JP6721143B2 - プリント回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリント回路基板及びその製造方法に関する。

電子産業の発展に伴い、電子部品の多機能化、高機能化及び小型化に対する要求が急増している。また、電子部品の軽薄短小化に伴い、電子部品が実装されるプリント回路基板にもまた、小さい面積に多くの電子製品を集積するための回路パターンの高密度化が求められている。プリント回路基板の回路パターンが微細化し、回路の層間間隔が狭くなるにつれて誘電損失やショート（ｓｈｏｒｔ）のような不良又は回路と絶縁体との密着力が落ち、製品の信頼性が低下する問題点が発生している。したがって、プリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）、半導体パッケージ基板又はフレキシブルプリント回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、ＦＰＣＢ）などには、微細な開口パターンを形成できる感光性絶縁フィルムが使用されている。

本発明の目的の一つは、微細パターンの具現に適し、さらに、絶縁層と配線部との密着力が強化されて信頼性が向上するプリント回路基板、及びこれを効率的に製造できる方法を提供することにある。

上述の課題を解決するための方法として、本発明は、一実施形態により絶縁層と配線部との密着力が強化され、且つ微細な形態の配線部が具現されることができるプリント回路基板の新規の構造を提案することを目的とし、具体的には、本発明の一側面に係るプリント回路基板は、少なくとも一つの絶縁層と、配線部と、を含み、上記絶縁層は、上記配線部と接する第１絶縁層と、上記第１絶縁層の下部に配置された第２絶縁層と、を含み、上記第１及び第２絶縁層の内部には、それぞれ、第１及び第２フィラーが分散されており、上記第１フィラーは、上記第２フィラーよりも酸に対して高いエッチング性を有し、上記第２フィラーは、上記第１フィラーよりもＵＶに対して低い散乱性を有する構造である。

本発明の様々な効果のうちのひとつとして、互いに異なる特性を有するフィラーが分散されている多層構造の絶縁層を採用することにより、絶縁層と配線部との密着力が向上し、且つ微細回路パターンを具現することができるプリント回路基板を提供し、また、本発明の他の効果として、上述の構造のプリント回路基板を効率的に製造できる製造方法を提供することができる。

この場合、上記第１絶縁層において、上記配線部と接する界面には凹凸が形成されており、これを配線部が埋めるように形成されることにより、絶縁層と配線部との十分な密着力が確保されることができる。ここで、上記凹凸は、基板の製造過程において、第１絶縁層の表面に存在していた第１フィラーが除去されることで形成されることができる。

本発明の多様且つ有益な利点と効果は、上述の内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解することができる。

本発明の一実施形態に係るプリント回路基板を概略的に示す断面図である。 図１の実施形態において、絶縁層及び配線部（Ａ領域）の細部形態をより詳細に示す図である。 比較例と本発明の実施例に係る絶縁層において貫通孔が形成される様態を比較して示す図である。 比較例と本発明の実施例に係る絶縁層において貫通孔が形成される様態を比較して示す図である。 比較例と本発明の実施例に係る絶縁層において貫通孔が形成される様態を比較して示す図である。 本発明の一実施形態に係るプリント回路基板の製造方法を概略的に示す工程図である。 本発明で提案する多層構造の絶縁層を得る方法の一例を示す図である。

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

図１は本発明の一実施形態に係るプリント回路基板を概略的に示す断面図である。図２は図１の実施形態において、絶縁層及び配線部（Ａ領域）の細部形態をより詳細に示す図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態に係るプリント回路基板１００は、絶縁層１２０と、配線部１２１と、を含む構造であり、絶縁層１２０及び配線部１２１は、コア部１１０を中心として両側のすべてに配置されることができる。この場合、コア部１１０には、電気連結のための導電性パターン１１１と導電性ビア１１２が備えられることができる。ただし、コア部１１０は、実施形態に応じて省略されてもよく、以下では、他の構成、特に、絶縁層１２０及び配線部１２１を中心にプリント回路基板１００の構成要素について詳細に説明する。

