KR101229967B1 - 케이블부를 가지는 다층회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

복수개의 외층으로부터 끌려나온 케이블부를 가지는 박형 다층 플렉시블 회로기판, 및 그 제조방법을 제공하는 것으로, 내층기판(107) 및 외층기판(106)을 가지는 부품실장부와, 상기 내층기판 및 외층기판 중 적어도 한쪽으로부터 끌려나온 케이블부를 구비한 다층 플렉시블 회로기판으로서, 상기 내층기판 및 상기 외층기판이 서로 대향하는 회로를 각각 가지는 다층 플렉시블 회로기판에 있어서, 상기 서로 대향하는 회로는, 1장의 커버필름으로 형성된 상기 케이블부와 공통의 커버(5)로 덮인 것을 특징으로 하는 다층 플렉시블 회로기판, 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Figure R1020087013803
케이블, 다층회로기판

Description

케이블부를 가지는 다층회로기판 및 그 제조방법{Multilayer circuit board having cable portion and method for manufacturing same}
본 발명은 가요성 케이블부를 가지는 다층회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 복수 층을 가지는 가요성 케이블부를 구비한 빌드업형 다층회로기판의 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 5는 종래의 복수 층으로부터 끌어낸 케이블부를 가지는 다층회로기판의 요부 구성을 나타내는 단면도이다. 기재인 폴리이미드 등의 가요성 절연 베이스재(101) 위에, 케이블부를 포함하는 회로패턴을 양면에 가지는 가요성 회로기판(102)의 케이블부가 되는 층이 배치되고, 이 케이블부가 되는 층에 대하여, 폴리이미드 필름 등의 절연필름(103) 위에 접착재(104)를 가지는 커버레이(cover lay; 105)가 접착되어, 외층기판(106) 및 내층기판(107)의 케이블을 형성하고 있다(일본특허공고 평2-55958호 공보 참조).
이 외층기판(106) 및 내층기판(107)의 케이블은, 미리 본떠진 접착재(108)에 의해 접착되어 있다. 층간접속에는, 전체 층을 관통하는 쓰루홀(through hole)이나 근접한 층을 접속하는 블라인드 비아홀(blind via hole)을 이용한다.
또한, 이것과는 별도로, 박형 다층 플렉시블 회로기판을 제조하는 방법이 제 공되고 있다(일본특허공개 평5-90757호 공보 참조). 이것은, 내층기판의 케이블부가 되는 플렉시블 회로기판의 커버필름을 외층기판의 기재, 즉 가요성 절연 베이스재와 공용함으로써, 박형의 4층 플렉시블 다층기판을 제조하는 것이다.
상기 구조 중, 일본특허공고 평2-55958호 공보에 기재된 것은, 다층부(109)의 구성이 복잡하고 두껍기 때문에, 박형화 요구에 대응할 수 없다는 문제가 있다. 더구나, 쓰루홀 및 블라인드 비아홀을 형성하는데 있어 도통구멍을 천공할 때, 도통구멍 내에 각층 재료의 부스러기나 찌꺼기(smear) 등의 이물질이 많이 발생하는 것에 대한 대응 문제가 있다. 즉 부스러기 등의 이물질을 제거하기 위한 디스미어(desmear) 처리 공정이 복잡해진다거나, 디스미어 처리가 부족하여 전기적 접속불량의 원인이 될 우려가 있다. 또한, 구성재료가 많아지기 때문에, 재료비용이 올라간다는 문제도 있다.
또한, 일본특허공개 평5-90757호 공보에 기재된 방법은, 외층 케이블의 형성이 어렵기 때문에, 역시 박형 다층 플렉시블 회로기판을 제조하는 것이 쉽지 않다.
본 발명은 상술한 점을 고려하여 이루어진 것으로, 복수의 외층으로부터 끌려나온 케이블부를 가짐에도 불구하고 박형으로 구성할 수 있는 다층 플렉시블 회로기판, 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 하기 제1 발명인 다층 플렉시블 회로기판, 및 제2 발명인 그 제조방법을 제공한다.
