KR20080011107A - 다층 프린트 배선판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

양 주면에 배선층을 갖는 플렉시블 배선 기판과, 양 주면에 배선층을 갖고 상기 플렉시블 배선 기판의 한쪽 주면에 대향하여 일체로 배치되고 상기 플렉시블 배선 기판보다도 면적이 좁은 리지드 배선 기판과, 상기 플렉시블 배선 기판보다도 리지드 배선 기판측의 위치에 내장된 전기/전자 부품을 구비하는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판이다.

플렉시블 배선 기판, 리지드 배선 기판, 절연층, 배선층, 층간 접속 도체

Description

다층 프린트 배선판 및 그 제조 방법{MULTILAYERED PRINTED WIRING BOARD AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본원은, 2006년 7월 28일에 출원된 일본 특허 출원 제2006-205640호를 기초로 하여 그 우선권 주장을 청구하고, 상기 출원의 개시 내용은 모두 참고로 본원에 원용된다.

본 발명은, 다층 프린트 배선판에 관한 것으로, 예를 들어 휴대 기기 내에 모듈 기판으로서 이용되는 다층 프린트 배선판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 예를 들어 휴대 전화 등에 대표되는 휴대 기기의 소형화, 경량화, 고기능화, 복합화가 진행되고 있다. 그에 수반하여, 휴대 기기 내에 모듈 기판으로서 이용되는 다층 프린트 배선판에는, 가일층의 소형화, 박형화, 고밀도화가 요구되고 있는 외에, 소정의 강도를 얻을 수 있을 정도의 경질성과, 좁은 하우징 내에 절곡하여 배치할 수 있을 정도의 유연성(가요성)이 요구되고 있다.

이와 같은 경질성과 유연성을 겸비한 기판으로서, 리지드-플렉시블(rigid-flexible) 배선 기판은 종래부터 알려져 있다. 본 출원인은, 리지드-플렉시블 기판을 재료의 수율이 좋고 용이하게 제공하는 것을 목적으로서, 예를 들어 특허문헌 1을 제안하였다. 이 특허문헌 1에는, 리지드 배선 기판과 플렉시블 배선 기판을 각각 별개로 준비하고, 예를 들어 글래스-에폭시계의 반경화 상태의 프리프레그를 사이에 두고 적층 배치하고 가열 가압하여 일체화시키고, 리지드 배선판의 배선 패턴과 플렉시블 배선판의 배선 패턴을 프리프레그를 관통한 도전성 범프 등의 층간 접속 도체에 의해 전기적으로 접속하여 이루어지는 리지드-플렉시블 기판 및 그 제조 방법이 개시되어 있다(예를 들어 특허문헌 1).

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2005-322878호 공보

그러나, 특허문헌 1에 개시된 리지드-플렉시블 배선 기판은 경질성과 유연성을 모두 갖는 기판을 재료의 수율 좋고 용이하게 제공할 수 있다는 점에서는 우수하지만, 기판 표면에 실장하는 전기/전자 부품을 줄이지 않으면, 기판을 더욱 소형화할 수 없었다.

본 발명은, 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 실장하는 전기/전자 부품을 줄이지 않고 기판을 더욱 소형화할 수 있고, 또한 경질성과 유연성을 모두 갖는 다층 프린트 배선판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 태양은, 상기 목적을 달성하기 위해, 양 주면에 배선층을 갖는 플렉시블 배선 기판과, 양 주면에 배선층을 갖고 상기 플렉시블 배선 기판의 한쪽 주면에 대향하여 일체로 배치되고 상기 플렉시블 배선 기판보다도 면적이 좁은 리지드 배선 기판과, 상기 플렉시블 배선 기판보다도 리지드 배선 기판측 위치에 내장된 전기/전자 부품을 구비하는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판에 관한 것이다.

본 발명의 일례에 있어서, 상기 다층 프린트 배선판은, 상기 플렉시블 배선 기판과 상기 리지드 배선 기판 사이에 개재된 절연층과, 상기 절연층을 관통하여 상기 플렉시블 배선 기판의 리지드 배선 기판측의 배선층과 상기 리지드 배선 기판의 상기 플렉시블 배선 기판측의 배선층과의 사이에 끼여 설치되고 적층 방향에 일 치하는 축을 갖고 상기 리지드 배선 기판의 측이 상기 플렉시블 배선 기판의 측보다도 소직경이 되도록 직경이 변화되어 있는 형상인 층간 접속 도체를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 다른 태양은, 리지드 배선 기판과 플렉시블 배선 기판이 절연층을 사이에 두고 적층 일체화되고, 상기 절연층을 관통하는 층간 접속 도체에 의해 양 배선 기판의 배선층이 전기적으로 접속되어 이루어지는 다층 프린트 배선판이며, 상기 층간 접속 도체가 상기 플렉시블 배선 기판의 접속 랜드에 형성되고, 상기 절연층을 관통하여 그 선단부가 상기 리지드 배선 기판의 한쪽 외층면에 노출된 접속 랜드에 접촉ㆍ소성 변형된 도전성 범프이며, 상기 리지드 배선 기판측에는 전기/전자 부품이 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 태양은, 제1 리지드 기판의 한쪽 주면에 형성된 배선층에 전기/전자 부품을 실장하여 접속하는 공정과, 제2 리지드 기판의 한쪽 주면에 형성된 배선층의 소정 위치에 층간 접속 도체를 형성하는 동시에, 상기 제2 리지드 기판의 상기 층간 접속 도체 형성면에 반경화 상태의 프리프레그를 중첩하여 상기 층간 접속 도체의 헤드부가 상기 프리프레그를 관통하여 노출되고, 상기 실장된 전기/전자 부품의 위치에 대응하여 판 두께 방향으로 관통하는 릴리프부를 형성한 제2 리지드 기판을 준비하는 공정과, 상기 전기/전자 부품이 실장된 제1 리지드 기판과 상기 층간 접속 도체의 헤드부가 노출된 제2 리지드 기판을 상기 전기/전자 부품이 실장된 배선층 면과 상기 층간 접속 도체 형성면을 대향시켜 적층 일체화시키고 리지드 배선 기판을 제작하는 공정과, 한쪽 주면에 배선층이 형성되고 상기 배 선층의 소정 위치에 층간 접속 도체가 형성된 플렉시블 배선 기판을 준비하고, 상기 플렉시블 배선 기판의 층간 접속 도체 형성면에 반경화 상태의 프리프레그를 중첩하여 상기 층간 접속 도체의 헤드부가 상기 프리프레그를 관통하여 노출된 플렉시블 배선 기판을 작성하는 공정과, 상기 플렉시블 배선 기판의 상기 층간 접속 도체의 헤드부가 노출된 면과 상기 제작된 리지드 배선 기판의 상기 제2 리지드 기판의 외층면을 대향시켜 적층 일체화시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 전기/전자 부품을 리지드 배선 기판측에 내장하고 있으므로, 실장하는 전기/전자 부품을 줄아지 않고 기판을 소형화할 수 있고, 또한 경질성과 유연성을 모두 갖는 다층 프린트 배선판 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 다층 프린트 배선판을 모듈 기판에 적용함으로써, 소형 모듈을 실현하는 것이 가능해진다.

도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 이하, 원칙적으로, 동일 또는 동일 상당의 것에는 동일 부호를 부여하고 설명을 생략한다. 또한, 본 발명의 실시 형태를 도면을 기초로 하여 기술하지만, 그들 도면은 도해를 위해 제공되는 것이고, 본 발명은 그들 도면에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면은 모식적인 것으로, 각 부분의 축척은 반드시 똑같지는 않다.

우선, 본 발명의 실시 형태에 관한 다층 프린트 배선판에 대해, 도1 내지 도 4를 기초로 설명한다. 도1의 (a)는, 이 다층 프린트 배선판의 상면도이고, 도1의 (b)는 이 다층 프린트 배선판의 하면도(바닥면도)이다. 도2는 도1의 A-A선에 따른 모식적 단면도이다. 도3은 도1 및 도2에 도시한 다층 프린트 배선판의 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다. 도4는 도1 및 도2에 도시한 다층 프린트 배선판의 또 다른 변형예를 나타내는 모식적 단면도이다.

도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 이 다층 프린트 배선판(100)은 양 주면에 배선층을 갖는 리지드 배선 기판(1)과, 양 주면에 배선층을 갖는 플렉시블 배선 기판(2)과, 다른 리지드 배선 기판(3)을 갖고, 이들이, 원하는 모듈 기판으로서 기능할 수 있도록 구성되고 일체화되어 있다. 다층 프린트 배선판(100)의 바닥면측은 전면적으로 플렉시블 배선 기판(2)으로 구성되어 있다. 플렉시블 배선 기판(2)의 상면측에 대향하여, 리지드 배선 기판(1) 및 리지드 배선 기판(3)이 판 길이 방향으로 이격하여 배치되어 있다. 플렉시블 배선 기판(2)과 리지드 배선 기판(1) 사이, 및 플렉시블 배선 기판(2)과 리지드 배선 기판(3) 사이에는 각각 리지드한 절연층(14)이 개재되어 있다. 리지드 배선 기판(1)측에는 전기/전자 부품(4)(이하,「전기/전자 부품」을 단순히「부품」이라 함)이 내장되어 있다.

