KR100865060B1

KR100865060B1 - 플렉스 리지드 배선판

Info

Publication number: KR100865060B1
Application number: KR1020057018964A
Authority: KR
Inventors: 가츠오 가와구치; 히로후미 후타무라
Original assignee: 이비덴 가부시키가이샤
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2008-10-23
Also published as: CN1765161B; US20060169485A1; JPWO2004093508A1; KR20050120778A; CN1765161A; EP1605739A4; WO2004093508A1; EP1605739A1; US7378596B2; US20080105456A1; US7655869B2

Abstract

플렉스 리지드 배선판은, 적어도 서로의 겹침 부분에 접속용 전극 패드를 포함하는 도체층을 갖는 리지드 기판과 플렉시블 기판이 절연성 접착제를 통해 겹침 일체화되어 있고, 또한 리지드 기판과 플렉시블 기판과의 접속용 전극 패드 끼리는, 절연성 접착제를 관통하여 형성되는 괴상 도전체를 통해 전기적, 또한 물리적으로 접속 일체화되어 이루어지고, 고주파 영역에서의 인덕턴스의 저하, 신호 지연의 방지 및 노이즈 저감을 도모하여, 접속 신뢰성이 우수한 플렉스 리지드 배선판을 저렴하게 또한 용이하게 제공한다.

Description

플렉스 리지드 배선판{RIGID-FLEX WIRING BOARD}

본 발명은 플렉시블 기판과 리지드 기판으로 이루어지는 배선판, 특히 리지드부에서의 플렉시블 기판과 리지드 기판의 겹침 일체화의 접속 구조에 특징을 갖는 플렉스 리지드 배선판에 대하여 제안하는 것이다.

최근, 폴더식 휴대 전화 등의 휴대용 전자 기기에는 플렉스 리지드 다층 배선판이 사용되고 있다. 이러한 배선판은 도 20 에 나타내는 바와 같이, 유연성이 없는 리지드부 (500, 520) 와, 유연성이 있는 플렉시블부 (510) 를 플렉시블 기판 (544) 을 통해 연결함과 함께, 리지드부 (500) 에서는, 적층하는 플렉시블 기판 (544) 및 리지드 기판 (500, 520) 표면의 패턴층 (504, 506) 을 도금 스루 홀 (502) 의 도체층을 통해 전기적으로 접속하는 것이 일반적이고, 예를 들어 일본 공개특허공보 평5-90756호에 개시되어 있다.

상기 종래 기술에 관한 플렉스 리지드 다층 배선판은, 도 21 에 나타내는 공정에 의해 제조된다.

먼저, 도 21(a) 에 나타내는 바와 같이, 미리 제작된 리지드 기판 (540, 542) 과 플렉시블 기판 (544) 과, 이들 기판 (540, 542, 544) 을 서로 접착하기 위한 프리프레그 (546, 548) 를 상하로 겹쳐 일체화시킨다. 리지드 기판 (540, 542) 에는 도시하는 바와 같이, 리지드부 (500, 520) 와 플렉시블부 (510) 의 경계를 따라 미리 슬릿 (550) 을 형성해 둔다.

상기 프리프레그 (546, 548) 는 플렉시블부 (510) 에 대응하는 부분이 미리 절제되어 있다. 플렉시블 기판 (544) 의 양면에는 도체 패턴 (511) 이 형성되고, 또한 그 도체 패턴은 커버 레이 (512) 로 보호되어 있다.

상기 리지드 기판 (540) 및 플렉시블 기판 (544) 은 도 21(a) 와 같이 겹쳐 상하 방향으로부터 프레스함으로써, 도 21(b) 에 나타내는 겹침 일체화된 기판으로 한다.

이어서, 프레스후의 일체화된 기판에 대하여 구멍 뚫기, 도금 처리, 패터닝 등을 행함으로써, 도 21(c) 에 나타내는 표면에 패턴층 (504, 506) 을 갖는 배선판이 형성된다.

또, 플렉시블부 (510) 의 플렉시블 기판 (544) 에 대해서는 이 단계에서는 리지드 기판 (540, 542) 으로 덮여 있기 때문에, 상기 도금 처리시에 상기 플렉시블 기판 (544) 의 부분이 도금액의 영향을 받지 않도록 되어 있다.

그 후, 플렉시블부 (510) 를 형성하기 위해, 그 부분에 상당하는 리지드 기판 (540, 542) 의 일부를 상기 슬릿 (550) 을 따라 절단 제거함으로써, 도 21(d) 에 나타내는 플렉스 리지드 다층 배선판을 제조한다.

종래의 상기 플렉스 리지드 다층 배선판은 유리 에폭시 수지나, 유리 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 리지드 기판 사이에 폴리이미드 수지 필름으로 이루어지는 플렉시블 기판을 프리프레그 또는 접착 시트 등을 통해 열압착하고, 그 후, 구멍 뚫기, 스루 홀 도금, 레지스트 도포, 에칭 등의 많은 공정을 거쳐 제조되고 있다.

이러한 제조 프로세스에 있어서는, 도 21(b) 에 나타내는 열압착 공정후의 공정이 복잡해지므로, 공정의 리드타임이 비교적 길다는 문제가 있었다. 또한, 리지드 기판의 일부를 제거하는 공정 (도 21(d)) 에서는 두께 방향에 대한 위치의 정확성이 요구됨과 함께, 리지드 기판의 일부를 절삭 공구 등에 의해 잘라낼 필요가 있기 때문에, 기판의 표면을 손상시키는 경우가 많다는 문제가 있었다.

또한, 상기 플렉스 리지드 배선판은 이종 재료를 조합하여 구성되어 있기 때문에, 열압착시의 열수축량의 차이에 기인하는 위치 어긋남이 발생하거나, 구멍을뚫을 때 스미어 발생이나 스루 홀 도금의 피복성이 나빠지는 등의 문제점이 생기는 등, 나아가서는 높은 수율로 제조할 수 없다는 문제도 있었다.

또한, 플렉시블 기판과 리지드 기판은 열팽창 계수가 다르기 때문에, 이들 기판을 관통하여 형성되는 스루 홀과 그 기판의 경계 부분에 있어서, 스루 홀 도금이 박리되거나 크랙이 발생하는 경우가 있어 접속 신뢰성이 부족하다는 문제도 있었다.

또, 종래의 상기 플렉스 리지드 다층 배선판은, 기본적으로는 플렉시블 기판의 양면 (표면 및 이면) 에 리지드 기판을 적층하고, 이들을 관통하도록 형성된 스루 홀을 통해 전기적 접속하는 구성으로 되어 있다.

이러한 접속 구조에서는, 신호는 일측의 리지드 기판으로부터 스루 홀 내면의 도금 도체층을 통해 플렉시블 기판에 전달되는데, 타측의 리지드 기판을 향하는 스루 홀 내면의 도체층은 신호가 통과하지 않는 부분 (불필요부) 이고, 그와 같은 불필요부의 LC (리액턴스 및 정전 용량) 성분에 기인하는 신호 지연, 특히 기가 레벨의 고주파역에 있어서의 신호 지연이 생기거나, 또한 그와 같은 불필요부에서 반사된 신호에 의해 노이즈가 발생하여 신호 파형에 혼란이 생긴다는 문제도 있었다.

또, 상기 종래 기술의 경우, 플렉시블 기판이 다층 리지드 기판의 측면으로부터 인출된다는 기판 구조로 한정되어 있기 때문에, 자유로운 배선 접속 구조를 얻을 수 없다는 문제도 있었다.

또한, 플렉스 리지드 배선판은 휴대용 전자 기기내에 수용되어 있다. 그 배선판이 수용되어 있는 기기를 낙하시켰다고 해도 쉽게 고장이 발생하지 않도록 하기 위해, 배선판 자체에도 낙하해도 보다 내성이 요구되고 있다.

발명의 개시

그래서, 본 발명의 목적은 종래 기술이 갖는 상기 기술한 문제가 없고, 고주파역에서의 인덕턴스의 저하나, 신호 지연 또는 반사파에 의한 노이즈의 저감에 유효하고, 접속 신뢰성이나 그 밖의 신뢰성이 우수함과 함께, 배선 접속 구조의 자유도가 높고, 더욱이 높은 수율로 제조할 수 있는 플렉스 리지드 배선판을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 실현하기 위해, 발명자들은 주로 리지드부에서의 플렉시블 기판과 리지드 기판의 층간 접속 구조에 관하여 예의 연구한 결과, 리지드 기판에 접속용 전극 패드를 형성함과 함께, 플렉시블 기판상에도 리지드 기판의 접속용 전극 패드에 대향하는 위치에 접속용 전극 패드를 형성하고, 이들 기판을 절연성 접착제를 통해 일체화하고, 또한 상기 접속용 전극 패드끼리를 절연성 접착제층을 관통하도록 형성되는 괴상 도전체를 통해 전기적 또한 물리적으로 접속하는 구조로 하면, 상기 기술한 종래 기술의 문제를 일거에 해결할 수 있는 것을 알아 내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 접속용 전극 패드를 포함하는 도체층을 갖는 경질 기판으로 이루어지는 리지드 기판과, 접속용 전극 패드를 포함하는 도체층을 갖는 가요성 기재로 이루어지는 플렉시블 기판을 겹쳐 일체화함과 함께, 전기적으로 접속하여 이루어지는 플렉스 리지드 배선판에 있어서,

상기 리지드 기판 및 플렉시블 기판의 적어도 서로의 겹침 부분에는 절연성 접착제를 개재시킴과 함께, 상기 리지드 기판과 플렉시블 기판의 상기 접속용 전극 패드끼리를 상기 절연성 접착제를 관통하도록 형성되는 괴상 도전체를 통해 전기적 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판이다.

이하의 설명에 있어서, 단지 플렉시블 기판 및 리지드 기판이라고 할 때에는 단층, 다층의 양측을 포함하는 것으로 한다. 또한, 본 발명에 있어서, 상기 절연성 접착제로는 이방성 도전성 수지와 같은, 소위 수지 중에 도전 입자가 분산되어 가압에 의해 도통이 발생하는 것은, 포함되지 않는 것은 말할 필요도 없다.

본 발명에 있어서, 상기 플렉스 리지드 배선판은 하나의 플렉시블 기판에 대하여 리지드 기판의 복수를 다층상으로 겹친 형태로 한 것이 바람직하다.

그 이유는 리지드 기판의 층수를 필요에 따라 증감시킴으로써, 예를 들어 이 배선판을 휴대 전화 등에 장착한 경우, 실장 부품이나 케이싱의 형상에 용이하게 맞출 수 있게 되기 때문이다.

