KR20080101762A - 다층 프린트 배선판의 제조방법 및 그 배선판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 층간접속을 위한 계단형 비아의 상부구멍과 하부구멍의 중심이 대략 같은 위치에 배치된 다층 프린트 배선판을 저가로 안정적으로 제조하는 방법, 및 그 배선판을 제공하는 것으로, 내층코어기판(15)에 외층 빌드업층(18b)을 적층하고, 외층 빌드업층의 동박에 개구를 형성하여 적층회로기재(24)을 형성하며, 이 기재에 계단형 비아홀(23a)용의 도통용 구멍을 형성하여 층간접속을 하는 다층 프린트 배선판의 제조방법과, 적층회로기재에 대하여, 외층측 도통용 구멍(21a, 21b)의 형성부위에 계단형 비아홀의 하부구멍 직경과 대략 같은 직경의 동박 개구를 형성하고, 이 개구의 대략 중심에 대하여, 계단형 비아홀의 상부구멍 직경과 대략 같은 빔직경으로 레이저광을 조사하여 외층 빌드업층의 동박, 층간 절연수지 등에 천공을 형성하며, 또한 내층코어기판에서의 레이저광 조사면측의 도전층에 다이렉트 가공에 의해 레이저광을 조사하여 외층측 도통용 구멍의 형성부위에 계단형 비아홀의 하부구멍 직경과 대략 같은 직경의 관통구멍(52c)을 형성하는 다층 프린트 배선판의 제조방법, 및 그 배선판을 제공한다.

다층 프린트 배선판

Description

다층 프린트 배선판의 제조방법 및 그 배선판{Method of manufacturing multilayer printed circuit board and multilayer printed circuit board}

본 발명은 빌드업형 다층 프린트 배선판의 제조방법 및 배선판의 구조에 관한 것으로, 특히 층간접속부에 계단형 비아(step via) 구조를 포함하는 다층 플렉시블 프린트 배선판의 제조방법 및 배선판의 구조에 관한 것이다.

근래, 전자기기 특히, 휴대전화의 소형화·고기능화가 눈부시게 발전하였고, 그에 따라 다층 플렉시블 프린트 배선판에 실장되는 부품도 CSP(칩 사이즈 패키지)로 바뀌어, 고밀도로 패키징되어 기판 사이즈를 늘리지 않고 고기능을 부가하려는 흐름이다.

그래서, 고밀도 실장을 실현하기 위하여, 양면 혹은 다층 플렉시블 프린트 배선판을 코어기판(core substrate)으로 하여, 1~2층 정도의 빌드업층을 양면 혹은 한면에 가지는 빌드업형 다층 플렉시블 프린트 배선판도 실용화되고 있다.

이렇게 공정을 늘리지 않고 고밀도 층간접속을 가능하게 하는 것으로서, 일본특허 제2562373호 공보(3페이지, 도 1)에는, 단(段) 형상 비아홀(via hole)과 계단형 비아홀을 조합하는 것이 제안되고 있다.

이는 다층구조의 층간접속을 일괄적으로 할 수 있는 방법으로, 내층으로 갈수록 위치 어긋남 등을 고려하여 레이저 가공용 메탈 마스크, 컨포멀 마스크의 직경을 줄이고, 레이저 가공에 의해 도통용 구멍을 형성하며, 도금 등에 의해 층간접속을 얻는다.

하지만, 이 계단형 비아홀을 형성하는데는 몇가지 문제가 있다. 먼저, 상술한 바와 같이, 위치 어긋남을 고려하여 외층측 컨포멀 마스크를 크게 형성할 필요가 있고, 적층 등의 위치 정밀도에 따라서는 반드시 고밀도의 층간접속이 이루어지지 않는 경우가 있다. 또한, 각층의 컨포멀 마스크의 중심이 일치하지 않을 경우, 외층측 컨포멀 마스크가 차양과 같이 되어, 내층측 레이저 가공의 불량원인이 되거나, 도통용 구멍의 형성후에 도금후의 도금 주위가 불안정해지는 경우가 있다.

이 때문에, 도금 보이드(void) 등의 불량이 발생하기 쉽고, 도금으로 얻어진 계단형 비아홀이 비대칭 구조가 되어, 온도 사이클 시험 등에서 계단형 비아홀에 발생하는 열응력이 국소적으로 커져, 층간접속 신뢰성이 떨어지는 원인이 되기도 한다.

이와 같은 이유에서, 결국 비아홀의 신뢰성을 얻기 위해서는 도금두께를 두껍게 할 필요가 있고, 도금두께를 두껍게 하면 도체층 두께가 두꺼워져, 결국 미세회로의 형성이 어렵다.

빌드업층과 내층의 양면코어기판을 전기적으로 접속하는 비아홀의 접속 신뢰성을 확보하기 위해서는, 빌드업층의 비아홀 벽면의 도금 두께도 두껍게 할 필요가 있다. 이 때문에, 미세회로의 형성이 어렵고, 고밀도 실장에 대한 요구를 만족시킬 수 없다. 그래서, 미세회로의 형성능력 부족을 층수의 증가로 보충하기 위하여, 다시 2번째 빌드업을 하는 방법이 제안되고 있다(예를 들어, 일본특허공개 2001-177248호 공보).

하지만, 이 방법을 이용하여 2단 빌드업형 다층 플렉시블 프린트 배선판을 제작하기 위해서는, 차례차례 적층을 반복하기 때문에, 층수가 늘어남에 따라 공정이 번잡해지고 수율이 떨어지는 문제가 있다.

상술한 문제점에 대하여 도 3에 따라 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 내층코어기판(121)에 빌드업층(122)을 조합하여 케이블부(123)를 가지는 다층 프린트 기판(124)을 구성하는 경우, 아래의 문제가 발생한다.

미리 제작한 레이저 가공시의 컨포멀 마스크(111) 및 내층의 양면코어기판(121)에 형성한 레이저 가공용 컨포멀 마스크(112)를 이용하여 레이저 가공을 하고, 후에 도금하여 비아홀이 되는 도통용 구멍(101a, 101b)을 형성한다.

