KR100272649B1 - 다층 배선기판의 제조방법 - Google Patents

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노부유끼 야스다
도시오 다무라
히로시 도이
아끼오 미시마
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이데이 노부유끼
소니 가부시키가이샤
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Abstract

본원 발명은 다층 배선기판의 제조방법에 관한 것이다. 배선기판은 절연성 기판의 주면에 형성된 제1 및 제2의 도체층을 가지는 절연성 기판과, 제1의 도체층 및 절연성 기판이 선택적으로 제거되어 그 저면에서 제2의 도체층이 노출되는 블라인드공과, 블라인드공의 제2의 도체층 벽부의 노출면과 제1의 도체층을 덮도록 제공되는 접속도체로 이루어진다. 접속도체와 제2의 도체는 서로 표면접촉되어 형성되므로 접속신뢰성이 매우 향상된다. 블라인드공은 미세한 연마분빔을 분사하여 절연성 기판을 제거함으로써 형성된다. 절연성 기판과 도체층의 가공속도의 상위를 이용하여 구멍부의 깊이가 확실하게 제어되어, 블라인드공의 저면에서 제2의 도체층이 효과적으로 노출되도록 한다.

Description

다층 배선기판의 제조방법
제1도는 본원 발명을 적용한 3층 배선기판의 기본적인 구성예를 나타낸 요부개략단면도.
제2(a)도 내지 제2(k)도는 본원 발명을 4층 배선기판의 제조에 적용한 경우의 일실시예를 공정순에 따라 나타낸 요부개략단면도.
제3도는 연마분을 분사하여 블라인드공을 형성하는 에칭장치의 구성예를 나타낸 개략단면도.
제4도는 제3도의 블라스트실의 개략사시도.
제5도 내지 제7도는 다층화의 예를 나타낸 요부개략단면도이며, 제5도는 4층 배선기판의 일예의 도면, 제6도는 6층 배선기판의 일예의 도면, 제7도는 8층 배선기판의 일예의 도면.
제8도 및 제9도는 각각 다단계로 블라인드공부를 형성하는 경우의 공경(孔徑)의 설정예를 나타낸 모식도.
제10도 내지 제27도는 각각 블라인드공부에 의한 접속구조의 실예를 나타낸 요부개략단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 2 : 절연성기판 3 : 도체층(제1의 도체층)
4 : 도체층(제2의 도체층) 6 : 구멍부
7 : 도금층(제3의 도체층)
본원 발명은 블라인드 스루홀(blind through hole)을 가진 배선기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
다층배선기판에 있어서, 모든 층을 관통하는 스루홀에 의해서 각층의 도체층의 접속을 도모하려고 하면, 접속이 필요없는 층에 있어서도 스루홀이 기판면적을 점유하게 되어 고밀도화에 불리하다. 그래서, 고밀도 다층배선기판의 설계에 있어서는 이른바 블라인드공의 채용이 검토되고 있으며 접속할 필요가 있는 층사이에만 스루홀을 배치하고, 이로써 스루홀이나 패턴의 배선밀도를 높이려고 하는 시도가 행해지고 있다.
이제까지 바이어홀(via hole)(부품을 삽입하지 않고 전기적인 접속만을 목적으로 하는 구멍)과 같은 관통공을 절연성기판에 형성하는 방법으로서는 드릴가공에 의존하는 것이 일반적이다. 그러나, 드릴가공에 의해서 상술한 블라인드공 가공을 행하려고 하면 다음과 같은 문제점이 있다.
먼저, 이 종류의 배선기판의 드릴가공에 사용되는 드릴의 선단은 뾰족한 형상일 때가 많고, 또 깊이방향의 제어도 곤란하기 때문에, 고정밀도로 다층배선기판의 중도위치에서 중지하기가 곤란하며, 특히 각 절연층의 두께가 얇은 경우에 적용이 곤란하다. 선단이 편평한 드릴을 사용하는 것도 생각할 수 있으나, 직경이 작은 것은 파손되어 사용불가능하며, 직경이 큰 것은 고밀도화에 역행하여 의미가 없다.
그래서, 미리 관통공을 형성한 양면기판을 복수매 준비하고, 이들 양면기판을 적층하는 방법도 개발되어 있다.
그러나, 이 방법에서는 척층시의 위치맞춤에 고정밀도가 요구되고, 작업이 매우 번잡한 것이 된다. 또, 적층시에 스루홀이 접착제 등으로 막혀버릴 가능성이 있고, 경우에 따라서는 최외층의 스루홀부분으로부터 수지가 배어나와서 배선기판의 신뢰성을 크게 손상할 염려가 있다. 이 뿐만이 아니라 도금공정이 증가하기 때문에 공정도 복잡하게 되어 제조코스트가 증대하고, 더욱이 에칭할 도체의 두께가 두꺼워지므로 미세패턴의 형성이 곤란해지는 등의 문제도 발생한다.
또, 상술한 방법의 어느 경우이건 드릴직경이 0.2mm 정도가 되면 가공에 장시간이 소요되어, 제조코스트를 희생시키지 않을 수 없게된다. 드릴직경이 0.3mm 정도까지이면 가공속도는 대량생산레벨에 있으나, 이것은 고밀도화를 목적으로 하는 스루홀의 소경화(小徑化)를 추진하는데 있어서 큰 장해가 된다.
또한, 드릴가공에 의한 경우에는 각 층의 도체층 사이의 전기접속은 드릴공의 벽면에 면한 도체층의 일부의 단면(端面)과 벽면의 스루홀도금의 접촉에 의존하지 않을 수 없으며, 얻어지는 배선기판은 전류용량의 점에서 불리할 뿐만 아니라, 도통(導通)신뢰성의 점에서도 충분하다고는 할 수 없다.
