JP7013629B2 - 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。

プリント回路基板においては、異なる層に形成された隣接する回路層がビアを介して接続される。一方、電子製品がますます小型化、軽量化、また高容量化されることにより、プリント回路基板も小型化及び高密度化されている。

しかし、プリント回路基板の小型化及び高密度化により、ビアも小型化、高密度化される必要があるので、ビアと回路層との間の結合信頼性が問題となっている。

韓国公開特許第１０－２０１１－００６６０４４号公報

本発明の実施例によれば、ビアと回路層との間の接続信頼性が向上されたプリント回路基板を提供することができる。

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１実施例に係るプリント回路基板においてのビアとビアパッドとの結合構造を示す図である。 図１のＡ領域を絶縁層の厚さ方向に正投影した図である。 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２実施例に係るプリント回路基板におけるビアとビアパッドとの結合構造を示す図である。 図４のＡ'領域を絶縁層の厚さ方向に正投影した図である。 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３実施例に係るプリント回路基板におけるビアとビアパッドとの結合構造を示す図である。 図６のＡ"領域を絶縁層の厚さ方向に正投影した図である。

本出願で用いた用語は、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、文の中で明白に表現しない限り、複数の表現を含む。

本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、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、１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等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、明細書の全般において、「上に」とは、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。

図面に示された各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜上任意に示したものであり、本発明が必ずしもそれらに限定されることはない。

本明細書において、複数の絶縁層は、相互間に区別が必要である場合を除き、絶縁層と通称する。複数の絶縁層の相互間の区別が必要である場合には、図１において上部から下部に向く方向に沿って第１から第９絶縁層と指称する。

上述した複数の絶縁層に対する説明は、複数のビア及び複数のビアパッドにおいても同様に適用される。

以下、本発明に係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を省略する。

（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２は、本発明の第１実施例に係るプリント回路基板におけるビアとビアパッドとの結合構造を示す図である。図３は、図１のＡ領域を絶縁層の厚さ方向に正投影した図である。

図１から図３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、絶縁層１００、ビア２００及びビアランド３００を含む。

絶縁層１００は、隣接する導体パターン層を互いに電気的に絶縁させる。

本発明の技術分野において一般的に導体パターン層とは、本発明のビアランド３００を含む意味として使用される。本明細書においても同一の意味で使用するが、ビアランドをグラウンドパターン、パワーパターン及び基板の外部接続手段である接続パッドＰ等とは区別して使用する。一方、図１等には別途の回路パターン、グラウンドパターン及びパワーパターンは示されていないが、上記の構成が形成された場合も本願発明の範囲に属するものといえよう。

絶縁層１００は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂のうちのいずれか１種から形成することができる。または、絶縁層１００は、上述した樹脂のうちのいずれか１種にガラス繊維等の補強材が含浸されたものであることができる。または、絶縁層１００は、上述した樹脂のうちのいずれか１種に有機及び／または無機フィラーが含有されたものであることができる。

絶縁層１００は、絶縁シートをラミネーションして形成することができる。ラミネーション工程時に、絶縁シートは半硬化状態で積層された後に硬化工程を経て絶縁層１００となることができる。ラミネーション時の温度及び圧力の条件は、使用される絶縁シートの種類及び厚さ等に応じて設計変更することができる。

ビア２００は、絶縁層１００を媒介に互いに絶縁されたビアパッド３００を電気的に接続させるために絶縁層１００を貫通する。

複数のビア２００は、それぞれを絶縁層１００の厚さ方向に正投影（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）した第１投影領域ＯＰ１を形成する。すなわち、第１ビアから第９ビア２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０のそれぞれは第１投影領域ＯＰ１を形成する。以下では説明の便宜上、第１ビア２１０の第１投影領域を第１－１投影領域ＯＰ１－１と称し、第２ビアから第９ビア２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０の第１投影領域を第１－２投影領域から第１－９投影領域ＯＰ１－２、ＯＰ１－３、ＯＰ１－４、ＯＰ１－５、ＯＰ１－６、ＯＰ１－７、ＯＰ１－８、ＯＰ１－９と称する。

