JP2013120934A - 印刷回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷回路基板の積層時に用いられる積層プレートの熱膨張係数の調節を通じて、印刷回路基板の積層時に基板の反りを解決することができる、印刷回路基板の製造方法を提供する
【解決手段】本発明の印刷回路基板の製造方法は、積層プレート１１３の熱膨張係数の調節を通じて印刷回路基板１１０を積層するステップを含む印刷回路基板の製造方法であって、印刷回路基板１１０の積層時、熱膨張係数が２０ｐｐｍ／℃以上の積層プレート１１３を用いる。
【選択図】図５

Description

本発明は、印刷回路基板の製造方法に関する。

最近、電子機器の小型化、多機能化などの傾向に伴って回路密集度の高い小型の印刷回路基板の必要性が段々高まっている。

これに応じるために、コアのない薄型基板（コアレス基板：Ｃａｒｅｌｅｓｓ ＰＣＢ）が現実的な代案として脚光を浴びている。このコアレス基板は、基板の超薄型化を具現するために、基本材料のない状態で回路だけ形成する方法である。このようなコアレス工法は、基板のコア層上に回路を具現する部分が、既存の印刷回路基板の製造方法と同様であるが、コア層の回路具現層（即ち、回路基板）からの分離が可能であるという点でその特徴がある。

一般的な印刷回路基板は、図１に示すように、コアまたは銅箔２０を中心にして両面に絶縁層３０を積層し、該絶縁層３０を含む基板の上下面に適切な圧力及び熱を加えて硬化させる対称積層工法によって製造された。また、追加の絶縁層（図示せず）を形成する場合、絶縁層３０上に銅箔１０を積層し、この銅箔１０上に絶縁層を積層する工程を繰返して行う。図１のように、コアまたは銅箔２０を中心に対称積層を行う場合には、該コアまたは銅箔２０の両面で同じ圧力が加えられるため、絶縁層３０が硬化される時にもその収縮は一定に発生することになる。

しかし、コアレス基板や、奇数層の絶縁層を含む非対称積層の場合には、絶縁層が非対称的に積層されるため、収縮率の差異を制御する必要がある。

図２は、非対称積層を用いる印刷回路基板の構造を示す断面図である。図２に示すように、銅箔１０上にまず絶縁層３０ａを形成し、該絶縁層３０ａ上にコアまたは銅箔２０を形成した後、絶縁層３０ｂを積層する。

非対称積層は、図２に示すように、一方向に絶縁層３０ａ、３０ｂを積層する順次積層であってもよい。また、コアまたは銅箔２０の下部に絶縁層３０ａを形成し、該コアまたは銅箔２０の上部に絶縁層３０ｂを設ける、異なる方向への積層であってもよい。

製品工法上、順次積層が必要な製品において一方向への順次な積層が行われる時、絶縁層３０ａ、３０ｂは、図２に示すように、非対称的な硬化収縮によって印刷回路基板の製造工程で基板の反り（ｗａｒｐａｇｅ）が発生（Ａ→Ａ′）し、薄い基板を製造する時該基板に損傷や破損を与えるという問題が発生する。

図３は、一般的な積層時にレイアップ（ｌａｙ-ｕｐ）構造の詳細を示す模式図である。図３に示すように、上下部に熱板（ｈｅａｔ ｐｌａｔｅ）１１１を設け、該熱板１１１にクッションパッド１１２を取り付けた後、印刷回路基板１３０の各層間に積層プレート１１３という積層副資材を積層して、積層時に基板に平坦力及び熱伝導度を向上させる。

図１のような対称積層工法を用いる場合、二つの絶縁層３０間にコアまたは銅箔２０を挿入し、該絶縁層３０の上下部に銅（Ｃｕ）箔１０を位置させた後、これらを積層プレート１１３間に入れて１回圧着させる。その後、図３の工程を１回行って積層印刷回路基板を製造する。また、追加の積層工程は、前述のような工程を繰返し行って、対称積層構造の印刷回路基板を得る。

