KR20010087338A

KR20010087338A - 프린트 배선 기판 및 프린트 배선 기판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20010087338A
Application number: KR1020010011247A
Authority: KR
Inventors: 시미즈가즈히로; 고마쓰노부오; 기시모토소이치로
Original assignee: 이데이 노부유끼; 소니 가부시끼 가이샤; 구리다 히데유키; 소니 케미카루 가부시키가이샤
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2001-09-15
Also published as: US20010040794A1; US6941648B2; CN1182761C; CN1325262A; US6570098B2; TW510155B; JP4444435B2; KR100691662B1; JP2001251053A; US20030116345A1

Abstract

기판 전체의 소형 박형화에 의해 경량화를 도모한다. 코어재(11)의 최소한 한 쪽면에 랜드부(23)가 형성된 리지드(rigid) 기판(2)과, 코어재(33, 36)의 최소한 한 쪽면에 랜드(38)와의 전기적 접속을 도모하기 위한 범프(32)가 돌출하여 형성된 플렉시블 기판(3~6)을 구비하고, 리지드 기판(2)과 플렉시블 기판(3~6)은 랜드(23)와 범프(32)를 대향시키고, 사이에 접착제를 개재(介在)시켜 일체 성형되어 이루어진다.

Description

프린트 배선 기판 및 프린트 배선 기판의 제조 방법 {PRINTED WIRING BOARD AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 리지드(rigid) 기판을 코어재로 하고, 이 리지드 기판의 최소한 한 쪽면에 플렉시블 기판이 적층된 프린트 배선 기판 및 이 프린트 배선 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 프린트 배선 기판 중에는, 유리 에폭시 수지 등을 재료로 사용하는 강성(剛性)을 가지는 코어재에 배선 패턴이 형성된 이른바 리지드 기판과, 가요성(可撓性)을 가지는 코어재에 배선 패턴이 형성된 이른바 플렉시블 기판이 있다.

그런데, 디지털 모바일(mobile) 기기 등 고성능의 휴대형 전자 기기에서는, 전송 속도의 고속화, 메모리의 대용량화가 요구되고 있는 한편, 휴대성의 향상을위해 소형화, 경량화가 요구되고 있다. 이와 같은 요구를 배경으로 하여, 프린트 배선 기판도 반도체 I/O 핀의 증가 대응이나 경량화가 요구되고 있다.

그래서, 전술한 프린트 배선 기판 중에는, 기판을 적층하여 도전층을 복수층 형성한 다층형 프린트 배선 기판이 있다.

그러나, 다층형의 리지드 기판은 각 기판에 각 도전층과의 전기적 접속을 도모하기 위해 관통공을 형성할 필요가 있으며, 이 관통공을 형성했을 때에는, 코어재 상에 형성된 도전층 상 및 관통공의 내벽에 도금 처리를 실시할 필요가 있다. 이 때문에, 다층형의 리지드 기판에서는, 각 도전층을 구성하는 동박(銅箔)의 박형화를 도모할 수 없어, 전체의 더한층의 박형화 및 경량화, 나아가서는 미세 패턴(파인 패턴)을 형성하는 것이 곤란했다. 또, 다층형의 리지드 기판은 코어재의 양면에 배선 패턴을 형성한 후, 이 배선 패턴이 형성된 코어재의 양면에 다시 코어재를 접합하고, 이 접합된 코어재에 배선 패턴을 형성해 간다. 이 때문에, 제조 공정의 도중에서 불량이 발생한 경우에는, 이 이전에 접합된 기판 모두를 폐기해야 돼, 수율이 적어져, 생산 효율의 향상, 생산 코스트의 삭감 등을 도모하는 것이 곤란했다.

그래서, 본 발명은 기판 전체의 소형 박형화에 의해 경량화를 도모할 수 있는 프린트 배선 기판 및 이 프린트 배선 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명이 적용된 프린트 배선 기판의 요부 단면도이다.

도 2는 상기 프린트 배선 기판이 분해된 상태의 요부 단면도이다.

도 3은 상기 프린트 배선 기판을 구성하는 리지드(rigid) 기판의 요부 단면도이다.

도 4는 상기 프린트 배선 기판을 구성하는 플렉시블 기판의 요부 단면도이다.

도 5 (A), 5 (B) 및 5 (C)는 리지드 기판의 제조 공정을 설명하는 도면이며, 도 5 (A)는 양면에 동박(銅箔)이 형성된 코어재의 요부 단면도이며, 도 5 (B)는 코어재에 관통공을 형성하여 동박을 에칭한 상태를 나타내는 요부 단면도이며, 도 5(C)는 동박 상에 제1 도금층이 형성된 상태를 나타내는 요부 단면도이다.

도 6 (A), 6 (B)및 6 (C)는 리지드 기판의 제조 공정을 설명하는 도면이며, 도 6 (A)는 코어재에 형성된 관통공 내에 수지가 충전된 상태를 나타내는 요부 단면도이며, 도 6 (B)는 제1 도금층이 에칭된 상태를 나타내는 요부 단면도이며, 도 6 (C)는 제1 도금층 상에 수지에 덮개를 하기 위해 제2 도금층이 형성된 상태를 나타내는 요부 단면도이며, 도 6 (D)는 제2 도금층 상에 제3 도금층이 형성된 상태를나타내는 요부 단면도이다.

도 7 (A), 7 (B) 및 7 (C)는 플렉시블 기판의 제조 공정을 나타내는 도면이며, 도 7 (A)는 캐리어 필름에 동박이 접합된 상태를 나타내는 요부 단면도이며, 도 7 (B)는 동박이 에칭되어, 배선 패턴이나 범프(bump)가 형성된 상태를 나타내는 요부 단면도이며, 도 7 (C)는 동박 표면에 제1 도금층이 형성된 상태를 나타내는 요부 단면도이다.

도 8 (A), 8 (B) 및 8 (C)는 플렉시블 기판의 제조 공정을 나타내는 도면이며, 도 8 (A)는 동박 상에 폴리아믹산이 도포된 상태를 나타내는 요부 단면도이며, 도 8 (B)는 폴리아믹산 상에 레지스트가 도포된 상태를 나타내는 요부 단면도이며, 도 8 (C)는 노광 현상 후 레지스트가 제거되고, 범프의 선단부가 폴리아믹산(33a)보다 돌출된 상태를 나타내는 요부 단면도이다.

