JP2017085073A - プリント回路基板及びプリント回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱による変形率を最小化したプリント回路基板及びプリント回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明のプリント回路基板１０００は、ビア接続部１２０及びビア接続部とは異なる材料を含み、ビア接続部と離隔して配置される補強部１１０を備えたコア１００と、ビア接続部と補強部とを絶縁させ、コアをカバーする絶縁部２００と、ビア接続部に接続するように絶縁部を貫通して形成されたビア３００と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、プリント回路基板及びプリント回路基板の製造方法に関する。

プリント回路基板に実装される電子素子は高性能化が進み、これにより電子素子から発生する熱はますます増加している。電子素子から発生する熱が効率的に放熱されないと電子素子の性能が低下することになる。

一方、プリント回路基板の薄型化によりプリント回路基板の厚さはますます薄くなっており、電子素子からプリント回路基板に伝達された熱が効率的に除去されないと、プリント回路基板に変形を生じさせることになる。

したがって、電子素子から発生した熱を効率的に除去し、素子から伝達された熱による変形を防止できるプリント回路基板に関する研究が行われている。

韓国公開特許第１０−２００５−００２５８５９号公報

本発明の実施例によれば、電子素子から発生した熱を効率的に除去できるプリント回路基板が提供される。

また、本発明の実施例によれば、電子素子から伝達された熱による変形率を最小化したプリント回路基板が提供される。

本発明の第１実施例に係るプリント回路基板を示す図である。 本発明の第２実施例に係るプリント回路基板を示す図である。 本発明の第３実施例に係るプリント回路基板を示す図である。 本発明の第１実施例に係るプリント回路基板の製造方法を説明するための一工程を示す図である。 図４の工程の次の工程を示す図である。 図５の工程の次の工程を示す図である。 図６の工程の次の工程を示す図である。 図７の工程の次の工程を示す図である。 図８の工程の次の工程を示す図である。 本発明の第２実施例に係るプリント回路基板の製造方法を説明するための製造工程中の一部を示す図である。 本発明の第２実施例に係るプリント回路基板の製造方法を説明するための製造工程中の一部を示す図である。 本発明の第３実施例に係るプリント回路基板の製造方法を説明するための製造工程中の一部を示す図である。 本発明の第３実施例に係るプリント回路基板の製造方法を説明するための製造工程中の一部を示す図である。

本願で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明白に言及しない限り、複数の表現を含む。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、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないことを理解しなくてはならない。また、明細書全体で、「上に」というのは、対象部分の上または下に位置することを意味し、必ずしも重力方向を基準にして上側に位置することを意味するものではない。

また、「結合」とは、各構成要素間の接触関係において、各構成要素の間に物理的に直接接触する場合のみを意味するものではなく、他の構成が各構成要素の間に介在され、その他の構成に構成要素がそれぞれ接触している場合まで包括する概念として使用する。

図に示されている各構成の大きさや厚さは、説明の便宜のために任意に示したものであって、本発明が必ずしも図示されものに限定されることはない。

以下、本発明によるプリント回路基板及びプリント回路基板の実施例を添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素には同一の図面番号を付し、これに対する重複説明を省略する。

＜プリント回路基板＞
第１実施例
図１は、本発明の第１実施例に係るプリント回路基板を示す図である。

図１を参照すると、本発明の第１実施例に係るプリント回路基板１０００は、コア１００と、絶縁部２００と、ビア３００と、を含む。

コア１００は、本実施例に係るプリント回路基板１０００の中心部に形成されることができる。コア１００は、補強部１１０、ビア接続部１２０、及び補強部１１０とビア接続部１２０とを分離する切断部１３０、を含む。

補強部１１０は、本実施例に係るプリント回路基板１０００に剛性を付与し、本実施例に係るプリント回路基板１０００の反りを防止することができる。よって、補強部１１０は、ビア接続部１２０とは異なる材料を用いてもよく、一定以上の剛性及び一定以下の熱膨脹係数を有する第１金属を含むことができる。

第１金属はインバー（Ｉｎｖａｒ）であってもよいが、これに限定されない。すなわち、第１金属としては、本実施例に係るプリント回路基板１０００に要求される剛性及び熱膨脹係数を満足すれば、インバー（Ｉｎｖａｒ）以外の金属を用いることもできる。

本実施例で補強部１１０は、剛性に優れた第１金属で形成される剛性補強層１１１と、熱伝導度に優れた第２金属で形成され、剛性補強層１１１上に積層される放熱層１１３とを含む。ここで、第２金属は、銅（Ｃｕ）であってもよいが、これに限定されない。すなわち、第２金属としては、本実施例に係るプリント回路基板１０００に要求される熱伝導度を満足すれば、銅（Ｃｕ）以外の金属を用いることができる。

