特許 6728545 プリント回路基板及びプリント回路基板の製造方法

(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】6728545

(24)【登録日】2020年7月6日

(45)【発行日】2020年7月22日

(54)【発明の名称】プリント回路基板及びプリント回路基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/05 20060101AFI20200713BHJP

   H05K 3/44 20060101ALI20200713BHJP

【ＦＩ】

   H05K1/05 B

   H05K3/44 B

【請求項の数】9

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-48680(P2016-48680)

(22)【出願日】2016年3月11日

(65)【公開番号】特開2017-73532(P2017-73532A)

(43)【公開日】2017年4月13日

【審査請求日】2019年3月7日

(31)【優先権主張番号】10-2015-0141084

(32)【優先日】2015年10月7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】イル−ジョン セオ

(72)【発明者】

【氏名】キー−ス ジェオン

(72)【発明者】

【氏名】ヨン−ヨーン チョ

(72)【発明者】

【氏名】ジン−ホ ホン

(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】 黒田 久美子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２６７７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０８７６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７４２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１０１１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０４７８４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １／０５

Ｈ０５Ｋ ３／４４

Ｈ０５Ｋ ３／４６

Ｈ０５Ｋ １／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１金属層と、
前記第１金属層と互いに異なるエッチング率を有し、前記第１金属層の両面に形成される第２金属層と、
前記第１金属層及び前記第２金属層を貫通して形成され、前記第１金属層の外郭部は、前記第２金属層よりも開放された面積が大きく、前記第１金属層の中央部は、前記第２金属層よりも開放された面積が小さく形成される貫通孔と、
を含むプリント回路基板。

【請求項2】

前記貫通孔に充填されながら前記第２金属層上に形成される絶縁層をさらに含む請求項１に記載のプリント回路基板。

【請求項3】

前記絶縁層上に形成される回路パターン層と、
前記貫通孔に充填された前記絶縁層を貫通し、前記回路パターン層に電気的に接続するビアと、をさらに含む請求項２に記載のプリント回路基板。

【請求項4】

前記貫通孔は、前記第１金属層の外郭部から前記第１金属層の中央部まで連続的な傾斜面に形成される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプリント回路基板。

【請求項5】

第１金属層の両面に前記第１金属層と互いに異なるエッチング率を有する第２金属層を形成するステップと、
前記第１金属層の一面に形成された前記第２金属層上に第１ドライフィルムを形成するステップと、
前記第２金属層の一部が露出するように、前記第１ドライフィルムの一部を除去するステップと、
前記第１ドライフィルムの除去された部分に対して、前記第１金属層の断面上の半分以上の領域及び前記第２金属層をエッチングするステップと、
前記第１金属層の他面に形成された前記第２金属層上に第２ドライフィルムを形成するステップと、
前記第２金属層の一部が露出するように、前記第２ドライフィルムの一部を除去するステップと、
前記第２ドライフィルムの除去された部分に対して、前記第１金属層の断面上の残りの領域及び前記第２金属層をエッチングするステップと、
を含み、
前記エッチングするステップの各々で、前記第１金属層の外郭部は前記第２金属層よりも開放された面積が大きく、前記第１金属層の中央部は前記第２金属層よりも開放された面積が小さく形成されるようにエッチングするプリント回路基板の製造方法。

【請求項6】

前記第１ドライフィルム及び前記第２ドライフィルムの残りの部分を除去するステップをさらに含む請求項５に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項7】

前記第１金属層及び前記第２金属層のエッチングされた部分を充填し、前記第２金属層上に絶縁層を形成するステップをさらに含む請求項６に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項8】

前記第１金属層及び前記第２金属層に充填された前記絶縁層を貫通するビアを形成するステップと、
前記第２金属層上に前記ビアに電気的に接続する回路パターン層を形成するステップと、
をさらに含む請求項７に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項9】

前記第１金属層及び前記第２金属層をエッチングするステップは、
前記第１ドライフィルム及び前記第２ドライフィルムが形成された面の反対面にバックアップ材を形成して行われる請求項５から請求項８のいずれか１項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プリント回路基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、プリント回路基板が使用される電子製品は、ますます軽薄短小化されている。また、プリント回路基板に実装される電子部品は高性能化されている。

【0003】

これにより、プリント回路基板はますます軽薄短小化され、プリント回路基板の所定の面積に形成される回路パターンは、ますます増加している。回路パターンの密集度を向上させるために、回路パターンは、ますます微細に形成される傾向にある。

【0004】

一方、回路パターンの密集度が向上され、プリント回路基板に実装される電子部品が高性能化されることにより、プリント回路基板の放熱性能を向上させる必要がある。このための方法の一つとして、メタルコアを用いる方法がある。