여기서, 플렉시블 배선 기판(2)은 리지드 배선 기판(1)보다도 길게 되어 있고, 리지드 배선 기판(1 및 3)은 각각 플렉시블 배선 기판(2)보다도 짧게 되어 있다. 이와 같이, 리지드 배선 기판(1)과 리지드 배선 기판(3) 사이에는 가요성을 갖는 플렉시블 배선 기판(2)으로만 구성되어 있으므로, 가요성, 유연성을 갖고 있다.

또한, 리지드 배선 기판(1) 및 리지드 배선 기판(3)은 플렉시블 배선 기판(2)과 실질적으로 등폭으로 되어 있으므로, 이 다층 프린트 배선판(100)의 바닥면측을 실질적으로 평탄하게 할 수 있다. 또한, 플렉시블 배선 기판(2)이 노출되는 부분에 대해서는, 리지드 배선 기판(1)보다 조금 폭을 좁게 해도 좋다. 또한, 리지드 배선 기판(1)과 리지드 배선 기판(3)은 실질적으로 동일 두께로 되어 있다. 즉, 이 다층 프린트 배선판(100)의 상면은, 플렉시블 배선 기판(2)만이 노출되어 있는 부분을 제외하고 실질적으로 평탄하게 되어 있다.

다층 프린트 배선판(100)의 양면에는 최외층의 배선 패턴의 일부가 외부 실장용 단자(5)로서 노출되고, 그 밖의 부분은 솔더 레지스트 등의 보호층(6)으로 피복되어 있다. 여기서, 외부 실장용 단자(5)는 이후에 다양한 전기/전자 부품을 실장하여 접속하기 위한 랜드로서 최외층에 노출시킨 단자이다. 이와 같이, 상하(표리) 양면 모두, 실질적으로 평탄하게 되어 있으므로, 이후에 실장기에서 부품을 실장할 때의 장해로는 되지 않는다. 또한, 이들 외부 실장용 단자(5)를 포함하는 배선 패턴의 구성은, 다층 프린트 배선판(100)의 양면에 부품을 충분히 실장할 수 있는 것을 도시하기 위한 것이고, 도시한 것에 한정되지 않는 것은 물론이다. 또한, 리지드 배선 기판(1)은, 예를 들어 도2 및 도3에 도시한 바와 같이 4층 배선 기판이라도 좋고, 도4에 도시한 바와 같이 8층 배선 기판이라도 좋다.

다층 프린트 배선판(100)의 구체적인 치수는, 특별히 한정되지 않지만, 본 실시 형태에 따르면, 손쉽게 운반할 수 있는 휴대 기기에 수납되는 모듈 기판으로서 적합한 치수로 할 수 있다.

또한, 다층 프린트 배선판(100)은, 예를 들어 도3에 도시한 바와 같이 리지드 배선 기판(3)을 갖지 않고, 플렉시블 배선 기판(2)의 도면 우측 단부가 단순히 다른 부품이나 기판 등과 접속하기 위한 접속 단자로 되어 있어도 좋다. 또한, 리지드 배선 기판(3)에도 부품이 내장되어 있는 구성이라도 좋다. 이하에서는, 리지드 배선 기판(3)에 대한 설명은 생략한다.

내장되는 부품(4)으로서는, 예를 들어 칩 저항, 칩 콘덴서, 칩 인덕터, 칩 다이오드 등의 수동 부품, 및 플립 칩 접속할 수 있는 타입의 능동 부품(베어 칩)을 들 수 있다. 또한, 부품(4)의 사이즈로서는, 예를 들어 0.4 ㎜ × 0.2 ㎜(0402)나 0.6 ㎜ × 0.3 ㎜(0603) 등이 바람직하다. 이들 칩 부품의 두께는, 부품이 짧은 변의 길이와 동일 정도이므로, 두께 0.5 ㎜ 정도의 기판 내에 내장하는 것이 가능하다.

도2 내지 도4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 다층 프린트 배선판(100)에서는, 부품(4)은 다층 프린트 배선판(100)의 내층 배선층(22)의 일부인 실장용 랜드 면에 대향 위치하고 있다. 부품(4)의 각 전극 단자(4a)와 배선층(22)의 각 실장용 랜드는 각각 접속부(51)에 의해 전기적이면서 또한 기계적으로 접속되어 있다. 또한, 부품(4)은 접속부(51)를 통해 접속된 배선층(22)의 플렉시블 배선 기판(2)측(도면 하측)에 위치하고 있다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 부품(4)을 미리 평탄한 리지드 기판의 주면 상에 실장해 두는 것을 용이하게 할 수 있다.

또한, 접속부(51)는, 여기서는 이후에 다른 전자 부품을 실장하여 접속할 때 등에 이용하는 땜납보다도 고융점의 크림 땜납(예를 들어 융점 200 ℃ 내지 240 ℃ 정도의 땜납)을 이용하고 있다. 그렇게 함으로써, 이후에 다른 부품을 실장하여 접속할 때 등에, 접속부(51)의 재용융을 회피할 수 있다.

도2에 도시한 바와 같이, 부품(4)이 접속된 배선층(22)을 포함하여 그것보다도 외층측 부분에 위치하는 절연층(11)은 평판 형상이고, 부품(4)을 탑재하는 토대를 제공하고 있다. 이 절연층(11)은 부품이 실장되기 전에 준비된 리지드 기판(제1 리지드 기판)이다. 부품(4)을 둘러싸도록 위치하고 있는 평판 형상의 절연층(13)은 부품(4)의 위치 및 외형에 대응하여 릴리프부(13a)를 갖고 있다. 즉, 절연층(13)은 부품(4)을 매립 설치하기 위한 공간을 제공하는 리지드 기판(제2 리지드 기판)이다.

리지드한 절연층(11 내지 14)은, 예를 들어 글래스 섬유, 아미드 섬유 등의 유기 섬유의 부직포, 종이 등의 기재(基材)에, 미경화의 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 비스말레이미드계 수지, 페놀계 수지 등을 함침시킨 프리프레그(예를 들어 글래스 크로스-에폭시계 프리프레그) 등으로 구성되어 있다. 플렉시블한 절연층(15)은 예를 들어 글래스 크로스를 기재로 하면서 경화 후에도 유연성을 갖는 플렉시블 기판용 프리프레그로 구성되어 있다. 플렉시블한 절연층(15)은 플렉시블 기판용으로서 일반적인 폴리이미드 수지 필름으로 구성해도 좋다.

또한, 리지드한 절연층(11 내지 14)의 각 층의 두께는, 부품(4)의 두께를 0.2 ㎜로 하였을 때 예를 들어 50 내지 120 ㎛ 정도, 부품(4)의 두께를 0.3 ㎜로 하였을 때 예를 들어 80 ㎛ 내지 160 ㎛ 정도가 적합하지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 절연층(12) 및 절연층(13)이 되는 프리프레그에 대해서는, 보다 확 실하게 부품(4)을 매립 설치할 수 있도록 다른 절연층을 구성하는 프리프레그보다 두껍게 해도 좋다.

또한, 절연층(12) 및 절연층(14)의 재료로서, 성형 가공 온도에 있어서의 유동성이 높은 수지를 함유한 프리프레그를 이용해도 좋다. 그렇게 함으로써, 보다 확실하게 부품(4) 주위의 공간을 매립할 수 있다. 플렉시블한 절연층(15)의 두께는 예를 들어 20 내지 6O ㎛정도가 적합하다. 이보다 얇으면 절연성이나 강도가 불충분해지고, 이보다 두꺼우면 굴곡성이 손상되기 때문이다. 또, 후술하는 바와 같이, 부품의 토대를 제공하는 절연층(11), 부품에 대응한 릴리프부를 갖는 절연층(13)은 도4에 일례를 나타내는 바와 같이 복수매의 프리프레그로 구성되어 있어도 좋다.

또한, 절연층(12)은 절연층(11)과 절연층(13) 사이를 매립하는 동시에, 내장된 부품(4)의 주위의 공간[절연층(13)의 릴리프부(13a) 내를 포함함]도 매립하고 있고, 복잡한 형상을 갖고 있다. 이는, 제조 과정에 있어서, 절연층(12)이 되는 프리프레그의 함침 수지가 가열 가압에 의해 유동성을 얻어, 배선층(21)의 배선 패턴의 간극, 배선층(22)의 배선 패턴의 간극, 부품(4)의 주위 등을 매립하여 이와 같은 형상으로 변형된 것이다.

따라서, 절연층(12)의 형상은 부품이나 배선 패턴의 크기, 형상, 배치 등에 의해 다양하게 바뀔 수 있다. 이 예에서는, 절연층(12)은 부품(4)의 상면(도2에서는 하측)도 덮여 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 도3에 변형예를 나타낸 바와 같이, 절연층(12)은 적어도 접속부(51)를 덮고 있으면 된다. 그리고, 절 연층(12)과 절연층(14)으로 부품(4)의 주위를 간극 없이 매립하고 있으면 된다. 어쨌든, 부품(4)은 리지드한 절연층(11)과 플렉시블 배선 기판(2) 사이의 절연층 내에 매립 설치되어 있다.