제1 발명은, 내층기판 및 외층기판을 가지는 부품실장부와, 상기 내층기판 및 외층기판 중 적어도 한쪽으로부터 끌려나온 케이블부를 구비한 다층 플렉시블 회로기판으로서, 상기 내층기판 및 상기 외층기판이 서로 대향하는 회로를 각각 가지는 다층 플렉시블 회로기판에 있어서,
상기 서로 대향하는 회로는, 1장의 커버필름으로 형성된 상기 케이블부와 공통의 커버로 덮인 것을 특징으로 하는 다층 플렉시블 회로기판이다.
또한, 제2 발명은, 각각 기재 및 도전층을 가지고 서로 적층된 내층기판 및 외층기판을 가지는 부품실장부와, 상기 내층기판 및 외층기판 중 적어도 한쪽으로부터 끌려나온 케이블부를 구비한 다층 플렉시블 회로기판으로서, 상기 내층기판 및 상기 외층기판이 서로 대향하는 회로를 각각 가지는 다층 플렉시블 회로기판의 제조방법에 있어서,
상기 내층기판 및 상기 외층기판을 준비하는 공정과,
상기 내층기판 및 상기 외층기판 중 적어도 한쪽의 도전층에, 도통용 구멍을 형성하기 위한 마스크 구멍을 가지는 회로패턴을 형성하는 공정과,
상기 회로패턴 위에 커버레이를 설치하는 공정과,
상기 커버레이와 함께 접착재를 통하여 상기 내층기판과 상기 외층기판을 적층하여 다층회로를 형성하는 공정과,
상기 마스크 구멍을 이용하여 상기 외층기판의 기재를 제거하는 공정과,
상기 마스크 구멍을 이용하여 상기 내층기판의 천공가공을 실시하여, 도통용 구멍을 형성하는 공정과,
상기 도통용 구멍에 도전처리를 하여 비아홀을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 다층 플렉시블 회로기판의 제조방법이다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 구성을 나타내는 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에서의 제조공정을 나타내는 공정도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 공정에 이어지는 공정을 나타내는 공정도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 공정에 이어지는 공정을 나타내는 공정도이다.
도 5는 종래의 다층회로기판의 구조를 나타내는 측단면도이다.
**부호의 설명**
1: 기재(가요성 베이스재) 2: 회로기판
3: 절연필름 4: 접착재
5: 커버레이 6: 외층기판(케이블부)
7: 회로기판 8: 접착재
9: 내층기판(케이블부) 10: 다층부
21: 기재 22, 23: 동박
24: 도통용 구멍 25: 전해도금피막
26: 쓰루홀 27: 회로패턴
28, 29: 동박 28a, 29a: 컨포멀 마스크
30: 양면 동장적층판 31, 31a, 31b: 도통용 구멍
32: 불필요한 접착재 33: 비아홀
34: 계단형 비아홀 35: 스킵 비아홀
36: 외층회로패턴 37: 다층회로기판
101: 기재 102: 양면회로기판
103: 절연필름 104: 접착재
105: 커버레이 106: 외층기판(케이블)
107: 내층기판(케이블) 108: 접착재
109: 다층부
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1인 다층 플렉시블 회로기판의 구조를 나타내는 단면도이다. 이것은, 기재인 가요성 절연 베이스재(1) 위에 케이블부를 포함하는 회로패턴을 형성한 회로기판(2)이다. 이 회로기판(2)은 외층기판으로서 사용된다.
이어서, 회로기판(2)에서의 도시한 상하 어느 면에 폴리이미드 등의 절연필름(3)에 접착재(4)를 겹친 커버레이(5)를 접합한다. 이와 같이 하여, 회로기판(2)과 커버레이(5)에 의해 구성된 케이블을 가지는 2개의 외층기판(6)을 준비한다.
한편, 기재(7)의 도시한 상하 양면에 회로패턴을 가지는 양면형 내층기판(9)을 준비한다. 그리고, 커버레이(5)를 끼워넣은 상태에서 내층기판(9)의 도시한 상하 양면에 외층기판(6)을 붙인다.