また、図２に示すような非対称積層工法を用いる場合、一つの絶縁層３０ａの上下部に銅箔１０とコアまたは銅箔２０とを各々位置させ、これらを積層プレート１１３に入れて１次圧着させる。続いて、該１次圧着させた絶縁層２０＋３０ａ＋１０上に他の絶縁層３０ｂと銅箔１０とを順次に各々位置させ、これらを再度積層プレート１１３に挿入して２次圧着させる。即ち、図２のような非対称構造は、図３の工程を２回進行して得ることになる。また、追加の積層工程によって、前記のような工程を繰返し行って順次に積層された構造の印刷回路基板が得られる。
前述のように、対称積層や非対称積層を用いる多層印刷回路基板の製作時、何回の積層を経るが、毎積層時に用いられる積層プレートは、同じ材料のものを繰り返して使う。対称積層の場合、絶縁層の硬化収縮が基板に一定に現われるので、大きく問題になるほどではない。

韓国特許第１０−０９５７２２０号

しかし、非対称積層工法を用いる印刷回路基板の場合、各レイアップ工程で積層される各絶縁層は、硬化収縮が異に発生するため、同じ積層プレートを用いる場合、基板が反るという問題を解決することができない。そのため、これを効果的に解決することができる方法が必要な実情である。

本発明では、多層構造の印刷回路基板を製造するに当たって、基板工程の管理を通じて、絶縁層の硬化収縮による基板が曲がるという問題を解決するためのものである。

本発明では、図４に示すように、印刷回路基板の積層時に用いられる積層プレートの熱膨張係数によって絶縁層の硬化収縮量が変わるという事実に着目した。

本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、印刷回路基板の積層時に用いられる積層プレートの熱膨張係数の調節を通じて、印刷回路基板の積層時に基板の反りを解決することができる、印刷回路基板の製造方法を提供することに、その目的がある。

上記目的を解決するために、本発明による印刷回路基板の製造方法は、積層プレートの熱膨張係数の調節を通じて印刷回路基板を積層させるステップを含む印刷回路基板の製造方法であって、前記印刷回路基板の積層時、熱膨張係数２０ｐｐｍ／℃以上の積層プレートを用いることを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、前記積層プレートの熱膨張係数は、２０〜４０ｐｐｍ／℃であることが望ましい。

本発明の一実施形態によれば、前記積層プレートは、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）及びこれらの合金よりなる群から選ばれる少なくとも一つであることが望ましい。

本発明による製造方法は、望ましくは、積層構造を有する印刷回路基板に使われる。

本発明による製造方法は、望ましくは、非対称積層構造を有する印刷回路基板に使われる。

本発明の実施形態による印刷回路基板の製造方法は、積層プレートの熱膨張係数の調節を通じて印刷回路基板を積層するステップを含む印刷回路基板の製造方法であって、前記印刷回路基板の積層時、異なる熱膨張係数を有する２種以上の積層プレートを用いることに特徴がある。

本発明の一実施形態によれば、前記積層プレート間の熱膨張係数の差は、３〜１０ｐｐｍ／℃であることが望ましい。

本発明の一実施形態によれば、積層プレートは、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金（Ｎｉ ａｌｌｏｙ）、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）及びこれらの合金よりなる群から選ばれる少なくとも一つであることである望ましい

本発明による製造方法は、望ましくは、積層構造を有する印刷回路基板に使われる。

本発明による製造方法は、望ましくは、非対称積層構造を有する印刷回路基板に使われる。

本発明の製造方法によれば、積層時に積層副資材である積層プレートの熱膨張係数を調節することによって、非対称積層による絶縁層樹脂の硬化収縮を管理して、積層工程で発生する基板の反りを防止することができるという効果が奏する。

従来の一般積層（対称積層）を用いる印刷回路基板の形態を示す断面図である。 従来の非対称積層を用いる印刷回路基板の形態を示す断面図である。 一般的な積層時レイアップ構造の詳細を示す模式図である。 印刷回路基板の積層時に用いられる積層プレートの熱膨張係数による絶縁層の硬化収縮距離を示すグラフである。 実施例と比較例とによる印刷回路基板の積層時に用いられる積層プレートの熱膨張係数による収縮距離及び反り程度の測定結果を示す図面である。 実施例と比較例とによる印刷回路基板の積層時に用いられる積層プレートの熱膨張係数による収縮距離及び反り程度の測定結果を示す図面である。

