特許 6911242 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】6911242

(24)【登録日】2021年7月12日

(45)【発行日】2021年7月28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 20060101AFI20210715BHJP

【ＦＩ】

   H05K3/46 N

   H05K3/46 G

   H05K3/46 B

【請求項の数】14

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-58028(P2016-58028)

(22)【出願日】2016年3月23日

(65)【公開番号】特開2017-85074(P2017-85074A)

(43)【公開日】2017年5月18日

【審査請求日】2019年3月14日

(31)【優先権主張番号】10-2015-0148077

(32)【優先日】2015年10月23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】ジン−セオク ムーン

(72)【発明者】

【氏名】セオク−ファン アン

(72)【発明者】

【氏名】ミュン−サム カン

(72)【発明者】

【氏名】ドー−ヨン ジェオン

【審査官】 原田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０４０９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０９３６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３６３３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１１４６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０７４１２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−０６６３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１０８２１１（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、
炭素材及び前記炭素材上に形成されて前記炭素材と接触する絶縁層を含む炭素補強層と、
前記炭素補強層を貫通する第１ビアと、
前記第１ビアと前記炭素補強層との間に介在される非伝導性物質と、
前記炭素補強層上に積層される第１感光性絶縁層と、
を含み、
前記非伝導性物質と前記絶縁層との間には、境界面が形成される、プリント回路基板。

【請求項2】

前記第１ビアは、伝導性物質で充填される請求項１に記載のプリント回路基板。

【請求項3】

前記炭素補強層上に形成される第１回路パターンをさらに含む請求項１または請求項２に記載のプリント回路基板。

【請求項4】

前記第１回路パターンに電気的に接続するように、前記第１感光性絶縁層を貫通する第２ビアをさらに含む請求項３に記載のプリント回路基板。

【請求項5】

前記コア上に積層され、第２感光性絶縁層を含む回路層をさらに含む請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプリント回路基板。

【請求項6】

絶縁層を含む炭素補強層を貫通する第１貫通ホールを形成するステップと、
前記第１貫通ホールの内部に前記絶縁層と境界面を形成する非伝導性物質を充填するステップと、
前記炭素補強層上に第１感光性絶縁層を積層してコアを形成するステップと、
前記コア上に回路層を形成するステップと、を含み、
前記炭素補強層は、前記絶縁層と接触する炭素材を含むプリント回路基板の製造方法。

【請求項7】

前記回路層を形成するステップは、
一面にキャリア層が形成された金属層を準備するステップと、
前記金属層をエッチングして第２回路パターンを形成するステップと、
前記第２回路パターン上に第２感光性絶縁層を形成するステップと、
前記第２感光性絶縁層を貫通する第３ビアを形成するステップと、
前記キャリア層を除去するステップと、を含む請求項６に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項8】

第３ビアを形成するステップは、
前記第２感光性絶縁層を貫通する第３貫通ホールを形成するステップと、
前記第３貫通ホールに伝導性物質を充填するステップと、を含む請求項７に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項9】

前記回路層を形成するステップは、
前記回路層を複数形成するステップを含む請求項６または請求項７に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項10】

前記回路層を形成するステップは、
複数の前記回路層を前記コア上に一括積層するステップを含む請求項６から請求項９のいずれか１項に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項11】

前記回路層の最外郭層にソルダーレジスト層を形成するステップをさらに含む請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項12】

前記非伝導性物質の内部に第２貫通ホールを形成するステップと、
前記第２貫通ホールの内部に伝導性物質を充填するステップと、をさらに含む請求項６から請求項１１のいずれか１項に記載のプリント回路基板の製造方法。

【請求項13】

前記炭素補強層上に第１回路パターンを形成するステップをさらに含む請求項６から請求項１２のいずれか１項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感光性絶縁層を貫通する第２ビアを形成するステップをさらに含む請求項６から請求項１３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その製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、技術の発展によって電子機器に高機能化が要求されており、これに伴って小型化、軽量化が求められている。

【0003】

これにより、電子機器に装着されるプリント回路基板は多層化されており、回路はますます複雑になっている。

【0004】

プリント回路基板の高密度小型化のために、効率的な多層化工程及び微細ホールの加工に関する技術が要求されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】韓国公開特許第２０１５−０１０４８２８号公報

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面によれば、コアを含むプリント回路基板において、コアは、炭素材及び炭素材の周辺に形成された絶縁層を含む炭素補強層と、炭素補強層上に積層される第１感光性絶縁層と、を含む。

【0007】

本発明の他の側面によれば、炭素補強層上に第１感光性絶縁層を積層してコアを形成するステップと、コア上にビルドアップ層を形成するステップと、を含むプリント回路基板の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【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コアを示す図である。

【図3】本発明の一実施例に係るプリント回路基板のビルドアップ層を示す図である。

【図4】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フローチャートである。

【図5】本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法において、コアを形成する一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。

