JP6725099B2 - プリント回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリント回路基板及びその製造方法に関する。

近年、技術の発展に伴って電子機器は小型化及び軽量化が進み、これにより、所定のプリント回路基板の面積に搭載される電子部品の数は増加し、配線の幅、配線間距離は短くなっている。

電子部品の数が増加することにつれ発熱問題が発生しており、放熱特性の向上されたプリント回路基板の開発が行われつつある。

韓国公開特許第１９９９−００３７８７３号公報

本発明の一側面によれば、コアを含むプリント回路基板において、上記コアは、第１金属層と、上記第１金属層内に形成される放熱金属と、を含む。

本発明の他の側面によれば、キャリア上に放熱金属及び貫通ビアを形成するステップと、上記貫通ビアと上記放熱金属との間に絶縁物質を形成するステップと、上記キャリア上に第１金属層を形成するステップと、上記キャリアを除去するステップと、を含むプリント回路基板の製造方法が提供される。

本発明の一実施例に係るプリント回路基板を示す図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一工程を示す図である。 図２の工程の次の工程を示す図である。 図３の工程の次の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。 図９の工程の次の工程を示す図である。 図１０の工程の次の工程を示す図である。 図１１の工程の次の工程を示す図である。 図１２の工程の次の工程を示す図である。

本発明に係るプリント回路基板及びその製造方法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は省略する。

また、本明細書において、第１、第２などの用語は、同一または相応する構成要素を区別するための識別記号に過ぎず、同一または相応する構成要素が第１、第２などの用語により限定されない。

また、結合とは、各構成要素の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。

＜プリント回路基板＞
図１は、本発明の一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、本発明の一実施例に係るプリント回路基板は、コアを含み、コアは第１金属層１２０と放熱金属１１０とを含む。放熱金属１１０は、第１金属層１２０内に形成される。すなわち、第１金属層１２０は、放熱金属１１０を取り囲むように形成される。

第１金属層１２０は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などを含むことができる。また、第１金属層１２０は、インバー（Ｉｎｖａｒ）、コバール（Ｋｏｖａｒ）等の合金であってもよい。

第１金属層１２０は、コアの剛性を向上させるために、インバーで形成することができる。

放熱金属１１０は、コアの剛性を向上させる。

放熱金属１１０は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などを含むことができる。

放熱金属１１０は、放熱特性に優れるように、熱伝導率の高い銅で形成することができる。

第１金属層１２０と放熱金属１１０とは、金属材質のシード層Ｍ上に電解メッキにより形成されることができる。プリント回路基板の最終製品においては、シード層Ｍが少なくとも一部残ることになり、図１では、シード層をＭと表記した。

プリント回路基板のコアは、第２金属層１３０をさらに含むことができる。

第２金属層１３０は、第１金属層１２０及び放熱金属１１０上に積層されることができる。また、第２金属層１３０はシード層Ｍ上にも形成可能である。第２金属層１３０は、後述する絶縁層１５０と第１金属層１２０との間の密着力を向上させるために形成される。

例えば、第１金属層１２０がインバー材質である場合、インバーは絶縁層１５０との密着力が劣るので、インバー上に絶縁層１５０との密着力に優れた銅材質の第２金属層１３０を形成する。

第２金属層１３０は、放熱金属１１０と同じ金属で形成されることができる。第２金属層１３０としては、上述したように、銅を含むことができ、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などを含むこともできるが、これらの金属に限定されない。

第２金属層１３０上には、絶縁層１５０が形成される。

絶縁層１５０は、樹脂材で形成されてもよい。すなわち、絶縁層１５０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド（ＰＩ）等の熱可塑性樹脂を含むことができる。

また絶縁層１５０は、上記樹脂に補強材をさらに含むことができる。上記補強材としては、例えば、ファブリック（ｆａｂｒｉｃ）補強材、無機フィラー等を用いることができる。上記ファブリック（ｆａｂｒｉｃ）補強材は、ガラス繊維であってもよく、ガラス繊維が樹脂に含浸されたプリプレグ（ＰＰＧ）を形成することができる。この補強材は、絶縁層１４０に剛性を付与する。

