KR20090037792A

KR20090037792A - 코어 기판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20090037792A
Application number: KR1020080075355A
Authority: KR
Inventors: 겐지 이이다; 도모유키 아베; 야스토모 마에하라; 신 히라노; 다카시 나카가와; 히데아키 요시무라; 세이고 야마와키; 노리카즈 오자키
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2009-04-16
Also published as: US8035037B2; US20090095524A1; KR101003341B1; JP2009099620A; CN101409986B; CN101409986A

Abstract

본 발명은 도전성을 갖는 코어부를 구비한 코어 기판에 있어서 도통 스루홀과 코어부의 전기적 단락을 방지하여 확실하게 배선 기판을 제조하는 방법을 제공한다.

도통성을 갖는 코어부(10)에 기초 구멍(18)을 형성하는 공정과, 상기 기초 구멍(18)이 형성된 기판에 도금을 실시하여, 상기 기초 구멍(18)의 내벽면과 상기 기판의 표면에 도금층(19)을 피착 형성하는 공정과, 상기 도금층(19)이 피착 형성된 기판의 표면에 가스 배기 구멍(140)을 형성하는 공정과, 상기 가스 배기 구멍(140)이 형성된 기판의 상기 기초 구멍(18)에 절연재(20)를 충전하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

코어 기판 및 그 제조 방법{CORE SUBSTRATE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}

본 발명은 도전성을 갖는 코어부를 구비한 코어 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조 공정에서 가열 처리 등을 행할 때에 기판으로부터 발생하는 가스에 의해 기판에 피착된 도체층이 부풀어 오르는 문제를 해소할 수 있는 코어 기판의 구성 및 그 제조 방법과, 이 코어 기판을 이용한 배선 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 탑재하는 배선 기판이나 반도체 웨이퍼의 검사에 사용되는 시험용 기판에는, 카본 파이버 강화 플라스틱(CFRP)을 코어 기판에 구비하고 있는 제품이 있다. 이 카본 파이버 강화 플라스틱을 구비한 코어 기판은, 종래의 유리 에폭시 기판으로 이루어지는 코어 기판과 비교하여 열팽창률이 낮으며, 기판의 열팽창 계수를 기판에 탑재되는 반도체 소자의 열팽창 계수에 매칭시킬 수 있어, 반도체 소자와 배선 기판 사이에 생기는 열 응력을 회피할 수 있다고 하는 이점을 갖는다.

배선 기판은 코어 기판의 양면에 배선층을 적층하여 형성되며, 코어 기판에 는 그 양면에 적층되는 배선층과 전기적 도통을 취하기 위한 도통 스루홀[PTH(Plated through hole)]이 형성된다. 이 도통 스루홀은 기판에 관통 구멍을 형성하고, 도금에 의해 관통 구멍의 내벽면에 도통부(도금층)를 형성함으로써 형성된다.

그런데, 카본 파이버 강화 플라스틱과 같이 도전성을 갖는 코어부를 구비하는 코어 기판의 경우에는, 단순히 기판에 관통 구멍을 형성하여 관통 구멍의 내벽면에 도금을 시행하면, 도통 스루홀과 코어부가 전기적으로 단락되어 버린다. 이 때문에, 도전성을 갖는 코어부를 구비하는 코어 기판에 도통 스루홀을 형성할 때에는, 코어 기판에 도통 스루홀보다도 큰 직경의 기초 구멍을 관통 형성하고, 기초 구멍에 절연성을 갖는 수지를 충전한 후, 기초 구멍에 도통 스루홀을 관통시켜, 도통 스루홀과 코어부가 전기적으로 단락되지 않도록 하고 있다(특허문헌 1, 2 참조).

[특허문헌 1: 일본 특허 재공표 제2004-064467호 공보]

[특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2006-222216호 공보]

[특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2004-87989호 공보]

[특허문헌 4: 일본 특허 공개 제2005-136347호 공보]

그러나, 코어 기판에 마련하는 기초 구멍(prepared hole)을 드릴 가공에 의해 형성하는 경우에는, 기초 구멍의 내벽면에 버(burr)가 생겨, 기초 구멍에 관통시킨 도통 스루홀과 코어부가 전기적으로 도통할 우려가 있다. 이 때문에, 예컨대 특허문헌 2에 있어서는, 기초 구멍의 내벽면을 절연층에 의해 피복하여, 도통 스루홀과 도전성을 갖는 코어부가 전기적으로 단락되지 않도록 하는 방법이 취해지고 있다. 그러나, 거친면(粗面)으로 된 기초 구멍의 내벽면을 확실하게 절연층에 의해 피복하는 것이 반드시 용이하다고 할 수는 없다.

또, 배선 기판의 제조 공정에 있어서는, 배선층을 적층하여 형성하기 위해, 프리프레그와 배선 시트를 중합시키고, 가압 및 가열하여 일체의 적층 구조로 배선층을 형성하는 방법이 행해진다. 이러한 제조 공정에 있어서는, 가열 공정 시에 절연재로부터 분해성의 가스가 생기거나, 기판이 흡수한 수분이 가열되어 수증기가 발생한다고 하는 문제가 생겨, 기판의 내층으로부터 가스를 배출하는 고안이 이루어져 있다(특허문헌 3, 4 참조).

기초 구멍에 도통 스루홀을 관통시킨 기판에 있어서는, 제조 공정 중에 기판의 내부에서 발생하는 가스의 문제는, 제조 공정에 따라서는, 코어부와 도통 스루홀이 전기적으로 도통하는 원인으로 되는 경우가 있어, 해결하지 않으면 안 되는 문제가 된다.

본 발명은 배선 기판의 제조 공정, 특히 도전성을 갖는 코어부를 구비한 기 판에 있어서 도통 스루홀과 코어부의 전기적 단락을 방지하여, 확실하게 배선 기판을 제조할 수 있는 코어 기판의 구조 및 코어 기판의 제조 방법 및 배선 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 다음의 구성을 구비한다.