도 9 (A) 내지 9 (C)는 플렉시블 기판의 제조 공정을 나타내는 도면이며, 도 9 (A)는 폴리아믹산이 이미드화되어, 폴리이미드로 이루어지는 제1 절연층이 형성된 상태를 나타내는 요부 단면도이며, 도 9 (B)는 범프가 형성된 면측에 추가의 캐리어 필름이 접착된 상태를 나타내는 요부 단면도이며, 도 9 (C)는 동박이 패터닝된 배선 패턴이 형성된 상태를 나타내는 요부 단면도이다.

도 10 (A), 10 (B) 및 10 (C)는 플렉시블 기판의 제조 공정을 나타내는 도면이며, 도 10 (A)는 패터닝된 동박 상에 폴리아믹산이 도포된 상태를 나타내는 요부 단면도이며, 도 10 (B)는 폴리아믹산이 패터닝된 상태를 나타내는 요부 단면도이며, 도 10 (C)는 폴리아미드산이 이미드화되어, 폴리이미드로 이루어지는 제2 절연층이 형성된 상태를 나타내는 요부 단면도이다.

도 11 (A) 및 11 (B)는 리지드 기판과 플렉시블 기판과의 접합 공정을 설명하는 도면이며, 도 11 (A)는 리지드 기판에 내층 기판이 되는 플렉시블 기판이 접합되는 상태를 나타내는 요부 단면도이며, 도 11 (B)는 내층이 되는 플렉시블 기판 상에 외층이 되는 플렉시블 기판이 접합되는 상태를 나타내는 요부 단면도이다.

도 12는 기판끼리 접합되는 접착제의 두께와 필(peel) 강도와의 관계를 나타내는 도면이다.

도 13은 본 발명이 적용된 프린트 배선 기판의 다른 예를 나타내는 사시도이다.

본 발명에 관한 프린트 배선 기판은 전술한 과제를 해결하기 위해, 코어재의 최소한 한 쪽면에 랜드가 형성된 리지드 기판과, 절연층의 최소한 한 쪽면에 랜드와의 전기적 접속을 도모하기 위한 범프가 돌출되어 형성되고, 다른 쪽면에 랜드가 형성된 플렉시블 기판을 구비한다. 그리고, 리지드 기판과 플렉시블 기판은 랜드와 범프를 대향시키고, 사이에 접착제를 개재(介在)시켜 일체 성형된다.

또, 이상과 같은 프린트 배선 기판의 제조 방법은 코어재의 최소한 한 쪽면에 랜드가 형성된 리지드 기판을 형성하는 공정과, 절연층의 최소한 한 쪽면에 랜드와의 전기적 접속을 도모하기 위한 범프가 돌출되어 형성되고, 다른 쪽면에 랜드가 형성된 플렉시블 기판을 형성하는 공정과, 랜드와 범프를 대향시키고, 리지드 기판과 플렉시블 기판 사이에 접착제를 개재시키고, 리지드 기판과 플렉시블 기판을 진공 열가압하여 일체화하는 공정을 구비한다.

이하, 본 발명이 적용된 프린트 배선 기판 및 이 프린트 배선 기판의 제조 방법에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 이 프린트 배선 기판은 강성을 가지는 리지드 기판과 가요성을 가지는 플렉시블 기판을 적층하여 구성한 것이다.

이 프린트 배선 기판(1)은 도 1 및 도 2에 나타낸 것 같이, 리지드 기판(2)을 코어재에 사용하고, 이 리지드 기판(2)의 한 쪽면에 플렉시블 기판(3, 4)이 적층되고, 다른 쪽면에 플렉시블 기판(5, 6)이 적층되어 이루어진다. 즉, 플렉시블 기판(3, 5)은 리지드 기판(2)에 접착되는 내층 기판이되고, 플렉시블 기판(4, 6)은 플렉시블 기판(3, 5)에 접착되는 외층 기판이 된다.

리지드 기판(2)은 도 3에 나타낸 것 같이, 코어재(11)를 가진다. 이코어재(11)는 유리 닦는 천에 에폭시 수지를 함침(含浸)시켜 형성되며, 강성을 가지는 기판에 의해 이루어진다. 또, 이 코어재는 난연성(難燃性)의 재료로서 브롬 등의 할로겐 화합물 대신에 질소, 인을 주체로 한 난연성 화합물이 사용되고 있다. 이 코어재(11)에는, 그 양면에 동박으로 이루어지는 배선 패턴(12, 13)이 형성되어 있다. 이 배선 패턴(12, 13)이 형성된 코어재(11)에는 코어재(11)의 각면에 형성된 배선 패턴(12, 13)의 전기적 접속을 도모하기 위한 관통공(14, 14)이 형성되어 있다. 그리고, 관통공(14, 14)의 내벽을 포함하는 배선 패턴(12, 13) 상에는 전해 구리 도금법, 무전해 구리 도금법 등에 의해 제12 도금층(15, 16)이 형성되어 있다. 그리고, 제1 도금층(15, 16)이 형성된 관통공(14, 14)은 리지드 기판(2)의 평면이 평탄해지도록, 예를 들면 절연성의 수지(17)가 충전되어 있다. 즉, 리지드 기판(2)은 관통공(14)을 메움으로써, 각면에 적층되는 플렉시블 기판(3, 5)의 범프가 확실하게 접촉되도록 하는 동시에, 플렉시블 기판(3, 5)을 확실하게 접착할 수 있도록 하고 있다.