コア上には、回路Ｃが形成され、絶縁層１５０は、金属材質のコアと回路Ｃとを絶縁させる。

一方、プリント回路基板は、コアを貫通する貫通ビア２１０をさらに含むことができる。

貫通ビア２１０は、放熱金属１１０と同じ金属で形成されることができる。コアが第１金属層１２０と放熱ビアとの２種の金属からなることに対し、貫通ビア２１０は１種の金属からなる。一方、貫通ビア２１０は、信号伝達用ビアである。

貫通ビア２１０の厚さは、コアの厚さと一致することができる。特に、コアが第２金属層１３０を含む場合、貫通ビア２１０の上下面は、コアの上下面とそれぞれ一致することができる。

貫通ビア２１０の側面とコアとの間には、絶縁物質１４０が形成される。貫通ビア２１０及びコアの両方とも伝導性であるので、不必要なショートを防止するために、その間に絶縁物質１４０が要求される。

絶縁物質１４０は、感光性であってもよい。すなわち、絶縁物質１４０は、ＰＩＤと呼ばれる物質であってもよい。感光性とは、光に反応する特性を意味する。感光性絶縁物質１４０は、フォトリソ工程が可能な資材であるので、感光性絶縁物質１４０そのものにフォトリソ工程を行うことができ、別途のフォトレジストＲが要求されない。よって、プリント回路基板の製造工程が簡単になる。

絶縁物質１４０は、貫通ビア２１０の側面と放熱金属１１０の側面との間に形成可能である。すなわち、貫通ビア２１０と放熱金属１１０とは、絶縁物質１４０が介在されるように互いに隣接して位置することができる。

図１に示すように、感光性絶縁物質１４０の厚さはコアの厚さより小さい。特に、コアが第２金属層１３０を含む場合、感光性絶縁物質１４０の厚さはコアの厚さより小さい。

貫通ビア２１０と放熱金属１１０との間には、離隔空間が設けられており、絶縁物質１４０が上記離隔空間内に位置するが、絶縁物質１４０は、離隔空間の全てを充填することではなく一部のみを充填する。

絶縁物質１４０で充填されなかった離隔空間の残りの部分は上述した絶縁層１５０で充填される。すなわち、絶縁物質１４０と絶縁層１５０とは離隔空間内で互いに接触する。

絶縁物質１４０の厚さとコア厚さとの差は、第２金属層１３０及びシード層Ｍの厚さと同じであってもよい。

絶縁層１５０内には接続ビア２２０が形成される。接続ビア２２０は、貫通ビア２１０に接続される。絶縁層１５０上には回路Ｃが形成され、接続ビア２２０上にも回路Ｃが位置することができる。接続ビア２２０上に形成された回路Ｃには、ソルダーボールが形成され、該ソルダーボールを介してプリント回路基板が外部機器に接続することができる。

＜プリント回路基板の製造方法＞
図２から図１３は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法を示す工程図である。

図２を参照すると、キャリア上に放熱金属１１０と貫通ビア２１０とが形成される。

キャリアは、絶縁材Ｐと、上記絶縁材Ｐ上に積層された二層の金属材とで構成できる。図２には、二層の金属材のうち一つのみが図示されており、上記金属材はシード層Ｍと名付けＭと表記した。

キャリアの絶縁材Ｐは、プリプレグ（ＰＰＧ）またはビルドアップフィルム（ｂｕｉｌｄ ｕｐ ｆｉｌｍ）であってもよい。

プリプレグには、ガラス繊維（ｇｌａｓｓ ｃｌｏｔｈ）等の補強材が含まれることができる。ビルドアップフィルムは、シリカ等のフィラー（ｆｉｌｌｅｒ）が充填された樹脂材であってもよく、ＡＢＦ（Ａｊｉｎｏｍｏｔｏ Ｂｕｉｌｄ−ｕｐ Ｆｉｌｍ）等を用いることができる。