도통용 구멍(101a)에 대해서는, 컨포멀 마스크(111)와 컨포멀 마스크(112)의 위치 어긋남을 고려하여, 컨포멀 마스크(111)의 직경을 250㎛, 컨포멀 마스크(112)의 직경을 50㎛로 하였다.

이 때, 도 3에 나타내는 바와 같이, 적층시에 위치가 어긋나기 때문에, 컨포멀 마스크(111)와 컨포멀 마스크(112)의 중심위치는 일치하지 않는다. 최대 약 100㎛ 정도의 위치 어긋남이 발생하기 때문에, 도통용 구멍(101a)의 아래쪽 구멍의 안정적인 레이저 가공이 어렵다.

이어서, 도통용 구멍(101a, 101b)을 가지는 다층회로기재에 25~30㎛ 정도의 전해도금을 하고, 도통용 구멍(101a)으로부터 얻어진 계단형 비아홀(102a), 도통용 구멍(101b)으로부터 얻어진 비아홀(102b)을 형성하여, 이것들을 이용하여 층간도통한다.

이 때, 상술한 바와 같이, 컨포멀 마스크(111)와 컨포멀 마스크(112)의 중심이 최대 약 100㎛ 정도의 위치 어긋남을 일으키기 때문에, 도통용 구멍(101a)의 아래쪽 구멍으로의 도금 주위가 불안정해진다.

그 때문에, 도금 보이드 등(103)의 불량이 발생하기 쉽고, 도금되어 얻어진 계단형 비아홀이 구조적으로 비대칭이 되기 때문에, 온도 사이클 시험 등에서 계단형 비아홀(102a)에 발생하는 열응력이 국소적으로 커져, 층간접속 신뢰성의 저하 원인도 된다. 또한, 국소적으로 도금두께가 얇은 부분이 발생하기 쉽기 때문에, 이것에 대해서도 온도 사이클 시험 등의 층간접속 신뢰성의 저하 원인이 된다.

이 때문에, 고밀도 실장이 가능한 케이블부를 가지는 다층 프린트 배선판을 저가이면서 안정적으로 제조하는 방법의 출현이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 점을 고려하여 이루어진 것으로, 층간접속부에 계단형 비아 구조를 포함하는 다층 프린트 배선판 중, 계단형 비아의 상부구멍과 하부구멍의 중심이 대략 같은 위치에 배치된 다층 프린트 배선판을 저가이면서 안정적으로 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 다음의 각 발명을 제공한다.

제1 발명에 따르면,

a) 수지필름으로 이루어지는 절연 베이스재 위에, 적어도 1층의 도전층을 가 지는 내층코어기판을 준비하는 공정, b) 적어도 한면에 도전층을 가지는 동장적층판(銅張積層板)으로 구성된 외층 빌드업층을, 접착재를 통하여 상기 내층코어기판에 적층하는 공정, c) 적층전 또는 후에 상기 동장적층판의 도전층의 도통용 구멍 형성부위에 있는 동박에 개구를 형성하고, 적층회로기재를 형성하는 공정, d) 상기 적층회로기재에 대하여 계단형 비아홀용 도통용 구멍을 형성하는 공정, 및 e) 상기 도통용 구멍에 대하여 도전화 처리를 하여 전해도금에 의해 상기 계단형 비아홀을 포함하는 층간접속을 형성하는 공정을 포함하는 다층 프린트 배선판의 제조방법에 있어서,

상기 도통용 구멍을 형성하는 공정 d)는,

상기 적층회로기재에 대하여, 상기 외층측 도통용 구멍의 형성부위에 상기 계단형 비아홀의 하부구멍 직경과 대략 같은 직경의 동박 개구를 형성하고,

상기 동박 개구의 대략 중심에 대하여, 동을 제거할 수 있는 레이저광을 상기 계단형 비아홀의 상부구멍 직경과 대략 같은 빔직경으로 조사하여, 상기 외층 빌드업층의 동박, 층간절연수지 및 상기 접착재를 천공하며,

또한 상기 내층코어기판에서의 상기 레이저광 조사면측의 도전층에, 천공용 동박 개구를 이용하지 않는 다이렉트 가공에 의해 상기 레이저광을 조사하여, 상기 외층측 도통용 구멍의 형성부위의 상기 계단형 비아홀의 하부구멍 직경과 대략 같은 직경의 관통구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판의 제조방법을 제공한다.

또한, 제2 발명은,

내층코어기판에 외층 빌드업층을 적층한 구조이며, 상기 외층 빌드업층과 상기 내층코어기판의 층간접속을, 외층측일수록 도통용 구멍의 직경이 커지는 3층 이상의 배선층을 층간접속하는 계단형 비아홀, 및 최외층과 그보다 1층 아래의 배선층만을 층간접속하는 블라인드 비아홀(blind via hole)에 의해 실시하는 프린트 배선판에 있어서,

상기 계단형 비아홀에 대한 상기 내층코어기판의 수용랜드부의 도체두께가, 상기 블라인드 비아홀의 수용랜드부의 도체두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 프린트 배선판을 제공한다.

이 특징들에 의해 본 발명은 다음과 같은 효과를 나타낸다.

본 발명에 따른 케이블부를 가지는 다층 프린트 배선판은, 3층의 배선층을 접속하는 계단형 비아홀의 수용랜드부의 동 두께를, 최외층과 그보다 1층 아래의 배선층만을 층간접속하는 블라인드 비아홀의 수용랜드부의 동 두께보다 얇게 함으로써, 계단형 비아홀을 형성할 때, 최외층만 컨포멀 마스크를 형성하고, 그 중심에 다이렉트 레이저 가공에 의해 계단형 비아홀의 하부구멍을 적절히 형성할 수 있기 때문에, 수율이 향상되고, 신뢰성 확보에 필요한 도금두께의 저감을 도모할 수 있다.

그 결과, 본 발명에 따르면, 종래의 제조방법에서는 어려웠던 층간접속부에 계단형 비아구조를 포함하는 다층 프린트 배선판 중, 계단형 비아의 상부구멍과 하부구멍의 중심이 대략 같은 위치에 배치된 다층 프린트 배선판을 저가로 안정적으 로 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 다층 프린트 배선판의 제조방법을 나타내는 단면공정도이다. 이 다층 프린트 배선판은, 층간접속부에 계단형 비아구조를 포함하고 케이블부를 가지는 4층형 다층 프린트 배선판이다.