제1 도금층(15, 16) 상에는, 관통공(14, 14)에 충전된 절연성 수지(17)의 표면에도 도전층을 형성하기 위해, 제2 도전층(18, 19)이 형성되어 있다. 제2 도금층(18, 19)은 수지(17)의 표면에 형성됨으로써, 플렉시블 기판(3, 5)의 범프와 확실하게 전기적 접속을 할 수 있도록 하고 있다. 그리고, 여기에서는, 수지(17)가 절연성인 경우에 대하여 설명했지만, 페이스트형(paste-like) 배선 패턴(12, 13)의 전기적 접속을 한층 확실하게 하기 위해 도전성 물질을 충전하도록 해도 된다. 그리고, 제2 도금층(18, 19) 상에는, 추가로 도전성이 우수한 금도금에 의해 형성된제3 도전층(21, 22)이 형성되어 있다. 이와 같은 리지드 기판(2)은 관통공(4) 상 등이 플렉시블 기판(3, 5)의 범프가 접속되는 랜드(23, 23)로서 기능한다.

이와 같이 구성되는 리지드 기판(2)은 강성을 가지는 기판이기 때문에, 이것을 코어재로서 양면에 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)을 용이하게 접착할 수 있다.

이상과 같은 리지드 기판(2)에 적층되는 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)은 다음과 같은 구성을 가진다. 그리고, 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)은 동일한 구성을 가지기 때문에, 이하, 리지드 기판(2)의 한 쪽면에 적층되는 플렉시블 기판(3)을 예로 들어 설명한다.

이 플렉시블 기판(3)은 도 4에 나타낸 것 같이, 배선 패턴(30)이 되는 동박(31)을 가지며, 이 동박(31)의 한 쪽면에는, 리지드 기판(2)의 랜드(23, 23)와의 전기적 접속을 도모하기 위한 범프(32, 32)가 형성되어 있다. 또, 동박(31)의 한 쪽면에는 난연성의 재료, 예를 들면 폴리이미드로 이루어지는 제1 절연층(33)이 형성되어 있다. 여기에서, 동박(31) 상에는 폴리이미드로 이루어지는 제1 절연층(33)과의 밀착성을 높이기 위해 니켈 도금에 의해 제1 도금층(34)이 형성되어 있다. 또, 동박(31)의 다른 쪽면에는, 난연성의 재료, 예를 들면 폴리이미드로 이루어지는 제2 절연층(36)이 형성되어 있다. 이 제2 절연층(36)은 패터닝됨으로써, 동박(31)을 외부에 면하게 하는 개구부(37)가 형성되고, 여기에 랜드(38, 38)가 형성되어 있다. 그리고, 제1 절연층(33)으로부터 외부에 면해진 범프(32, 32)의 선단부 및 랜드(38, 38)의 표면에는, 도전성이 우수한 금도금에 의해 제2 도금층(39, 39)이 형성되어 있다. 상기 플렉시블 기판(3)은 본 발명자 등에 의한일본국 출원(일본국 특원 2000-21048호)으로 참조된다.

랜드(38, 38)는 동박(31)의 다른 쪽면에 형성되고, 구체적으로 범프(32)와 대향하는 위치 등에 형성되어 있다. 도 1 및, 도 2에 나타낸 것 같이, 플렉시블 기판(3, 5)의 범프(32, 32)는 리지드 기판(2)의 랜드(23, 23)에 접속되고, 플렉시블 기판(4, 6)의 범프(32, 32)는 리지드 기판(2)에 적층된 플렉시블 기판(3, 5)의 랜드(38, 38)에 접속된다. 또, 외층을 구성하는 플렉시블 기판(4, 6)의 랜드(38, 38)에는 IC 칩 등의 전자 부품이 실장(實裝)된다.

그리고, 리지드 기판(2)과 플렉시블 기판(3, 5)과의 접착, 플렉시블 기판(3, 4)의 접착 및 플렉시블 기판(5, 6)의 접착은 도 1 및 도 2에 나타낸 것 같이, 접착제(7, 7, 7, 7)에 의해 이루어진다. 그리고, 이들 기판(2, 3, 4, 5, 6)은 진공 열가압에 의해 일체화된다. 여기에서, 접착제(7, 7, 7, 7)에는, 전자 부품을 실장할 때의 땜납 리플로(reflow)의 땜납 온도가 230℃ 정도로 되기 때문에, 내열성이 우수한 접착제가 사용된다. 구체적으로, 이 접착제(7)에는, 내열성을 가지는 동시에 소각 시에 유해 물질을 발생시키지 않기 때문에 할로겐 화합물을 사용하지 않는 에폭시 아크릴계 접착제가 사용된다. 그리고, 이 접착제(7, 7, 7, 7)는 12㎛에서 25㎛ 정도의 두께로 형성된다. 즉, 접착제(7)의 두께가 12㎛보다 얇은 경우에는, 기판의 접착 강도를 충분히 얻을 수 없게 되며, 25㎛보다 두껍게 한 경우에는, 범프(32, 32)가 접착제(7)로부터 돌출되지 않아, 랜드(23, 38)와의 전기적 접속을 도모할 수 없게 되기 때문이다. 또, 접착제(7, 7, 7, 7)는 경화할 때 두께 방향으로 경화 수축됨으로써 인접한 기판을 서로 근접하는 방향으로 가까이 끌어 당겨,랜드와 범프의 접속이 확실하게 이루어지도록 한다.

이와 같은 프린트 배선 기판(1)은 강성을 가지는 리지드 기판(2)의 양면에 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)을 적층하여 이루어지기 때문에, 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)에 미세한 패턴을 형성하여, 보다 많은 회로를 형성할 수 있어, 전체의 소형화를 도모할 수 있다. 또, 이 프린트 배선 기판(1)은 강성을 가지는 리지드 기판(2)에 대하여 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)을 접합하는 것이기 때문에, 플렉시블 기판 끼리 접합하는 경우와 비교하여, 용이하게 접합할 수 있다. 또한, 후술하는 것 같이, 이 프린트 배선 기판(1)은 배선 패턴이 완성된 리지드 기판(2)에, 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)을 접합하는 것이기 때문에, 도전층이 복수층 형성된 다층형의 리지드 기판의 경우와 달리, 어느 층이라도 자유롭게 전기적 접속을 할 수 있다. 또, 이 프린트 배선 기판(1)은 리지드 기판(2)에 대하여 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)을 적층하여 형성하는 것이기 때문에, 전체의 박형화를 도모할 수 있다.

