JP2022537656A - 印刷回路板を製造するための方法、及びかかる方法に従って製造された印刷回路板 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)フィルム又は板の形のベース基板を準備すること、但し、ベース基板は、第一基板側及び第二基板側を有し、ベース基板は、電気的に非伝導性の有機ポリマー材料から少なくとも部分的に作られており、第一基板側は、カバー金属層でカバーされている、
(b)カバー金属層を部分的に除去して、第一基板側を少なくとも一つの第一部分領域と少なくとも一つの第二部分領域とに細分すること、但し、第一部分領域では、第一基板側は、カバー金属層を有さず、第二部分領域では、第一基板側は、カバー金属層でカバーされている、
(c)プラズマを第一基板側に作用させて、このプラズマの助けで少なくとも一つの第一部分領域におけるポリマー材料を除去し、少なくとも一つの溝を形成させること、
(d)少なくとも一つの溝を充填金属で充填すること、
(e)少なくとも一つの第二部分領域においてカバー金属層を完全に除去して、第一導体構造又は第一導体構造の一部を形成させること。
(f)充填された少なくとも一つの溝を有する第一基板側を平面化すること。
これに関して、以下、より詳細に説明する。
本発明の好ましい実施形態では、本発明の方法は、すぐ下の特徴(a)及び(b)の少なくとも一つを含む:
(a)ベース基板が、10μm~3mm、好ましくは10μm~2mmの範囲の厚さを有すること、
(b)有機ポリマー材料が、ポリイミド、ポリアミド、テフロン(登録商標)、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリオキシメチレン、及びポリエーテルケトンからなる群から選択されること。
(a)ベース基板及び/又は絶縁層が、充填剤、特に誘電充填剤を含むこと、
(b)ベース基板及び/又は絶縁層が、充填剤を含むプラスチックフィルムであること、
(c)充填剤が、1μm未満の平均粒子サイズ(d50)を有すること。
本発明のさらに好ましい実施形態では、本発明の方法は、すぐ下の特徴(a)及び(b)の少なくとも一つを含む:
(a)銅又は銅合金からなる層が、カバー金属層として選択されること、
(b)カバー金属層が、10nm~10μm、好ましくは20nm~6μmの範囲の厚さを有すること。
(a)ベース基板を準備するために、カバー金属層が、物理的又は化学的蒸着によって第一基板側上に形成されること、
(b)カバー金属層が、スパッタリングによって第一基板側上に形成されること、
(c)カバー金属層が、湿式化学コーティング法によって形成されること。
本発明のさらに好ましい実施形態では、本発明の方法は、すぐ下の特徴(a)及び(b)の少なくとも一つを含む:
(a)第一基板側上のカバー金属層を部分的に除去することが、マスキング及び湿式エッチング工程を使用して行なわれること、
(b)第一基板側上のカバー金属層を部分的に除去することが、レーザーによって行なわれること。
本発明のさらに好ましい実施形態では、本発明の方法は、すぐ下の特徴(a)及び(b)の少なくとも一つを含む:
(a)プラズマを準備するために、O2,H2,N2,アルゴン、ヘリウム、CF4,C3F8,CHF3、及び前述のガスの混合物(O2/CF4など)からなる群から選択されるプロセスガスが使用されること、
(b)プラズマを作用させることが、-15℃~200℃、好ましくは-15℃~80℃の範囲の温度で行なわれること。
(a)請求項1の工程(c)及び/又は(j)におけるプラズマが、異方性エッチング法において使用されること、
(b)異方性エッチング法時に、プラズマのイオンが、第一基板側(101a)及び/又は上側(110a)に対して垂直に加速されること、
(c)プラズマを準備するために使用されるプロセスガスが、CF4,C3F8、及びCHF3からなる群から選択される少なくとも一種の反応性ガスを含むこと。