즉, 도통 스루홀이 관통하는 기초 구멍이 마련되고 도전성을 갖는 코어부와, 상기 기초 구멍의 내벽면과 상기 코어부의 표면에 피착 형성된 도체층과, 상기 코어부의 표면에 피착 형성된 도체층을 개구하여 마련한 가스 배기 구멍과, 상기 기초 구멍의 내벽면과 상기 도통 스루홀의 외주면 사이에 충전된 절연재와, 상기 코어부의 양면에 적층하여 형성한 배선층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 코어부의 양면에, 절연층을 사이에 두고 동박이 피착 형성되고, 상기 기초 구멍은 상기 동박이 피착된 기판을 관통하여 마련되고, 상기 도체층은 상기 기초 구멍의 내벽면과 상기 기판의 표면에 피착된 동박의 표면을 피복하고, 상기 가스 배기 구멍은 상기 기판의 표면에 피착된 동박과 도체층을 개구하여 마련되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 기초 구멍의 내벽면을 피복하는 도체층에 적층되어 절연 피막이 피착 형성되는 구성으로 함으로써, 도전성을 갖는 코어부와 도통 스루홀의 전기적 단락을 확실하게 방지할 수 있다.

상기 가스 배기 구멍은 상기 기초 구멍의 개구 가장자리의 근방에 배치되어 있기 때문에, 코어 기판의 제조 공정에 있어서 코어부 혹은 기판으로부터 발생하는 가스, 혹은 기판에 흡수된 수분으로부터 발생하는 수증기를 효율적으로 배출할 수 있으므로, 기초 구멍의 내벽면에서 도금층이 부풀어 오르는 장해를 회피할 수 있다.

또, 상기 코어부는, 카본 파이버를 함유하는 프리프레그를 복수매 적층하고, 가압·가열하여 평판체로 형성된 카본 파이버 강화 플라스틱으로 이루어지기 때문에, 배선 기판에 탑재되는 반도체 소자와의 열팽창 계수를 매칭시킬 수 있어, 신뢰성이 높은 배선 기판으로서 제공할 수 있다.

또, 코어 기판의 제조 방법으로서, 도전성을 갖는 코어부에 기초 구멍을 형성하는 공정과, 상기 기초 구멍이 형성된 기판에 도금을 시행하여, 상기 기초 구멍의 내벽면과 상기 기판의 표면에 도금층을 피착 형성하는 공정과, 상기 도금층이 피착 형성된 기판의 표면에 피착되는 도체층을 에칭하여 가스 배기 구멍을 형성하는 공정과, 상기 가스 배기 구멍이 형성된 기판의 상기 기초 구멍에 절연재를 충전하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 기판의 표면을 피복하는 도체층을 에칭하여 가스 배기 구멍을 형성함으로써, 기초 구멍에 절연재로서의 수지를 충전하고, 가열하여 수지를 열경화시킬 때에, 기초 구멍의 내벽면을 피복하는 도금층이 부풀어 오르는 것을 방지할 수 있다.

또, 상기 기초 구멍의 내벽면과 기판의 표면에 도금층을 피착 형성하는 공정에 이어서, 상기 도금층을 전원 공급층으로 하는 전착법에 따라, 상기 도금층에 적층하여 절연 피막을 피착시키는 공정을 포함함으로써, 도전성을 갖는 코어부와 도통 스루홀의 전기적 단락을 더 확실하게 방지할 수 있다.

또, 상기 기판의 기초 구멍에 절연재를 충전하는 공정에 이어서, 상기 기판의 표면에 피착되는 도체층을 소정 패턴으로 에칭하는 공정을 포함함으로써, 기판의 표면에 피착된 도체층을 임의의 패턴으로 형성한 후, 기판에 배선층을 적층하여 코어 기판으로 할 수 있다.

또, 상기 기초 구멍에 절연재를 충전하는 공정에 이어서, 기판의 양면에 기판과 일체로 배선층을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 배선층이 일체 형성된 기판에, 상기 기초 구멍 내를 관통하는 관통 구멍을 형성하고, 관통 구멍의 내벽면에 도금층을 피착 형성하여 상기 도통 스루홀을 형성함으로써, 코어 기판을 제조할 수 있다.

또, 상기 코어 기판의 제조 방법에 따라 형성한 코어 기판에 배선층을 적층하여 다층 배선 기판을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 코어 기판 및 그 제조 방법에 의하면, 도통 스루홀이 관통하는 기초 구멍의 내벽면을 도금층에 의해 피복함으로써, 도통 스루홀과 코어부의 전기적 단락을 방지할 수 있다. 또, 기판에 가스 배기 구멍을 마련함으로써, 기초 구멍에 수지를 충전하거나, 코어 기판의 제조 공정 중에 기판을 가열 처리했을 때에, 코어부 혹은 기판으로부터 가스가 발생하거나, 혹은 기판이 흡수한 수분에 의해 수증기가 발생한 경우에도, 가스 배기 구멍으로부터 가스가 배출되어, 기초 구멍의 내벽면에 형성된 도금층이 부풀어 오르는 문제를 방지하여, 도통 스루홀과 코어부의 전기적 단락을 보다 확실하게 회피하는 것이 가능해진다.

(가스 배기 구멍의 형성 공정)

이하, 본 발명의 실시의 형태로서, 카본 파이버 강화 플라스틱으로 이루어지며, 도전성을 갖는 코어부를 구비한 코어 기판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

도 1, 도 2는 코어 기판의 도통 스루홀을 관통시키는 기초 구멍을 기판에 형성하고, 가스 배기 구멍을 형성하여 기초 구멍에 절연재를 충전하기까지의 공정을 도시한다.

도 1a는 카본 파이버 강화 플라스틱으로 이루어지는 코어부(10)의 양면에 프리프레그(12)를 통해 동박(14)을 접합하여, 평판체로 형성한 기판(16)을 도시한다. 코어부(10)는 카본 크로스에 에폭시 수지 등의 고분자 재료를 함침시킨 프리프레그를 4장 적층하고, 가열 및 가압함으로써 일체 형성된다. 또한, 코어부(10)를 구성하는 카본 파이버를 포함하는 프리프레그의 적층 수는 임의로 선택할 수 있다.