또, 프린트 배선 기판(1)은 리지드 기판(2)의 관통공(4) 등도 수지(17)에 의해 메워져 있기 때문에, 플렉시블 기판(4, 6)의 표면이 평활화되어, 전자 부품의 실장을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 이 프린트 배선 기판(1)은 리지드 기판(2)을 구성하는 코어재(11)의 난연성 재료로서 할로겐 화합물을 사용하고 있지 않으며, 또, 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)에도 할로겐 화합물을 사용하지 않고 폴리이미드를 사용하며, 또한 접촉제(7)에도 할로겐 화합물을 사용하고 있지 않기 때문에, 소각 시에 유해 물질이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

다음에, 이상과 같은 프린트 배선 기판(1)의 제조 방법에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 이 프린트 배선 기판(1)은 도 2에 나타낸 것 같이, 리지드 기판(2)과 플렉시블 기판(3~6)이 각각 따로 형성된다.

먼저, 프린트 배선 기판(1)의 코어로 되는 리지드 기판(2)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 5 (A)에 나타낸 것 같이, 리지드 기판(2)의 코어재(11)에는, 두께 0.2mm의 유리 닦는 천에 에폭시 수지를 함침시켜, 강성을 가지는 기판이 사용된다. 또, 이 코어재(11)는 난연성의 재료로서 브롬 등의 할로겐 화합물을 사용하는 대신에 질소, 인 등의 난연성 화합물을 사용하여 형성하고, 소각 시에 유해 물질을 발생시키지 않도록 되어 있다. 그리고, 이 코어재(11)의 양면에는, 배선 패턴(12, 13)을 형성하기 위한 도전층(12a, 13a)이 접합되어 있다. 이들 도전층(12a, 13a)은 동박으로 이루어지며, 두께가 12㎛이다.

이어서, 도 5 (B)에 나타낸 것 같이, 도전층(12a, 13a)이 형성된 코어재(11)에는, 도전층(12a, 13a)의 전기적 접속을 도모하기 위한 관통공(14, 14)이 드릴 직경 0.2mm의 드릴 머신에 의해 형성된다. 이어서, 관통공(14, 14)이 형성된 코어재(11)는 고압 수세에 의해 관통공(14, 14) 내에 남은 버르(burr)가 제거된다. 이어서, 고압 세정으로 제거하여 깨끗하지 않았던 관통공(14, 14) 내의 버르를 제거하기 위해, 화학적인 스미어 제거(smear removal)가 행해진다. 예를 들면, 관통공(14, 14) 내의 버르의 제거는 황산법, 크롬산법, 플라스마법, 과망간산 염법 등에 의해 행해진다. 그리고, 이 화학적 스미어 제거를 행하는 공정은 전술한 고압 세정으로 스미어가 충분히 제거될 수 있는 것이면 행하지 않아도 된다. 이어서, 관통공(14, 14) 내의 버르가 완전히 제거된 코어재(11)는 리지드 기판(2)의 박형화를도모하고, 또 미세 패턴(파인 패턴)을 형성하기 위해, 도전층(12a, 13a)이 소프트 에칭된다.

이어서, 도 5 (C)에 나타낸 것 같이, 관통공(14, 14)이 형성된 코어재(11)의 도전층(12a, 13a)에는, 도전층(12a, 13a)의 전기적 접속을 도모하기 위해, 전해 구리 도금법이나 무전해 구리 도금법에 의해 제1 도금층(15, 16)이 형성된다. 제1 도금층(15, 16)은 관통공(14, 14)의 내벽에도 형성됨으로써, 도전층(12a, 13a)의 전기적 접속을 도모한다. 제1 도금층(15, 16)은 약 10㎛의 두께로 형성되고, 도전층(12a, 13a)과 제1 도금층(15, 16)을 합한 두께가 약 22㎛가 되도록 형성된다.

이어서, 도 6 (A)에 나타낸 것 같이, 제1 도금층(15, 16)이 형성된 코어재(11)의 관통공(14, 14) 내에는, 코어재(11)의 표면을 평탄화하기 위해, 절연성의 수지(17)가 충전된다. 이에 따라, 리지드 기판(2)은 관통공(14, 14)이 수지(17)에 의해 메어짐으로써, 코어재(11)의 표면이 평탄하게 되어 관통공(14, 14) 상에서 플렉시블 기판(3, 5)의 범프(32, 32)와 확실하게 접촉하게 된다. 그리고, 관통공(14, 14)에는, 페이스트형의 도전성 물질을 충전하여, 배선 패턴(12, 13)의 전기적 접속을 한층 확실하게 하도록 해도 된다.

이어서, 도 6 (B)에 나타낸 것 같이, 제1 도금층(15, 16)은 리지드 기판(2)의 박형화를 도모하고, 또 미세 패턴을 형성하기 위해 소프트 에칭된다. 구체적으로, 제1 도금층(15, 16)은 도전층(12a, 13a)과 제1 도금층(15, 16)을 합친 두께가 약 17㎛로 될 때까지 소프트 에칭된다.

이어서, 도 6 (C)에 나타낸 것 같이, 소프트 에칭된 제1 도금층(15, 16) 상에는, 관통공(14, 14)을 메운 수지(17) 상에 도전층을 형성하고, 플렉시블 기판(3, 5)의 범프(32, 32)와 확실하게 전기적 접속을 도모할 수 있도록 하기 위해, 전해 구리 도금법이나, 무전해 구리 도금법에 의해 제2 도금층(18, 19)이 형성된다. 구체적으로, 제2 도금층(18, 19)은 전체의 두께가 약 17㎛에서 27㎛로 되도록, 약 10㎛의 두께로 형성된다.

