KR20150080881A - 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20150080881A
KR20150080881A KR1020140000471A KR20140000471A KR20150080881A KR 20150080881 A KR20150080881 A KR 20150080881A KR 1020140000471 A KR1020140000471 A KR 1020140000471A KR 20140000471 A KR20140000471 A KR 20140000471A KR 20150080881 A KR20150080881 A KR 20150080881A
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김준영
서영관
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공한다. 구체적으로는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판은, 절연층 및 무전해 도금층 사이에 이미다졸계 알콕시 실란층을 포함시켜 박리 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서, 습식 디스미어 (wet desmear) 공정으로 형성시킨 절연층 상에 상기 이미다졸계 알콕시 실란층을 도입함으로써 온도 및 습도 변화 환경 하에서도 신뢰성이 높일 수 있다. 또한, 상기 이미다졸계 알콕시 실란층을 통해 고온 조건에서도 절연층 및 무전해 도금층 간의 층간 박리현상을 억제할 수 있다.

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법 {PRINTED CIRCUIT BOARD AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근의 전자기기의 소형화, 고성능화 추세에 따라 인쇄회로기판의 미세 배선화가 매우 중요하게 되었다. 절연층의 표면을 과망간산염 액으로 조화 (粗化)한 후, 도금에 의해 도체층을 형성하는 세미 애디티브 공법 (semi additive process, SAP)의 경우, 절연층의 조도 (粗度)를 크게 하면, 절연층과 화학도금층 간의 박리 강도 (peel strength)는 증대되지만, 미세 배선화가 어려워지는 문제에 따라 가능한 낮은 조도에서 층간 박리 강도를 높게 해야만 하는 상황으로 표면 조도와 박리 강도는 상호 트레이드-오프 (trade-off) 관계에 있다.
상기와 같은 층간 밀착성을 개선시키기 위한 시도로 수지 기재의 표면을 물리적 또는 화학적 방법에 의해 표면 조도 (Ra)가 ㎛가 되도록 표면을 조면화 하는 것이 일반적이다.
그러나, 조면화에 의한 표면의 거칠기는 금속 패턴의 정밀도를 저하시킬 뿐만 아니라, 회로 기판의 경우 전기 신호에 노이즈 (noize)가 발생하는 원인이 되어 최근의 표면 조도는 100㎚ 수준에 육박하고 있다.
이렇게 낮은 표면 조도에서 높은 박리 강도를 구현하고자 조면화 후의 전기 절연층 위에 고무 및 수지 등의 고분자 성분을 함유하는 무전해 도금용 접착제를 도포하는 방법이 제안 (일본 특허 공개공보 제2001-192844호, 일본 특허 공개공보 제2001-123137호 및 일본 특허 공개공보 제1999-4069호) 되기도 하였으나 전기 절연층을 형성한 후, 온도 및 습도의 변화가 발생하면 충분한 밀착성을 얻을 수 없었고, 층간 박리 현상이 발생 되어 기판의 수명을 단축시키는 경우도 있었다.
한편, 특허문헌 1에서는 절연층 위에 전도체 회로가 형성된 내층 기판상에 상기 전도체 회로를 덮도록 티올 화합물층을 적층하고, 그 위에 지환식 올레핀 중합체를 함유하는 절연층을 형성시킴으로써, 내층 기판과 그 위에 형성된 절연층 사이의 밀착성을 개선하려는 방법이 제안되어 있으나, 티올 화합물과 구리 (Cu) 간의 밀착력은 한계점이 있었다. 또한, 수지 기재의 표면을 조면화 하지 않으면서도 수지 기재와 구리층 사이에 높은 밀착성을 얻을 수 있는 방법이 다수 보고되었지만, 온도 및 습도의 변화 조건 하에서는 충분한 밀착력을 기대하기 어려웠다.
특허문헌 1: 일본 공개특허 제2001-160689호
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 절연층 및 무전해 도금층 사이에 이미다졸계 알콕시 실란층을 포함시켜 박리 강도를 향상시킨 인쇄회로기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 습식 디스미어 (wet desmear) 공정으로 형성시킨 절연층 상에 상기 이미다졸계 알콕시 실란층을 도입한 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판은:
기판상에 형성되며, 비아홀을 포함하는 절연층;
상기 절연층의 표면에 형성된 이미다졸계 알콕시 실란층; 및
상기 이미다졸계 알콕시 실란층 상에 형성된 회로층;을 포함하며,
상기 회로층은 상기 이미다졸계 알콕시 실란층의 표면에 형성된 무전해 도금층 및 상기 무전해 도금층 상에 형성된 전해 도금층을 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판에서, 상기 절연층은 100㎚ 이하의 표면 조도를 가질 수 있다.