드릴이외의 가공법으로서는 폴리이미드수지를 약품 또는 레이저로 가공하여 블라인드공을 형성하는 것이 일부 검토되고 있으나, 절연성기판이 유리섬유나 유리필러, 아라미드섬유등의 충진재와의 복합구성이면 가공이 곤란하며, 폴리이미드수지 단독으로는 절연성, 기계적 강도 등의 점에서 제한이 가해진다.
이와 같이, 종래의 기술로 블라인드공을 형성하려고 하면, 가공성, 신뢰성등의 점에서 문제가 많고, 또 스루홀이나 패턴의 고밀도화에도 한계가 있다.
그래서, 본원 발명은 이와 같은 종래의 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 이들 가공성, 신뢰성, 배선밀도를 높인 배선기판을 제공하는 것을 목적으로 하고, 또한 이러한 배선기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본원 발명의 배선기판은 충진재와 성형재로 이루어지는 절연성 기판과, 이 절연성 기판의 제1의 주면(主面)에 형성된 제1의 도체층과, 절연성 기판의 제2의 주면에 형성된 제2의 도체층과, 상기 제1의 도체층 및 절연성 기판이 선택적으로 제거되어 상기 제2의 도체층에 이르러 상기 제2의 도체층의 주면을 노출시키는 구멍부가 형성되는 동시에, 상기 제1의 도체층, 상기 구멍부의 측벽부 및 상기 구멍부의 저면에서 노출되는 제2의 도체층을 덮어서 피착되는 제3의 도체층을 가진 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본원 발명의 제조방법은 절연성 기판의 제2의 주면에 도체층을 형성하는 동시에, 이 절연성 기판이 에칭되는 것을 방지하는 마스크를 제1의 주면에 형성하고, 상기 제1의 주면측에서 연마분(硏磨粉)을 분사하여 마스크에 의해 마스크되지 않은 부분에서 상기 절연성 기판을 선택적으로 제거하고, 상기 제2의 주면에 형성된 도체층으로 인해 상기 연마분에 의한 에칭을 정지하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본원 발명의 배선기판에 있어서, 제1의 도체층과 제2의 도체층을 각각 제3의 도체층과 접함으로써 도통된다. 여기서, 제2의 도체층과 제3의 도체층은 절연성 기판에 형성된 구멍부의 저면에 있어서 서로 면접촉하는 형태가 되고, 구멍부의 벽면에 노출되는 제2의 도체층의 단면에서 제3의 도체층과 접속하는 경우에 비해 훨씬 큰 접촉면적이 확보된다.
한편, 본원 발명의 제조방법에 있어서는 절연성 기판의 블라인드공 형성가공을 연마분빔의 분사에 의해 행하고 있으므로, 절연성 기판과 도체층의 가공속도의 상위를 이용하여 구멍부의 깊이가 확실하게 제어되고, 블라인드공이 고정밀도로 가공된다. 또, 연마분의 분사에 의해 가공가능한 공경(孔徑)은 드릴가공의 경우에 비해 작고, 블라인드공이 고밀도로 형성된다.
다음에, 본원 발명을 적용한 구체적인 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
제1도는 본원 발명을 3층 배선기판에 적용한 일실시예의 기본구성을 나타낸 것이다.
즉, 제1도의 배선기판은 2층의 절연성기판(1),(2)과 3층의 도체층(3),(4),(5)으로 이루어진 것으로, 도체층(3)과 도체층(4)이 이른바 블라인드스루홀에 의해서 접속되어 있다.
절연성 기판(1),(2)은 예를 들면 유리섬유나 유리필러, 아라미드섬유 등의 충진재(보강재)에 에폭시수지나 이미드수지등의 성형재를 함침함으로써 형성되고, 또 도체층(3),(4),(5)은 동박(銅箔)등을 에칭함으로써 형성된다.
그리고, 제1의 절연성 기판(1)에 구멍부(6)가 블라인드공의 상태로 뚫려 형성되고, 이 구멍부(6)에 있어서 도체층(3)과 도체층(4)이 무전해도금에 의해 피착 형성되는 도금층(7)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 물론 실제의 배선기판에서는 상기 블라인드공외에 기판전체를 관통하는 스루홀이나 여러가지 배선패턴등이 형성되나, 여기서는 블라인드공만을 도시하며, 기타의 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
여기서, 상기 구멍부(6)의 저면은 편평한 형상으로 되는 동시에, 내부에 배치된 도체층(4)의 표면위치와 일치되어 있으며, 도체층(4)의 표면이 이 구멍부(6)의 저면에 원형으로 노출된 상태로 되어 있다. 한편, 무전해 도금에 의해 피착되는 도금층(7)은 절연성 기판(1)의 표면에 제공되는 도체층(3)의 표면은 물론, 구멍부(6)의 벽면이나 구멍부(6)의 저면에 노출되는 도체층(4)을 덮어서 형성된다. 따라서, 절연성 기판(1),(2) 사이에 배설된 도체층(4)과 무전해도금에 의해 피착형성된 도금층(7)은 상기 구멍부(6)의 저면에 있어서 구멍부(6)의 개구면적으로 면접촉하게 된다.
이 경우, 예를 들면 구멍부(6)의 직경이 0.3mm 라고 하면, 도체층(4)과 도금층(7)의 접촉면적은 도체층(4)의 두께에 상관없이 0.07mm2나 된다. 기판전체를 관통하는 스루홀로 하고, 도체층의 두께를 35㎛ 로 한 경우, 내층(內層)의 도체층과 벽면의 스루홀도금의 접촉면적이 약 0.03mm2이며, 도체층의 두께가 얇아지면 접촉면적이 더욱 작아진다는 것을 고려하면 이것은 접속신뢰성의 확보상 매우 유리하다고 할 수 있다.
그런데, 상술한 구멍부(6)를 통상의 드릴가공으로 형성하는 것은 곤란하며, 예를 들면 미세한 연마분을 분사하여 에칭함으로써 형성된다.