以下、本発明の好適な実施の形態は図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下示している各実施の形態に限定されることなく他の形態で具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。

本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は文句で特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む」とは、言及された構成要素、ステップ、動作及び／又は素子は、一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び／又は素子の存在または追加を排除しないことに理解されたい。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳記する。

本発明は、積層プレートの一熱膨張係数を調節することによって、印刷回路基板の積層時、絶縁層の硬化収縮による基板の反りを調節することができる、印刷回路基板の製造方法を提供する。

本発明の第１の実施形態によれば、積層プレートの熱膨張係数の調節を通じて、印刷回路基板を積層するステップを含む印刷回路基板の製造方法であって、該印刷回路基板の積層時、熱膨張係数２０ｐｐｍ／℃以上の積層プレートを用いることに特徴がある。

詳しくは、本発明の第１の実施形態によれば、印刷回路基板の積層時に用いられる積層プレートとして、熱膨張係数が２０ｐｐｍ／℃以上であるもの、望ましくは、２０〜４０ｐｐｍ／℃であるものを用いて印刷回路基板を積層する。

前記積層プレートの熱膨張係数が２０ｐｐｍ／℃未満の場合、印刷回路基板の積層時に絶縁層の硬化収縮を効果的に制御することができなくて望ましくなく、また、該積層プレートの熱膨張係数が相当に大きい場合、即ち、４０ｐｐｍ／℃を超過する場合、収縮効果を越して絶縁層の膨張効果による他の反りがあって望ましくない。

このような本発明の条件に応じる積層プレートは、熱伝達及び平坦度の高い材料であるアルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）及びこれらの合金よりなる郡から選ばれる少なくとも一つであるが、これに限定するものではない。

また、本発明の第２の実施形態によれば、積層プレートの熱膨張係数の調節を通じて印刷回路基板を積層するステップを含む印刷回路基板の製造方法であって、該印刷回路基板の積層時、異なる熱膨張係数を有する２種以上の積層プレートを用いることに特徴がある。

詳しくは、多数の印刷回路基板を積層させるに当たって、該印刷回路基板間に平坦力及び熱伝導度の向上のために積層プレートを使うが、各層の積層プレートが同じ熱膨張係数を有するのではなく、異なる熱膨張係数を有する２種以上の積層プレートを用いる。

例えば、第１の積層プレートを用いて印刷回路基板を１次積層すると、絶縁層の硬化収縮によって印刷回路基板に僅かの反りが発生する。この場合、印刷回路基板の２次積層時、該印刷回路基板が曲がる方向に沿って前記第１の積層プレートとは異なる熱膨張係数を有する第２の積層プレートを用いて、印刷回路基板の反り方向を調節することができるようになる。

したがって、積層される印刷回路基板の数が多いとしても、従来のように同じ熱特性を有する積層プレートを用いる代わりに、異なる熱特性（熱膨張係数）を有する積層プレートを適切に選択することによって、絶縁層の硬化収縮による印刷回路基板の反りを解決することができる。

本発明による製造方法は、積層構造を有する印刷回路基板に望ましく使われるが、これに限定するものではない。

また、本発明による製造方法は、積層構造の中でも非対称積層構造を有する印刷回路基板に望ましく使われる。

本発明で用いられる非対称積層とは、製品内部の一地点を基準にして片面方向のみに連続して積層される順次積層構造、または製品の両面に同時に積層されなく、片面が積層されてから他面が積層される構造を意味する。

本発明の第２の実施形態によれば、積層プレート間の熱膨張係数の差は、３〜１０ｐｐｍ／℃であることが望ましい。即ち、用いられる積層プレートの熱膨張係数の範囲に構わずに、各印刷回路基板間に用いられる積層プレート間の熱膨張係数の差が該範囲を満足すれば良い。積層プレート間の熱膨張係数の差が３ｐｐｍ／℃未満の場合、絶縁層の硬化収縮による印刷回路基板の反りを効果的に調節するのに充分でなく、また該積層プレート間の熱膨張係数の差が１０ｐｐｍ／℃を超過する場合、積層時のパネル内部の残留応力の増加による反りや寸法変動があって望ましくない。