キャリアとシード層Ｍとの全厚さは、約０．１ｍｍであってもよい。

図３を参照すると、キャリア上にフォトレジストＲが形成される。フォトレジストＲの厚さは、約７５μｍであってもよい。

フォトレジストＲは感光性であり、フォトリソ工程を行うために要求されるものである。フォトレジストＲは、キャリア全面に積層された後に、マスクを用いて部分的に露光される。フォトレジストＲは、露光後に現像すると、マスクに対応して残ることになる。すなわち、フォトレジストＲには、部分的に開口領域が形成される。

一方、図面にはキャリアの片面にのみ工程が行われているが、キャリアの両面に対して 工程が同時に行われてもよい。キャリアの両面に工程が行われると、同時に二つのプリント回路基板を製造することができる。

図４を参照すると、上記開口領域にメッキ層が形成される。当該メッキ層は、貫通ビア２１０及び放熱金属１１０である。ここで、放熱金属１１０の一部は、貫通ビア２１０を取り囲む。

メッキ層の厚さは、約５０μｍ以上であってもよい。

貫通ビア２１０及び放熱金属１１０は、シード層Ｍを基盤にして電解メッキされることができる。電解メッキされると、貫通ビア２１０及び放熱金属１１０のメッキ層がシード層Ｍから垂直に成長する。メッキ層の厚さは限定されず、フォトレジストＲの厚さ以下であってもよい。

シード層Ｍは、銅であってもよく、メッキ層も銅であってもよい。特に、放熱金属１１０は、熱伝導率に優れた銅であってもよい。本ステップにおいて重要な特徴は、貫通ビア２１０がメッキにより形成されるということである。また、貫通ビア２１０が放熱金属１１０と同様の工程により同時に形成されるということである。

図５を参照すると、メッキ層の形成後に、フォトレジストＲが除去される。フォトレジストＲの除去は、剥離方法により行われることができる。すなわち、プリント回路基板を剥離液に浸漬すると剥離液に反応するフォトレジストＲを除去することができる。フォトレジストＲが除去されると、キャリア上にはメッキ層、すなわち、放熱金属１１０及び貫通ビア２１０のみ残る。

図６を参照すると、キャリア上に感光性絶縁物質１４０が形成される。感光性絶縁物質１４０は、キャリア上に塗布されることができる。塗布された感光性絶縁物質１４０は硬化できる。感光性絶縁物質１４０は、放熱金属１１０と貫通ビア２１０とを全てカバーする。感光性絶縁物質１４０は、放熱金属１１０及び貫通ビア２１０の高さ以上に形成できる。

本ステップにおいて、感光性絶縁物質１４０はパターニングされる。上述したように、感光性絶縁物質１４０を用いると、別途のレジストＲが要求されない。感光性絶縁物質１４０に直接的にフォトリソ工程を行うことができる。すなわち、マスク（ｍａｓｋ）を感光性絶縁物質１４０上に位置させ、選択的に露光及び現像することにより、所望する部分に対してのみ感光性絶縁物質１４０が残ることになる。

本発明において、'所望する部分'とは、貫通ビア２１０と放熱金属１１０との間である。感光性絶縁物質１４０は、貫通ビア２１０とコアとを絶縁させる機能を担う。但し、プリント回路基板の製造ステップにおいて、第１金属層１２０より放熱金属１１０が先に形成されるので、コアと貫通ビア２１０とを絶縁させるためには放熱金属１１０と貫通ビア２１０とが絶縁されることが好ましい。

このため、放熱金属１１０の一部は貫通ビア２１０に隣接して形成される。

一方、フォトレジストＲは、ストリップ基板のレベルで、ユニット間の境界部に形成されることもできる。また、感光性絶縁物質１４０が上記境界部上に形成できる。この場合、ユニットごとに切断する工程で、境界部上には金属部分がほとんど存在しないので、金属部分をエッチングする必要が無くなる。