隣接したビア２００と対で構成される複数のビアグループは、第１投影領域が重畳しない非重畳ビアグループを含む。例として、互いに隣接した第１ビア２１０と第２ビア２２０とが１つのビアグループを構成し、互いに隣接した第２ビア２２０と第３ビア２３０とが他の１つのビアグループを形成する。このように構成された複数のビアグループは、各ビア２００の第１投影領域が重畳しない非重畳ビアグループを含む。

図１及び図３に示すように、１つのビアグループを構成する第１ビア２１０と第２ビア２２０とは、それぞれの第１投影領域である第１－１投影領域ＯＰ１－１と、第１－２投影領域ＯＰ１－２とが互いに重畳しない。この場合、第１ビア２１０と第２ビア２２０とが非重畳ビアグループを構成する。

本実施例では、すべてのビアグループが非重畳ビアグループを構成する。すなわち、隣接した２つのビア２００の第１投影領域ＯＰ１のみを比較すると、本実施例では重畳する第１投影領域を有するビアはない。

上述の説明において各ビアグループは、隣接した２つのビア２００で定義され、図１の第１、５及び９ビア２１０、２５０、２９０のように、それぞれの第１投影領域ＯＰ１－１、ＯＰ１－５、ＯＰ１－９が重畳し、隣接しないビアが存在しても本願発明の範囲に属する。

複数のビア中、最上部に配置されるビアの第１投影領域と、最下部に配置されるビアの第１投影領域は、互いに重畳することができる。図１を参照すると、第１ビア２１０の第１投影領域である第１－１投影領域ＯＰ１－１と、第９ビア２９０の第１投影領域である第１－９投影領域ＯＰ１－９が重畳することができる。第１ビア２１０及び第９ビア２９０上には、基板の外部接続手段である接続パッドＰが形成されるため、本実施例に係るプリント回路基板１０００において上部接続パッドＰと下部接続パッドＰは互いに対称に形成される。

ビア２００は、電気伝導性物質で形成される。例として、ビア２００は、銅、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）または白金（Ｐｔ）で形成されることができる。

ビア２００は、絶縁層１００にビアホールを加工し、ビアホールに導電性物質を充填することにより形成することができる。ビアホールを導電性物質で充填するに当たって、無電解銅メッキ及び電解銅メッキ法を用いることができるが、これに限定されることはない。すなわち、導電性ペーストをビアホールに充填することによりビアを形成することもできる。

ビアホールは、絶縁層１００にレーザードリリングを行って形成することができるが、これに限定されることはない。すなわち、絶縁層１００にメカニカルドリリングを行ってビアホールを形成することもできる。または、絶縁層１００が感光性絶縁層である場合、選択的露光及び現像によりビアホールを形成することもできる。

一方、図１等には、ビア２００の断面を下部に行くほど小くなるテーパ状に示したが、これと異なって、ビア２００の断面は、上部に行くほど小くなる形状または上部と下部との長さが互いに同一である形状に形成されることもできる。

ビアパッド３００は、隣接したビア２００を互いに接続させるために、隣接したビア２００の間に形成される。例として、第１ビアパッド３１０は、第１ビア２１０と第２ビア２２０との間に形成される。第１ビア２１０の下面は、第１ビアパッド３１０に接触され、第２ビア２２０の上面は第１ビアパッド３１０に接触されることにより、第１ビア２１０と第２ビア２２０とは互いに電気的に接続されることができる。

複数のビアパッド３００は、それぞれを絶縁層の厚さ方向に正投影した第２投影領域ＯＰ２を形成する。すなわち、第１ビアパッドから第８ビアパッド３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０のそれぞれは、第２投影領域を形成する。以下では説明の便宜上、第１ビアパッドの第２投影領域を第２－１投影領域ＯＰ２－１と称し、第２ビアパッドから第８ビアパッド３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０の第２投影領域を第２－１から第２－８投影領域ＯＰ２－２、ＯＰ２－３、ＯＰ２－４、ＯＰ２－５、ＯＰ２－６、ＯＰ２－７、ＯＰ２－８と称する。

