JP6791474B2 - プリント回路基板 - Google Patents

Description

本発明は、プリント回路基板に関する。

近年プリント回路基板及びパッケージ基板において軽量化及び薄板化が進み、高密度回路を実現するために多層回路が開発されている。しかし、絶縁層及び回路の異種物質の間の熱膨張係数差のために基板に歪み（ｗａｒｐａｇｅ）が発生し、これによる不良が問題となっている。

韓国公開特許第２００８−０１０１４８８号公報

本発明の一側面によれば、第１回路が埋め込まれた第１絶縁層と、上記第１絶縁層上に形成され、第２回路が埋め込まれた第２絶縁層と、上記第１絶縁層及び上記第２絶縁層に含浸された補強材と、を含み、上記補強材の少なくとも一部は上記第２回路の側部に位置するプリント回路基板が提供される。

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。

本発明による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符号を付し、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、第１絶縁層１１０と、第２絶縁層１２０と、補強材１３０と、を含み、ビア１４０をさらに含むことができる。

第１絶縁層１１０は、樹脂材であってもよい。第１絶縁層１１０の樹脂材の樹脂としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド等の熱可塑性樹脂、または光硬化性樹脂を用いることができる。

エポキシ樹脂には、例えば、ナフタレン系エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック系エポキシ樹脂、クレゾールノボラック系エポキシ樹脂、ゴム変性型エポキシ樹脂、環型脂肪族系エポキシ樹脂、シリコン系エポキシ樹脂、窒素系エポキシ樹脂、リン系エポキシ樹脂などがあるが、これに限定されない。

一方、第１絶縁層１１０は、非感光性材質であってもよい。

第１絶縁層１１０には、第１回路１１１が形成される。第１回路１１１は、電気的な信号を伝達するラインである。

第１回路１１１は、第１絶縁層１１０に埋め込まれることができる。第１回路１１１は、第１絶縁層１１０の下面側にかたよって形成されることができ、この場合、第１回路１１１の厚さが第１絶縁層１１０の厚さより小さいことができる。また、第１回路１１１が第１絶縁層１１０の下面側にかたよって形成されると、第１回路１１１の一面が第１絶縁層１１０に対して露出することができる。

第１回路１１１は、電気的な特性に優れた金属で形成されることができ、第１回路１１１を形成する金属としては、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）などを用いることができる。

第１回路１１１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、テンティング（Ｔｅｎｔｉｎｇ）法、ＭＳＡＰ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｓｅｍｉ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ）法等の方法により形成可能であり、これらに限定されない。

第２絶縁層１２０は、第１絶縁層１１０上に形成される絶縁層である。第２絶縁層１２０は、第１絶縁層１１０と同様に樹脂材であってもよい。第２絶縁層１２０の樹脂材の樹脂は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド等の熱可塑性樹脂、または光硬化性樹脂であることができる。

一方、第２絶縁層１２０は、感光性材質であってもよい。すなわち、第２絶縁層１２０は、ＰＩＤ（ｐｈｏｔｏ ｉｍａｇｅａｂｌｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）の１種であることができる。

第２絶縁層１２０が感光性材質で形成される場合、別途のフォトレジストなしで第２絶縁層１２０に直接露光及び現像工程を行うことができる。

感光性の第２絶縁層１２０は、ポジ型（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）であってもよく、またはネガ型（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）であってもよい。

ポジ型の感光性絶縁層の場合、露光工程で、光を受けた部分の光重合体ポリマー結合が切れる。以後、現像工程を行うと、光重合体ポリマー結合の切れた部分が除去される。

ネガ型の感光性絶縁層の場合、露光工程で、光を受けた部分が光重合反応を起こし、単一構造から鎖構造の３次元網状構造となり、現像工程を行うと、光を受けなかった部分が除去される。

第２絶縁層１２０には第２回路１２１が形成される。第２回路１２１は、第１回路１１１と同様に電気的な信号を伝達するラインである。

第２回路１２１は、第２絶縁層１２０に埋め込まれることができる。特に、第２回路１２１の厚さは、第２絶縁層１２０の厚さと同じであってもよい。この場合、第２回路１２１の両面が第２絶縁層１２０に対して露出することができる。しかし、このような形態に限定されず、第２回路１２１の片面のみ第２絶縁層１２０に対して露出することもできる。

