JP5291078B2 - 埋込型印刷回路基板、多層印刷回路基板及びその製造方法 - Google Patents

埋込型印刷回路基板、多層印刷回路基板及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、印刷回路基板の製造方法及びそれによる印刷回路基板の構造に関する。
印刷回路基板(PCB;Printed Circuit Board)は、電気絶縁性基板に銅のような導電性材料で回路ラインパターンを印刷して形成させたものであって、電子部品を組み込む前の基板(Board)を称する。すなわち、PCBは、平板上に様々な種類の多くの電子部品を密集させて搭載するために、各部品の装着位置を確定し部品を連結する回路ライン(line pattern)を平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の製造方法は、高生産性と低製造コストなどの利点のあるフォトリソグラフィー法(photolithography process)を用いている。このフォトリソグラフィー法を用いて印刷回路基板を製造する方法として、サブトラクティブ法(subtractive process)、フルアディティブ法(full additive process)及びセミアディティブ法 (semi-additive process)等を用いている。特に、この中でもセミアディティブ法は最も微細な回路パターンを形成できるといった点で注目されている。
具体的には、図1に示すように、サブトラクティブ法は、(a)絶縁層1の上部に金属材料層2を形成し、(b)前記金属材料層2の上部にフォトレジスト3を塗布し、露光、現像によりパターニングを行った後、(c)金属材料に対するエッチングを行って回路パターンを形成し、(d)フォトレジストを除去する工程で行われる。
又は、図2のように、セミアディティブ法は、具体的には、(a)絶縁層1の上部にシード層5を形成し、(b)前記シード層5の上にフォトレジスト3をパターニングし、(c)その後に金属物質を充填して回路パターン3を形成した後、(d)感光性物質及びシード層5を除去して(e)完成するステップで構成される。
しかしながら、上述のような従来の方法は、フォトリソグラフィー中のパターンの形態変化及び微細回路における材料の密着問題などにより微細回路における信頼性の確保が難しいという問題がある。
近年、半導体チップの高密度化及び信号伝達速度の高速化により回路の微細化及び高い電気特性、高信頼性、高機能性の印刷回路基板技術が要求されており、このような技術要求に対応するための技術として、図3のように回路パターンの絶縁体内に埋め込まれている埋め込み構造の印刷回路基板が提案されている。
従来の埋め込み構造の印刷回路基板の製造方法は、具体的には、(a)金属層20の表面とこれを支持する絶縁層10から構成されたキャリア基板を準備し、(b)前記金属層20上に感光性物質30を塗布してパターニングし、(c)金属物質40を充填した後、(d)感光物質を除去して回路パターンを形成し、(e)その後、回路パターンが形成された基板を逆にひっくり返して絶縁層50上にアラインした後、(f)プレスで圧搾して回路を埋め込み、(g〜h)キャリア基板である絶縁層とシード層とを除去する工程で行われる。
しかしながら、このような従来の埋込型印刷回路基板の製造工程は、工程が複雑であり、回路の絶縁層への埋め込みにおいて、層間アラインメント(alignment)が難しく、多層基板への製造に限界があった。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、埋込型印刷回路基板の製造工程において、レーザーを用いて感光性物質層及び絶縁層を同時又は順次エッチングして回路パターンを形成することにより、微細パターンの実現はもちろん工程を簡易化することができ、特に、埋込型印刷回路基板を用いた多層印刷回路基板の実現において内層回路との整列(Align)の精密性を実現でき、製品の信頼性及び工程収率を高めることができる製造工程及びそれによる印刷回路基板を提供することにある。
上述した課題を解決するための構成として、本発明は、感光物質層が積層された絶縁層をレーザーパターニングして絶縁層の一部がエッチングされる回路パターン領域を形成するステップ1と、前記回路パターン領域をメッキ物質で充填して回路パターンを形成するステップ2と、を含む埋込型印刷回路基板の製造方法を提供する。
特に、上述した前記ステップ1の前記回路パターン領域の形成は、前記感光性物質層全部をエッチングし、絶縁層の表面以下に凹んだパターンを形成する工程であることを特徴とする。
尚、上述した回路パターン領域の形成は、前記感光性物質層と絶縁層を順次又は同時にエッチングする工程で実現できる。
本発明に係る製造工程において、前記ステップ2は、a1)前記回路パターン領域が形成された絶縁層に金属シード層を形成するステップと、a2)前記回路パターン領域を金属物質で充填するステップと、を含んでなる。
