JP2014110422A

JP2014110422A - 印刷回路基板及びその製造方法

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Publication number: JP2014110422A
Application number: JP2013231981A
Authority: JP
Inventors: Woon Chul Choi; チェ・ウン・チョル; Hwan Soo Lee; イ・ファン・スー; He-Yon Cha; チャ・ヘ・ヨン
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2014-06-12
Also published as: US9035191B2; US20140151089A1; KR20140071755A

Abstract

【課題】本発明は、印刷回路基板及びその製造方法に関する。
【解決手段】本発明は、片面にパターニングされた回路層が形成された基板と、前記回路層に対応するパターンを有して前記回路層を密閉するように覆うレジストパターンと、を含み、前記レジストパターンは、前記回路層の上部を覆う幅と下部を覆う幅が同一である、印刷回路基板及びその製造方法を提示する。
【選択図】図６

Description

本発明は、印刷回路基板及びその製造方法に関し、より詳細には、回路層が形成された基板上に前記回路層を保護するレジスト層を形成する方法に関する。

印刷回路基板（ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ；ＰＣＢ）は、電気絶縁性基板に銅のような伝導性材料で回路ライン（ｌｉｎｅｐａｔｔｅｒｎ）、即ち、回路層を印刷形成した基板であり、各種の電子部品を基板上に密集して搭載するために、各部品の装着位置を確定し、部品を連結する回路層を基板の表面に印刷して固定した回路基板を意味する。

このような印刷回路基板としては、絶縁基板の片面のみに回路層を形成した片面印刷回路基板、両面に回路層を形成した両面印刷回路基板、及び回路層を多層に配線した多層印刷回路基板が挙げられる。

一方、印刷回路基板の最外層に位置する回路層は、レジストという永久保護膜によって埋め込まれており、このレジストには最外層の回路層に対応するパターンが形成されている。前記レジストにパターンを正確に形成するためにレジスト層法が広く用いられているが、その中でも環境を配慮してアルカリ現像型のレジスト層法が主に行われている。

レジスト層法の一つの方法としては、先ず回路層上にレジストを塗布した後、紫外線を発するランプからの光を用いるレジストにパターンを形成する一括露光法が広く知られており、例えば、日本特許公開公報平０１-１４１９０４号に開示されている。この一括露光法は、基材に感光性組成物を塗布して乾燥した後、紫外線を発するランプからの光をフォトマスクを介して乾燥塗膜に全面露光（ｅｘｐｏｓｕｒｅ）してから現像（ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ）する。

一方、レジストは、回路層を絶縁及び保護するために、回路層の厚さに対応する厚さを有する必要があり、そのため、回路層の厚さが１００μｍ以上である場合にはレジストの厚さもまた１００μｍ以上にならなければならない。

このようにレジストの厚さが厚い場合、回路層パターンの間のレジストを開口（ｏｐｅｎ）するためにはレジストの下部まで硬化されるように露光及び現像の条件を引き上げなければならないが、レジストの厚さが厚いことでレジストの上部は過硬化となり、下部には相対的に硬化が十分に行われない。そのため、図１のように、現像時にレジスト２の下部が過現像（ｏｖｅｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ）となり回路層１の下部でアンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）現象が生じ、結果、回路層１の下部が露出する問題が起こる。

これを解決するために、より薄いレジストを塗布してから露光及び現像を行い、このような過程を複数回繰り返して一つのレジストを形成する方法が提案されている。しかし、前記方法によると、レジストを積層した回数だけ工程数が増えて生産性が低下し、工程コストが増加する。また、レジストを積層した回数だけ最下層のレジストに現像工程が施されるため、従来のように回路層の下部が露出する恐れがある。

日本公開特許公報平０１-１４１９０４号

本発明は、簡単な方法により、アンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）現象が生じることなく回路層を全て覆うことができる印刷回路基板及びその製造方法を提示することで前記のような問題を解決することを目的とする。