상기 인쇄회로기판에서, 상기 절연층은 절연필름, 프리프레그, 또는 빌드업필름 중 어느 하나일 수 있다.
상기 인쇄회로기판에서, 상기 절연층은 무기필러, 유리섬유, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판에서, 상기 무기필러는 실리카 (SiO2) , 알루미나 (Al2O3), 황산바륨 (BaSO4), 탈크, 운모가루, 수산화알루미늄 (AlOH3), 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 탄산칼슘 (CaCO3), 탄산마그네슘 (MgCO3), 산화마그네슘 (MgO), 질화붕소 (BN), 붕산알루미늄 (AlBO3), 티탄산바륨 (BaTiO3) 및 지르콘산칼슘 (CaZrO3)으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
상기 인쇄회로기판에서, 상기 유리섬유는 E 글래스, T 글래스, S 글래스 및 NE 글래스로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
상기 인쇄회로기판에서, 상기 이미다졸계 알콕시 실란층은 하기 화학식 1로 표시될 수 있으며,
[화학식 1]
Figure pat00001
여기서, 상기 R1은 알킬기 또는 아릴기이고, R2는 헤테로원자를 갖거나 갖지않는 C1 내지 C5의 알킬기이며, R3 내지 R5는 각각 독립적으로 H 또는 CH3이다.
상기 인쇄회로기판에서, 상기 이미다졸계 알콕시 실란층은 화학식 2, 화학식 3, 또는 화학식 4 중 어느 하나의 화학구조를 갖는 이미다졸계 알콕시 실란을 포함할 수 있으며,
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
[화학식 4]
Figure pat00004
여기서, R3 내지 R5는 각각 독립적으로 H 또는 CH3이다.
상기 인쇄회로기판에서, 상기 무전해 도금층 및 전해 도금층은 구리 (Cu)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 인쇄회로기판의 제조방법은:
기판을 준비하는 단계;
상기 기판상에 비아홀을 포함하는 절연층을 형성시키는 단계;
상기 절연층 상에 액상의 이미다졸계 알콕시 실란층을 형성시키는 단계; 및
상기 실란층 상에 회로층을 형성시키는 단계;를 포함하며,
상기 회로층은 상기 실란층 상에 형성된 무전해 도금층 및 상기 무전해 도금층 상에 형성된 전해 도금층을 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 제조방법에서, 상기 절연층은 절연필름, 프리프레그, 또는 빌드업필름 중 어느 하나일 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 제조방법에서, 상기 비아홀을 포함하는 절연층을 형성시키는 단계는:
상기 기판상에 절연층을 형성시키는 단계;
상기 절연층에 비아홀을 형성하는 단계; 및
상기 비아홀이 형성된 절연층을 디스미어 처리하는 단계;
를 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 제조방법에서, 상기 절연층은 100㎚ 이하의 표면 조도를 가질 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 제조방법에서, 상기 절연층은 무기필러, 유리섬유, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 제조방법에서, 상기 무기필러는 실리카 (SiO2) , 알루미나 (Al2O3), 황산바륨 (BaSO4), 탈크, 운모가루, 수산화알루미늄 (AlOH3), 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 탄산칼슘 (CaCO3), 탄산마그네슘 (MgCO3), 산화마그네슘 (MgO), 질화붕소 (BN), 붕산알루미늄 (AlBO3), 티탄산바륨 (BaTiO3) 및 지르콘산칼슘 (CaZrO3)으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 제조방법에서, 상기 유리섬유는 E 글래스, T 글래스, S 글래스 및 NE 글래스로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 제조방법에서, 상기 액상의 이미다졸계 알콕시 실란층을 형성시키는 단계는 스프레이 (spray), 침지 (dipping) 또는 스핀 (spin) 코팅법에 의해 수행될 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 제조방법에서, 상기 이미다졸계 알콕시 실란층은 하기 화학식 1로 표시될 수 있으며,
[화학식 1]
Figure pat00005
여기서, 상기 R1은 알킬기 또는 아릴기이고, R2는 헤테로원자를 갖거나 갖지않는 C1 내지 C5의 알킬기이며, R3 내지 R5는 각각 독립적으로 H 또는 CH3이다.