본 발명에 있어서, 상기 괴상 도전체는 리지드 기판 또는 플렉시블 기판의 어느 일측의 접속용 전극 패드상에 돌출 형성한 것이 바람직하다.

그 이유는 절연성 접착제층을 관통하기 쉬워져 리지드 기판과 플렉시블 기판의 겹침 일체화가 용이해지기 때문이다.

또한, 상기 접속용 전극 패드는 리지드 기판 및 플렉시블 기판의 각각의 편면 또는 양면에 형성되는 것이 바람직하다.

그 이유는 플렉시블 기판에 겹쳐지는 리지드 기판의 층수를 용이하게 증가시킬 수 있고, 또 양자간의 전기적 또한 물리적인 접속을 확실하게 행할 수 있고, 더욱이 접속용 전극 패드의 형성 정밀도를 높일 수 있기 때문이다.

또한, 접속용 전극 패드를 플렉시블 기판의 양면에 형성하는 경우에는 그들 접속용 전극 패드 사이를 전기적으로 접속하는 도통로 (비아 홀) 를 형성해도 된다.

본 발명에 있어서, 상기 플렉시블 기판의 복수 개소에서 리지드 기판이 전기적 접속되고, 도체층 및 수지 절연층으로 이루어지는 리지드 기판은 단층 또는 다층으로 형성해도 되고, 이와 같이 하여 개별로 형성된 각 리지드 기판을 괴상 도전체를 통해 플렉시블 기판의 편면 또는 양면에 대하여 겹침 일체화한다.

상기 리지드 기판의 접속용 전극 패드는 리지드 기판의 전체 표면에 걸쳐 형성해도 되고, 또는 한정된 영역에 형성해도 된다.

도 1 은 본 발명에 관한 플렉스 리지드 배선판을 구성하는 리지드 기판과 플렉시블 기판이 겹치는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명에 있어서는, 리지드 기판과 플렉시블 기판의 접합 영역, 즉 리지드 기판과 플렉시블 기판이 서로 겹쳐지는 부분의 면적 (B) 은 리지드 기판의 표면적 (A) 의 40% 이하의 범위인 것이 바람직하다.

이러한 겹침 범위에서는 리지드 기판과 플렉시블 기판을 구성하는 재료의 열팽창률의 차이에 기인하는 문제의 발생이 적어지고, 냉열 사이클 등의 신뢰성 시험을 행해도 접속 신뢰성이 향상된다.

상기 겹침 범위가 리지드 기판의 표면적의 5% 이상이고, 또한 40% 이하의 범위내인 것이 보다 바람직하고, 그와 같은 겹침 범위에서 접속용 전극 패드끼리가 괴상 도전체를 통해 접속되고, 또한 절연성 접착제에 의해 리지드 기판과 플렉시블 기판이 일체화되어 있는 것이 바람직하다.

그 이유는 겹침 범위가 5% 미만이면, 절연성 접착제 및 괴상 도전체에 의해 리지드 기판과 플렉시블 기판 사이의 충분한 밀착력을 얻을 수 없고, 인장 시험 등의 강도 시험을 행하면, 강도가 저하되기 때문에, 패드간의 접속에 문제를 일으키는 등의 트러블이 발생하기 쉬워지기 때문이다. 한편, 겹침 범위가 40% 를 초과하면, 비교적 큰 플렉시블 기판의 열팽창 계수와, 비교적 작은 리지드 기판의 열팽창 계수의 차이에 의한 영향이 커져 냉열 사이클에 의해 단선이 생기기 쉬워지기 때문이다.

즉, 겹침 범위를 5% 이상, 40% 이하로 함으로써, 리지드 기판과 플렉시블 기판 사이의 밀착력을 충분히 유지하면서, 냉열 사이클에 기인하는 단선을 억제하여 전기적 접속을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 겹침 범위가 리지드 기판의 표면적의 10% 이상이고, 또한 25% 이하의 범위인 것이 더욱 바람직하고, 그와 같은 겹침 범위에서는 리지드 기판이나 플렉시블 기판을 구성하는 재료의 열팽창 계수의 차이에 의한 영향을 작게 할 수 있기 때문에, 그 밖의 편차를 상쇄하여 전기적 접속성이나 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 리지드 기판의 층간 접속부의 위치와 플렉시블 기판의 층간 접속부의 위치를 일치시키고, 이들 층간 접속부끼리를 겹쳐 도통시킨 스택 구조부가 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유는 소위 스택 구조로 함으로써, 배선 길이를 짧게 할 수 있어 대전력이 필요한 전자 부품의 실장에 적합한 것이 되기 때문이다.

또한, 스택 구조 부근의 강도가 증가하고, 냉열 사이클에 기인하는 응력이 완충되어 전기적 접속이 향상된다.

상기 리지드 기판 및 플렉시블 기판에 형성한 접속용 전극 패드 중, 괴상 도전체와 접촉하는 면적이 보다 작은 쪽의 접속용 전극 패드의 면적을 S₀ 으로 하고, 그 접속용 전극 패드와 괴상 도전체와의 접촉 면적을 S₁ 로 했을 때, 그 면적비 (S₁/S₀) 를 0.4 ≤ S₁/S₀ ≤ 0.9 로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는 상기 면적비 (S₁/S₀) 가 0.4 미만에서는 접촉 면적이 너무 작아 리지드 기판과 플렉시블 기판의 전기적 또한 물리적인 접속을 충분히 확보할 수 없고, 한편, S₁/S₀ 이 0.9 를 초과하면, 괴상 도전체의 비율이 너무 높아 괴상 도전체의 팽창 수축의 영향에 의해 리지드 기판과 플렉시블 기판 사이에서 단선이 생기기 쉬워지기 때문이다.

본 발명에 있어서, 상기 괴상 도전체는 구상이나 반구상 등의 볼록 곡면 형상, 각주나 원주 등의 주상, 각추나 원추 등의 추상 (錐狀) 또는 핀형상으로 이루어지는 벌크 도체인 것이 바람직하고, 그 괴상 도전체를 형성하는 도전성 재료로는 구리, 금, 은, 주석 등의 금속이나, 그들의 합금, 또는 여러 가지의 땜납 등을 들 수 있다.

상기 볼록 곡면 형상, 주상 또는 추상의 괴상 도전체는 도금이나, 인쇄법, 전사법, 매립법 (임플란트), 전착 등의 수법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

상기 괴상 도전체로는 금속 페이스트를 인쇄법을 사용하여 성형하고, 그 후, 경화시킴으로써 얻어지는 원추 등의 추형 범프가 바람직하다.

그 이유는 추형 범프이면, 리지드 기판과 플렉시블 기판을 겹침 일체화할 때, 절연성 접착제층을 관통하기 쉬워지고, 또 추형 범프 선단부의 압축 변형에 의해 접촉 면적을 크게 할 수 있기 때문이다.

또한, 접촉 면적을 크게 하는 것이 냉열 사이클에 기인하는 응력이 발생했다고 해도, 전기 접속을 위한 접속이 확보되는 것이다. 즉, 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이다.

본 발명에 있어서, 괴상 도전체가 상기 원추와 같은 추형 범프인 경우, 리지드 기판과 플렉시블 기판 사이에 형성된 절연성 접착제층은 프리프레그로 이루어지는 것이 바람직하다. 추형 범프가 관통하기 쉽기 때문이다.

또한, 상기 괴상 도전체는 구리 도금에 의해 형성한 범프이어도 되고, 그와 같은 괴상 도전체는 플렉시블 기판에 형성한 접속용 전극 패드에 대하여 땜납층을 통해 접속 형성되는 것이 바람직하다. 전기적 접속성이 우수하기 때문이다.

또, 상기 괴상 도전체는 Sn-Ag 도금으로부터 형성된 범프이어도 된다. Sn-Ag 는 납프리 땜납이고, 또한 전성 (展性) 이 우수하여 냉열 사이클로 발생하는 응력을 완화하는데 유효하기 때문이다.

본 발명에 있어서, 상기 리지드 기판과 플렉시블 기판의 접속은, 이들에 형성한 스루 홀 형상의 접속용 전극 패드에 핀형상의 상기 괴상 도전체를 끼워 맞춤으로써 행할 수도 있다. 이러한 핀형상의 괴상 도전체를 통한 접속은 필요에 따라 리지드 기판과 플렉시블 기판을 분리시킬 수 있고, 또 기판면에 평행한 방향에 생기는 응력에 대한 항력을 확보할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 리지드 기판 또는 플렉시블 기판의 어느 하나의 접속용 전극 패드상에 전사법에 의해 땜납 범프를 형성하고, 그 땜납 범프로 리지드 기판과 플렉시블 기판의 전기적 접속을 행하는 것이 바람직하다.

그 이유는 전사법에 의해 형성된 땜납 범프는 인쇄법에 의해 형성된 범프에 비해, 형상이 보다 확실하게 전사되기 때문에, 수지의 잔류물이 생기지 않고 접속 안정성의 향상을 도모할 수 있기 때문이다.

본 발명에 의하면,

(a) 접속 신뢰성이 우수한 자유로운 배선 접속 구조로 할 수 있고,

(b) 고주파수 대역에서의 인덕턴스를 저하시키고, 신호 지연 시간을 단축하고, 신호 반사파에 의한 노이즈 발생을 저감할 수 있고,

(c) 괴상 도전체에 의해 접속함으로써, 고온, 고습도하에서 도전체 사이에서 발생하기 쉬운 마이그레이션의 문제 및

(d) 낙하 충격성의 저하를 절연성 접착제에 의해 방지할 수 있고, 더욱이

(e) 제조 비용이 저렴하고, 높은 수율로 제조할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1(a) ∼ (b) 는 본 발명에 관한 플렉스 리지드 배선판을 구성하는 리지드 기판과 플렉시블 기판이 겹쳐지는 것을 개략적으로 나타낸 개략도이다.

도 2(a) ∼ (d) 는 본 발명의 실시예 1 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 제조하는 공정의 일부를 나타내는 도면이다.

도 3(a) ∼ (f) 는 마찬가지로 실시예 1 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 제조하는 공정의 일부를 나타내는 도면이다.

도 4(a) ∼ (b) 는 마찬가지로 실시예 1 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 제조하는 공정의 일부를 나타내는 도면이다.

도 5 는 본 발명의 실시예 1 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 나타내는 도면이다.

도 6(a) ∼ (e) 는 본 발명의 실시예 2 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 제 조하는 공정의 일부를 나타내는 도면이다.

도 7(a) ∼ (c) 는 마찬가지로 실시예 2 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 제조하는 공정의 일부를 나타내는 도면이다.

도 8 은 본 발명의 실시예 3 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 나타내는 도면이다.

