JP2009033092A - 印刷回路基板の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、実際に形成されたパッドの位置情報を測定してビアホールを形成する工程に反映することにより、基板に部分的や非線形的な変形があるとしてもパッドとビアとの整合度を向上することができる。このように向上された整合度は基板をデザインする際に、より多くの自由度を保障するため、結果的に、基板に形成される回路の集積度を向上させることができる印刷回路基板製造方法及び装置を提供する。
【解決手段】本発明の印刷回路基板製造方法は、パッド及びパッドをカバーする絶縁層を備える基板を提供する段階と、基板のイメージを得る段階と、イメージを分析してパッドの位置情報を得る段階と、絶縁層の位置情報に対応する部分を除去してビアホールを形成する段階と、ビアホールを伝導性物質で充填してビアを形成する段階と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は印刷回路基板の製造方法及び装置に関する。

電子製品の小型化はその製品を構成する電子部品の小型化に基づいて達成される。電子製品の小型化がその機能の縮小を意味することではないため、電子部品は同じ機能を維持しながらその大きさが減ることになる。このために、より小さいサイズにより大きい集積度を有する電子部品を製造する方法が開発されている。

これにより、基板の集積度においても同じ面積に複雑な回路パターンを形成するために、単層構造から多層構造の方に発展することになった。このような多層構造基板は、一層に回路パターンを形成し、その上に他の回路パターンを積層する方法で製造される。このような多層構造の基板は各層に形成された回路パターンを電気的に接続するためにインターコネクション（interconnection）を要する。

このようなインターコネクションはパッドとビア（via）により提供される。従来技術によるパッドとビアの連結に対して図１を参照して説明する。図１は従来技術による印刷回路基板の正面図とその拡大断面図である。図１を参照すると、絶縁板１００、指標（fiducial Mark）１１０、パッド１２０、ビア１３０が示されている。

パッド１２０とビア１３０との間の整列距離はｄで表示されている。この整列距離ｄはパッド１２０の中心線とビア１３０の中心線との間の距離として定義できる。整列距離ｄが大きすぎると、パッド１２０とビア１３０との間の電気的接続の信頼性を確保できないおそれがある。

よって、ビア１２０とパッドとの間の電気的接続を保証するために、パッドが一定の大きさ以上に維持されるように設計する必要がある。これは基板設計の自由度を制限するので基板上の回路集積化に障害となるおそれがある。

図２は、従来技術による基板形状の補正を例示する面である。図２を参照すると、絶縁板２００、２０２、指標２１０、２１２、パッド２２０、２２２が示されている。

図２の（ａ）を参照すると、デザインされた基板形状が示されている。図２の（ｂ）を参照すると、実際に製作された基板形状に図２の（ａ）の基板形状が点線でオーバーラップ（over lap）されている。

この場合、実際製作された基板形状とデザインされた基板形状とには差があるため、デザインされたパッド２２０に対する情報をそのまま用いると、ビアとパッドとの間の電気的接続が保障できないおそれもある。

よって、各指標２１０、２１２の位置を測定してスケール補正を行うことによりビアパッド整合度（conformity）を向上させるための試みが行われた。

しかし、限られた数の指標２１０、２１２による情報のみを活用する線形的な補正だけでは基板の製造工程中に発生する複合的、非線形的な基板の変形に対応しにくい。

こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、ビアと電気的に接続するパッドの位置を測定してビアホールの加工データを生成することにより、加工整合度を有するビア加工方法及びそのシステムを提供することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、パッド及びパッドをカバーする絶縁層を備える基板を提供する段階と、基板のイメージを得る段階と、イメージを分析して前記パッドの位置情報を得る段階と、絶縁層の、パッドの位置情報に対応する部分を除去してビアホールを形成する段階と、ビアホールを伝導性物質で充填してビアを形成する段階と、を含む印刷回路基板製造方法が提供される。

パッドの位置情報を得る段階は、基板イメージからパッドに対応する領域の中心座標を抽出することにより行われることができる。

ビアホールを形成する段階は、レーザドリリング（drilling）工程により行われることができる。この工程は、パッドの位置情報に基づいてビアホール加工用の制御信号を生成し、この制御信号に応じて絶縁層の、パッドの位置情報に対応する部分にレーザを照射してビアホールを形成することにより行われることができる。

一方、本発明の他の実施形態によれば、パッド及びパッドをカバーする絶縁層を備える基板を用いて印刷回路基板を製造する装置であって、基板のイメージを得るイメージセンサ部と、イメージを分析してビアホール加工用の制御信号を生成する制御部と、制御信号に応じて前記絶縁層の、前記位置情報に対応する部分にレーザを照射してビアホールを形成するレーザ照射部と、を備える印刷回路基板製造装置が提供される。