커버레이(5)는 내층기판(9)에 미리 본뜬 접착재(8)가 접합되고, 이 접착재(8)에 의해 커버레이(5)에서의 절연필름(3)이 접착된다. 그리고, 외층기판(6)과 내층기판(9)은 커버레이(3)에 의해 연속적으로 결합되어 있다. 이에 의해, 외층기판(6)과 내층기판(9)이 겹쳐진 다층부가 박형으로 구성된다.
외층기판(6) 및 내층기판(9)은 이 두 기판(6, 9)으로부터 끌려나온 부분이 가요성 케이블로서 이용되는 것으로, 외층기판(6) 및 내층기판(9)의 적어도 한쪽으로부터 끌려나온다.
(실시예 1의 제조방법)
도 2는 도 1에 나타낸 실시예 1의 제조방법에서의 일부 공정을 나타내는 공정도이다. 도 2의 (1)에서는, 예를 들어, 두께 25㎛의 폴리이미드 등의 가요성 절연재료에 의한 기재(21)의 양면에 두께 8㎛의 동박(22, 23)을 가지는 이른바 양면 동장적층판(銅張積層板)에 대하여, 도통용 구멍(24)을 NC 드릴 등으로 형성한다. 이에 의해, 내층기판(9)이 형성된다.
그리고, 기재(21)에 뚫린 도통용 구멍(24)에 대하여, 도전화 처리 및 그것에 이어 전해도금 처리를 실시하여 10㎛ 정도의 전해도금피막(25)을 형성하고, 층간도전로를 형성한다. 지금까지에 의해 관통형 도통용 구멍(26)이 형성된다.
또한, 양면의 회로패턴에 포토패브리케이션 방법으로 레지스트층의 형성, 노광, 현상, 에칭, 레지스트층 박리 등의 일련의 공정을 하고, 회로패턴(27)을 형성한다. 이에 의해, 양면형 내층기판(9)이 형성된다.
이어서, 도 2의 (2)에서는, 기재(1)의 양면에 두께 12㎛의 동박(28, 29)을 가지는 이른바 양면 동장적층판(30)에 대하여 컨포멀 마스크(28a, 29a)를 형성한다. 이는 상술한 포토패브리케이션 방법으로 실시하는 것으로, 동박(28, 29)에 회 로패턴을 형성한다.
이 때의 동박(28, 29)의 위치맞춤은, 모든 재료에 대하여 이루어지기 때문에, 재료의 신축(伸縮)에 영향을 받지 않고, 위치정밀도를 쉽게 확보할 수 있다. 필요에 따라, 정밀도 높은 위치맞춤이 가능한 노광기(露光機)를 사용하여도 된다. 또한, 접착재와의 밀착성을 향상시키기 위한 조화(粗化)처리를 하여도 된다.
한편, 예를 들어, 12㎛ 두께의 폴리이미드 필름인 절연필름(3) 위에 두께 15㎛의 아크릴·에폭시 등의 접착재(4)를 가지는 이른바, 커버레이(5)를 준비한다. 그리고, 다층회로기판의 빌드업층의 내층측에 커버레이(5)를 진공 프레스, 라미네이트 등으로 붙인다. 지금까지의 공정으로 커버레이(5) 부착 외층기판(6)을 얻을 수 있다.
이어서, 도 2의 (3)에 나타내는 바와 같이, 외층기판(6)을 내층기판(7)에 적층하기 위한 접착재(8)를 위치맞춤한다. 이 접착재(8)는 미리 본떠져 있다. 그리고, 접착재(8)를 끼워넣은 커버레이(5) 부착 외층기판(6)과 내층기판(7)을 진공 프레스 등으로 적층하여 다층회로를 얻는다.
접착재로서는 저점도(low flow) 프리프레그(prepreg) 및 본딩시트 등의 유출이 적은 것이 바람직하다. 접착재(8)의 두께는 15㎛ 정도인 것이 좋다.