本実施例で剛性補強層１１１と放熱層１１３とは交互に積層されることができる。具体的に補強部１１０は、下部から第２金属／第１金属／第２金属の順に順次積層された構造であってもよい。この場合、補強部１１０は、両面に放熱に有利な第２金属を含むので、本実施例に係るプリント回路基板１０００は、電子部品から伝達される熱を基板の水平方向に迅速に放熱することができる。

一方、より高い強度補強のために補強部１１０は、下部から第１金属／第２金属／第１金属の順に順次積層された構造であってもよい。

ビア接続部１２０は、絶縁部２００を貫通するビア３００に接続する部分であって、本実施例に係るプリント回路基板１０００においては、伝達される熱を効率的に放出させるために一定以上の熱伝導度を有する金属で形成することができる。また、本実施例では、ビア接続部１２０の上部及び下部にそれぞれビア３００が接続することができる。これにより、一側ビア３００を介して伝達された熱は、熱伝導度の高いビア接続部１２０を介して他側ビアに迅速に放出されることができる。すなわち、本実施例に係るプリント回路基板１０００は、電子部品から伝達される熱を、基板を通過する方向に迅速に放熱させることができる。ここで、ビア接続部１２０を構成する金属は、銅（Ｃｕ）であってもよいが、これに限定されない。すなわち、本実施例に係るプリント回路基板１０００に要求される熱伝導度を満足すれば、銅（Ｃｕ）以外の他の金属を用いることができる。

一方、ビア接続部１２０は、基板の剛性を補強するためにインバー（Ｉｎｖａｒ）をさらに含むことができる。ここで、ビア接続部１２０は、インバー（Ｉｎｖａｒ）と銅（Ｃｕ）とが交互に積層された多層構造に形成されることができる。

切断部１３０は、補強部１１０とビア接続部１２０とを分離する。すなわち、切断部１３０は、コア１００を貫通することにより、電気伝導の性質を有する補強部１１０とビア接続部１２０とを物理的に分離する。切断部１３０には、後述する絶縁部２００が形成され、絶縁部２００は、切断部１３０に形成されて補強部１１０とビア接続部１２０とを電気的に分離（絶縁）する。

一方、図１には、３つの補強部１１０及び２つのビア接続部１２０が図示されており、隣接する補強部１１０の間にビア接続部１２０が形成されているが、これは例示に過ぎない。すなわち、コア１００に含まれる補強部１１０とビア接続部１２０の数、及び補強部１１０とビア接続部１２０との配置構造は、任意にまたは必要によって変更可能である。例えば、複数の補強部１１０を用いてビア接続部１２０を取り囲むように配置することができる。これにより、ビア３００を介してビア接続部１２０に伝達される熱が、隣接したビア接続部１２０を介して迅速に放熱されることができる。

絶縁部２００は、コア１００をカバーし、補強部１１０とビア接続部１２０とを絶縁させるように切断部１３０にも形成される。絶縁部２００は、通常の絶縁樹脂を用いて形成することができる。すなわち、絶縁部２００は、補強材が含浸された絶縁樹脂（プリプレグ）または無機フィラーが含有された絶縁樹脂（ビルドアップフィルム）であってもよい。また、絶縁部２００は、熱硬化性樹脂または感光性樹脂を含むことができる。

ビア３００は、コア１００に接続するように絶縁部２００を貫通して形成される。図１に示すように、ビア３００は、コア１００のビア接続部１２０に接続することができる。ビア３００は、熱伝導度に優れた銅（Ｃｕ）で形成できるが、これに限定されない。ビア３００を構成する物質と第２金属とが同じである場合、コア１００とビア３００との結合力を増加させることができる。

ビア３００はコア１００に接続され、本実施例に係るプリント回路基板１０００に伝達された熱を上部または下部に放熱することができる。例として、本実施例に係るプリント回路基板１０００の上部に電子部品が実装された場合、電子部品から発生した熱は、ビア３００とビア接続部１２０を経て下部に放熱されることができる。

ビア３００の下部の大きさは、ビア接続部１２０の上部より小さく形成されてもよい。この場合、工程間で発生する公差により、絶縁部２００に形成されるビア３００の位置が当初目標の絶縁部２００の位置を外れてもビア接続部１２０に接続されることができる。

一方、図１には、ビア３００がビア接続部１２０にのみ接続していることを図示したが、これは例示に過ぎない。すなわち、ビア３００は、ビア接続部１２０だけではなく補強部１１０にも接続することができる。この場合、電子部品で発生した熱が補強部１１０を介しても伝達されるので、本実施例に係るプリント回路基板１０００の放熱機能を向上させることができる。