도3에 나타내는 변형예에서는, 부품(4)에 대응한 릴리프부를 갖는 리지드한 절연층(13)과 플렉시블한 절연층(15) 사이에 배치되어 양자를 접착하고 있는 절연층(14)이 절연층(13)의 릴리프부의 부분까지 침출하고, 부품(4)의 상부 공간을 밀봉하고 있다. 즉, 절연층(12)만으로는 부품(4) 주위를 전부 덮을 수 없지만, 절연층(12)과 절연층(14)을 맞추어 부품(4) 주위의 공간을 빠짐없이 매립하고 있다. 이에 의해, 부품(4)은 리지드한 절연층 내에 확실하게 매립 설치되어 보호된다.

도3에 도시하는 다층 프린트 배선판(100)에 따르면, 기판의 총 두께를 부품(4)의 두께에 대해 상대적으로 얇게 하는 것이 가능하다. 또한, 도3에 나타내는 예의 다른 변형예로서, 도1 및 도2에서 도시한 것과 마찬가지로, 우측 부분에 리지드 배선 기판(3)을 갖는 구성으로 해도 좋은 것은 물론이다.

또한, 도4에 도시한 바와 같이, 절연층(13)의 재료로서 복수매의 프리프레그를 이용한 경우에는, 예를 들어 부품(4)의 두께가 통상의 프리프레그보다 몇 배나 두꺼운 경우라도, 통상의 두께의 프리프레그를 적층하여 이용할 수 있으므로, 예를 들어 도전성 범프에 의한 층간 접속을 보다 확실한 것으로 할 수 있다. 또한, 배선층을 늘릴 수 있으므로, 보다 자유로운 배선 설계가 가능해지고, 다층 프린트 배선판(100)의 평면적인 사이즈를 작게 하는 것도 가능해진다.

또한, 도4에 나타내는 변형예에서는, 절연층(11)과 절연층(13)을 양쪽 모두 3층으로 하였지만, 동일한 층수로 할 필요는 없다. 예를 들어 절연층(11)은 1매의 프리프레그로 이루어지는 1층으로 하고, 절연층(13)은 3매의 프리프레그로 이루어지는 3층으로 하는 등의 구성으로 해도 좋다. 또한, 절연층(11)이 되는 프리프레그와 절연층(13)이 되는 프리프레그는, 동일 두께로 할 필요는 없지만, 동일 두께로 한 경우에는 적층 프레스시의 기판의 휨을 방지할 수 있다.

또한, 이와 같이 복수매의 프리프레그를 이용한 경우에도, 절연층(12)과 절연층(14)의 경계는 도4에 도시한 바와 같이 되어 있을 필요는 없고, 도2에 도시한 바와 같이 되어 있어도 좋다. 즉, 절연층(12)이 부품(4)의 상면도 덮도록 구성되어 있어도 좋다. 어쨌든, 부품(4)이, 절연층(12)이 되는 프리프레그 및/또는 절연층(14)이 되는 프리프레그의 함침 수지에 의해 간극 없이 덮여 있으면 된다. 그렇게 함으로써, 부품(4) 및 접속부(51)를 보호할 수 있다.

층간 접속 도체(31 내지 35)는, 여기서는 각각 페이스트 형상의 도전성 조성물(도전성 페스트라고도 함)의 스크린 인쇄에 의해 형성되는 도전성 범프를 유래로 하는 것이며, 그 제조 공정에 의거하여 축 방향(도2의 도시에서 상하의 적층 방향)으로 직경이 변화되고 있다. 또한, 이 도전성 페이스트는, 예를 들어 페이스트 형상의 수지 중에 은, 금, 구리 등의 양호한 도전성을 갖는 금속 미세립을 분산시킨 것이다. 도전성 범프를 도전성 페이스트로 형성하는 경우, 예를 들어 비교적 두꺼운 메탈 마스크를 이용한 스크린 인쇄법에 의해 종횡비가 높은 범프를 형성할 수 있다. 도전성 범프의 형성시의 바닥면의 직경 및 높이는, 배선 간격이나 관통하는 프리프레그의 두께를 고려하여 적절하게 정해진다.

부품이 접속되어 있는 배선층(22)과 대향하는 배선층(23)과의 사이에 끼여 설치되고, 절연층(12)을 관통하여 배선층(22)과 배선층(23)을 전기적으로 접속하는 층간 접속 도체(32)는, 도2 내지 도4에 도시한 바와 같이 부품(4)이 실장된 배선층(22)측이 소직경이고, 배선층(23)측[절연층(13)측]이 대직경으로 되어 있다. 이는, 후술하는 바와 같이, 층간 접속 도체(32)가 되는 도전성 범프가 배선층(23)의 접속 랜드 상에 형성되었기 때문이다.

이와 같이, 층간 접속 도체(32)가 되는 도전성 범프를 절연층(13)측의 배선층(23)의 접속 랜드 상에 형성한 것은, 이 쪽이 부품(4)을 실장하는 면과 동일면 상에 형성하는 것보다도 용이하면서 또한 효율적이기 때문이다. 예를 들어 부품(4)을 실장하기 위한 크림 땜납과, 도전성 범프를 형성하기 위한 은 페이스트를 동일면에 동시에 스크린 인쇄하고자 하는 경우에는, 특수한 인쇄 장치가 필요해지는 등, 제조하는 부담이 증대한다.

또한, 층간 접속 도체(34)는 도2 내지 도4에 도시한 바와 같이 배선층(24)의 측[리지드 배선 기판(1)측]이 소직경이고, 배선층(25)의 측[플렉시블 배선 기판(2)측]이 대직경으로 되어 있다. 이는, 후술하는 바와 같이, 층간 접속 도체(34)가 되는 도전성 범프가 배선층(24)의 측이 아닌 배선층(25)의 접속 랜드 상에 형성되었기 때문이다. 이와 같이, 도전성 범프를 플렉시블 배선 기판(2)측의 배선층(25)의 접속 랜드 상에 형성한 것은, 도전성 범프의 선단부를 경질인 절연 기판측에 접촉시킨 쪽이 역으로 하는 것 보다도 더 확실하게 접속할 수 있기 때문이다.

또한, 절연층(11)(제1 리지드 기판), 절연층(13)(제2 리지드 기판), 절연 층(15)(플렉시블 기판) 내부의 층간 접속 도체(31, 33, 35)에 대해서는, 어느 측이 대직경으로 되어 있어도 좋지만, 보다 미세한 배선 패턴을 형성하는 측(통상은 외측)이 소직경이 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 절연층(11)의 양 주면에 형성된 배선층(21과 22)을 전기적으로 접속하는 층간 접속 도체(31)는 도전성 범프에 의하지 않는 층간 접속 도체, 예를 들어 주지의 관통 구멍 내 도전막 등에 의해 구성하는 것도 가능하다. 절연층(13)의 양 주면에 형성된 배선층(23과 24)을 전기적으로 접속하는 층간 접속 도체(33), 절연층(15)의 양 주면에 형성된 배선층(25와 26)을 전기적으로 접속하는 층간 접속 도체(35)에 대해서도 마찬가지이다.

상기 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 다층 프린트 배선판(100)은 0402 칩 부품 등의 전기/전자 부품을 내장하고 있으므로, 실장하는 전기/전자 부품을 줄이지 않고 기판을 소형화할 수 있다. 그리고, 리지드 배선 기판(1)을 갖고 있으므로 경질성을 구비하고, 가요성을 갖는 플렉시블 배선 기판(2)으로만 구성되어 있는 부분이 있으므로 유연성도 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 따르면, 부품(4)은 경질의 재료로 구성된 리지드 배선 기판(1)측에 내장(매립 설치)되어 있으므로, 외부로부터의 충격 등으로부터 보호된다.

또한, 다층 프린트 배선판(100)의 양 외층면에는 부품을 실장할 수 있으므로, 기판면을 유효하게 활용할 수 있다. 즉, 리지드 배선 기판(1)측(상면측)의 외층면뿐만 아니라, 플렉시블 배선 기판(2)측(하면측)의 외층면에도 부품을 실장할 수 있다.

즉, 다층 프린트 배선판(100)에 따르면, 종래 배선 기판의 표면에 실장하고 있던 부품을 내장할 수 있으므로, 기판의 사이즈를 종래와 동일하게 하는 경우에는, 종래에 비해 많은 부품을 실장할 수 있고, 실장하는 부품수를 종래와 동일수로 하는 경우에는, 종래에 비해 기판의 소형화를 도모할 수 있다.

따라서, 다층 프린트 배선판(100)은 예를 들어 소형화, 박형화, 고밀도화가 요구되고, 또한 조립시에 굴곡시켜 수납하는 연결 부분을 갖는 휴대용 전자 기기 내에 배치되는 센서 모듈이나 카메라 모듈 등에 이용하는 모듈 기판으로서 적합하다.