도 3의 (4)는 컨포멀 마스크(28a)를 사용한 기재(1)의 에칭제거 공정을 나타내고 있다. 이 공정에서는 도통용 구멍(31) 및 내층기판(9)의 부분에 위치하는 외층기판(6)의 기재(1)를 제거한다.
수지에칭액으로서는 알칼리 금속, 아민계 화합물 및 물을 포함하는 액이 바 람직하다. 이와 같은 수지에칭액을 사용함으로써, 기재(1) 즉 가요성 절연 베이스재의 폴리이미드 필름을 선택적으로 제거하고, 아크릴·에폭시 등의 접착재(4)에 대해서는 거의 에칭작용을 미치지 않는다. 이 때문에 제거할 기재(1)의 폴리이미드 필름을 에칭부족을 일으키지 않고 수지에칭할 수 있다.
또한, 이 수지에칭액을 이용하는 경우, 외층기판(6)의 기재(1)의 폴리이미드 필름은 에칭속도가 빠른 피로멜리트산(pyromellitic acid) 이무술물과 방향족 디아민의 중축합에 의해 얻어지는 폴리이미드 필름(예를 들어, 미국 듀폰사 제품인 카프톤, 일본 카네카 가부시키가이샤 제품인 아피칼)이 바람직하다.
내층기판(9)의 기재(21) 및 커버레이(5)의 절연필름(3)에는, 에칭속도가 느린 비페닐테트라카르복시산 이무수물과 디아미노벤젠의 중축합에 의해 얻어지는 폴리이미드 필름(예를 들어, 일본 우베고산 가부시키가이샤 제품인 유피렉스)이 바람직하다.
또한, 내층기판(7)의 기재(21) 및 커버레이(5)의 절연필름(3)에는, 폴리이미드 대신 아라미드 수지 등의 상기 수지에칭액에 대한 내성이 높은 수지필름을 사용하여도 된다.
도 3의 (5)에서는, 수지에칭으로 가공한 도통용 구멍(31)으로부터 노출된 커버레이(5) 및 접착재(8)에 대하여 계단형(step) 비아홀, 스킵(skip) 비아홀을 형성한다.
이것들을 형성하는 부분에는, 미리 작성한 컨포멀 마스크(28a, 29a)를 이용하여 레이저 가공을 실시하고, 3종류의 도통용 구멍(31, 31a, 31b)을 형성한다. 레 이저법은 UV-YAG 레이저, 탄산가스 레이저, 엑시머 레이저 등으로부터 선택하면 된다.
각 도통용 구멍(31, 31a, 31b)의 직경은 아래와 같이 설정하였다. 먼저, 도통용 구멍(31)은, 기재(1)에 25㎛ 두께의 폴리이미드를 사용하였을 경우, 직경 50㎛로도 제조가능하며, 신뢰성을 확보하기 위한 필요 도금두께가 10㎛ 정도이기 때문에, 여기서는 직경 50㎛로 하였다.
도통용 구멍(31a, 31b)은, 외층기판(6)을 구성하는 층 중 두번째 층으로부터 다섯번째 층까지는 도체층의 두께 증가로 이어지는 10㎛ 이상의 두께 도금을 할 필요가 없어 도체층을 얇게 할 수 있다. 이 때문에, 충전에 필요한 접착재(4, 8)의 두께를 얇게 할 수 있어, 비교적 얇은 도금두께로도 신뢰성을 확보할 수 있다.
도금두께 15~20㎛ 정도에서 신뢰성을 확보할 수 있는 구멍직경으로는, 도통용 구멍(31a)에서는 하측구멍의 직경을 150㎛, 상측구멍의 직경을 150㎛로 하면, 미세배선을 형성할 수 있고 집적도도 향상시킬 수 있다. 또한, 전해도금에 의해 층간접속하기 위한 디스미어 처리 및 도전화 처리를 한다. 컨포멀 마스크를 이용한 가공에는 다이렉트 레이저법을 조합하여도 된다. 한편, 다이렉트 레이저법을 이용하는 경우, 동박의 두께는 20㎛ 이하인 것이 바람직하다.