従来、ユニットごとに切断時、第１金属層１２０と第２金属層１３０とをエッチングする場合、互いにエッチング率（ｅｔｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ）が異なるので制御が困難であったが、本発明ではエッチングをしないので、上述した問題点は発生しない。

図７を参照すると、貫通ビア２１０と放熱金属１１０との間にのみ感光性絶縁物質１４０が残存している結果が示されている。

一方、貫通ビア２１０と放熱金属１１０との間を除いた残り領域の感光性絶縁物質１４０は除去され、その位置に第１金属層１２０が形成される。すなわち、キャリア上に、貫通ビア２１０と放熱金属１１０とが形成され、その後、絶縁物質１４０が形成され、残り領域の全体に第１金属層１２０が形成される。

第１金属層１２０が形成された後に、貫通ビア２１０、放熱金属１１０、第１金属層１２０の上面が研磨され、上面が平坦になることができる。また、貫通ビア２１０、放熱金属１１０、第１金属層１２０の高さを所望する高さに形成するために、その上面を研磨することができる。

第１金属層１２０もシード層Ｍを基盤にして電解メッキされる。第１金属層１２０は、シード層Ｍからプリント回路基板の垂直方向にメッキ層が成長して形成される。

図８を参照すると、キャリアが除去される。但し、シード層Ｍは、プリント回路基板に残存する。具体的に説明すると、キャリアの二つの金属材の間が分離されながら、一つの金属材は絶縁材Ｐとともに離れ、他の一つの金属材、すなわちシード層Ｍのみ残存する。

図９を参照すると、シード層Ｍの一部が除去される。ここで、シード層Ｍはエッチングにより除去される。シード層Ｍの除去された領域は、図９ではＥと表記されている。

シード層Ｍの除去時、プリント回路基板にはエッチングレジストＲが形成される。すなわち、エッチングしようとする領域Ｅ以外の領域に対してはエッチングに対する保護が必要であるので、当該領域に限りエッチングレジストＲが形成される。

エッチングレジストＲの厚さは、２５μｍ以下であってもよい。

エッチングレジストＲが付着されたプリント回路基板はエッチング液に浸漬され、エッチング液に反応するシード層Ｍが除去される。

図１０を参照すると、シード層Ｍのエッチングが終わると、エッチングレジストＲが除去される。エッチングレジストＲの除去は、剥離方法により行われることができる。すなわち、エッチングレジストＲの形成されたプリント回路基板が剥離液に浸漬されると、剥離液に反応するエッチングレジストＲが除去される。エッチングレジストＲが除去されると、感光性絶縁物質１４０が露出する。

図１１を参照すると、第１金属層１２０上に第２金属層１３０が形成される。また、シード層Ｍ上に第２金属層１３０が形成される。第２金属層１３０は、感光性絶縁物質１４０をカバーしない。

第２金属層１３０は、銅であってもよく、その厚さは５μｍであってもよい。

また、第２金属層１３０上に絶縁層１５０が形成される。絶縁層１５０は、プリプレグまたはビルドアップフィルムであってもよい。絶縁層１５０の厚さは、２０〜２５μｍであってもよい。

第２金属層１３０は、絶縁層１５０と第１金属層１２０との密着力を確保する。

図１２を参照すると、絶縁層１５０内にビアホールＶＨが形成される。ビアホールＶＨは、レーザードリルなどにより形成可能である。ビアホールＶＨがレーザードリルにより形成される場合、図１２に示すように、テーパ状に形成され得る。レーザードリルは、ＣＯ_２レーザーであってもよい。

ビアホールＶＨは、貫通ビア２１０に対応して形成される。一方、ビアホールＶＨは絶縁層１５０のみを貫通し、貫通ビア２１０は貫通しない。ビアホールＶＨをレーザードリルにより形成すると、レーザーは絶縁層１５０のみを除去できるので、絶縁層１５０のみを貫通するように制御することができる。