このような本発明の条件に応じる積層プレートは、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金（Ｎｉ ａｌｌｏｙ）、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）及びこれらの合金よりなる郡から選ばれる少なくとも一つであるが、これに限定するものではない。

本発明による製造方法は、望ましくは、積層構造を有する印刷回路基板に使われるが、これに限定するものではない。

また、本発明による製造方法は、望ましくは、積層構造の中でも非対称積層構造を有する印刷回路基板に使われる。本発明で用いられる非対称積層とは、製品内部の一地点を基準にして片面方向のみに連続して積層される順次積層構造、または製品の両面に同時に積層されなく、片面が積層されてから他面が積層される構造を意味する。

本発明による印刷回路基板の絶縁層の組成物は、特別に限定されなく、通常の印刷回路基板に用いられるのならいずれも良い。絶縁層の組成物は、適切な裏打ち材に含浸させてプリプレグによって製造されてもよい。この時用いられる裏打ち材は、特別に限定するものではない。例えば、織造ガラス繊維（ｗｏｖｅｎ ｇｌａｓｓ ｃｌｏｔｈ）、織造アルミナガラス繊維、ガラス繊維不織布、セルロース不織布、織造カーボン繊維、高分子織物などが挙げられる。また、裏打ち材に基板形成用組成物を含浸させる方法としては、ディップコーティング、ロールコーティング法などが挙げられるが、これに限定するものではない。

続いて、該プリプレグを適切な温度及び時間で乾燥させ、銅ホイルなどとレイアップさせ、硬化させてシート状に製造する。

前記レイアップ過程で、本発明による熱膨張係数を満足する積層プレートを用いて積層させることが望ましい。

通常、絶縁層の硬化収縮によって印刷回路基板における反りは、積層が終わった後に確認が可能になる。よって、第１の積層プレートを用いて第１の印刷回路基板を積層した後、該印刷回路基板の反り方向を確認する。該印刷回路基板の反り方向によって、適切な熱膨張係数を有する第２の積層プレートを用いて第２の印刷回路基板を積層すると、印刷回路基板の反りを効果的に防止することができる。

図４に示すように、積層プレートの熱膨張係数が高いほど絶縁層の硬化収縮量が減少される。そのため、適切な熱膨張係数を有する積層プレートを使用することによって、順次積層で発生する印刷回路基板の反りを防止することができる。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の実施形態について詳記する。

＜比較例１及び２＞

比較例１及び２は、ＣＴＥが各々１２ｐｐｍ／℃及び１８ｐｐｍ／℃の積層プレートを１次及び２次積層時に同じく用いて、図３に示すような工程によって積層印刷回路基板を製造した。

＜実施例１＞

印刷回路基板の１次及び２次積層時に使われた積層プレートの熱膨張係数が全て２４ｐｐｍ／℃のアルミニウム（Ａｌ）積層プレートを用いるのを除いては、比較例１及び２と同じ過程で印刷回路基板を積層した。

＜実験例１＞収縮特性及び印刷回路基板の反り評価

印刷回路基板の積層時に使われた積層プレートの熱膨張係数の調節を通じて、積層時の硬化収縮を防止することができる方法で、熱膨張係数が２０ｐｐｍ／℃以上の積層プレートを用いる場合とそうではない場合との収縮特性を評価した。

収縮距離は、１次積層時の収縮距離と２次積層時の収縮距離とを各々測定し、これらを合わせて総収縮距離として計算した。その結果は、図５のようである。

図５に示すように、熱膨張係数が２０ｐｐｍ／℃未満の積層プレートを使った比較例１（熱膨張係数１２ｐｐｍ／℃）及び比較例２（熱膨張係数１８ｐｐｍ／℃）の場合、熱膨張係数が２４ｐｐｍ／℃の積層プレートを使った実施例１に比べて、１次積層及び２次積層の両方で絶縁層の硬化収縮及びそれによる印刷回路基板の反りがひどく発生することが認められた。

このような結果から、用いられる積層プレートの熱膨張係数の調節を通じて、望ましくは、２０ｐｐｍ／℃以上の積層プレートを使うことによって、絶縁層の硬化収縮及びそれによる印刷回路基板の反りを効果的に防止することができることを分かる。