이어서, 도 6 (D)에 나타낸 것 같이, 제2 도금층(18, 19)이 형성된 코어재(11) 상에는, 드라이 필름이 접합되어 노광 현상되고, 에칭됨으로써 패터닝이 이루어진다. 그리고, 제2 도금층(18, 19) 상에는, 상기 도 3에 나타낸 것 같이, 다시 도전성이 우수한 금도금이 이루어져, 제3 도전층(21, 22)이 형성된다. 이에 따라, 관통공(14, 14) 상에는, 플렉시블 기판(3, 5) 범프(32, 32)의 랜드(23, 23)가 형성된다. 이후, 제3 도금층(21, 22)의 표면은 플렉시블 기판(3, 5)을 접착하기 위한 접착제(7)와의 밀착성을 향상시키기 위해, 표면을 용제에 의해 산화시키는 흑화 처리가 이루어진다. 프린트 배선 기판(1)에서는, 이와 같이 패터닝이 종료된 리지드 기판(2)이 코어재로 사용되고, 이 리지드 기판(2)의 한 쪽면에 플렉시블 기판(3, 4)이 적층되고, 다른 쪽면에 플렉시블 기판(5, 6)이 적층된다.

이어서, 이 리지드 기판(2)에 적층되는 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)의 제조 방법에 대하여, 플렉시블 기판(3)의 제조 방법을 예로 들어 설명한다. 이 플렉시블 기판(3)의 제조 방법은 본 발명자 등에 의한 일본국 출원(일본국 특원 2000-210482호)으로 참조된다.

먼저, 도 7 (A)에 나타낸 것 같이, 캐리어 필름(41)에는, 배선 패턴(30)이나 범프(32)를 형성하기 위한 동박(31)이 접합된다. 캐리어 필름(41)은 동박(31)만인 경우 동박(31)이 주름지고, 또 절단되거나 하기 때문에, 이들의 폐해를 방지하는 동박(31)의 보호 필름으로서 기능하는 것이며, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 합성 수지 재료로 두께가 약 200㎛로 되도록 형성되어 있다. 그리고, 이 캐리어 필름(41)에는, 두께 약 40㎛의 자외선 경화형 접착제를 통해 두께가 약 55㎛인 동박이 접합된다. 동박(31)을 캐리어 필름(41)에 접착할 때, 자외선은 동박(31)측의 면에 50%, 캐리어 필름(41)측의 면에 30%의 비율로 조사된다. 즉, 여기에서는, 캐리어 필름(41)측의 면을 반경화 상태로 하여 둠으로써, 후의 공정에서 캐리어 필름(41)을 떼어낼 수 있도록 한다.

이어서, 캐리어 필름(41)에 접합된 동박(31)은 도 7 (B)에 나타낸 것 같이, 드라이 필름이 접합되어 노광 현상되고, 다시 에칭이 이루어짐으로써 패터닝이 이루어진다. 이에 따라, 동박(31)에는 돌출된 범프(32)가 형성된다. 이 범프(32)는 동박(31)을 에칭함으로써 형성되기 때문에, 높이의 불균일을 작게 할 수 있다. 이어서, 범프(32, 32)가 형성된 동박(31)의 표면은 다음 공정에서 행해지는 니켈(Ni)로 이루어지는 제1 도금층(34)과의 밀착성을 향상시키기 위해 용제에 의해 조도화(粗度化) 처리가 이루어진다.

이어서, 도 7 (C)에 나타낸 것 같이, 범프(32)가 형성도니 동박(31)의 전체면에는 플렉시블 기판(3)의 코어재로 되는 폴리이미드로 이루어지는 제1 절연층과의 밀착성을 향상시키기 위해 니켈(Ni)로 이루어지는 제1 도금층(34)이 형성된다.구체적으로, 이 제1 도금층(34)은 두께가 약 1㎛로 되도록 형성된다.

그리고, 제1 도금층(34) 상에는, 도 8 (A)에 나타낸 것 같이, 폴리아믹산(33a)이 도포된다. 이 폴리아믹산(33a)은 제1 도금층(34) 상에 도포 두께가 약 200㎛로 되도록 도포되고, 반경화될 때까지 건조된다. 이에 따라, 건조 후의 폴리아믹산(33a)은 약 20㎛로 된다.

이어서, 반경화된 폴리이미드로 이루어지는 폴리아믹산(33a) 상에는, 도 8 (B)에 나타낸 것 같이, 그라비아 롤에 의해 레지스트(42)가 건조 후의 두께가 약 8㎛로 되도록 도포된다. 이어서, 레지스트(42)는 폴리아믹산(33a)을 소정의 형상으로 패터닝하기 위해 노광 현상되고, 이어서 알칼리 에칭이 이루어진다. 이 때, 에칭은 범프(32, 32)의 선단부가 리지드 기판(2)의 랜드(23, 23)와 접속할 수 있도록 외부에 면할 때까지 행해진다. 즉, 범프(32, 32) 상은 레지스트(42)가 얇기 때문에, 범프(32, 32)의 선단부가 폴리아믹산(33a)으로부터 외부로 노출하게 된다. 이후, 도 8 (C)에 나타낸 것 같이, 레지스트(42)가 박리되고, 이후, 반경화 상태의 폴리아믹산(33a)이 형성된 동박(31)으로부터는 캐리어 필름(41)이 박리된다.

그리고, 다음 공정에서 행하는 폴리아믹산(33a)의 이미드화 전에 캐리어 필름(41)을 동박(31)으로부터 박리하는 것은 이미드화할 때의 가열에 의해 동박(31)과 캐리어 필름(41)을 접착하는 접착제가 경화되고, 또 캐리어 필름(41)이 용융되어 되어 버리는 것을 방지하기 위해서이다.

이어서, 도 9 (A)에 나타낸 것 같이, 캐리어 필름(41)이 동박(31)으로부터 박리된 후, 폴리아믹산(33a)은 이미드화하기 위해 약 350℃로 가열되고, 이에 따라, 폴리이미드로 이루어지는 제1 절연층(33)이 형성된다.

이어서, 도 9 (B)에 나타낸 것 같이, 제1 절연층(33)이 형성된 측의 면에는, 캐리어 필름(41)과 동일한 캐리어 필름(43)이 자외선 경화형 접착제에 의해 접합된다.

이후, 동박(31)에는, 도 9 (C)에 나타낸 것 같이, 드라이 필름이 접합되어 노광 현상되고, 다시 에칭이 이루어짐으로써 패터닝이 이루어진다. 이에 따라, 동박(31)은 배선 패턴(30)이 형성되는 동시에, 범프(32, 32)와 대향한 위치에 랜드(38, 38)가 형성된다.