また、図１には示されていないが、絶縁部２００の上部及び下部のうちの少なくともいずれか一方上には一つ以上のビルドアップ層が形成されることができる。

第２実施例
図２は、本発明の第２実施例に係るプリント回路基板を示す図である。

図２を参照すると、本発明の第２実施例に係るプリント回路基板２０００は、本発明の第１実施例に係るプリント回路基板１０００と同様に、コア１００、絶縁部２００、及びビア３００を含むが、補強部１１０が互いに異なる。

本実施例に係るプリント回路基板２０００に適用する補強部１１０は、第１金属で形成される剛性補強層１１１と、第２金属で形成され、剛性補強層１１１をカバーするために剛性補強層１１１を取り囲む放熱層１１５とを含む。第１実施例と異なって、本実施例では、放熱層１１５が剛性補強層１１１の側面もカバーする。この場合、補強部１１０での相対的に熱伝導度に優れた第２金属が占める割合が増加するので、本実施例に係るプリント回路基板２０００の放熱性能を向上させることができる。

第３実施例
図３は、本発明の第３実施例に係るプリント回路基板を示す図である。

図３を参照すると、本発明の第３実施例に係るプリント回路基板３０００は、本発明の第１実施例に係るプリント回路基板１０００の構成と同様の構成を含み、電子素子４００をさらに含む。

電子素子４００は、絶縁部２００に埋め込まれる。すなわち、電子素子４００は、補強部１１０及びビア接続部１２０とともに絶縁部２００に埋め込まれることができる。電子素子４００は、ＩＣチップ等の能動素子、またはキャパシター等の受動素子であってもよい。絶縁部２００に埋め込まれる電子素子４００は、絶縁部２００との結合力の向上のために、外面に粗度が形成されてもよい。

電子素子４００は、絶縁材に形成されたビア３００と電子素子４００の接続端子とを介して絶縁材の外部に形成された回路パターンに電気的及び／または熱的に接続することができる。

一方、図３には電子素子４００が１つであるが、これは例示に過ぎず、複数の電子素子４００が絶縁部２００に埋め込まれることもできる。この場合、複数の電子素子４００は、同種の電子素子４００であってもよく、互いに異種の電子素子４００であってもよい。

本実施例に係るプリント回路基板３０００は、電子素子４００を絶縁部２００に埋め込むので、パッケージの厚さを薄型化できる。

＜プリント回路基板の製造方法＞
第１実施例
図４から図９は、本発明の第１実施例に係るプリント回路基板の製造方法を説明するために製造工程を順次示した図である。

図４から図６を参照すると、本実施例に係るプリント回路基板１０００の製造方法は、補強部１１０、ビア接続部１２０、及び補強部１１０とビア接続部１２０とを分離する切断部１３０を含むコア１００を形成するステップを含む。

コア１００を形成するステップは、第１金属で形成された複数の埋め込み部材１０を第２金属で形成した金属板２０に埋め込んでコア金属板３０を形成するステップと、キャリア部材４０の一面にコア金属板３０を付着するステップと、コア金属板３０の一部を除去して切断部１３０を形成するステップと、を含むことができる。

先ず、図４を参照すると、コア金属板３０を形成する。本実施例のコア金属板３０は、剛性に優れた第１金属で形成された複数の埋め込み部材１０が、熱伝導度に優れた第２金属で形成された金属板２０に埋め込まれて形成される。中間部材（図示せず）を用いて複数の埋め込み部材１０を離隔して配置した後、隣接する埋め込み部材１０の間を含み埋め込み部材１０の表面に沿って第２金属を形成することができる。金属板２０は、メッキにより形成できるが、これに限定されない。すなわち、第２金属を含む金属ペーストを用いて金属板２０を形成することもできる。

次に、図５に示すように、キャリア部材４０の一面にコア金属板３０を付着する。図５に示す点線は、図６に示す切断部１３０が形成される領域を示すものである。

その後、図６に示すように、コア金属板３０に切断部１３０を形成する。コア金属板３０に切断部１３０が形成されると、本発明の第１実施例に係るプリント回路基板１０００の補強部１１０及びビア接続部１２０が形成される。

切断部１３０は、コア金属板３０を選択的にエッチングすることで形成することができる。この場合、コア金属板３０上にエッチングレジストパターンが形成され、エッチングレジストパターンの開放部から露出したコア金属板３０の領域をエッチングすることができる。