(제조 방법)

다음에, 도5 내지 도16을 참조하여, 본 발명의 다층 프린트 배선판의 제조 방법의 최적의 실시 형태의 일례에 대해 변형예도 포함하여 설명한다. 이들 도면에 있어서, 도1 내지 도4 중에 나타낸 구성 요소와 동일 또는 동일 상당의 것에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

도5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 다층 프린트 배선판은, 예를 들어 내장할 부품(4)이 탑재된 제1 리지드 배선판 소재(10)와, 부품의 위치에 대응한 릴리프부를 갖는 제2 리지드 기판에 층간 접속체(32)를 형성하여 프리프레그(12A)를 관통시킨 제2 리지드 배선판 소재(20)와, 플렉시블 배선 기판(2)에 층간 접속체(32)를 형성하여 프리프레그(12A)를 관통시킨 것(2B)을 각각 별개로 준비하여, 위치 맞춤하여 적층하고, 가열 가압(적층 프레스)함으로써 제조할 수 있다. 설명의 형편상, 리지드 배선 기판의 제작부터 설명한다.

(리지드 배선 기판의 제작)

(내장할 부품이 탑재된 리지드 기판의 준비)

도6은 도2 중에 도시한 각 구성 중 부품(4)을 탑재한 리지드한 절연층(11)(제1 리지드 기판)을 중심으로 한 부분의 제조 공정의 일례를 나타내고 있다. 도3 및 도4에 나타내는 변형예의 경우라도 같은 제조 공정으로 준비할 수 있다. 우선, 도6의 (a)에 도시한 바와 같이 소정 두께의 도체박(전해 구리박)(22A) 상에 층간 접속 도체(31)로서, 예를 들어 상기한 도전성 페이스트를 잉크로 한 스크린 인쇄에 의해, 대략 원뿔형(바닥면 직경 예를 들어 200 ㎛, 높이 예를 들어 160 ㎛)의 도전성 범프를 형성한다. 층간 접속 도체(31)(도전성 범프)의 인쇄 후, 이를 건조시켜 경화시킨다.

계속해서, 도6의 (b)에 도시한 바와 같이 도체박(22A)의 층간 접속 도체(31) 형성면측에 소정 두께의 프리프레그(11A)를 적층하고 가압하여, 층간 접속 도체(31)의 헤드부(선단부측)가 노출되도록 한다. 노출시에 혹은 그 후, 그 층간 접속 도체(31)의 선단부를 소성 변형시켜 찌부러뜨려도 좋다. 어쨌든, 층간 접속 도체(31)의 형상은 적층 방향에 일치하는 축을 갖고 그 축 방향으로 직경이 변화되는 형상이다. 계속해서, 도6의 (c)에 도시한 바와 같이 프리프레그(11A) 상에 도체박(전해 구리박)(21A)을 적층 배치하여 가압하면서 가열하여 전체를 일체화한다. 이 때, 도체박(21A)은 층간 접속 도체(31)와 전기적 도통 상태가 되고, 프리프레그(11A)는 완전히 경화되어 절연층(11)이 된다. 층간 접속 도체(31)의 형상은, 예를 들어 대략 원뿔 형상의 헤드부(선단부측)가 찌부러지고 바닥면측이 약간 넓어진 대략 원뿔대형이 된다.

계속해서, 도6의 (d)에 도시한 바와 같이 한쪽(내측이 되는 면)의 도체박(22A)에 예를 들어 주지의 포토리소그래피에 의한 패터닝을 실시하고, 이것을 실장용 랜드 및 접속 랜드를 포함하는 배선 패턴(22)으로 가공한다. 여기서, 실장용 랜드는 부품(4)을 실장하기 위한 랜드이고, 접속 랜드는 도2 및 도3 중에 도시한 층간 접속 도체(32)의 선단부(소직경측)가 접촉되는 랜드이다. 그리고, 가공에 의해 얻어진 실장용 랜드 상에, 도6의 (e)에 도시한 바와 같이 예를 들어 스크린 인쇄에 의해 크림 땜납(51A)을 인쇄한다. 크림 땜납(51A)은 스크린 인쇄를 이용하면 용이하게 소정 패턴으로 인쇄할 수 있다. 스크린 인쇄 대신에 디스펜서를 사용할 수도 있다. 또한, 크림 땜납(51A) 대신에 도전성 수지를 이용할 수도 있다.

계속해서, 부품(4)을, 크림 땜납(51A)을 통해 실장용 랜드 상에 예를 들어 마운터로 적재하고, 또한 그 후 크림 땜납(51A)을 예를 들어 리플로우 노에서 리플로우시킨다. 이에 의해, 도6의 (f)에 도시한 바와 같이 접속부(51)를 통해 부품(4)이 배선층(22)의 실장용 랜드 상에 접속된 상태의 배선판 소재(10A)를 얻었다. 이 배선판 소재(10A)를 이용하는 후의 공정에 대해서는 도8에서 후술한다.

(부품을 매립하는 공간을 제공하는 리지드 기판의 준비)

도7a는 도2 및 도3 중에 나타낸 각 구성 중 절연층(13) 및 절연층(12)을 중심으로 한 부분(도5에 있어서 부호 20으로 나타낸 부분에 상당)의 제조 공정을 나타내고 있다. 우선, 도7a의 (a)에 도시한 바와 같이, 리지드한 절연층(13)의 양 주면에 소정 두께의 도체박(전해 구리박)(23A, 24A)이 적층되고, 도체박(23A와 24A)이 층간 접속 도체(33)로 도통된 리지드 기판(도통된 양면 도체박 부착 리지드 기판)을 준비한다. 이와 같은 리지드 기판은 도6의 (a) 내지 도6의 (c)와 같은 방법으로 제작할 수 있다.

계속해서, 도7a의 (b)에 도시한 바와 같이, 도체박(23A)[절연층(11)과 대향 위치하게 되는 면측의 도체박]을 주지의 포토리소그래피를 이용하여 접속 랜드(23)를 포함하여 소정으로 패터닝하여 배선층(배선 패턴)(23)을 형성한다. 여기서, 접속 랜드(23)라 함은, 도2 및 도3 중에 도시한 층간 접속 도체(32)의 바닥면측(대직경측)이 형성되는 랜드이며, 배선 패턴(22)의 일부인 접속 랜드에 대응하는 위치(소정 위치)에 형성된다.

계속해서, 도7a의 (c)에 도시한 바와 같이, 접속 랜드(23) 상에 층간 접속 도체(32)로서, 예를 들어 상기한 도전성 페이스트를 잉크로 한 스크린 인쇄에 의해, 대략 원뿔형(바닥면 직경 예를 들어 200 ㎛, 높이 예를 들어 160 ㎛)의 도전성 범프를 형성한다. 층간 접속 도체(32)(도전성 범프)의 인쇄 후 이것을 건조시켜 경화시킨다.

계속해서, 도7a의 (d)에 도시한 바와 같이 절연층(12)으로 할 소정 두께의 반경화 상태(B 스테이지)의 프리프레그(12A)를 배선층(23)측에 예를 들어 프레스기를 이용하여 적층한다. 이 적층 공정에서는, 층간 접속 도체(32)로서의 도전성 범프의 헤드부를 프리프레그(12A)에 삽입 관통시키고, 그 선단부가 노출되도록 한다. 노출시에 혹은 그 후, 도7a의 (d)에 도시한 바와 같이 그 선단부를 소성 변형시켜 찌부러뜨려도 좋고, 찌부러뜨리지 않아도 좋다(도시하지 않음). 어쨌든 층간 접속 도체(32)의 형상은 적층 방향에 일치하는 축을 갖고 그 축 방향으로 직경이 변화되 는 형상이다. 이 공정에 의해, 배선층(23)은 프리프레그(12A)측으로 가라앉아 위치하게 된다.

계속해서, 도7a의 (e)에 도시한 바와 같이, 내장하는 부품(4)에 상당하는 위치에 부품(4)의 외형에 따라서 원하는 크기의 릴리프부(13a)를 형성한다. 즉, 릴리프부(13a)로 하기 위해, 판 두께 방향으로 관통하는 구멍(관통 구멍)(43)을 형성한다. 관통 구멍(43)[릴리프부(13a)]의 형성에는, 주지의 드릴 가공, 루터 가공, 펀칭 가공, 레이저 가공 등의 관통 구멍 형성 공정을 이용할 수 있고, 내장하는 부품(4)의 크기에 따라서 작게도 크게도 용이하게 형성할 수 있다. 이후에 부품(4)을 내장하게 되므로, 분진이 발생하기 어려운 가공 방법인 것이 바람직하다. 관통 구멍(43)[릴리프부(13a)] 형성 후, 예를 들어 먼지 제거 롤, 에어 블로우, 집진기(청소기) 등에 의해 절연층(13)을 청소하여, 릴리프부(13a)의 근방에 분진이 없는 상태로 하는 것이 바람직하다. 또한, 미리 층간 접속 도체(32)의 노출된 선단부 및 프리프레그(12A)의 표면에 보호막을 박리 가능하게 부설한 상태(도시하지 않음)에서 관통 구멍(43)을 형성하면, 상기한 분진이 층간 접속체(32)의 선단부 및 프리프레그(12A)의 표면에 부착하는 것을 방지할 수 있다. 이상에 의해 얻어진 배선판 소재를 배선판 소재(20A)라 한다.