도 9 는 본 발명의 실시예 4 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 나타내는 도면이다.

도 10 은 본 발명의 실시예 5 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 나타내는 도면이다.

도 11(a) ∼ (c) 는 본 발명의 실시예 6 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 제조하는 공정의 일부를 나타내는 도면이다.

도 12 는 본 발명의 실시예 6 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 나타내는 도면이다.

도 13(a) ∼ (c) 는 본 발명의 실시예 7 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 제조하는 공정의 일부를 나타내는 도면이다.

도 14 는 비교예 1 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 나타내는 도면이다.

도 15 는 비교예 3 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 나타내는 도면이다.

도 16 은 고주파 영역에서의 인덕턴스의 주파수 의존성을 나타내는 도면이다.

도 17(a) 는 100㎒ 시의 신호 지연을 나타내는 전압 파형도이고, 도 17(b) 는 5㎓ 시의 신호 지연을 나타내는 전압 파형도이다.

도 18 은 반사 노이즈에 의한 파형의 혼란을 나타내는 전압 파형도이고, 본 발명에 의한 접속 구조의 파형에 대하여 종래 기술에 의한 스루 홀 접속 구조의 파형은 반사 노이즈의 영향으로, 오버ㆍ언더로 링잉이 발생하고 있는 것을 나타낸다.

도 19 는 실시예 8 에 대한 괴상 도전체와 접속용 전극 패드의 접촉 면적비와 냉열 사이클 테스트의 상관을 나타내는 도면이다.

도 20 은 종래의 플렉스 리지드 배선판의 단면 구조를 나타내는 개략도이다.

도 21 은 종래의 플렉스 리지드 배선판의 제조 공정을 나타내는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명에 관한 플렉스 리지드 배선판의 특징적인 구성은 접속용 전극 패드를 포함하는 도체층을 갖는 리지드 기판 및 플렉시블 기판의 적어도 서로의 겹침 부분에 절연성 접착제를 개재시켜 겹침 일체화하는 것, 및 상기 리지드 기판과 플렉시블 기판의 접속용 전극 패드끼리를 상기 절연성 접착제를 관통하도록 형성한 상기 괴상 도전체를 통해 전기적 또한 물리적으로 접속시킴으로써 일체화한 점에 있다.

또, 본 발명에 있어서 특징적인 구성으로서 채용되고 있는 「괴상 도전체」 는 구상이나 반구상 등의 볼록 곡면 형상, 각주나 원주 등의 주상, 각추나 원추 등의 추상 또는 핀형상으로 이루어지는 벌크 도체 또는 도전성 입자의 응집체를 포함하는 개념이고, 리지드 기판에 형성한 접속용 전극 패드와 플렉시블 기판에 형성한 접속용 전극 패드를 충분한 접속 강도로 접속하고, 또한 전기적으로 접속할 수 있 는 수단이면 된다.

본 발명에 있어서 사용되는 플렉시블 기판으로는 적당한 굴곡성을 갖는 것이면 되고, 예를 들어 플라스틱 기판, 금속 기판, 필름 기판 등을 사용할 수 있다.

구체적으로는, 유리 에폭시 기판, 유리 폴리이미드 기판, 알루미늄 기판, 철 기판, 폴리이미드 필름 기판, 폴리에틸렌 필름 기판, LCP 기판 (액정 폴리머) 등을 사용할 수 있다. 특히, 편면 또는 양면에 도체 회로를 형성한 폴리이미드계 필름을 기재로 한 것이 바람직하다.

상기 플렉시블 기판의 두께는 10 ∼ 100㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 10㎛ 미만의 두께에서는 전기적 절연성이 저하되기 때문이고, 100㎛ 를 초과하면, 가요성이 저하되기 때문이다.

상기 플렉시블 기판은 그 편면 또는 양면에 접속용 전극 패드를 포함한 도체 회로가 형성되고, 이 도체 회로는 절연 필름의 표면에 도금 처리에 의해 형성하거나, 절연 필름의 표면에 부착된 금속박을 에칭 처리하여 형성되고, 상기 접속용 전극 패드는 도체 회로의 일부로서 형성된다.

이러한 접속용 전극 패드는 기판을 관통하여 타측의 도체 회로와의 전기적 접속을 실시하는 형식의 비아랜드이어도 되고, 이러한 비아 홀을 통해 후술하는 플렉시블 기판과 리지드 기판의 전기적 접속을 도모하도록 해도 된다.

상기 플렉시블 기판에 형성한 접속용 전극 패드는, 그 형상, 크기 및 개수는, 예를 들어 직경이 50 ∼ 500㎛ 정도의 원형으로 하고, 100 ∼ 700㎛ 정도의 피치로 복수 배치한 것이 바람직하다.

그 이유는 50㎛ 미만에서는 접속 신뢰성이 불안정하고, 500㎛ 를 초과하면, 패드 때문에 영역이 증가하여 고밀도 실장에 불리하기 때문이다.

본 발명을 구성하는 리지드 기판은 유연성이 있는 플렉시블 기판과 반대로 유연성이 없는 기판이고, 그 형태, 층수, 형성 방법 등에는 관계 없이 경질이고 용이하게 변형되지 않는 기판이다.

이 리지드 기판에 있어서, 기판을 형성하는 절연성 수지 기재로는 유리 섬유 에폭시 수지 기재, 유리 섬유 비스말레이미드트리아진 수지 기재, 유리 섬유 폴리페닐렌에테르 수지 기재, 아라미드 부직포-에폭시 수지 기재, 아라미드 부직포-폴리이미드 수지 기재에서 선택되는 경질 기재를 사용하는 것이 바람직하고, 유리 섬유 에폭시 수지 기재가 보다 바람직하다.

상기 절연성 수지 기재의 두께는 20 ∼ 600㎛ 정도로 한다. 그 이유는 20㎛ 미만의 두께에서는 강도가 저하되어 취급이 어려짐과 함께, 전기적 절연성에 대한 신뢰성이 낮아지고, 600㎛ 를 초과하면 미세한 비아 형성 및 도전성 물질의 충전이 어려워짐과 함께, 기판 그 자체가 두꺼워지기 때문이다.

이러한 절연성 수지 기재의 편면 또는 양면에는 동박이 부착되고, 그 두께는 5 ∼ 18㎛ 정도로 한다. 그 이유는 후술하는 레이저 가공을 이용하여 절연성 수지 기재에 비아 형성용 개구를 형성할 때, 5㎛ 보다 너무 얇으면 관통되기 때문이고, 반대로 18㎛ 보다 너무 두꺼우면 에칭에 의해 미세한 선폭의 도체 회로 패턴을 형성하기 어렵기 때문이다.

상기 절연성 수지 기재 및 동박으로 구성되는 리지드 기판은 특히 에폭시 수 지를 유리 크로스에 함침시켜 B 스테이지로 한 프리프레그와, 동박을 적층하여 가열 프레스함으로써 얻어지는 편면 동장 (銅張) 적층판을 사용할 수 있다. 이러한 리지드 기판은 동박이 에칭된 후의 취급 중에 배선 패턴이나 비아 위치가 어긋나지 않아 위치 정밀도가 우수하다.

또, 이 리지드 기판의 편면 또는 양면에 형성되는 상기 도체 회로는 두께가 5 ∼ 18㎛ 정도의 동박을, 반경화 상태가 유지된 수지 접착제층을 통해 가열 프레스한 후, 적절하게 에칭 처리함으로써 형성된 것이 바람직하다.

그리고, 그 도체 회로는 기재 표면에 부착된 동박상에 에칭 보호 필름을 부착하여 소정의 회로 패턴의 마스크로 피복한 후, 에칭 처리하고 전극 패드 (비아랜드) 를 포함하여 형성된 것이 바람직하다.

이러한 도체 회로 형성 공정에서는 먼저 동박의 표면에 감광성 드라이 필름 레지스트를 부착한 후, 소정의 회로 패턴을 따라 노광, 현상 처리하여 에칭 레지스트를 형성하고, 에칭 레지스트 비형성 부분의 금속층을 에칭하여 전극 패드를 포함한 도체 회로 패턴으로 한다.

상기 처리 공정에서 에칭액으로는 황산-과산화 수소, 과황산염, 염화 제 2 구리, 염화 제 2 철의 수용액에서 선택되는 적어도 1 종의 수용액을 사용할 수 있다.

또한 상기 동박을 에칭하여 도체 회로를 형성하는 전처리로서, 파인 패턴을 형성하기 쉽게 하기 위해, 미리 동박의 표면 전면을 에칭하여 두께를 1 ∼ 10㎛, 보다 바람직하게는 2 ∼ 8㎛ 정도까지 얇게 할 수 있다.

상기 리지드 기판에 형성되는 접속용 전극 패드는, 그 형상, 크기 및 개수는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 직경이 50 ∼ 500㎛ 정도의 원형으로 하고, 100 ∼ 700㎛ 정도의 피치로 복수 배치하는 것이 바람직하다. 그 이유는 패드의 직경 50㎛ 미만에서는 접속 신뢰성이 불안정하고, 패드의 직경 500㎛ 를 초과하면, 고밀도 실장에 불리하기 때문이다.

또한, 패드 간격인 패드의 피치가 100㎛ 미만에서는 쇼트 등의 접속 신뢰성에 문제를 일으키기 쉽고, 패드의 피치가 700㎛ 를 초과하면 패드의 면적이 증가하므로, 고밀도 실장에 불리하게 된다.

상기 절연성 수지 기재에 비아 홀 형성용 개구 (이하, 「비아 개구」 라고 함) 를 형성한다. 이 비아 개구는 레이저 조사에 의해 형성할 수 있다. 특히, 절연성 수지 기재의 표면에 투명한 보호 필름, 예를 들어 PET 필름을 부착하고, 그 PET 필름의 상측으로부터 탄산 가스 레이저를 조사하고, PET 필름을 관통하여 절연성 수지 기재의 표면으로부터 동박에 달하는 개구를 형성한다. 이러한 가공 조건에 의한 비아 개구 직경은 50 ∼ 250㎛ 정도인 것이 바람직하다. 비아 개구 직경 50㎛ 미만에서는 비아 개구 자체에 어려워지고, 괴상 도전체가 너무 작아져 접속성에 문제가 생기는 경우가 있었다. 반대로 비아 개구 직경 250㎛ 를 초과하면, 비아 형성 영역이 많아지는 등 고밀도화에 어려움이 있었다.

또, 레이저 조사에 의해 형성된 비아 개구의 측면 및 저면에 잔류하는 수지 잔재를 제거하기 위해, 데스미어 처리를 행한다. 이 데스미어 처리는 산소 플라즈마 방전 처리, 코로나 방전 처리, 자외선 레이저 처리 또는 엑시머 레이저 처 리 등에 의해 실시한다.