図３を参照すると、第１ビアパッド３１０の第２投影領域である第２－１投影領域ＯＰ２－１と、第２ビアパッド３２０の第２投影領域である第２－２投影領域ＯＰ２－２は、第２ビア２２０の第１投影領域である第１－２投影領域ＯＰ１－２を含む領域で重畳する。また、第２－１投影領域ＯＰ２－１と、第２－２投影領域ＯＰ２－２は、互いに平行に形成される。

ビアパッド３００は、電気伝導性物質で形成される。例として、ビアパッド３００は、銅、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）または白金（Ｐｔ）で形成することができる。

ビアパッド３００は、絶縁層１００の一面または両面に電気伝導性物質をパターニングして形成することができる。このとき、サブトラックティブ、ＳＡＰ（Ｓｅｍｉ－Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ）またはＭＳＡＰ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｓｅｍｉ－Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ）のうちのいずれか１つの方法を選択的に適用してビアパッド３００を形成することができる。ＳＡＰまたはＭＳＡＰ工法により形成されたビアパッド３００がある場合は、図面に示していないが、当該ビアパッド３００の下面及び／またはビアホールの内壁には無電解メッキにより形成されたシード層を形成することができる。このシード層は、ビアホールの内壁に形成された部分と、ビアパッド３００の下面に形成された部分とが一体に形成されてもよく、互いに個別の工程により形成され、分離された形態であってもよい。

このようにすることで、本実施例に係るプリント回路基板１０００は、すべてのビア２００の中心軸が一致する、いわゆるスタックビアと比較すると、応力集中を防止してビアパッド３００とビア２００との間の結合信頼性を高めることができる。これにより、本実施例に係るプリント回路基板１０００は、不良発生率を低減することができる。

（第２実施例）
図４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５は、本発明の第２実施例に係るプリント回路基板におけるビアとビアパッドとの結合構造を示す図である。

図６は、図４のＡ'領域を絶縁層の厚さ方向に正投影した図である。

本実施例に係るプリント回路基板２０００と本発明の第１実施例に係るプリント回路基板１０００とを比較すると、ビア２００及びビアパッド３００の結合方式が異なる。以下では、これを中心に説明する。

図５及び図６を参照すると、隣接するビアランド３００においてそれぞれの第２投影領域ＯＰ２は互いに平行ではなく、一部が重畳する。図５及び図６では、隣接するビアランド３００においてそれぞれの第２投影領域ＯＰ２が直角に重畳することを示しているが、これは例示に過ぎない。

本実施例に適用される複数のビアランド３００は、本発明の第１実施例に適用される複数のビアランド３００と基板においての形成位置が異なる。ＸＹＺ座標系を基準にして本実施例に適用される複数のビアランド３００は、Ｚ軸に沿って配列されている点から、本発明の第１実施例に適用される複数のビアランド３００と同一であるが、本実施例に適用される複数のビアランド３００のうち隣接するビアランド３００のそれぞれの長さ方向は互いに平行ではない点から、本発明の第１実施例と異なる。

ここで、ビアランド３００の長さ方向とは、ある１つのビアランドに接触している一対のビアのそれぞれの中心軸を結ぶ最短直線方向を意味する。例として、第１ビアランド３１０の長さ方向とは、第１ビアランド３１０に接触している第１ビア２１０の中心軸から第１ビアランド３１０に接触している第２ビア２２０の中心軸とを結ぶ最短直線の方向を意味する。

本実施例に適用される複数のビアランド３００のそれぞれの第２投影領域ＯＰ２は、ビア２００の第１投影領域ＯＰ１を頂点とする多角形の形状に形成されることができる。

例として、図６に示すように、第１ビアランドから第４ビアランド３１０、３２０、３３０、３４０の第２投影領域である第２－１から第２－４投影領域ＯＰ２－１、ＯＰ２－２、ＯＰ２－３、ＯＰ２－４は、第１ビアから第４ビア２１０、２２０、２３０、２４０の第１投影領域である第１－１から第１－４投影領域ＯＰ１－１、ＯＰ１－２、ＯＰ１－３、ＯＰ１－４を頂点とする四角形の形状に形成されることができる。