상기 인쇄회로기판의 제조방법에서, 상기 이미다졸계 알콕시 실란층은 화학식 2, 화학식 3, 또는 화학식 4 중 어느 하나의 화학구조를 갖는 이미다졸계 알콕시 실란을 포함할 수 있으며,
[화학식 2]
Figure pat00006
[화학식 3]
Figure pat00007
[화학식 4]
Figure pat00008
여기서, R3 내지 R5는 각각 독립적으로 H 또는 CH3이다.
상기 인쇄회로기판의 제조방법에서, 상기 무전해 도금층 및 전해 도금층은 구리 (Cu)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판에 있어서, 절연층 및 회로층 사이에 이미다졸계 알콕시 실란층을 포함시켜 박리 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 절연층 표면의 작용기와 이미다졸계 알콕시 실란층의 알콕시 실란이 축합반응에 의해 공유결합을 형성함으로써 박리 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 회로층의 구리 (Cu)와 이미다졸계 알콕시 실란층의 이미다졸이 배위결합을 통해 상호 작용이 형성되어 박리 강도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법에 있어서, 습식 디스미어 (wet desmear) 공정으로 형성시킨 절연층 상에 상기 이미다졸계 알콕시 실란층을 도입함으로써 온도 및 습도 변화 환경 하에서도 신뢰성이 높일 수 있다.
또한, 상기 이미다졸계 알콕시 실란층을 통해 고온 조건에서도 절연층 및 회로층 간의 층간 박리현상을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 단면도; 및
도 2 내지 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위하여 제조공정 흐름을 나타낸 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 적절한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 적절한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
인쇄회로기판
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판 (100)은 기판 (10)상에 형성되며, 비아홀 (3)을 포함하는 절연층 (20), 상기 절연층 (20)의 표면에 형성된 이미다졸계 알콕시 실란층 (30), 상기 이미다졸계 알콕시 실란층 (30) 상에 형성된 회로층 (80)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 회로층 (80)은 상기 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)의 표면에 형성된 무전해 도금층 (50) 및 상기 무전해 도금층 (50) 상에 형성된 전해 도금층 (70)을 포함할 수 있다.
상기 기판 (10)은 소정강도 이상을 보유한 재질이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리카보네이트 (PC), 폴리메틸메타아크릴레이트 (PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 폴리에테르술폰 (PES), 고리형 올레핀 고분자 (COC), 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름, 폴리비닐알코올 (PVA) 필름, 폴리이미드 (PI) 필름, 폴리스티렌 (PS), 이축연신폴리스티렌 (K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 유리, 또는 강화유리 등으로 형성될 수 있다.
상기 절연층 (20)은 절연필름, 프리프레그, 또는 빌드업필름 중 어느 하나일 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 절연층 (20)은 열팽창계수의 특성을 향상시키기 위해 무기필러, 유리섬유, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 무기필러는 특별히 한정되는 것은 아니지만 예를 들어, 실리카 (SiO2) , 알루미나 (Al2O3), 황산바륨 (BaSO4), 탈크, 운모가루, 수산화알루미늄 (AlOH3), 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 탄산칼슘 (CaCO3), 탄산마그네슘 (MgCO3), 산화마그네슘 (MgO), 질화붕소 (BN), 붕산알루미늄 (AlBO3), 티탄산바륨 (BaTiO3) 및 지르콘산칼슘 (CaZrO3)으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
상기 유리섬유는 특별히 한정되는 것은 아니지만 예를 들어, E 글래스, T 글래스, S 글래스 및 NE 글래스로부터 하나 이상 선택될 수 있다. 또한, 탄소 섬유, 폴리파라페닐렌 벤조비스옥사졸 섬유, 서모트로픽 (thermotropic) 액정 고분자 섬유, 라이소트로픽 액정 고분자 섬유, 아라미드 섬유, 폴리피리도비스이미다졸 섬유, 폴리벤조티아졸 섬유, 및 폴리아릴레이트 섬유와 같은 유기 섬유를 사용할 수도 있으며, 특별히 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다.