【0005】

このメタルコアを用いたプリント回路基板の場合、層間の電気的伝導のために、エッチングなどにより貫通孔を形成するのが一般的であり、この貫通孔に充填される絶縁物質とメタルコアとは異種の材質からなることから、互いの密着力を十分に確保するための研究が必要となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】韓国公開特許第１０−２０１４−００７８１９７号公報

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施例によれば、互いに異なるエッチング率を有する第１金属層と第２金属層とを貫通する貫通孔の形状が、第１金属層の外郭部は、第２金属層よりも開放された面積が大きく、第１金属層の中央部は、第２金属層よりも開放された面積が小さく形成される。

【0008】

ここで、貫通孔には絶縁層が充填され、この絶縁層を貫通して回路パターン層に電気的に接続するビアにより、層間の電気的伝導が行われることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【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】本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法を説明するための一工程を示す図である。

【図3】図２の工程の次の工程を示す図である。

【図4】図３の工程の次の工程を示す図である。

【図5】図４の工程の次の工程を示す図である。

【図6】図５の工程の次の工程を示す図である。

【図7】図６の工程の次の工程を示す図である。

【図8】図７の工程の次の工程を示す図である。

【図9】図８の工程の次の工程を示す図である。

【図10】図９の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】

【0010】

本願で用いた用語はただ特定の実施例を説明するために用いられたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は文の中で言及しない限り複数の表現を含む。

【0011】

本願において、あるものがある構成要素を「含む」とする場合、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外する意味ではなく、他の構成要素をさらに含むことができる意味として使用される。また、明細書全体にわたって、「上に」とは、対象部分の上または下に位置することを意味し、必ずしも重力方向を基準にして上側に位置することを意味するものではない。

【0012】

また、「結合」とは、各構成要素間の接触関係において、各構成要素が物理的に直接接触する場合のみを意味することではなく、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含む概念として使用される。

【0013】

また、「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それらの「第１」、「第２」などの用語により限定されるものではない。

【0014】

図面に示した各構成の大きさ及び厚さは説明の便宜のために任意に示したものであり、本発明が、必ずしも図示されたものに限定されることはない。

【0015】

以下、本発明によるプリント回路基板及びプリント回路基板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。

【0016】

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。

【0017】

図１に示すように、本発明の一実施例に係るプリント回路基板１０００は、第１金属層１００と、第２金属層２００と、貫通孔３００と、を含み、絶縁層４００、回路パターン層５００、及びビア６００をさらに含むことができる。

【0018】

第１金属層１００は、所定の厚さを有する金属層であり、後述する第２金属層２００と共にメタルコア層を形成することができる。この場合、第１金属層１００は、インバー（ｉｎｖａｒ）等のように相対的に膨脹係数が低いながらも所定の剛性を有する金属を用いることで、プリント回路基板１０００の歪み（ｗａｒｐａｇｅ）防止及び放熱性能を向上させることができる。

【0019】

第２金属層２００は、第１金属層１００とは互いに異なるエッチング率を有し、第１金属層１００の両面に形成されるものであり、上述した第１金属層１００と共にメタルコア層を形成することができる。特に、第２金属層２００は、第１金属層１００とは互いに異なるエッチング率を有するので、特定のエッチング液に対して第１金属層１００と第２金属層２００とのエッチングの程度は異なり得る。

【0020】

この場合、第２金属層２００は、銅箔等のように相対的に成形及び加工が容易である金属を用いることで、プリント回路基板１０００の製造をより容易にすることができる。

【0021】

一方、第１金属層１００の両面に第２金属層２００を形成する方法としては、第１金属層１００の両面に第２金属層２００を積層した後に圧着して形成するか、第１金属層１００上にシード層を形成した後に、銅電気メッキを行って第２金属層２００を形成するなど様々な方法を用いることができる。

【0022】

貫通孔３００は、第１金属層１００及び第２金属層２００を貫通して形成され、第１金属層１００の外郭部は、第２金属層２００よりも開放された面積が大きく、第１金属層１００の中央部は、第２金属層２００よりも開放された面積が小さく形成される。

【0023】

すなわち、図１に示すように、貫通孔３００において第１金属層１００の中央部の開放された幅は、第２金属層２００の開放された幅よりも小さく形成され、第１金属層１００と第２金属層２００との境界部が開放された幅は、第２金属層２００の開放された幅がより大きく形成されて、貫通孔３００の断面は、全体的に砂時計形状を含む形状に形成される。

