KR-102960882-B1 - PRINTED CIRCUIT BOARD AND PRINTED CIRCUIT BOARD PACKAGE

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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판은 제1 절연층 및 상기 제1 절연층의 상면에 형성되는 복수의 제1 배선 패턴을 포함하는 기판 유닛; 수직 공진 표면광 레이저(VSCEL)와 포토 다이오드를 포함하며, 상기 제1 절연층에 배치되고 상기 제1 배선 패턴 중 적어도 하나와 접촉되는 광학 센싱 칩; 상기 제1 절연층에서 상기 광학 센싱 칩과 이격되어 배치되며, 상기 제1 배선 패턴 중 상기 광학 센싱 칩에 연결된 상기 제1 배선 패턴과 다른 적어도 하나의 제1 배선 패턴과 접촉되는 트랜스 임피던스 증폭기 칩; 및 상기 기판 유닛의 상부에 적층되며, 상기 광학 센싱 칩의 상기 수직 공진 표면광 레이저와 상기 포토 다이오드를 노출시키는 홀이 형성되는 유전체층;을 포함하며, 상기 광학 센싱 칩과 상기 트랜스 임피던스 증폭기 칩은 상기 유전체층에 형성된 배선 패턴을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.

Inventors

김광윤
이승은
김용훈

Assignees

삼성전기주식회사

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20211201

Claims (14)