第２絶縁層１２０が感光性材質である場合、第２回路１２１は別途のフォトレジストなしで、第２絶縁層１２０に直接露光及び現像工程を行って開口部１２２を形成し、開口部１２２内に第２回路１２１を形成する物質を充填することにより、第２回路１２１を形成することができる。

第２絶縁層１２０の厚さは、第１絶縁層１１０の厚さより小さくてもよい。また、第２回路１２１の厚さは、第１回路１１１の厚さと同じであってもよい。

第１絶縁層１１０及び第２絶縁層１２０には補強材１３０が含浸されてもよい。すなわち、第１絶縁層１１０及び第２絶縁層１２０は、補強材１３０を含有することができる。

補強材１３０は、絶縁層１１０、１２０に剛性を付与する材料であって、少なくとも一部が第２回路１２１の側部に位置できる。この場合、補強材１３０の上面は、上記第２回路１２１の下面よりも高く位置する。

一方、補強材１３０は、第１絶縁層１１０及び第２絶縁層１２０の両方とも貫通することができる。この場合、補強材１３０の一部は、第１絶縁層１１０に配置され、補強材１３０の残りは、第２絶縁層１２０に配置されることができる。

補強材１３０は、第１絶縁層１１０及び第２絶縁層１２０内に埋め込まれ、第１絶縁層１１０及び第２絶縁層１２０の外部に突出されない。

補強材１３０は、第２回路１２１を貫通することができる。すなわち、補強材１３０の少なくとも一部は、第２回路１２１内に形成される。補強材１３０は、第１回路１１１を貫通することができ、また第２回路１２１のみを貫通し、第１回路１１１は貫通しなくてもよい。

補強材１３０が第２回路１２１を貫通することになると、第２回路１２１の断面から補強材１３０が観察される。補強材１３０は、第１絶縁層１１０及び第２絶縁層１２０を貫通しながら、第２回路１２１においても切れなく、連続的に連結されることができる。

一方、補強材１３０の少なくとも一部は、第２回路１２１の側面に接触することができる。特に、補強材１３０は、第２回路１２１を貫通する場合、第２回路１２１の一側面を貫通することができ、一側面を貫通した補強材１３０は、第２回路１２１下面または他側面まで貫通することができる。

補強材１３０は、無機フィラーなどであってもよく、好ましくは、補強材１３０は、ガラス繊維等の繊維補強材であってもよい。ガラス繊維はその太さによって、ｇｌａｓｓ ｆｉｌａｍｅｎｔ、ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ、ｇｌａｓｓ ｆａｂｒｉｃに分けられ、これらすべてのガラス繊維が補強材１３０として使用可能である。

無機フィラーとしては、シリカ（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ_４）、タルク、クレー、雲母粉、水酸化アルミニウム（ＡｌＯＨ_３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、ホウ酸アルミニウム（ＡｌＢＯ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、及びジルコン酸カルシウム（ＣａＺｒＯ_３）で構成された群から選ばれた少なくとも１種以上を用いることができる。

図１には、補強材１３０がガラス繊維等の繊維補強材である場合が示されている。補強材１３０は、プリント回路基板の断面上で第１絶縁層１１０と第２絶縁層１２０とにかけている形状を有し、第２回路１２１においても切れない。

補強材１３０の熱膨張係数は、第２回路１２１の熱膨張係数より小さくてもよい。これにより、補強材１３０が第２回路１２１を貫通しながら、第２回路１２１の熱膨張係数を低減させることができる。

一般的に回路と絶縁層との間には熱膨張係数の差が大きく生じ、熱膨張係数の差によりプリント回路基板に歪み（ｗａｒｐａｇｅ）が発生することになる。

本発明では、第２回路１２１に熱膨張係数の低い補強材１３０を含有させることにより、第２回路１２１と第２絶縁層１２０及び第１絶縁層１１０との間の熱膨張係数の差を緩和させる。

例えば、銅で形成された回路の場合、１６〜１７ｐｐｍ／℃のＣＴＥ値を有し、回路にガラス繊維が含有されると、回路のＣＴＥ値が、約１２．３〜１４．３ｐｐｍ／℃に低減されることができる。

