JP2008016805A - 印刷回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷回路基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁層、絶縁層の一面に形成される回路パターン、絶縁層を貫いて絶縁層に結合されて回路パターンと電気的に繋がる層間導通部を含む絶縁基板と、絶縁層の他面に積層されて絶縁基板に積層される放熱層を含む印刷回路基板は、放熱層として内層またはグラウンド層を形成することで高い放熱効果と曲げ剛性を提供することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、印刷回路基板及びその製造方法に関する。

現在、電子製品の薄型化及び機能化により印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）には、より多い数の受動素子及び高密度、高多層のパッケージが実装されており、このような趨勢は今後とも持続されるだろう。基本的に印刷回路基板は、印刷回路原板上で電気配線の回路設計に応じて各種電子部品を連結したり、部品を支持する役目をする。しかし、実装される受動部品及びパッケージングの個数が増加するほど部品での電力消耗が多くなり、ひどい熱が発生する。これは、製品の信頼性の側面、消費者の製品選好度側面において重要な判断基準となっている。結果的に、高機能化により発生する熱を効果的に放熱及び放出することができる機能性印刷回路基板が要求されている。

本発明は、回路基板内部に放熱層を選択的に挿入することで高い放熱効果と曲げ剛性を有することができる印刷回路基板及びその製造方法を提供する。

本発明の一実施形態によれば、絶縁層、絶縁層の一面に形成される回路パターン、及び絶縁層を貫いて絶縁層に結合されて回路パターンと電気的に繋がる層間導通部を含む絶縁基板と、絶縁層の他面に積層されて絶縁基板に積層される放熱層とを含む印刷回路基板を提供する。

絶縁基板は複数で形成され、それぞれの絶縁基板は順に積層され、放熱層は絶縁基板と絶縁基板の間に介在されて積層されることができる。

放熱層はアルミニウムを含む材質からなっても良いし、層間導通部は回路パターンに結合されて硬化されたペーストバンプ（ｐａｓｔｅ ｂｕｍｐ）であっても良く、絶縁層は、放熱層の厚さに相応する厚さで形成されることができる。

層間導通部は、絶縁層を貫く貫通ホール及び貫通ホールに充填される導電性ペーストからなっても良い。

本発明の他の実施形態によれば、（ａ）絶縁層の一面に回路パターンを形成する段階と、（ｂ）絶縁層を貫いて回路パターンと電気的に繋がる層間導通部を形成して絶縁基板を形成する段階と、（ｃ）絶縁層の他面に放熱層を積層することで絶縁基板に放熱層を積層する段階とを含む印刷回路基板の製造方法を提供する。

段階（ｃ）の以後に、（ｄ）段階（ａ）及び段階（ｂ）を繰り返して行うことで複数の絶縁基板を形成する段階と、（ｅ）複数の絶縁基板を順に積層する段階とをさらに行うこともできる。

段階（ｅ）を行うことにおいて、（ｆ）複数の絶縁基板の間に放熱層を追加で介在する段階を並行して行うこともできる。

一方、段階（ａ）及び上記段階（ｂ）は、（ａ１）金属層にペーストバンプを結合して硬化させる段階と、（ａ２）ペーストバンプが絶縁層を貫くように絶縁層を金属層に積層する段階と、（ａ３）金属層の一部を除去して回路パターン及び層間導通部を形成する段階とを介して行うことができる。

一方、段階（ｂ）は、（ｂ１）回路パターンの位置に応じて絶縁層を貫く貫通ホールを穿孔する段階、及び（ｂ２）貫通ホールに導電性ペーストを充填して層間導通部を形成する段階を介して行うこともできる。

上述したことの以外の他の側面、特徴、利点は以下の図面、特許請求の範囲を含む発明の詳細な説明でより明確になるだろう。

上述したように、本発明の好ましい実施例による印刷回路基板はアルミニウムで内層、またはグラウンド層を形成することで高い放熱効果と曲げ剛性を提供することができる。

以下、本発明による印刷回路基板及びその製造方法の好ましい実施例を添付図面に基づいて詳しく説明するが、添付図面を参照して説明することにおいて、同一であるかまたは対応する構成要素は同一な図面番号を付与してこれに対する重複される説明は略する。

図１は、本発明の好ましい第１実施例による印刷回路基板の層間導通部を形成する過程を示す断面図であり、図２は本発明の好ましい第１実施例による印刷回路基板の構成を示す断面図である。図１及び図２を参照すると、 銅シート１０、回路パターン１５、ペーストバンプ２０、絶縁層３０、放熱層４０、絶縁基板５０が示されている。