(a)請求項1の工程(a)の前に、予備処理において、少なくとも一つの溝が、第一基板側に導入されること、
(b)請求項1の工程(a)においてベース基板を準備するために、少なくとも一つの溝を有する第一基板側が、カバー金属層でカバーされること。
本発明のさらに好ましい実施形態では、本発明の方法は、すぐ下の特徴(a)~(c)の少なくとも一つを含む:
(a)少なくとも一つの溝を充填するために、少なくとも一つの溝が、一つの工程で金属被覆され、金属被覆された少なくとも一つの溝が、続く工程で充填金属で充填されること、
(b)少なくとも一つの溝を金属被覆することが、第一基板側の物理的又は化学的蒸着によって、特にスパッタリングによって、又は湿式化学法によって行なわれること、
(c)第一基板側が、全面積にわたって金属被覆されること。
本発明のさらに好ましい実施形態では、本発明の方法は、すぐ下の特徴(a)及び(b)の少なくとも一つを含む:
(a)少なくとも一つの第二部分領域においてカバー金属層を除去することがエッチング工程によって行なわれること、
(b)少なくとも一つの第二部分領域においてカバー金属層を除去することが第一基板側の機械的処理によって行なわれること。
上述の方法に従って処理されたベース基板の場合、形成された導体構造は、一つの平面中のベース基板内に存在する。しかし、上述の方法は、MLBの製造(つまり、様々な平面中に導体構造を含む印刷回路板の製造)も可能にする。
この変形例では、本発明の方法は、すぐ下の二つの追加の工程(a)及び(b)によって区別される:
(a)第一基板側及び第二基板側を有するベース基板が、第一基板側及び第二基板側の両方にカバー金属層を有すること、
(b)第一基板側及び第二基板側の両方が、導体構造を形成するために、請求項1の工程(b)~工程(e)による処理に、任意選択的に請求項1の工程(b)~工程(f)による処理に供されること。
・ 第一基板側及び第二基板側上のカバー金属層を部分的に除去して、第一基板側及び第二基板側をそれぞれ少なくとも一つの第一部分領域と少なくとも一つの第二部分領域とに細分すること、但し、第一部分領域では、第一基板側及び第二基板側は、カバー金属層を有さず、第二部分領域では、第一基板側及び第二基板側は、カバー金属層でカバーされている、
・ プラズマを第一基板側及び第二基板側に作用させて、このプラズマの助けで少なくとも一つの第一部分領域におけるポリマー材料を除去し、少なくとも一つの溝をそれぞれ形成させること、
・ 少なくとも一つの溝を充填金属でそれぞれ充填すること、
・ それぞれの場合において、少なくとも一つの第二部分領域においてカバー金属層を完全に除去して、それぞれの場合において、導体構造を形成させること。
この変形例では、本発明の方法は、すぐ下の三つの追加の工程(a)~(c)によって区別される:
(a)ベース基板を準備すること、但し、ベース基板の第一基板側上には、請求項1の工程(b)~工程(f)に従って導体構造が形成されており、ベース基板の第二基板側は、カバー金属層を有さない、
(b)カバー金属層を第二基板側に付与すること、
(c)請求項1の工程(b)~工程(e)による基板側の処理に、任意選択的に請求項1の工程(b)~工程(f)による処理によって、第二基板側に導体構造を形成すること。
・ 第二基板側上のカバー金属層を部分的に除去して、第二基板側を少なくとも一つの第一部分領域と少なくとも一つの第二部分領域とに細分すること、但し、第一部分領域では、第二基板側は、カバー金属層を有さず、第二部分領域では、第二基板側は、カバー金属層でカバーされている、
・ プラズマを第二基板側に作用させて、このプラズマの助けで少なくとも一つの第一部分領域におけるポリマー材料を除去し、少なくとも一つの溝を形成させること、
・ 少なくとも一つの溝を充填金属で充填すること、
・ 少なくとも一つの第二部分領域においてカバー金属層を完全に除去して、導体構造を形成させること。
この変形例では、本発明による方法は、すぐ下の追加の四つの工程(a)~(d)によって区別される:
(a)多層印刷回路板を形成するための第一印刷回路板層として、第一導体構造として形成された導体構造を有するベース基板を準備すること、但し、このベース基板の第一基板側は、導体構造を形成する間に、請求項1の工程(b)~(e)による処理に供されており、好ましくは請求項1の工程(b)~(f)による処理に供されている、
(b)第一導体構造を絶縁層でカバーすること、但し、絶縁層は、ベース基板との複合体アセンブリにおいて、第一導体構造と直接接触する下側と、第一導体構造から離れて面する上側を有し、絶縁層は、電気的に非伝導性の有機ポリマー材料から少なくとも部分的に作られている、
(c)まだ存在していなければ、カバー金属層を絶縁層の上側の上に形成させること、
(d)絶縁層の上側の処理を、請求項1の工程(b)~(e)と同様に行ない、第二導体構造を有する第二印刷回路板層を形成させること。
・ 上側のカバー金属層を部分的に除去して、上側を少なくとも一つの第一部分領域と少なくとも一つの第二部分領域とに細分すること、但し、第一部分領域では、上側は、カバー金属層を有さず、第二部分領域では、上側は、カバー金属層でカバーされている、
・ プラズマを上側に作用させて、このプラズマの助けで少なくとも一つの第一部分領域におけるポリマー材料を除去し、少なくとも一つの溝を形成させること、
・ 少なくとも一つの溝を充填金属で充填すること、
・ 少なくとも一つの第二部分領域においてカバー金属層を完全に除去して、第二導体構造を形成させること。
変形例3に従って製造された印刷回路板は、様々な層の導体構造を有する。これらの導体構造を相互に電気的に接続するために、ビアが要求される。以下の二つの手順A及びBが、ビアを形成するために特に好ましい。
この場合、変形例3に従った本発明による方法は、すぐ下の二つの工程(a)及び(b)を含む:
(a)プラズマ処理と充填金属の充填プロセスの間の上側の処理時に、上側上に形成された少なくとも一つの溝が、穴によって第一印刷回路板層中の溝に接続されること、但し、この溝は、充填金属によって既に充填されている、
(b)少なくとも一つの溝を充填金属で充填することが、穴を充填することをさらに含むこと。
この場合、変形例3に従った本発明による方法は、すぐ下の六つの工程(a)~(f)を含む:
(a)多層印刷回路板を形成するための第一印刷回路板層として、第一導体構造として形成された導体構造を有するベース基板を準備すること、但し、このベース基板の第一基板側は、導体構造を形成する間に、請求項1の工程(b)~(e)による処理に供されており、好ましくは請求項1の工程(b)~(f)による処理に供されている、
(b)第一導体構造を絶縁層でカバーすること、但し、絶縁層は、ベース基板との複合体アセンブリにおいて、第一導体構造と直接接触する下側と、第一導体構造から離れて面する上側を有し、絶縁層は、電気的に非伝導性の有機ポリマー材料から少なくとも部分的に作られている、
(c)工程(b)の前又は後に、絶縁層の上側中に少なくとも一つの第一溝を、特にプラズマを作用させることによって導入すること、
(d)まだ存在していなければ、カバー金属層を少なくとも一つの溝の上側の上に形成させること、
(e)カバー金属層を部分的に除去して、上側を少なくとも一つの第一部分領域と少なくとも一つの第二部分領域とに細分すること、但し、第一部分領域では、上側は、カバー金属層を有さず、第二部分領域では、上側は、カバー金属層でカバーされている、
(f)プラズマを上側に作用させて、このプラズマの助けで少なくとも一つの第一部分領域におけるポリマー材料を除去し、少なくとも一つの第二溝を形成させること。
好ましい実施形態では、本発明の方法によって形成された外側の導体構造は、その保護のために、ハンダレジストによって被覆される。自由接点は、貴金属(例えば、金、銀、又は白金)で被覆されることができる。
本発明の方法に従って製造された印刷回路板は、以下の特徴によって区別される:
(a)それは、第一基板側及び第二基板側を含むベース基板を有すること、