이 도7a와 도6의 대비로 알 수 있는 바와 같이, 도6에 나타내는 공정에서의 부품(4)의 레이아웃 위치는, 배선층(22)의 패턴 형성이 허용되는 한 자유롭게 설정할 수 있다. 절연층(13)에 설치하는 릴리프부(13a)[관통 구멍(43)]의 형성 위치나 크기는 이에 따를 뿐이고, 이 형성 위치나 크기로부터의 제약을 부품(4)의 레이아 웃 위치가 받지 않는다.

도7b는 도7a에 나타낸 공정의 변형예를 나타내는 도면이다. 도7b에 도시한 바와 같이, 이상의 도7a에 나타낸 공정은 이하의 순서로 하는 것도 가능하다. 즉, 도7a의 (c)의 단계에서 층간 접속 도체(32)를 형성하는 것 대신에, 도7b의 (c)에 도시한 바와 같이 배선층(23), 절연층(13), 및 도체박(24A)으로 구성되는 리지드 기판에 대해, 부품 내장용의 원하는 크기의 릴리프부(13a)[관통 구멍(43)]를 형성한다. 계속해서, 도7b의 (d)에 도시한 바와 같이 접속 랜드(23) 상에 층간 접속체(32)로서, 예를 들어 도전성 페이스트를 잉크로 한 스크린 인쇄에 의해 대략 원뿔형의 도전성 범프를 형성한다. 이 때, 스크린 인쇄의 스크린이 관통 구멍(43)을 따라 휘는 문제점을 피하기 위해, 관통 구멍(43)을 지그(61)로 매립하여 표면을 평활하게 하면 된다[도7b의 (d) 참조].

계속해서, 도7b의 (e)에 도시한 바와 같이 스크린 인쇄용 지그(61)를 제거하고, 부품 내장용 릴리프부(13a)[관통 구멍(43)]를 미리 형성해 둔 소정 두께의 반경화 상태(B 스테이지)의 프리프레그(12A)를 적층하여 원하는 관통 구멍(43)을 갖는 배선판 소재(20A)를 얻는다. 이 도7b에 나타내는 방법에 따르면, 관통 구멍(43)을 형성한 후에 층간 접속체(32)(예를 들어 범프)를 형성하므로, 관통 구멍(43)을 형성할 때에 발생하는 분진 등의 오물을 세정 등의 잘 알려진 수단으로 제거한 후에 층간 접속체(32)를 형성할 수 있어, 상기 오물의 영향을 경감시킬 수 있다.

또한, 층간 접속 도체(33)는 도전성 범프 대신에, 예를 들어 도체로 도금된 관통 구멍, 페이스트 형상의 도전성 조성물이 충전된 관통 구멍 등의 주지의 방법에 의해 구성해도 좋다. 예를 들어, 내장하는 부품에 맞추어 절연층(13)이 두꺼워지면, 그것을 관통하는 도전성 펌프의 높이를 높게 할 필요성으로부터 도전성 범프의 바닥면도 커지는 경향이 있으므로, 관통 구멍을 이용한 층간 접속 도체 쪽이 좋은 경우가 있다. 그 경우, 층간 접속 도체(33)의 형상은 적층 방향에 일치하는 축을 갖고 그 축 방향으로 직경이 변화되지 않는 형상이 된다. 어쨌든, 리지드 배선 기판(1)과 플렉시블 배선 기판(2)과의 적층 공정 전에, 배선층(23)과 배선층(24)이 층간 접속 도체(33)에 의해 도통되어 있으면 된다.

(리지드 배선 기판 : 적층 일체화)

도8은 상기에서 얻어진 배선판 소재(10A, 20A)를 적층하는 배치 관계를 나타내는 도면이다. 도8에 도시한 바와 같이, 이와 같은 배치로 배선판 소재(10A, 20A)를 적층 배치하여 프레스기로 가압 가열한다. 즉, 부품(4)을 관통 구멍(43)에 끼워 맞춤시키고, 또한 배선층(22)에 설치된 접속 랜드와 도전성 범프(32)의 헤드부가 대향하도록 위치 맞춤하여 적층하여, 상하 양측으로부터 가압 가열한다. 이에 의해, 프리프레그(12A)가 완전히 경화되어 전체가 적층 일체화된다. 이에 의해, 배선층(22)의 배선 패턴은 층간 접속 도체(32)에 전기적으로 접속된다.

이 때, 가열에 의해 얻어지는 프리프레그(12A)의 유동성에 의해, 부품(4) 주위의 공간에는 프리프레그(12A)가 변형 진입하여 공극은 발생하지 않는다. 적어도 부품(4)의 하면 및 접속부(51)의 주위는 프리프레그(12A)의 함침 수지로 밀봉된다. 이에 의해, 부품(4)의 접속 부분이 수지로 확실하게 보호되므로, 부품(4)이 배선 층(22)의 실장용 랜드로부터 탈락하는 것을 방지할 수 있다. 부품(4)과 같은 작은 부품은 전극 단자의 접속 면적도 작기 때문에, 땜납 리플로우 등에 의해 기판에 표면 실장해도, 큰 부품에 비해 이후에 탈락하는 사태가 발생하기 쉽지만, 이와 같이 함으로써 접속의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이 적층 공정 후, 양면의 도체박(21A, 24A)을 주지의 포토리소그래피를 이용하여 도9에 도시한 바와 같이 소정으로 패터닝하여, 배선층(21, 24)을 각각 형성한다. 배선층(24)의 배선 패턴에는, 도2에 도시하는 층간 접속 도체(34)의 선단부측(소직경측)이 접촉되는 접속 랜드가 포함된다. 그리고, 최외층이 되는 배선층(21)측에는, 외층면에 노출시키는 외부 실장용 단자(5)가 되는 부분을 제외한 영역의 표면에 솔더 레지스트 등의 보호층(6)을 형성한다. 또한, 배선층(24)은 플렉시블 배선 기판(2)과 접속되는 측이므로, 솔더 레지스트 등의 보호층(6)은 형성하지 않는다. 이상과 같이 하여, 도9에 도시한 바와 같이 부품(4)을 절연층 내에 매립 설치한 리지드 배선 기판(1)을 얻을 수 있다.

또한, 도6 내지 도8에 있어서는, 부품(4)이 표면 실장된 제1 리지드 기판과 부품(4)에 대응하는 관통 구멍(43)을 마련한 제2 리지드 기판을 프리프레그를 통해 적층 일체화한 후에, 리지드 배선 기판(1)으로서의 외층이 되는 배선층(21, 24)의 배선 패턴, 및 보호층(6)을 형성하도록 하고 있지만, 도10에 도시한 바와 같이 리지드 배선 기판(1)으로서의 외층이 되는 배선층(21, 24)의 배선 패턴, 및 보호층(6)을 형성한 후 적층 일체화해도 좋다. 어쨌든, 리지드 배선 기판(1)이 플렉시블 배선 기판(2)과 적층되기 전에, 리지드 배선 기판(1)으로서의 외층이 되는 배선 층(21, 24)의 배선 패턴이 형성되어 있으면 좋다. 또한, 배선층(24)의 배선 패턴의 소정 위치에는, 플렉시블 배선 기판(2)측의 층간 접속 도체인 도전성 범프(34)의 선단부가 접촉되는 접속 랜드를 형성해 둔다.

도10에 도시한 바와 같이, 리지드 배선 기판(1)으로서의 외층이 되는 배선층(21, 24)을 먼저 패터닝한 후, 제1 리지드 배선판 소재(10)와 제2 리지드 배선판 소재(20)를 위치 맞춤하여 적층하여 일체화하는 경우에는, 부품(4)을 리지드 배선 기판(1) 내에 내장한 후에 외층 배선 패턴을 형성할 필요가 없다. 따라서, 절연층(12)[프리프레그(12A)의 함침 수지]만으로는 부품(4)의 상면을 덮을 수 없는 경우나, 부품(4)의 일부분이 절연층(13)의 상면보다 돌출되는 경우에는 적합하다.

(플렉시블 배선 기판의 준비)

다음에, 도11을 참조하여, 리지드 배선 기판(1)의 하측에 적층되는 플렉시블 배선 기판(2)의 제조 공정의 일례에 대해 설명한다.

우선, 도11의 (a)에 도시한 바와 같이 소정 두께의 도체박(전해 구리박)(25A) 상에 층간 접속 도체(35)로서, 예를 들어 상기한 도전성 페이스트를 잉크로 한 스크린 인쇄에 의해 대략 원뿔형(바닥면 직경 예를 들어 200 ㎛, 높이 예를 들어 160 ㎛)의 도전성 범프를 형성한다. 층간 접속 도체(35)(도전성 범프)의 인쇄 후, 이를 건조시켜 경화시킨다.

