特許 6714897 プリント回路基板及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6714897

(24)【登録日】2020年6月10日

(45)【発行日】2020年7月1日

(54)【発明の名称】プリント回路基板及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20200622BHJP

【ＦＩ】

   H05K3/46 U

   H05K3/46 B

【請求項の数】14

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-66340(P2016-66340)

(22)【出願日】2016年3月29日

(65)【公開番号】特開2017-73533(P2017-73533A)

(43)【公開日】2017年4月13日

【審査請求日】2019年3月14日

(31)【優先権主張番号】10-2015-0141607

(32)【優先日】2015年10月8日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】594023722

【氏名又は名称】サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド．

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】サン−ヒュック オー

(72)【発明者】

【氏名】ミュン−サム カン

(72)【発明者】

【氏名】タエ−ホン ミン

【審査官】 三森 雄介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０４６０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４０９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４６４４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コアを含むプリント回路基板において、
前記コアは、
第１金属層と、
前記第１金属層の一面に積層された第２金属層と、
前記第１金属層の他面に積層された第３金属層と、
前記第２金属層及び前記第３金属層上に形成される絶縁層と、を含み、
前記第２金属層の厚さは、前記第３金属層の厚さより大きく形成され、
前記コアには、前記コアを貫通する開口部が形成され、
前記コアは、前記開口部により第１コア及び第２コアに分離され、
前記開口部は、前記第２コアの外周面に形成されるプリント回路基板。

【請求項2】

前記第２金属層は、複数のメッキ層で構成される請求項１に記載のプリント回路基板。

【請求項3】

前記開口部は、前記絶縁層で充填される請求項１または２に記載のプリント回路基板。

【請求項4】

前記絶縁層内には、前記第２コアに接続する接続ビアが形成される請求項１から３のいずれか１項に記載のプリント回路基板。

【請求項5】

前記絶縁層上に形成される回路をさらに含む請求項１から４のいずれか１項に記載のプリント回路基板。

【請求項6】

前記第２金属層は、第１メッキ層及び前記第１メッキ層上に形成される第２メッキ層を含み、
前記第１メッキ層は、前記第１コアと前記第２コアとが対向するそれぞれの側面をカバーする請求項４から請求項１から５のいずれか１項に記載のプリント回路基板。

【請求項7】

前記第２メッキ層は、前記第１メッキ層の側面を除いた上面に形成される請求項６に記載のプリント回路基板。

【請求項8】

コアを含むプリント回路基板の製造方法において、
前記コアを製造する方法は、
第３金属層を形成するステップと、
前記第３金属層上に第１金属層を形成するステップと、
前記第１金属層上に第２金属層を形成するステップと、を含み、
前記第２金属層の厚さは、前記第３金属層の厚さより大きく形成されるプリント回路基板の製造方法。

【請求項9】

前記第２金属層を形成するステップにおいて、
前記第２金属層は、メッキ層で形成され、
前記メッキ層は、プリント回路基板の垂直方向にのみ成長する請求項８に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項10】

前記コアには、前記コアを貫通する開口部が設けられ、
前記コアは、前記開口部により第１コア及び第２コアに分離され、
前記開口部は、前記第２コアの外周面に形成される請求項８または９に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項11】

前記第１金属層及び前記第３金属層に開口領域が形成され、
前記第２金属層は、前記開口領域内の一部に形成される請求項１０に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項12】

前記第３金属層を形成するステップの前に、
第１絶縁層を形成するステップをさらに含み、
前記第３金属層は、前記第１絶縁層上に形成され、
前記第２金属層を形成するステップの後に、
前記第２金属層上に第２絶縁層を形成するステップをさらに含む請求項１０または１１に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項13】

前記第２絶縁層は、前記開口部を充填する請求項１２に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項14】

前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層内に前記第２コアに接続する接続ビアを形成するステップをさらに含む請求項１２または１３に記載のプリント回路基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プリント回路基板及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、技術の発展に伴って電子機器は小型化及び軽量化が進み、これにより、所定のプリント回路基板の面積に搭載する電子部品の数は増加し、配線の幅、配線間距離は短くなっている。

【0003】

電子部品の数が増加することにより発熱問題が生じており、放熱特性の向上されたプリント回路基板の開発が行われつつある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】韓国公開特許第１９９９−００３７８７３号公報