제1 절연층 및 상기 제1 절연층의 상면에 형성되는 복수의 제1 배선 패턴을 포함하는 기판 유닛; 수직 공진 표면광 레이저(VSCEL)와 포토 다이오드를 포함하며, 상기 제1 절연층에 배치되고 상기 제1 배선 패턴 중 적어도 하나와 접촉되는 광학 센싱 칩; 상기 제1 절연층에서 상기 광학 센싱 칩과 이격되어 배치되며, 상기 제1 배선 패턴 중 상기 광학 센싱 칩에 연결된 상기 제1 배선 패턴과 다른 적어도 하나의 제1 배선 패턴과 접촉되는 트랜스 임피던스 증폭기 칩; 및 상기 기판 유닛의 상부에 적층되며, 상기 광학 센싱 칩의 상기 수직 공진 표면광 레이저와 상기 포토 다이오드를 노출시키는 홀이 형성되는 유전체층;을 포함하며, 상기 광학 센싱 칩과 상기 트랜스 임피던스 증폭기 칩은 상기 유전체층에 형성된 배선 패턴을 통하여 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서, 상기 유전체층은 PID 재료를 포함하는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서, 상기 제1 절연층 아래의 제2 절연층의 상면에는 제2 배선 패턴이 형성되며, 상기 제2 배선 패턴이 상기 광학 센싱 칩과 상기 트랜스 임피던스 증폭기 칩을 연결하는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서, 상기 유전체층의 상부에는 제3 배선 패턴이 형성되며, 상기 제3 배선 패턴은 상기 유전체층에 형성된 제1 비아 및 제2 비아와 연결되며, 상기 제3 배선 패턴은 상기 제1 비아를 통하여 상기 광학 센싱 칩과 접촉된 제1 배선 패턴과 연결되고, 상기 제2 비아를 통하여 상기 트랜스 임피던스 증폭기 칩과 접촉된 제1 배선 패턴과 연결되는 인쇄회로기판.
제4항에 있어서, 상기 제3 배선 패턴을 보호하며 상기 유전체층의 상부에 적층되는 솔더 레지스트층;을 더 포함하는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서, 상기 제1 절연층에는 캐비티가 형성되며, 상기 캐비티 내에 상기 광학 센싱 칩이 배치되며, 상기 유전체층은 상기 광학 센싱 칩과 상기 캐비티 사이의 공간에 채워지는 인쇄회로기판.
제1 절연층 및 상기 제1 절연층의 상면에 형성되는 복수의 제1 배선 패턴을 포함하는 기판 유닛; 수직 공진 표면광 레이저(VSCEL)와 포토 다이오드를 포함하며, 상기 제1 절연층에 배치되고 상기 제1 배선 패턴 중 적어도 하나와 접촉되는 광학 센싱 칩; 상기 제1 절연층에서 상기 광학 센싱 칩과 이격되어 배치되며, 상기 제1 배선 패턴 중 상기 광학 센싱 칩에 연결된 상기 제1 배선 패턴과 다른 적어도 하나의 제1 배선 패턴과 접촉되는 트랜스 임피던스 증폭기 칩; 및 상기 기판 유닛의 상부에 적층되며, 상기 광학 센싱 칩의 상기 수직 공진 표면광 레이저와 상기 포토 다이오드를 노출시키는 홀이 형성되는 유전체층;을 포함하는 인쇄회로기판; 노출된 상기 홀의 상부에 배치되어 상기 홀을 통해 상기 수직 공진 표면광 레이저와 상기 포토 다이오드와 광 전달되는 광 커넥터; 및 상기 인쇄회로기판의 상부에서 실장되는 스위치 IC 칩 기판 패키지;를 포함하며, 상기 광학 센싱 칩과 상기 트랜스 임피던스 증폭기 칩 및 상기 트랜스 임피던스 증폭기와 상기 스위치 IC 칩 기판 패키지은 상기 유전체층에 형성된 배선 패턴을 통하여 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판 패키지.
제7항에 있어서, 상기 유전체층은 PID 재료를 포함하는 인쇄회로기판 패키지.
제7항에 있어서, 상기 제1 절연층 아래의 제2 절연층의 상면에는 제2 배선 패턴이 형성되며, 상기 제2 배선 패턴은 상기 광학 센싱 칩과 상기 트랜스 임피던스 증폭기 칩을 연결하는 인쇄회로기판 패키지.
제7항에 있어서, 상기 유전체층의 상부에는 제3 배선 패턴이 형성되며, 상기 제3 배선 패턴이 상기 유전체층에 형성된 제1 비아 및 제2 비아와 연결되며, 상기 제3 배선 패턴은 상기 제1 비아를 통하여 상기 광학 센싱 칩과 접촉된 제1 배선 패턴과 연결되고, 상기 제2 비아를 통하여 상기 트랜스 임피던스 증폭기 칩과 접촉된 제1 배선 패턴과 연결되는 인쇄회로기판 패키지.
제10항에 있어서, 상기 유전체층의 상부에는 상기 제3 배선 패턴과 이격된 제4 배선 패턴이 형성되며, 상기 제4 배선 패턴은 상기 유전체층에 형성된 제3 비아와 연결되며, 상기 제4 배선 패턴의 일단은 상기 제3 비아를 통하여 상기 트랜스 임피던스 증폭기 칩과 연결되며 타단은 상기 스위치 IC 칩 기판 패키지에 연결되는 인쇄회로기판 패키지.
제11항에 있어서, 상기 스위치 IC 칩 기판 패키지는 메모리 칩과 스위치 IC 칩이 실리콘 인터포저 기판에 실장되며, 상기 실리콘 인터포저 기판이 상기 제4 배선 패턴의 타단과 연결되는 인쇄회로기판 패키지.
제11항에 있어서, 상기 제3 배선 패턴 및 제4 배선 패턴을 보호하며 상기 유전체층의 상부에 적층되는 솔더 레지스트층;을 더 포함하는 인쇄회로기판 패키지.
제7항에 있어서, 상기 제1 절연층에는 캐비티가 형성되며, 상기 캐비티 내에 상기 광학 센싱 칩이 배치되며, 상기 유전체층은 상기 광학 센싱 칩과 상기 캐비티 사이의 공간에 채워지는 인쇄회로기판 패키지.