上記の特徴を有する補強材１３０としてガラス繊維を用いることができるが、補強材１３０の種類がガラス繊維に限定されることはない。

ビア１４０は、第１回路１１１と第２回路１２１とを電気的に接続させる接続導体である。ビア１４０は、第１絶縁層１１０を貫通して形成される。第２回路１２１が第２絶縁層１２０の厚さと同じであり、第２絶縁層１２０に埋め込まれた場合、第２回路１２１の両面が第２絶縁層１２０に対して露出され、ビア１４０は、露出された第２回路１２１と直接接触する。

ビア１４０は、テーパ状を有することができる。すなわち、第２絶縁層１２０から第１絶縁層１１０に行くほどビア１４０の断面積が小さくなることができる。この場合、図１に示されているように、プリント回路基板の断面においてビア１４０は逆台形状を有する。

ビア１４０は、第１回路１１１及び第２回路１２１と同じ金属で形成されてもよい。

ビア１４０は、補強材１３０を貫通し、補強材１３０は、ビア１４０の内部を通過しなくてもよい。すなわち、補強材１３０は、第１絶縁層１１０、第２絶縁層１２０、及び第２回路１２１をすべて貫通し、ビア１４０を貫通しなくてもよい。

ビア１４０は、第１絶縁層１１０にビアホールが形成された後に、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、ビアホールの形成の際に、ビアホールが形成される領域内の補強材１３０は除去できる。

図１では、ビア１４０の内部に補強材１３０が形成されていない例を示したが、補強材１３０がビア１４０まで貫通し、ビア１４０内にも補強材１３０が形成できる。

＜プリント回路基板の製造方法＞
図２から図９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図である。

図２から図９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の製造方法は、キャリア１０上に第１回路１１１を形成するステップと、ビルドアップ絶縁層１００を準備するステップと、上記キャリア１０上に上記ビルドアップ絶縁層１００を形成するステップと、上記ビルドアップ絶縁層１００に第２回路１２１を形成するステップと、キャリア１０を除去するステップと、を含むことができる。

キャリア１０上に第１回路１１１を形成するステップとビルドアップ絶縁層１００を準備するステップとの先後関係は限定されず、キャリア１０上に第１回路１１１を形成するステップが先に行われてもよく、後に行われてもよい。

一方、ビルドアップ絶縁層１００は、第１絶縁層１１０と、上記第１絶縁層１１０上に形成された第２絶縁層１２０と、上記第１絶縁層１１０及び上記第２絶縁層１２０に含浸された補強材１３０と、を含み、補強材１３０は、第２回路１２１を貫通することができる。

図２を参照すると、キャリア１０上に第１回路１１１が形成される。

キャリア１０は、プリプレグ、第１銅泊、第２銅泊が順次積層されたものであってもよい。ここで、第１銅泊はプリプレグの両面に形成され、第２銅泊は第１銅泊上に形成されてもよい。第２銅泊の厚さは、２μｍ以上５μｍ以下であってもよい。

この場合、第１回路１１１は、第２銅泊上に形成され、第２銅泊をシード層にして電解メッキすることにより形成されることができる。第１回路１１１は、アディティブ法またはセミアディティブ法などの工法により形成可能である。

第１回路１１１が形成され、後述するキャリア１０の除去ステップの後に、第２銅泊は、不要な部分に対してエッチングすることにより除去できる。

一方、キャリア１０は、ＰＥＴフィルムであってもよい。この場合、ＰＥＴに形成された金属層がエッチング等によりパターニングされて第１回路１１１を形成することができる。

金属層の厚さは、１２μｍ〜１８μｍであってもよい。第１回路１１１は、サブトラックティブ法またはテンティング法等の工法により形成可能である。

図３には、ビルドアップ絶縁層１００を準備するステップが示されている。

ビルドアップ絶縁層１００を準備するステップは、上記第１絶縁層１１０と上記第２絶縁層１２０との間に上記補強材１３０を配置するステップと、上記第１絶縁層１１０及び上記第２絶縁層１２０を真空圧着するステップと、を含むことができる。

図３に示すように、先ず第１絶縁層１１０と第２絶縁層１２０との間に補強材１３０を配置し、第１絶縁層１１０と第２絶縁層１２０とを圧着すると、第１絶縁層１１０及び第２絶縁層１２０に補強材１３０が含有されたビルドアップ絶縁層１００を形成することができる。ここで、圧着の方法としては、真空圧着方法を用いることができる。