本実施例は、複数の絶縁基板５０が積層される印刷回路基板において、各層の間に放熱層４０が選択的に挿入されることで高い放熱効果と曲げ剛性を提供することを特徴とする。

絶縁基板５０は多層印刷回路基板をなす単位構成要素であって、以下で説明する銅シート１０、回路パターン１５、ペーストバンプ２０、絶縁層３０からなることができる。

銅シート１０は、エッチングなどを介して回路パターン１５を形成することができる手段であって絶縁層３０に積層されるが、一面にはペーストバンプ２０が形成され得る。

回路パターン１５は、本実施例による印刷回路基板の設計に応ずる機能をする手段であって、銅シート１０にエッチングをすることで形成され得る。

本実施例では、絶縁層３０に銅シート１０を積層し、エッチングをすることで回路パターン１５を形成することを提示したが、回路パターンの形成方法は設計上の必要により多様に変更することができる。

ペーストバンプ２０は銅シート１０の一面に形成され得るが、以後、絶縁層３０を貫くことで層間導通部としての機能をすることができるようになる。ペーストバンプ２０は層間の電気的信号を伝達する機能をするために絶縁層３０の一面に接して形成される回路パターン１５と電気的に繋がり、伝導性物質からなっても良く、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などからなることができる。

ペーストバンプ２０はスクリーン印刷方式により銅シート１０の一面に形成され得るし、その他にも多様な方法により形成されることができる。

絶縁層３０は、回路パターン１５及び層間導通部の以外の経路を通じて電気的信号が移動することを遮断する機能をすることと同時に、銅シート１０を接合する機能をする手段であり、Ｐｒｅｐｒｅｇ（ＦＲ−４エポキシＲｅｓｉｎ）、電気伝導性接着剤（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）などのポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）成分からなることができる。

絶縁層３０は、ペーストバンプ２０の形成された銅シート１０の一面に積層されることで、ペーストバンプ２０は絶縁層３０を貫くことができ、これを介して層間導通部が形成されることができる。

ここにまた、銅シート１０を積層し、上述したようにペーストバンプ２０及び絶縁層３０を反復的に積層することで多層印刷回路基板を製造することができる。

この時、各層間に放熱層４０が選択的に挿入され得るし、放熱層４０が選択的に挿入された印刷回路基板の構成が図２に示されている。

図２を参照すると、回路パターン１５とペーストバンプ２０の形成された複数の絶縁層３０と放熱層４０が積層されて出来上がった印刷回路基板が示されている。

放熱層４０はアルミニウムからなっても良い。アルミニウムは、金、銀、銅などと比べて熱伝導性は低いが、その差が大きくないし、安価であるため印刷回路基板に挿入される放熱層４０としては一番有利な材質である。また、材質の特性上、ハンドリングすることが容易である。

このように放熱層４０を挿入することで、高密度に実装された部分から発生する熱を他の部分に分散させて印刷回路基板の全体の温度を低めることができる。また、金属材質の特性上、曲げ剛性が増大される付加的な効果も得ることができる。

一方、放熱層４０が挿入されることにより印刷回路基板の嵩が大きくなる問題を解決するために、放熱層４０の厚さに相当する程度の絶縁層３０の厚さを減少させることができる。

図３は、本発明の好ましい第２実施例による印刷回路基板の構成を示す断面図である。図３を参照すると、厚い放熱層４０ａを中心として回路パターン１５及びペーストバンプ２０が形成された絶縁層３０の積層されている構造の印刷回路基板を提供する。

本発明の好ましい第１実施例とは異なり、本実施例では多層印刷回路基板の中心部に放熱層４０ａを一つだけ挿入するが、その厚さを大きくすることができる。これを通じて放熱効果のための熱容量は充分に確保しながら、一括積層することが可能になり、製造工程を単純化させることができる。

図４は、本発明の好ましい第３実施例による印刷回路基板の構成を示す断面図である。図４を参照すると、放熱基板上にペーストバンプ２０及び回路パターン１５を形成した印刷回路基板を提供する。

上述した第１実施例及び第２実施例は回路パターン１５とは別途に放熱層４０と４０ａを挿入する方法を選択したが、 本実施例はペーストバンプ２０及び回路パターン１５を放熱層４０ｂの上に形成することで、より直接的に熱伝達ができるようにしたものである。これを通じて、熱の伝達がより迅速で円滑にでき、印刷回路基板全体の温度を効率的に低めることができる。

図５は、本発明の好ましい第４実施例による印刷回路基板の構成を示す断面図である。図５を参照すると、厚い放熱層４０ｃを中心として回路パターン１５及び貫通ホール２０ｂの形成された絶縁層３０が積層されている構造の印刷回路基板を提供する。