前述した以外の他の実施形態、特徴、利点が以下の図面、本発明の特許請求の範囲及び発明の詳細な説明を通して明らかになるだろう。

本発明の好ましい実施例によれば、実際に形成されたパッドの位置情報を測定してビアホールを形成する工程に反映することにより、基板に部分的や非線形的な変形があるとしてもパッドとビアとの整合度を向上させることができる。このように向上された整合度は、基板をデザインする際において、より高い自由度を保障するので、結果的に、基板に形成される回路の集積度の向上に寄与できるようになる。

以下、本発明による印刷回路基板の製造方法及びそのシステムの実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。しかし、本発明が特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明の説明において、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、添付図面を参照して説明することにおいて、同一かつ対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複される説明は省略する。

図３は本発明の一実施例による印刷回路基板製造方法のフローチャートであり、図４は本発明の一実施形態による印刷回路基板製造方法の工程図である。図３及び図４を参照すると、第１絶縁層４００、パッド４０２、第２絶縁層４０４、ビアホール４０６、ビア４０８、イメージセンサ４１０、レーザ照射部４２０、レーザ光源４２２、ガルバノミラー４２４が示されている。

先ず、段階Ｓ３１０で、図４の（ａ）に示すように、パッドが形成された基板を提供する。

第１絶縁層４００はポリイミド樹脂及びエポキシ系の樹脂などから形成されることができ、パッド４０２は第１絶縁層４００に形成された回路パターンの一部である。図面には示されていないが、パッド４０２は第１絶縁層４００に形成された他の回路パターンと電気的に接続する。

このようなパッド４０２を備える回路パターンはサブトラクティブ（subtractive）工程及びアディティブ（additive）工程で形成されることができる。サブトラクティブ工程は、伝導性物質が塗布された絶縁層において、不要な部分をエッチングしてパターンを形成する工程である。アディティブ工程は、絶縁層に伝導性物質を無電解メッキする方法などでパターンを形成する方法である。セミアディティブ（semi−additive）工程は、無電解メッキの後に、電気メッキ及びエッチング工程を行ってパターンを形成する工程である。また、予め形成された回路パターンを物理的に第１絶縁層に埋め込む方法も可能である。

パターンの材料として銅（Ｃｕ）のような金属物質などを用いることができ、必要により金（Ａｕ）または錫（Ｓｎ）などで被服することができる。

第２絶縁層４０４はパッド４０２をカバーしている。第２絶縁層４０４はパッド４０２が形成された第１絶縁層４００に絶縁物質を塗布する方法などにより形成されることができる。第２絶縁層４０４は第１絶縁層４００を形成している物質と同じ物質から形成されることができる。

一方、本実施例により製造される印刷回路基板は複層構造を有することができるため、第１絶縁層４００の下にも回路パターンが形成された絶縁層が存在することもできる。

次に、段階Ｓ３２０で、図４の（ｂ）に示すように、パッドが含まれている基板のイメージを得る。基板イメージは基板の正面に設置されたイメージセンサ４１０により得られる。

イメージセンサ４１０としては、例えば、ＣＣＤカメラなどを使用できる。第１及び第２絶縁層４００、４０４を形成する物質とパッド４０２を形成する物質との光学的特性が異なるため、基板イメージにおいてパッド４０２は、第１及び第２絶縁層４００、４０４から区別できる。

また、イメージセンサ４１０が使用する波長の光について、第２絶縁層４０４に対する透過率が優れると相対的に明確な品質のイメージを得ることができる。

得られた基板イメージには、パッド４０２を含む回路パターンに対する情報が含まれている。従って、全体の回路パターンイメージ中、パッド４０２に関するものと他のパターンとの境界を定義する段階が要求されることができる。

このように定義されたパッド領域の中心座標を抽出することにより、パッドの位置情報を得ることができる。一例として、パッド領域の中心座標は該当する領域のイメージを黒白に変換し、その領域の重量中心を求めるなどの方法により得ることができる。

この段階は、単に、スケール補正でパッド４０２の位置を推測するのに止まらず、パッド４０２の位置を直接測定することにその特徴がある。

一方、示されていないが基板は指標を備えることができ、基板イメージからこのような指標の位置情報も把握できる。指標の位置情報はパッドの位置情報において原点として使用することもできる。さらに、指標の位置情報は基板の整列方向を確認するなどの補助情報として活用することができる。

段階Ｓ３３０で、図４の（ｃ）に示すように、レーザドリリングによりビアホールを形成する。レーザ光源４２２とガルバノミラー４２４とを備えるレーザ照射部４２０を用いてレーザを第２絶縁層４０４に照射することによりビアホール４０６が形成される。