絶縁層１２０は、図１に図示されている例のように、複数個が備えられて積層されてもよく、ただし、場合に応じて、単層の絶縁層１２０のみで基板を具現してもよい。絶縁層１２０は、電気絶縁性を有する物質であれば如何なるものでも使用可能であり、例えば、感光性樹脂、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂、又はこれらにガラス繊維又は無機フィラーのような補強材が含浸された樹脂、例えば、プリプレグ（ＰＰＧ）が使用されることができる。このような物質のうち、絶縁層１２０として感光性物質（Ｐｈｏｔｏ Ｉｍａｇｅａｂｌｅ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ、ＰＩＤ）を使用する場合、機械的加工などを用いる場合よりも絶縁層１２０に微細パターンを形成することが容易であるため、高密度のプリント回路基板の作製に有利であり、本実施形態では、感光性物質を使用した例について説明する。

配線部は、導電性パターン１２１と、導電性ビア１２２と、を含み、これらは、電気伝導度の高い銅、ニッケル、銀などの金属物質からなることができる。上述のように、感光性樹脂を含む物質で絶縁層１２０を形成する場合、微細パターンの具現が容易になり得る。

外部層１３０は、配線部の導電性パターン１２１のうち少なくとも一部を露出させる開口部を有することができる。外部層１３０の物質は、特に限定されず、例えば、ソルダーレジストを使用してもよい。その他にも、配線部の絶縁層１２０と同じ物質を使用してもよく、また、外部層１３０は、単層であることが一般的であるが、必要に応じて、多層に構成されてもよい。

図２に図示されている例のように、絶縁層１２０は、第１及び第２絶縁層１２０ａ、１２０ｂを含み、第１絶縁層１２０ａは、配線部、本実施形態では、導電性パターン１２１と接し、第２絶縁層１２０ｂは、第１絶縁層１２０ａの下部に配置される。第１及び第２絶縁層１２０ａ、１２０ｂの内部には、それぞれ、第１及び第２フィラーＰ１、Ｐ２が分散されており、このようなフィラーＰ１、Ｐ２は、絶縁層１２０ａ、１２０ｂに比べて相対的に熱膨張係数が低い物質からなることにより、絶縁層１２０ａ、１２０ｂの剛性を増加させることができ、これにより、基板の反り特性の向上に寄与することができる。本実施形態では、絶縁層の全体において同じ種類のフィラーを使用するよりも、領域を区分して、エッチング液や光に対する特性が互いに異なるものを採用した。

具体的には、導電性パターン１２１と隣接した第１絶縁層１２０ａに含まれた第１フィラーＰ１は、第２フィラーＰ２よりも酸に対して高いエッチング性を有する。導電性パターン１２１を形成する前に、デスミア（ｄｅｓｍｅａｒ）工程などにより絶縁層の表面をエッチングするときにエッチング液に対するエッチング性が低いフィラーを使用する場合、絶縁層の表面に露出した状態で残ることになる。このような状態で導電性パターン１２１を形成すると、絶縁層１２０ａとの結合力が低下する可能性があるため、本実施形態では、導電性パターン１２１が形成される領域である第１絶縁層１２０ａの表面で酸に対する高エッチング性を有する第１フィラーＰ１を使用した。このような物質の例として、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＢＮ、ＳｉＣ、ＡｌＢＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、ＣａＺｒＯ_３などの物質で第１フィラーＰ１を形成することができ、図２に図示されている例のように、球状が一般的に採用可能な形状ではあるが、擬似球状又は表面に凹凸が形成された形態など、他の変形された形状も可能である。

表面に露出した第１フィラーＰ１は、基板工程のうちデスミア工程などで使用されるエッチング液により除去されることができ、代表的にはＨＦが挙げられる。第１フィラーＰ１が除去されて形成された第１絶縁層１２０ａの表面の凹凸Ｒは、図２に図示されているように、導電性パターン１２１によって埋められ、これにより絶縁層１２０と導電性パターン１２１との密着力が強化されて回路パターンの安定性が向上することができる。