먼저, 도 1a의 (1)에 나타내는 바와 같이, 폴리이미드 등의 가요성 절연 베이스재(1)(여기서는, 두께 25㎛의 폴리이미드)의 양면에 두께 7㎛의 동박(2, 3)을 가지는 양면 동장적층판(4)을 준비하고, 이 양면 동장적층판(4)에 도통용 구멍(5)을 NC 드릴 등으로 형성한다. 이 때의 동박(2, 3)은 굴곡성이 뛰어난 압연동박 혹은 특수 전해동박이 바람직하다.

그 후, 도전화 처리를 하여, 케이블 등의 배선패턴 위에는 도금을 하지 않고, 내벽에 위치하는 부분에만 선택적으로 전해도금을 하도록, 부분도금용 레지스트층(6)을 형성한다.

이 경우, 노광의 위치 어긋남, 기판의 치수 불균일, NC 드릴의 가공위치 어긋남 등을 고려한 치수의 쓰루홀(through hole) 랜드부도 포함하여, 도통용 구멍(5)의 내벽 및 빌드업층과의 층간접속용 구멍의 수용랜드부에 위치하는 부분에, 선택적으로 전해도금을 하도록 레지스트층(6)을 형성한다. 단, 빌드업 후에 레이저로 관통시키는 랜드부에는 전해도금을 하지 않기 때문에, 이에 상당하는 부분에도 부분도금용 레지스트층(6)을 형성한다.

이어서, 도 1a의 (2)에 나타내는 바와 같이, 도통용 구멍(5) 및 상기 수용랜드부에 위치하는 부분(8)에 대하여, 10㎛ 정도의 전해도금을 하고 층간도통을 한다. 지금까지의 공정으로 쓰루홀(7)을 형성한다. 또한, 상기 수용랜드부에 위치하는 부분(8)에도 도금이 두껍게 실시된다.

이어서, 도 1a의 (3)에 나타내는 바와 같이, 양면의 회로패턴을 포토패브리케이션 방법으로 형성하기 위한 레지스트층을 형성한다. 레지스트층을 이용하여, 포토패브리케이션 방법으로 회로패턴(9) 및 랜드부(10a, 10b)를 형성하고, 또한 레지스트층을 박리한다. 지금까지의 공정으로 다층 프린트 배선판의 코어기판이 되는 양면코어기판(11)을 얻는다.

이 실시예 1에서는 쓰루홀형 양면코어기판을 사용하였는데, 비아홀형 양면코어기판을 사용하여도 된다. 또한, 이 실시예 1에서는 먼저 도통용 구멍 안 및 수용랜드부에 부분도금을 하고, 그 후에 케이블 등의 회로패턴을 형성하였는데, 먼저 도통용 구멍을 뚫어 케이블 등의 회로패턴을 형성하고, 그 후에 부분도금에 의해 도통용 구멍 및 수용랜드부 위에 도금을 두껍게 하는 것도 가능하다.

그 후, 양면코어기판(11)의 동 표면에 조화(粗化) 처리를 하고, 후에 커버레이 형성시의 밀착성을 향상시키는 동시에, 빌드업 후에 레이저 가공시의 레이저광의 흡수를 안정적으로 향상시킨다.

여기서는, 일본 맥더미드사 제품의 멀티본드 150을 사용하였다. 처리 전후에 탄산가스 레이저광(파장: 약 9.8㎛)의 흡수가 약 20%에서 약 30%로 향상되는 것을 확인하였다. 또한, 그 조화처리에 의해, 동박 두께가 약 1㎛ 얇아진다.

그 후, 도 1a의 (4)에 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 12㎛ 두께의 폴리이미드 필름(12) 위에 두께 20㎛의 아크릴에폭시 등의 접착재(13)를 가지는 커버레이(14)를 준비하고, 이 커버레이(14)를 양면코어기판(11)의 양면에 진공 프레스, 라미네이터 등으로 부착한다. 지금까지의 공정으로 커버레이 부착 양면코어기판(15)을 얻는다.

이어서, 도 1b의 (5)에 나타내는 바와 같이, 폴리이미드 등의 가요성 절연 베이스재(16)(여기서는, 두께 25㎛의 폴리이미드)의 한쪽 면에 두께 7㎛의 동박(17a)을 가지는 한면 동장적층판(18a)을 준비하고, 또한 한면 동장적층판(18a)의 형을 본 뜨며, 이 한면 동장적층판(18a)의 동박(17a)에 레이저 가공시의 컨포멀 마스크를 형성하기 위한 레지스트층(도시하지 않음)을 형성한다.

이 레지스트층을 이용한 포토패브리케이션 방법에 의해, 레이저 가공시의 컨포멀 마스크(17b, 17c)를 형성하고, 또한 레지스트층을 박리한다. 지금까지의 공정으로 다층 프린트 배선판의 빌드업층(18b)을 얻는다.

빌드업층(18b)을 커버레이 부착 양면코어기판(15)에 빌드업하기 위한 접착재(19)의 형을 미리 뜨고, 위치맞춤을 한다. 접착재(19)로서는 로우 플로우 타입의 프리프레그나 본딩 시트 등의 유출이 적은 것이 바람직하다. 여기서는, 도체층을 충전할 필요가 없기 때문에, 접착재(19)의 두께는 15㎛ 정도, 혹은 더욱 얇은 것을 선택할 수 있다.

접착재(19)를 통하여 빌드업층(18b)과 커버레이 부착 양면코어기판(15)을 진공 프레스 등으로 적층한다. 지금까지의 공정으로 다층회로기재(20)를 얻는다. 또 한, 그 후 다층회로기재(20)의 빌드업층(18b)의 동박표면에 조화처리를 하여, 빌드업 후에 레이저 가공시의 레이저광의 흡수성을 안정적으로 향상시킨다. 이러한 조화처리의 내용과 효과는 상술한 바와 같다.