상기 비아 개구에는 도전성 물질이 충전되어 충전 비아 홀이 형성되는데, 그 도전성 물질로는 도전성 페이스트나 전해 도금 처리에 의해 형성되는 금속 도금이 바람직하다.

상기 충전 비아 홀의 형성 공정을 심플하게 하여 제조 비용을 저감시키고, 수율을 향상시키는 점에서는 도전성 페이스트의 충전이 바람직하고, 접속 신뢰성 면에서는 전해 도금 처리에 의해 형성되는 금속 도금, 예를 들어 구리, 주석, 은, 각종 땜납, 구리/주석, 구리/은 등의 금속 도금이 바람직하고, 특히 전해 구리 도금이 바람직하다. 전해 구리 도금은 충전 비아를 형성하는데 있어서 충전하기 쉬운 것과, 전기 특성에 있어서 우수하기 때문이다. 또한, 전해 구리 도금막은 응력을 완충하기 쉽다는 이점도 있다.

상기 도전성 물질은 절연성 기재를 관통하여 도체 회로에 달하는 비아 개구내에 충전될 뿐만 아니라, 비아 개구의 외측에 소정의 높이까지 돌출 형성할 수도 있고, 그 돌출 높이는 5 ∼ 30㎛ 정도의 범위가 바람직하다.

그 이유는 5㎛ 미만에서는 접속 불량을 초래하기 쉽고, 30㎛ 를 초과하면 저항값이 높아짐과 함께, 가열 프레스 공정에서 열변형했을 때, 절연성 기판의 표면을 따라 너무 넓어지기 때문에, 파인 패턴을 형성할 수 없게 되기 때문이다.

본 발명에 있어서, 리지드 기판과 플렉시블 기판의 전기적 접속은 이하의 (1) ∼ (4) 와 같은 여러 가지 형태를 채용할 수 있고, 이들 접속 형태를 임의로 조합함으로써, 기판 재료를 유효하게 사용할 수 있음과 함께, 자유로운 배선 접속 구조로 할 수 있다.

(1) 리지드 기판의 편면에 플렉시블 기판을 접속하는 경우, 즉, 리지드 기판의 일측의 최외층 표면에 접속용 전극 패드를 형성함과 함께, 플렉시블 기판의 일측의 표면에도 접속용 전극 패드를 형성하고, 각 기판의 전극 패드끼리를 괴상 도전체를 통해 접속시킨다.

(2) 리지드 기판의 양면에 다른 플렉시블 기판을 각각 접속하는 경우, 즉, 리지드 기판의 양측의 최외층 표면에 접속용 전극 패드를 각각 형성함과 함께, 각 플렉시블 기판을 리지드 기판의 양측의 최외층에 형성한 접속용 전극 패드에 대면하여 배치시키고, 그들 대면 배치된 접속용 전극 패드끼리를 괴상 도전체를 통해 접속시킨다.

(3) 플렉시블 기판의 양면에 다른 리지드 기판을 각각 접속하는 경우, 즉, 플렉시블 기판의 양면에 접속용 전극 패드를 형성함과 함께, 그들 접속용 전극 패드에 대하여 일측의 최외층 표면에 접속용 전극 패드가 각각 형성되어 이루어지는, 다른 리지드 기판을 그들 기판의 각 접속용 전극 패드가 각각 대면하도록 배치시키고, 대면 배치된 접속용 전극 패드끼리를 괴상 도전체를 통해 접속시킨다.

(4) 플렉시블 기판의 복수 개소에 있어서, 리지드 기판의 복수가 전기적 접속되는 형태이고, 복수의 리지드 기판은 그들을 구성하는 도체층 및 수지 절연층의 층수가 임의적으로 미리 형성되고, 그들 개별로 형성된 리지드 기판과 플렉시블 기판의 접속용 전극 패드를 대향하여 배치하고, 그들 대향 배치된 접속용 전극 패드끼리를 괴상 도전체를 통해 접속시킨다.

상기 (1) ∼ (4) 의 여러 가지 접속 형태 중에서, 특히 (1) 에 기재된, 리지드 기판의 일측의 최외층 표면에서 플렉시블 기판이 접속되는 형태에 대하여 설명한다.

예를 들어, 리지드 기판의 일측의 외측 표면의 단변에 따른 소정의 표면 영역에는 도체 회로의 일부로서 복수의 접속용 전극 패드가 미리 형성됨과 함께, 플렉시블 기판의 편면의 소정 영역, 예를 들어 가늘고 긴 직사각형 형상의 기판의 단변에 따른 표면 영역에도 리지드 기판에 형성한 접속용 전극 패드에 대응한 복수의 접속용 전극 패드가 미리 형성되고, 이들 복수의 접속용 전극 패드쌍은 리지드 기판측 또는 플렉시블 기판측의 접속용 전극 패드상에 미리 배치한 괴상 도전체에 의해 전기적 또한 물리적으로 접속된다.

또한, 상기 리지드 기판과 플렉시블 기판은 리지드 기판측 또는 플렉시블 기판측의 접속용 전극 패드가 형성되어 있지 않은 표면 영역에 부착 또는 도포 형성된 절연성 접착제층에 의해 접착된다.

상기 접속용 전극 패드는 리지드 기판의 최외층을 구성하는 회로 기판의 하나 또는 2 개에 대하여 도금 처리 또는 에칭 처리에 의해 도체 회로를 형성할 때, 그 도체 회로의 일부로서 형성되고, 또는 최외층을 구성하는 회로 기판의 절연 수지층상에 단독으로 형성되고, 또는 또한 절연 수지층을 관통하여 하층의 도체 회로와의 전기적 접속을 실시하는 비아랜드로서 형성할 수도 있다.

본 발명에 있어서, 상기 리지드 기판에 형성되는 접속용 전극 패드의 형성 영역은 반드시 리지드 기판의 최외층의 절연 수지층 표면의 전체역일 필요는 없고, 충분한 접속 강도가 얻어지는 임의의 위치이면 된다.

예를 들어, 직사각형 형상의 기판의 단변 또는 장변에 따른 주연의 표면 영역이나, 기판의 주연으로부터 중앙을 향하는 표면 영역이어도 된다.

이러한 접속용 전극 패드의 형성 영역을 임의의 위치로 할 수 있기 때문에, 전자 기기 케이스체의 디자인이나, 그 케이스체내에 수용되는 다른 리지드 기판이나 전자 부품 등의 레이아웃에 따라 원하는 방향으로 배선의 인출이 가능해져 매우 유리한 배선 접속 구조를 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서, 리지드 기판의 층간 접속부의 위치와 플렉시블 기판의 층간 접속부의 위치를 일치시키고, 이들 층간 접속부끼리를 괴상 도전체를 통해 겹쳐 도통시킨 스택 구조부를 형성하는 것이 보다 바람직한 실시 형태이고, 그와 같은 스택 구조의 채용에 의해 배선 길이의 단축화를 실현하여 대전력이 필요한 전자 부품의 실장에 바람직한 플렉스 리지드 배선판을 제공할 수 있다.

상기 리지드 기판에 형성한 접속용 전극 패드와, 플렉시블 기판에 형성한 접속용 전극 패드 중, 괴상 도전체와 접촉하는 면적이 보다 작은 쪽의 접속용 전극 패드의 면적을 S₀ 으로 하고, 그와 같은 접속용 전극 패드와 괴상 도전체의 접촉 면적을 S₁ 로 했을 때, 그 면적비 (S₁/S₀) 가 0.4 ≤ S₁/S₀ ≤ 0.9 인 것이 바람직하다.

그 이유는 면적비 (S₁/S₀) 가 0.4 미만에서는 접촉 면적이 너무 작아 플렉시블 기판과 리지드 기판의 전기적 또한 물리적인 접속을 충분히 확보할 수 없기 때문이고, 한편, 면적비 (S₁/S₀) 가 0.9 를 초과하면, 플렉시블 기판과 리지드 기판의 상대적인 위치 어긋남이 커지고, 그들 사이에서 단선이 생기기 쉬워지므로, 우수한 접속 신뢰성을 얻을 수 없기 때문이다.

상기 리지드 기판 및 플렉시블 기판에 형성한 접속용 전극 패드끼리를 접속하는 괴상 도전체는 리지드 기판 또는 플렉시블 기판의 어느 일측의 접속용 전극 패드상에 돌출 형성한 형태인 것이 바람직하다. 리지드 기판과 플렉시블 기판을 겹칠 때, 절연성 접착제층을 관통하기 쉽기 때문이다.

상기 괴상 도전체로는 구리, 금, 은, 주석 등의 금속, 그들의 합금, 또는 여러 가지 땜납 등을 사용하여 도금이나, 인쇄법, 전사법, 매립법 (임플란트), 전착 등의 수법에 의해 구상이나 반구상 등의 매끄러운 볼록 곡면 형상, 각주나 원주 등의 주상, 또는 각추나 원추 등의 추상으로 형성된 범프 (포스트) 나 볼, 또는 핀형상으로 형성된 것이 대표적인데, 이들에 한정되는 것은 아니고, 리지드 기판에 형성한 접속용 전극 패드와 플렉시블 기판에 형성한 접속용 전극 패드를 충분한 접속 강도로 접속하고, 또한 전기적 접속할 수 있는 수단이면 된다.

상기 범프 (포스트) 를 도금에 의해 형성하는 경우에는 구리 도금에 의해 형성한 것이어도 되고, 그와 같은 괴상 도전체는 플렉시블 기판에 형성한 접속용 전극 패드에 대하여 땜납층을 통해 접속되는 것이 바람직하고, 그에 의해 우수한 전기적 접속성이 얻어진다.

또한, 상기 범프 (포스트) 나 볼을 형성하는 땜납으로는 Sn/Pb, Sn/Sb, Sn/Ag, Sn/Ag/Cu, Sn/Cu, Sn/Zn, Sn/Ag/In/Cu 에서 선택되는 적어도 1 종의 땜납으로부터 형성할 수 있다.

즉, 상기 금속 또는 각종 땜납 중에서 선택되는 1 종류로 형성해도 되고, 2 종류 이상을 혼합하여 사용해도 된다.

특히, 자연 환경을 오염시키지 않는다는 사회적 요청에 따라 납을 함유하지 않는, 소위 납프리 땜납을 사용한 범프가 바람직하다. 그와 같은 땜납으로서, 예를 들어 Sn/Sb, Sn/Ag, Sn/Ag/Cu, Sn/Cu, Sn/Zn, Sn/Ag/In/Cu 로 이루어지는 땜납을 들 수 있다. 리지드 기판이나 플렉시블 기판의 재료를 고려하여, 융점이 183℃ 인 Sn-37 Pb 땜납이나, 융점이 217℃ 인 Sn-35 Ag-0.7 Cu 땜납이 보다 바람직하다.

