다. 네트워크 관련부품(1030)으로는, Wi-Fi(IEEE 802.11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802.16 패밀리 등), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 다수의 무선 또는 유선 표준들이나 프로토콜들 중의 임의의 것이 포함될 수 있다. 또한, 네트워크 관련부품(1030)이 칩 관련부품(1020)과 더불어 서로 조합될 수 있음은 물론이다. 기타부품(1040)으로는, 고주파 인덕터, 페라이트 인덕터, 파워 인덕터, 페라이트 비즈, LTCC(low Temperature Co-Firing Ceramics), EMI(Electro Magnetic Interference) filter, MLCC(Multi-Layer Ceramic Condenser) 등이 포함된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 다양한 용도를 위하여 사용되는 칩 부품 형태의 수동소자 등이 포함될 수 있다. 또한, 기타부품(1040)이 칩 관련부품(1020) 및/또는 네트워크 관련부품(1030)과 서로 조합될 수도 있음은 물론이다. 전자기기(1000)의 종류에 따라, 전자기기(1000)는 메인보드(1010)에 물리적 및/또는 전기적으로 연결되거나 그렇지 않을 수도 있는 다른 전자부품을 포함할 수 있다. 다른 전자부품의 예를 들면, 카메라 모듈(1050), 안테나 모듈(1060), 디스플레이(1070), 배터리(1080) 등이 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 오디오 코덱, 비디오 코덱, 전력 증폭기, 나침반, 가속도계, 자이로스코프, 스피커, 대량 저장 장치(예컨대, 하드디스크 드라이브), CD(compact disk), DVD(digital versatile disk) 등일 수도 있다. 이 외에도 전자기기(1000)의 종류에 따라 다양한 용도를 위하여 사용되는 기타 전자부품 등이 포함될 수 있음은 물론이다. 전자기기(1000)는, 스마트폰(smart phone), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 태블릿(tablet), 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch), 오토모티브(Automotive) 등일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들 외에도 데이터를 처리하는 임의의 다른 전자기기일 수 있음은 물론이다. 도 2는 전자기기의 일례를 개략적으로 나타낸 사시도다. 도면을 참조하면, 전자기기는, 예를 들면, 스마트폰(1100)일 수 있다. 스마트폰(1100)의 내부에는 마더보드(1110)가 수용되어 있으며, 이러한 마더보드(1110)에는 다양한 부품(1120)들이 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 카메라 모듈(1130) 및/또는 스피커(1140)와 같이 마더보드(1110)에 물리적 및/또는 전기적으로 연결되거나 그렇지 않을 수도 있는 다른 부품이 내부에 수용되어 있다. 부품(1120) 중 일부는 상술한 칩 관련부품일 수 있으며, 예를 들면, 부품 패키지(1121)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 부품 패키지(1121)는 능동부품 및/또는 수동부품을 포함하는 전자부품이 표면실장 배치된 인쇄회로기판 형태일 수 있다. 또는, 부품 패키지(1121)는 능동부품 및/또는 수동부품이 내장된 인쇄회로기판 형태일 수도 있다. 한편, 전자기기는 반드시 스마트폰(1100)에 한정되는 것은 아니며, 상술한 바와 같이 다른 전자기기일 수도 있음은 물론이다. 유기 인터포저를 포함하는 반도체 패키지 일반적으로 반도체칩은 수많은 미세 전기 회로가 집적되어 있으나 그 자체로는 반도체 완성품으로서의 역할을 할 수 없으며, 외부의 물리적 또는 화학적 충격에 의해 손상될 가능성이 존재한다. 그래서 반도체칩 자체를 그대로 사용하지 않고 반도체칩을 패키징하여 패키지 상태로 전자기기 등에 사용하고 있다. 반도체 패키징이 필요한 이유는, 전기적인 연결이라는 관점에서 볼 때, 반도체칩과 전자기기의 메인보드의 회로 폭에 차이가 있기 때문이다. 구체적으로, 반도체칩의 경우, 접속패드의 크기와 접속패드간의 간격이 매우 미세한 반면 전자기기에 사용되는 메인보드의 경우, 부품 실장 패드의 크기 및 부품 실장 패드의 간격이 반도체칩의 스케일보다 훨씬 크다. 따라서, 반도체칩을 이러한 메인보드 상에 바로 장착하기 어려우며 상호간의 회로 폭 차이를 완충시켜 줄 수 있는 패키징 기술이 요구되는 것이다. 이하에서는, 도면을 참조하여 이러한 패키징 기술로 제조되는 유기 인터포저를 포함하는 반도체 패키지에 대하여 보다 자세히 알아보도록 한다. 도 3은 BGA 패키지가 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다. 반도체칩 중 그래픽스 프로세싱 유닛(GPU: Graphics Processing Unit)과 같은 어플리케이션 스페셔픽 집적회로(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)는 칩 하나 하나의 가격이 매우 높기 때문에 높은 수율로 패키징을 진행하는 것이 매우 중요하다. 이러한 목적으로, 반도체칩의 실장 전에 수천 내지 수십 만개의 접속패드를 재배선할 수 있는 볼 그리드 어레이(BGA: Ball Grid Array) 기판(2210) 등을 먼저 준비하고, GPU(2220) 등의 고가의 같은 반도체칩을 후속적으로 BGA 기판(2210) 상에 표면 실장 기술(SMT: Surface Mounting Technology) 등으로 실장 및 패키징하고, 그 후 최종적으로 메인보드(2110) 상에 실장하고 있다. 한편, GPU(2220)의 경우 고대역폭 메모리(HBM: High Bandwidth Memory)와 같은 메모리(Memory)와의 신호 경로를 최소화하는 것이 필요하며, 이를 위하여 HBM(2240)과 같은 반도체칩을 인터포저(2230) 상에 실장한 후 패키징하고, 이를 GPU(2220)이 실장된 패키지 상에 패키지 온