한편, 이 동박표면에 조화처리를 하는 공정 순서는, (a) 한면 동장적층판에 먼저 조화처리를 하고, 컨포멀 마스크를 형성하여, 양면코어기판에 적층하거나, (b) 컨포멀 마스크를 형성하고, 이어서 조화처리를 하여, 양면코어기판에 적층하거나, (c) 컨포멀 마스크를 형성하고, 양면코어기판에 적층한 후에, 조화처리를 하는 3가지 형태가 있으며, 실시예 1에서는 공정(c)의 순서로 하였다.

그 이유는, 상기 (a), (b)와 같이 적층전에 조화처리를 하면, 적층 열이나 압력 등의 이력으로 조화면의 형상이나 색조 등 레이저광의 흡수에 관련된 표면상태가 변해버리는 데다가, (a)에서는 조화처리 후에 포토패브리케이션 방법에 의한 컨포멀 마스크를 형성할 때의 에칭 레지스트와 동의 밀착성이 필요 이상으로 향상되어, 컨포멀 마스크 형성공정에서의 에칭 레지스트의 박리가 어려워지기 때문이다.

또한, 컨포멀 마스크와 내층코어기판의 랜드부와의 위치정밀도를 높이는 다른 공법으로서, 다음과 같은 방법이 있다. 한면 동장적층판을 양면코어기판에 적층하고, 양면코어기판에 미리 형성한 타겟마크나 도통용 구멍을 형성하는 랜드부를 직접 인식하여 다이렉트 노광법으로 컨포멀 마스크를 형성하면, 위치 어긋남이 가장 적은 상태로 컨포멀 마스크를 형성할 수 있다. 또한, 그 후 상술한 조화처리를 한다.

이어서, 도 1b의 (6)에 나타내는 바와 같이, 미리 제작한 레이저 가공시의 컨포멀 마스크(17b, 17c)를 이용하여 레이저 가공을 하여, 계단형 비아홀용 도통용 구멍(21a), 비아홀용 도통용 구멍(21b)을 형성한다. 레이저 가공법에 대해서는, 동박 관통가공이 필수적이므로, 동을 제거할 수 있는 엑시머 레이저, UV-YAG 레이저, YAG 레이저, 탄산가스 레이저 등에 의한 가공이 필요하다. 이 실시예에서는 가공속도가 빠르고 생산성이 뛰어난 탄산가스 레이저를 사용하였다.

컨포멀 마스크(17b)의 직경은 형성되는 계단형 비아홀의 아래쪽 구멍의 직경과 대략 같고, 컨포멀 마스크(17c)의 직경은 형성되는 비아홀의 직경과 대략 같도록 각각 형성되어 있다. 이것을 레이저 가공하여, 계단형 비아홀을 형성하는 컨포멀 마스크(17b)에 대해서는, 계단형 비아홀의 상부구멍 직경과 대략 같은 빔직경의 레이저 빔을, 컨포멀 마스크(17b)의 중심을 화상처리 방법 등으로 겨누어 조사한다. 이에 의해, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 컨포멀 마스크(17b)의 직경과 대략 같은 직경, 여기서는 빔직경 200㎛으로 조사함으로써, 우선 랜드부(10a)까지의 수지가 제거된다.

한편, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 도통용 구멍(21a, 21c)과 도통용 구멍(21b)이 대향하는 위치에 배치되어 있을 경우에는, 랜드부(10b)를 관통시키지 않는 것을 고려하여, 관통가공을 포함하는 도통용 구멍(21a, 21c)을 먼저 형성하고, 그 후에 도통용 구멍(21b)을 형성하는 것이 바람직하다.

이 때문에, 도 1b에서는 도면 위쪽의 도통용 구멍(21a, 21c)을 먼저 가공하고, 아래쪽의 도통용 구멍(21a, 21c)과 도통용 구멍(21b)을 가공한다. 따라서, 실 시예 1에서는 도통용 구멍(21a, 21c)과 도통용 구멍(21b)이 대향하는 경우, 도통용 구멍(21a, 21c)이 모두 위쪽에 위치하도록 설계하면, 레이저 가공을, 먼저 위쪽의 모든 도통용 구멍으로부터 실시하고, 이어서 아래쪽의 모든 도통용 구멍에 대하여 실시하는 것이 가능하여 효율적이다.

이어서, 도 1c의 (7)에 나타내는 바와 같이, 계단형 비아홀을 형성하는 컨포멀 마스크(17b)에 대하여, 다시 레이저를 빔직경 200㎛으로 조사하여, 컨포멀 마스크(17b)의 동박을 200㎛ 직경으로 관통시키고 그 아래의 수지도 제거한다.

이 때, 랜드부(10a)는 도 1b의 (6)에서 나타낸 바와 같이, 컨포멀 마스크(17b)의 연장상의 수지가 제거되며, 랜드부(10a)의 동박 위에 레이저 빔이 선택적으로 조사되고 있는 상태가 된다. 그 결과, 랜드부(10a)도 컨포멀 마스크(17b)의 연장상의 위치에 컨포멀 마스크(17b)의 직경과 대략 같은 크기로 관통된다.

이 때, 마지막 1, 2 샷(shot)은 화상처리 방법 등으로 계단형 비아홀 중심을 겨눈 후에 소정의 어퍼쳐(aperture) 등으로 빔직경을 100㎛까지 조여 가공함으로써, 도통용 구멍(21a)의 아래쪽 구멍(21c)의 형상이 더욱 양호해진다.

형성된 도통용 구멍(21a)의 형상에 대하여 정리하면, 도통용 구멍(21a)의 위쪽 구멍의 직경은 200㎛가 되고, 도통용 구멍(21a)의 아래쪽 구멍(21c)은 100㎛의 직경으로 랜드부(10a) 위의 도통용 구멍(21a)의 위쪽 대략 중심에 안정적으로 형성되었다. 한편, 도통용 구멍(21b)에 대해서는, 관통이 발생하지 않는 컨포멀 레이저 가공에 의해 형성하였다.