前述したように、レーザが照射される位置に対する情報は、イメージセンサ４１０により得られた基板イメージを分析することにより得られる。このように、実際に測定したパッドの位置情報を活用してビアホール４０６を形成することによりパッド４０２とビアホール４０６との整合度を向上させるということに本段階の特徴がある。

本実施例のレーザ光源としては、ＣＯ_２レーザ、ヤグ（YAG）レーザ、エキシマレーザなどが使用できる。また、レーザ光源の安定性などのためにパルスレーザも使用できる。

段階Ｓ３４０で、図４の（ｄ）に示すように、ビアホールを伝導性物質で充填してビアを形成する。ビア４０８はビアホール４０６に伝導性物質を充填することで形成される。

ビア４０８は、後続する工程で形成される基板上の回路との電気的接続を提供したり、外部電極を形成するために用いることができる。ビア４０８が形成された基板に追加的回路パターン層が形成される場合、ビア４０８をカバーする絶縁層を形成する工程及びその絶縁層に回路パターンを形成する工程がさらに行われることができる。

伝導性物質を充填する工程は、電解メッキ、スクリーンプリンティングなどにより行われることができる。充填される伝導性物質としては、銅、金などの金属及び伝導性ポリマーが使用できる。ビア４０８が外部電極の一部として使用される場合には耐食性に優れたニッケルなどの成分が含まれた伝導性物質を使用できる。

図５は本発明の一実施例による印刷回路基板製造装置の構成図である。図５を参照すると、基板５００、パッド５０２、ビアホール５０４、イメージセンサ部５１０、レーザ照射部５２０、制御部５３０、支持部５４０が示されている。

イメージセンサ部５１０はパッドが含まれている基板のイメージを得て制御部に伝達する。前述したように、イメージセンサ部５１０はＣＣＤカメラなどを用いて構成されることができる。

しかし、イメージセンサ部が使用する光の波長が、必ずしも可視光線の領域である必要はない。絶縁層から、パッド５０２を含む回路パターンを明確に差別化するために紫外線またはＸ線などの波長を有する光を基板に照射することにより基板イメージを得ることも可能である。

制御部５３０はイメージセンサ部５１０から伝達された基板イメージを分析してビアホール加工用の制御信号を生成する。

基板イメージを分析することにより、パッド５０２の位置情報を得ることができ、これのために、前述した図３及び図４の説明のようなイメージ処理過程が要求されうる。

ビアホール加工用の制御信号はガルバノミラーの駆動角度を制御するための信号とレーザ光源の出力が調節できる信号を含むことができる。ガルバノミラーの駆動角度を制御することによりレーザが照射される経路を制御することができ、レーザの照射経路がビアホール以外の領域に照射される場合、レーザの出力を減らして不要な加工が発生しないようにすることができる。

レーザ照射部５２０は制御部５３０から伝達されたビアホール加工用の制御信号に応じて、レーザを基板５００に照射する。本実施例において、レーザ照射部５２０はレーザ光源５２２とガルバノミラー５２４とを含む。

ガルバノミラー５２４は駆動モータに結合された反射体の角度を調節することにより、基板上でレーザをｘ−ｙ平面上にスキャニング（scanning）する役割を果たす。レーザ光源は基板５００の絶縁層を除去できる物性のレーザを生成する。

前述したように、ビアホール加工用の制御信号はガルバノミラー５２４の駆動角度を制御するための信号とレーザ光源５２２の出力を調節できる信号とを含むことができる。

一方、本実施例ではガルバノミラー５２４を用いたレーザ照射部が使用されたが、本発明の目的範囲内で光学系の構成は異なりうる。一例として、反射体及びレーザ光源５２２をｘ−ｙ平面上に移動させる形態の光学系を構成し、レーザが照射される位置を調節することもできる。

一方、本実施例の印刷回路基板製造装置において、基板５００は、イメージセンサ５１０により撮影されるステージとレーザ照射部５２０により加工されるステージとに区分することができる。この二つのステージではそれぞれ異なる基板に対する作業を行うことができる。

支持部５４０は工程中、基板５００を支持する。必要により、基板５００は支持部に結合された状態で移送されることができる。

図６は従来技術及び本発明の一実施例による印刷回路基板において、理想（ideal）整合ビアホールと実際（real）ビアホールとの間の離隔距離及びそれによるビアホールの個数分布を例示した図である。