本実施例に係る複数のビア及び複数のビアランドを図５の上部から順次説明すると、第１ビア２１０－第１ビアランド３１０－第２ビア２２０－第２ビアランド３２０－第３ビア２３０－第３ビアランド３３０－第４ビア２４０－第４ビアランド３４０－第５ビア２５０が、３次元的スパイラル構造である第１スパイラル構造を形成する。また、第５ビア２５０－第５ビアランド３５０－第６ビア２６０－第６ビアランド３６０－第７ビア２７０－第７ビアランド３７０－第８ビア２８０－第８ビアランド３８０－第９ビア２９０が、３次元的スパイラル構造である第２スパイラル構造を形成する。

一方、図５には、上述した第１スパイラル構造を正投影した領域と、第２スパイラル構造を正投影した領域とが互いに全部重畳することに示されているが、これは例示に過ぎない。すなわち、図５とは異なって、第１スパイラル構造を正投影した領域と、第２スパイラル構造を正投影した領域とは、互いに一部にのみ重畳することができる。

また、図５には、２つのスパイラル構造のみが示されているが、これは例示に過ぎない。すなわち、図５とは異なって、３つ以上の３次元的スパイラル構造を形成することもできる。

一方、第２投影領域ＯＰ２が形成する多角形は、図６とは異なって、三角形または五角形等様々に変更することができる。

このようにすると、本実施例に係るプリント回路基板２０００は、すべてのビア２００の中心軸が一致する、いわゆるスタックビアと比較すると、応力集中を防止してビアパッド３００とビア２００との間の結合信頼性を高めることができる。これにより、本実施例に係るプリント回路基板２０００は、不良発生率を低減することができる

（第３実施例）

図７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８は、本発明の第３実施例に係るプリント回路基板におけるビアとビアパッドとの結合構造を示す図である。

図９は、図６の"Ａ"領域を絶縁層の厚さ方向に正投影した図である。

本実施例に係るプリント回路基板３０００と本発明の第１実施例に係るプリント回路基板１０００とを比較すると、ビアグループが異なっており、以下ではこれを中心に説明する。

本実施例に適用される複数のビアグループは、ビア２００の第１投影領域ＯＰ１が互いに重畳する重畳ビアグループをさらに含むことができる。すなわち、本実施例に適用される複数のビアグループは、いわゆるスタックビアの形態に形成される重畳ビアグループをさらに含む。

図７から９を参照すると、第１ビア２１０と第２ビア２２０は、互いに隣接しており、１つのビアグループを形成するが、第１－１投影領域ＯＰ１－１と第１－２投影領域ＯＰ１－２とが互いに重畳する。よって、第１ビア２１０と第２ビア２２０は重畳ビアグループを構成する。一方、第２ビア２２０と第３ビア２３０は互いに隣接しており、他の１つのビアグループを形成するが、第１－２投影領域ＯＰ１－２と第１－３投影領域ＯＰ１－３が互いに重畳しないため、本発明の第１実施例で説明した非重畳ビアグループを形成する。

非重畳ビアグループと重畳ビアグループは、互いに交互に配置されることができる。図７を参照すると、第１ビア２１０と第２ビア２２０とで構成される第１重畳ビアグループの下部には、第２ビア２２０と第３ビア２３０とで構成される第１非重畳ビアグループが形成される。第１非重畳ビアグループの下部には、第３ビア２３０と第４ビア２４０とで構成される第２重畳ビアグループが形成される。

本実施例の場合、重畳ビアグループを構成するビア２００を接続するためのビアランド３００の形状は、上述の実施例に適用されるビアランド３００の形状と異なってもよい。

すなわち、図８を参照すると、本実施例に適用されるビアランド３００は、重畳ビアグループを構成するビア２００を互いに接続する重畳ビアランド３１０、３３０、３６０、３８０及び非重畳ビアグループを構成するビア２００を互いに接続する非重畳ビアランド３２０、３４０、３５０、３７０を含むことができる。