도 1b의 (6)으로부터 도 1c의 (7)까지의 일련의 레이저 가공의 일례를 나타 낸다. 이 경우, 탄산가스 레이저 가공기로서 ML605GTXIII-5100U2(미츠비시덴키 가부시키가이샤 제품)를 이용하고, 화상처리에 의해 혹은 기판 위의 복수개의 타겟마크를 판독함으로써, 또한 다층회로기재(20)의 치수 신축(伸縮)을 개별적으로 판독하거나 보정하는 등에 인해, 컨포멀 마스크(17b)의 중심에 위치를 맞춘다.

그리고, 먼저 빔직경 200㎛, 펄스폭 15μsec, 15mJ, 3샷으로 가공하고, 또한 소정의 어퍼쳐 등으로 빔직경을 100㎛까지 조여, 펄스폭 15μsec, 10mJ, 1샷을 더함으로써, 컨포멀 마스크(17b)의 동박을 200㎛ 직경으로 개구한다. 그리고, 동 두께가 얇고 탄산가스 레이저광의 흡수가 양호한 표면상태로 한 랜드부(10a)는 100㎛ 직경으로 관통하고, 그 밖의 도금으로 두껍게 한 랜드부(10b)는 탄산가스 레이저광의 흡수가 양호한 표면상태이어도 관통하지 않고, 도통용 구멍(21a)을 형성하였다.

컨포멀 마스크(17b) 및 랜드부(10a)의 동박의 소정 부분을 안정적인 직경으로 관통하기 위해서는, 레이저광의 중심이 에너지 밀도가 높은 가우시안 분포(gaussian distribution) 등의 빔 프로파일을 가지는 레이저 광학계가 필요하다.

컨포멀 마스크(17b) 및 랜드부(10a)의 동 두께는, 10㎛ 이하이면, 상술한 레이저 가공조건의 ±30% 정도의 에너지량에서도 양호한 재현성을 가지고 관통하는 것을 확인하였다. 5㎛ 이하의 두께가 되면, 상술한 조화공정, 그 후의 도금 전처리의 에칭 등으로, 남겨 두어야 하는 랜드부의 동이 부분적으로 없어지는 경우도 있기 때문에, 동 두께로서는 5~10㎛가 바람직하다.

랜드부(10b)의 동 두께에 대해서는, 아래쪽 구멍(21c)의 레이저 조사면의 반대면에 위치하는 랜드부(10b)의 동 두께를 두껍게 해 둠으로써, 랜드부(10b)의 관 통에 대한 마진을 얻을 수 있다. 구체적으로는, 14㎛ 이상으로 하면, 관통에 필요한 레이저의 에너지가 3배 이상이 되는 것도 확인하였으며, 충분한 마진이 된다. 이 때문에, 14㎛ 이상의 동 두께인 것이 바람직하다.

또한, 전해도금에 의해, 층간접속을 하기 위한 디스미어(desmear) 처리, 도전화 처리를 한다. 단, 도통용 구멍(21a)의 아래쪽 구멍(21c) 주위에 있는 랜드부(10a)의 동박은 제거해 둔다. 이 동박은 용융하여 이후의 도금공정에서 도금 보이드를 발생시키는 등 문제의 원인이 되는 경우도 있기 때문에, 디스미어 처리 고정중에 과황산 암모늄 수용액 등의 에칭액으로 2㎛ 정도 에칭하여 제거하였다.

도 1c에 나타내는 바와 같이, 도통용 구멍(21a, 21c)과 도통용 구멍(21b)이 대향하는 위치에 배치되어 있는 경우에는, 랜드부(10b)의 상하면 양측으로부터 에칭되는데, 상술한 바와 같이, 랜드부(10b)의 동 두께를 두껍게 하였기 때문에, 이 에칭공정이나 그 후의 도금의 전처리 공정 등에서도 관통은 발생하지 않는다.

이어서, 도 1c의 (8)에 나타내는 바와 같이, 도통용 구멍(21a, 21b)을 가지는 다층회로기재(22)에 10~15㎛ 정도의 전해도금을 하고, 도통용 구멍(21a)으로부터 얻어진 계단형 비아홀(23a), 도통용 구멍(21b)으로부터 얻어진 비아홀(23b)을 형성하여, 층간도통을 한다. 계단형 비아홀(23a)의 상부구멍 및 하부구멍의 중심에는 위치 어긋남이 발생하지 않기 때문에, 도통용 구멍의 아래쪽 구멍으로의 도금 주위가 안정적이다.

그 결과, 도금 보이드 등의 불량이 잘 발생하지 않고, 도금으로 얻어진 계단형 비아홀이 대칭구조가 되어, 온도 사이클 시험 등에서 계단형 비아홀(23a)에 발 생하는 열응력이 균일하게 분산되기 때문에, 층간접속 신뢰성이 향상된다. 이에 의해, 상술한 바와 같이 전해도금두께는 10~15㎛ 정도에서 양호한 층간접속 신뢰성을 확보할 수 있다.

지금까지의 공정으로 층간도통이 완료된 다층회로기재(24)를 얻는다. 또한, 삽입 부품 등을 실장하기 위한 관통구멍이 필요한 경우에는, 도통용 구멍의 형성시에 NC 드릴 등으로 관통구멍을 형성하고, 상기 비아홀의 도금시에 쓰루홀을 동시에 형성하는 것도 가능하다.

이어서, 도 1d의 (9)에 나타내는 바와 같이, 외층의 패턴(25)을 통상의 포토패브리케이션 방법으로 형성한다. 이 때, 코어기판(15)의 커버필름(12) 위에 석출한 도금층이 있으면 이것도 제거된다.

그 후, 필요에 따라 기판 표면에 땜납도금, 니켈도금, 금도금 등의 표면처리를 하고, 포토 솔더 레지스트층의 형성 및 외형가공을 함으로써, 내층에 케이블부를 가지는 4층형 다층 프린트 배선판(26)을 얻는다.

고밀도 실장기판에 요구되는 패턴 형성능력으로는, 예를 들어, 0.5mm 피치 CSP를 실장하는 랜드부의 크기가 300㎛라고 하면, 랜드부 사이에 패턴을 1개 통과시키기 위해서는, 랜드부/스페이스=50㎛/50㎛, 피치 100㎛의 구조를 형성할 필요가 있다.