상기 인쇄회로기판 (100)에서, 상기 절연층 (20)은 100㎚ 이하의 표면 조도 (5)를 가질 수 있다. 이를 통해, 인쇄회로기판 (100)의 고속전송을 가능하게 할 수 있다.
상기 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)은 상기 절연층 (20)의 표면에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)을 구성하는 물질은 하기 화학식 1로 표시될 수 있으며,
[화학식 1]
Figure pat00009
여기서, 상기 R1은 알킬기 또는 아릴기이고, R2는 헤테로원자를 갖거나 갖지않는 C1 내지 C5의 알킬기이며, R3 내지 R5는 각각 독립적으로 H 또는 CH3이다.
상기 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)은 화학식 2, 화학식 3, 또는 화학식 4 중 어느 하나의 화학구조를 갖는 이미다졸계 알콕시 실란을 포함할 수 있으며,
[화학식 2]
Figure pat00010
[화학식 3]
Figure pat00011
[화학식 4]
Figure pat00012
여기서, R3 내지 R5는 각각 독립적으로 H 또는 CH3이다.
일반적으로 이미다졸계 알콕시 실란은 다양하게 존재할 수 있지만, 본 발명에 적용할 수 있는 상기 이미다졸계 알콕시 실란은 상온에서 액상으로 존재할 수 있다. 그 이유는 조도가 형성된 절연층 (20) 상에 상기 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)을 형성함에 있어서, 액상이 아닌 분말 파우더 형상 또는 고체 형상으로 존재하게 된다면 절연층 (20) 및 무전해 도금층 (50) 사이의 접착력이 떨어지게 될 수 있다.
또한, 온도 및 습도에 의한 절연층 (20) 및 무전해 도금층 (50) 사이의 층간 박리를 억제하기 위해서는 구조적으로 상기 이미다졸계 알콕시 실란의 이미다졸 2번 위치 (2-position)가 알킬기 또는 아릴기로 치환되어 있을 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에서 나타낸 바와 같이, 이미다졸계 알콕시 실란의 R2는 헤테로원자를 갖거나 갖지않는 C1 내지 C5의 알킬기를 가질 수 있다. 만약, 상기 이미다졸계 알콕시 실란의 탄소수가 5개를 초과하면 분자구조가 길어지게 되어 쉽게 끊어질 수가 있다. 따라서 절연층 (20) 및 무전해 도금층 (50) 사이의 접착력을 향상시키는 과정에서 상기 이미다졸계 알콕시 실란의 효과가 나타나지 않을 수도 있다.
상기 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)은 크게 두가지의 역할로 나뉘게 될 수 있다. 첫번째는 상기 절연층 (20) 표면의 작용기와 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)의 알콕시 실란이 축합반응에 의해 공유결합을 형성함으로써 박리 강도를 향상시킬 수 있다. 그리고 두번째는 상기 무전해 도금층 (50)의 구리 (Cu)와 이미다졸계 알콕시 실란층의 이미다졸이 배위결합을 통해 상호 작용이 형성되어 박리 강도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판 (100)은, 무전해 도금층 (50) 상에 전해 도금층 (70)을 형성시킬 수 있다. 또한, 상기 무전해 도금층 (50) 및 전해 도금층 (70)은 경제적인 측면과 전기전도도의 특성을 고려했을 때 구리 (Cu)를 포함할 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 무전해 도금층 (50) 및 전해 도금층 (70)을 포함하는 회로층 (80)에 회로패턴 (63)및 비아 랜드 (via land) (61)를 형성할 수 있고, 이는 당업계에 알려진 서브트랙티브 (subtractive) 공법, 애디티브 (additive) 공법, 세미 애디티브 (SAP) 공법, 변형 세미 애디티브 (MSAP) 공법 등의 인쇄회로기판 (100)의 모든 제조공정으로 적용할 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다.