切断部１３０は、埋め込み部材１０の側面が露出するようにコア金属板３０に形成される。よって、本発明の第１実施例に係るプリント回路基板１０００の補強部１１０は、第１金属で形成される剛性補強層１１１と、第２金属で形成され、剛性補強層１１１の上面及び下面にそれぞれ積層される放熱層１１３と、を含む構造を有する。

図７及び図８を参照すると、本実施例に係るプリント回路基板１０００の製造方法は、切断部１３０を充填する絶縁部２００を形成するステップを含む。

先ず、図７に示すように、キャリア部材４０の一面上に第１絶縁層２１０を形成した後、キャリア部材４０を第１絶縁層２１０から除去する。

第１絶縁層２１０は、半硬化（Ｂ−ｓｔａｇｅ）状態の通常の層間絶縁材を用いて形成することができる。すなわち、第１絶縁層２１０は、ガラス繊維が含浸された絶縁材（プリプレグ）、またはフィラーが含有された絶縁材（ビルドアップフィルム等）を用いて形成することができる。また、第１絶縁層２１０は、熱硬化性樹脂または感光性樹脂で形成することもできる。

第１絶縁層２１０は、上記の絶縁材をキャリア部材４０の一面上に積層した後、加熱及び加圧により形成できるが、これに限定されない。すなわち、第１絶縁層２１０は、液状の絶縁材をキャリア部材４０の一面上に塗布し、その後、液状絶縁材を硬化させて形成することもできる。

第１絶縁層２１０が形成された後に、キャリア部材４０を第１絶縁層２１０から除去することができる。

次に、図８に示すように、キャリア部材４０が除去された第１絶縁層２１０の一面上に第２絶縁層２３０を形成する。第２絶縁層２３０は半硬化（Ｂ−ｓｔａｇｅ）状態の通常の層間絶縁材を用いて形成することができる。すなわち、第２絶縁層２３０は、ガラス繊維が含浸された絶縁材（プリプレグ）またはフィラーが含有された絶縁材（ビルドアップフィルム等）を用いて形成することができる。また、第２絶縁層２３０は、熱硬化性樹脂または感光性樹脂で形成することもできる。

一方、第１絶縁層２１０と第２絶縁層２３０とは、同種の絶縁材で形成されてもよく、異種の絶縁材で形成されてもよい。前者の例として、第１絶縁層２１０と第２絶縁層２３０とをすべてビルドアップフィルムで形成することができる。後者の例として、第１絶縁層２１０をビルドアップフィルムで形成し、第２絶縁層２３０をプリプレグで形成することができる。また、第１絶縁層２１０は、熱硬化性樹脂で形成され、第２絶縁層２３０は感光性樹脂で形成されることができる。

図９を参照すると、本実施例に係るプリント回路基板１０００の製造方法は、絶縁部２００にビア３００を形成するステップを含む。

ビア３００は、絶縁部２００にビアホールを形成した後、ビアホールに伝導性物質を充填して形成することができる。例として、絶縁部２００にレーザードリルを用いてビアホールを形成し、ビアホールに伝導性物質をメッキしてビア３００を形成することができる。しかし、ビアホールを形成する方法が上記の例に限定されることはない。すなわち、絶縁部２００が感光性樹脂で形成される場合は、フォトリソグラフィによりビアホールを形成することもできる。また、ビアホールに伝導性物質を充填する方法が上記の例に限定されることはない。すなわち、ビアホールに伝導性ペーストを充填することでビア３００を形成することもできる。

図９には示されていないが、ビアホールに伝導性物質が充填されると同時に絶縁部２００の上面と下面のうちの少なくとも一方上に回路パターンが形成されることができる。

第２実施例
図１０から図１１は、本発明の第２実施例に係るプリント回路基板の製造方法を説明するために製造工程の一部を示す図である。

図５と図１０を参照すると、本実施例に係るプリント回路基板２０００の製造方法は、本発明の第１実施例に係るプリント回路基板１０００の製造方法と比べて、選択的に除去するコア金属板３０の領域及び面積が異なる。

すなわち、本発明の第１実施例に係るプリント回路基板の製造方法においては、埋め込み部材１０の側面が露出するようにコア金属板３０を選択的に除去するが、本実施例に係るプリント回路基板の製造方法においては、埋め込み部材１０の側面が露出しないようにコア金属板３０を選択的に除去する。

図１１を参照すると、熱伝導度に相対的に優れた第２金属が、埋め込み部材１０を構成する第１金属をカバーする形態で製造されるので、放熱性能が向上されることができる。すなわち、本実施例に適用される補強部１１０は、第２金属で形成された放熱層１１５が第１金属で形成された剛性補強層１１１をカバーする構造を有する。