前記のような目的を果たすために導き出された本発明は、片面にパターニングされた回路層が形成された基板と、前記回路層に対応するパターンを有して前記回路層を密閉するように覆うレジストパターンと、を含み、前記レジストパターンは、前記回路層の上部を覆う幅と下部を覆う幅が同一である、印刷回路基板を提供する。

前記のような目的を果たすために導き出された本発明は、（ａ）ベース基材の上面に所定の厚さのレジスト層が塗布された絶縁フィルムを準備する段階と、（ｂ）所定のパターンにより前記レジスト層をパターニングしてレジストパターンを形成する段階と、（ｃ）回路層が形成された基板を準備し、前記レジストパターンと前記回路層を対向するように配置した後、前記絶縁フィルムと前記基板を接合する段階と、（ｄ）前記ベース基材を前記レジストパターンから分離する段階と、を含む、印刷回路基板の製造方法を提供する。

また、前記絶縁フィルムはドライフィルムの形態を有する、印刷回路基板の製造方法を提供する。

また、前記（ｂ）段階は、フォトリソグラフィ（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程により行われる、印刷回路基板の製造方法を提供する。

また、フォトリソグラフィ工程における露光時に光硬化を行って前記レジスト層を半硬化する、印刷回路基板の製造方法を提供する。

また、前記レジストパターンが前記回路層のパターンに対応する、印刷回路基板の製造方法を提供する。

また、前記（ｄ）段階の後、熱硬化工程を行って前記レジストパターンを完全硬化させる、印刷回路基板の製造方法を提供する。

また、前記レジスト層の厚さが前記回路層の厚さより厚い、印刷回路基板の製造方法を提供する。

前記のような目的を果たすために導き出された本発明は、（ａ）ベース基材の上面に所定の厚さのレジスト層が塗布された絶縁フィルムを準備し、前記絶縁フィルムの特定の位置に基準孔を加工する段階と、（ｂ）所定のパターンにより前記レジスト層をパターニングしてレジストパターンを形成する段階と、（ｃ）前記基準孔に対応する位置に形成された基準ピン及び回路層を有する基板を準備し、前記レジストパターンと前記回路層を対向するように配置した後、前記基準孔と基準ピンを一致させて前記絶縁フィルムと前記基板を接合する段階と、（ｄ）前記ベース基材及び基準ピンを除去する段階と、を含む、印刷回路基板の製造方法を提供する。

また、前記基準ピンが前記基板上に二つ以上設けられる、印刷回路基板の製造方法を提供する。

また、前記基準ピンが前記基板に形成された孔に挿入して設けられる、印刷回路基板の製造方法を提供する。

また、前記基準ピンがプレート上に設けられ、前記プレートが前記基板の下面に密着することで前記基準ピンが前記基板に形成された孔に挿入される、印刷回路基板の製造方法を提供する。

本発明の印刷回路基板の製造方法によると、従来と異なり、回路層のパターンによりレジスト層に予めパターンを形成してこれを回路層に直接接合することで、露光時に金属からなる回路層による光の干渉がなく、レジスト層の前面及び後面に対する加工が可能となり、アンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）現象が生じることなくレジスト層を形成することができる。

また、一つのレジスト層のみで工程を行うことで工程を簡素化することができ、結果、製品の生産性向上及び工程コスト低減につながる効果をもたらす。

従来のレジスト層形成過程における過現像（ｏｖｅｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ）による問題を説明するための図面である。本発明の印刷回路基板の製造方法を順に示すための工程図である。本発明の印刷回路基板の製造方法を順に示すための工程図である。本発明の印刷回路基板の製造方法を順に示すための工程図である。本発明の印刷回路基板の製造方法を順に示すための工程図である。本発明の印刷回路基板の製造方法を順に示すための工程図である。本発明の他の実施形態による印刷回路基板の製造方法を順に示すための工程図である。本発明の他の実施形態による印刷回路基板の製造方法を順に示すための工程図である。本発明の他の実施形態による印刷回路基板の製造方法を順に示すための工程図である。本発明の他の実施形態による印刷回路基板の製造方法を順に示すための工程図である。本発明の他の実施形態による印刷回路基板の製造方法を順に示すための工程図である。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態で具現されることができる。本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。明細書全体において、同一参照符号は同一構成要素を示す。