図６（ａ）を参照すると、基板６００、理想整合ビアホール６０２、実際ビアホール６０４が示されている。

理想整合ビアホール６０２とは基板に形成されたパッドに完璧に整合されたビアホールである。理想整合ビアホール６０２の中心位置は基板に形成されたパッドの中心位置と一致する。実際ビアホール６０４は工程上の誤差などにより理想整合ビアホール６０２の位置から離隔距離ｄ２分だけずれることが発生しうる。

図６の（ｂ）は従来技術による離隔距離ｄ２とそれによるビアホールの個数分布を例示する図であり、図６の（ｃ）は本発明の一実施例による離隔距離ｄ２とそれによるビアホールの個数分布を例示する図である。

図６の（ｂ）においては、大部分のビアホールが１０マイクロメートル以上の離隔距離を有することに比して、図６の（ｃ）においては、離隔距離が１０マイクロメートル以下に維持される。このように、パッドの位置を直接測定してその位置情報をビアホールの形成工程に活用することによりビアとパッドとの間の整合度を向上させることができる。

一方、図６の（ｃ）は一つの例に過ぎなく、本発明の効果を制限するものではない。

本願で使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用したものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は文脈上に明白に異なる意味を表示しない限り複数の表現も含む。

本願において"含む"または"有する"などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定することにすぎなく、一つまたはその以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解されるべきである。

第１、第２などの用語は多様な構成要素を説明するのに使用され、前記構成要素が前記用語により限定されるものではない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用される。

以上、本発明に対してその実施例を中心に説明したが、前述した実施例以外の多くの実施例が本発明の特許請求の範囲内に存在する。また、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明が、本発明の本質的特性から脱しない範囲内で変形された形態で具現できることを理解できよう。従って、提示された実施例は限定的観点ではなく説明的観点から考慮されるべきである。本発明の範囲は、前述した説明ではなく特許請求の範囲に示されており、それと同等範囲内でのすべての差異点は本発明に含まれるものとして解釈されるべきである。

従来技術による印刷回路基板の正面図とその拡大断面図である。 従来技術による基板形状の補正を例示した図である。 本発明の一実施例による印刷回路基板製造方法のフローチャートである。 本発明の一実施例による印刷回路基板製造方法の工程図である。 本発明の一実施例による印刷回路基板製造装置の構成図である。 従来技術及び本発明の一実施例による印刷回路基板において、理想整合ビアホールと実際ビアホールとの間の離隔距離及びそれによるビアホールの個数分布を例示する図面である。

符号の説明

１００、２００、２０２ 絶縁板
１１０、２１０、２１２ 指標
１２０、２２０、２２２、４０２，５０２ パッド
１３０、４０８ ビア
４００ 第１絶縁層
４０４ 第２絶縁層
４０６ ビアホール
４０８ ビア
４１０ イメージセンサ
４２０、５２０ レーザ照射部
４２２ レーザ
４２４ ガルバノミラー
５００、６００ 基板
５０４ ビアホール
５１０ イメージセンサ部
５３０ 制御部
５４０ 支持部
６０２ 理想（ideal）整合ビア
６０４ 実際（real）ビア

Claims (5)

1. パッド及び前記パッドをカバーする絶縁層を備える基板を提供する段階と、
   前記基板のイメージを得る段階と、
   前記基板のイメージを分析して前記パッドの位置情報を得る段階と、
   前記絶縁層の、前記パッドの位置情報に対応する部分を除去することによりビアホールを形成する段階と、
   前記ビアホールを伝導性物質で充填しビアを形成する段階と、
   を含む印刷回路基板製造方法。
2. 前記パッドの位置情報を得る段階が、前記基板のイメージからパッドに対応する領域の中心座標を抽出することを特徴とする請求項１に記載の印刷回路基板製造方法。
3. 前記ビアホールを形成する段階が、レーザドリリング工程を用いることを特徴とする請求項１に記載の印刷回路基板製造方法。
4. 前記ビアホールを形成する段階が、
   前記パッドの位置情報に基づいてビアホール加工用の制御信号を生成する段階及び前記制御信号に応じて前記絶縁層の前記パッドの位置情報に対応する部分にレーザを照射してビアホールを形成する段階を含むことを特徴とする請求項３に記載の印刷回路基板製造方法。
5. パッド及び前記パッドをカバーする絶縁層を備える基板を用いて印刷回路基板を製造する装置であって、
   前記基板のイメージを得るイメージセンサ部と、
   前記基板のイメージを分析してビアホール加工用の制御信号を生成する制御部と、
   前記ビアホール加工用の制御信号に応じて前記絶縁層の前記位置情報に対応する部分にレーザを照射しビアホールを形成するレーザ照射部と、
   を備える印刷回路基板製造装置。

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