그래서, 4층 배선기판을 예로하여 그 제조방법에 대해 설명한다.
4층 배선기판을 제조하는데는 제2(a)도에 도시한 바와 같이, 먼저 양면에 동박(11),(12)을 라미네이트한 절연성 기판(13)을 준비한다.
이어서, 제2(b)도에 도시한 바와 같이 각각의 동박(11),(12)상에 원하는 배선 패턴에 따라 에칭레지스트(14)를 형성하고, 다시 제2(c)도에 도시한 바와 같이 에칭을 행하여 상기 동박(11),(12)을 소정의 패턴으로 남긴다. 또한, 이때 에칭레지스트(14)는 통상의 포토리소그래피에 의해서 패터닝하면 되며, 또 동박(11),(12)의 에칭수법도 습식에칭, 드라이에칭등 임의이다.
이상에 의해 양면기판으로 한 후, 제2(d)도에 도시한 바와 같이 양측에 각각 절연층(15),(17)을 통해서 동박(17),(18)을 적층하여 4층 구조로 한다..
다음에 제2(e)도에 도시한 바와 같이 마스크(19)를 전면에 형성하고, 블라인드공을 형성하는 부분의 마스크(19)를 제거한다. 상기 마스크(19)는 동박(17),(18)을 습식에칭할 때의 마스크인 동시에, 후술하는 연마분의 분사에 의한 절연층(15),(16)을 에칭할 때의 마스크이기도 하다. 따라서 습식에칭에 대해 충분한 내성을 가진 동시에, 예를 들면 드라이필름과 같이 어느 정도 탄성을 가진 재료인 것이 바람직하다. 상기 마스크(19)의 재료는 반드시 감광성이 아니어도 되나, 여기서는 감광성 우레탄 고무를 사용하였다.
마스크(19)를 형성한 후, 제2(f)도에 도시한 바와 같이 블라인드공에 대응하는 부분의 동박(17),(18)을 에칭제거한다.
그 다음에, 연마분을 분사하여 절연층(15),(16)을 에칭하고, 제2(g)도에 도시한 바와 같이 구멍부(20)를 블라인드공의 상태로 형성한다.
제3도에 연마분을 분사하여 구멍부(20)를 에칭가공하기 위한 가공장치의 일예를 도시한다.
이 가공장치는 대별해서 압축공기를 공급하는 에어콤프레서(101)와, 이 에어콤프레서(101)로부터 송출된 압축공기에 연마분을 혼합하는 혼합실(102)과, 압축공기와 함께 연마분을 피가공물에 분사하기 위한 블라스트실(103) 및 이 블라스트실(103)로부터 연마분을 회수흡인하는 배풍기(排風機)(104)로 구성되어 있다.
상기 에어콤프레서(101)로부터는 공기공급파이프(105)가 도출되고, 이 공기공급파이프(105)는 다시 제1의 공급파이프(106)와 제2의 공급파이프(107)로 분기되며, 각각 혼합실(102)에 접속되어 있다. 또한, 상기 공기공급파이프(105)의 중도부에는 혼합실(102)에 공급되는 압축공기의 압력을 조정하는 조정밸브(108) 및 혼합실(102)에의 압축공기의 공급을 제어하는 전자(電磁)밸브(109)가 배설되고, 또 제2의 공급파이프(107)의 중도부에는 이 제2의 공급파이프(107)에의 압축공기의 유량을 조정하는 조정밸브(110)가 배설되어 있다.
한편, 상기 혼합실(102)의 상부에는 연마분의 공급부(111)가 설치되어 있으며, 이 공급부(111)의 덮개체(112)를 열고, 연마분을 공급하도록 되어 있다.
연마분으로서는 평균입경 16㎛ 이하 정도의 미립자가 사용되나, 특히 구멍부(20)의 직경을 작게하여 고밀도화를 도모하는 경우에는 3㎛ 이하의 극미립자를 사용하는 것도 가능하다. 단, 연마분으로서 3㎛ 이하의 극미립자를 사용한 경우에는 연마분의 입사각을 기판의 법선방향에 대해 40∼90° 로 할 필요가 있다.
또, 사용하는 연마분의 경도는 기판의 경도보다 큰 것이 바람직하며, 따라서 알루미나나 유리, 2산화규소, 탄화규소, 탄화보론등의 세라믹스재료나 Cu, Au, Ti, Ni, Cr, Fe 등의 금속재료등의 미립자가 적합하다.
상기 공급부(111)의 저부는 원추형상의 경사면(傾斜面)으로 되고, 중앙부에는 상기 혼합실(102)에의 투입구(111a)가 배설되는 동시에, 이 투입구(111a)에 끼워지는 원추부(113b)를 포함하는 공급밸브(113)가 배설되어 있다. 상기 공급밸브(113)는 상기 덮개체(112)의 중앙부를 관통하여 배설되어 있으며, 그 기단부(基端部)에 배설된 플랜지(113a)와 덮개체(112)의 사이에 코일스프링(114)을 개재시킴으로써 도면중 위쪽으로 힘이 가해져 있다. 따라서, 통상은 원추부(113b)의 둘레면이 상기 투입구(111a)에 밀착함으로써 폐쇄되도록 되어 있으며, 필요에 따라 상기 코일스프링(114)에 항거하여 공급밸브(113)를 눌러 조작함으로써 상기 원추부(113b)의 투입구(111a)에의 밀착상태가 해제되어 공급부(111)내의 연마분이 혼합실(102)내에 낙하되도록 되어 있다.
상기 혼합실(102)은 원통형의 용기로 형성되고, 그 내부에 연마분(115)이 수용되어 있다. 이 혼합실(102)의 저부는 역시 원추형상으로 되어 있으며, 저면에 서멧(cermet)(금속분(金屬粉)을 소결하여 형성되는 무수한 미세공을 가진 다공질판) 등으로 이루어진 원판형상의 필터(116)가 배치되는 동시에, 상기 에어콤프레서(101)의 제1의 공급파이프(106)가 이 필터(116)의 배면측에 접속되어 있다. 따라서, 상기 제1의 공급파이프(106)에 공급되는 압축공기는 필터(116)를 통해서 혼합실(102)내에 도입되게 된다.