本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作及び／又は素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／又は素子の存在又は追加を排除しない。

図２から図６は本発明の印刷回路基板の製造方法を順に示す工程図である。なお、図面における構成要素は必ずしも縮尺によって図示されたものではなく、例えば、本発明の理解を容易にするために、図面の一部の構成要素の大きさを他の構成要素の大きさより誇張することができる。

先ず、図６を参照して本発明の印刷回路基板の製造方法により最終完成した印刷回路基板について説明すると、本発明の印刷回路基板は、片面にパターニングされた回路層２１０が形成された基板２００と、前記回路層２１０に対応するパターンを有して前記回路層２１０を密閉するように覆うレジストパターン１２０ａと、を含む。

この際、本発明の印刷回路基板において、前記レジストパターン１２０ａは、前記回路層２１０の上部を覆う幅と下部を覆う幅が同一であることを特徴とする。即ち、本発明の印刷回路基板製造方法により最終完成した前記印刷回路基板は、図１に図示されたアンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）現象が生じることなく、前記回路層２１０を完全に密閉するように覆うレジストパターン１２０ａを備えることができる。

このような本発明の印刷回路基板を製造のために、先ず、図２のように、ベース基材１１０の上面に所定の厚さのレジスト層１２０が塗布された絶縁フィルム１００を準備する。

ここで、前記絶縁フィルム１００は、乾燥状態（ドライ）のレジスト層１２０を含むドライフィルムであることができる。発明の要旨のみを説明するために図面に図示してはいないが、前記ベース基材１１０とレジスト層１２０との間には保護フィルムが接合されることができる。前記レジスト層１２０は液状形態ではなく乾燥した形態であるため、後工程で前記ベース基材１１０をレジスト層１２０から分離する際にポリエステル又はポリエチレンなどで構成された前記保護フィルムを除去する。

前記レジスト層１２０を構成する樹脂は、後続する熱硬化工程及び光硬化工程によって硬化されるために、光硬化性成分と熱硬化性成分を併用することができる。例えば、前記レジスト層１２０は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂などのバインダーポリマー、光反応モノマー（Ｍｏｎｏｍｅｒ）、光開始剤及びその他の添加剤を含むことができる。このうち、前記バインダーポリマーは、乾燥状態を維持するために重要な機能を果し、弱アルカリ水溶液で現像及び剥離が生じる性質を有する。

一方、前記レジスト層１２０は、回路層パターンの間を絶縁させ、回路層を外部から保護する機能を果たすため、前記レジスト層１２０が回路層を全て覆うことができるように、前記レジスト層１２０の厚さは後工程で前記レジスト層１２０と接合する回路層の厚さより厚いことが好ましい。

このような前記絶縁フィルム１００が準備されると、図３のように、所定のパターンにより前記レジスト層１２０をパターニングしてレジストパターン１２０ａを形成する。

前記レジスト層１２０は、回路層のパターンにより回路層を覆って回路層を絶縁及び保護するため、前記レジストパターン１２０ａは回路層のパターンに対応して形成されることができる。

このような前記レジストパターン１２０ａは、通常のフォトリソグラフィ（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程を用いて形成することができる。即ち、フォトマスク（不図示）を前記レジスト層１２０の上部に配置して露光及び現像工程を行って前記レジスト層１２０にパターンを形成する。ここで、露光されていない領域を現像するネガ（ｎｅｇａｔｉｖｅ）方式だけでなく、露光された領域が硬化されずに分解され、露光されていない領域が硬化されるポジ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）方式を利用することができる。

この際、前記露光工程で光硬化工程を行って前記レジスト層１２０を半硬化状態に維持する。上述したように前記レジスト層１２０が光開始剤を含むことにより、フォトマスクを配置した状態で紫外線（ＵＶ）を照射すると、フォトマスク以外の露出領域が半硬化され、以降、現像工程を経てレジストパターン１２０ａになる。