この場合、前記ステップa1)の前記金属シード層は、例えばCu、Au、Ni、Pd、In、Ti、Snのうちいずれか1つ又は2以上の物質、或いは導電性高分子物質から実現することができる。
尚、前記ステップa2)の前記金属物質は、例えばCu、Ag、Sn、Au、Ni、Pdのうちいずれか1つ以上を含む成分から形成することができる。
また、上述した無電解メッキ、電解メッキ、スクリーン印刷(screen printing)、スパッター(suppering)、蒸発法(evaporation)、インクジェット、ディスペンサーのうちいずれか1つまたはこれらを組合わせた方法を用いて実現することができる。
本発明に係る製造工程は、前記ステップ2後に、前記回路パターンの上部面の金属シード層と感光性物質層とを除去するステップ3をさらに含むことができる。特に、前記ステップ3は、前記感光性物質層の除去前に回路パターンが形成された絶縁層の上部面を研磨する工程をさらに含むことができる。
上述した本発明に係る埋込型印刷回路基板の製造工程に使用される前記絶縁層は、キャリア層上に絶縁部材が積層された構造の基板を用いることができる。
上述した製造工程によって製造された埋込型印刷回路基板を用いて多層印刷回路基板を製造する工程を説明する。
本発明に係る多層印刷回路基板の製造工程は、絶縁層の上部面又は下部面に回路パターンが形成された内層回路基板と、絶縁層の内部へ回路パターンの一部が埋め込まれた構造の上述の工程によって製造される埋込型印刷回路基板をアラインして積層して製造できる。
特に、前記内層回路基板の両面に回路パターンが形成される場合、前記埋込型印刷回路基板の回路パターンを内層回路基板の両面にそれぞれアラインして積層することが望ましい。
以下、本発明に係る多層印刷回路基板の他の製造工程の実施例を説明する。
具体的には、本実施例に係る多層印刷回路基板の製造工程は、絶縁層の上部面又は下部面に回路パターンが形成された内層回路基板上に絶縁層を形成するステップ11と、前記絶縁層上に感光性物質層を積層しパターニングして絶縁層の一部がエッチングされる回路パターン領域を形成するステップ12と、前記回路パターン領域をメッキ物質で充填して回路パターンを形成するステップ13と、を含んで実現することができる。
特に、この場合、前記ステップ12の前記回路パターン領域の形成は、前記感光性物質層全部をエッチングし、前記絶縁層の表面以下に凹んだパターンを形成する工程で実現することができ、前記回路パターン領域の形成はレーザー加工により実現されることが望ましい。
上述した製造工程によって製造される印刷回路基板の構造は次の通りである。
具体的には、本発明に係る製造工程によって製造される埋込型印刷回路基板は、絶縁層上に回路パターンが形成され、前記回路パターンの一部が前記絶縁層の表面内部へ埋め込まれた構造を備えることができる。この場合、前記回路パターンは、例えばCu、Ag、Sn、Au、Ni、Pdのうちいずれか1つ以上を含む成分からなる。
尚、本発明に係る埋込型印刷回路基板は、例えば前記回路パターンの上部面を除いた面に金属シード層が形成された構造である。この場合、前記金属シード層は、例えばCu、Au、Ni、Pd、In、Ti、Snのうちいずれか1つ又は2つ以上の物質、或いは導電性高分子物質からなる。
尚、本発明に係る上述した埋込型印刷回路基板を用いて多層印刷回路基板を製造でき、これは、絶縁層の上面又は下面に形成される第1回路パターンを備えた内層回路基板と、前記内層回路基板の上部又は下部に積層される外層回路基板と、を含み、前記外層回路基板に形成される第2回路パターンの一部が、第2絶縁層の表面内部へ埋め込まれた構造を備えることを特徴とする。
特に、上述した多層印刷回路基板は、前記第1及び第2回路パターンが、例えばCu、Ag、Sn、Au、Ni、Pdのうち1つ以上を含む成分からなる。
尚、前記第2回路パターンは、前記第2回路パターンの上部面を除いた面に金属シード層が形成された構造を備えることができ、この場合、前記金属シード層は、例えばCu、Au、Ni、Pd、In、Ti、Snのうちいずれか1つ又は2以上の物質、或いは導電性高分子物質からなる。
本発明によれば、埋込型印刷回路基板の製造工程において、レーザーを用いて感光性物質層及び絶縁層を同時又は順次エッチングして回路パターンを形成することにより、微細パターンの実現はもちろん工程を簡易化することができ、特に、埋込型印刷回路基板を用いた多層印刷回路基板の実現において内層回路との整列(Align)の精密性を実現でき、製品の信頼性及び工程収率を高めることができる効果がある。
従来の印刷回路基板の製造工程図である。 従来の印刷回路基板の製造工程図である。 従来の印刷回路基板の製造工程図である。 本発明に係る埋込型印刷回路基板の製造工程の手順図である。 本発明に係る埋込型印刷回路基板の製造工程の工程図である。 本発明に係る多層印刷回路基板の製造工程図である。 本発明の他の実施例による多層印刷回路基板の製造工程図である。 本発明の他の実施例による多層印刷回路基板の製造工程図である。