(b)ベース基板は、第一基板側上に少なくとも一つの溝を有し、この少なくとも一つの溝中に導体構造が埋め込まれていること、
(c)ベース基板は、第一基板側上に平面化された表面を有すること。
(a)印刷回路板は、多層構造を有し、かつ第一導体構造を有する第一印刷回路板層としてのベース基板、及び第二導体構造を有する第二印刷回路板層としての絶縁層を含むこと。
記述された方法によれば、μm範囲の極めて高い解像度で、特に、従来技術で可能であったレベルと比べて、より少ない複雑性及びより低い製造コストで、かつより高い収率で、印刷回路板を製造することができる。冒頭で述べた減算法、及び加算法や半加算法の欠点は、回避される。
Claims (15)
- 金属導体構造を含む多層印刷回路板を製造するための方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする方法:
(a)フィルム又は板の形のベース基板(101)を準備すること、但し、ベース基板(101)は、第一基板側(101a)及び第二基板側を有し、ベース基板(101)は、電気的に非伝導性の有機ポリマー材料から少なくとも部分的に作られており、第一基板側(101a)は、カバー金属層(102)でカバーされている、
(b)カバー金属層(102)を部分的に除去して、第一基板側(101a)を少なくとも一つの第一部分領域(104)と少なくとも一つの第二部分領域(105)とに細分すること、但し、第一部分領域(104)では、第一基板側(101a)は、カバー金属層(102)を有さず、第二部分領域(105)では、第一基板側(101a)は、カバー金属層(102)でカバーされている、
(c)プラズマを第一基板側(101a)に作用させて、このプラズマの助けで少なくとも一つの第一部分領域(104)におけるポリマー材料を除去し、少なくとも一つの溝(106)を形成させること、
(d)少なくとも一つの溝(106)を充填金属(108)で充填すること、
(e)少なくとも一つの第二部分領域(105)においてカバー金属層(102)を完全に除去して、第一導体構造(109)又は第一導体構造(109)の一部を形成させること、
(f)任意選択的に、充填された少なくとも一つの溝(106)を有する第一基板側(101a)を平面化すること、
(g)第一導体構造(109)を絶縁層(110)でカバーすること、但し、絶縁層(110)は、ベース基板(101)との複合体アセンブリにおいて、第一導体構造(109)と直接接触する下側と、第一導体構造(109)から離れて面する上側(110a)を有し、絶縁層(110)は、電気的に非伝導性の有機ポリマー材料から少なくとも部分的に作られている、
(h)まだ存在していなければ、カバー金属層(111)を絶縁層(110)の上側(110a)の上に形成させること、
(i)カバー金属層(111)を部分的に除去して、上側(110a)を少なくとも一つの第一部分領域(113)と少なくとも一つの第二部分領域(114)とに細分すること、但し、第一部分領域(113)では、上側(110a)は、カバー金属層(111)を有さず、第二部分領域(114)では、上側(110a)は、カバー金属層(111)でカバーされている、
(j)プラズマを上側(110a)に作用させて、このプラズマの助けで少なくとも一つの第一部分領域(113)におけるポリマー材料を除去し、少なくとも一つの溝(115)を形成させること、
(k)少なくとも一つの溝(115)を充填金属(118)で充填すること、
(l)少なくとも一つの第二部分領域(114)においてカバー金属層(111)を完全に除去して、第二導体構造(119)又は第二導体構造(119)の一部を形成させること。 - 以下の追加の工程及び/又は特徴の少なくとも一つを含む、請求項1に記載の方法:
(a)ベース基板(101)及び/又は絶縁層(110)が、10μm~3mmの範囲の厚さを有すること、