이어서, 도 10 (A)에 나타낸 것 같이, 패터닝된 동박(31) 상에는, 폴리아믹산(36a)이 도포된다. 이 폴리아믹산(36a)은 반경화될 때까지 건조된다. 이에 따라, 건조 후의 폴리아믹산(36a)은 약 8㎛로 된다.

이어서, 폴리아믹산(36a) 상에는, 도시하지 않지만 레지스트가 도포되어, 폴리아믹산(36a)을 소정의 형상으로 패터닝하기 위해 노광 현상되고, 이어서 알칼리 에칭이 이루어진다. 이에 따라, 동박(31)의 일부가 외부에 면하게 되어, 도 10 (B)에 나타낸 것 같이, 랜드(38, 38)가 형성된다. 이후, 레지스트가 박리되고, 이어서, 동박(31)으로부터는 캐리어 필름(43)이 박리된다. 그리고, 다음 공정에서 행하는 폴리아믹산(36a)의 이미드화 전에 캐리어 필름(43)을 동박(31)으로부터 박리하는 것은 이미드화 할 때의 가열에 의해 동박(31)과 캐리어 필름(43)을 접착하는 접착제가 경화되고, 또 캐리어 필름(43)이 용융되어 버리는 것을 방지하기 위해서이다.

이어서, 도 10 (C)에 나타낸 것 같이, 캐리어 필름(43)이 동박(31)으로부터 박리된 후, 폴리아믹산(36a)은 이미드화하기 위해 약 320℃로 가열되며, 이에 따라, 폴리이미드로 이루어지는 제2 절연층(36)이 형성된다. 이후, 랜드(38, 38)에 다시 도전성이 우수한 금도금이 이루어져, 제2 도금층(39)이 형성되고, 상기 도 4에 나타낸 것 같이 리지드 기판(2)에 적층 가능한 상태로 된다. 그런데, 제1 및 제2 절연층(33, 36)을 구성하는 폴리이미드는 축중합형(縮重合型)이기 때문에, 습성(濕性)이 나쁘다. 그래서, 폴리이미드로 이루어지는 제1 절연층(33)의 표면은 과망간산 칼륨이나 O₂플라스마 처리 등을 실시함으로써 접착성의 향상이 도모된다.

그리고, 동박(31)에 범프(32)를 형성하는 방법으로서, 이상과 같은 에칭을 사용하는 방법 대신에 도금법을 사용하도록 해도 된다. 즉, 동박(31)에 절연층을 형성하고 절연층을 패터닝하여 랜드 형성 영역을 형성하고, 이 랜드 형성 영역에 전해 구리 도금법에 의해 구리를 성장시켜 범프(32)를 형성하도록 해도 된다.

다음에, 이상과 같이 제조된 리지드 기판(2)과 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)을 접합하는 접합 공정에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

이 접합 공정에서는, 먼저, 도 11 (A)에 나타낸 것 같이, 리지드 기판(2)의 다른 쪽면에 접합되는 플렉시블 기판(4)의 제1 절연층(33)측의 면에는 접착제(7)가 도포되고, 접착제(7)가 도포된 플렉시블 기판(4)은 범프(32)와 랜드(23)가 대향하도록 리지드 기판(2)의 배선 패턴(13)측의 면에 접합된다. 이어서 리지드 기판(2)의 한 쪽면에 접합되는 플렉시블 기판(3)의 제1 절연층(33)측의 면에 접착제(7)가도포되고, 접착제(7)가 도포된 플렉시블 기판(4)은 범프(32)와 랜드(23)가 대향하도록 리지드 기판(2)의 배선 패턴(12)측의 면에 접합된다. 이어서, 플렉시블 기판(4) 상에는, 도 11 (B)에 나타낸 것 같이, 제1 절연층(33) 상에 접착제(7)가 도포된 플렉시블 기판(6)이 랜드(38)에 범프(32)가 대향하도록 접합되고, 이어서, 플렉시블 기판(3) 상에는, 제1 절연층(33) 상에 접착제(7)가 도포된 플렉시블 기판(5)이 랜드(38)에 범프(32)가 대향하도록 접합된다. 이와 같이 리지드 기판(2)에 대하여 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)을 접합할 때, 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)은 강성을 가지는 리지드 기판(2)에 대하여 접합되기 때문에, 주름 등을 생기게 하지 않고 용이하게 접합시킬 수 있다.

그리고, 범프(32)와 랜드(23, 32) 사이에는, 이방성 도전막(anisotropic conductive film)을 형성하도록 해도 된다.

여기에서, 접착제(7)에는 다음 공정에서 프레스되기 때문에 압감형(壓感型) 접착제(pressure sensitive adhesive)가 사용되고, 또 전자 부품을 실장할 때의 땜납 리플로의 땜납 온도가 230℃ 정도로 되기 때문에, 내열성이 우수한 접착제가 사용된다. 구체적으로, 이 접착제(7)에는, 에폭시 아크릴계 접착제가 사용된다. 그리고, 이 접착제(7, 7, 7, 7)는 12㎛에서 25㎛ 정도의 두께로 형성된다. 즉, 도 12에 나타낸 것 같이, 기판끼리 접합할 때, 필 강도는 약 1000g/cm 이상 필요하다. 그래서, 접착제(7)의 두께는 최저 한도의 필 강도를 확보할 수 있는 두께, 즉 12㎛ 이상 필요하게 된다. 또, 접착제(7)의 필 강도는 접착제가 두꺼워지는 데 따라 높아지는 경향이 있다. 한편, 접착제(7)의 두께는 기판끼리 접합했을 때 범프(32)가 접착제(7)로부터 돌출되는 정도로 할 필요가 있다. 그래서, 랜드(23, 38)와 범프(32)와의 전기적 접속을 확실하게 확보하기 위해 접착제(7)의 두께는 25㎛ 이하로 된다.