또한, Sn/Ag 땜납 도금에 의해 형성한 범프는 전성이 우수하여 냉열 사이클로 발생하는 응력을 완화시키는데 유효하기 때문에, 보다 바람직하다.

상기 땜납 범프는 그 높이가 10 ∼ 150㎛ 정도인 것이 바람직하고, 도금, 인쇄법, 전사법, 매립법 (임플란트), 전착 등에 의해 형성할 수 있다.

예를 들어, 인쇄법에 의한 경우에는 접속용 전극 패드를 갖는 리지드 기판 또는 플렉시블 기판의 접속용 전극 패드에 상당하는 기판상의 개소에 원형의 개구를 형성한 인쇄 마스크 (메탈 마스크) 를 탑재하고, 그 마스크를 사용하여 땜납 페이스트를 인쇄하고, 가열 처리함으로써 땜납 범프를 형성한다.

또한, 전사법에 의한 경우에는, 예를 들어 수평면을 갖는 수평 지그판의 당해 수평면상에 접속용 전극 패드를 갖는 리지드 기판 또는 플렉시블 기판, 땜납 캐리어 및 하중용 가압 지그를 순차로 탑재하여 수평 지그판과 가압 지그에 의해 기판 및 땜납 캐리어를 협지하고, 양자를 평행하게 유지하고, 그 후, 리플로에 의해 땜납 캐리어의 땜납 패턴을 접속용 전극 패드상에 전사하고, 그 후, 땜납 캐리어를 제거함으로써 접속용 전극 패드상에 땜납 범프를 형성한다.

또한, 상기 땜납 볼은, 예를 들어 직경이 100 ∼ 800㎛ 정도의 구리구와, 그 구리구를 피복하는 두께 150㎛ 이하의 땜납층으로 형성해도 된다.

상기 리지드 기판과 플렉시블 기판의 전기적 및 물리적 접속은 플렉시블 기판의 접속용 전극 패드를 리지드 기판의 접속용 전극 패드상의 땜납 범프 또는 땜납 볼에 대하여 가압, 가열하여 땜납을 용융ㆍ고화시킴으로써 행해지는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 리지드 기판과 플렉시블 기판을 서로 접착, 고정시키고, 또한 상기 괴상 도전체가 관통하여 끼워지는 절연성 접착제층을 이루는 수지로는, 예를 들어 폴리비닐부티랄 수지, 페놀 수지, 니트릴 러버, 폴리이미드 수지, 페녹시 수지, 자일렌 수지 또는 이들의 2 종 이상의 혼합물, 폴리카보네이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르이미드 수지, 액정 폴리머, 폴리아미드 수지 등도 사용하는 것이 가능하다. 또한, 상기 수지에 유리 매트, 무기 충전제, 유리 크로스 등을 배합한 것 (프리프레그) 이어도 된다.

예를 들어, 프리프레그를 사용하는 경우에는 리지드 기판과 플렉시블 기판 사이에 프리프레그 등을 개재시킨 상태에서 열프레스함으로써 절연성 접착제층을 형성한다.

상기 프리프레그를 사용하는 경우에는, 접속용 전극 패드상에 형성하는 범프로는 금속 페이스트를 소정의 형상으로 성형한 후, 경화하여 형성한 범프인 것이 바람직하고, 소정의 위치에 정밀도 좋게 관통형 도체로를 형성하기 위해, 그 선단부가 절연성 접착제층을 용이하게 관통하여 끼울 수 있는 원추형, 각추형 등이 바람직한데, 반구상, 사다리꼴 등이어도 된다.

상기 금속 페이스트는, 예를 들어 은, 금, 구리, 땜납 가루, 탄소 가루 등의 도전성 분말, 이들의 합금 분말 또는 복합 (혼합) 금속 분말과, 예를 들어 폴리카보네이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에스테르 수지, 페녹시 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지 등의 바인더 성분을 혼합하여 조제된 도전성 조성물로 구성할 수 있다.

그리고, 상기 금속 범프는, 예를 들어 비교적 두꺼운 메탈 마스크를 사용한 인쇄법에 의해 어스펙트비가 높은 도전성 범프로서 형성할 수 있고, 그 범프의 높이는 절연성 접착제층의 두께의 1.3 배 정도 이상이 바람직하다. 예를 들어, 절연성 접착제층의 두께를 50㎛ 로 하면, 65 ∼ 150㎛ 정도로 설정된다.

(실시예 1)

(A) 플렉시블 기판의 제조 공정

(1) 본 발명에 관한 플렉스 리지드 배선판을 제조하는데 있어서, 그것을 구성하는 플렉시블 기판 (100A) 을 제작하는 출발 재료로서, 두께 25㎛ 의 폴리이미드계 수지로 이루어지는 절연성 필름 (11) 의 양면에 두께가 18㎛ 인 동박 (12) 이 라미네이트된 적층 필름 (신닛테츠 화학 제조 : 에스파넥스 SB) 을 사용하였다 (도 2(a)).

(2) 상기 절연성 필름 (11) 의 양면에 라미네이트된 동박 (12) 을 염화 제 2 구리 수용액을 사용하여 에칭하여 패턴 (13) 및 직경 250㎛ 의 접속용 전극 패드 (16) 를 형성하고, 이 배선 패턴상에 감광성 에폭시 수지 (히타치 화성 제조 : FR-5538EA) 를 도포하여 80℃ 에서 3 시간 건조시킨 후, 자외선에 의해 노광하고, 디메틸렌글리콜디에틸에테르를 사용하여 현상 처리함으로써, 직경 300㎛ 의 크기의 개구 (15) 를 갖는, 패턴 (13) 을 보호하는 두께 25㎛ 의 수지제 커버층 (14) 을 형성하였다 (도 2(b) ∼ (d)).

(B) 리지드 기판의 제조 공정

(1) 유리 에폭시 수지로 이루어지는 기판 (21) 의 양면에 12㎛ 의 동박 (22) 이 라미네이트된 두께 0.11㎜ 의 양면 동장 적층판 (마쯔시타 전공 제조 : R-1766, 도 3(a) 참조) 의 편면에 염화 제 2 구리 수용액을 사용하여 레이저 조사용 개구 (24) 를 형성하고, 또한 탄산 가스 레이저를 사용하여 직경 250㎛ 의 구리 도금 충전용 개구 (26) 를 형성하였다 (도 3(b), (c) 참조).

(2) 또한, 관통 구멍 (26) 의 내벽에 Pd 촉매를 부여하고, 이하와 같은 조성 및 조건하에서 무전해 구리 도금 처리를 한 후, 추가로 전해 구리 도금 처리를 함으로써, 개구 (26) 의 내부를 구리 도금 (28) 으로 충전하였다 (도 3(d) 참조).

(무전해 구리 도금 용액)

황산 구리 10g/리터

HCHO 8g/리터

NaOH 5g/리터

롯셀염 45g/리터

온도 30℃

(전해 구리 도금 용액)

황산 180g/리터

황산 구리 80g/리터

아트텍 재팬 제조 상품명 카파라시드 GL

1㎖/리터

(도금 조건)

전류 밀도 2A/dm²

시간 30 분

온도 25℃

(3) 상기 구리 도금 (28) 으로 충전한 기판의 양면을 염화 제 2 구리 수용액을 사용하여 에칭하고, 표면 및 이면에 각각 패턴 (32, 34) 을 형성함과 함께, 패턴 (34) 의 일부를 접속용 전극 패드 (36) 에 형성하였다. 또한, 기판을 루터로 가공하였다 (도 3(e) 참조).

(4) 이어서, 원추 형상의 개구를 형성한 메탈 마스크를 사용하여 은 페이스트 (DUPONT 사 제조 : 상품명 SOLAMET) 를 스키지를 사용하여 충전하고, 접속용 전극 패드 (36) 상에 원추 형상의 돌기 (40), 즉 땜납 범프를 형성하였다. 또한, 이것을 150℃ 에서 1 시간 가열하고 경화시켜 리지드 기판 (200A) 을 제조하였다 ( 도 3(f) 참조).

(C) 적층 공정

(1) 상기 (B) 에서 제조한 리지드 기판 (200A) 의 원추형 돌기 (40) 에 대하여, 프리프레그 (42) (히타치 화성 제조 : GIA-671N) 를 10㎏/㎠ 의 압력으로 찔러 관통시켰다 (도 4(a)).

(2) 다음으로, 상기 (A) 에서 제조한 플렉시블 기판 (100A) 과 리지드 기판 (200A) 을 적층하고, 180℃, 40㎏/㎠ 로 가열 프레스하여 (도 4(b) 참조), 도 5 에 나타내는 괴상 도전체 (44) 로 접속된 플렉스 리지드 배선판 (300A) 을 얻었다.

또, 괴상 도전체 (44) 와 플렉시블 기판 (100A) 의 접속용 전극 패드 (16) 의 접속 면적 (S₁) 은 3.92 × 10^-2㎟ 이고, 접속 패드 면적 (S₀) 은 4.9 × 10^-2㎟ 이기 때문에, S₁/S₀ 은 0.8 이 되었다.

(실시예 2)

(A) 플렉시블 기판의 제조 공정

(1) 본 발명에 관한 플렉스 리지드 배선판을 제조하는데 있어서, 그것을 구성하는 플렉시블 기판을 제작하는 출발 재료로서, 두께 25㎛ 의 폴리이미드계 수지로 이루어지는 절연성 필름 (11) 의 양면에 두께가 18㎛ 의 동박 (12) 이 라미네이트된 적층 필름 (신닛테츠 화학 제조 : 에스파넥스 SB) 을 사용하였다.

(2) 상기 절연성 필름 (11) 의 양면에 라미네이트된 동박 (12) 을 염화 제 2 구리 수용액을 사용하여 에칭하여 패턴 (13) 을 형성하고, 이 패턴상에 디메틸렌글 리콜디메틸에테르에 용해시킨 60 중량% 의 크레졸노볼락형 에폭시 수지 (닛폰 화약 제조) 를 도포하여 80℃ 에서 3 시간 건조시키고, 미경화 에폭시 수지층 (50 ; 접착제층) 을 형성하여 플렉시블 기판으로 하였다.