또, 상기 필터(116)의 주위의 경사면에는 복수의 진동수단(117)이 배설되어 있다. 상기 진동수단(117)은 예를 들면 상하 한쌍의 압전소자와 전극으로 구성되는 이른바 바이모르프(bimorph)이며, 그 자유단이 필터(116)의 위쪽에 면하도록 원환형상으로 배치되고, 기단부가 혼합실(102)의 원추형의 경사면에 고정되어 있다.
상기 진동수단(117)은 예를 들면 소정의 교류전압을 인가함으로써 그 자유단을 상하방향으로 진동시킬 수 있고, 상기 연마분(115)을 기계적으로 분산시키면서 필터(116)로부터의 압축공기와 교반혼합하는 에어바이브레이터효과를 부여할 수 있다. 또한, 인가하는 교류전압의 주파수는 예를 들면 200∼400Hz 정도의 고주파라도되며, 바이모르프의 공진주파수와 대략 동일하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 인접한 진동수단(117)의 진동의 위상을 역으로 하면 한층 효과적이다.
또, 본 예에서는 상기 진동수단(117)의 기단측 절반을 덮도록 고무시트(118)가 부착되어 있으며, 이 진동수단(117)의 하측에 연마분(115)이 들어가 진동을 저해하는 것을 방지하도록 하고 있다.
상기 필터(116)의 중앙부에는 혼합실(102)의 저부를 관통하는 송출파이프(119)가 일단을 이 혼합실(102)내로 개구하도록 세워져 있으며, 혼합실(102)에서 압축공기에 의해 교반분산된 연마분(115)을 송출하도록 되어 있다. 상기 송출파이프(119)의 중도부에는 상기 제2의 공급파이프(107)의 선단부(107a)가 삽입되어 있으며, 이 제2의 공급파이프(107)로부터 공급되는 압축공기의 공기류에 의해서 발생하는 부압에 의해서 이 송출파이프(119)내에 연마분(115)이 흡입되고, 압축공기와 혼합되어 송출된다. 또한, 이 송출파이프(119)는 블라스트실(103)까지 연재되어 있으며, 그 선단부에 노즐(120)이 배설되는 동시에, 중도부에는 진동수단(121)이 배설되어, 송출되는 연마분(115)이 이 송출파이프(119)의 중도부에 퇴적하는 것을 방지하고 있다.
송출파이프(119)는 예를 들면 우레탄튜브, 나일론튜브, 비닐튜브등의 가요성튜브에 의해 구성되어 있으며, 급격히 절곡하는 것은 피하고 완만히 절곡하도록 배치되어 있다. 또한, 각 파이프의 연결부는 단차(段差)등을 피하여 공기가 한곳에 모이지 않는 구조로 되어있으며, 연마분(115)의 퇴적에 의한 막힘을 미연에 방지하도록 하고있다.
또한, 혼합실(102)의 저면에 있어서, 상기 송출파이프(119)의 주위에는 공기분출구(122)가 뚫려 있으며, 상기 제1의 공급파이프(106)로부터 공급되는 압축공기의 일부가 이 공기분출구(122)로부터 분출되고, 송출파이프(119)의 입구(119a) 근방에서 난기류(亂氣流)를 발생시켜 연마분(115)을 강력하게 교반하도록 되어 있다.
혼합실(102)내에는 상기 공급밸브(113)의 저면에 회전축(123)이 고정되는 교반기구(124)가 배설되어 있다. 이 교반기구(124)는 상기 회전축(123)으로부터 연장되는 암부(124a)와, 금속으로 된 세선(이른바 철사)등으로 이루어진 프레임체(124b)와, 상기 프레임체(124b)의 하측에지에 따라 배설된 브러시(124c)로 구성된 것이며, 회전축(123)을 구동함으로써 혼합실(102)내에서 응집된 연마분(115)의 덩어리를 분쇄하는 기능을 가지고 있다.
또한, 혼합실(102)의 상기 송출파이프(119)의 위쪽위치에는 집분기(125)가 설치되어 있으며, 이 집분기(125)의 저부는 송출파이프(119)의 입구(119a)와 대향하는 사다리꼴의 집분요부(125a)가 형성되어 있다. 상기 집분기(125)의 상반부는 다공질체로 이루어진 필터(125b)로 되어 있으며, 도출파이프(126)를 통해서 배풍기(104)에 접속되어 있다. 또한, 상기 도출파이프(126)의 중도부에는 배기의 흐름이나 양을 조정하는 전자밸브(127)와 배기량조정밸브(128)가 배치되어 있다.
배풍기(104)는 내부에 필터(129) 및 흡인팬(130)을 가지며, 흡인팬(130)에 의해 필터(129)를 통해서 도출파이프(126)로부터 공기를 흡인하고, 배기구(131)로부터 배기하는 것이다. 따라서, 혼합실(102)내로부터의 배기는 상기 필터(129)에 의해서 청정화되어서 외부에 배출된다. 또한, 필터(129)에 의해 제거된 연마분은 이 필터(129)의 아래쪽에 배설된 집진저류부(集塵貯溜部)(132)내에 수용된다.
기타, 상기 혼합실(102)의 상부에는 실리카겔등의 흡습수단(133) 및 히터등의 가열수단(134)이 배치되어 있으며, 또한 혼합실(102)의 주위에도 히터(135)가 둘러있으며, 혼합실(102)내의 연마분(115)을 건조상태로 유지하여 응집을 방지하도록 되어 있다.