접착제(7)에 의해 리지드 기판(2)에 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)이 접착제(7)에 의해 접합되면, 이어서, 이들 기판은 진공 열가압법에 의해 프레스된다. 예를 들면, 이 진공 열가압은 180℃, 120분, 40kg/㎠의 조건으로 행해진다. 여기에서, 진공 열가압법에 의하는 것은 가압 시에 기판 간에 에어 보이드(air void)가 형성되는 것을 방지하기 위해서이다. 또, 초음파 용착법은 옴 접촉(ohmic contact)에는 우수하지만, 대면적의 접속을 도모하는 경우에는, 진공 열가압법 쪽이 우수하기 때문이다. 그리고, 진공 열가압을 행한 후에 다시 초음파 용착을 옴 접촉을 확실하게 하기 위해 행하도록 해도 된다.

이후, 접착제(7)에 의해 리지드 기판(2)에 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)이 접합되고 진공 열가압이 이루어진 기판은 금형 프레스나 루터(router)에 의해 외형 가공 등이 이루어짐으로써, 도 1에 나타낸 것 같은 프린트 배선 기판(1)이 완성된다. 그리고, 이와 같이 형성된 프린트 배선 기판(1)에는, 땜납 리플로 등의 방법에 의해 전자 부품이 실장된다. 이 때, 리지드 기판(2)의 관통공(14)은 수지(17)에 의해 메워져 있기 때문에, 외층의 플렉시블 기판(5, 6) 상은 평활하게 형성되어 있어, 전자 부품을 확실하게 장착 수 있다.

그리고, 표 1에 프린트 배선 기판(1)의 제조예를 나타낸다.

	본 발명	종래예
플렉시블 기판	배선 패턴	패턴 폭(㎛)	25	50
	배선 패턴	패턴 간격(㎛)	25	50
	내층 접속	랜드 직경(㎛)	70	500
	내층 접속	범프 직경(㎛)	35	200
	절연층	재료	폴리이미드	폴리이미드
	절연층	두께	30	60
리지드 기판	배선 패턴	패턴 폭(㎛)	50	100
	배선 패턴	패턴 간격(㎛)	50	100
	내층 접속	랜드 직경(㎛)	200	300
	내층 접속	범프 직경(㎛)	150	150
	절연층	재료	유리 에폭시	유리 에폭시
	절연층	두께	100	130

표 1에서 알 수 있는 것 같이, 종래의 리지드 기판이나 플렉시블 기판의 배선 패턴보다 프린트 배선 기판(1)의 리지드 기판(2)의 배선 패턴(12, 13)이나 랜드(23) 및 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)의 배선 패턴(30)이나 랜드(38)는 미세하게 형성된다. 따라서, 본 발명이 적용된 프린트 배선 기판(1)에서는, 종래의 리지드 기판을 적층하여, 도전층이 복수층 형성된 다층형 프린트 배선 기판을 형성한 경우보다 고밀도로 배선 패턴을 형성할 수 있는 것을 알 수 있다.

이상과 같은 프린트 배선 기판(1)의 제조 방법에서는, 리지드 기판(2)과 프린트 기판(3, 4, 5, 6)을 따로 형성하고, 마지막으로 진공 열가압에 의해 일체화함으로써, 상기 도 1에 나타낸 것 같은 소형화, 박형화가 도모된 프린트 배선 기판(1)을 제조할 수 있다. 또, 종래 다층형의 리지드 기판을 제조할 때와 같이, 코어재의 양면에 배선 패턴을 형성한 후, 이 배선 패턴이 형성된 코어재의 양면에 다시 코어재를 접합하고, 이 접합된 코어재에 배선 패턴을 형성해 가는 것이 아니기 때문에, 프린트 배선 기판(1)을 구성하는 각 기판의 검사를 행한 후, 각 기판의접합을 행할 수 있어, 제조 시의 수율을 향상시킬 수 있다. 또, 플렉시블 기판(3, 4, 5, 6)은 동박(31)에 대한 도금 처리의 회수가 리지드 기판(2)의 경우보다 적기 때문에, 리지드 기판(2)보다 얇게 형성할 수 있다. 그리고, 프린트 배선 기판(1)은 이와 같은 플렉시블 기판을 적층하는 것이기 때문에, 적층형 리지드 기판보다 얇게 형성할 수 있다.

다음에, 본 발명이 적용된 프린트 배선 기판(1)의 다른 예에 대하여, 도 13을 참조하여 설명한다. 도 13에 나타낸 프린트 배선 기판(50)은 리지드 기판(51)의 양측에 플렉시블 기판(52, 53, 54, 55)이 적층되고, 리지드 기판(51)의 중앙부에 외부에 면해지는 노정부(露呈部)가 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다. 리지드 기판(51)에는 한 쪽면에 플렉시블 기판(52)이 적층되고, 다른 쪽면에 플렉시블 기판(53, 54, 55)이 적층되어 있다. 그리고, 이들 플렉시블 기판(52, 53, 54, 55)은 전술한 접착제(7)에 의해 리지드 기판(51)에 접착되고, 진공 열가압에 의해 일체화되어 있다. 이와 같은 프린트 기판(51)은 리지드 기판(51) 양면의 노정부(56)에 전자 부품을 실장할 수 있는 동시에, 외층의 플렉시블 기판(52, 55)에 전자 부품을 실장할 수 있다. 그리고, 플렉시블 기판(52, 53, 54, 55) 중 어느 1장을 길게 형성하여, 기판으로부터 연장되도록 형성하고, 이것을 다른 전자 부품과의 접속용으로 사용하도록 해도 된다. 그리고, 리지드 기판(51) 및 플렉시블 기판(52, 53, 54, 55)의 제조 방법에 대해서는, 전술한 리지드 기판(2) 및 플렉시블 기판(3)의 제조 방법과 동일하기 때문에 상세는 생략한다.

이상, 본 발명이 적용된 프린트 배선 기판(1)에 대하여 도면을 참조하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 리지드 기판(2)은 양면에 배선 패턴(12, 13)이 형성된 양면형 프린트 배선 기판에 한정되지 않고, 도전층이 3층 이상 형성된 다층형 리지드 기판을 사용해도 된다. 또, 리지드 기판(2) 상에 적층되는 플렉시블 기판은 양면 또는 한면에 1층 또는 그 이상 형성되어 있는 것이라도 된다.