다음에, 도11의 (b)에 도시한 바와 같이, 경화 후에도 통상의 리지드 기판용 프리프레그보다도 유연성을 갖는 반경화 상태의(B 스테이지의) 프리프레그(15A)를 도체박(25A) 상[도전성 범프(35A) 형성면측]에 적층한다. 그리고, 가압함으로써, 이 도전성 범프(35A)를 프리프레그(15A)에 관통시켜, 그 헤드부가 노출되도록 한다. 노출시에 혹은 그 후 그 선단부를 찌부러뜨려도 좋다. 계속해서, 도11의 (c)에 도시한 바와 같이, 프리프레그(15A) 상에 소정 두께(예를 들어 18 ㎛)의 도체박(전해 구리박)(26A)을 적층 배치하여 가압하면서 가열하여 전체를 일체화한다. 이때, 도체박(26A)은 층간 접속 도체(35)와 전기적 도통 상태가 되고, 프리프레그(15A)는 완전히 경화되어 플렉시블한 절연층(판)(15)이 된다. 층간 접속 도체(35)의 형상은 적층 방향에 일치하는 축을 갖고 그 축 방향으로 직경이 변화되는 형상이며, 도체박(26A)측이 소직경이다. 이렇게 하여 양면 구리 부착 플렉시블 기판(2A)을 얻었다.

다음에, 도11의 (d)에 도시한 바와 같이, 이 양면 구리 부착 플렉시블 기판(2A)의 양면의 도체박(25A, 26A)에, 예를 들어 주지의 포토리소그래피에 의한 패터닝을 실시하고, 이것을 소정의 배선 패턴(25, 26)으로 각각 가공한다. 이에 의해, 플렉시블한 절연층(15)의 다층 프린트 배선판(100)으로서 내층이 되는 측에는, 접속 랜드를 포함하는 배선 패턴(25)이 형성되었다. 또한, 이 접속 랜드는 도2 내지 도5 중에 나타내는 리지드 배선 기판(1)측의 최하 배선층(24)의 일부인 접속 랜드에 대응하는 위치(소정 위치)에 형성된다. 한편, 플렉시블한 절연층(15)의 다층 프린트 배선판(100)으로서 외층이 되는 측에는 실장용 단자(5)를 포함하는 배선 패턴층(26)이 형성되었다. 계속해서, 실장용 단자(5)나 접속 랜드 등의 노출시킬 부분을 남기고, 솔더 레지스트 등의 보호층(6)을 형성하여 표면을 피복한다. 이렇게 하여, 양면 플렉시블 배선 기판(2)을 얻었다.

다음에, 도11의 (e)에 도시한 바와 같이, 이 배선층(25)의 접속 랜드 상에 층간 접속 도체(34)가 되는 도전성 범프(34A)(바닥면 직경 예를 들어 200 ㎛, 높이 예를 들어 160 ㎛)를, 예를 들어 도전성 페이스트를 잉크로 한 스크린 인쇄에 의해 형성한다. 도전성 범프(34A)의 인쇄 후 이를 건조시켜 경화시킨다.

계속해서, 도11의 (f)에 도시한 바와 같이, 도2에 도시하는 절연층(14)으로 할 소정 두께의 프리프레그(14A)를 배선층(25)측에 프레스기를 이용하여 적층한다. 여기서, 도시를 생략하고 있지만, 도2에 도시하는 리지드 배선 기판(3)과 대향시키는 영역에도 프리프레그(14A)를 적층한다. 또 프리프레그(14A)에는 절연층(13)과 마찬가지로, 내장하는 부품(4)에 상당하는 부분의 관통 구멍(43)을 마련해 두어도 좋다(도13 참조). 그렇게 함으로써, 예를 들어 도3에서 나타낸 예에서 이용하는 절연층(14)으로 할 프리프레그(14A)의 경우와 같이, 내장하는 부품(4)의 상면(도면 하측)과 플렉시블 배선 기판(2)의 배선층(25)과의 사이를 좁게 해도, 프리프레그에 포함되는 글래스 크로스 등의 보강재가 부품(4)을 압박하지 않는다.

이 적층 공정에서는, 도전성 범프(34A)의 헤드부(선단부측)를 프리프레그(14A)에 관통시키고, 그 헤드부가 노출되도록 한다. 노출시에 혹은 그 후에 도7a의 (e)에 도시한 바와 마찬가지로, 그 선단부를 소성 변형시켜 찌부러뜨려도 좋고, 도11의 (f)에 도시한 바와 같이 찌부러뜨리지 않아도 좋다. 어쨌든 층간 접속 도체(34)의 형상은, 적층 방향에 일치하는 축을 갖고, 그 축 방향으로 직경이 변화되는 형상이다. 이 공정에 의해, 배선층(25)은 프리프레그(14A)측으로 가라앉아 위치하게 된다.

이상에 의해 얻어진, 범프 관통된 양면 플렉시블 배선 기판을 편의상 배선판 소재(2B)로 한다. 또한, 플렉시블 배선 기판(2)의 구성 및 제조 공정은, 이에 한정되는 것은 아니다. 플렉시블 배선 기판(2)은 예를 들어 폴리이미드 등의 공지의 재료나, 주지의 관통 구멍 등의 층간 접속법을 이용하여 제조할 수 있다. 단, 도11의 (e), 도11의 (f)에 나타낸 공정, 즉 층간 접속 도체(34)가 되는 도전성 범프의 형성, 층간 접속 도체(34)의 헤드부측(선단부측)에의 프리프레그(14A)의 적층ㆍ관통은 본 실시 형태에 있어서 필요하다.

(리지드 배선 기판과 플렉시블 배선 기판의 적층 일체화)

다음에, 도12에 도시한 바와 같이, 도9에서 얻어진 리지드 배선 기판(1)과, 도11에서 얻어진 배선판 소재(2B)[층간 접속 도체(34)의 헤드부가 프리프레그(14A)로부터 노출된 플렉시블 배선 기판(2)]를 배선층(24)의 접속 랜드와 층간 접속 도체(34)의 선단부를 대향시켜 적층 배치하여, 상하 방향으로부터 가압하면서 가열하여 전체를 일체화한다.

이에 의해, 층간 접속 도체(34)는 그 선단부가 리지드 배선 기판(1)의 배선층(24)의 접속 랜드에 접촉하여 소성 변형되고, 배선층(24)은 층간 접속 도체(34)와 전기적 도통 상태가 되고, 프리프레그(14A)는 완전히 경화되어 절연층(14)이 된다. 층간 접속 도체(34)의 형상은, 예를 들어 대략 원뿔 형상의 헤드부(선단부측)가 찌부러져 바닥면측이 약간 확대된 대략 원뿔대형이 된다. 어쨌든, 층간 접속 도체(34)의 형상은 적층 방향으로 직경이 변화되는 형상이고, 배선층(24)측[즉 리지드 배선 기판(1)측]이 소직경, 배선층(25)측[즉 플렉시블 배선 기판(2)측]이 대 직경이 된다. 이와 같이 하여, 도1 및 도2에 도시하는 다층 프린트 배선판(100)을 얻었다.

다음에, 도14 내지 도16을 참조하여, 도4에 도시한 다층 프린트 배선판(100)의 제조 공정의 일례에 대해 설명한다.

우선, 도14의 상하에 각각 도시한 바와 같이, 부품이 실장되는 제1 리지드 기판으로서, 리지드한 3층의 절연층을 갖는 4층 배선 기판, 부품을 매립하는 공간을 제공하는 제2 리지드 기판으로서, 리지드한 3층의 절연층을 갖는 4층 배선 기판을 각각 준비한다. 이와 같은 4층 배선 기판은, 도6 내지 도9의 부분에서 설명한 것을 참고로 하면 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 제1 리지드 기판과 제2 리지드 기판의 내부 구성은 자유로, 어떠한 구성이라도 좋다.

계속해서, 도14에 도시한 바와 같이 도6의 (d) 내지 도6의 (f)의 부분에서 설명한 것과 마찬가지로 하여, 배선층(22)의 실장용 랜드에 부품(4)을 대향 위치시켜 각 전극 단자(4a)와 배선층(22)을 각 접속부(51)에 의해 각각 접속하여, 제1 리지드 배선판 소재(10)를 얻는다. 한편, 도7a 또는 도7b의 부분에서 설명한 것과 마찬가지로 하여, 리지드한 절연 기판(13)의 한쪽 주면에 형성된 배선 패턴(23)의 소정 위치에 층간 접속 도체(32)로서의 도전성 범프를 형성하는 동시에, 이 층간 접속 도체(32) 형성면에 반경화 상태의 프리프레그(12A)를 적층하여 이 층간 접속 도체(32)의 헤드부가 프리프레그(12A)를 관통하여 노출되고, 부품(4)의 위치에 대응하여 판 두께 방향으로 관통하는 원하는 크기의 관통 구멍(43)을 마련한 제2 리지드 배선판 소재(20)를 얻는다. 또한, 층간 접속 도체(32)의 노출시에, 혹은 그 후, 그 선단부를 소성 변형시켜 찌부러뜨려도 좋고, 찌부러뜨리지 않아도 좋다.