本実施例による印刷回路基板の構造は層間導通部を除けば、本発明の好ましい第２実施例による印刷回路基板の構造と同一または類似であるので、層間導通部以外の構造に対する具体的な説明は略する。

本実施例による印刷回路基板には層間導通部として、絶縁層３０を貫く貫通ホール２０ｂと貫通ホール２０ｂの壁面のメッキ層を形成することができる。

貫通ホール２０ｂはドリリングで形成されることができるが、設計上の必要によりレーザ蝕刻など、多様な方法により形成することができる。

以後、貫通ホール２０ｂの壁面に銅メッキをしてメッキ層を形成し、メッキ層を回路パターン１５と電気的に連結させることで層間導通部を形成することができる。

一方、ドリリングにより絶縁層３０に貫通ホール２０ｂを形成する場合、高速で回転するドリルビットにより絶縁層３０がとけて貫通ホール２０ｂの内壁に付着される場合があるが、これはスミア（ｓｍｅａｒ）と言って、これはメッキ層の品質を落とす決定的な原因となるので、必ず除去しなくてはならない。スミアを除去する作業をデスミア（ｄｅｓｍｅａｒ）と言う。

化学的方法によりデスミアを行う過程において放熱層４０ｄの一部がとけて陥入されることがあるが、これは図６により確認することができる。

図６に示すように、陥入部４２が形成された場合、貫通ホール２０ｂの壁面にメッキ層を形成すると、グラウンド機能をする放熱層４０ｄとメッキ層が相互電気的に繋がることができなくなり、すなわち、グラウンドと回路パターン１５が電気的に繋がることができない問題が発生し得る。

よって、このような場合には、図７に示すように、貫通ホール２０ｂに伝導性ペーストを充填して陥入部４２にも伝導性ペーストが充填されるようにして、グラウンドと回路パターン１５が電気的に繋がるようにすることができる。図７に示す構成の印刷回路基板が本発明の好ましい第５実施例による印刷回路基板である。

以下では、本発明の他の実施形態による印刷回路基板の製造方法に対して図８に基づいて説明する。図８は本発明の好ましい実施例による印刷回路基板の製造方法を示すフローチャートである。

段階Ｓ１は絶縁層３０の表面に回路パターン１５を形成する段階であって、設計者の所望する回路パターンを形成するための段階である。

例えば、インクジェット方式により絶縁層３０の表面に回路パターン１５を形成することもできる。すなわち、銅、または銀のような伝導性ペーストをノズルを介して噴射して絶縁層３０に印刷することで絶縁層３０の表面に回路パターン１５を形成することができる。このような方式は、噴射される粒子の大きさを調節して精緻な微細回路の具現が可能となる。

また、絶縁層３０に銅シート１０を積層し、露光及びエッチングをして回路パターン１５を形成するなど、設計上の必要により多様な方法で段階Ｓ１を行うことができる。

段階Ｓ２は絶縁層３０を貫いて絶縁層３０に結合されるし回路パターン１５と電気的に繋がる層間導通部を形成することで絶縁基板５０を形成する段階であって、各層の回路パターン１５を電気的に連結させ得る手段を形成するための段階である。

例えば、絶縁層３０を貫く貫通ホール２０ｂを形成し、貫通ホール２０ｂの壁面にメッキ層を形成して層間導通部を形成することができる。より具体的に説明すれば下記のとおりである。

まず、絶縁層３０にドリリングをして貫通ホール２０ｂを形成することができる。ドリリングはＣＮＣドリルにより遂行され得る。ＣＮＣドリルとはドリルデータに応じるコンピュータの数値制御（ＣＮＣ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）により自動で貫通ホール２０ｂを加工するドリルを意味する。ＣＮＣドリルの以外にも設計上の必要により多様な公知の手段を通じて行うことができる。このように形成された貫通ホール２０ｂの壁面を銅のような導電性物質でメッキをしてメッキ層を形成し、メッキ層を絶縁層３０の表面に形成された回路パターン１５と電気的に連結させることができる。これようにして層間導通部を形成することができる。

他の例として、金属層にペーストバンプ２０を結合して硬化させ、ペーストバンプ２０が絶縁層３０を貫くように絶縁層３０を金属層に積層した後、金属層の一部を除去することで層間導通部を形成することもできる。このような方法は図１により明確にすることができる。