한편, 블라스트실(103)에는 상기 혼합실(102)로부터의 송출파이프(119)의 선단에 부착되는 노즐(120)이 배설되고, 이것과 대향해서 피가공물(136)(여기서는 제2(f)도에 도시한 구성을 가진 기판)이 배치되어 있다.
상기 노즐(120)은 제4도에 도시한 바와 같이, 블라스트실(103)의 천판에 배설된 이동기구(151)에 의해서 도면중 화살표 Y 방향으로 이동할 수 있게 되고, 피가공물(136)을 지지하는 암(152)은 블라스트실(103)의 측면에 배설된 이동기구(153)에 의해서 도면중 화살표 X 방향으로 이동할 수 있게 되어 있다. 따라서, 이들 이동기구(151), (153)를 조작함으로써, 상기 노즐(120)을 피가공물(136)에 대해서 X-Y 방향으로 자유로이 이동시켜 피가공물(136)의 임의의 위치에 구멍형성가공을 행하는 것이 가능하다.
또한, 상기 블라스트실(103)에는 상기 피가공물(136)의 반입구(154) 및 반출구(155)가 형성되고, 또한 상기 노즐(120) 및 암(152)의 이동범위에 따른 슬릿(156),(157)이 형성되어 있으나, 이들 반입구(154), 반출구(155), 슬릿(157),(157)과 같은 개구부는 모두 고무시일(seal) 및 에어커튼에 의해 막혀 있으며, 블라스트실(103)내의 연마분이 외부에 누출되지 않도록 배려되어 있다.
또, 피가공물(136)의 주위는 흡기박스(139)에 의해 덮혀 있으며, 블라스트실(103)내에의 연마분(115)의 산란이 방지되고 있다. 블라스트실(103)내에 연마분(115)이 산란하면, 예를 들면 작업자가 블라스트실(103)의 도어를 열었을 때 연마분(115)이 외부로 누출될 위험이 있고, 또 연마분(115)의 회수효율도 저하된다.
상기 블라스트실(103)의 저부는 역시 원추형으로 된 동시에 반송파이프(140)가 배설되고, 이 반송파이프(140)는 흡기박스(139)의 반송파이프(141)와 함께 덮개체(112)를 통해서 상술한 공급부(111)로 도입되고 있다. 또, 블라스트실(103)의 저부에도 바이모르프 등으로 이루어진 복수의 진동수단(142)이 배설되어 있으며, 낙하하는 연마분(115)을 에어바이브레이션에 의해 신속히 배출하도록 되어 있다.
여기서, 상기 덮개체(112)의 타단측에는 상기 도출파이프(126)와 함께 배풍기(104)와 접속되는 배기파이프(143)가 배관되어 있으며, 또 원통형의 칸막이판(144)이 아래로 드리워져 있다. 따라서, 반송파이프(140),(141)를 통해서 회수된 연마분(115)은 상기 칸막이판(144)에 의한 우회로(迂廻路)를 경유함으로써 사이클론(cyclone)과 동일한 원리에 의해 대략 분급(分級)되어 상기 공급부(111)내로 낙하된다. 반면 불필요한 공기는 배기파이프(143)를 통해서 배풍기(104)에서 배출된다. 또한, 상기 배기파이프(143)의 중도부에는 공급부(111)에서 배풍기(104)까지의 배기의 흐름을 제어하는 전자밸브(145)가 배설되어 있다.
이상과 같이 구성되는 가공장치는 다음과 같이 동작된다.
먼저, 에어콤프레서(101)로부터 송출된 압축공기는 제1의 공급파이프(106)와 제2의 공급파이프(107)로 분류되고, 제1의 공급파이프(106)로 분류된 압축공기는 필터(116) 또는 공기분출구(122)로부터 혼합실(102)내로 유입된다. 이때, 압축공기가 연마분(115)의 속을 지나게 되므로 이른바 에어바이브레이터효과에 의해 연마분(115)이 교반되어, 그 일부가 집분기(125)의 집분요부(125a)에 의해 송출파이프(119)의 입구(119a) 부근에 모이게 된다.
이 교반에 있어서는 진동수단(117)에 의한 기계적인 분산도 행해지고, 상기 에어바이브레이터효과가 효과적으로 지속된다. 또한, 집분기(125)에 접속되는 도출파이프(126)의 중도부에 설치되는 전자밸브(127)와, 공급부(111)의 덮개체(112)에 접속되는 배기파이프(143)의 중도부에 설치되는 전자밸브(145)는 일정한 주기로 서로 개폐상태가 역으로 되도록 제어되며, 이들 전자밸브(127),(145)의 개폐조작에 의한 압력차에 의해 혼합실(102)내의 연마분(115)이 더욱 교란되도록 되어 있다. 또한, 이때 배기량조정밸브(128)에 의해 혼합실(102)내로부터의 배기량을 어느 일정량까지 감소시키면 상기 압력차가 작아지고, 상기 전자밸브(127),(145)의 주기적인 개폐조작을 해도 연마분(115)은 대략 일정하게 분사하도록 된다.
한편, 제2의 공급파이프(107)로 분류된 압축공기는 송출파이프(119)에 스트레이트로 보내져서, 그 공기흐름에 따라 부압으로 됨으로써 입구(119a) 부근에 모인 연마분(115)이 흡입되어, 당해 송출 파이프(119)내에서 압축공기와 혼합된다.
그리고, 이 압축공기와 연마분(115)의 혼합물이 송출파이프(119)를 지나 노즐(120)에서 분사되어, 피가공물(136)의 피가공면에 분사되어 가공된다. 연마분(115)의 분사속도는 50m/초 이상인 것이 바람직하고, 50km/초 이상인 것이 더욱 바람직하다.
사용이 끝난 극미립자는 반송파이프(140),(141)를 통해서 공급부(111)에 귀환되고, 재사용에 제공된다.