본 실시형태에서는 장섬유 카본 파이버로 이루어지는 카본 파이버 크로스를 사용하여 코어부(10)를 형성하였지만, 카본 파이버 크로스 이외에, 카본 파이버 부직포, 카본 파이버 메시 등을 사용할 수 있다. 카본 파이버의 열팽창 계수는 약 0 ppm/℃이고, 카본 파이버 강화 플라스틱에 있어서의 카본 파이버의 함유율, 카본 파이버에 함침시키는 수지, 수지에 혼입시키는 필러의 재료를 선택함으로써 코어부(10)의 열팽창 계수를 조절할 수 있다. 본 실시형태의 코어부(10)의 열팽창 계수는 1 ppm/℃ 정도이다.

또, 카본 파이버 강화 플라스틱으로 이루어지는 코어부(10)를 구비하는 코어 기판 전체의 열팽창 계수는, 코어 기판을 구성하는 배선층, 배선층 간에 개재시키는 절연층의 열팽창 계수를 선택함으로써 조절할 수 있다. 또, 코어 기판의 양면에 빌드 업 법 등에 따라 배선층을 적층하여 형성되는 배선 기판의 열팽창 계수는, 코어 기판과 그 양면에 형성되는 배선층(빌드 업 층)의 열팽창 계수를 선택함으로써 조절할 수 있다. 반도체 소자의 열팽창 계수는 약 3.5 ppm/℃이다. 배선 기판의 열팽창 계수를, 이 배선 기판에 탑재하는 반도체 소자의 열팽창 계수에 용이하게 매칭시킬 수 있다.

도 1b는 기판(16)에 기초 구멍(18)을 뚫은 상태이다. 기초 구멍(18)은 드릴 가공에 의해 기판(16)을 두께 방향으로 관통하도록 형성된다. 기초 구멍(18)은 후공정에서 형성되는 도통 스루홀의 관통 구멍보다도 큰 직경으로 형성된다. 본 실시형태에서는 기초 구멍(18)의 구멍 직경을 0.8 ㎜로 하고, 도통 스루홀의 구멍 직경을 0.35 ㎜로 하였다. 기초 구멍(18)은 코어 기판에 형성되는 도통 스루홀의 각각의 평면 배치 위치에 맞추어 형성된다.

기초 구멍(18)을 드릴 가공에 의해 뚫으면, 드릴의 마모 등에 의해 기초 구멍(18)의 내벽면에 버가 생겨, 내벽면이 거친면(요철면)으로 되어, 내벽면에 코어부(10)의 절삭가루(11)가 부착되어 잔류하는 경우가 있다.

카본 파이버 강화 플라스틱으로 이루어지는 코어부(10)의 경우는, 카본의 절삭가루(11)가 기초 구멍(18)의 내벽면에 부착되어 잔류하고, 이 절삭가루(11)는 도전성을 갖기 때문에, 절삭가루(11)가 기초 구멍(18)에 충전되는 수지(20)에 혼입되면, 절연재로서의 수지(20)의 절연성이 훼손되어, 도통 스루홀과 코어부(10)가 전 기적으로 단락되는 장해가 생긴다.

본 실시형태에 있어서는, 도통 스루홀과 코어부(10)가 단락되지 않도록 기판(16)에 기초 구멍(18)을 뚫은 후, 기판(16)에 무전해 구리 도금 및 전해 구리 도금을 이 순서로 시행하고, 기초 구멍(18)의 내벽면을 도금층(19)으로 피복하는 공정을 채용한다. 기판(16)에 무전해 구리 도금을 시행함으로써, 기초 구멍(18)의 내면의 전면(全面)과, 기판(16)의 표리면의 전면(全面)에 무전해 구리 도금층이 형성된다. 이 무전해 구리 도금층을 도금 급전층으로 하여 전해 구리 도금을 시행함으로써, 기초 구멍(18)의 내면과, 기판(16)의 양면에 도금층(19)을 형성할 수 있다. 무전해 구리 도금층의 두께는 0.5 ㎛ 정도, 전해 구리 도금층의 두께는 10 ㎛∼20 ㎛ 정도이다.

이와 같이, 기초 구멍(18)의 내벽면을 도금층(19)으로 피복하면, 기초 구멍(18)의 내벽면이 평활면이 되기 때문에, 기초 구멍(18)에 수지(20)를 충전하기 쉬워지며, 수지(20) 중에 보이드가 발생하기 어려워져, 보이드 부분에서 도통 스루홀과 코어부(10)가 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다. 또, 기초 구멍(18)에 내벽면에 부착된 절삭가루(11)가 도금층(19)에 의해 차폐되어, 기초 구멍(18)의 내벽면으로부터 박리하기 어려워져 수지(20)의 절연성을 저해하지 않게 된다.

그런데, 기초 구멍(18)에 수지(20)를 충전하는 공정에서는, 수지(20)를 열경화시키기 위해 가열 경화 공정을 거치기 때문에, 그때에 코어부(10)를 구성하는 수지 중에 포함되어 있었던 용제 등으로부터 분해성의 가스가 발생하고, 제조 공정 중에 코어부(10)에 흡수된 수분이 수증기로서 발생한다.

가열 경화 공정에서 생긴 분해성의 가스나 수증기는, 어떠한 경로를 통해서든 코어부(10)의 외측으로 빠져나오려고 하지만, 도금층(19)이 기초 구멍(18)의 내벽면을 포함하는 기판(16)의 전 표면을 완전히 피복하고 있기 때문에, 가스의 도피처가 없어, 기초 구멍(18)의 내벽면의 도금층(19)이 부풀어 오르거나, 기판(16)의 표면의 동박(14), 도금층(19)이 부풀어 오르는 문제가 생긴다. 도금층(19)은 기초 구멍(18)의 내벽면을 평활화하고, 기초 구멍(18)의 내벽면을 피복할 목적으로 설치되기 때문에, 도금층(19)이 부풀어 오르거나 해서는 그 목적을 달성할 수 없게 된다.

또한, 기판(16)의 기초 구멍(18)의 내벽면을 포함하는 표면 전체를, 도금층(19) 혹은 동박(14)에 의해 완전히 피복하는 구성은, 기초 구멍(18)에 수지(20)를 충전하는 공정에서의 가열 시에 문제가 될 뿐만 아니라, 기판(16)의 양면에 프리프레그를 통해 배선 시트를 가열 및 가압하여 배선층을 형성하는 경우에도 문제가 된다.