하지만, 상술한 바와 같이, 7㎛ 두께의 동박위에 두께 10~15㎛ 정도의 전해도금을 하면, 외층의 총도체 두께는 17~22㎛가 되어, 피치 100㎛의 미세패턴을 양호한 수율로 충분히 형성할 수 있기 때문에, 고밀도 실장에 대한 요구를 만족시킬 수 있다.

또한, 케이블이 제2층에 배치되어 있기 때문에, 최단거리에서 부품실장부를 접속하기 위해서는, 제1층과 제2층을 접속하는 비아홀을 좁은 피치로 배치할 수 있고, 제2층의 배선이 미세하여야 한다.

비아홀의 배치에 관해서는, 비아홀(23a, 23b)을 비아홀 직경 200㎛ 이하로 형성할 수 있기 때문에, 피치 0.4㎛ 이하로 배치가능하다. 본 발명에 따른 케이블부를 가지는 다층 프린트 배선판의 층간접속구조는, 비아홀 직경 200㎛ 이하의 비아홀(23a)을 채용하고 있기 때문에, 고밀도화에 유리한 구조가 된다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 6층형 다층 프린트 배선판의 제조방법을 나타내는 단면 공정도이다. 먼저, 도 1a의 (1) 내지 도 1a의 (4)와 같은 방법으로, 도통용 구멍 안과 수용랜드부를 부분도금에 의해 두껍게 한 커버레이 부착 양면코어기판(15)을 준비한다.

이어서, 도 2a의 (1)에 나타내는 바와 같이, 폴리이미드 등의 가요성 절연 베이스재(46)(여기서는, 두께 25㎛의 폴리이미드)의 양면에 두께 7㎛의 동박(47a, 48a)을 가지는 양면 동장적층판(49a)을 준비하고, 또한 양면 동장적층판(49a)의 형을 뜨며, 양면 동장적층판(49a)의 동박(47a)에 대해서는 레이저 가공시의 컨포멀 마스크를, 동박(48a)에 대해서는 계단형 비아홀의 두번째 층의 랜드부가 되는 48b와 내층의 배선을, 포토패브리케이션 방법으로 형성하기 위한 레지스트층을 양면에 형성한다.

이 레지스트층을 이용하여, 포토패브리케이션 방법에 의해 레이저 가공시의 컨포멀 마스크(47b, 47c, 47d)를 형성하고, 또한 레지스트층을 박리한다. 지금까지의 공정으로 다층 프린트 배선판의 빌드업층(49b)을 얻는다.

빌드업층(49b)을 커버레이 부착 양면코어기판(15)에 빌드업하기 위한 접착재(50)를 미리 본뜨고, 위치를 맞춘다. 접착재(50)로서는 로우 플로우 타입의 프리프레그(prepreg)나 본딩시트 등 유출이 적은 것이 바람직하다.

여기서는 도체층을 충전할 필요가 없기 때문에, 접착재(50)의 두께는 15㎛ 정도, 혹은 더욱 얇은 것을 선택할 수 있다. 접착재(50)를 통하여 빌드업층(49b)과 커버레이 부착 양면코어기판(15)을 진공 프레스 등으로 적층한다. 지금까지의 공정으로 다층회로기재(51)를 얻는다. 또한, 그 후 다층회로기재(51)의 빌드업층(49b)의 동박표면에 조화처리를 하여, 빌드업 후에 레이저 가공시의 레이저광의 흡수를 안정적으로 향상시킨다. 이 조화처리의 내용과 효과는 상술한 바와 같다.

또한, 컨포멀 마스크와 내층코어기판의 랜드부의 위치정밀도를 높이는 다른 방법으로서 다음과 같은 방법이 있다. 한면 동장적층판을 양면코어기판에 적층하고, 양면코어기판에 미리 형성한 타겟마크나 도통용 구멍을 형성하는 랜드부를 직접 인식하여, 다이렉트 노광방법에 의해 컨포멀 마스크를 형성하면, 위치 어긋남이 가장 적은 상태로 컨포멀 마스크를 형성할 수 있다. 또한, 그 후 상술한 조화처리를 한다.

이어서, 도 2a의 (2)에 나타내는 바와 같이, 미리 제작한 레이저 가공시의 컨포멀 마스크(47b, 47c, 47d)를 이용하여 레이저 가공을 하고, 계단형 비아홀용 도통용 구멍(52a), 제2층의 도체층과 도통하지 않고, 제3층에 직접 전기적으로 접 속하는 스킵 비아홀용 도통용 구멍(52b), 비아홀용 도통용 구멍(52d)을 형성한다.

레이저 가공법에 대해서는, 동박 관통가공이 필수적이기 때문에, 레이저 조사에 의해 동을 제거할 수 있는 엑시머 레이저, UV-YAG 레이저, YAG 레이저, 탄산가스 레이저 등에 의한 가공이 필요하다. 이 실시예에서는, 가공속도가 빠르고 생산성이 뛰어난 탄산가스 레이저를 이용하였다.

컨포멀 마스크(47b)의 직경은 형성되는 계단형 비아홀의 아래쪽 구멍의 직경과 대략 같고, 컨포멀 마스크(47c, 47d)의 직경은 형성되는 스킵 비아홀 및 비아홀의 직경과 대략 같도록 각각 형성되어 있다.

이것을 레이저 가공하여, 계단형 비아홀을 형성하는 컨포멀 마스크(47b)에 대해서는, 계단형 비아홀의 상부구멍 직경과 대략 같은 빔직경의 레이저 빔을 컨포멀 마스크(47b)의 중심을 화상처리 방법 등으로 겨누어 조사한다. 도 2a에 나타내는 바와 같이, 컨포멀 마스크(47b)의 직경과 대략 같은 직경, 여기서는 빔직경 200㎛으로 조사함으로써, 우선 랜드부(48b)까지의 수지가 제거된다.