아울러 내층기판(9)에서의 불필요한 접착재(32)도 레이저 가공으로 제거할 수 있다. 이 경우에 사용하는 레이저의 종류는 깊이방향의 가공정밀도가 뛰어난 엑시머 레이저가 바람직하다.
또한, 생산성의 관점에서 탄산가스 레이저, UV-YAG 레이저를 이용한다면, 깊 이방향의 정밀한 가공을 하기 위해서는, 레이저의 에너지 출력이나 숏(shot) 횟수를 제어한다. 이러한 가공은 도통용 구멍을 가공하는 조건과는 다른 조건에서 실시하는 것이 바람직하다.
특히 탄산가스 레이저를 이용하는 경우에는, 깊이방향에 대한 가공을 높은 정밀도로 하기 어렵다. 그래서, 5㎛ 정도의 잔막(殘膜)을 남기고, 도통용 구멍의 바닥부의 잔막이나 찌꺼기를 제거하는 디스미어 처리에 의해 동시에 불필요한 것을 제거하는 것이 바람직하다. 디스미어 처리에는 플라즈마 및 과망간산을 이용한다.
단, 기기에 대한 조립시에만 휘어지는 케이블과 같이, 굴곡에 대한 요구가 그다지 심하지 않은 경우에는, 외층기판에 부착한 불필요한 접착재는 제거하지 않아도 된다. 이러한 경우, 은 실드필름(shield film)·페이스트 등 모든 실드에 의한 이물질이, 노출된 접착재에 부착하는 것을 방지하고, 더렵혀지고 손상되는 일이 없도록 하는 것이 바람직하다.
도 4의 (6)에 나타내는 공정에서는, 도통용 구멍(31, 31a, 31b)을 가지는 다층회로기재에 15~20㎛ 정도의 전해도금을 하여 층간도통한다. 지금까지의 공정으로, 도통용 구멍(31)으로부터 얻어진 스킵 비아홀(35)을 형성할 수 있고, 빌드업 기판에서의 외층기판으로부터 내층기판까지의 모든 회로의 층간도통을 얻을 수 있다. 또한, 지금까지의 공정에 의해 층간도통이 끝난 다층회로기재를 얻는다.
또한, 삽입부품 등의 실장용 관통구멍이 필요한 경우에는, 도통용 구멍 형성시에 NC 드릴 등으로 관통구멍을 형성하고, 비아홀 도금시에는 쓰루홀을 동시에 형성할 수도 있다.
또한, 외층기판의 회로패턴(36)을 통상을 포토패브리케이션 방법에 의해 형성한다. 이 때, 적층기판의 내층측에 위치하는 커버필름(3) 위에 석출한 도금층이 있으면 이것도 제거한다.
그 후, 필요에 따라 기판 표면에 땜납 도금, 니켈 도금, 금 도금 등의 표면처리를 실시하고, 포토솔더레지스트층의 형성 및 외층가공을 함으로써, 외층기판(6) 또는 내층기판(7)으로부터 끌려나온 케이블을 가지는 다층회로기판(37)을 형성할 수 있다.
한편, 도 2의 (1) 내지 도 4의 (6)의 공정은, 롤투롤(roll to roll) 방식의 적용이 가능하며 생산성을 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 고밀도 실장과 함께, 내층기판, 외층기판에 케이블부를 가지는 다층회로기판이 요구되는 사례로서 아래와 같은 것을 들 수 있다.
디지털 비디오 카메라용 고밀도 실장이 가능한 다층 플렉시블 회로기판은, CSP(칩 사이즈 패키지)를 탑재할 수 있으며, 반복적으로 굴곡하는 케이블, 및 케이스체에 대한 조립시에 휘어져야 할 다른 층으로부터의 케이블이 필요하다.