次に、片面又は両面に回路層２１０が形成された基板２００を準備し、図４のように、前記レジストパターン１２０ａと前記回路層２１０が互いに対向するように前記絶縁フィルム１００を配置した後、ラミネーションロールなどを用いて前記絶縁フィルム１００と前記基板２００を接合する。この際、前記回路層２１０のパターン上に前記レジストパターン１２０ａが正確に対応するようにして接合する。

前記レジストパターン１２０ａは前記回路層２１０のパターンに対応し、前記レジストパターン１２０ａは先の光硬化によって半径化した状態である。そのため、前記絶縁フィルム１００を前記基板２００上に接合すると、図５のように、前記回路層２１０がレジストパターン１２０ａに含浸する。

このように、前記回路層２１０がレジストパターン１２０ａに含浸すると、最後に、図６のように前記ベース基材１１０を前記レジストパターン１２０ａから分離した後、熱硬化工程をさらに行って半硬化状態のレジストパターン１２０ａを完全硬化させる。

このように、本発明は、従来と異なり、回路層のパターンによりレジスト層に予めパターンを形成してこれを回路層に直接接合することで、露光時に金属からなる回路層による光の干渉がなく、レジスト層の前面及び後面に対する加工が可能となり、アンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）現象が生じることなくレジスト層を形成することができる。

以下、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ついて説明する。

図７から図１１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を順に示す工程図である。参考までに、図２から図６及び図７から図１１における同一の参照符号は同一の構成要素を示す。

本発明の他の実施形態による印刷回路基板の製造方法は、先ず、ベース基材１１０の上面に所定の厚さのレジスト層１２０が塗布された絶縁フィルム１００を準備し、図７のように、準備した前記絶縁フィルム１００の特定の位置に基準孔１０１を加工する。

この際、前記基準孔１０１は、その直径が以下で説明する基準ピンの直径と一致するように加工することが重要であり、このために公知の機械的ドリル（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｄｒｉｌｌｉｎｇ）、又はＣＯ_２レーザ及びＹＡＧレーザなどのレーザドリルを利用することができる。前記基準孔１０１の加工時にベース基材１１０まで貫通されるように加工する。

次に、図８のように、所定のパターンにより前記レジストをパターニングしてレジストパターン１２０ａを形成する。これは前記フォトリソグラフィ（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程により行われることができ、詳細な説明は省略する。

次に、図９のように、前記基準孔１０１に対応する位置に形成された基準ピン２０１及び回路層２１０を有する基板２００を準備し、前記レジストパターン１２０ａと回路層２１０が互いに対向するように前記絶縁フィルム１００を配置した後、ラミネーションロールなどを用いて前記絶縁フィルム１００と前記基板２００を接合する。

この際、前記基準孔１０１と基準ピン２０１を互いに一致させて前記基準ピン２０１を基準孔１０１に挿入する。これにより、本発明の他の実施形態による印刷回路基板の製造方法では別の工程なしに前記レジストパターン１２０ａと回路層２１０のパターンが整列して接合される。

前記基準ピン２０１は、前記基板２００上に二つ以上設けられることが好ましく、前記基板２００の左右側部のそれぞれに形成することがより好ましい。勿論、この際、前記基準孔１０１の位置及び個数もまた前記基準ピン２０１に対応するように形成する。

前記基準ピン２０１は、前記基板２００を貫通する孔２００ａに挿入して設けられることができる。より具体的には、前記基準ピン２０１は所定のプレート２２０上に設けられており、前記プレート２２０を前記基板２００の下面に密着することで前記基準ピン２０１を前記孔２００ａに挿入する。

この際、前記ベース基材１１０をＸ-Ｙ方向に引っ張ることができるクランプに固定させ、前記クランプを移動して前記ベース基材１１０をＸ-Ｙ方向に変倍させることにより、前記孔２００ａに基準ピン２０１を挿入することができる。