또, 코어 기판을 형성한 후의 공정에서는, 코어 기판의 양면에 빌드 업 층을 형성하여 배선 기판으로 한다. 이 빌드 업 층을 형성하는 공정에 있어서도 가열 공정이 있다. 배선 기판의 제조 공정에 있어서는, 절연층을 사이에 두고 배선층을 적층 구조로 할 때에 여러 차례 가열 공정이 있다. 따라서, 이러한 가열 공정 시에 코어부(10) 혹은 기판의 내층으로부터 발생하는 가스 혹은 기판에 흡수된 수분으로부터 발생하는 수증기를 외부로 배출시키는 것이 중요하다.

본 실시형태의 제조 공정에 있어서는, 코어부(10)로부터 발생하는 분해성의 가스 혹은 수증기를 빠져나오게 하는 경로를 확보하기 위해, 기판(16)의 표면에 가스 배기 구멍(140)을 형성하는 것이 특징적이다.

도 1d는 기판(16)의 표면에 가스 배기 구멍(140)을 형성하기 위해, 기판(16)의 표면에 드라이 필름 레지스트(포토 레지스트)를 라미네이트하고, 노광 및 현상에 의해, 가스 배기 구멍(140)을 형성하는 부위를 노출시킨 레지스트 패턴(70)을 형성한 상태를 도시한다.

가스 배기 구멍(140)은 기판(16)의 표면을 피복하는 동박(14) 및 동박(14)에 적층된 도금층(19)을 부분적으로 뚫어, 코어부(10)의 외면을 피복하는 프리프레그(12)의 표면을 노출시켜 코어부(10)와 외부를 연통시키는 경로를 형성하기 위한 것이다.

가스 배기 구멍(140)을 형성하는 위치 및 크기는 적절하게 선택하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 있어서는, 기초 구멍(18)의 내벽면에서의 도금층(19)의 팽창을 피하기 위해, 기초 구멍(18)의 근방에 가스 배기 구멍(140)을 배치하는 구성으로 하고 있다. 또한, 기초 구멍(18)의 근방에 가스 배기 구멍(140)을 배치하는 경우에, 레지스트 패턴(70)을 마스크로 하여 도금층(19)과 동박(14)을 에칭하면, 에칭액이 돌아 들어가서 가스 배기 구멍(140)의 측면이 측면 에칭되기 때문에, 이 측면 에칭량을 고려하여 가스 배기 구멍(140)을 기초 구멍(18)의 둘레 가장자리로부터 이격시켜 배치한다.

본 실시형태에서는, 가스 배기 구멍(140)과 기초 구멍(18)의 개구 가장자리의 간격(D)을 300 ㎛∼350 ㎛로 하였다. 가스 배기 구멍(140)을 형성할 때의 측면 에칭량은, 도금층(19) 및 동박(14)의 두께, 사용하는 에칭액 등의 에칭 조건에 따라 다르기 때문에, 구체적으로는 이들 여러 가지 조건으로부터 설정하면 된다.

도 2a는 레지스트 패턴(70)을 마스크로 하여 도금층(19)과 동박(14)을 에칭하여 가스 배기 구멍(140)을 형성한 상태를 도시한다. 가스 배기 구멍(140)을 형성한 부위에서는, 하층의 프리프레그(12)의 표면이 노출되고, 코어부(10)와 기판(16)의 외부가 가스 배기 구멍(140)을 경유하여 연통하며, 코어부(10)와 외부를 연통시키는 경로가 형성된다. 가스 배기 구멍(140)과 기초 구멍(18)의 개구 가장자리의 이격 거리가 D이다.

도 3은 기판(16)의 표면에 가스 배기 구멍(140)을 형성한 상태를 기판(16)의 평면 방향에서 본 상태를 도시한다. 기판(16)을 관통하는 기초 구멍(18)이 종횡 방향으로 소정 간격으로 정렬 배치되고, 가스 배기 구멍(140)은 기초 구멍(18)의 둘레 가장자리 근방에, 십자 배치로서 각각 4개 배치되어 있다. 가스 배기 구멍(140)의 저면에는 프리프레그(12)의 표면이 노출된다. 기판(16)의 표면은 도금층(19)이다. 도 2a는 도 3의 A-A선 단면을 도시한다.

기판(16)에 형성하는 기초 구멍(18)의 배치는, 종횡 방향으로 정렬된 배치로 하는 방법에 한정되지 않고, 임의의 배치로 할 수 있다. 물론 가스 배기 구멍(140)도 인접한 기초 구멍(18)의 중간에 복수 배치할 수도 있고. 기초 구멍(18)의 주위에 방사 방향으로 배치하거나, 기판(16)의 평면 내에서 소정 간격으로 정렬시켜 배치할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 기초 구멍(18)의 개구 가장자리의 근방에 가스 배기 구 멍(140)을 배치하고 있는 이유는, 기초 구멍(18) 근방으로부터의 가스 배출 작용을 유효하게 하기 위한 것이다. 기초 구멍(18)의 주위 이외에, 기판(16)의 표면에 다수개의 가스 배기 구멍(140)을 형성하면, 코어부(10)로부터 가스가 빠져나가기 쉬워지고, 또, 기판(16)의 표면에 다수의 요철이 형성되기 때문에, 기판(16)의 표면에 절연층을 피착 형성할 때에, 절연층과 기판(16)의 접합 강도를 증대시키는 작용 효과를 얻을 수 있다.

도 2b는 기초 구멍(18)에 절연재로서 수지(20)를 충전한 상태를 도시한다. 스크린 인쇄법 혹은 메탈 마스크를 이용하여 기초 구멍(18)에 수지(20)를 충전할 수 있다. 기초 구멍(18)에 수지(20)를 충전한 후, 가열 경화 공정에 의해, 수지(20)를 경화시킨다. 본 실시형태에서는, 열경화형의 에폭시 수지를 사용하고, 수지(20)를 가열 경화하는 공정에서는, 160℃ 정도로 가열한다. 기판(16)의 표면에 가스 배기 구멍(140)이 형성되어 있기 때문에, 가열 공정에서 코어부(10)로부터 발생하는 분해성의 가스 혹은 수증기는, 가스 배기 구멍(140)으로부터 외부로 배출되어, 도금층(19)이나 동박(14)이 부풀어 오르는 장해를 방지할 수 있다.