【0024】

これにより、貫通孔３００の全体的な表面積が相対的に大きくなり、突出した部分と陥入された部分によってアンカー（ａｎｃｈｏｒ）効果が発揮できる。

【0025】

絶縁層４００は、貫通孔３００に充填されながら第２金属層２００上に形成されるものであって、樹脂のような液状で貫通孔３００の内部及び第２金属層２００上に塗布されるか、フィルムのような固状で貫通孔３００の内部及び第２金属層２００上に付着形成されるなど、必要により様々に構成できる。

【0026】

このように、本実施例に係るプリント回路基板１０００は、貫通孔３００内での第１金属層１００及び第２金属層２００が絶縁層４００と接触する面積をより大きくすることができ、アンカー効果が発揮できる。よって、第１金属層１００及び第２金属層２００で構成されたメタルコア層と絶縁層４００との間の密着力をより向上させることができる。

【0027】

回路パターン層５００は、絶縁層４００上に形成される信号パターン、電源パターン、及び接地パターン等の所定の機能を行うための回路で構成されることができ、各層の回路パターン層５００は、後述するビア６００などにより導通可能となる。

【0028】

一方、回路パターン層５００及び絶縁層４００の層数及び配置は、プリント回路基板１０００の種類及び用途によって多様に構成でき、図１に示されているプリント回路基板１０００の構造は一例に過ぎず、必ずしもこれに限定されることはない。

【0029】

ビア６００は、貫通孔３００に充填された絶縁層４００を貫通して回路パターン層５００に電気的に接続するものであって、絶縁層４００を貫通するビアホールを形成した後に、メッキなどによりビア６００を形成することができる。

【0030】

このようなビア６００を用いて、本実施例に係るプリント回路基板１０００は、第１金属層１００と第２金属層２００とで構成されたメタルコア層の両面間の電気的導通が得られることができる。

【0031】

本実施例に係るプリント回路基板１０００において貫通孔３００は、第１金属層１００の外郭部から第１金属層１００の中央部まで連続的な傾斜面を有するように形成できる。すなわち、図１に示されているように、第１金属層１００から貫通孔３００の内部に突出する部分は、三角形状に形成されることができる。

【0032】

これにより、貫通孔３００内において第１金属層１００と絶縁層４００とが接する部分の応力が均一に分散できるので、特定の部分に応力が集中して変形し易くなることを最小化することができる。

【0033】

図２から図１０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説明するために、製造工程を順次示す図である。

【0034】

図２から図１０に示すように、本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法は、第１金属層１００の両面に第１金属層１００とは異なるエッチング率を有する第２金属層２００を形成するステップ（図２参照）から始まる。

【0035】

ここで、第１金属層１００の両面に第２金属層２００を形成する方法としては、第１金属層１００の両面に第２金属層２００を積層した後に圧着して形成するか、第１金属層１００上にシード層を形成した後に銅電気メッキを行って第２金属層２００を形成するなど様々な方法を用いることができる。

【0036】

その後、第１金属層１００の一面に形成された第２金属層２００上に第１ドライフィルム１０を形成する（図３参照）。この場合、第１ドライフィルム１０は、ＰＩＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｉｍａｇｅａｂｌｅ Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）等の感光性樹脂層であって、後続工程でエッチングを行う時、マスクの役割を担うことができる。

【0037】

次に、第２金属層２００の一部が露出するように第１ドライフィルム１０の一部を除去する（図３参照）。すなわち、貫通孔３００が形成される位置に対応する第１ドライフィルム１０の一部を除去する。この場合、感光性樹脂層で形成された第１ドライフィルム１０は、露光及び現像工程により一部を除去することができる。

【0038】

次に、第１ドライフィルム１０の除去された部分に対して第１金属層１００の断面上の半分以上の領域と第２金属層２００とをエッチングする（図４参照）。

【0039】

具体的に、第１ドライフィルム１０の除去された部分にエッチング液を加えると、エッチング液と接触する第２金属層２００の部分がエッチングされる。そして、第２金属層２００を貫通して流入されたエッチング液は、第１金属層１００のエッチング液と接触する部分をエッチングし始める。

【0040】

このとき、第１金属層１００と第２金属層２００とは互いにエッチング率が異なるため、エッチング液が第１金属層１００に接した場合には、第２金属層２００がエッチングされる割合よりも急激にエッチングされ得る。その結果、第１金属層１００と第２金属層２００との境界面では急激なエッチングが起こり、第２金属層２００の開放された面積よりも第１金属層１００の外郭部の開放された面積が大きいことができる。