本発明は、埋込型印刷回路基板とそれを用いた多層印刷回路基板の製造において、感光物質と絶縁層をレーザーで加工して回路パターンを形成することにより、工程の迅速性と完成製品の信頼性を高めることをその要旨とする。
本発明に係る埋込型印刷回路基板の製造工程は、大きく感光物質層が積層された絶縁層をレーザーパターニングして絶縁層の一部がエッチングされる回路パターン領域を形成するステップ1と、前記回路パターン領域をメッキ物質で充填して回路パターンを形成するステップ2とを含んで構成される。その後、感光性物質層を除去するステップ をさらに含むことができる。
(実施例)
以下、添付の図面を参照して本発明に係る構成及び作用を具体的に説明する。明細書全体に亘って同一な構成要素に対しては同一な符号を付し、これについての重複説明は省略する。第1、第2等の用語は様々な構成要素の説明に使用されるが、前記構成要素は前記用語により限定されてはならない。前記用語は1つの構成要素を他の構成要素から区別する目的として使用する。
1.埋込型印刷回路基板の製造工程
図4及び図5は、本発明に係る埋込型印刷回路基板の製造の手順図及び工程図を示すものである。
図示されたように、本発明に係る埋込型印刷回路基板の製造工程は、大きく感光物質層が積層された絶縁層をレーザーパターニングして絶縁層の一部がエッチングされる回路パターン領域を形成するステップ1と、前記回路パターン領域をメッキ物質で充填して回路パターンを形成するステップ2と、を含んで構成される。その後、感光性物質層を除去するステップをさらに含むことができる。
具体的には、先ず、ステップS1〜S2で、本発明に係る製造工程は、先ずキャリア層である金属層20と絶縁層120との上に感光性物質層130を形成する。前記感光性物質層130の形成はコーティング又はラミネーション法を用いることができる。
次いで、ステップS3で、レーザーを用いて前記感光性物質層130と絶縁層の一部領域をエッチングして回路パターン領域を形成する。即ち、回路パターンが形成される領域の形成にレーザーを用いて、感光性物質層部分(T3)は全てエッチングし、絶縁層は一部(T2)だけをエッチングする。前記絶縁層の表面において凹んだパターンでエッチングされる厚さ(T2)は、後で回路パターンの一部分が埋め込まれる領域となる(全絶縁層の厚さ=T1+T2)。尚、前記感光性物質層と絶縁層は、レーザーにより順次又は同時にエッチングして加工することができる。
その後、ステップS4で、前記回路パターン領域が形成された絶縁層と感光性物質層上にシード層140を形成する。前記シード層は、例えば、Cu、Au、Ni、Pd、In、Ti、Snのうちいずれか1つ又は2以上の物質、或いは導電性高分子物質から形成できる。ここで、前記導電性高分子物質は、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ(3-アルキルチオフェン)、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリフェニレン、ポリイソチアナフテン、ポリアズレン、ポリフラン、及びポリアニリンからなる群より選択される少なくとも1つであることが望ましい。形成方法としては、導電性高分子の単量体を含有する溶液と酸化重合剤溶液を使用して導電性高分子層を形成させることができる。即ち、一例として、前記導電性高分子の単量体としては、アセチレン置換体(acetylene)、ピロール(pyrrole)、チオフェン(thiophene)、3-アルキルチオフェン(3-alkylthiophene)、フェニレンスルフィド(phenylene sulfide)、フェニレンビニレン(phenylenevinylene)、チエニレンビニレン(thienylenevinylene)、フェニレン(phenylene)、イソチアナフテン(isothianaphthene)、アズレン(azulene)、フラン(furan)、アニリン(aniline)及びこれらの誘導体のうちいずれか1つを選択して使用できる。前記導電性高分子の単量体溶液に選択的に有機シラン系カップリング剤をさらに添加して使用できる。
その後、ステップS5では、前記金属シード層140が形成された回路パターン領域に金属物質を充填して回路パターン150を形成する。前記回路パターン150を形成する物質は、例えばCu、Ag、Sn、Au、Ni、Pdのうち1つ以上を含む成分を用いることができる。前記回路パターンを形成する金属物質の充填方法は、無電解メッキ、電解メッキ、スクリーン印刷、スパッター、蒸発法、インクジェット、ディスペンサーのうちいずれか1つ又はこれらを組合わせた方法を用いて充填することができる。
その後、ステップS6では、充填された回路パターン150の上部面をフラッシュエッチング又は研磨などの工程によりエッチングするステップを含むことができる。前記感光性物質層130の表面が露出するまで、前記回路パターン150の上部面と感光性物質層140の上部面に積層されたシード層がエッチングされる。