계속해서, 도14에 도시한 바와 같이 제1 리지드 배선판 소재(10)와 제2 리지드 배선판 소재(20)를, 예를 들어 프레스기를 이용하여 위치 맞춤하여 적층하여 가열 가압한다(적층 프레스함). 그러면, 전체가 일체화되어, 도15에 도시하는 리지드 배선 기판(1)을 얻는다. 층간 접속 도체(32)의 형상은 도15에 도시한 바와 같이 적층 방향에 일치하는 축을 갖고 그 축 방향으로 직경이 변화되는 형상이며, 제1 리지드 배선판 소재(10)측[절연층(11)측]이 소직경이 된다. 그 후, 도16에 도시한 바와 같이, 플렉시블 배선 기판(2)측과 대향시켜 적층 프레스함으로써, 도4에 나타내는 다층 프린트 배선판(100)을 얻는다.

이상 설명한 바와 같이 이 제조 방법에 따르면, 내장할 부품을 실장한 리지드 기판과, 이 부품에 대응한 관통 구멍을 마련한 리지드 기판을 적층 프레스하여 일체화하여 리지드 배선 기판으로 한 후에, 더욱 부품을 확실하게 내장할 수 있는 배치 관계에서 플렉시블 배선 기판을 적층 프레스한다. 따라서, 부품을 내장하여 경질성과 유연성을 모두 갖는 다층 프린트 배선판을 용이하게 제공할 수 있다.

즉, 이 제조 방법에 따르면, 내장되는 부품은 리지드 기판의 한면에 일체 형성된 배선 패턴 상에 실장되므로, 통상의 실장기를 이용하여 용이하게 실장할 수 있다. 또한, 내장되는 부품을 위한 공간을 준비한 리지드 기판을 적층하므로, 리지드 기판에 의해 부품이 압박되지 않는다. 또한, 통상의 프린트 배선판 재료인 프리프레그의 함침 수지에 의해 부품을 내장할 수 있으므로, 부품을 내장하기 위해 특별한 밀봉재를 이용할 필요가 없다. 또한, 적층 프레스와 동시에 부품을 내장할 수 있으므로, 제조 공정을 간략화할 수 있다.

또한, 이 제조 방법에 따르면, 각 배선층간을 전기적으로 접속하는 층간 접속 도체로서, 가압 가열에 의해 절연층을 관통한 도전성 범프를 이용하고 있으므로, 고밀도화가 용이하고, 제조 공정도 간략화할 수 있다. 또한, 도통된 배선판 상에 부품을 실장하므로, 내장하기 전에 부품의 접속 상태를 검사해 둘 수도 있다. 따라서, 수율의 향상에 기여하여, 제조하는 부하를 저감시킬 수 있다. 또한, 리지드 기판, 플렉시블 기판으로서는, 프린트 배선판 재료로서 일반적인 재료를 이용할 수 있으므로, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

또한, 절연층(12)이 되는 프리프레그, 및 절연층(13)이 되는 프리프레그는 부품(4)에 대응하는 부분을 미리 제거한 상태에서 적층되어 있으므로, 부품(4)의 주위에는 프리프레그 중에 보강재로서 포함되는 글래스 섬유 등이 존재하지 않는다. 따라서, 보강재가 부품(4)을 압박하지 않으므로, 내장된 부품(4)은 적절하게 보호된다. 또한, 내장된 부품(4)의 주위의 공간이 프리프레그의 함침 수지로부터 침출된 수지로 매립됨으로써, 글래스 섬유나 분진에 기인하는 부품(4)의 오동작도 피할 수 있다.

즉, 내장된 부품(4) 주위의 공간은 절연층(12, 14)을 구성하는 리지드 기판 재료인 프리프레그의 함침 수지로부터 침출한 합성 수지에 의해 매립되어 있으므로, 글래스 섬유나 아미드 섬유 등의 보강재에 압박되지 않고 보호된다. 또한, 내장된 부품(4)의 상하(판 두께 방향)에는 글래스 섬유 등의 보강재로 보강된 프리프레그로 이루어지는 경질의 절연층이 적어도 한 층은 배치되어 있다. 따라서, 내장 된 부품(4)은 외부로부터의 압력이나 굽힘 등의 충격으로부터 보호된다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 리지드 배선 기판(1)과 플렉시블 배선 기판(2)을 프리프레그(14A)를 통해 적층 일체화하는 데 있어서, 도5나 도11의 부분에서 설명한 바와 같이, 층간 접속 도체(34)가 되는 도전성 범프(34A)를 리지드 배선 기판(1)측이 아닌 플렉시블 배선 기판(2)측에 형성하고 있다. 즉, 도2 내지 도4에 도시한 바와 같이, 층간 접속 도체(34)가 되는 도전성 범프(34A)의 바닥면측은 플렉시블 배선 기판(2)측을 향하고 있고, 그 헤드부(선단부측)는 리지드 배선 기판(1)측을 향하고 있다.

층간 접속 도체(34)의 양측은 모두 동일 도체박으로 형성된 배선 패턴(24, 25)이지만, 배선 패턴(24)이 형성된 리지드 배선 기판(1)의 절연 기판 쪽이 배선 패턴(25)이 형성된 플렉시블 배선 기판(2)의 절연 기판보다도 경질이다. 따라서, 플렉시블 배선 기판(2)측에 형성된 도전성 범프는 그 선단부를 리지드 배선 기판(1)측에 접촉함으로써 선단부측이 소성 변형되어, 도2 등에 도시한 바와 같이 플렉시블 배선 기판(2)측이 대직경이고 리지드 배선 기판(1)측이 소직경의 대략 원뿔대 형상의 층간 접속 도체(34)가 된다. 이와 같이, 도전성 범프를 플렉시블 배선 기판(2)측의 배선 패턴(25)[접속 랜드(25)]에 형성하고, 그 도전성 범프(34A)의 선단부측을 리지드 배선 기판(1)측의 배선 패턴(24)[접속 랜드(24)]에 접촉시켜 소성 변형시킴으로써 확실히 접속된다. 즉, 상대적으로 연성인 플렉시블 배선 기판측의 접속 랜드에는, 대직경의 기부(基部)가 직접 형성되고 도전성 범프의 소직경의 선단부가 리지드 배선 기판측으로 압박되므로, 플렉시블 배선 기판측이 응력으로 변 형되는 일은 없고, 반대로 리지드 배선 기판측에 접촉하는 도전성 범프의 선단부는 용이하게 소성 변형되어 원뿔대 형상의 층간 접속 도체가 형성된다. 따라서, 리지드 배선 기판(1)과 플렉시블 배선 기판(2)과의 접속 신뢰성이 높아지는 효과를 얻을 수 있다.

본 실시 형태와 반대로 리지드 배선 기판(1)측에 도전성 범프를 형성하여 적층 일체화할 수도 있지만, 상기 이유로부터 도전성 범프를 플렉시블 배선 기판(2)측에 형성한 쪽이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에서는 상기 설명한 바와 같이 부품을 리지드 기판 상에 실장한 후 매립 설치하므로 제조하는 부담의 저감을 도모할 수 있고, 신뢰성의 향상도 높아진다. 그런데, 부품을 평판 형상으로 실장하는 점에서는, 리지드 기판 상이 아닌, 플렉시블 기판 상에 실장하는 것도 고려할 수 있다. 그러나, 부품을 배선 패턴에 접속하기 위한 크림 땜납과, 층간 접속을 위한 도전성 범프를, 예를 들어 스크린 인쇄에 의해 동일면에 동시에 형성한다고 하면, 스크린 인쇄기에 특별한 연구가 필요해지는 등 제조하는 부담이 커진다. 그래서, 동일면에 형성하지 않기 위해서는, 도전성 범프를 리지드 기판측에 형성하게 되지만, 상기한 바와 같이 그 범프의 헤드부를 플렉시블 기판측을 향해 접촉시키면, 도전성 범프가 소성 변형되지 않고 플렉시블 기판측이 변형해 버려 도전성 범프에 의한 배선층간의 전기적 접속이 확실하게는 행해지지 않는 경우가 있다.

본 실시 형태에 있어서, 부품을 제1 리지드 기판 상에 실장하는 것, 리지드 배선 기판과 플렉시블 배선 기판과의 층간 접속 도체로서의 도전성 범프를 플렉시 블 배선 기판측에 설치하고 있는 것, 부품을 위한 릴리프부를 설치한 제2 리지드 기판을 준비하는 것, 제1 리지드 기판과 제2 리지드 기판의 층간 접속 도체로서의 도전성 범프를 제2 리지드 기판측에 설치하고 있는 것은, 이와 같은 지견을 기초로 하는 것이다. 본 실시 형태에 따르면, 상기 설명한 바와 같은 구성 및 제조 방법을 채용하므로, 종래 표면에 실장되어 있던 부품을 줄이지 않고 소형화할 수 있고, 경질성과 연질성을 모두 갖는 다층 프린트 배선판을 용이하게 제공할 수 있다. 접속 신뢰성도 확보할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 도시한 것에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형할 수 있다.