이어서, 도 2b의 (3)에 나타내는 바와 같이, 계단형 비아홀을 형성하는 컨포멀 마스크(47b)에 대하여, 또한 레이저를 빔직경 200㎛으로 조사하고, 컨포멀 마스크(47b)의 동박을 200㎛ 직경으로 관통시켜 그 아래의 수지도 제거한다. 이 때, 도 2a의 (2)에서 나타낸 바와 같이, 컨포멀 마스크(47b)의 연장상의 수지가 제거되어, 랜드부(48b)의 동박위에 레이저 빔이 선택적으로 조사되고 있는 상태가 된다. 이 때문에, 랜드부(48b)도 컨포멀 마스크(47b)의 연장상의 위치가, 컨포멀 마스크(47b)의 직경과 대략 같은 크기로 관통하여 비아홀이 형성된다.

이 때, 마지막 1, 2샷은 화상처리 방법 등으로 계단형 비아홀의 중심을 겨눈 후에 소정의 어퍼쳐 등으로 빔직경을 100㎛까지 조여 가공함으로써, 도통용 구멍(52a)의 아래쪽 구멍(52d)의 형상이 더욱 양호해진다.

형성된 도통용 구멍(52a)의 형상에 대하여 정리하면, 도통용 구멍(52a)의 위쪽 구멍의 직경은 200㎛가 되고, 도통용 구멍(52a)의 아래쪽 구멍(52d)은 100㎛의 직경으로 랜드부(48b)의 도통용 구멍(52a)의 위쪽의 대략 중심에 안정적으로 형성된다. 한편, 도통용 구멍(52b, 52c)에 대해서는, 관통이 발생하지 않는 컨포멀 레이저 가공에 의해 형성하였다.

도 2a의 (2) 및 도 2b의 (3)에서의 일련의 레이저 가공 조건예로서, 아래와 같이 하였다. 탄산가스 레이저 가공기로서 ML605GTXIII-5100U2(미츠비시덴키 가부시키가이샤 제품)를 이용하고, 화상처리 방법, 혹은 기판 위의 복수개의 타켓마크의 판독에 의해, 또한 다층회로기재(51)의 치수 신축을 개별적으로 판독하여 보정하는 등에 의해, 컨포멀 마스크(47b)의 중심에 위치를 맞춘다.

그리고, 먼저 빔직경 200㎛, 펄스폭 15μsec, 15mJ, 3 샷으로 가공하고, 또한 소정의 어퍼쳐 등으로 빔직경을 100㎛까지 조여, 펄스폭 15μsec, 10mJ, 1샷을 더함으로써, 컨포멀 마스크(47b)의 동박에 200㎛ 직경의 개구를 형성하고, 동 두께가 얇고 탄산가스 레이저광의 흡수가 양호한 표면상태로 한 랜드부(48a)는 100㎛ 직경으로 관통하고, 그 밖의 도금으로 두껍게 한 랜드부(10b)는 탄산가스 레이저광의 흡수가 양호한 표면상태이어도 관통하지 않고, 도통용 구멍(52a)을 형성하였다.

컨포멀 마스크(47b) 및 랜드부(48a)의 동박의 소정 부분을 안정적인 직경으 로 관통하기 위해서는, 레이저광의 중심이 에너지 밀도가 높은 가우시안 분포 등의 빔 프로파일을 가지는 레이저 광학계가 필요하다.

컨포멀 마스크(47b) 및 랜드부(48a)의 동 두께로서는, 10㎛ 이하이면, 상술한 레이저 가공조건의 ±30% 정도의 에너지량에서도 양호한 재현성을 가지고 관통하는 것을 확인하였다. 5㎛ 이하의 두께가 되면, 상술한 조화공정, 그 후의 도금 전처리의 에칭 등으로, 남겨 두어야 하는 랜드부의 동이 부분적으로 없어지는 경우도 있기 때문에, 동 두께로서는 5~10㎛가 바람직하다.

랜드부(10b)의 동 두께에 대해서는, 아래쪽 구멍(52c)의 레이저 조사면에 위치하는 랜드부(10b)의 동 두께를 두껍게 해 둠으로써, 랜드부(10b)의 관통에 대한 마진을 얻을 수 있다. 구체적으로는, 14㎛ 이상이면, 관통에 필요한 레이저의 에너지가 3배 이상이 되는 것도 확인하였으며, 충분한 마진이 된다. 그 때문에, 14㎛ 이상의 동 두께인 것이 바람직하다.

또한, 전해도금에 의해, 층간접속을 하기 위한 디스미어 처리, 도전화 처리를 한다. 단, 도통용 구멍(52a)의 아래쪽 구멍(52c) 주위의 랜드부(48a)의 동박은 용융하여, 이후의 도금 공정에서 도금 보이드를 발생시키는 등 문제의 원인이 될 수 있기 때문에, 디스미어 처리공정중에 과황산 암모늄 수용액 등의 에칭액으로 2㎛ 정도 에칭하여, 용융한 동박을 제거하였다.

이어서, 도 2b의 (4)에 나타내는 바와 같이, 도통용 구멍(52a, 52b, 52d)을 가지는 다층회로기재(53)에 10~15㎛ 정도 전해도금을 하고, 도통용 구멍(52a)으로부터 얻어진 계단형 비아홀(54a), 도통용 구멍(52b)으로부터 얻어진 스킵 비아 홀(54b), 도통용 구멍(52d)으로부터 얻어진 비아홀(54c)을 형성하여, 층간 도통한다.

계단형 비아홀(54a)의 상부구멍과 하부구멍은 중심의 위치 어긋남이 발생하지 않기 때문에, 도통용 구멍의 아래쪽 구멍으로의 도금 주위가 안정적이다. 그 결과, 도금 보이드 등의 불량이 잘 발생하지 않고, 도금되어 얻어진 계단형 비아홀이 대칭 구조가 되어, 온도 사이클 시험 등에서 계단형 비아홀(54a)에 발생하는 열응력이 균일하게 분산되기 때문에, 층간접속 신뢰성이 향상된다. 이에 의해, 상술한 바와 같이, 전해도금 두께는 10~15㎛ 정도에서 양호한 층간접속 신뢰성을 확보할 수 있다.