(B) 리지드 기판의 제조 공정

(1) 유리 에폭시 수지로 이루어지는 기판 (21) 의 편면에 12㎛ 의 동박 (22) 이 라미네이트된 두께 0.11㎜ 의 편면 동장 적층판 (도 6(a)) 에 탄산 가스 레이저를 사용하여 직경 150㎛ 의 구리 도금 충전용 개구 (26) 를 형성하였다 (도 6(b)).

(2) 상기 개구 (26) 내에 Pd 촉매를 부여하고, 무전해 구리 도금을 실시한 후, 추가로 전해 구리 도금을 실시함으로써, 개구 (26) 의 내부에 구리 도금 (28) 을 충전함과 함께, 기판 표면으로부터 3㎛ 의 높이로 돌출하는 돌기 (29) 를 형성하였다 (도 6(c)).

또, 무전해 구리 도금 및 전기 도금의 조성은 실시예 1 에 준한다.

(3) 또한, 상기 돌기 (29) 의 표면에 이하와 같은 조건하에서 땜납 도금을 실시하고, 돌기 (29) 의 표면을 덮는 땜납층 (31) 을 형성하였다 (도 6(d)).

(전해 땜납 도금 용액)

Sn(BF₄)₂ 25g/리터

Pb(BF₄)₂ 12g/리터

(도금 조건)

온도 20℃

전류 밀도 0.4A/dm²

(4) 상기 편면 동장 적층판의 편면에 부착한 동박 (22) 을 염화 제 2 구리 수용액을 사용하여 에칭 처리하고, 도체 패턴 (32) 을 형성하였다 (도 6(e)).

(5) 추가로 루터 가공하여 리지드 기판 (200B) 으로 하였다 (도 7(a)).

(C) 적층 공정

상기 (A) 에서 제작한 플렉시블 기판 (100B) 과, 상기 (B) 에서 제작한 리지드 기판 (200B) 을 적층하고, 180℃, 40㎏/㎠ 로 가열 프레스하고 (도 7(b)), 또한 200℃ 까지 승온시켜 땜납을 용융시킴으로써, 구리 도금으로 이루어지는 돌기 (29) 와 땜납층으로 이루어지는 괴상 도전체 (40) 를 통해 접속 일체화된 플렉스 리지드 배선판 (300B) 을 얻었다 (도 7(c)).

상기 가열 프레스시에 플렉시블 기판 (100B) 의 미경화 에폭시 수지층 (50) 을 돌기 (29) 가 관통하여 리지드 기판 (200B) 에 접촉하고, 또한 200℃ 의 리플로에 의해 땜납층 (31) 이 용융되어 전기적인 접속이 달성된다.

(실시예 3)

(A) 플렉시블 기판의 제조 공정

(1) 본 발명에 관한 플렉스 리지드 배선판을 제조하는데 있어서, 그것을 구성하는 플렉시블 기판의 출발 재료로서, 두께 25㎛ 의 폴리이미드계 수지로 이루어지는 절연성 필름 (11) 의 양면에 두께가 18㎛ 의 동박 (12) 이 라미네이트된 적층 필름 (신닛테츠 화학 제조 : 에스파넥스 SB) 을 사용하였다.

(2) 상기 절연성 필름 (11) 의 양면에 라미네이트된 동박 (12) 을 염화 제 2 구리 수용액을 사용하여 에칭하여 패턴 (13) 을 형성하고, 이 패턴상에 디메틸렌글리콜디메틸에테르에 용해시킨 60 중량% 의 크레졸노볼락형 에폭시 수지 (닛폰 화약 제조) 를 도포하여 80℃ 에서 3 시간 건조시키고, 미경화 에폭시 수지층 (50) 을 형성하여 플렉시블 기판으로 하였다.

(B) 리지드 기판의 제조 공정

(1) 유리 에폭시 수지로 이루어지는 기판 (21) 의 편면에 12㎛ 의 동박 (22) 이 라미네이트된 두께 0.11㎜ 의 편면 동장 적층판 (도 6(a) 참조) 에 탄산 가스 레이저를 사용하여 직경 150㎛ 의 구리 도금 충전용 개구 (26) 를 형성하였다.

(2) 상기 개구 (26) 내에 Pd 촉매를 부여하고, 무전해 구리 도금을 실시한 후, 추가로 전해 구리 도금 처리를 함으로써, 개구 (26) 의 내부에 구리 도금 (28) 을 충전하였다.

또, 무전해 구리 도금 및 전해 구리 도금의 조성은 실시예 1 에 준한다.

(C) 땜납 볼의 제조

직경 0.1㎜ 의 구리 볼 (60 ; 미쯔비시 마테리알 제조) 의 표면에 두께 60㎛ 의 전해 땜납 도금 처리를 하고, 그 표면에 땜납층 (62) 을 형성하여 이루어지는 땜납 볼 (64) 을 얻었다 (도 8 참조). 전해 땜납 도금의 조건은 실시예 2 에 준한다.

(D) 적층 공정

상기 (A) 에서 제작한 플렉시블 기판과, 상기 (B) 에서 제작한 리지드 기판 을 땜납 볼 (64) 을 통해 적층하고, 180℃, 40㎏/㎠ 로 가열 프레스하고, 또한 200℃ 까지 승온시켜 땜납을 용융시키고, 도 8 에 나타내는 괴상 도전체 (66) 로 접속된 플렉스 리지드 배선판 (300C) 을 얻었다.

상기 가열 프레스시에 땜납 볼 (64) 이 플렉시블 기판의 미경화 에폭시 수지층 (50) 을 관통하여 리지드 기판에 접촉하고, 또한 200℃ 의 리플로에 의해 땜납이 용융되어 전기적인 접속이 행해진다.

본 실시예에서는 구리 볼 (60) 자체는 용융되지 않기 때문에, 스페이서의 기능을 가지며, 층간의 거리를 일정하게 유지할 수 있다.

(실시예 4)

(A) 플렉시블 기판의 제조 공정

(2) 상기 동박 (12) 이 양면에 라미네이트된 절연성 필름 (11) 을 염화 제 2 구리 수용액을 사용하여 에칭하여 패턴 (13) 을 형성하고, 이 패턴상에 감광성 에폭시 수지 (히타치 화성 제조 : FR-5538EA) 를 도포하여 80℃ 에서 3 시간 건조시킨 후, 자외선에 의해 노광하여 디메틸렌글리콜디에틸에테르를 사용한 현상 처리를 하여 직경 300㎛ 의 크기의 개구 (15) 를 갖는, 패턴 (13) 을 보호하는 두께 25㎛ 의 수지제 커버층 (14) 을 형성하였다. 또, 그 개구 (15) 에 땜납 페이스트 ( 헤라우스 주식회사 제조) 를 스크린 인쇄하고, 또한 구리제 T-핀 (68) 을 탑재하고, 200℃ 로 리플로하여 T-핀 (68) 을 구비하는 플렉시블 기판을 제조하였다.

(B) 스루 홀을 갖는 리지드 기판의 제조 공정

(1) 유리 에폭시 수지로 이루어지는 기판 (21) 의 편면에 12㎛ 의 동박 (22) 이 라미네이트된 두께 0.11㎜ 의 편면 동장 적층판에 드릴 삭공하고, 또한 무전해 구리 도금 처리 및 전해 구리 도금 처리를 하여 스루 홀 (69) 을 형성하였다.

이어서, 염화 제 2 구리 수용액을 사용하고 에칭 처리하여 도체 패턴 (70) 을 형성하였다.

(2) 또한, 루터에 의해 절단 가공하여 스루 홀 (69) 을 갖는 리지드 기판을 제조하였다.

(C) 접착제 필름의 제조

폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 에폭시 수지액을 도포하고, 이것을 80℃ 에서 1 시간 건조시켜 접착제 필름으로 하였다.

(D) 적층 공정

상기 (B) 에서 제조한 리지드 기판의 스루 홀 (69) 에 땜납 페이스트를 인쇄 충전하고, 상기 (A) 에서 제작한 플렉시블 기판의 T-핀 (68) 에 상기 (C) 에서 제조한 접착제 필름을 관통시켜 리지드 기판과 플렉시블 기판을 적층하고, 180℃, 40㎏/㎠ 로 가열 프레스하고, 또한 200℃ 에서 리플로를 행하여 도 9 에 나타내는 플렉스 리지드 배선판 (300D) 을 제조하였다.

(실시예 5)

기본적으로는 실시예 2 와 동일한데, 플렉시블 기판 (100E) 을 상하 2 개의 리지드 기판 (200E, 200E) 으로 협지하고, 플렉시블 기판 (100E) 의 층간 접속부로서의 비아 홀 (72) 과, 리지드 기판 (200E) 의 층간 접속부로서의 비아 홀 (71) 이 1 축상에 배열되도록, 소위 스택 구조 (73) 를 갖는 플렉스 리지드 기판 (300E) 을 제조하였다 (도 10 참조).

(실시예 6)

(A) 플렉시블 기판의 제조 공정

(1) 본 발명에 관한 플렉스 리지드 배선판을 제조하는데 있어서, 그것을 구성하는 플렉시블 기판 (100F) 을 제작하는 출발 재료로서, 두께 25㎛ 의 폴리이미드계 수지로 이루어지는 절연성 필름 (11) 의 양면에 두께가 18㎛ 의 동박 (12) 이 라미네이트된 적층 필름 (신닛테츠 화학 제조 : 에스파넥스 SB) 을 사용하였다 (도 2(a)).

(2) 상기 절연성 필름 (11) 의 양면에 라미네이트된 동박 (12) 을 염화 제 2 구리 수용액을 사용하여 에칭 처리하고, 패턴 (13) 및 직경 250㎛ 의 접속용 전극 패드 (16) 를 형성하고, 이 패턴상에 감광성 에폭시 수지 (히타치 화성 제조 : FR-5538EA) 를 도포하여 80℃ 에서 3 시간 건조시킨 후, 자외선에 의해 노광하고, 디메틸렌글리콜디에틸에테르를 사용한 현상 처리를 하여 직경 300㎛ 의 크기의 개구 (15) 를 갖는, 패턴을 보호하는 두께 25㎛ 의 수지제 커버층 (14) 을 형성하였다 (도 2(b) ∼ (d)).

(B) 리지드 기판의 제조 공정

(1) 유리 에폭시 수지로 이루어지는 기판 (21) 의 양면에 12㎛ 의 동박 (22) 이 라미네이트된 두께 0.11㎜ 의 양면 동장 적층판 (마쯔시타 전공 제조 : R-1766) 에 염화 제 2 구리 수용액을 사용하여 레이저 조사용 개구 (24) 를 형성하고, 또한 탄산 가스 레이저를 사용하여 직경이 200㎛ 의 구리 도금 충전용 개구 (26) 를 형성하였다 (도 6(b) 참조).