第２絶縁層１２０ｂに含まれた第２フィラーＰ２は、第１フィラーＰ１よりも光、特に、絶縁層１２０に貫通孔を形成するために提供されるＵＶに対して低い散乱性を有する。このような貫通孔は、基板において層間の電気連結のための導電性ビアを形成するための領域として提供されることができ、上述のように感光性物質を用いて絶縁層を具現する場合、ＵＶなどを照射して、微細且つ精密な形態の貫通孔を形成することができる。しかし、絶縁層に含まれたフィラーは、光を散乱するため、フィラーの量が多くなるほど微細な貫通孔を得ることが困難である。本発明の発明者らは、これを鑑みて、絶縁層の内部に存在する第２フィラーＰ２に対しては、エッチング特性よりも光に対する散乱性を考慮して選定した。

上述のように、第２フィラーＰ２は、ＵＶに対して低い散乱性を有することからＵＶの照射の際に散乱により消耗される光を低減することができる。したがって、絶縁層１２０に貫通孔を形成する工程を行う際に精度が向上することができる。このような特性を有するように、第２フィラーＰ２は、白色顔料系物質を用いることができる。具体的には、第２フィラーＰ２は、ＢａＳＯ_４、ＴｉＯ_２、ＺｎＳなどの物質からなることができる。このような白色顔料系物質の場合、ＵＶに対するエッチング性が低くて貫通孔の形成の面では有利であるが、ＨＦなどのエッチング液に対するエッチング性が相対的に低い。したがって、通常のエッチング工程では絶縁層の表面から簡単に除去されないため、第１フィラーＰ１を使用した場合よりも導電性パターン１２１との密着力が低下する可能性がある。このような点を考慮して、導電性パターン１２１に隣接した絶縁層１２０ａには第１フィラーＰ１を、隣接していない絶縁層１２０ｂには第２フィラーＰ２を採用した。

第２フィラーＰ２の機能について、図３〜図５を参照してより具体的に説明する。図３〜図５は比較例と本発明の実施例に係る絶縁層において貫通孔が形成される様態を比較して示す図である。この場合、図３は第１絶縁層１２０ａを、図４は第２絶縁層１２０ｂを、また、図５は図２の形態のように第１及び第２絶縁層１２０ａ、１２０ｂの積層構造を示し、同一の厚さを基準とした。また、各図面において、左側から右側に向かうほど貫通孔のサイズは減少し、最上面を基準として８０μｍ、３０μｍ、１０μｍの貫通孔を形成する形態である。

まず、図３に図示されている例のように、ＵＶに対する散乱性の高い第１フィラー、例えば、ＳｉＯ_２を使用した第１絶縁層１２０ａの場合、消失するＵＶが相対的に多いため、下部に向かうほど貫通孔Ｖのサイズが著しく小さくなり、３０μｍ以下の水準の微細な貫通孔Ｖを具現することに困難がある。一方、図４の例から分かるように、ＢａＳＯ_４、ＴｉＯ_２、ＺｎＳなどの第２フィラーを使用した第２絶縁層１２０ｂの場合には、微細な貫通孔Ｖの具現に問題がないことを確認することができる。これと類似して、第１及び第２絶縁層１２０ａ、１２０ｂの両方を使用した本発明の実施例（図５）の場合には、フィラーのエッチング性能に優れた第１絶縁層１２０ａが上部に存在するものの、第２絶縁層１２０ｂのみを使用した比較例とほぼ類似した水準で微細な貫通孔Ｖを形成することができた。