上述したように、このビルドアップ絶縁層１００を準備するステップの先後関係は、限定されない。

図４及び図５には、上記キャリア１０上に上記ビルドアップ絶縁層１００を形成するステップが示されている。

図４を参照すると、第１絶縁層１１０がキャリア１０を向くようにビルドアップ絶縁層１００が配置される。キャリア１０を用いると、最後にキャリア１０を除去することで、２つのプリント回路基板を同時に製作することができる。よって、図４に示すように、ビルドアップ絶縁層１００をキャリア１０の両面に配置する。

図５を参照すると、ビルドアップ絶縁層１００とキャリア１０とが圧着されながら、第１回路１１１が第１絶縁層１１０の内部に挿入される。第１回路１１１は第１絶縁層１１０に入り込み、第１回路１１１が第１絶縁層１１０に埋め込まれる。

第１絶縁層１１０は、形状が可変的である樹脂材であることができる。第１絶縁層１１０は非硬化の状態でキャリア１０上に形成され、後に硬化工程を経てその形状が固定され得る。

第１回路１１１は、第１絶縁層１１０に配置された補強材１３０と接触しないか、補強材１３０と接触しながら補強材１３０を押し上げることができる。この場合、補強材１３０は、第１回路１１１内を貫通しない。

図６から図８には、上記ビルドアップ絶縁層１００に第２回路１２１を形成するステップが示されている。第２回路１２１は、ビルドアップ絶縁層１００の第２絶縁層１２０に形成される。ここで、第２絶縁層１２０は、感光性であってもよい。

第２回路１２１を形成するステップは、上記補強材１３０の少なくとも一部が露出するように、上記第２絶縁層１２０に開口部１２２を形成するステップと、上記開口部１２２内に伝導性物質を充填するステップと、を含むことができる。また、上記伝導性物質を充填するステップは、上記開口部１２２の内部及び上記補強材１３０の表面にシード層を形成するステップと、上記シード層上にメッキ層を形成するステップと、を含むことができる。

図６及び図７を参照すると、第２絶縁層１２０に開口部１２２が形成される。第２絶縁層１２０が感光特性を有する場合、フォトレジストなしで第２絶縁層１２０が直接露光及び現像される。

図６を参照すると、ホールの形成されたマスクＭが第２絶縁層１２０上に配置される。ホールは、第２回路１２１が形成される位置に対応して備えられるか、第２回路１２１が形成される位置の反対に備えられることができる。

第２絶縁層１２０は、ホールを介して部分的に露光される。第２絶縁層１２０の露光後、現像液を用いて現像工程を経ると、第２絶縁層１２０には部分的に開口部１２２が形成される。

図７を参照すると、マスクＭが除去され、第２絶縁層１２０に開口部１２２が形成される。

開口部１２２の深さは、第２絶縁層１２０の高さと同じであってもよいが、これに限定されず、開口部１２２の深さが第２絶縁層１２０の高さより小さくてもよい。

一方、開口部１２２が形成されると、補強材１３０の少なくとも一部が露出される。第２絶縁層１２０が露光及び現像されても補強材１３０はそれによる影響を受けなく、形状及び位置が維持できる。この場合、開口部１２２が形成されると、自然に補強材１３０が露出される。

補強材１３０の一部は第１絶縁層１１０に配置され、補強材１３０の残りは第２絶縁層１２０に配置できるが、第２絶縁層１２０に配置された補強材１３０の上記残りは、開口部１２２を介して外部に露出することができる。

図８を参照すると、開口部１２２内に伝導性物質が充填される。上述したように、上記伝導性物質を充填するステップは、上記開口部１２２の内部及び上記補強材１３０の表面にシード層を形成するステップと、上記シード層上にメッキ層を形成するステップと、を含むことができる。

上記開口部１２２の内部及び上記補強材１３０の表面にシード層を形成するステップは、無電解メッキ法等によりメッキ層の形成の基盤となるシード層を形成するステップである。シード層は、開口部１２２の内側壁は勿論、補強材１３０の表面にも形成可能である。

シード層が無電解メッキ法等により形成される場合、パラジウム等の触媒を用いることができる。触媒は、絶縁層及び補強材１３０の表面に載置され、プリント回路基板がメッキ液に浸漬されると、触媒が載置された領域に限ってシード層の金属が析出できる。