본 발명에 관한 프린트 배선 기판에 의하면, 강성을 가지는 리지드 기판의 최소한 한 쪽면에 플렉시블 기판을 적층하여 이루어지기 때문에, 적층형 리지드 기판보다 많은 회로를 형성할 수 있어, 전체의 소형화를 도모할 수 있다. 또, 이 프린트 배선 기판은 강성을 가지는 리지드 기판에 대하여 플렉시블 기판을 접합하는 것이기 때문에, 플렉시블 기판끼리 접합하는 경우와 비교하여 용이하게 접합할 수 있다. 이 프린트 배선 기판은 배선 패턴이 완성된 리지드 기판, 플렉시블 기판을 접합하는 것이기 때문에, 도전층이 복수층 형성된 다층형 리지드 기판의 경우와 달리, 어느 층이라도 자유롭게 전기적 접속을 할 수 있다.

또, 본 발명이 적용된 프린트 배선 기판의 제조 방법에 의하면, 다층형 리지드 기판을 제조할 때와 같이, 코어재의 양면에 배선 패턴을 형성한 후, 이 배선 패턴이 형성된 코어재의 양면에 다시 코어재를 접합하고, 이 접합된 코어재에 배선 패턴을 형성해 가는 것이 아니기 때문에, 각 기판의 검사를 행한 후 각 기판의 접합을 행할 수 있어, 제조 시의 수율을 향상할 수 있다. 또, 플렉시블 기판은 도금 처리의 회수가 리지드 기판의 경우보다 적기 때문에, 리지드 기판보다 얇게 형성할수 있다. 그리고, 이와 같은 플렉시블 기판을 적층하는 것이기 때문에, 적층형 리지드 기판보다 얇게 형성할 수 있다.

Claims

코어재의 최소한 한 쪽면에 랜드(land)가 형성된 리지드(rigid) 기판; 및

절연층의 최소한 한 쪽면에 상기 랜드와의 전기적 접속을 도모하기 위한 범프(bump)가 돌출되어 형성되고, 다른 쪽면에 랜드가 형성된 플렉시블 기판을 구비하고;

상기 리지드 기판과 상기 플렉시블 기판은 상기 랜드와 상기 범프를 대향시키고, 사이에 접착제를 개재(介在)시켜 일체 성형되어 이루어지는 프린트 배선 기판.
제1항에 있어서,

상기 플렉시블 기판의 절연층은 폴리이미드인 프린트 배선 기판.
제1항에 있어서,

상기 리지드 기판은 양면에 상기 랜드가 형성되고, 양면에 상기 플렉시블 기판이 적층되어 형성되어 있는 프린트 배선 기판.
제1항에 있어서,

상기 플렉시블 기판은 상기 리지드 기판의 양측에 적층되어 형성되고, 상기 플렉시블 기판 사이에는 상기 리지드 기판이 외부에 면해진 노출부가 형성되어 있는 프린트 배선 기판.
제1항에 있어서,

상기 플렉시블 기판은 배선 패턴이 되는 동박(銅箔)을 가지며, 상기 동박의 한 쪽면에는 상기 범프가 형성되며, 상기 범프가 형성된 상기 동박의 전체면에 제1 도금층과, 상기 제1 도금층 상의 상기 범프를 제외한 부분에 제1 절연층이 형성되어 있는 동시에, 상기 동박의 다른 쪽면에는 상기 랜드가 형성되고, 또한 제2 도금층을 가지는 상기 랜드에 면하는 개구부가 형성된 제2 절연층이 형성되어 있는 프린트 배선 기판.
코어재의 최소한 한 쪽면에 랜드가 형성된 리지드 기판을 형성하는 공정;

절연층의 최소한 한 쪽면에 상기 랜드와의 전기적 접속을 도모하기 위한 범프가 돌출되어 형성되고, 다른 쪽면에 랜드가 형성된 플렉시블 기판을 형성하는 공정; 및

상기 랜드와 상기 범프를 대향시키고, 상기 리지드 기판과 상기 플렉시블 기판 사이에 접착제를 개재시켜, 상기 리지드 기판과 상기 플렉시블 기판을 진공 열가압하여 일체화하는 공정을 구비하는 프린트 배선 기판의 제조 방법.
제6항에 있어서,

상기 리지드 기판의 양면에 배선 패턴이 형성되어 있을 때, 상기 양면에 도전층이 형성된 코어재에 관통공을 형성하는 공정;

상기 관통공을 포함하는 코어재의 전체면에 도금 처리를 실시하는 공정;

상기 내벽에 도금층이 형성된 관통공을 메우는 공정;

상기 관통공이 메워진 코어재 상에 다시 도금 처리를 실시하는 공정; 및

도금 처리가 이루어진 상기 도전층을 패터닝하여 배선 패턴과 상기 범프가 접속되는 랜드를 형성하는 공정을 포함하는 프린트 배선 기판의 제조 방법.
제6항에 있어서,

상기 플렉시블 기판을 형성하는 공정은

배선 패턴이 되는 동박의 한 쪽면에 상기 범프를 패터닝에 의해 형성하는 공정;

상기 범프가 형성된 상기 동박의 전체면에 제1 도금층을 형성하는 공정;

상기 제1 도금층 상에 제1 절연층을 형성하는 공정;

상기 제1 절연층을 패터닝하여 상기 범프를 노출시키는 공정;

상기 동박의 다른 쪽면을 패터닝하여 상기 랜드를 형성하는 공정;

상기 랜드 상에 제2 절연층을 형성하는 공정;

상기 제2 절연층을 패터닝하여 상기 랜드에 면하는 개구부를 형성하는 공정; 및

상기 개구부의 상기 랜드에 제2 도금층을 형성하는 공정

을 포함하는 프린트 배선판의 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층을 형성하는 공정은 폴리아믹산을 도포 형성하고, 상기 폴리아믹산을 도포한 층에 소정의 패턴을 형성한 후, 이미드화하기 위해 가열 경화하는 공정을 포함하는 프린트 배선 기판의 제조 방법.
제6항에 있어서,

상기 리지드 기판과 상기 플렉시블 기판은 진공 열가압된 후, 다시 초음파 용착(溶着)되어 일체화되는 프린트 배선 기판의 제조 방법.