上述の第１及び第２絶縁層１２０ａ、１２０ｂの固有の機能を考慮して、これらの厚さは適切に調節されることができる。第１絶縁層１２０ａの場合、導電性パターン１２１との高い結合力を提供することが主な目的であるため、相対的に薄い厚さに形成されることができ、約２〜１０μｍに形成されることができる。絶縁層全体の貫通孔の形成に関連する第２絶縁層１２０ｂは、図５に示されているように、これよりも厚く形成されることができ、第１及び第２絶縁層１２０ａ、１２０ｂを合わせた全体の厚さは、約１００μｍを超えない範囲で採用されることができる。

このように本発明で採用された多層構造の絶縁層１２０は、回路パターンとの結合力が高いことから安定性が向上し、且つ、近年、基板分野で広く求められている微細で精密なパターンを具現することができる形態である。

以下、上述のプリント回路基板を効率的に製造できる方法について説明し、上述の構成要素は、下記の製造方法に関する説明によってより詳細に理解することができる。図６は本発明の一実施形態に係るプリント回路基板の製造方法を概略的に示す工程図であり、絶縁層を積層する過程やコア部を形成する過程などは、当技術分野において広く用いられる基板工程を使用することができるため、具体的な説明は省略する。また、図７は本発明で提案する多層構造の絶縁層を得る方法の一例を示す。

図６を参照すると、まず、多層構造の絶縁層を設け、この場合、第１絶縁層１２０ａは、第１フィラーＰ１が内部に分散された形態であり、第２絶縁層１２０ｂは、第２フィラーＰ２が内部に分散された形態である。この場合、第２フィラーＰ２は、第１フィラーＰ１よりも酸に対して低いエッチング性とＵＶに対して低い散乱性を有する。絶縁層１２０ａ、１２０ｂを得る方法の一例として、フィラーＰ１、Ｐ２を未硬化状態の感光性樹脂などとともにキャリアフィルム上にコーティングする方法を用いることができる。この場合、第１及び第２絶縁層１２０ａ、１２０ｂは、個別に形成されて互いに積層されることができ、これとは異なり、図７に図示されている工程例のように、噴射ユニット２０２を基準として、キャリアフィルム２０１を移動しながら多数の吐出部を介してコーティング液を噴射する方法を使用することができる。このような多層コーティング方式により多層構造の絶縁層を単一工程で得ることもできる。

次に、ＵＶを照射する方法などを用いて絶縁層１２０ａ、１２０ｂを貫通する孔Ｖを形成し、上述のように、ＵＶを相対的に少なく散乱させる第２フィラーＰ２が採用された第２絶縁層１２０ｂにより精密な貫通孔Ｖを形成することができる。

次に、第１フィラーＰ１のうち第１絶縁層１２０ａの表面に露出したものの少なくとも一部を除去して、第１絶縁層１２０ａの表面に凹凸構造、すなわち、第１絶縁層１２０ａの表面の一部が埋められた形態の凹凸を形成する。第１フィラーＰ１を除去する方法の一例として、デスミア工程中に使用される酸を適用して第１フィラーＰ１をエッチングすることができる。ただし、第１フィラーＰ１は、必ずしも貫通孔Ｖを形成した後に除去される必要はなく、実施例に応じて、その前に除去されてもよい。

次に、貫通孔Ｖを充填する導電性ビア１２２を形成し、第１絶縁層１２０ａの表面に導電性パターン１２１を形成する。上述のように、導電性パターン１２１は、第１絶縁層１２０ａの表面の凹凸を埋めるように形成され、第１絶縁層１２０ａとの安定した結合構造を形成することができる。この場合、導電性パターン１２１は、導電性ペーストを塗布する方法やシード層を用いためっき工程などにより得られることができる。

一方、絶縁層１２０ａ、１２０ｂ、導電性パターン１２１、導電性ビア１２２を形成する工程の場合、これらを順に積層して行われてもよく、他の例として、絶縁層１２０ａ、１２０ｂ、導電性パターン１２１、導電性ビア１２２を個別に作製した後、まとめて積層してもよい。