次に、前記感光性物質層130を除去して印刷回路基板を完成する。
この場合、完成された本発明に係る印刷回路基板は、ステップS7に示すように、それぞれの回路パターン150の一部領域が上述の凹んだパターンの厚さ(T2)分だけ絶縁層110に埋め込まれた構造で形成される。また、前記回路パターンの上部面を除いた回路パターンの下部面及び側面には、金属シード層140が形成される。もちろん、この場合、回路パターンの物質と金属シード層の物質とが同一の場合には、このような構成部分の境界が不明確であることがあるが、互いに異なる物質から形成させる場合には、各層の成分において差が生じることになる。図示されたキャリア層120は後で除去される。
2.多層印刷回路基板の製造工程
上述した本発明に係る望ましい一実施例での埋込型印刷回路基板を用いて多層印刷回路基板を製造する工程を説明する。
図6に示すように、先ず、上述した製造工程ステップS1〜S7によって形成された埋込型印刷回路基板を準備する(ステップP1)。もちろん、この場合、絶縁層の特性に応じて前記キャリア層120は、除去された状態で用いることができる。
そして、前記埋込型印刷回路基板とアラインされる内層回路基板を整列し、これを熱と圧力を加えるプレス加工して多層印刷回路基板を形成できる。前記内層回路基板は、絶縁層160の上部面又は下部面に所定の回路パターン170が形成された構造を備えることができる。この場合、内層回路基板に形成された回路パターン以外の溝領域には前記埋込型印刷回路基板の絶縁層が挿入されることが望ましい。
このような製造工程で製造される本発明に係る多層印刷回路基板の構造は、ステップP3の図に示されたように、中心部には、所定の回路パターン170(以下、「第1回路パターン」とする。)が形成され、そして、外側部の絶縁層の表面には、第2回路パターン150が絶縁層の表面内部に一定部分挿入された構造の回路パターンが形成される。特に、前記第2回路パターン130は、上部面を除いた側面部及び下部面に金属シード層が形成される構造で形成できる。また、この場合、回路パターン物質と金属シード層の物質が同一の場合には、このような構成部分の境界が不明確であることがあるが、互いに異なる物質から形成させる場合には各層の成分において差が生じることになり、区分が可能であることは上述した通りである。前記金属シード層の物質及び回路パターン物質は埋込型印刷回路基板の構造で説明したものと同様である。
図7及び図8を参照して上述した多層印刷回路基板の製造工程とは異なる実施例を説明する。
本実施例は、本発明に係る完成された埋込型印刷回路基板を用いず、内層回路基板を備え、その上部面と下部面に埋込型印刷回路基板の製造工程を適用する方法で実現できる。
具体的には、絶縁層210の上部又は下部に形成された所定の第1回路パターン220が備えられた内層回路基板の上部面に絶縁層230を積層する(Q1〜Q2)。
次に、前記絶縁層230上に感光性物質層240を形成し(ステップQ3)、前記感光性物質層と前記絶縁層230の一部分をレーザー(L)でエッチングして回路パターン領域を形成する。これは、上述した埋込型印刷回路基板の製造工程と同様に、感光性物質層の厚さ(T3)は全てエッチングし、絶縁層の一部厚さ(T2)だけをエッチングして回路パターン領域を構成する(ステップQ4)。
その後、ステップQ5で、前記回路パターン領域が形成された面上に金属シード層を積層する。前記金属シード層250は、上述したシード層の材料と同一のものを使用できる。
尚、前記金属シード層250が形成された上部に金属物質を充填して回路パターン260を形成する。前記金属物質も上述した他の実施例で説明した材料を同様に使用できる(ステップQ6)。
上述したステップQ5の金属シード層の形成ステップとステップQ6の金属物質の充填ステップを考慮すると、前記金属シード層の形成ステップは、金属物質の充填方法が電解メッキを用いる場合には必須的に必要なステップであり、その他、無電解メッキ、スクリーン印刷、スパッター、蒸発法、インクジェット、ディスペンサーの方法で金属物質を充填する場合には、金属シード層を形成した後充填し若しくは金属シード層の形成ステップを省略し直ちに充填するステップで形成することも可能である。
その後、金属物質が充填された部分と充填された回路パターン260の上部面をフラッシュエッチング又は研磨などの工程によりエッチングするステップを含むことができる。前記感光性物質層240の表面が露出するまで前記回路パターン260の上部面と感光性物質層240の上部面に積層されたシード層がエッチングされる(ステップQ7)。
その後、前記感光性物質層240を除去して多層印刷回路基板を製造できる(ステップQ8)。
本実施例で製造された多層印刷回路基板も図6で製造された多層印刷回路基板と同一の構造で実現が可能であることはもちろんである。
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