지금까지의 공정으로 층간도통이 완료된 다층회로기재(55)를 얻는다. 또한, 삽입부품 등을 실장하기 위한 관통구멍이 필요한 경우에는, 도통용 구멍의 형성시에 NC 드릴 등으로 관통구멍을 형성하여, 상기 비아홀 도금시에 쓰루홀을 동시에 형성하는 것도 가능하다.

또한, 외층 패턴(56)을 통상의 포토패브리케이션 방법으로 형성한다. 이 때, 코어기판(15)의 커버필름(12) 위에 석출한 도금층이 있으면, 이것도 제거된다. 그 후, 필요에 따라 기판 표면에 땜납도금, 니켈도금, 금도금 등의 표면처리를 하고, 포토 솔더 레지스트층의 형성 및 외형가공을 함으로써, 내층에 케이블부를 가지는 6층형 다층 프린트 배선판(57)을 얻는다.

도 1a는 본 발명에 따른 4층형 다층 프린트 배선판의 제조방법에서의 부분공정을 나타내는 개념적 단면도이다.

도 1b는 본 발명에 따른 4층형 다층 프린트 배선판의 제조방법에서의 부분공정을 나타내는 개념적 단면도이다.

도 1c는 본 발명에 따른 4층형 다층 프린트 배선판의 제조방법에서의 부분공정을 나타내는 개념적 단면도이다.

도 1d는 본 발명에 따른 4층형 다층 프린트 배선판의 제조방법에서의 부분공정을 나타내는 개념적 단면도이다.

도 2a는 본 발명의 6층형 다층 프린트 배선판의 제조방법에서의 부분공정을 나타내는 개념적 단면도이다.

도 2b는 본 발명의 6층형 다층 프린트 배선판의 제조방법에서의 부분공정을 나타내는 개념적 단면도이다.

도 3은 종래의 빌드업형 다층 프린트 기판에서의 도통구멍 형성에 관한 문제를 나타내는 설명도이다.

**부호의 설명**

1: 가요성 절연 베이스재 2, 3: 동박

4: 양면 동장적층판 5: 도통용 구멍

6: 부분 도금용 레지스트층 7: 쓰루홀

8: 수용랜드부에 위치하는 부분 9: 회로패턴

10a, 10b: 랜드부 11: 양면코어기판

12: 폴리이미드 필름 13: 접착재

14: 커버레이 15: 양면코어기판

16: 가요성 절연 베이스재 17a: 동박

17b: 컨포멀 마스크 18a: 한면 동장적층판

18b: 빌드업층 19: 접착재

20: 다층회로기재 21a, 21b: 도통용 구멍

21c: 도통용 구멍(21a)의 아래쪽 구멍 22: 다층회로기재

23a: 계단형 비아홀 23b: 비아홀

24: 층간도통 완료된 다층회로기재 25: 외층 회로패턴

26: 4층형 다층 프린트 배선판 46: 가요성 절연 베이스재

47a: 동박 47b, 47c, 47d: 컨포멀 마스크

48a: 동박 48b: 랜드부

49a: 한면 동장적층판 49b: 빌드업층

50: 접착재 51: 다층회로기재

52a, 52b: 도통용 구멍

52c: 도통용 구멍(52a)의 아래쪽 구멍 52d: 도통용 구멍

53: 다층회로기재 54a, 54b: 계단형 비아홀

54c: 비아홀

55: 층간 도통이 완료한 다층회로기재 56: 외층 회로패턴

57: 6층형 다층 프린트 배선판 101a, 101b: 도통용 구멍

102a: 계단형 비아홀 103: 도금 보이드 등

111, 112: 컨포멀 마스크 121: 내층코어기판

122: 빌드업층 123: 케이블부

124: 다층 프린트 기판

Claims (2)

1. a) 수지필름으로 이루어지는 절연 베이스재 위에, 적어도 1층의 도전층을 가지는 내층코어기판을 준비하는 공정, b) 적어도 한면에 도전층을 가지는 동장적층판으로 구성된 외층 빌드업층을, 접착재를 통하여 상기 내층코어기판에 적층하는 공정, c) 적층전 또는 후에 상기 동장적층판의 도전층의 도통용 구멍 형성부위에 있는 동박에 개구를 형성하고, 적층회로기재를 형성하는 공정, d) 상기 적층회로기재에 대하여 계단형 비아홀용 도통용 구멍을 형성하는 공정, 및 e) 상기 도통용 구멍에 대하여 도전화 처리를 하여 전해도금에 의해 상기 계단형 비아홀을 포함하는 층간접속을 형성하는 공정을 포함하는 다층 프린트 배선판의 제조방법에 있어서,

   상기 도통용 구멍을 형성하는 공정 d)는,

   상기 적층회로기재에 대하여, 상기 외층측 도통용 구멍의 형성부위에 상기 계단형 비아홀의 하부구멍 직경과 대략 같은 직경의 동박 개구를 형성하고,

   상기 동박 개구의 대략 중심에 대하여, 동을 제거할 수 있는 레이저광을 상기 계단형 비아홀의 상부구멍 직경과 대략 같은 빔직경으로 조사하여, 상기 외층 빌드업층의 동박, 층간절연수지 및 상기 접착재를 천공하며,

   또한 상기 내층코어기판에서의 상기 레이저광 조사면측의 도전층에, 다이렉트 가공에 의해 상기 레이저광을 조사하여, 상기 외층측 도통용 구멍의 형성부위의 상기 계단형 비아홀의 하부구멍 직경과 대략 같은 직경의 관통구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판의 제조방법.
2. 내층코어기판에 외층 빌드업층을 적층한 구조이며, 상기 외층 빌드업층과 상기 내층코어기판의 층간접속을, 외층측일수록 도통용 구멍의 직경이 커지는 3층 이상의 배선층을 층간접속하는 계단형 비아홀, 및 최외층과 그보다 1층 아래의 배선층만을 층간접속하는 블라인드 비아홀에 의해 실시하는 프린트 배선판에 있어서,

   상기 계단형 비아홀에 대한 상기 내층코어기판의 수용랜드부의 도체두께가, 상기 블라인드 비아홀의 수용랜드부의 도체두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 프린트 배선판.

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