또한, 기초 구멍(18)에 수지(20)를 충전하여 열경화한 후, 기초 구멍(18)으로부터 돌출하는 수지(20)의 단면을 연마하고, 수지(20)의 단면을 평탄화하여, 도금층(19)의 표면과 수지(20)의 단면을 동일면에 형성한다.

도 4는 기초 구멍(18)의 내벽면을 도금층(19)으로 피복한 후, 또한 기초 구멍(18)의 내벽면을 절연 피막(21)에 의해 피복하는 공정예를 도시한다. 도 4a는 도 2a에 도시한 기초 구멍(18)을 도금층(19)으로 피복한 상태를 도시한다.

도 4b는 도금층(19)을 전원 공급층으로 하는 전착법에 따라 기초 구멍(18)의 내벽면과 기판(18)의 표면에 피착 형성된 동박(14) 및 도금층(19)의 표면에 절연 피막(21)을 형성한 상태를 도시한다. 도금층(19)은 기초 구멍(18)의 내벽면과 기판(16)의 표면 전체에 피착되어 있기 때문에, 도금층(19)을 전원 공급층으로 하는 전착법을 적용함으로써, 기초 구멍(18)의 내면의 전면과 기판(16)의 표면의 전면에 절연 피막(21)을 피착시킬 수 있다. 절연 피막(21)은, 일례로서, 에폭시 수지의 전착액 중에 기판(16)을 침지하고, 도금층(19)을 직류 전원에 접속하여, 정전류법에 따라 전착할 수 있다.

이 절연 피막(21)은 기초 구멍(18)과 도통 스루홀의 전기적 단락을 더 확실하게 방지하기 위해 설치한 것이다.

절연 피막(21)을 기판(16)의 표면 및 기초 구멍(18)의 내벽면에 피착한 후, 건조 처리 및 가열 처리를 행하여 절연 피막(21)을 경화시킨다. 절연 피막(21)의 두께는 10 ㎛∼20 ㎛이다.

절연 피막(21)을 기판(16)의 표면 및 기초 구멍(18)의 내벽면에 피착한 후, 건조 처리 및 가열 처리를 행하여 절연 피막(21)을 경화시킨다. 절연 피막(21)의 두께는 10 ㎛∼20 ㎛이다. 이 절연 피막(21)을 형성하는 공정에서 가열 처리할 때에도, 코어부(10)로부터 발생한 가스는 가스 배기 구멍(140)으로부터 외부로 배출되기 때문에, 동박(14)이나 절연 피막(21)을 부풀어 오르게 하는 문제를 없애면서 절연 피막(21)에 의해 기초 구멍(18)의 내벽면을 피복할 수 있다.

도 4c는 절연 피막(21)에 의해 내벽면이 피복된 기초 구멍(18)에, 절연재로 서 수지(20)를 충전한 상태를 도시한다.

기초 구멍(18)에 수지(20)를 충전한 후, 가열 경화에 의해 수지(20)를 열경화시킬 때에도, 기판(16)의 표면에 가스 배기 구멍(140)이 마련되어 있기 때문에, 코어부(10)로부터 발생한 가스, 기판에 흡수된 수분에 의한 수증기가 가스 배기 구멍(140)으로부터 배출되어, 동박(14), 도금층(19) 및 절연 피막(21)을 부풀게 한다는 문제를 생기게 하는 일 없이 처리할 수 있다.

기초 구멍(18)에 수지(20)를 충전하여 열경화시킨 후, 기초 구멍(18)으로부터 돌출하는 수지(20)의 단부면을 연마한다. 이 연마 가공 시에, 기판(16)의 표면에 피착되는 절연 피막(21)이 연마되어 제거된다.

기초 구멍(18)의 내벽면을 도금층(19)으로 피복하고 있는 이유는, 거친면으로 된 기초 구멍(18)의 내벽면을 원활면으로 하여, 기초 구멍(18)에 수지(20)를 충전할 때에 보이드를 발생시키지 않도록 하여, 수지(20) 중에 생긴 보이드 부분에서 도통 스루홀과 도전성을 갖는 코어부(10)가 전기적으로 단락되는 것을 방지하기 위한 것이다. 도금층(19)에 적층하고 또한 절연 피막(21)에 의해 피복하면, 기초 구멍(18)의 내벽면의 평활성이 더 양호해져, 수지(20)의 충전성이 양호해지고, 절연 피막(21)이 기초 구멍(18)과 도통 스루홀 사이에 개재됨으로써, 코어부(10)와 도통 스루홀의 전기적 단락을 더 확실하게 방지할 수 있다.

(코어 기판의 제조 공정: 1)

코어 기판은 기판(16)의 양면에 배선층을 적층하여 형성된다.

도 5는 도 2b에 도시한, 기초 구멍(18)에 도금층(19)을 피착 형성한 기 판(16)의 양면에 배선층을 형성하여 코어 기판으로 하는 제조 공정을 도시한다.

도 5a는 프리프레그(40), 배선 시트(42), 프리프레그(44), 동박(46)을 이 순서로 배치한 상태를 도시한다. 배선 시트(42)는 절연 수지 시트(41)의 양면에 배선 패턴(42a)을 형성한 것이다. 배선 시트(42)는, 예컨대 유리 크로스로 이루어지는 절연 수지 시트의 양면에 동박을 피착한 양면 동박 기판의 동박층을 소정 패턴으로 에칭하여 형성된다.

프리프레그(40), 배선 시트(42), 프리프레그(44), 동박(46)을 기판(16)의 양면에 정렬시키고, 가열하에 가압함으로써 프리프레그(40, 44)를 열경화시켜, 기판(16)에 일체로 배선층(48)을 형성한다(도 5b). 프리프레그(40, 44)는 유리 크로스에 열경화형의 수지 재료를 함침하여 형성되며, 미경화 상태로 층간에 개재하여 가열 및 가압함으로써, 각 층간을 전기적으로 절연한 상태에서 배선층(48)을 일체화한다. 기판(16)의 양면에 가스 배기 구멍(140)을 형성함으로써, 기판(16)의 표면에 요철이 형성되며, 가스 배기 구멍(140)이 형성된 부위가 앵커(anchor) 형태로 작용하여, 배선층(48)은 기판(16)에 강고히 접합된다.