(b)有機ポリマー材料が、ポリイミド、ポリアミド、テフロン(登録商標)、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリオキシメチレン、及びポリエーテルケトンからなる群から選択されること。 - 以下の追加の工程及び/又は特徴の少なくとも一つを含む、請求項1に記載の方法:
(a)ベース基板(101)及び/又は絶縁層(110)が、充填剤、特に誘電充填剤を含むこと、
(b)ベース基板(101)及び/又は絶縁層(110)が、電気的に非伝導性の有機ポリマー材料からなるプラスチックフィルムであり、特徴(a)に従う充填剤を含むこと、
(c)充填剤が、1μm未満の平均粒子サイズ(d50)を有すること。 - 以下の追加の工程及び/又は特徴の少なくとも一つを含む、請求項1又は2に記載の方法:
(a)銅又は銅合金からなる層が、カバー金属層(102)及び/又はカバー金属層(111)として選択されること、
(b)カバー金属層(102)及び/又はカバー金属層(111)が、10nm~10μmの範囲の厚さを有すること、
(c)ベース基板(101)を準備するために、カバー金属層(102)が、物理的又は化学的蒸着によって第一基板側上に形成されるか、及び/又はカバー金属層(111)が、物理的又は化学的蒸着によって絶縁層(110)の上側(110a)上に形成されること、
(d)カバー金属層(102)が、スパッタリングによって第一基板側(101a)上に形成されるか、及び/又はカバー金属層(111)が、スパッタリングによって上側(110a)上に形成されること、
(e)カバー金属層(102)及び/又はカバー金属層(111)が、湿式化学コーティング法によって形成されること。 - 以下の追加の工程及び/又は特徴の少なくとも一つを含む、請求項1~4のいずれかに記載の方法:
(a)第一基板側(101a)上のカバー金属層(102)を部分的に除去すること、及び/又は上側(110a)上のカバー金属層(111)を部分的に除去することが、マスキング及び湿式エッチング工程を使用して行なわれること、
(b)第一基板側(101a)上のカバー金属層(102)を部分的に除去すること、及び/又は上側(110a)上のカバー金属層(111)を部分的に除去することが、レーザーによって行なわれること。 - 以下の追加の工程及び/又は特徴の少なくとも一つを含む、請求項1~5のいずれかに記載の方法:
(a)プラズマを準備するために、O2,H2,N2,アルゴン、ヘリウム、CF4,C3F8,CHF3、及び前述のガスの混合物(O2/CF4など)からなる群から選択されるプロセスガスが使用されること、
(b)プラズマを作用させることが、-15℃~200℃の範囲の温度で行なわれること。 - 以下の追加の工程及び/又は特徴の少なくとも一つを含む、請求項1~6のいずれかに記載の方法:
(a)請求項1の工程(c)及び/又は(j)におけるプラズマが、異方性エッチング法において使用されること、
(b)異方性エッチング法時に、プラズマのイオンが、第一基板側(101a)及び/又は上側(110a)に対して垂直に加速されること、
(c)プラズマを準備するために使用されるプロセスガスが、CF4,C3F8、及びCHF3からなる群から選択される少なくとも一種の反応性ガスを含むこと。 - 以下の追加の工程及び/又は特徴の少なくとも一つを含む、請求項1~7のいずれかに記載の方法:
(a)少なくとも一つの溝(106)及び/又は少なくとも一つの溝(115)を充填するために、少なくとも一つの溝(106)及び/又は少なくとも一つの溝(115)が、一つの工程で金属被覆され、金属被覆された少なくとも一つの溝(106)及び/又は少なくとも一つの溝(115)が、続く工程で充填金属(108)及び/又は充填金属(118)で充填されること、
(b)少なくとも一つの溝(106)及び/又は少なくとも一つの溝(115)を金属被覆することが、第一基板側(101a)及び/又は上側(110a)の物理的又は化学的蒸着によって、特にスパッタリングによって、又は湿式化学法によって行なわれること、