図１３を参照すると、ビアホールＶＨ内に伝導性物質が充填されて、接続ビア２２０が形成される。接続ビア２２０は貫通ビア２１０に接触し、貫通ビア２１０と回路Ｃとを電気的に接続させる。接続ビア２２０及び貫通ビア２１０は、信号伝達のビアとなる。

伝導性物質の充填は、メッキ法により行われることができる。この場合、ビアホールＶＨ内に無電解メッキ層が先に形成された後に、無電解メッキ層上に電解メッキ層が形成され、ビアホールＶＨがフィルメッキされることができる。

一方、接続ビア２２０の形成時、回路Ｃを同時に形成できる。回路Ｃは、アディティブ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ）法、サブトラックティブ（Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ）法、セミアディティブ（Ｓｅｍｉ−Ａｄｄｉｔｉｖｅ）法等の方法により形成でき、これらの方法に限定されない。回路Ｃは、銅などの金属で形成されてもよい。

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、削除または追加など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。

１１０ 放熱金属
１２０ 第１金属層
１３０ 第２金属層
１４０ 絶縁物質
１５０ 絶縁層
２１０ 貫通ビア
２２０ 接続ビア

Claims (11)

1. コアを含むプリント回路基板において、
   前記コアは、
   第１金属層と、
   前記第１金属層内に形成される放熱金属と、
   前記コアを貫通する貫通ビアと、を含み、
   前記貫通ビアは、前記放熱金属と同じ金属で形成され、
   前記貫通ビアの側面と前記コアとの間には、感光性絶縁物質が形成され、
   前記感光性絶縁物質の厚さは、前記コアの厚さより小さい、プリント回路基板。
2. 前記コアは、前記第１金属層上に積層される第２金属層をさらに含む請求項１に記載のプリント回路基板。
3. 前記第２金属層と前記放熱金属とは、同じ金属で形成される請求項２に記載のプリント回路基板。
4. 前記感光性絶縁物質は、前記貫通ビアの側面と前記放熱金属の側面との間に形成される請求項１から３のいずれか１項に記載のプリント回路基板。
5. 前記コア上に積層される絶縁層をさらに含む請求項１から４のいずれか１項に記載のプリント回路基板。
6. キャリア上に放熱金属及び貫通ビアを形成するステップと、
   前記貫通ビアと前記放熱金属との間に感光性絶縁物質を形成するステップと、
   前記キャリア上に第１金属層を形成するステップと、
   前記キャリアを除去するステップと、を含み、
   前記貫通ビアと前記放熱金属との間に前記感光性絶縁物質を形成するステップにおいて、前記キャリア上に前記感光性絶縁物質を形成し、前記貫通ビアと前記放熱金属との間を除いた領域の前記感光性絶縁物質を除去する、プリント回路基板の製造方法。
7. 前記放熱金属及び貫通ビアを形成するステップにおいて、
   前記放熱金属及び前記貫通ビアは、メッキにより形成される請求項６に記載のプリント回路基板の製造方法。
8. 前記キャリア上にシード層が形成され、
   前記放熱金属及び前記貫通ビアは、前記シード層上に電解メッキされる請求項７に記載のプリント回路基板の製造方法。
9. 前記キャリアを除去するステップの後に、
   前記シード層のうちの前記感光性絶縁物質に対応する部分を除去するステップをさらに含む請求項８に記載のプリント回路基板の製造方法。
10. 前記シード層のうちの前記感光性絶縁物質に対応する部分を除去するステップの後に、
    前記シード層及び前記第１金属層上に第２金属層を積層するステップをさらに含む請求項９に記載のプリント回路基板の製造方法。
11. 前記第２金属層を積層するステップの後に、
    前記第２金属層上に絶縁層を形成するステップをさらに含む請求項１０に記載のプリント回路基板の製造方法。

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