상기 가공장치를 사용해서 연마분을 분사하여 구멍부(20)를 에칭가공하지만, 여기서 구멍부(20)의 직경은 고밀도화를 고려하면 500㎛이하인 것이 바람직하고, 300㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 구멍부(20)는 단일 구멍으로 구성해도 되지만 미세한 구멍의 집합체로서도 좋다. 후자의 경우, 구멍부(20)에 있어서의 도체의 단면적을 크게 할 수 있으며, 전류용량을 큰 것으로 할 수 있다. 예를들면, 직경 0.3㎛의 단일 구멍과 직경 0.05㎛의 미세공을 12개 형성한 경우의 도금층 단면적을 비교하면, 전자에서 0.019mm2(도금층의 두께를 20㎛으로 하여), 후자에서 0.038mm2가 된다.
상기 구멍부(20)는 이른바 블라인드공으로 할 필요가 있으나, 상기 연마분의 분사에 의한 에칭에 있어서는 절연층에 대한 에칭레이트와 동박에 대한 에칭레이트가 크게 다르므로, 내부 도체층의 동박(11),(12)에 의해 구멍부(20)의 에칭을 정지할 수 있다. 예를들면, 연마분으로서 평균입경 10㎛의 알루미나분말을 사용한 경우, 분사속도 250m/초에서는 동박의 가공량이 약 2㎛/분인데 대하여, 유리에폭시 기판의 가공량은 약 25㎛/분으로 된다. 분사속도 300m/초에서는 동박의 가공량이 약 5㎛/분인데 대하여, 유리에폭시기판의 가공량은 약 32㎛/분이다.
또한, 상기 방법으로는 마스크(19)를 동박(17),(18)의 에칭마스크 및 구멍부(20)의 에칭마스크로서 사용하였으나, 경우에 따라서는 동박(17),(18)을 에칭할 때의 마스크(19)로서만 사용하고, 연마분의 분사에 의한 구멍부(20)의 가공시에는 상기 동박(17),(18)을 마스크로서 사용하는 것도 가능하다. 또한, 본 예에서는 동박(17),(18)은 예를 들면 습식에칭이나 드라이에칭 등의 수법에 의해 부분적으로 제거하고, 구멍부(20)의 에칭은 연마분의 분사에 의해 행하도록 하였으나, 이들 동박(17),(18)과 구멍부(20)의 에칭을 연마분의 분사에 의해 일괄해서 행하도록 해도된다.
이상과 같이 하여 구멍부(20)를 에칭가공한 후, 제2(h)도에 도시한 바와 같이 마스크(19)를 제거한다.
이어서, 제2(i)도에 도시한 바와 같이 기판 전체를 관통하는 관통공(21)을 형성한다. 이 관통공(21)의 형성은 상기 연마분의 분사에 의해 행해도 되고, 통상의 드릴가공에 의해 행해도 된다.
마지막으로, 제2(j)도에 도시한 바와 같이 무전해도금처리를 하여, 상기 구멍부(20) 및 관통공(21)을 덮어서 전체면에 무전해도금층(22)을 피착 형성한 후, 제2(k)도에 도시한 바와 같이 외층의 무전해도금층(22) 및 동박(17),(18)을 회로패턴에 따라 부분적으로 에칭하여 소정의 패턴배선으로 한다.
이상, 4층 배선기판을 예로하여 제조방법을 설명했으나, 더욱 다충화를 도모할 수도 있다.
제5도는 역시 3층의 절연층(31),(32),(33)이 적층되고, 4층의 도체층(34),(35),(36),(37)이 적층된 4층 배선기판의 예이지만, 이 예에서는 미리 내층이 되는 절연층(32)에 구멍부(40)를 형성하고, 이 구멍부(40)내에 피착 형성되는 도금층(41)에 의해 도체층(37)과 도체층(36)의 도통이 도모되어 있다. 그리고, 외층이 도체층(34),(37)과 내층의 도체층(35),(36)과는 절연층(31),(33)에 각각 형성된 구멍부(38),(42)에 피착되는 도금층(39),(43)에 의해 도통되어 있다. 즉, 이 예는 적층전에 연마분의 분사에 의해 2∼3층간에, 이른바 베리드스루홀(buried through hole)을 형성해 둠으로써, 적층 후의 연마분의 분사에 의한 블라인드공 가공을 최외층에만 한정하고, 연마분에 의한 에칭의 깊이를 얕게 함으로써 작업효율을 높인 경우이다.
이 제5도에 도시한 4층 배선기판을 기본 구성으로 하고, 다시 다층화 한 예를 제6도 및 제7도에 도시한다.
제6도는 제5도에 도시한 4층 기판을 중심으로, 다시 그 양측에 절연층(44),(45)을 통해서 도체층(46),(47)을 적층하고, 6층 배선기판으로 한 예이다. 외층의 도체층(46),(47)과 내층의 도체층(34),(36)과는 블라인드공(48),(57)에 있어서, 또한 외층의 도체층(46),(47)과 관통공(51)에 있어서, 각각 도금층(49)에 의해 도통되어 있다.
물론, 양측에 절연층을 통해서 도체층을 적층해가면, 다시 층수를 증가하는 것도 가능하다.
제7도는 제5도에 도시한 4층 배선기판을 절연층(52)을 통해서 2매 맞붙여서 8층 배선기판으로 한 예이다.
제7도에 도시한 8층 배선기판은 다음과 같이 형성한다. 즉, 이 예는 각 4층 배선기판의 패터닝을 한쪽에 대해서만 행하고, 2개의 4층 배선기판의 패턴형성측을 절연층(52)의 반대측에 적층하고, 관통공(53)을 형성한 후, 스루홀도금처리를 하여 최외층의 도금층(54)을 일괄 형성하고, 마지막으로 최외측 도체층의 패터닝을 한예이다.
이상, 블라인드공에 의한 접속을 기본으로 하는 다층배선기판의 구성예에 대하여 설명하였으나, 블라인드공의 직경을 연구함으로써, 더욱 다양한 다층기판을 구성할 수 있다.