段階Ｓ３は放熱層４０を絶縁基板５０に積層する段階である。

絶縁層３０に回路パターン１５及び層間貫通ホールを形成して形成された絶縁基板５０に放熱層４０を積層することで印刷回路基板の製造を仕上げることができる。

一方、上述した絶縁基板５０を複数に形成し、複数の絶縁基板５０を積層するが、それぞれの絶縁基板５０の間に放熱層４０を挿入して積層することもできる。放熱層４０はそれぞれの絶縁基板５０の間のすべてに挿入されることもできるが、設計上の必要により選択的に挿入されることもできる。このような方法により放熱層４０の介在された多層印刷回路基板を製造することができる。

一方、絶縁層３０に回路パターン１５のみを形成して、絶縁層３０と放熱層４０を積層した後、一括的に層間導通部を形成することもできる。

上述した実施例の以外の多い実施例が本発明の請求の範囲内に存在する。

本発明の好ましい第１実施例による印刷回路基板の層間導通部を形成する過程を示す断面図である。 本発明の好ましい第１実施例による印刷回路基板の構成を示す断面図である。 本発明の好ましい第２実施例による印刷回路基板の構成を示す断面図である。 本発明の好ましい第３実施例による印刷回路基板の構成を示す断面図である。 本発明の好ましい第４実施例による印刷回路基板の構成を示す断面図である。 本発明の好ましい第４実施例による印刷回路基板の陥入部を示す写真である。 本発明の好ましい第５実施例による印刷回路基板の構成を示す断面図である。 本発明の好ましい実施例による印刷回路基板の製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 銅シート（Ｃｏｐｐｅｒ ｓｈｅｅｔ）
１５ 回路パターン
２０ ペーストバンプ
２０ｂ 貫通ホール
３０ 絶縁層
４０ 放熱層
５０ 絶縁基板

Claims (11)

1. 絶縁層、前記絶縁層の一面に形成される回路パターン、及び前記絶縁層を貫いて前記絶縁層に結合されて前記回路パターンと電気的に繋がる層間導通部を含む絶縁基板と、
   前記絶縁層の他面に積層されて前記絶縁基板に積層される放熱層とを含む印刷回路基板。
2. 前記絶縁基板は複数形成され、
   前記それぞれの絶縁基板は順に積層され、
   前記放熱層は、前記絶縁基板と絶縁基板の間に介在されて積層されることを特徴とする請求項１に記載の印刷回路基板。
3. 前記放熱層はアルミニウムを含む材質からなることを特徴とする請求項１に記載の印刷回路基板。
4. 前記層間導通部は前記回路パターンに結合されて硬化されたペーストバンプ（ｐａｓｔｅ ｂｕｍｐ）であることを特徴とする請求項１に記載の印刷回路基板。
5. 前記絶縁層は前記放熱層の厚さに相応する厚さで形成されることを特徴とする請求項１に記載の印刷回路基板。
6. 前記層間導通部は、前記絶縁層を貫く貫通ホール及び前記貫通ホールに充填される導電性ペーストを含むことを特徴とする請求項１に記載の印刷回路基板。
7. （ａ）絶縁層の一面に回路パターンを形成する段階と、
   （ｂ）前記絶縁層を貫いて前記回路パターンと電気的に繋がる層間導通部を形成することで絶縁基板を形成する段階と、
   （ｃ）前記絶縁層の他面に放熱層を積層して前記絶縁基板に放熱層を積層する段階とを含む印刷回路基板の製造方法。
8. 前記段階（ｃ）の以後に、
   （ｄ）前記段階（ａ）及び前記段階（ｂ）を繰り返して行うことで複数の絶縁基板を形成する段階と、
   （ｅ）前記複数の絶縁基板を順に積層する段階とをさらに含む請求項７に記載の印刷回路基板の製造方法。
9. 前記段階（ｅ）は、
   （ｆ）前記複数の絶縁基板の間に放熱層を追加で介在する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の印刷回路基板の製造方法。
10. 前記段階（ａ）及び前記段階（ｂ）は、
    （ａ１）金属層にペーストバンプを結合して硬化させる段階と、
    （ａ２）前記ペーストバンプが前記絶縁層を貫くように前記絶縁層を前記金属層に積層する段階と、
    （ａ３）前記金属層の一部を除去して前記回路パターン及び前記層間導通部を形成する段階とを含むことを特徴とする請求項７に記載の印刷回路基板の製造方法。
11. 前記段階（ｂ）は、
    （ｂ１）前記回路パターンの位置に応じて前記絶縁層を貫く貫通ホールを穿孔する段階と、
    （ｂ２）前記貫通ホールに導電性ペーストを充填して前記層間導通部を形成する段階とを含むことを特徴とする請求項７に記載の印刷回路基板の製造方法。