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施例に係るプリント回路基板は、コアを含み、上記コアは、第１金属層と、上記第１金属層の一面に積層された第２金属層と、上記第１金属層の他面に積層された第３金属層と、を含み、上記第２金属層の厚さは、上記第３金属層の厚さより大きい。

【0006】

本発明の実施例に係るプリント回路基板の製造方法において、コアを製造する方法は、第３金属層を形成するステップと、上記第３金属層上に第１金属層を形成するステップと、上記第１金属層上に第２金属層を形成するステップと、を含み、上記第２金属層の厚さは、上記第３金属層の厚さより大きい。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施例に係るプリント回路基板を示す図である。

【図2】本発明の他の実施例に係るプリント回路基板を示す図である。

【図3】本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法の一工程を示す図である。

【図4】図３に示した工程の次の工程を示す図である。

【図5】図４に示した工程の次の工程を示す図である。

【図6】図５に示した工程の次の工程を示す図である。

【図7】図６に示した工程の次の工程を示す図である。

【図8】図７に示した工程の次の工程を示す図である。

【図9】図８に示した工程の次の工程を示す図である。

【図10】図９に示した工程の次の工程を示す図である。

【図11】図１０に示した工程の次の工程を示す図である。

【図12】図１１に示した工程の次の工程を示す図である。

【図13】図１２に示した工程の次の工程を示す図である。

【図14】図１３に示した工程の次の工程を示す図である。

【図15】図１４に示した工程の次の工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明に係るプリント回路基板及びその製造方法の実施例を添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素には同一の図面符号を付し、これに対する重複説明は省略する。

【0009】

また、本明細書で使用する、第１、第２などの用語は、同一または相応する構成要素を区別するための識別記号に過ぎず、同一または相応する構成要素が第１、第２などの用語により限定されない。

【0010】

また、結合とは、各構成要素の間の接触関係において、各構成要素の間に物理的に直接接触する場合のみを意味するものではなく、他の構成が各構成要素の間に介在され、その他の構成に構成要素がそれぞれ接触している場合まで包括する概念として使用する。

【0011】

＜プリント回路基板＞
図１は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板を示す図である。

【0012】

図１を参照すると、本発明の一実施例に係るプリント回路基板は、コアを含み、コアは、第１金属層１１０と、第２金属層１２０と、第３金属層１３０と、を含む。ここで、第２金属層１２０の厚さは、第３金属層１３０の厚さより大きい。すなわち、第１金属層１１０の上下に形成された金属層が互いに非対称である。

【0013】

第１金属層１１０は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、またはモリブデン（Ｍｏ）などで形成することができる。また、第１金属層１１０は、インバー（Ｉｎｖａｒ）、コバール（Ｋｏｖａｒ）のような合金であってもよい。

【0014】

第１金属層１１０は、コアの剛性を向上させるためにインバーで形成することができる。

【0015】

第２金属層１２０及び第３金属層１３０は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、またはモリブデン（Ｍｏ）などで形成することができる。また、第２金属層１２０は、インバー（Ｉｎｖａｒ）、コバール（Ｋｏｖａｒ）のような合金であってもよい。

【0016】

第２金属層１２０及び第３金属層１３０は、コアの放熱特性を向上させるために、銅で形成することができる。特に、第１金属層１１０がインバーである場合、第２金属層１２０を銅で形成すると、後述する絶縁層１４０との密着力が高くなる。

【0017】

第２金属層１２０は、複数のメッキ層で構成されることができる。すなわち、第２金属層１２０は、第１メッキ層と第２メッキ層とで形成されることができる。

【0018】

第１メッキ層は、第１金属層１１０上に形成され、第２メッキ層は、第１メッキ層上に形成される。

【0019】

第３金属層１３０は、金属材質のシード層上に電解メッキにより形成可能である。プリント回路基板の最終製品においては、シード層は少なくとも一部残ることになり、図１では、シード層がＳで表示されている。

【0020】

プリント回路基板は、絶縁層１４０をさらに含むことができる。絶縁層１４０は、第２ 金属層１２０及び第３金属層１３０上に形成される。ここで、絶縁層１４０と第３金属層１３０との間には、シード層を介在してもよい。

【0021】

絶縁層１４０は、樹脂材で形成されてもよい。すなわち、絶縁層１４０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド（ＰＩ）等の熱可塑性樹脂を含むことができる。