(2) 상기 개구 (26) 내에 Pd 촉매를 부여하고, 무전해 구리 도금을 실시한 후, 또한 전해 구리 도금 처리를 함으로써, 개구 (26) 의 내부에 구리 도금 (28) 을 충전하였다 (도 6(c) 참조).

(3) 상기 구리 도금 (28) 을 충전한 기판의 양면을 염화 제 2 구리 수용액을 사용하여 에칭하고, 표면 및 이면에 각각 패턴 (32, 34) 을 형성함과 함께, 패턴 (34) 의 일부를 접속용 전극 패드 (36) 에 형성하였다. 또한, 기판을 루터로 가공하였다.

(4) 다음으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 (80) 에 땜납 박을 부착하고, 이어서 1N 황산 수용액으로 에칭하여 소정의 장소에 원형 패턴의 땜납층 (82) 을 갖는 필름 시트를 형성하였다.

(5) 상기 (3) 에 있어서, 루터 가공한 기판에 땜납층 (82) 을 갖는 필름 시트를 적층하고 (도 11(a) 참조), 200℃ 에서 리플로하여 땜납 범프 (84) 를 형성하였다 (도 11(b) 참조).

(6) 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 에폭시 수지액을 도포하고, 이것을 80℃ 에서 1 시간 건조시켜 접착제 필름 (86) 으로 하였다.

(C) 적층 공정

상기 (A) 에서 제조한 플렉시블 기판 (100F) 과, 상기 (B) 에서 제조한 리지드 기판 (200F) 을 접착제 필름 (86) 을 통해 적층하고 (도 11(c) 참조), 180℃, 40㎏/㎠ 로 가열 프레스하고, 또한 200℃ 에서 리플로 처리하여 도 12 에 나타내는 플렉스 리지드 배선판 (300F) 을 제조하였다.

(실시예 7)

(A) 플렉시블 기판의 제조 공정

실시예 6 의 (A) 의 (1) ∼ (2) 의 공정과 동일하게 하여 플렉시블 기판을 제조하였다.

(B) 리지드 기판의 제조 공정

(1) 임플란트의 제작에 있어서, 두께 0.11㎜ 의 동박 (93) 에 두께 60㎛ 의 땜납층 (94) 을 적층한 클래드재를 사용하였다.

(2) 이 클래드재를 유리 에폭시 수지로 이루어지는 기판 (21) 의 양면에 18㎛ 의 동박 (22) 이 라미네이트된 두께 0.11㎜ 의 동장 적층판에 탑재하고, 펀치 (89) 에 의해 100㎏/㎠ 의 압력으로 클래드재를 펀칭하고, 이 펀칭한 구리-땜납 포스트 (91) 를 동장 적층판 (20) 에 매립하여 (도 13(a) ∼ (c)) 리지드 기판 (300G) 을 제조하였다.

또, 상기 구리-땜납 포스트 (91) 는 그 땜납 부분 (92) 이 동장 적층판 (20) 으로부터 84㎛ (120㎛ - 36㎛) 돌출되어 있고, 이 돌기 부분 (92) 이 범프로서 기능한다.

(C) 적층 공정

상기 (A) 에서 제조한 플렉시블 기판과, 상기 (B) 에서 제조한 리지드 기판 (300G) 을 실시예 6 과 동일하게 접착제 필름 (86) 을 통해 적층하고, 180℃, 40㎏/㎠ 로 가열 프레스하고, 또한 200℃ 에서 리플로 처리하여 플렉스 리지드 배선판을 제조하였다.

(실시예 8)

실시예 1 과 거의 동일하게 하여 괴상 도전체와 접촉하는 면적이 보다 작은 쪽의 접속용 전극 패드의 면적을 S₀ 으로 하고, 그 접속용 전극 패드와 괴상 도전체의 접촉 면적을 S₁ 로 했을 때의 면적비 (S₁/S₀) 를 0.05 에서 1.0 까지 단계적으로 변화시켜, 다른 면적비 (S₁/S₀) 를 갖는 복수의 플렉스 리지드 배선판을 제조하였다.

(실시예 9)

실시예 1 과 거의 동일한데, 리지드 기판 (200A) 과 플렉시블 기판 (100A) 의 겹침 범위가 리지드 기판 (200A) 의 표면적의 3%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 45%, 50%, 60%, 80%, 100% 로 단계적으로 변화시켜, 다른 겹침 범위를 갖는 복수의 플렉스 리지드 다층 프린트 배선판을 제조하였다.

(비교예 1)

(1) 도 14 에 나타내는 바와 같이, 플렉시블 기판상에 서브트랙티브법에 의해 내층 회로 (610) 및 플렉시블부에 상당하는 도체 회로 (612) 를 형성하고, 이어 서 그 도체 회로상에 펀칭 가공한 커버 레이 필름의 위치를 맞춰 임시로 접착하고, 그 후, 다단 프레스로 가열 프레스함으로써, 내층 회로 기판 및 플렉시블부가 되는 플렉시블 기판 (600) 을 제작하였다.

(2) 유리 에폭시 양면 동장 기판의 일측면에 서브트랙티브법에 의해 별도의 내층 회로 (614) 를 형성하고, 이어서 외형 가공함으로써, 다층 리지드부의 1 개의 도체층을 형성하는 리지드 기판 (620) 을 제작하였다.

(3) 상기 (1), (2) 에서 제작한 플렉시블 기판 (600) 과 복수의 리지드 기판 (620) 을 프리프레그 (622) 를 통해 적층 고정시켜 가열 프레스로 일체화하였다.

다음으로, 얻어진 기판에 구멍을 뚫은 후, 무전해 도금을 실시함으로써, 내층 회로 (610) 와 외층 회로 (614) 를 도금 스루 홀 (624) 을 통해 전기적으로 접속하고, 또한 리지드부의 타면의 도체 회로 (626) 를 형성함으로써, 플렉스 리지드 배선판 (650) 으로 하였다.

(비교예 2)

본 비교예는 실시예 2 와 동일한데, 미경화 에폭시 수지층 (접착제층) 을 형성하지 않고, 땜납의 접착력만으로 접속시켰다.

(비교예 3)

(1) 비교예 3 에 관한 플렉스 리지드 배선판을 제조하는데 있어서, 그것을 구성하는 플렉시블 기판의 출발 재료로서, 두께 25㎛ 의 폴리이미드계 수지로 이루어지는 절연성 필름 (700) 의 양면에 두께가 18㎛ 의 동박이 라미네이트된 적층 필름 (신닛테츠 화학 제조 : 에스파넥스 SB) 을 사용하였다.

(2) 상기 절연성 필름 (700) 의 양면에 라미네이트된 동박을 염화 제 2 구리 수용액을 사용하여 에칭하여 도체 회로 (714) 를 형성하였다.

(3) 감광성 폴리이미드 수지 (히타치 화성 공업 제조) 고형분 100 중량부에 대하여 에폭시 수지 미분말 (도레 제조) 을 12 중량부의 비율로 배합하고, 추가로 N-메틸피롤리돈 용제를 첨가하면서 호모디스퍼 분산기로 점도 5000cp 로 조정하고, 이어서 3 개 롤로 혼련하여 감광성 수지 절연층용 접착제 용액을 얻었다.

(4) 다음으로, 도체 회로 (714) 를 형성한 절연성 필름 (700) 상에 커버 레이 필름을 라미네이트한 후, 상기 감광성 절연층용 접착제 용액을 스피너 (1000rpm) 를 사용하여 도포하고, 수평 상태로 60 분간 실온 방치한 후, 80℃ 에서 10 분간 건조시켜 두께 60㎛ 의 감광성 수지 절연층 (716) 을 형성하였다.

(5) 다음으로, 비아 홀을 형성하는 개소 및 플렉스부에 포토레지스트의 마스크를 형성하고, 초고압 수은등으로 30 초간 노광하였다. 이것을 N-메틸피롤리돈-메탄올 (3 : 1) 혼합 용매로 1 분간 현상 처리함으로써, 도체간 접속용 비아 홀을 형성하였다. 그 후, 초고압 수은등으로 5 분간 노광하고, 추가로 200℃ 에서 30 분간 가열 처리함으로써, 감광성 수지 절연층을 완전히 경화시켰다.

(6) 상기 (5) 에서 얻은 기판을 크롬산 (CrO₃) 800g/l 수용액으로 이루어지는 산화제에 60℃ 에서 2 분간 침지하여 수지 절연층 (716) 의 표면을 조화 (粗化) 하고 나서, 중화 용액 (시프레이사 제조) 에 침지하여 물세정하였다.

(7) 상기 수지 절연층 (716) 의 표면을 조화한 기판에 팔라듐 (시프레이사 제조) 을 부여하여 표면을 활성화시킨 후, 액상 포토레지스트를 도포하고, 애디티브용 무전해 구리 도금액에 10 시간 침지하여 두께 25㎛ 의 무전해 구리 도금막으로 이루어지는 비아 홀 (720) 을 형성하였다.

(8) 다음으로, 상기 (3) 에서 제작한 접착제를 도포하여 (4) ∼ (7) 의 공정을 3 회 반복하였다.

(9) 마지막으로, 상기 (7) 에서 도포한 액상 포토레지스트를 제거하고, 4 층의 플렉스 리지드 다층 프린트 배선판으로 하였다 (도 15 참조).

이상 설명한 실시예 1 ∼ 9 및 비교예 1 ∼ 3 에 대하여 이하와 같은 시험을 실시하였다.

(1) 냉열 사이클 시험 1

실시예 1 ∼ 7, 비교예 1 ∼ 3 에 대하여 －65℃ 에서 15 분 방치, 이어서 125℃ 에서 15 분 방치하는 시험을 1250 회 반복하여 실시하고, 플렉시블 기판과 리지드 기판의 접속 부분에서의 전기적 도통의 유무를 확인하여 이하의 표 1 에 나타냈다. 전기적 도통이 있으면 ○ 로 하고, 없으면 × 로 하였다.

(2) 냉열 사이클 시험 2

실시예 8 의 플렉스 리지드 배선판에 있어서, －65℃ 에서 15 분 방치, 이어서 125℃ 에서 15 분 방치하는 시험을 반복하여 실시하고, 플렉시블 기판과 리지드 기판의 접속 부분에서의 전기적 도통이 없어질 때까지의 시험 횟수를 도 19 에 나타냈다.

(3) 냉열 사이클 시험 3

실시예 9 의 플렉스 리지드 배선판에 있어서, －65℃ 에서 15 분 방치, 이어서 125℃ 에서 15 분 방치하는 시험을 2500 회 반복하여 실시하고, 플렉시블 기판과 리지드 기판의 접속 부분에서의 전기적 도통의 유무를 확인하여 그 결과를 표 2 에 나타냈다.