이 프리프레그(40, 44)를 열경화시켜 배선층(48)을 적층 구조로 형성하는 가열 공정에 있어서도, 기판(16)의 표면에 가스 배기 구멍(140)을 형성함으로써, 코어부(10) 등으로부터 생긴 가스, 혹은 기판에 흡수된 수분이 가열되어 생긴 수증기는 가스 배기 구멍(140)으로부터 외부로 방출된다. 가스 배기 구멍(140)으로부터 배선층(48)을 빠져나온 가스는, 적층된 절연층을 통과하여 배출된다.

다음으로, 배선층(48)이 적층된 기판(16)에 도통 스루홀을 형성하기 위한 관 통 구멍(50)을 형성한다. 관통 구멍(50)은 드릴 가공에 의해, 기초 구멍(18)과 동심(同芯)으로, 배선층(48) 및 기판(16)을 두께 방향으로 관통시켜 형성할 수 있다(도 5c). 관통 구멍(50)은 기초 구멍(18)보다도 작은 직경으로 형성되기 때문에, 관통 구멍(50)의 수지(20)를 통과하는 부위에서는, 수지(20)가 관통 구멍(50)의 내벽면에 노출된다.

도 6a는 관통 구멍(50)을 형성한 후, 기판에 무전해 구리 도금 및 전해 구리 도금을 시행하여, 관통 구멍(50)의 내면에 도통 스루홀(52)을 형성한 상태를 도시한다. 무전해 구리 도금에 의해, 관통 구멍(50)의 내면 및 기판의 표면의 전면에, 무전해 구리 도금층이 형성된다. 이 무전해 구리 도금층을 도금 급전층으로 하여 전해 구리 도금을 시행함으로써, 관통 구멍(50)의 내벽면의 전면과 기판의 표면의 전면에 도금층(52a)이 피착 형성된다. 관통 구멍(50)의 내벽면에 형성된 도금층(52a)은 기판의 표리면의 배선 패턴을 전기적으로 접속하는 도통 스루홀(52)이 된다.

도 6a에 도시하는 공정에서는, 관통 구멍(50)에 수지(54)를 충전하고, 가열 경화 공정에 의해 수지(54)를 수지 경화하고 있다. 이 가열 경화 공정에 있어서도, 기판(16)의 양면에 가스 배기 구멍(140)을 형성함으로써, 가열 시에 코어부(10) 등으로부터 발생하는 가스 혹은 수증기가 가스 배기 구멍(140)으로부터 기판 밖으로 배출되어, 내층의 동박(14)이나 도금층(19)이 부풀어 오르는 문제를 회피할 수 있다.

도 6b는 기판의 표면에 피착 형성되며, 동박(46)과 도금층(52a)과, 덮개 도 금에 의해 형성된 도금층(55)을 소정 패턴으로 에칭하여, 기판의 표면에 배선 패턴(56)을 형성하여 얻어진 코어 기판(58)을 도시한다.

코어 기판(58)의 표리면에 형성된 배선 패턴(56)은 도통 스루홀(52)을 통해 전기적으로 접속된다. 또, 배선층(48)의 내층에 형성된 배선 패턴(42a)이 적절한 위치에서 도통 스루홀(52)에 접속된다.

코어 기판(58)은 코어부(10)를 포함하는 기판(16)의 양면에 형성된 동박(14) 및 도금층(19)에 가스 배기 구멍(140)이 형성된 구성, 기판(16)에 형성한 기초 구멍(18)의 내벽면에 도금층(19)이 피착 형성되어, 코어부(10)와 도통 스루홀(52)의 전기적 절연성이 확보된 구성이 특징적이다.

도 7은 도 4c에 도시한, 기초 구멍(18)의 내벽면에 도금층(19)과 절연 피막(21)을 적층한 기판(16)을 사용하여 코어 기판(58)을 제조한 예를 도시한다.

이 경우도, 도 5, 도 6에 도시하는 배선층(48)의 형성 방법과 완전히 동일하게, 기판(16)의 양면에 배선층(48)을 적층시켜 일체화함으로써 코어 기판(58)을 형성할 수 있다. 코어 기판(58)의 양면에 배선 패턴(56)이 형성되고, 코어 기판(58)의 양면에 형성된 배선 패턴(56)은 도통 스루홀(52)을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 코어부(10)의 양면에 형성된 동박(14) 및 도금층(19)에는 가스 배기 구멍(140)이 형성되어 있다.

본 실시형태의 코어 기판(58)에서는, 코어부(10)에 형성한 기초 구멍(18)의 내벽면이 도금층(19)과 절연 피막(21)에 의해 이중으로 적층되고, 기초 구멍(18)의 내측이 절연 피막(21)이기 때문에, 기초 구멍(18)에 수지(20)를 충전했을 때에, 만 일 수지(20) 중에 보이드가 발생하여, 보이드 부분에서 도통 스루홀(52)에 팽창부(52b)가 생겼다고 하여도, 절연 피막(21)이 도금층(19)과의 사이에 개재됨으로써, 도통 스루홀(52)과 코어부(10)가 단락되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

(코어 기판의 제조 공정: 2)

상술한 코어 기판(58)의 제조 공정에 있어서는, 도 2, 도 4에 도시한 바와 같이, 기판(16)의 양면에 가스 배기 구멍(140)을 형성한 후, 기초 구멍(18)에 절연재로서 수지(20)를 충전하고, 이 수지(20)를 충전한 기판의 양면에 배선층(48)을 적층하여 형성하였다. 이 경우에 있어서, 가스 배기 구멍(140)에 대해서는, 기초 구멍(18)에 수지(20)를 충전하는 공정에서만 사용하고, 이후 공정에서는, 가스 배기 구멍(140)이 형성되어 있는 동박(14) 및 도금층(19)을 제거하여 공정을 진행시킬 수도 있다. 기판(16)의 표면에 동박(14)과 도금층(19)이 넓은 범위에서 피착되어 있으면, 그 상층에 절연층을 형성했을 때에, 절연층과 기판(16)의 밀착성이 저해될 우려가 있기 때문이다.