【0022】

また絶縁層１４０は、上記樹脂に補強材をさらに含むことができる。上記補強材としては、例えば、ファブリック（ｆａｂｒｉｃ）補強材、無機フィラーなどを用いることができる。上記ファブリック（ｆａｂｒｉｃ）補強材は、ガラス繊維であってもよく、ガラス繊維が樹脂に含浸されてプリプレグ（ＰＰＧ）に形成されることができる。この補強材は、絶縁層１４０に剛性を付与する。

【0023】

コア上には、回路１５０が形成され、絶縁層１４０は、金属材質のコアと回路１５０とを絶縁させる。

【0024】

コアには、開口部１７０を形成することができる。コアは、開口部１７０により第１コア１００と第２コア２００とに分離できる。ここで、第２コア２００は、第１コア１００の内側に位置し、開口部１７０は、第２コア２００の外周面に形成される。すなわち、第２コア２００は、第１コア１００と離隔され、第１コア１００から孤立する。

【0025】

第１コア１００は、第１金属層１１０から第３金属層１３０で構成され、第２コア２００も第１金属層１１０から第３金属層１３０で構成される。

【0026】

第１コア１００と第２コア２００との間の開口部１７０は、絶縁層１４０で充填することができる。第２コア２００と第１コア１００とが絶縁されているため、第２コア２００はビアとして機能することができる。

【0027】

一方、第２金属層１２０が、第１メッキ層と第２メッキ層とで構成される場合は、図１に示すように、第１メッキ層は、第１コア１００及び第２コア２００の側面をカバーすることができる。特に、第１メッキ層は、第１コア１００と第２コア２００とが互いに対向するそれぞれの側面をカバーすることができる。

【0028】

しかし、第２メッキ層は、第１メッキ層の側面をカバーしない。第２メッキ層は、第１メッキ層の上面にのみ形成される。この場合、第２メッキ層は、異方性メッキにより形成される。

【0029】

等方性メッキは、全ての方向にメッキ層が成長する方式を意味し、異方性メッキは、特定方向にのみメッキ層が成長する方式である。

【0030】

本発明において第２メッキ層は、プリント回路基板の側面方向には成長しないで、垂直方向にのみ成長する異方性メッキ方式により形成されることができる。

【0031】

第１コア１００と第２コア２００とは、互いに離隔してその間に開口部１７０が形成され、その開口部１７０の幅が小さいほどプリント回路基板のサイズが小さくなることができる。しかし、開口部１７０の幅が小さすぎると、第１コア１００及び第２コア２００の側面から成長するメッキ層により開口部１７０が全て充填されて第１コア１００と第２コア２００とが互いに融合する問題が発生することがある。第１コア１００と第２コア２００とが融合するとショートが発生する。

【0032】

しかし、第２メッキ層を異方性メッキ方式により形成すると、開口部１７０内にはメッキ層の厚さが薄いながらも第１金属層１１０の上面に対してはメッキ層の厚さを十分に確保することができる。

【0033】

要約すると、第２金属層１２０は、複数のメッキ層で構成され、少なくとも一つのメッキ層は異方性メッキ方式により形成されることができる。

【0034】

絶縁層１４０内には、接続ビア１６０を形成することができる。接続ビア１６０は、第２コア２００に接続する。絶縁層１４０上には回路１５０が形成され、接続ビア１６０上にも回路の一部が位置できる。接続ビア１６０上に形成された回路上には、ソルダーボールが形成され、該ソルダーボールを介してプリント回路基板が外部機器に接続することができる。

【0035】

図２は、本発明の他の実施例に係るプリント回路基板を示す図である。

【0036】

図２に示すように、本発明の他の実施例に係るプリント回路基板は、コアを含み、コアは、第１金属層１１０と、第２金属層１２０と、第３金属層１３０と、を含む。ここで、第２金属層１２０の厚さは、第３金属層１３０の厚さより大きい。

【0037】

本発明の一実施例と異なる点は、第２金属層１２０が、単一のメッキ層からなるということである。

【0038】

単一のメッキ層は、異方性メッキ方式により形成される。この場合、第１コア１００及び第２コア２００の側面にはメッキ層が形成されない。

【0039】

本実施例によれば、第１コア１００と第２コア２００との間の開口部１７０には、第２金属層１２０のメッキ層が形成されないので、開口部１７０の幅が十分に小さくなることができる。結果的に、プリント回路基板のサイズが小さくなることができる。

【0040】

＜プリント回路基板の製造方法＞
図３から図１５は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法を示す工程図である。