上記シード層上にメッキ層を形成するステップは、電解メッキ法等を用いてシード層上にメッキ層を形成するステップである。シード層が形成されると、シード層を介して電流が流れるので、電解メッキ法を用いることができる。電解メッキ法によるメッキ層は、シード層から成長し、開口部１２２を充填する。

一方、上記開口部１２２内に伝導性物質を充填するステップの前に、ビア１４０を形成するステップをさらに含むことができる。

ビア１４０は、第１回路１１１に電気的に接続するように第１回路１１１上に形成される。ここで、ビア１４０は、第１絶縁層１１０を貫通する。

ビア１４０を形成するステップは、第１絶縁層１１０にビアホールを形成するステップと、ビアホールを伝導性物質で充填するステップと、を含むことができる。

ビアホールを形成するステップは、第１絶縁層１１０にレーザドリル、機械的ドリルを用いてビアホールを形成するステップである。ビアホールは、第１絶縁層１１０及び補強材１３０を貫通して形成できる。

ビアホールがレーザドリルにより形成される場合、ビアホールは、第２絶縁層１２０から第１絶縁層１１０に行くほど断面積が小さくなり得る。

ビアホールを伝導性物質で充填するステップは、ビアホールの内部にシード層を形成し、シード層からメッキ層を成長させてビアホールを充填するステップである。シード層及びメッキ層に関する説明は上述した通りであり、第２回路１２１に対するシード層とビア１４０に対するシード層は同時に形成できる。また、第２回路１２１に対するメッキ層とビア１４０に対するメッキ層も同時に形成できる。

図９を参照すると、キャリア１０が除去される。

キャリア１０が、プリプレグ、第１銅泊、第２銅泊で構成された場合、第１銅泊と第２銅泊との間が離れ、プリプレグ及び第１銅泊が先に除去され、第２銅泊はエッチングにより別に除去できる。

キャリア１０がＰＥＴフィルムである場合、ＰＥＴフィルムそのものがプリント回路基板から除去される。

キャリア１０が除去されると、２つのプリント回路基板を製作できる。

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、削除または追加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 キャリア
１００ ビルドアップ絶縁層
１１０ 第１絶縁層
１１１ 第１回路
１２０ 第２絶縁層
１２１ 第２回路
１２２ 開口部
１３０ 補強材
１４０ ビア
Ｍ マスク

Claims (12)

1. 少なくとも一部の第１回路が埋め込まれた第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層上に形成され、少なくとも一部の第２回路が埋め込まれた第２絶縁層と、
   前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層に含浸された補強材と、を含み、
   前記補強材は、前記第２回路の側部に位置し、
   前記第２回路の厚さは、前記第２絶縁層の厚さと同じである、
   プリント回路基板。
2. 前記補強材は、前記第２回路を貫通する請求項１に記載のプリント回路基板。
3. 前記補強材は、前記第２回路の一側面を貫通する請求項１または請求項２に記載のプリント回路基板。
4. 前記第２絶縁層は、感光性である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプリント回路基板。
5. 前記第１絶縁層を貫通して前記第１回路及び前記第２回路を電気的に接続させるビアをさらに含む請求項１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. 前記ビアは、前記補強材を貫通する請求項５に記載のプリント回路基板。
7. 前記補強材の熱膨張係数は、前記第２回路の熱膨張係数より小さい請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプリント回路基板。
8. 前記補強材の一部は、前記第１絶縁層内に配置され、
   前記補強材の残りは、前記第２絶縁層内に配置される請求項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. 前記第１回路の一面は、前記第１絶縁層に対して露出され、
   前記第２回路の両面は、前記第２絶縁層に対して露出される請求項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. 絶縁層と、
    前記絶縁層に少なくとも一部が埋め込まれた回路と、
    少なくとも一部が前記回路の側部に配置されるように、前記絶縁層内に形成された補強材と、を含み、
    前記補強材は、前記回路の少なくとも一部を貫通する、
    プリント回路基板。
11. 前記補強材は、前記回路の一側面を貫通する請求項１０に記載のプリント回路基板。
12. 前記補強材の熱膨張係数は、前記回路の熱膨張係数より小さい請求項１０又は請求項１１に記載のプリント回路基板。

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