一方、前記基準ピン２０１を使用する代わりに整合ターゲットを使用することができ、この場合、前記ベース基材１１０を透明材質で構成し、前記クランプをＸ-Ｙ方向に変倍させて前記レジストパターン１２０ａと回路層２１０のパターンを整合する。

前記レジストパターン１２０ａと回路層２１０のパターンを整合した状態で前記絶縁フィルム１００と前記基板２００を接合すると、図１０のように、前記回路層２１０が前記レジストパターン１２０ａに含浸する。

最後に、図１１のように、前記ベース基材１１０及び基準ピン２０１を除去し、本発明の他の実施形態による印刷回路基板の製造方法を終了する。前記ベース基材１１０は、前記ベース基材１１０とレジスト層１２０との間の保護フィルムを剥離（ｐｅｅｌ‐ｏｆｆ）して除去することができ、前記基準ピン２０１は、前記プレート２２０を前記基板２００から分離して除去することができる。

以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で用いることができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲及び／又は当業界の技術又は知識の範囲内で変更又は修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の状態での実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むと解釈されるべきであろう。

１００絶縁フィルム
１０１基準孔
１１０ベース基材
１２０レジスト層
２００基板
２００ａ孔
２０１基準ピン
２１０回路層
２２０プレート

Claims

片面にパターニングされた回路層が形成された基板と、
前記回路層に対応するパターンを有して前記回路層を密閉するように覆うレジストパターンと、を含み、
前記レジストパターンは、前記回路層の上部を覆う幅と下部を覆う幅が同一である、印刷回路基板。
（ａ）ベース基材の上面に所定の厚さのレジスト層が塗布された絶縁フィルムを準備する段階と、
（ｂ）所定のパターンにより前記レジスト層をパターニングしてレジストパターンを形成する段階と、
（ｃ）回路層が形成された基板を準備し、前記レジストパターンと前記回路層を対向するように配置した後、前記絶縁フィルムと前記基板を接合する段階と、
（ｄ）前記ベース基材を前記レジストパターンから分離する段階と、を含む、印刷回路基板の製造方法。
前記絶縁フィルムはドライフィルムの形態を有する、請求項２に記載の印刷回路基板の製造方法。
前記（ｂ）段階は、フォトリソグラフィ（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程により行われる、請求項２に記載の印刷回路基板の製造方法。
フォトリソグラフィ工程における露光時に光硬化を行って前記レジスト層を半硬化する、請求項４に記載の印刷回路基板の製造方法。
前記レジストパターンが前記回路層のパターンに対応する、請求項２に記載の印刷回路基板の製造方法。
前記（ｄ）段階の後、熱硬化工程を行って前記レジストパターンを完全硬化させる、請求項２に記載の印刷回路基板の製造方法。
前記レジスト層の厚さが前記回路層の厚さより厚い、請求項２に記載の印刷回路基板の製造方法。
（ａ）ベース基材の上面に所定の厚さのレジスト層が塗布された絶縁フィルムを準備し、前記絶縁フィルムの特定の位置に基準孔を加工する段階と、
（ｂ）所定のパターンにより前記レジスト層をパターニングしてレジストパターンを形成する段階と、
（ｃ）前記基準孔に対応する位置に形成された基準ピン及び回路層を有する基板を準備し、前記レジストパターンと前記回路層を対向するように配置した後、前記基準孔と基準ピンを一致させて前記絶縁フィルムと前記基板を接合する段階と、
（ｄ）前記ベース基材及び基準ピンを除去する段階と、を含む、印刷回路基板の製造方法。
前記基準ピンが前記基板上に二つ以上設けられる、請求項９に記載の印刷回路基板の製造方法。
前記基準ピンが前記基板に形成された孔に挿入して設けられる、請求項９に記載の印刷回路基板の製造方法。
前記基準ピンがプレート上に設けられ、前記プレートが前記基板の下面に密着することで前記基準ピンが前記基板に形成された孔に挿入される、請求項１１に記載の印刷回路基板の製造方法。