인쇄회로기판의 제조방법
도 2 내지 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위하여 제조공정 흐름을 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판 (100)의 제조방법은 기판 (10)을 준비하는 단계, 상기 기판 (10)상에 비아홀 (3)을 포함하는 절연층 (20)을 형성시키는 단계, 상기 절연층 (20) 상에 액상의 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)을 형성시키는 단계 및 상기 실란층 (30) 상에 회로층 (80)을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다
여기서, 상기 회로층 (80)은 상기 실란층 (30) 상에 형성된 무전해 도금층 (50) 및 상기 무전해 도금층 (50) 상에 형성된 전해 도금층 (70)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판 (100)의 제조방법은, 기판 (10)을 준비하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 (10)은 소정강도 이상을 보유한 재질이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리카보네이트 (PC), 폴리메틸메타아크릴레이트 (PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 폴리에테르술폰 (PES), 고리형 올레핀 고분자 (COC), 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 필름, 폴리비닐알코올 (PVA) 필름, 폴리이미드 (PI) 필름, 폴리스티렌 (PS), 이축연신폴리스티렌 (K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 유리, 또는 강화유리 등으로 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판 (100)의 제조방법은, 상기 기판 (10)상에 절연층 (20)을 형성시킬 수 있다. 상기 절연층 (20)은 절연필름, 프리프레그, 또는 빌드업필름 중 어느 하나일 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 절연층 (20)은 열팽창계수의 특성을 향상시키기 위해 무기필러, 유리섬유, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 무기필러는 실리카 (SiO2) , 알루미나 (Al2O3), 황산바륨 (BaSO4), 탈크, 운모가루, 수산화알루미늄 (AlOH3), 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 탄산칼슘 (CaCO3), 탄산마그네슘 (MgCO3), 산화마그네슘 (MgO), 질화붕소 (BN), 붕산알루미늄 (AlBO3), 티탄산바륨 (BaTiO3) 및 지르콘산칼슘 (CaZrO3)으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
상기 유리섬유는 E 글래스, T 글래스, S 글래스 및 NE 글래스로부터 하나 이상 선택될 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판 (100)의 제조방법은, 상기 절연층 (20)에 비아홀 (3)을 형성시킬 수 있다. 비아홀 (3)을 포함하는 절연층 (20)을 형성시키는 단계는 상기 기판 (10)상에 절연층 (20)을 형성시키는 단계, 상기 절연층 (20)에 비아홀 (3)을 형성하는 단계 및 상기 비아홀 (3)이 형성된 절연층 (20)을 디스미어 (desmear) 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 비아홀 (3)을 형성하는 방법은 레이저 드릴과 같은 공정으로 수행될 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판 (100)의 제조방법은, 비아홀 (3)이 형성된 절연층 (20)을 디스미어 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 절연층 (20)에 비아홀 (3)을 형성하면, 드릴링 (drilling) 과정에서 드릴 비트 (drill bit)와의 마찰열로 인해 홀 (hole) 내벽에 스미어 (smear)가 생길 수 있다. 이는 내층 회로의 홀과 외층 회로 간의 접속을 약화시킬 수 있기 때문에, 상기 스미어를 화학적 약품에 의해 제거하는 디스미어 처리를 할 수 있다.
상기 디스미어는 습식 (wet) 공정으로 수행하는 것이 가장 효과적일 수 있으며, 상기 화학적 약품은 일반적으로 당업계에 공지된 약품으로 사용할 수가 있다. 상기 디스미어 공정에 의해 절연층 (20)은 100㎚ 이하의 표면 조도 (5)를 가질 수 있으며, 이를 통해 인쇄회로기판 (100)의 고속전송을 가능하게 할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판 (100)의 제조방법은, 상기 절연층 (20) 상에 액상의 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 액상의 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)을 형성시키는 단계는 스프레이 (spray), 침지 (dipping) 또는 스핀 (spin) 코팅법에 의해 수행될 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 형성된 상기 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)은 건조과정에서 180℃ 이하에서 처리할 수 있다.
상기 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)은 하기 화학식 1로 표시될 수 있으며,
[화학식 1]
Figure pat00013
여기서, 상기 R1은 알킬기 또는 아릴기이고, R2는 헤테로원자를 갖거나 갖지않는 C1 내지 C5의 알킬기이며, R3 내지 R5는 각각 독립적으로 H 또는 CH3이다.
상기 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)은 화학식 2, 화학식 3, 또는 화학식 4 중 어느 하나의 화학구조를 갖는 이미다졸계 알콕시 실란을 포함할 수 있으며,
[화학식 2]
Figure pat00014
[화학식 3]
Figure pat00015
[화학식 4]
Figure pat00016
여기서, R3 내지 R5는 각각 독립적으로 H 또는 CH3이다.