도 8은 기초 구멍(18)에 수지(20)를 충전하고, 가스 배기 구멍(140)을 제거한 후, 코어 기판의 제조 공정으로 진행시키는 제조예를 도시한다.

도 8a는 기초 구멍(18)에 수지(20)를 충전한 후, 기판(16)의 양면에 포토 레지스트를 라미네이트하고, 노광 및 현상하여 레지스트 패턴(72)을 형성한 상태를 도시한다. 레지스트 패턴(72)은 기초 구멍(18)의 외주 가장자리를 따라, 소정 폭으로 피복하도록 형성한다.

도 8b는 레지스트 패턴(72)을 마스크로 하여 기판(16)의 표면에 노출되는 동 박(14) 및 도금층(19)을 에칭에 의해 제거한 상태를 도시한다. 기초 구멍(18)의 외주 가장자리를 따라 링 형상의 랜드(142)가 피착 형성되어 남는다.

레지스트 패턴(72)을 패터닝할 때는, 기판(16)의 양면에 가스 배기 구멍(140)을 형성한 공정과 마찬가지로, 동박(14) 및 도금층(19)을 에칭할 때의 측면 에칭량을 고려하여, 기초 구멍(18)의 외주 가장자리를 따라 남기는 레지스트의 패턴 폭을 설정한다.

도 8c는 상술한 방법에 의해 형성한 기판(16)의 양면에 배선층(48)을 일체로 적층하여 형성한 상태를 도시한다.

배선층(48)은 도 5에 도시한 방법과 마찬가지로, 프리프레그(40), 배선 시트(42), 프리프레그(44), 동박(46)을 이 순서로 적층 배치하고, 가열 및 가압하여 기판(16)에 일체로 접합하여 형성한다. 기판(16)의 표면에는 기초 구멍(18)의 외주 가장자리를 따라 랜드(142)가 피착 형성되어 있을 뿐이기 때문에, 기판(16)의 코어부(10)로부터 발생하는 분해성의 가스 혹은 기판에 흡수된 수분에 의해 생기는 수증기를 외부로 배출하는 경로는 충분히 확보된다.

도 9는 기판(16)의 양면에 배선층(48)을 형성한 후, 기초 구멍(18)을 관통하는 도통 스루홀(52)을 형성하여 얻어진 코어 기판(58)을 도시한다. 기초 구멍(18)을 배치한 위치에서 기판을 두께 방향으로 관통하도록 관통 구멍(50)을 형성하고, 무전해 구리 도금 및 전해 구리 도금에 의해, 관통 구멍(50)의 내벽면에 도금층(52a)을 피착 형성하여 도통 스루홀(52)을 형성하고, 관통 구멍(50)에 수지(54)를 충전한 후, 기판 표면의 동박(46)과 도금층(52a)과 덮개 도금에 의한 도금 층(55)을 소정 패턴으로 에칭하여 배선 패턴(56)을 형성한다.

코어 기판(58)의 양면에 형성된 배선 패턴(56)은 도통 스루홀(52)을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 또, 코어부(10)에 형성된 기초 구멍(18)의 외주 가장자리를 따라 링 형상의 랜드(142)가 설치된 구성으로 되어 있다.

(배선 기판의 제조 방법)

배선 기판은 코어 기판(58)의 양면에, 예를 들면 빌드 업 법에 의해 배선층을 적층하여 형성함으로써 얻어진다.

도 10은 도 6b에 도시한, 기판(16)의 표면에 가스 배기 구멍(140)을 구비한 코어 기판(58)의 양면에, 2층의 빌드 업 층(60a, 60b)을 적층한 빌드 업 층(60)을 구비한다.

1층째의 빌드 업 층(60a)은 절연층(61a) 및 배선 패턴(62a)과, 하층의 배선 패턴(56)과 배선 패턴(62a)을 전기적으로 접속시키는 비아(via)(63a)를 구비한다. 2층째의 빌드 업 층(60b)도 절연층(61b) 및 배선 패턴(62b)과 비아(63b)를 구비한다.

코어 기판(58)의 양면에 형성된 빌드 업 층(60)의 배선 패턴(62a, 62b)은 도통 스루홀(52) 및 비아(63a, 63b)를 통해 전기적으로 도통된다.

빌드 업 층(60)은 일반적인 빌드 업 법에 의해 형성된다. 즉, 코어 기판(58)의 양면에 에폭시 필름 등의 절연성 수지 필름을 라미네이트하여 절연층(61a)을 형성하고, 레이저 가공에 의해, 비아(63a)를 형성하는 비아 구멍을 저면에서 코어 기판(58)의 표면에 형성되어 있는 배선 패턴(56)이 노출되도록 절연층(61a)에 개구시 킨다.

다음으로, 디스미어(desmear) 처리에 의해 비아 구멍의 내면을 거칠게 하고, 무전해 구리 도금을 시행하여 비아 구멍의 내면 및 절연층(61a)의 표면에 무전해 구리 도금층을 형성한다.

다음으로, 무전해 구리 도금층의 표면에 포토 레지스트를 피착하고, 노광 및 현상 조작에 의해, 무전해 구리 도금층의 배선 패턴(62a)이 되는 부위를 노출시킨 레지스트 패턴을 형성한다.

계속해서, 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 무전해 구리 도금층을 도금 급전층으로 하는 전해 구리 도금을 시행하고, 무전해 구리 도금층이 노출되어 있는 부위에 전해 구리 도금을 돌출시켜 형성한다. 이 공정에서, 비아 구멍에 전해 구리 도금이 충전되어, 비아(63a)가 형성된다.

다음으로, 레지스트 패턴을 제거하고, 무전해 구리 도금층의 노출 영역을 에칭하여 제거함으로써, 절연층(61a)의 표면에 배선 패턴(62a)이 형성된다.

2층째의 빌드 업 층(60b)에 대해서도, 마찬가지로 하여 형성할 수 있다.