第３実施例
図１２から図１３は、本発明の第３実施例に係るプリント回路基板の製造方法を説明するために製造工程の一部を示す図である。

図５と図１２を参照すると、本実施例に係るプリント回路基板３０００の製造方法は、本発明の第１実施例に係るプリント回路基板１０００の製造方法と比べて、選択的に除去するコア金属板３０の領域及び面積が異なる。

すなわち、本実施例に係るプリント回路基板の製造方法においては、コア金属板３０に電子素子４００が装着されるキャビティ１４０を形成する。キャビティ１４０は、上述した切断部１３０の形成方法のうちのいずれか１つの方法を用いて形成することができる。

図１３を参照すると、補強部１１０及びビア接続部１２０とともに電子素子４００がキャリア部材４０の一面上に付着できる。

電子素子４００は、後続する工程により絶縁部に埋め込まれるので、本実施例で製造されるプリント回路基板３０００は薄型化が可能となる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば特許請求の範囲に記載した本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更または削除等により本発明を多様に修正及び変更することができ、これも本発明の範囲内に含まれるといえよう。

１０ 埋め込み部材
２０ 金属板
３０ コア金属板
４０ キャリア部材
１００ コア
１１０ 補強部
１１１ 剛性補強層
１１３、１１５ 放熱層
１２０ ビア接続部
１３０ 切断部
１４０ キャビティ
２００ 絶縁部
２１０ 第１絶縁層
２３０ 第２絶縁層
３００ ビア
４００ 電子素子
１０００、２０００、３０００ プリント回路基板

Claims (15)

1. ビア接続部及び前記ビア接続部とは異なる材料を含み、前記ビア接続部と離隔して配置される補強部を備えたコアと、
   前記ビア接続部と前記補強部とを絶縁させ、前記コアをカバーする絶縁部と、
   前記ビア接続部に接続するように前記絶縁部を貫通して形成されたビアと、
   を含むプリント回路基板。
2. 前記補強部は、
   第１金属で形成される剛性補強層と、
   第２金属で形成される放熱層と、を含む請求項１に記載のプリント回路基板。
3. 前記剛性補強層と前記放熱層とが交互に積層される請求項２に記載のプリント回路基板。
4. 前記放熱層は、前記剛性補強層をカバーするために前記剛性補強層を取り囲むように形成された請求項２に記載のプリント回路基板。
5. 前記第１金属は、インバー（Ｉｎｖａｒ）であり、前記第２金属は、銅（Ｃｕ）である請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のプリント回路基板。
6. 前記ビア接続部は、銅（Ｃｕ）である請求項５に記載のプリント回路基板。
7. 前記ビア接続部は、多層構造を有し、インバー（Ｉｎｖａｒ）と銅（Ｃｕ）とが交互に積層された請求項５に記載のプリント回路基板。
8. 前記絶縁部に埋め込まれた電子素子をさらに含む請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプリント回路基板。
9. 前記補強部に接続するビアをさらに含む請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のプリント回路基板。
10. 前記補強部は複数であり、前記ビア接続部を取り囲むように配置される請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のプリント回路基板。
11. ビア接続部、前記ビア接続部とは異なる材料を含む補強部、及び前記ビア接続部と前記補強部とを分離させる切断部を含むコアを形成するステップと、
    前記切断部に充填され、前記コアをカバーする絶縁部を形成するステップと、
    前記絶縁部を貫通し、前記ビア接続部に接続するビアを形成するステップと、
    を含むプリント回路基板の製造方法。
12. 前記コアを形成するステップは、
    第１金属で形成される複数の埋め込み部材を、第２金属で形成された金属板に埋め込んでコア金属板を形成するステップと、
    キャリア部材の一面に前記コア金属板を付着するステップと、
    前記コア金属板の一部を除去して、前記切断部を形成するステップと、を含む請求項１１に記載のプリント回路基板の製造方法。
13. 前記第１金属は、インバー（Ｉｎｖａｒ）であり、前記第２金属は、銅（Ｃｕ）である請求項１２に記載のプリント回路基板の製造方法。
14. 前記コア金属板に電子部品が装着されるように、前記コア金属板にキャビティを形成するステップをさらに含む請求項１２または請求項１３に記載のプリント回路基板の製造方法。
15. 前記絶縁部を形成するステップは、
    キャリア部材の一面にコアを付着するステップと、
    前記切断部が充填されるように、前記キャリア部材に第１絶縁層を積層するステップと、
    前記キャリア部材を前記第１絶縁層から除去するステップと、
    前記キャリア部材が除去された前記第１絶縁層の一面上に第２絶縁層を形成するステップと、を含む請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載のプリント回路基板の製造方法。

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