예를들면, 제8도에 도시한 바와 같이 블라인드공의 직경을 점차 작게 하면, 각 층의 도체층에 있어서의 도금층에 대한 접촉면적을 확보하면서 다수층의 접속을 일괄해서 할 수 있다. 즉, 제8도에 도시한 예에서는 블라인드공이 직경 c인 개구경을 가진 구멍부 I와 직경 b인 개구경을 가진 구멍부 II와 직경 a인 개구경을 가진 구멍부 III로 되어 있으며, 각 개구경은 c ＞ b ＞ a 로 설정되어 있다. 이로써, 2층째의 도체층 E1은 외경 c, 내경 b인 원환형으로 노출되고, 3층째의 도체층 E2은 외경 b, 내경 a인 원환형으로 노출되며, 다시 4층째의 도체층 E3은 외경 a인 원형상으로 노출된다.
또는, 제9도에 도시한 바와 같이 블라인드공의 직경과 도체층의 개구부의 내경을 선택함으로써, 필요한 층간에만 도통할 수 있다.
제9도에 도시한 예에서는 블라인드공으로서 개구경 g인 구멍부 i 및 개구경 e인 구멍부 ii를 형성하고 있으나, 특히 구멍부 ii의 개구경 e은 3층째의 도체층에 형성된 개구부 iii의 개구경 f보다 작게 설정되어 있다. 따라서, 구멍부 i의 저면에는 2층째의 도체층 E1의 외경 g, 내경 e인 원환형으로 노출되고, 구멍부 ii의 저면에는 4층째의 도체층 E3이 외경 e인 원형상으로 노출되어 있으나, 3층째의 도체층은 이들의 구멍부 i, ii내에는 노출되어 있지 않다. 따라서, 스루홀도금에 의해 1층째, 2층째, 4층째의 도체층간의 도통만이 도모된다.
이하의 예는 모두 제1의 절연층(61), 제2의 절연층(62), 제3의 절연층(63), 제1의 도체층(64), 제2의 도체층(65), 제3의 도체층(66), 제4의 도체층(67)으로 이루어지며, 블라인드공부를 포함하여 최외층에 도금층(68)이 피착 형성되어 이루어진 것이다.
먼저, 제10도 내지 제20도는 각각 기판의 한쪽에서 연마분을 분사해서 블라인드공부를 형성한 예를 도시한 것이다.
제10도는 앞의 제9도에 도시한 구성을 4층 배선기판에 응용한 예이며, 제1의 도체층(64)과 제3의 도체층(66)이 블라인드공부에 피착형성되는 도금층(68)에 의해 접속되고, 이들 제1의 도체층(64)과 제3의 도체층(66)의 중간에 배치되는 제2의 도체층(65)은 접속되어 있지 않은 예이다.
제11도는 앞의 제8도에 도시한 구성을 4층 배선기판의 3층째까지 응용한 예이며 본 예에서는 제1의 도체층(64), 제2의 도체층(65), 제3의 도체층(66)이 점차로 직경이 작아지도록 설정된 블라인드공부의 벽면에 피착되는 도금층(68)에 의해 접속되고, 제4의 도체층(67)에만 접속되어 있지 않다.
제12도는 제1의 도체층(64)과 제4의 도체층(67)이 블라인드공부에 피착 형성되는 도금층(68)에 의해 접속되고, 이들 제1의 도체층(64)과 제4의 도체층(67)의 중간에 배치되는 제2의 도체층(65) 및 제3의 도체층(66)과는 접속되어 있지 않은 예이다.
제13도는 제8도에 도시한 구조를 4층 배선기판에 적용한 예이다. 즉, 블라인드공부는 점차로 직경이 작아지는 3단계의 직경으로 설정되고, 제2의 도체층(65)으로부터 제4의 도체층(67)까지가 원환형 또는 원형상으로 구멍부의 3단계의 저면에 노출되고, 도금층(68)에 의해 접촉면적을 확보한 상태로 접속되어 있다.
제14도는 제13도에 도시한 것의 변형예라고도 할 수 있는 것이지만, 본 예에서는 제4의 도체층(67)으로도 관통하도록 구멍부가 형성되어 있다. 따라서, 이른바 관통스루홀에 가까운 구조로 되어 있으나, 내층의 도체층(65),(66)이 단면(端面) 뿐만 아니라 원환형으로 노출되어 있으므로, 도금층(68)과의 접촉면적의 점에서 유리한 것으로 되어 있다.
제15도는 제12도에 도시한 것의 변형예이지만, 본 예에서는 구멍부가 제4의 도체층(67)의 중앙부를 관통하도록 형성되며, 따라서 관통스루홀에 가까운 구조로되어 있으나, 이 구조는 제4의 도체층(67)과 도금층(68)과의 접촉면적의 점에서 유리하다.
제16도 및 제17도는 모두 제1의 도체층(64)과 제3의 도체층(66) 및 제4의 도체층(67)을 접속하고, 제2의 도체층(65)의 개구부의 개구 직경을 크게 해서, 당해 제2의 도체층(65)은 다른 도체층과 접속되어 있지 않은 예이다. 또한, 제16도에 도시한 예에서는 구멍부의 저면이 제4의 도체층에 의해 폐쇄된 반면, 제17도에 도시한 예에서는 구멍부의 저면에 환형으로 노출되는 제4의 도체층(67)의 중앙부에 개구공이 형성된 형태로 되어 있다.
제18도 및 제19도는 제9도에 도시한 구성을 구체화 한 것으로서, 모두 제1의 도체층(64)과 제2의 도체층(65) 및 제4의 도체층(67)을 접속하고, 제3의 도체층(66)의 개구부의 개구 직경을 크게 해서 제3의 도체층(66)이 다른 도체층과 접속되어 있지 않은 예이다. 제18도에 도시한 것과, 제19도에 도시한 것과의 차이는, 제18도에 도시한 예에서는 구멍부의 저면에서 제4의 도체층(67)의 중앙부가 폐쇄되고, 제19도에 도시한 예에서는 구멍부의 저면에 환형으로 노출되는 제4의 도체층(67)의 중앙부에 개구공이 형성되어 있는 것이다.