＜実施例２＞

印刷回路基板の１次積層時には、熱膨張係数が１８ｐｐｍ／℃のＳ−４ ＳＵＳを積層プレートとして使って、印刷回路基板の２次積層時には、熱膨張係数が１２ｐｐｍ／℃のＳＵＳ６３０を積層プレートとして用いるのを除いては、比較例１及び２と同じ過程で印刷回路基板を積層した。

＜実施例３＞

印刷回路基板の１次積層時には、熱膨張係数が１２ｐｐｍ／℃のＳＵＳ６３０を積層プレートとして使って、印刷回路基板の２次積層時には、熱膨張係数が１８ｐｐｍ／℃のＳ−４ ＳＵＳを積層プレートで用いるのを除いては、比較例１及び２と同じ過程で印刷回路基板を積層した。

＜比較例３＞

印刷回路基板の１次積層及び２次積層時、熱膨張係数が全て１２ｐｐｍ／℃のステンレス材料の積層プレートを用いるのを除いては、比較例１及び２と同じ過程で印刷回路基板を積層した。

＜実験例２＞収縮特性及び印刷回路基板反り程度評価

印刷回路基板の積層時に使われた積層プレートの熱膨張係数による積層時の硬化収縮による収縮距離を測定した。収縮距離は、１次積層時の収縮距離と２次積層時の収縮距離とを各々測定し、これらを合わせて総収縮距離として計算した。その結果は、図６のようである。

図６の結果から、印刷回路基板の１次積層及び２次積層時に同じ熱膨張係数を有する積層プレートを使った比較例３に比べて、印刷回路基板の１次積層及び２次積層時に異なる熱膨張係数を有し、その差が３〜１０ｐｐｍ／℃の積層プレートを使った実施例２及び３では、硬化収縮及び印刷回路基板の反りをより効果的に制御することができることを分かる。

このような結果から、各印刷回路基板の積層時に用いられる積層プレートの熱膨張係数を異にして調節することによって、望ましくは、積層プレート間の熱膨張係数の差が３〜１０ｐｐｍ／℃の範囲で調節することによって、絶縁層の硬化収縮及びこれによる印刷回路基板の反りを効果的に防止することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 銅箔
２０ コア（または銅箔）
３０、３０ａ、３０ｂ、１３０ プリプレグ絶縁層
３１ ガラス繊維
Ａ 基板の中央
Ａ′基板の反り
１１０ 印刷回路基板
１１１ 熱板
１１２ クッションパッド
１１３ 積層プレート

Claims (10)

1. 積層プレートの熱膨張係数の調節を通じて印刷回路基板を積層するステップを含む印刷回路基板の製造方法であって、
   前記印刷回路基板の積層時、熱膨張係数が２０ｐｐｍ／℃以上の積層プレートを用いる印刷回路基板の製造方法。
2. 前記積層プレートの熱膨張係数は、２０〜４０ｐｐｍ／℃である請求項１に記載の印刷回路基板の製造方法。
3. 前記積層プレートは、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）及びこれらの合金よりなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項１に記載の印刷回路基板の製造方法。
4. 前記印刷回路基板は、積層構造を有する請求項１に記載の印刷回路基板の製造方法。
5. 前記印刷回路基板は、非対称積層構造を有する請求項４に記載の印刷回路基板の製造方法。
6. 積層プレートの熱膨張係数の調節を通じて印刷回路基板を積層するステップを含む印刷回路基板の製造方法であって、
   前記印刷回路基板の積層時、異なる熱膨張係数を有する２種以上の積層プレートを用いる印刷回路基板の製造方法。
7. 前記積層プレート間の熱膨張係数の差が、３〜１０ｐｐｍ／℃である請求項６に記載の印刷回路基板の製造方法。
8. 前記積層プレートは、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金（Ｎｉ ａｌｌｏｙ）、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）及びこれらの合金よりなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項６に記載の印刷回路基板の製造方法。
9. 前記印刷回路基板は、積層構造を有する請求項６に記載の印刷回路基板の製造方法。
10. 前記印刷回路基板は、非対称積層構造を有する請求項９に記載の印刷回路基板の製造方法。

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