非重畳ビアランドの場合は、上述の実施例で説明したビアランド３００の形状と同一であることができる。重畳ビアランドの場合は、重畳ビアグループを構成する各ビア２００の第１投影領域ＯＰ１をすべてカバーする形態に形成されることができる。図８及び図９には、重畳ビアランドである第１ビアランド３１０等の形状を円形に示したが、これは例示に過ぎない。

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、これも本発明の権利範囲内に含まれるものといえよう。

１００ 絶縁層
２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０ ビア
３００、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０ ビアランド
Ｐ 接続パッド
ＯＰ１ 第１投影領域
ＯＰ２ 第２投影領域
１０００、２０００、３０００ プリント回路基板

Claims (8)

1. 熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂のいずれか１つを含む複数の絶縁層と、
   複数の前記絶縁層にそれぞれ形成され、めっき層を含む複数のビアと、
   隣接する前記ビアを互いに接続させる複数のビアランドと、
   を含み、
   複数の前記ビアランドのうちのいずれか１つに接触している一対の前記ビアは、厚さ方向に投影するとき、互いに重複しないように配置され、
   隣接する前記ビアランドは、それぞれの長さ方向が互いに平行しないように配置され、
   複数の前記ビア中、最上部に配置された前記ビア及び最下部に形成された前記ビアは、厚さ方向に投影するとき、少なくとも一部が互いに重畳し、
   最上部に形成された前記ビアに接触連結される上部接続パッドと最下部に形成された前記ビアに接触連結される下部接続パッドは、厚さ方向の中心を基準にして互いに対称する位置に配置される、プリント回路基板。
2. 複数の前記ビアのうちの最上部に形成された前記ビア及び最下部に形成された前記ビアは、いずれか１つの中心軸が他の１つを通過する請求項１に記載のプリント回路基板。
3. 順次配置された少なくとも３つ以上の前記ビアは、
   それぞれの中心軸が多角形の頂点を通過する請求項１または２に記載のプリント回路基板。
4. 前記ビアは、
   前記プリント回路基板の厚さ方向の中心に配置された中心ビア、前記中心ビアの上部に形成された前記ビアで構成された第１ビア群及び前記中心ビアの下部に形成された前記ビアで構成された第２ビア群に区別され、
   前記第１ビア群に属する前記ビアのそれぞれの中心軸は、第１多角形の頂点を通過し、
   前記第２ビア群に属する前記ビアのそれぞれの中心軸は、第２多角形の頂点を通過する請求項１から３のいずれか一項に記載のプリント回路基板。
5. 前記第１多角形と前記第２多角形が、互いに同一である請求項４に記載のプリント回路基板。
6. 前記第１多角形と前記第２多角形が、互いに重畳する請求項５に記載のプリント回路基板。
7. 複数の前記ビアのうち最上部に形成された前記ビア及び最下部に形成された前記ビアは、
   それぞれの中心軸が前記中心ビアを通過する請求項５または請求項６に記載のプリント回路基板。
8. それぞれ熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂のいずれか１つを含む互いに異なる絶縁層に順次的にそれぞれ形成され、それぞれめっき層を含む第１ビアから第５ビアと、
   前記第１ビアから第５ビアを互いに接続させるために、隣接する前記第１ビアから第５ビアの間ごとに形成される第１ビアランドから第４ビアランドと、
   を含み、
   前記第１ビアから第４ビアを前記絶縁層の厚さ方向に沿って正投影（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）した領域は、それぞれ多角形の頂点を形成し、
   前記第１ビアから第５ビアのうちの隣接する２つを前記絶縁層の厚さ方向に沿って正投影した領域は、互いに重畳せず、
   前記第１ビアと前記第５ビアは、それぞれを前記絶縁層の厚さ方向に沿って正投影した領域が互いに重畳し、
   前記第１ビアに接触連結される上部接続パッドと前記第５ビアに接触連結される下部接続パッドは互いに対称する位置に配置される、プリント回路基板。

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