Description

인쇄회로기판 및 인쇄회로기판 패키지{PRINTED CIRCUIT BOARD AND PRINTED CIRCUIT BOARD PACKAGE} 본 개시는 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판 패키지에 관한 것이다. 집적회로(IC) 기술이 더 작은 임계 디멘젼들로 계속 스케일링함에 따라, 기존의 상호접속 기술들이, 높은 대역폭, 낮은 전력, 신뢰성 및 낮은 비용과 같은 적절한 통신 특성들을 제공하는 것이 점점 더 어려워진다 그럼에도, 유튜브, 넷플릭스 등과 같은 OTT(Over The Top) 서비스의 증가에 따라 데이터 트래픽(Data traffic)이 급격히 증가하고 있다. 데이터 트래픽은 스위치 IC에 집중되며, 스위치 IC에 증가된 데이터 트래픽을 처리하기 위해 스위치 IC의 밴드폭(Bandwidth, B/W) 및 파워가 더 증가하며, 증가된 밴드폭과 파워의 손실 감소를 위해 전기적 접속을 광학 접속으로 변경되고 있는 추세이다. 광섬유를 통해 전달된 데이터는 트랜시버(transceiver)를 거쳐 인쇄회로기판의 구리 트레이스(Copper Trace)을 통해 스위치 IC로 이동된다. 인쇄회로기판의 구리 트레이스를 통한 데이터의 전달은 파워 손실을 증가시킨다. 파워 손실을 감소시키기 위해 트랜시버를 스위치 IC에 최대한 가깝게 이동시켜 구리 트레이스의 길이를 줄여 손실을 줄이는 연구가 지속되고 있다. 도 1은 본 개시의 일례에 따른 인쇄회로기판을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2a 내지 도 2g는 본 개시의 일례에 따른 인쇄회로기판의 제조 공정의 일례를 나타낸 공정도이다. 도 3는 본 개시의 일례에 따른 인쇄회로기판 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 4a 및 도 4b는 본 개시의 일례에 따른 인쇄회로기판 패키지의 제조 공정의 일예를 나타낸 공정도이다. 본 개시의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변경될 수 있으며, 당업계의 평균적인 지식을 가진 자에게 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소를 지칭한다. 본 개시에서 측부, 측면 등의 표현은 편의상 도면을 기준으로 좌/우 방향 또는 그 방향에서의 면을 의미하는 것으로 사용하였고, 상측, 상부, 상면 등의 표현은 편의상 도면을 기준으로 위 방향 또는 그 방향에서의 면을 의미하는 것으로 사용하였으며, 하측, 하부, 하면 등은 편의상 아래 방향 또는 그 방향에서의 면을 의미하는 것으로 사용하였다. 더불어, 측부, 상측, 상부, 하측, 또는 하부에 위치한다는 것은 대상 구성요소가 기준이 되는 구성요소와 해당 방향으로 직접 접촉하는 것뿐만 아니라, 해당 방향으로 위치하되 직접 접촉하지는 않는 경우도 포함하는 개념으로 사용하였다. 다만, 이는 설명의 편의상 방향을 정의한 것으로, 특허청구범위의 권리범위가 이러한 방향에 대한 기재에 의하여 특별히 한정되는 것이 아니며, 상/하의 개념 등은 언제든지 바뀔 수 있다. 본 개시에서, "연결"의 의미는 "직접 연결된 것"뿐만 아니라, 다른 구성을 통하여 "간접적으로 연결된 것"을 포함하는 개념이다. 또한, 경우에 따라 "전기적으로 연결된 것"을 모두 포함하는 개념이다. 본 개시에서, "제1", "제2" 등의 표현은 한 구성요소와 다른 구성요소를 구분 짓기 위해 사용되는 것으로, 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 경우에 따라서는 권리범위를 벗어나지 않으면서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수도 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수도 있다. 본 개시에서 사용된 일례라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나 상기 제시된 일례들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일례에서 설명된 사항이 다른 일례에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일례에 관련된 설명으로 이해될 수 있다. 본 개시에서 사용된 실질적 동일이라는 표현은 완전한 동일을 의미하는 것이 아니라 제조 공정상에 발생하는 공정 오차나 위치 편차, 측정 시의 오차를 포함하여 동일하다는 의미이다. 본 개시에서 사용된 용어는 단지 일례를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대해 설명한다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 축소될 수 있다. 인쇄회로기판 도 1은 본 개시의 일례에 따른 인쇄회로기판을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 본 개시의 일례에 따른 인쇄회로기판(1)은 기판 유닛(10), 광학 센싱 칩(40), 트랜스 임피던스 증폭기 칩(60) 및 유전체층(80)을 포함한다. 