【0041】

図３を参照すると、キャリアは、絶縁材Ｐと、上記絶縁材Ｐ上に積層された二層の金属材とで構成されることができる。図３には、二層の金属材のうちの一つのみが図示されており、図示された金属材はＭと表記されている。

【0042】

キャリアの絶縁材Ｐは、プリプレグ（ＰＰＧ）またはビルドアップフィルム（ｂｕｉｌｄ ｕｐ ｆｉｌｍ）であってもよい。

【0043】

プリプレグには、ガラス繊維（ｇｌａｓｓ ｃｌｏｔｈ）などの補強材が含まれることができる。ビルドアップフィルムは、シリカ等のフィラー（ｆｉｌｌｅｒ）が充填された樹脂材であってもよく、ＡＢＦ（Ａｊｉｎｏｍｏｔｏ Ｂｕｉｌｄ−ｕｐ Ｆｉｌｍ）等を用いることもできる。

【0044】

キャリアとシード層Ｍの全厚さは、約０．１ｍｍであることができる。

【0045】

図４を参照すると、キャリア上に第１絶縁層１４０が形成される。第１絶縁層１４０上には、金属材質のシード層が形成されることができる。キャリアの両面には、同様の工程が行われることができ、この場合、同時に二つのプリント回路基板を製造することができる。

【0046】

図５を参照すると、シード層上にフォトレジストが形成される。フォトレジストの厚さは、約７５μｍであることができる。

【0047】

フォトレジストは、感光性であり、フォトリソグラフィ工程を行うために要求されるものである。フォトレジストは、キャリア全面に積層された後に、マスクを用いて部分的に露光される。フォトレジストは、露光後、現像すると、マスクに対応して残ることになる。すなわち、フォトレジストは、部分的に除去される（以下、除去された部分を除去領域と称する）。

【0048】

図６を参照すると、フォトレジストの除去領域に第３金属層１３０が形成される。第３金属層１３０は、シード層を基盤にして電解メッキされることができる。第３金属層１３０は、シード層からプリント回路基板の垂直方向にメッキ層が成長して形成されることができる。

【0049】

第３金属層１３０の厚さは、フォトレジストの厚さより小さい。

【0050】

図７を参照すると、フォトレジストの除去領域に第１金属層１１０を形成する。第１金属層１１０は、第３金属層１３０を基盤にして電解メッキされることができる。第１金属層１１０の上面は、フォトレジストの上面と一致することができる。すなわち、フォトレジストの除去領域は、第３金属層１３０及び第１金属層１１０により完全に充填される。

【0051】

図８を参照すると、第３金属層１３０及び第１金属層１１０の形成後に、残っていたフォトレジストが除去される。フォトレジストの除去は、剥離方法により除去できる。すなわち、プリント回路基板を剥離液に浸漬すると、剥離液に反応するフォトレジストが除去され得る。フォトレジストが除去されると、シード層上には第３金属層１３０及び第１金属層１１０のみ残る。

【0052】

一方、第３金属層１３０及び第１金属層１１０には、開口部１７０が設けられる。この開口部１７０は、パターニングされたフォトレジストの位置に対応する。

【0053】

第３金属層１３０及び第１金属層１１０は、二つのユニットに分離される。一つのユニットは、他のユニット内に位置し、互いに離隔され、上記一つのユニットが他の一つから孤立する。ユニットとユニットとの間には開口領域１７１が形成される。

【0054】

コアは、第１コア１００と第２コア２００とに分離されることは上述した通りである。したがって、コアを構成する第３金属層１３０及び第１金属層１１０も、第１コア１００及び第２コア２００に対応して二つのユニットに分離される。

【0055】

図９を参照すると、第２金属層１２０の第１メッキ層１２０'が、第１金属層１１０上に形成される。第１メッキ層１２０'は、開口領域１７１の一部に形成される。

【0056】

すなわち、第１メッキ層１２０'は、第３金属層１３０及び第１金属層１１０の側面にも形成される。特に、第１メッキ層１２０'は、二つのユニットの互いに対向するそれぞれの側面に形成される。これにより、第１コア１００と第２コア２００とが形成され、第１コア１００と第２コア２００との間には開口部１７０が設けられる。

【0057】

図１０を参照すると、開口部１７０から露出されたシード層が除去される。第２コア２００がビアとして機能するためには第１コア１００と絶縁しなければならないので、不要なシード層を除去する必要がある。シード層は、エッチングにより除去される。除去される部分以外の部分をエッチングレジストで保護し、その後プリント回路基板をエッチング液に浸漬すれば、所望する部分に対してのみエッチングが行われ、所望するシード層の部分を除去できる。