일반적으로 이미다졸계 알콕시 실란은 다양하게 존재할 수 있지만, 본 발명에 적용할 수 있는 상기 이미다졸계 알콕시 실란은 상온에서 액상으로 존재할 수 있다. 그 이유는 조도가 형성된 절연층 (20) 상에 상기 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)을 형성함에 있어서, 액상이 아닌 분말 파우더 형상 또는 고체 형상으로 존재하게 된다면 절연층 (20) 및 무전해 도금층 (50) 사이의 접착력이 떨어지게 될 수 있다.
또한, 온도 및 습도에 의한 절연층 (20) 및 무전해 도금층 (50) 사이의 층간 박리를 억제하기 위해서는 구조적으로 상기 이미다졸계 알콕시 실란의 이미다졸 2번 위치 (2-position)가 알킬기 또는 아릴기로 치환되어 있을 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에서 나타낸 바와 같이, 이미다졸계 알콕시 실란의 R2는 헤테로원자를 갖거나 갖지않는 C1 내지 C5의 알킬기를 가질 수 있다. 만약, 상기 이미다졸계 알콕시 실란의 탄소수가 5개를 초과하면 분자구조가 길어지게 되어 쉽게 끊어질 수가 있다. 따라서 절연층 (20) 및 무전해 도금층 (50) 사이의 접착력을 향상시키는 과정에서 상기 이미다졸계 알콕시 실란의 효과가 나타나지 않을 수도 있다.
상기 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)은 크게 두가지의 역할로 나뉘게 될 수 있다. 첫번째는 상기 절연층 (20) 표면의 작용기와 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)의 알콕시 실란이 축합반응에 의해 공유결합을 형성함으로써 박리 강도를 향상시킬 수 있다. 두번째는 상기 무전해 도금층 (50)의 구리 (Cu)와 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)의 이미다졸이 배위결합을 통해 상호 작용이 형성되어 박리 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 습식 디스미어 (wet desmear) 공정으로 형성시킨 절연층 (20) 상에 상기 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)을 도입함으로써 온도 및 습도 변화 환경 하에서도 신뢰성이 높일 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판 (100)의 제조방법은, 상기 실란층 상에 무전해 도금층 (50)을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 무전해 도금층 (50)을 형성하는 공정은 당업계에 알려진 모든 공정으로 적용할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 이미다졸계 알콕시 실란층 (30)을 통해 고온 조건에서도 절연층 (20) 및 무전해 도금층 (50) 간의 층간 박리현상을 억제할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판 (100)의 제조방법은, 상기 무전해 도금층 (50) 상에 전해 도금층 (70)을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전해 도금층 (70)은 도면상에서 세미 애디티브 (SAP) 공법을 통해 패턴화된 모습을 나타내고 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려진 모든 공정으로 적용할 수 있음은 물론이다.
상기 무전해 도금층 (50) 및 전해 도금층 (70)은 경제적인 측면과 전기전도도의 특성을 고려했을 때 구리 (Cu)를 포함할 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로기판 (100)의 제조방법은, 상기 무전해 도금층 (50) 및 전해 도금층 (70)을 포함하는 회로층 (80)에서, 회로층으로 사용되지 않는 무전해 도금층 (50)을 에칭하여 제거함으로써 회로패턴 (63) 및 비아 랜드 (61)를 형성할 수 있고, 이는 당업계에 알려진 서브트랙티브 (subtractive) 공법, 애디티브 (additive) 공법, 세미 애디티브 (SAP) 공법, 변형 세미 애디티브 (MSAP) 공법 등의 인쇄회로기판 (100)의 모든 제조공정으로 적용할 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다.
이하 실시 예 및 비교 예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시 예 1
내층 절연제 (GX-T31, 아지노모토社)를 진공 라미네이터 (vacuum laminator)로 두께 약 200㎛의 동박적층판 (CCL) 위에 라미네이션 한 뒤, 열풍건조 오븐에서 단계 (step) 경화 (100℃ → 180℃)하여 경화물을 형성시켰다. 상기 경화물을 디스미어액 (securiganth MV, 아토텍社)으로 스웰러 (sweller) 약 5분, 마이크로-에칭 (micro-etching) 약 10분, 중화 약 5분 조건으로 표면 조화처리한 뒤에 3-(trimethoxysilyl)-N-((4-methyl-2-phenyl-1H-imidazol-5-yl)methyl)propan-1-amine이 40% 용해된 메틸알코올에 약 10분간 침지한 후, 꺼내어 100℃에서 약 30분간 건조하였다.