(c)第一基板側(101a)及び/又は上側(110a)が、全面積にわたって金属被覆されること。 - 以下の追加の工程及び/又は特徴の少なくとも一つを含む、請求項1~8のいずれかに記載の方法:
(a)少なくとも一つの溝(106)及び/又は少なくとも一つの溝(115)を充填するための充填金属(108)及び/又は充填金属(118)が、銅又は銅合金であること。 - 以下の追加の工程及び/又は特徴の少なくとも一つを含む、請求項1~9のいずれかに記載の方法:
(a)少なくとも一つの第二部分領域(105)及び/又は少なくとも一つの第二部分領域(114)においてカバー金属層(102)及び/又はカバー金属層(111)を除去することが、第一基板側(101a)及び/又は上側(110a)の機械的処理によって及び/又はエッチング工程によって行なわれること。 - 以下の追加の工程及び/又は特徴の少なくとも一つを含む、請求項1~10のいずれかに記載の方法:
(a)第一基板側及び第二基板側を有するベース基板が、第一基板側及び第二基板側の両方にカバー金属層を有すること、
(b)第一基板側及び第二基板側の両方が、導体構造を形成するために、請求項1の工程(b)~工程(e)による処理に供されること。 - 以下の追加の工程及び/又は特徴の少なくとも一つを含む、請求項1~8のいずれかに記載の方法:
(a)ベース基板を準備すること、但し、ベース基板の第一基板側上には、請求項1の工程(b)~工程(f)に従って導体構造が形成されており、ベース基板の第二基板側は、カバー金属層を有さない、
(b)カバー金属層を第二基板側に付与すること、
(c)請求項1の工程(b)~工程(e)による基板側の処理によって、第二基板側に導体構造を形成すること。 - 以下の追加の工程及び/又は特徴の少なくとも一つを含む、請求項1に記載の方法:
(a)プラズマ処理と充填金属(118)の充填プロセスの間の上側(110a)の処理時に、上側(110a)上に形成された少なくとも一つの溝(115)が、穴(116)によって第一印刷回路板層中の溝(106)に接続されること、但し、この溝(106)は、充填金属(108)によって既に充填されている、
(b)少なくとも一つの溝(115)を充填金属(118)で充填することが、穴(116)を充填することをさらに含むこと。 - 以下の追加の工程及び/又は特徴の少なくとも一つを含む、請求項1~8のいずれかに記載の方法:
(a)請求項1の工程(g)の前又は後に、絶縁層の上側(110a)中に少なくとも一つの第一溝を導入すること、
(b)請求項1の工程(i)においてカバー金属層(102)を部分的に除去するプロセス時に、第一部分領域(113)が、絶縁層の上側(110a)中に予め導入された少なくとも一つの第一溝を含むこと。 - 以下の特徴を有することを特徴とする印刷回路板:
(a)印刷回路板は、多層構造を有すること、
(b)印刷回路板は、第一印刷回路板層としてのベース基板(101)、及び第二印刷回路板層としての絶縁層(110)からなる複合体を含むこと、
(c)ベース基板(101)は、第一基板側(101a)及び第二基板側を含むこと、
(d)ベース基板(101)は、第一基板側(101a)上に少なくとも一つの溝(106)を有し、この少なくとも一つの溝(106)中に第一導体構造(109)が埋め込まれていること、
(e)ベース基板(101)は、第一基板側(101a)上に平面化された表面を有すること、
(f)絶縁層(110)が、上側(110a)及び下側を含むこと、
(g)第一導体構造(109)が、絶縁層(110)によってカバーされており、絶縁層(110)の下側が、第一導体構造(109)と直接接触していること、
(h)絶縁層(110)が、上側(110a)上に少なくとも一つの溝(115)を有し、この少なくとも一つの溝(115)中に第二導体構造(119)が埋め込まれていること。
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