次に、プリント回路基板の最外側にソルダーレジストのような外部層１３０を形成して、上述の実施形態において説明したプリント回路基板を得ることができ、外部層１３０は、ＩＣパッケージ基板などとしての利用に適する形態としてデザインや必要な機能に応じて適切な形状で提供されてもよい。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

１００ プリント回路基板
１１０ コア部
１１１、１２１ 導電性パターン
１１２、１２２ 導電性ビア
１２０ 絶縁層
１２０ａ、１２０ｂ 第１及び第２絶縁層
１３０ 外部層
Ｐ１、Ｐ２ 第１及び第２フィラー
Ｒ 凹凸
Ｖ 貫通孔
２０１ キャリアフィルム
２０２ 噴射ユニット

Claims (15)

1. 少なくとも一つの絶縁層と、配線部と、を含み、
   前記絶縁層は、前記配線部と接する第１絶縁層と、前記第１絶縁層の下部に配置された第２絶縁層と、を含み、
   前記第１絶縁層は、前記第２絶縁層よりも薄く、
   前記第１及び第２絶縁層の内部には、それぞれ、第１及び第２フィラーが分散されており、
   前記第１フィラーは、前記第２フィラーよりも酸に対して高いエッチング性を有し、
   前記第２フィラーは、前記第１フィラーよりもＵＶに対して低い散乱性を有する、プリント回路基板。
2. 前記第１絶縁層において前記配線部と接する界面には凹凸が形成されている、請求項１に記載のプリント回路基板。
3. 前記配線部は、前記凹凸を埋める形態である、請求項２に記載のプリント回路基板。
4. 前記第１フィラーは、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＢＮ、ＳｉＣ、ＡｌＢＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、ＣａＺｒＯ_３からなる群から選択される１種以上である、請求項１から３のいずれか一項に記載のプリント回路基板。
5. 前記第２フィラーは、白色顔料系物質である、請求項１から４のいずれか一項に記載のプリント回路基板。
6. 前記第２フィラーは、ＢａＳＯ_４、ＴｉＯ_２、及びＺｎＳからなる群から選択される１種以上である、請求項１から５のいずれか一項に記載のプリント回路基板。
7. 前記配線部は、前記絶縁層上に形成された導電性パターンと、前記絶縁層を貫通する導電性ビアと、を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のプリント回路基板。
8. 前記絶縁層は、感光性物質を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のプリント回路基板。
9. 前記酸はＨＦである、請求項１から８のいずれか一項に記載のプリント回路基板。
10. 第１フィラーが内部に分散された第１絶縁層と、前記第１フィラーよりも酸に対して低いエッチング性及びＵＶに対して低い散乱性を有する第２フィラーが内部に分散され、前記第１絶縁層よりも厚さが厚い第２絶縁層と、を含む絶縁層を形成する段階と、
    前記第１フィラーのうち前記第１絶縁層の表面に露出したものの少なくとも一部を除去して、前記第１絶縁層の表面の一部が埋められた形態の凹凸を形成する段階と、
    前記第１絶縁層の表面に配線部を形成する段階と、を含む、プリント回路基板の製造方法。
11. 前記絶縁層は、感光性物質を含む、請求項１０に記載のプリント回路基板の製造方法。
12. 前記第１及び第２絶縁層を貫通する貫通孔を形成する段階をさらに含む、請求項１０又は１１に記載のプリント回路基板の製造方法。
13. 前記貫通孔を形成する段階は、前記第１及び第２絶縁層にＵＶを照射して行われる、請求項１２に記載のプリント回路基板の製造方法。
14. 前記第１絶縁層の表面に凹凸を形成する段階は、前記露出した第１フィラーをＨＦでエッチングして行われる、請求項１０から１３のいずれか一項に記載のプリント回路基板の製造方法。
15. 前記配線部は、第１絶縁層の表面に形成された凹凸を埋めるように形成されている、請求項１０から１４のいずれか一項に記載のプリント回路基板の製造方法。

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