상기 경화물을 화학도금 약품 (printoganth MV, 아토텍社)으로 도금하여 무전해 도금층을 형성한 뒤, 황산구리 수용액 중에서 전해 도금하여 두께 약 20㎛의 도금층을 상기 내층 절연제 조화면 위에 형성하여 시편을 제작하였다.
상기 시편을 폭 1㎝, 길이 5㎝의 크기로 절단하여 만능 시험기 (universal testing machine, UTM)를 이용하여 90°에서 박리 강도를 측정하였다.
실시 예 2
상기 실시 예 1의 3-(trimethoxysilyl)-N-((4-methyl-2-phenyl-1H-imidazol-5-yl)methyl)propan-1-amine 대신에 1-(3-(trimethoxysilyl)propyl)-2-methyl-1H-imidazole을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시 예 1과 동일한 조건 및 방법으로 시편을 제작하여 박리 강도를 측정하였다.
실시 예 3
상기 실시 예 1의 3-(trimethoxysilyl)-N-((4-methyl-2-phenyl-1H-imidazol-5-yl)methyl)propan-1-amine 대신에 1-(3-(trimethoxysilyl)propyl)-2-phenyl-1H-imidazole을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시 예 1과 동일한 조건 및 방법으로 시편을 제작하여 박리 강도를 측정하였다.
비교 예 1
내층 절연제 (GX-T31, 아지노모토社)를 진공 라미네이터 (vacuum laminator)로 두께 약 200㎛의 동박적층판 (CCL) 위에 라미네이션 한 뒤, 열풍건조 오븐에서 단계 (step) 경화 (100℃ → 180℃)하여 경화물을 형성시켰다. 상기 경화물을 디스미어액 (securiganth MV, 아토텍社)으로 스웰러 (sweller) 약 5분, 마이크로-에칭 (micro-etching) 약 10분, 중화 약 5분 조건으로 표면 조화처리 하였다.
상기 경화물을 화학도금 약품 (printoganth MV, 아토텍社)으로 도금하여 무전해 도금층을 형성한 뒤, 황산구리 수용액 중에서 전해 도금하여 두께 약 20㎛의 도금층을 상기 내층 절연제 조화면 위에 형성하여 시편을 제작하였다.
상기 시편을 폭 1㎝, 길이 5㎝의 크기로 절단하여 인장 강도 측정기 (universal testing machine, UTM)를 이용하여 90°에서 박리 강도를 측정하였다.
구 분 박리 강도 (㎏f/㎠)
실시 예 1 0.62
실시 예 2 0.50
실시 예 3 0.55
비교 예 1 0.41
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시 예 1 내지 3의 시편은 이미다졸계 알콕시 실란층을 포함하지 않은 비교 예 1의 시편보다 박리 강도가 우수한 것을 알 수 있다. 따라서, 절연층 및 무전해 도금층 사이에 본 발명에 따른 액상의 이미다졸계 알콕시 실란층을 형성함으로써 박리 강도의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량할 수 있음이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
비아홀: 3 표면 조도: 5
기판: 10 절연층: 20
이미다졸계 알콕시 실란층: 30 무전해 도금층: 50
비아 랜드: 61 회로패턴: 63
전해 도금층: 70 회로층: 80
인쇄회로기판: 100

Claims (20)

  1. 기판상에 형성되며, 비아홀을 포함하는 절연층;
    상기 절연층의 표면에 형성된 이미다졸계 알콕시 실란층; 및
    상기 이미다졸계 알콕시 실란층 상에 형성된 회로층;을 포함하며,
    상기 회로층은 상기 이미다졸계 알콕시 실란층의 표면에 형성된 무전해 도금층 및 상기 무전해 도금층 상에 형성된 전해 도금층을 포함하는 인쇄회로기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층은 100㎚ 이하의 표면 조도를 갖는 인쇄회로기판.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층은 절연필름, 프리프레그, 또는 빌드업필름 중 어느 하나인 인쇄회로기판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층은 무기필러, 유리섬유, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 인쇄회로기판.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 무기필러는 실리카 (SiO2) , 알루미나 (Al2O3), 황산바륨 (BaSO4), 탈크, 운모가루, 수산화알루미늄 (AlOH3), 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 탄산칼슘 (CaCO3), 탄산마그네슘 (MgCO3), 산화마그네슘 (MgO), 질화붕소 (BN), 붕산알루미늄 (AlBO3), 티탄산바륨 (BaTiO3) 및 지르콘산칼슘 (CaZrO3)으로부터 하나 이상 선택된 인쇄회로기판.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 유리섬유는 E 글래스, T 글래스, S 글래스 및 NE 글래스로부터 하나 이상 선택된 인쇄회로기판.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 이미다졸계 알콕시 실란층은 하기 화학식 1로 표시되는 인쇄회로기판:
    [화학식 1]
    Figure pat00017

    여기서, 상기 R1은 알킬기 또는 아릴기이고, R2는 헤테로원자를 갖거나 갖지않는 C1 내지 C5의 알킬기이며, R3 내지 R5는 각각 독립적으로 H 또는 CH3이다.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 이미다졸계 알콕시 실란층은 화학식 2, 화학식 3, 또는 화학식 4 중 어느 하나의 화학구조를 갖는 이미다졸계 알콕시 실란을 포함하는 인쇄회로기판:
    [화학식 2]
    Figure pat00018

    [화학식 3]
    Figure pat00019

    [화학식 4]
    Figure pat00020

    여기서, R3 내지 R5는 각각 독립적으로 H 또는 CH3이다.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 무전해 도금층 및 전해 도금층은 구리 (Cu)를 포함하는 인쇄회로기판.
  10. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판상에 비아홀을 포함하는 절연층을 형성시키는 단계;
    상기 절연층 상에 액상의 이미다졸계 알콕시 실란층을 형성시키는 단계; 및
    상기 실란층 상에 회로층을 형성시키는 단계;를 포함하며,
    상기 회로층은 상기 실란층 상에 형성된 무전해 도금층 및 상기 무전해 도금층 상에 형성된 전해 도금층을 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 절연층은 절연필름, 프리프레그, 또는 빌드업필름 중 어느 하나인 인쇄회로기판의 제조방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 비아홀을 포함하는 절연층을 형성시키는 단계는:
    상기 기판상에 절연층을 형성시키는 단계;
    상기 절연층에 비아홀을 형성하는 단계; 및
    상기 비아홀이 형성된 절연층을 디스미어 처리하는 단계;
    를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 절연층은 100㎚ 이하의 표면 조도를 갖는 인쇄회로기판의 제조방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 절연층은 무기필러, 유리섬유, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 무기필러는 실리카 (SiO2) , 알루미나 (Al2O3), 황산바륨 (BaSO4), 탈크, 운모가루, 수산화알루미늄 (AlOH3), 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 탄산칼슘 (CaCO3), 탄산마그네슘 (MgCO3), 산화마그네슘 (MgO), 질화붕소 (BN), 붕산알루미늄 (AlBO3), 티탄산바륨 (BaTiO3) 및 지르콘산칼슘 (CaZrO3)으로부터 하나 이상 선택된 인쇄회로기판의 제조방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 유리섬유는 E 글래스, T 글래스, S 글래스 및 NE 글래스로부터 하나 이상 선택된 인쇄회로기판의 제조방법.
  17. 청구항 10에 있어서,
    상기 액상의 이미다졸계 알콕시 실란층을 형성시키는 단계는 스프레이 (spray), 침지 (dipping) 또는 스핀 (spin) 코팅법에 의해 수행되는 인쇄회로기판의 제조방법.
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 이미다졸계 알콕시 실란층은 하기 화학식 1로 표시되는 인쇄회로기판의 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure pat00021

    여기서, 상기 R1은 알킬기 또는 아릴기이고, R2는 헤테로원자를 갖거나 갖지않는 C1 내지 C5의 알킬기이며, R3 내지 R5는 각각 독립적으로 H 또는 CH3이다.
  19. 청구항 10에 있어서,
    상기 이미다졸계 알콕시 실란층은 화학식 2, 화학식 3, 또는 화학식 4 중 어느 하나의 화학구조를 갖는 이미다졸계 알콕시 실란을 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법:
    [화학식 2]
    Figure pat00022

    [화학식 3]
    Figure pat00023

    [화학식 4]
    Figure pat00024

    여기서, R3 내지 R5는 각각 독립적으로 H 또는 CH3이다.
  20. 청구항 10에 있어서,
    상기 무전해 도금층 및 전해 도금층은 구리 (Cu)를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.
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