【0041】

一方、エッチング液は、第１金属層１００の外郭部から中央部まで漸進的に第１金属層１００をエッチングしながら流入されるので、第１金属層１００は外郭部から中央部まで連続的な傾斜面で形成可能であり、第２金属層２００の開放された面積よりも第１金属層１００の中央部の開放された面積が小さいことができる。

【0042】

次に、第１金属層１００の他面に形成された第２金属層２００上に第２ドライフィルム２０を形成する（図６参照）。すなわち、上記工程でエッチングが行われた面の反対面に対してエッチングを行うために、反対面上に第２ドライフィルム２０を形成する。この場合、第２ドライフィルム２０もＰＩＰＤなどの感光性樹脂層であって、後続工程でエッチングを行う時にマスクの役割を担うことができる。

【0043】

一方、図６に示すように、第２ドライフィルム２０を形成する工程は、工程上の便宜のために製造中のプリント回路基板１０００を上下反転させて後続工程を続けて行うことができる。

【0044】

その後、第２金属層２００の一部が露出するように第２ドライフィルム２０の一部を除去する（図６参照）。すなわち、貫通孔３００が形成される位置に対応する第２ドライフィルム２０の一部を除去する。この場合、感光性樹脂層である第２ドライフィルム２０も露光及び現像工程により一部を除去することができる。

【0045】

次に、第２ドライフィルム２０の除去された部分に対して、第１金属層１００の断面上の残りの領域と第２金属層２００とをエッチングする（図７参照）。すなわち、上述したエッチング工程と同様の工程を反対面に行うことで、図７に示すような貫通孔３００を形成することができる。

【0046】

このように、本実施例に係るプリント回路基板の製造方法により形成された貫通孔３００は、全体的な表面積が相対的に大きくなり、突出した部分と陥入した部分によりアンカー（ａｎｃｈｏｒ）効果が発揮できる。

【0047】

本実施例に係るプリント回路基板の製造方法は、第１ドライフィルム１０及び第２ドライフィルム２０の残りの部分を除去するステップ（図５及び図８）をさらに含むことができる。すなわち、マスクの役割を担った後に、不要となった第１ドライフィルム１０及び第２ドライフィルム２０の残りの部分を除去することができる。この場合、第１ドライフィルム１０及び第２ドライフィルム２０は、ストリップ工程などにより剥離して除去することができる。

【0048】

本実施例に係るプリント回路基板の製造方法は、第１金属層１００及び第２金属層２００のエッチングされた部分を充填し、第２金属層２００上に絶縁層４００を形成するステップ（図９参照）をさらに含むことができる。

【0049】

この場合、絶縁層４００は、樹脂のように液状で貫通孔３００の内部及び第２金属層２００上に塗布されるか、フィルムのように固状で貫通孔３００の内部及び第２金属層２００上に付着して形成される等、必要によって様々に構成されることができる。

【0050】

このように、本実施例に係るプリント回路基板の製造方法は、貫通孔３００内での第１金属層１００及び第２金属層２００が絶縁層４００と接触する面積がより大きくなることができ、アンカー効果が発揮できる。よって、第１金属層１００及び第２金属層２００で構成されたメタルコア層と絶縁層４００との間の密着力を向上させることができる。

【0051】

本実施例に係るプリント回路基板の製造方法は、第１金属層１００及び第２金属層２００に充填された絶縁層４００を貫通するビア６００を形成するステップと、第２金属層２００上に、ビア６００に電気的に接続する回路パターン層５００を形成するステップ（図１０参照）とをさらに含むことができる。

【0052】

この場合、回路パターン層５００は、絶縁層４００上に形成される信号パターン、電源パターン、及び接地パターンなどのように所定の機能を担うための回路となることができ、各層の回路パターン層５００は、ビア６００などにより導通可能となる。すなわち、ビア６００を用いて、第１金属層１００と第２金属層２００とで構成されたメタルコア層の両面間の電気的導通が得られる。

【0053】

本実施例に係るプリント回路基板の製造方法において、第１金属層１００及び第２金属層２００をエッチングするステップは、第１ドライフィルム１０及び第２ドライフィルム２０が形成された面の反対面にバックアップ材３０を形成して行われることができる（図３、図４、図６、及び図７参照）。

【0054】

この場合、バックアップ材３０は、製造中のプリント回路基板１０００の底面を支持しながら、エッチング後に金属層１００、２００が分離されることを防止するための部材であって、エッチングが終わった後に除去できる。

【0055】

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】

【0056】

１０、２０ ドライフィルム
３０ バックアップ材
１００ 第１金属層
２００ 第２金属層
３００ 貫通孔
４００ 絶縁層
５００ 回路パターン層
６００ ビア
１０００ プリント回路基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】