기판 유닛(10)은 제1 절연층(12) 및 상기 제1 절연층(12)의 상면에 형성되는 복수의 제1 배선 패턴(14)을 포함한다. 제1 절연층(12) 아래에는 제2 절연층(22)이 형성되며, 제2 절연층(22)의 상면에는 제2 배선 패턴(24)이 복수 개 형성될 수 있다. 이와 같이, 인쇄회로기판(1)을 단면으로 볼 때, 절연층(12, 22)과 그 상면에 형성되는 배선 패턴(14, 24)이 연속적으로 적층되어 배치될 수 있고, 필요한 설계에 따라 그 절연층(12, 22)과 배선 패턴(14, 24)을 포함하는 기판 유닛(10, 20)의 적층 수는 적절히 선택될 수 있다. 절연층(12, 22)은 절연물질로 형성될 수 있으며, 절연물질은 올가닉 재료를 포함할 수 있으며, 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 혼합되거나, 또는 무기필러의 심재에 함침된 수지, 예를 들면, ABF(Ajinomoto Build-up Film) 등이 사용될 수 있다. 배선 패턴(14, 24)은 인쇄회로기판(1) 내에서 다양한 기능을 수행한다. 예를 들면, 그라운드(GrouND: GND) 패턴, 파워(PoWeR: PWR) 패턴, 신호(Signal: S) 패턴 등을 포함할 수 있다. 여기서, 신호(S) 패턴은 그라운드(GND) 패턴, 파워(PWR) 패턴 등을 제외한 각종 신호, 예를 들면, 데이터 신호 등을 포함한다. 또한, 배선 패턴은 층에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 배선 패턴(12, 24)의 형성 물질로는 각각 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질, 구체적으로는 금속 물질을 사용할 수 있다. 또한, 제1 절연층(12) 및 제2 절연층(22)의 상면에 형성되는 제1 배선 패턴(14)과 제2 배선 패턴(24)은 배선 비아(15)를 통하여 전기적으로 연결되며, 그 결과 인쇄회로기판(1) 내에 전기적 경로를 형성한다. 각각의 배선 비아(15)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질, 구체적으로 금속 물질을 포함할 수 있다. 배선 비아(15)는 해당 층의 설계 디자인에 따라서 인쇄회로기판(1) 내에서 다양한 기능을 수행한다. 예를 들면, 그라운드 비아, 파워 비아, 신호 비아 등을 포함할 수 있다. 배선 비아는(15)는 도전성 물질로 채워진 필디드 타입일 수도 있고, 비아의 벽면을 따라서 도전성 물질이 배치된 컨포멀 타입일 수도 있다. 배선 비아(15)는 각각 모래시계, 원기둥 등의 형상을 가질 수 있으며, 인접한 두 배선 비아는 서로 반대 방향의 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 광학 센싱 칩(40)은 인쇄회로기판(1)의 기판 유닛(10)에 매립되어 설치된다. 실시예에는 하나의 기판 유닛(10)의 절연층(12)에 매립되는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않고 복수의 절연층(12)에 매립될 수 있다. 이때, 광학 센칭 칩(40)은 제1 절연층(12)에 배치되고, 제1 배선 패턴(14) 중 적어도 하나(14-1)는 상기 광학 센싱 칩(40)과 접촉하여 전기적으로 연결된다. 광학 센싱 칩(40)은 실리콘 포토닉스(Sipho) 칩일 수 있으며, 광 소자인 수직 공진 표면광 레이저(VSCEL, 44)와 포토 다이오드(42)를 포함한다. 수직 공진 표면광 레이저(44, VSCEL)가 광을 송출하고 포토 다이오드(42)가 광을 수광하는 방식으로 외부의 광 커넥터(120, 도 3 참조)와 광적으로 연결될 수 있다. 포토 다이오드(42)는 수광된 광을 전류나 전압으로 변환하며 트랜스 임피던스 증폭기 칩(60)은 포토 다이오드(42)에서 변환된 전류나 전압을 필요한 동적 범위로 증폭한다. 트랜스 임피던스 증폭기 칩(60)은 광학 센싱 칩(40)과 전기적으로 연결되며, 제1 절연층(12)에서 광학 센싱 칩(40)과 이격되어 배치되며, 제1 배선 패턴(14) 중 광학 센싱 칩(40)에 연결된 제1 배선 패턴(14-1)과 다른 적어도 하나의 제1 배선 패턴(14-2)과 접촉된다. 유전체층(80)은 기판 유닛(10)의 상부에 적층되며, 유전체층(80)에는 광학 센싱 칩(20)의 수직 공진 표면광 레이저(44)와 포토 다이오드(42)를 노출시키는 홀(85)이 형성된다. 상기 홀(85)은 광학 센싱 칩(40)이 광 커넥터(120, 도 3 참조)와 광 연결될 때 광학 센싱 칩(40) 및 광 커넥터(120) 사이의 광 신호 전송 통로가 된다. 유전체층(80)은 유전재료를 포함하며, 감광성 절연재인 PID(Photo-Imageable Deielctric) 재료일 수 있다. PID 재료는 마스킹, 노광 및 현상 공정을 포함하는 포토레지스트 공정을 통해 비교적 용이하게 홀을 가공할 수 있다. 광학 센싱 칩(40) 및 트랜스 임피던스 증폭기 칩(60)은 유전체층(80)에 형성된 배선 패턴(84)을 통하여 전기적으로 연결된다. 제1 절연층(12)에는 캐비티(C)가 형성되며, 광학 센싱 칩(40)은 캐비티(C) 내에 배치되며, 유전체층(80)은 포토 센싱 칩(40)과 캐비티(C)