Claims (11)

  1. 絶縁層の上部面又は下部面に回路パターンが形成された内層回路基板と、
    絶縁層の内部へ回路パターンの一部が埋め込まれた構造の埋込型印刷回路基板であって、感光物質層が積層された絶縁層をレーザーパターニングして絶縁層の一部がエッチングされる回路パターン領域を形成するステップ1と、前記回路パターン領域をメッキ物質で充填して回路パターンを形成するステップ2と、を含み、前記回路パターン領域の形成は、前記感光性物質層全部をエッチングし、絶縁層の表面以下に凹んだパターンを形成する工程であり、また、前記回路パターン領域の形成は、前記感光性物質層と絶縁層とを順次又は同時にエッチングする工程である工程によって製造される埋込型印刷回路基板をアラインして積層し、
    前記ステップ2は、
    a1)前記回路パターン領域が形成された絶縁層に金属シード層を形成するステップと、
    a2)前記回路パターン領域を金属物質で充填するステップと、
    を含んでなることを特徴とする多層印刷回路基板の製造方法。
  2. 前記ステップa1)の前記金属シード層は、Cu、Au、Ni、Pd、In、Ti、Snのうちいずれか1つ又は2以上の物質、或いは導電性高分子物質からなることを特徴とする請求項に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
  3. 前記ステップa2)の前記金属物質は、Cu、Ag、Sn、Au、Ni、Pdのうち1つ以上を含む成分からなることを特徴とする請求項に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
  4. 前記ステップa2)は、
    無電解メッキ、電解メッキ、スクリーン印刷(screen printing)、スパッター(suppering)、蒸発法(evaporation)、インクジェット、ディスペンサーのうちいずれか1つ又はこれらを組合わせた方法を用いて充填するステップであることを特徴とする請求項に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
  5. 前記ステップ2後に、
    前記回路パターンの上部面の金属シード層と感光性物質層とを除去するステップ3をさらに含むことを特徴とする請求項に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
  6. 前記ステップ3は、
    前記感光性物質層の除去前に回路パターンが形成された絶縁層の上部面を研磨する工程をさらに含むことを特徴とする請求項に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
  7. 前記絶縁層は、
    キャリア層上に絶縁部材が積層された構造の基板であることを特徴とする請求項に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
  8. 前記内層回路基板の両面に回路パターンが形成される場合、
    前記埋込型印刷回路基板の回路パターンを内層回路基板の両面にそれぞれアラインして積層することを特徴とする請求項に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
  9. 絶縁層の上面又は下面に形成される第1回路パターンを備えた内層回路基板と、
    前記内層回路基板の上部又は下部にアラインして積層される外層回路基板と、を含み、
    前記外層回路基板に形成される第2回路パターンの一部が第2絶縁層の表面内部へ埋め込まれた構造を備え
    前記第2回路パターンは、感光性物質層が積層された第2絶縁層をレーザーパターニングして第2絶縁層の一部がエッチングされる回路パターン領域を形成するステップ1と、前記回路パターン領域をメッキ物質で充填して前記第2回路パターンを形成するステップ2と、を含み、前記回路パターン領域の形成は、前記感光性物質層全部をエッチングし、第2絶縁層の表面以下に凹んだパターンを形成する工程であり、また、前記回路パターン領域の形成は、前記感光性物質層と第2絶縁層とを順次又は同時にエッチングする工程である工程によって形成され、
    前記第2回路パターンは、前記第2回路パターンの上部面を除いた面には金属シード層が形成された構造であることを特徴とする多層印刷回路基板。
  10. 前記第1及び第2回路パターンは、Cu、Ag、Sn、Au、Ni、Pdのうち1つ以上を含む成分からなることを特徴とする請求項に記載の多層印刷回路基板。
  11. 前記金属シード層は、Cu、Au、Ni、Pd、In、Ti、Snのうちいずれか1つ又は2以上の物質、或いは導電性高分子物質からなることを特徴とする請求項に記載の多層印刷回路基板。
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