배선층의 최상층에서는, 반도체 소자를 접속하기 위한 전극, 혹은 외부 접속 단자를 접합하기 위한 접속 패드를 패턴 형성하고, 외부에 노출되는 전극 혹은 접속 패드를 제외하고 보호막에 의해 피복한다. 외부에 노출되는 전극 혹은 접속 패드에 대해서는, 금 도금 등의 소요의 보호 도금이 시행된다.

배선 기판의 제조 방법에는 다종의 방법이 있다. 코어 기판(58)의 양면에 형성하는 배선층의 형성 방법도 상술한 방법으로 한정되지 않는다.

상기 실시형태에서는, 본 발명의 적합한 실시형태로서, 도전성을 갖는 카본 파이버 강화 플라스틱으로 이루어지는 코어부(10)를 구비하는 코어 기판의 제조 공정에서 적용한 예에 대해서 설명하였다. 본 발명은, 예컨대 카본 파이버 강화 플라스틱 이외의 도전성을 갖는 코어부를 구비하는 코어 기판, 혹은 일반적인 배선 기판의 제조 공정에 있어서도 마찬가지로 적용할 수 있고, 기판의 내층으로부터 발생하는 가스, 혹은 제조 공정 중에 기판에 흡수된 수분으로부터 발생하는 수증기가 외부로 배출되지 않는 것에 따른 장해를 회피하는 방법으로서 유효하게 이용할 수 있다.

도 1a 내지 도 1d는 기판에 가스 배기 구멍을 형성하는 제조 공정을 도시하는 단면도이다.

도 2a 및 도 2b는 기판에 가스 배기 구멍을 형성하고, 기초 구멍에 수지를 충전하는 제조 공정을 도시하는 단면도이다.

도 3은 기초 구멍과 가스 배기 구멍의 평면도이다.

도 4a 내지 도 4c는 기초 구멍에 가스 배기 구멍을 형성하는 다른 제조 공정을 도시하는 단면도이다.

도 5a 내지 도 5c는 코어 기판의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.

도 6a 및 도 6b는 코어 기판의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.

도 7은 코어 기판의 다른 구성예를 도시하는 단면도이다.

도 8a 내지 도 8c는 코어 기판의 다른 제조 공정을 도시하는 단면도이다.

도 9는 코어 기판의 다른 구성예를 도시하는 단면도이다.

도 10은 배선 기판의 구성을 도시하는 단면도이다.

Claims

도통 스루홀이 관통하는 기초 구멍이 마련되고 도전성을 갖는 코어부와,

상기 기초 구멍의 내벽면과 상기 코어부의 표면에 피착 형성된 도체층과,

상기 코어부의 표면에 피착 형성된 도체층을 개구하여 마련한 가스 배기 구멍과,

상기 기초 구멍의 내벽면과 상기 도통 스루홀의 외주면 사이에 충전된 절연재와,

상기 코어부의 양면에 적층하여 형성한 배선층

을 구비하는 것을 특징으로 하는 코어 기판.
제1항에 있어서, 상기 코어부의 양면에, 절연층을 사이에 두고 동박이 피착 형성되고, 상기 기초 구멍은 상기 동박이 피착된 기판을 관통하여 마련되며,

상기 도체층은 상기 기초 구멍의 내벽면과 상기 기판의 표면에 피착된 동박의 표면을 피복하고,

상기 가스 배기 구멍은 상기 기판의 표면에 피착된 동박과 도체층을 개구하여 마련되는 것을 특징으로 하는 코어 기판.
제1항에 있어서, 상기 기초 구멍의 내벽면을 피복하는 도체층에 적층되어 절연 피막이 피착 형성되는 것을 특징으로 하는 코어 기판.
제1항에 있어서, 상기 가스 배기 구멍은 상기 기초 구멍의 개구 가장자리의 근방에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 코어 기판.
제1항에 있어서, 상기 코어부는, 카본 파이버를 함유하는 프리프레그를 복수매 적층하고, 가압 및 가열하여 평판체로 형성된 카본 파이버 강화 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 코어 기판.
도전성을 갖는 코어부에 기초 구멍을 형성하는 공정과,

상기 기초 구멍이 형성된 기판에 도금을 시행하여, 상기 기초 구멍의 내벽면과 상기 기판의 표면에 도금층을 피착 형성하는 공정과,

상기 도금층이 피착 형성된 기판의 표면에 피착되는 도체층을 에칭하여 가스 배기 구멍을 형성하는 공정과,

상기 가스 배기 구멍이 형성된 기판의 상기 기초 구멍에 절연재를 충전하는 공정

을 포함하는 것을 특징으로 하는 코어 기판의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 기초 구멍의 내벽면과 기판의 표면에 도금층을 피착 형성하는 공정에 이어서, 상기 도금층을 전원 공급층으로 하는 전착법에 의해, 상기 도금층에 적층하여 절연 피막을 피착시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하 는 코어 기판의 제조 방법.
제6항에 있어서, 기판의 기초 구멍에 절연재를 충전하는 공정에 이어서, 상기 기판의 표면에 피착되는 도체층을 소정 패턴으로 에칭하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 코어 기판의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 기초 구멍에 절연재를 충전하는 공정에 이어서, 기판의 양면에 기판과 일체로 배선층을 형성하는 공정을 포함하고,

상기 배선층이 일체 형성된 기판에, 상기 기초 구멍 내를 관통하는 관통 구멍을 형성하고, 관통 구멍의 내벽면에 도금층을 피착 형성하여 상기 도통 스루홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 코어 기판의 제조 방법.
도전성을 갖는 코어부에 기초 구멍을 형성하는 공정과,

상기 기초 구멍이 형성된 기판에 도금을 시행하여, 상기 기초 구멍의 내벽면과 상기 기판의 표면에 도금층을 피착 형성하는 공정과,

상기 도금층이 피착 형성된 기판의 표면에 피착되는 도체층을 에칭하여 가스 배기 구멍을 형성하는 공정과,

상기 가스 배기 구멍이 형성된 기판의 상기 기초 구멍에 절연재를 충전하는 공정을 포함하는 코어 기판의 제조 방법에 따라 형성한 코어 기판에 배선층을 적층하여 다층 배선 기판을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 배선 기판의 제조 방법.