제20도는 이른바 관통스루홀과 같은 구성을 연마분의 분사에 의해 실현한 예이다.
다음에, 제21도 내지 제26도는 기판의 양측으로부터 연마분을 분사해서 각각 블라인드공부를 형성한 예를 도시한 것이다.
제21도는 제1의 도체층(674)측 및 제4의 도체층(67)측으로부터 각각 제2의 도체층(65)에 이르는 제1 및 제2의 블라인드공부를 형성하여 이루어진 것으로서, 제3의 도체층(66)만 접속되어 있지 않다.
제22도도 제21도에 도시한 바와 같이, 제1의 도체층(64)측 및 제4의 도체층(67)측으로부터 각각 제2의 도체층(65)에 이르는 제1 및 제2의 블라인드공부를 형성하여 이루어진 것이지만, 본 예에서는 제4의 도체층(67)측으로부터의 제2의 블라인드공부가 2단계의 직경으로되어, 제3의 도체층(66)이 이 블라이드공부에 있어서 제2의 도체층(65)과 제4의 도체층(67)에 접속되어 있다.
제23도 및 제24도는 각각 제21도 및 제22도에 도시한 것의 변형예이며, 모두 블라인드공부 보다 직경이 작은 개구공을 통해 제1의 블라인드공부가 제2의 블라인드공부와 연통한다. 즉, 작은 개구공이 블라인드공부에서 제2의 도체층(65)의 중앙부에 형성되어 있다.
제25도는 이른바 블라인드공부로서 관통스루홀을 기판의 양측으로부터 연마분을 분사함으로써 형성하여 이루어지는 예이다.
제26도는 제1의 도체층(64)과 제2의 도체층(65)으로 형성된 제1블라인드공부와, 제4의 도체층(67)과 제3의 도체층(66)으로 형성된 제2의 블라인드공부를 도시하며, 제1의 도체층(64)과 제2의 도체층(65)은 제1의 블라인드공부를 통해서 도금층(68)에 의해 접속되고, 제4의 도체층(67)과 제3의 도체층(66)은 제2의 블라인드공부를 통해서 도금층(68)에 의해 접속되어 이루어진 것이다.
마지막으로, 드릴가공 또는 연마분의 분사 등의 임의의 수법으로 내측 기판을 통해 관통스루홀을 형성하고, 이 관통스루홀을 통해 블라인드공부를 형성한 예를 제27도에 도시한다. 즉, 도금층(69)을 관통스루홀에 형성하고, 제2의 도체층(65)과 제3의 도체층(66)과는 이 관통스루홀의 도금층(69)에 의해 접속되어 있다. 한편, 제1의 도체층(64)과 제4의 도체층(67)과는 상기 관통스루홀의 내부에 형성된 블라인드공부에 의해 형성된 도금층(68)에 의해 접속되어 있다. 여기서, 상기 제4의 도체층(67)은 블라인드공부의 저면에 노출되어 있으며, 도금층(68)과 제4의 도체층(67) 사이에는 넘은 접촉면적을 확보할 수 있다.
이상, 4층 배선기판을 예로하여 다양한 구성을 설명하였으나, 어느 구조도 4층 배선기판에만 적용되는 것은 아니고, 예를들면 이들 구성을 결합함으로써 임의의 적층수의 다층배선기판에 대응 가능한것은 물론이다.
이상 설명에서 명백한 바와 같이, 본원 발명에 있어서는 도체층간의 접촉면적을 크게 할 수 있으며, 접속신뢰성이 높은 배선기판을제공하는 것이 가능하다.
또한, 본원 발명의 제조방법에 있어서는 연마분을 분사해서 블라인드공을 형성하도록 하고 있으므로, 깊이를 확실하게 제어할 수 있으며 상기 접속신뢰성이 높은 배선기판을 효율적으로 제조할 수 있다. 또한, 연마분을 분사함으로써 형성되는 구멍부의 직경은 매우 작게 할 수 있으며, 고밀도화의 점에서도 유리하다. 그리고, 연마분의 분사에 의한 블라인드공의 가공은 충전재와 성형재로 된 복합 구성을 가진 절연성 기판에도 적용할 수 있으며, 따라서 기판의 절연성이나 기계강도 등에 제약이 가해지지 않는다.

Claims (5)

  1. a) 절연성 기판의 제2의 주면에 제1의 도체층을 형성하는 단계; b) 상기 절연성 기판의 제1의 주면에 에칭에 내성이 있는 마스크를 형성하는 단계; c) 상기 제1의 주면측에서 미세한 연마분(硏磨粉)을 분사하여 상기 절연성 기판을 선택적으로 제거-여기서 상기 연마분의 분사는 절연성 기판이 제거되어 형성된 구멍부의 저면에서 상기 제1의 도체층이 노출될 때까지 계속됨-하는 단계; 및 d) 상기 구멍부의 측벽부와 상기 구멍부의 저면에서 노출된 상기 제1의 도체층을 덮도록 제2의 도체층을 피착하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 배선기판의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마스크는 상기 절연성 기판의 제1의 주면에 형성된 제3의 도체층인 것을 특징으로 하는 다층 배선기판의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 마스크는 상기 절연성 기판의 상기 제1의 주면에 형성된 제3의 도체층과 이 제3의 도체층에 형성된 탄성수지재인 것을 특징으로 하는 다층 배선기판의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 미세한 연마분의 평균입경은 16㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 다층 배선기판의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 미세한 연마분의 경도는 상기 절연성 기판의 경도보다 큰 것을 특징으로 하는 다층 배선기판의 제조방법.
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