전기적 도통이 있으면 ○ 로 하고, 전기적 도통이 있지만, 그 저항 변화율이 10% 를 초과한 것을 △ 로 하고, 전기적 도통이 없으면 × 로 하였다.

또, 상기 냉열 사이클 시험 1 ∼ 3 에 있어서, 1500 회의 사이클 시험을 반복하여 실시해도 전기적 도통이 있는 경우를 기준으로 하였다.

(4) 인장 강도 시험

실시예 9 의 플렉스 리지드 배선판에 있어서, 리지드 기판측의 일단을 스프링 저울에 고정시키고, 플렉시블 기판측의 일단을 인장함으로써, 플렉시블 기판과 리지드 기판 사이의 밀착성을 평가하기 위한 인장 시험을 실시하였다. 이 때, 플렉시블 기판이 리지드 기판으로부터 어긋나기 시작한 시점에서의 스프링의 눈금을 강도로서 측정하고, 이러한 측정을 3 회 실시하여 그들 강도의 평균값 (㎏f) 을 구하였다.

리지드 기판과 플렉시블 기판의 겹침 범위를 단계적으로 변화시킨, 다른 플렉스 리지드 배선판에 대한 측정 결과를 표 2 에 나타냈다.

또, 상기 인장 강도 시험에 있어서, 강도의 평균값이 0.8㎏f 인 경우를 기준으로 하였다.

(5) 인덕턴스 측정 시험

실시예 1 ∼ 5 및 7, 비교예 1 및 3 에 대하여 네트워크 애널라이저 (아질렌트 테크놀로지사 제조 E8357A) 를 사용하여 접속 전극 패드간의 인덕턴스의 주파수 변화를 측정하였다.

(6) 파형 측정 시험

임의 파형 제네레이터 (테크트로닉스사 제조 AWG710) 와 디지털 샘플링 오실로스코프 (테크트로닉스사 제조 11801B) 를 조합하여 사용함으로써, 접속 전극 패드간의 펄스 전압 파형의 변화를 측정하였다.

이상의 결과로부터, 괴상 도전체만으로는 냉열 사이클에 대한 내성이 낮은 것이 이해된다. 이것은 플렉시블 기판의 열팽창 계수가 크고, 한편 리지드 기판의 열팽창 계수가 작은 것에 기인하고 있는 것으로 추정된다.

본 발명에서는 절연성 접착제를 채용함으로써, 플렉시블 기판과 리지드 기판의 열팽창 계수차를 완화시킬 수 있고, 그 결과, 내냉열 사이클 특성을 향상시키는 것이 가능해지는 것으로 생각된다.

또한, 실시예 8 의 시험 결과 (도 19) 에 의하면, 상기 괴상 도전체와 접촉하는 면적이 보다 작은 쪽의 접속용 전극 패드 (실시예 8 에서는 괴상 도전체가 원추 형상이기 때문에, 플렉시블 기판측의 접속용 패드 면적) 의 면적을 S₀ 으로 하고, 그 접촉 면적을 S₁ 로 했을 때, 면적비가 0.4 ≤ S₁/S₀ ≤ 0.9 의 범위에, 특히 히트 사이클에 내성이 높은 조건이 존재하는 것을 알았다.

면적비 (S₁/S₀) 가 0.4 미만에서는 접촉 면적이 너무 작아 괴상 도전체와 접속용 패드의 접촉 계면에서의 박리가 생기고, 0.9 를 초과하면 접착제층 중에 있어서의 괴상 도전체의 비율이 너무 커져 열팽창ㆍ냉각 수축에 의한 응력이 커지고, 괴상 도전체와 접속용 패드의 접촉 계면에서 박리가 생기는 것으로 추찰된다.

또한, 실시예 9 의 시험 결과에 의하면, 리지드 기판과 플렉시블 기판의 겹침 범위가 40% 이하인 경우, 냉열 사이클이 1500 회를 초과해도 전기적 도통을 유지할 수 있는 것을 알았다.

리지드 기판과 플렉시블 기판의 겹침 범위가 리지드 기판의 표면적의 5 ∼ 40% 의 범위인 경우, 냉열 사이클 시험에서도 인장 강도 시험에서도 설정된 기준을 만족하는 것이었다. 따라서, 전기적 접속성이나 신뢰성도 향상시킬 수 있는 것을 알았다.

또한, 리지드 기판과 플렉시블 기판의 겹침 범위가, 리지드 기판의 표면적의 5 ∼ 40% 의 범위인 경우, 냉열 사이클이 2000 회를 초과해도, 단선을 발생시키지 않아 전기적 도통을 유지할 수 있는 것을 알았다. 특히, 겹침 범위가 10 ∼ 25% 의 범위인 경우에는, 냉열 사이클을 2500 회 반복하여 실시해도 전기적 도통을 확보할 수 있고, 이러한 겹침 범위가 최적의 범위인 것이 확인되었다.

또한, 도 16 에 의하면, 본 발명과 같이 괴상 도전체를 통해 플렉시블 기판과 리지드 기판이 접속하는 경우에는 스루 홀이나 비아 홀을 통해 접속되는 경우에 비해 고주파 대역에서의 인덕턴스가 낮아지는 것을 알았다.

인덕턴스가 저하되면, 신호 파형이 반사파에 의한 간섭을 받기 어려워져 노이즈 성분을 포함하지 않게 되기 때문이다.

즉, 본 발명과 같이, 괴상 도전체를 통해 플렉시블 기판과 리지드 기판이 접속하는 경우에는, 스루 홀이나 비아 홀을 통해 접속되는 경우에 비해 고주파 대역에서의 노이즈 성분이 적다.

이 이유는 다음과 같이 설명된다. 즉, 고주파수 대역일수록 표피 효과에 의해 표면일수록 전류 밀도가 높아진다. 그 때문에, 스루 홀이나 비아 홀의 경우에는 도체의 표측면, 이측면의 양측 표면에 전류가 흐르게 되지만, 괴상 도전체의 경우에는 괴상 도전체의 표면에만 전류가 흐르게 된다. 따라서, 전류량이 저하되어 전류량에 의존하는 자계 강도도 저하된다. 따라서, 자계 강도에 의존하는 인덕턴스도 저하시킬 수 있다고 추정된다.

반사파에 의한 간섭의 영향을 도 18 에 나타낸다. 본 발명과 같이 괴상 도전체를 사용하여 접속을 도모하는 것이 스루 홀이나 비아 홀을 사용하는 경우보다 반사파의 간섭에 의한 파형의 변형이 적은 것을 알았다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 플렉스 리지드 배선판은 고주파수 대역에 있어서의 인덕턴스의 저하나, 신호 지연 시간의 단축, 신호 반사파에 의한 노이즈 발생의 저감 및 낙하 충격성의 저감 등을 실현할 뿐만 아니라, 우수한 접속 신뢰성과 자유로운 배선 접속 구조를 겸비하여 제조 비용 및 수율 면에서 유리하게 제조할 수 있다.

Claims

개구 및 도체층을 가지는 리지드 기판;

상기 리지드 기판의 개구의 내면에 형성되고 상기 리지드 기판의 도체층에 전기적으로 연결된 무전해 도금층;

상기 무전해 도금층 상에 형성되고 리지드 기판의 개구를 충전하는 전해 도금층;

접속용 전극 패드를 포함하는 도체층을 갖는 플렉시블 기판;

상기 리지드 기판과 상기 플렉시블 기판 사이에 개재되며, 상기 리지드 기판과 플렉시블 기판을 겹쳐 일체화시키는 절연성 접착제; 및

상기 전해 도금층에 형성되며, 상기 절연성 접착제를 관통하고, 상기 리지드 기판의 도체층과 상기 플렉시블 기판의 접촉용 전극 패드를 전기적으로 접속하고 있는 괴상 전도체;

를 포함하며,

상기 리지드 기판과 플렉시블 기판이 서로 겹쳐지는 면적은, 상기 리지드 기판의, 상기 플렉시블 기판에 대향하는 표면 전체 면적의, 5 ∼ 40% 의 범위 내인 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 1 항에 있어서, 상기 하나의 플렉시블 기판에 대하여 복수의 리지드 기판이 다층상으로 겹친 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 괴상 도전체는, 상기 플렉시블 기판의 접속용 전극 패드상에 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 접속용 전극 패드들이, 리지드 기판 및 플렉시블 기판 각각의 양면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 리지드 기판의 층간 접속부의 위치와 상기 플렉시블 기판의 층간 접속부의 위치를 일치시키고, 이들 층간 접속부 끼리를 겹쳐 도통시킨 스택 구조부를 갖는 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 리지드 기판에 형성한 접속용 전극 패드와, 상기 플렉시블 기판에 형성한 접속용 전극 패드 중, 상기 괴상 도전체와 접촉하는 면적이 보다 작은 쪽의 접속용 전극 패드의 면적을 S₀ 으로 하고, 그와 같은 접속용 전극 패드와 상기 괴상 도전체와의 접촉 면적을 S₁ 로 했을 때, 0.4 ≤ S₁/S₀≤ 0.9 인 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 괴상 도전체는, 구상이나 반구상 등의 볼록 곡면 형상, 각주나 원주 등의 주상, 각추나 원추 등의 추상 또는 핀형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 괴상 도전체는, 금속 페이스트로 형성된 원추형 범프인 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 괴상 도전체는, 구리 도금 범프 또는 Sn-Ag 땜납 도금 범프인 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 9 항에 있어서, 상기 괴상 도전체는, 상기 플렉시블 기판에 형성한 접속용 전극 패드에 땜납층을 통해 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 리지드 기판과 플렉시블 기판과의 접속을, 이들에 형성한 스루 홀 형상의 접속용 전극 패드에 핀형상의 상기 괴상 도전체를 끼워 맞춤으로써 행하는 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 괴상 도전체는 땜납 범프를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 리지드 기판과 플렉시블 기판 사이에 개재시키는 절연성 접착제층은, 프리프레그를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 플렉시블 기판은 폴리이미드 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 리지드 기판은 유리 섬유 에폭시 수지 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 무전해 도금층은 상기 리지트 기판의 개구의 내면 전체에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 도체층은 상기 리지드 기판의 한 면에 형성되어 있으며,

상기 리지드 기판의 다른 면으로부터 형성된 개구는 상기 리지드 기판의 상기 한 면에 형성된 도체층까지 이르며, 상기 한 면 및 상기 다른 면은 서로에 대향하고,

무전해 도금층은 상기 도체층에 형성된 것을 특징으로 하는 플렉스 리지드 배선판.