본 발명에서는 반복굴곡 용도의 케이블에는 외층기판(6)의 케이블을 사용하고, 케이스체에 대한 조립시에 휘어져야 할 다른 층으로부터의 케이블에는 내층기판(7)을 케이블도 함께 사용함으로써 요구에 충분히 따를 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이, 케이블부를 끌어낼 수 있는 외층기판 및 내층기판의 기재 중 하나에 설치된 회로가, 케이블부와 공통의 커버로 덮이는 다층 플렉시블 회로기판을 구성하였기 때문에, 적층구조가 간소화되고 박형화된 다층 플렉 시블 회로기판을 제공할 수 있으며, 또한 재료비를 줄일 수 있기 때문에 비용절감 효과가 있다.
또한, 기판구조가 간소화되어, 그 결과 제조공정이 간단화된 다층 플렉시블 회로기판의 제조방법을 제공할 수 있다. 그리고, 외층기판과 내층기판을 접속하는 비아홀을 형성하는 것에 대하여, 회로패턴에 도통구멍 형성용 마스크 구멍을 설치하고, 이 마스크 구멍을 이용하여 도통구멍을 형성하기 때문에, 회로패턴과 일체화된 신뢰성 높은 도통구멍을 얻을 수 있다.
본 명세서 내용 중에 포함되어 있음.

Claims (4)

  1. 내층기판 및 외층기판이 적층되어 구성된 부품실장부와, 상기 내층기판 및 외층기판의 양쪽으로부터 끌려나온 각 케이블을 가지는 케이블부를 구비하고, 상기 내층기판 및 상기 외층기판이 양면에 회로를 가지는 다층 플렉시블 회로기판에 있어서,
    상기 회로는 상기 케이블부를 덮는 1장의 공통된 절연필름을 통하여 적층된 것을 특징으로 하는 다층 플렉시블 회로기판.
  2. 내층기판 및 외층기판이 적층된 부품실장부와, 상기 내층기판 및 외층기판의 양쪽으로부터 끌려나온 각 케이블을 가지는 케이블부를 구비하고, 상기 내층기판 및 상기 외층기판이 양면에 회로를 가지고, 상기 케이블부를 덮는 1장의 공통된 절연필름을 통하여 적층된 다층 플렉시블 회로기판의 제조방법에 있어서,
    각각 절연성 기재 및 도전층을 가지는 상기 내층기판 및 상기 외층기판을 준비하는 공정과,
    상기 내층기판 및 상기 외층기판 중 적어도 한쪽에서의 상기 도전층에, 회로패턴을 형성하는 공정과,
    상기 외층기판의 상기 회로패턴 위에 절연필름 및 접착재로 이루어지는 커버레이를 접착하는 공정과,
    상기 외층기판의 상기 커버레이측에 접착재를 통하여 상기 내층기판의 회로패턴을 적층하는 공정과,
    상기 내층기판의 상기 케이블부에 위치하는 상기 외층기판의 기재를 제거하는 공정과,
    상기 내층기판에 이르는 천공 가공을 상기 외층기판에 실시하여, 도통용 구멍을 형성하는 공정과,
    상기 도통용 구멍에 도전처리를 하여 비아홀을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 다층 플렉시블 회로기판의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외층기판에 회로패턴을 형성하는데 있어, 상기 외층기판의 한쪽에서의 상기 도전층에 회로패턴을 형성하고, 다른쪽에서의 상기 도전층에 마스크 구멍을 형성하는 공정과,
    상기 내층기판의 상기 케이블부에 위치하는 상기 외층기판의 기재를 제거하는 공정에 있어, 상기 내층기판과 상기 외층기판을 적층한 후, 상기 마스크 구멍을 이용하여 상기 외층기판의 기재를 수지에칭에 의해 제거하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 다층 플렉시블 회로기판의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 외층기판에 회로패턴을 형성하는데 있어, 상기 외층기판의 한쪽에서의 상기 도전층에 회로패턴을 형성하는 동시에 마스크 구멍을 형성하는 공정과,
    상기 내층기판과 상기 외층기판을 적층한 후, 상기 내층기판에 상기 마스크 구멍을 이용한 레이저 가공에 의해 도통용 구멍을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 다층 플렉시블 회로기판의 제조방법.
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