【0058】

図１１を参照すると、第２金属層１２０の第２メッキ層が第１メッキ層１２０'上に形成される。第１メッキ層１２０'が等方性メッキにより形成され、第２メッキ層が異方性メッキにより形成される。すなわち、第２メッキ層は、第１メッキ層の側面を除いた上面上にのみ形成される。

【0059】

図１２を参照すると、第２絶縁層１４０が第２金属層１２０上に形成される。第２絶縁層１４０は、開口部１７０内を充填する。

【0060】

第１絶縁層１４０及び第２絶縁層１４０は、樹脂材で形成されることができる。すなわち、第１絶縁層１４０及び第２絶縁層１４０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミド（ＰＩ）等の熱可塑性樹脂を含むことができる。

【0061】

また第１絶縁層１４０及び第２絶縁層１４０は、上記樹脂に補強材をさらに含むことができる。上記補強材としては、例えば、ファブリック（ｆａｂｒｉｃ）補強材、無機フィラー等を用いることができる。上記ファブリック（ｆａｂｒｉｃ）補強材は、ガラス繊維であってもよく、ガラス繊維が樹脂に含浸されてプリプレグ（ＰＰＧ）に形成されることができる。この補強材は、第１絶縁層１４０及び第２絶縁層１４０に剛性を付与する。

【0062】

一方、第２絶縁層１４０上には金属材Ｍが形成される。

【0063】

図１３を参照すると、キャリアがプリント回路基板から除去される。この場合、キャリアの絶縁材と一つの金属材が除去され、他の一つの金属材Ｍはプリント回路基板に残る。

【0064】

絶縁層１４０内にはビアホールＶＨが形成される。ビアホールＶＨはレーザードリル等により形成することができる。ビアホールＶＨは、レーザードリルにより形成される場合、図１３に示すように、テーパ状に形成されることができる。レーザードリルは、ＣＯ_２レーザーであってもよい。

【0065】

ビアホールＶＨは、第２コア（２００）に対応して形成される。一方、ビアホールＶＨは、絶縁層１４０のみを貫通し、第２コア２００は貫通しない。ビアホールＶＨをレーザードリルにより形成する場合、レーザーは絶縁層１４０のみを除去できるので、絶縁層１４０のみを貫通するように制御することができる。

【0066】

但し、レーザードリルを使用する前に、金属材Ｍをエッチングなどの方法により予め除去する必要がある。

【0067】

図１４を参照すると、ビアホールＶＨ内に伝導性物質が充填されて接続ビア１６０が形成される。接続ビア１６０は、第２コア２００に接触し、第２コア２００と回路１５０とを電気的に接続させる。接続ビア１６０及び第２コア２００は、信号伝達のビアとして機能する。

【0068】

伝導性物質の充填は、メッキ法により行われることができる。この場合、ビアホールＶＨ内に無電解メッキ層が先に形成され、その後に無電解メッキ層上に電解メッキ層が形成されて、ビアホールＶＨをフィルメッキすることができる。

【0069】

一方、接続ビア１６０の形成の際に、回路１５０を同時に形成することができる。回路１５０は、アディティブ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ）法、サブトラックティブ（Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ）法、セミアディティブ（Ｓｅｍｉ−Ａｄｄｉｔｉｖｅ）法などの方法により形成可能であるが、これらの方法に限定されない。回路は、銅等の金属で形成することができる。

【0070】

第２絶縁層１４０上に形成された金属材は、シード層として機能することができる。ビアホールＶＨのメッキの際に、金属材Ｍ上の回路１５０もメッキにより形成することができる。

【0071】

図１５を参照すると、回路１５０が形成された後に、不要な金属材が除去される。これは、回路１５０間には互いに絶縁される必要があるので、ショートを防止するために金属材を除去することである。

【0072】

以上、本発明の一実施例について説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば特許請求の範囲に記載した本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除または追加などにより本発明を多様に修正及び変更することができ、これも本発明の範囲内に含まれるといえよう。

【符号の説明】

【0073】

１００ 第１コア
１１０ 第１金属層
１２０ 第２金属層
１３０ 第３金属層
１４０ 絶縁層
１５０ 回路
１６０ 接続ビア
１７０ 開口部
２００ 第２コア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】