도1의 (a)는 본 발명의 실시 형태에 관한 다층 프린트 배선판의 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 상면도.

도1의 (b)는 본 발명의 실시 형태에 관한 다층 프린트 배선판의 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 바닥면도.

도2는 도1의 A-A선에 따른 모식적 단면도.

도3은 도2에 도시한 다층 프린트 배선판의 변형예를 나타내는 모식적 단면도.

도4는 도2에 도시한 다층 프린트 배선판의 다른 변형예를 나타내는 모식적 단면도.

도5는 도2에 도시한 다층 프린트 배선판의 제조 방법의 개요를 설명하기 위한 도면.

도6은 도2에 도시한 다층 프린트 배선판의 일부인 리지드 배선 기판의 제조 과정의 일부를 모식적 단면으로 나타내는 공정도.

도7a는 도2에 도시한 다층 프린트 배선판의 일부인 리지드 배선 기판의 제조 과정의 다른 일부를 모식적 단면으로 나타내는 공정도.

도7b는 도7a에 도시한 공정의 변형예를 나타내는 도면.

도8은 도2에 도시한 다층 프린트 배선판의 일부인 리지드 배선 기판의 제조 과정의 또 다른 일부를 모식적 단면으로 나타내는 공정도.

도9는 도2에 도시한 다층 프린트 배선판의 일부인 리지드 배선 기판의 일례 를 모식적 단면으로 나타내는 도면.

도10은 도6 내지 도8에 나타낸 제조 과정의 변형예를 설명하기 위한 도면.

도11은 도2에 도시한 다층 프린트 배선판의 일부인 플렉시블 배선 기판측의 제조 과정의 일례를 모식적 단면으로 나타내는 공정도.

도12는 도2에 도시한 다층 프린트 배선판의 제조 과정의 일부를 모식적 단면으로 나타내는 공정도.

도13은 도3에 도시한 다층 프린트 배선판의 제조 과정의 일부를 모식적 단면으로 나타내는 공정도.

도14는 도4에 도시한 다층 프린트 배선판의 제조 과정의 일부를 설명하기 위한 도면.

도15는 도4에 도시한 다층 프린트 배선판의 제조 과정의 다른 일부를 설명하기 위한 도면.

도16은 도4에 도시한 다층 프린트 배선판의 제조 과정의 다른 일부를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 리지드 배선 기판

2 : 플렉시블 배선 기판

3 : 리지드 배선 기판

4 : 부품

13 : 절연층

22 : 배선층

23 : 접속 랜드

24 : 배선층

34 : 층간 접속 도체

43 : 관통 구멍

61 : 지그

100 : 다층 프린트 배선판

Claims (10)

1. 양 주면에 배선층을 갖는 플렉시블 배선 기판과,

   양 주면에 배선층을 갖고, 상기 플렉시블 배선 기판의 한쪽 주면에 대향하여 일체로 배치되고, 상기 플렉시블 배선 기판보다도 면적이 좁은 리지드 배선 기판과,

   상기 플렉시블 배선 기판보다도 리지드 배선 기판측의 위치에 내장된 전기/전자 부품을 구비하는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판.
2. 제1항에 있어서, 상기 플렉시블 배선 기판과 상기 리지드 배선 기판 사이에 개재된 절연층과,

   상기 절연층을 관통하여 상기 플렉시블 배선 기판의 리지드 배선 기판측의 배선층과 상기 리지드 배선 기판의 상기 플렉시블 배선 기판측의 배선층과의 사이에 끼여 설치되고, 적층 방향에 일치하는 축을 갖고, 상기 리지드 배선 기판의 측이 상기 플렉시블 배선 기판의 측보다도 소직경이 되도록 직경이 변화되어 있는 형상인 층간 접속 도체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판.
3. 제1항에 있어서, 상기 전기/전자 부품은 상기 리지드 배선 기판의 내층의 제1 배선층의 상기 플렉시블 배선 기판측의 면에 대향 위치하고, 상기 전기/전자 부품의 전극 단자와 상기 배선층이 접속부에 의해 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판.
4. 제3항에 있어서, 상기 전기/전자 부품이 접속된 배선층의 상기 플렉시블 배선 기판측의 면에 대향하여 설치된 제2 배선층과,

   상기 전기/전자 부품이 접속된 배선층과 상기 제2 배선층과의 사이에 끼여 설치되고, 층간 절연층을 관통하고, 상기 제1 배선층측이 상기 제2 배선층측보다도 소직경이 되도록 직경이 변화되어 있는 형상인 층간 접속 도체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판.
5. 리지드 배선 기판과 플렉시블 배선 기판이 절연층을 사이에 두고 적층 일체화되고, 상기 절연층을 관통하는 층간 접속 도체에 의해 양 배선 기판의 배선층이 전기적으로 접속되어 이루어지는 다층 프린트 배선판이며, 상기 층간 접속 도체가, 상기 플렉시블 배선 기판의 접속 랜드에 형성되고, 상기 절연층을 관통하여 그 선단부가 상기 리지드 배선 기판의 한쪽 외층면에 노출된 접속 랜드에 접촉ㆍ소성 변형된 도전성 범프이며, 상기 리지드 배선 기판측에는 전기/전자 부품이 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판.
6. 제5항에 있어서, 상기 리지드 배선 기판은, 한쪽 주면에 형성된 배선층에 전기/전자 부품이 실장되어 접속된 제1 리지드 기판과, 상기 제1 리지드 기판의 상기 전기/전자 부품이 접속된 배선층의 면에 대향하면서 또한 상기 제1 리지드 기판으 로부터 이격되어 위치하고, 또한 상기 전기/전자 부품이 실장된 위치에 대응하여 층 두께 방향으로 관통하는 릴리프부가 형성된 제2 리지드 기판과, 상기 제1 리지드 기판과 상기 제2 리지드 기판과의 이격된 간극을 매립하도록, 또한 상기 전기/전자 부품 중 적어도 일부를 둘러싸고 상기 제2 리지드 기판의 상기 릴리프부의 적어도 일부를 매립하도록 마련된 절연층과, 상기 절연층을 관통하여 상기 제1 리지드 기판과 상기 제2 리지드 기판의 서로 대향하는 면의 배선층 사이에 끼여 설치되고 또한 상기 제1 리지드 기판측이 상기 제2 리지드 기판측보다도 소직경이 되도록 직경이 변화되어 있는 형상인 층간 접속 도체를 구비하고,

   상기 리지드 배선 기판의 제2 리지드 기판측을 상기 플렉시블 배선 기판측에 대향시켜 적층 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판.
7. 제5항에 있어서, 상기 다층 프린트 배선판의 한쪽 면은 전면적으로 상기 플렉시블 배선 기판이 노출되어 실질적으로 평탄하고, 다른 쪽 면에는 상기 리지드 배선 기판과 상기 플렉시블 배선 기판이 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판.
8. 제6항에 있어서, 상기 전기/전자 부품의 주위 공간은 상기 다층 프린트 배선판을 구성하는 프리프레그의 함침 수지로부터 침출한 수지에 의해 매립되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판.
9. 제1 리지드 기판의 한쪽 주면에 형성된 배선층에 전기/전자 부품을 실장하여 접속하는 공정과,

   제2 리지드 기판의 한쪽 주면에 형성된 배선층의 소정 위치에 층간 접속 도체를 형성하는 동시에, 상기 제2 리지드 기판의 상기 층간 접속 도체 형성면에 반경화 상태의 프리프레그를 중첩하여 상기 층간 접속 도체의 헤드부가 상기 프리프레그를 관통하여 노출되고, 상기 실장된 전기/전자 부품의 위치에 대응하여 판 두께 방향으로 관통하는 릴리프부를 형성한 제2 리지드 기판을 준비하는 공정과,

   상기 전기/전자 부품이 실장된 제1 리지드 기판과 상기 층간 접속 도체의 헤드부가 노출된 제2 리지드 기판을, 상기 전기/전자 부품이 실장된 배선층의 면과 상기 층간 접속 도체 형성면을 대향시켜 적층 일체화시켜 리지드 배선 기판을 제작하는 공정과,

   한쪽 주면에 배선층이 형성되고 상기 배선층의 소정 위치에 층간 접속 도체가 형성된 플렉시블 배선 기판을 준비하고, 상기 플렉시블 배선 기판의 층간 접속 도체 형성면에 반경화 상태의 프리프레그를 중첩하여 상기 층간 접속 도체의 헤드부가 상기 프리프레그를 관통하여 노출된 플렉시블 배선 기판을 작성하는 공정과,

   상기 플렉시블 배선 기판의 상기 층간 접속 도체의 헤드부가 노출된 면과, 상기 제작된 리지드 배선 기판의 상기 제2 리지드 기판의 외층면을 대향시켜 적층 일체화시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 층간 접속 도체는 스크린 인쇄에 의해 형성된 도전성 범프인 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판의 제조 방법.

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