【図11】図１０の工程の次の工程を示す図である。

【図12】図１１の工程の次の工程を示す図である。

【図13】図１２の工程の次の工程を示す図である。

【図14】本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法において、ビルドアップ層を形成する一工程を示す図である。

【図15】図１４の工程の次の工程を示す図である。

【図16】図１５の工程の次の工程を示す図である。

【図17】図１６の工程の次の工程を示す図である。

【図18】図１７の工程の次の工程を示す図である。

【図19】図１８の工程の次の工程を示す図である。

【図20】図１９の工程の次の工程を示す図である。

【図21】図２０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】

【0009】

本発明によ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番号を付し、これに対する重複説明は省略する。

【0010】

また、本明細書において、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。

【0011】

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。

【0012】

＜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１０００を示す図である。

【0013】

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１０００は、コア１００と、コア１００上にビルドアップ層２００と、を含む。

【0014】

図２は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板１０００のコア１００を示す図である。

【0015】

図２を参照すると、本発明の一実施例に係るコア１００は、炭素補強層１１０と、第１感光性絶縁層１５０と、を含み、炭素補強層１１０は、炭素材１１１と、絶縁層１１２と、を含む。

【0016】

炭素補強層１１０は、炭素材１１１の上下に絶縁層１１２が積層されて基板の剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を高めることができる。

【0017】

炭素材１１１とは、炭素繊維（ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ）、グラファイトシート（ｇｒａｐｈｉｔｅ ｓｈｅｅｔ）等を含む概念である。

【0018】

炭素材１１１は、引張強度（ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）と引張弾性率（Ｔｅｎｓｉｌｅ ｍｏｄｕｌｕｓ、引張に対する弾性係数）が高くて基板の剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を高めることができる。

【0019】

炭素材１１１の引張弾性率は、４００Ｇｐａ以上であり、好ましくは５００Ｇｐａ以上であることができる。

【0020】

炭素材１１１の高い引張弾性率によりプリント回路基板１０００の引張弾性率を５０Ｇｐａ以上改善することができる。

【0021】

さらに、炭素材１１１は耐熱性に優れて、プリント回路基板の加工工程中の基板の変形を最小化することができる。

【0022】

炭素材１１１は、モジュラスの高いＰＡＮ系炭素繊維、耐変形性の高いピッチ（Ｐｉｔｃｈ）系の炭素繊維のうちのいずれか１つ以上を含むことができる。

【0023】

炭素材１１１は、プリント回路基板の最適の引張強度（ｈｉｇｈ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）及び引張弾性率を導出するために、炭素補強層１１０に含有される含有量、種類、及び配置形態を異ならせることができる。

【0024】

絶縁層１１２は、炭素材１１１上に形成可能である。

【0025】

絶縁層１１２は、樹脂材であってもよく、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、本発明の一実施例に係る絶縁層１１２としては、感光性絶縁物質を用いることが好ましい。

【0026】

具体的には、絶縁層１１２がＰＩＤ、ソルダーレジストなどの感光性絶縁物質で形成されることにより、レーザ、ドリルなどを使用せずに貫通ホールまたはビアホールを形成することができる。

【0027】

絶縁層１１２を貫通するビアを形成する方法は、プリント回路基板の製造方法でより詳細に説明する。

【0028】

プリント回路基板１０００は、炭素補強層１１０を貫通する第１ビア１２１をさらに含むことができる。

【0029】

第１ビア１２１は、伝導性物質１２３で形成可能であり、伝導性ペーストのような伝導性物質１２３で充填されることができる。

【0030】

第１ビア１２１を伝導性ペーストで充填すると、伝導性ペーストの高い接着特性により電気伝導度を高めることができる。

【0031】

非伝導性物質１２２は、炭素補強層１１０と第１ビア１２１との間の電気的な絶縁のために第１ビア１２１と炭素補強層１１０との間に介在できる。

【0032】

プリント回路基板１０００は、炭素補強層１１０上に形成される第１回路パターン１３１をさらに含むことができる。

【0033】

第１回路パターン１３１が形成された炭素補強層１１０の上には、第１感光性絶縁層１５０を積層することができる。

【0034】

第１感光性絶縁層１５０は、感光性絶縁物質で形成可能である。

【0035】

感光性絶縁物質は、ＰＩＤ（ｐｈｏｔｏ−ｉｍａｇｅａｂｌｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）、ソルダーレジスト（ｓｏｌｄｅｒ−ｒｅｓｉｓｔ）等を含む。

【0036】

ＰＩＤは、絶縁特性、遮光特性及び耐化学特性を有し、内部に微細なビアホール（３０μｍ以下）を形成するに有利な物質である。

【0037】

第２ビア１５１は、第１感光性絶縁層１５０を貫通して形成することができ、第１回路パターン１３１に電気的に接続するように、第１回路パターン１３１上に形成することができる。

【0038】

第２ビア１５１に接続する第１回路パターン１３１は、パッドである。

【0039】

第２ビア１５１は、第１感光性絶縁層１５０の露光、現像工程によりビアホールを形成した後に、ビアホールに伝導性ペーストを充填することで形成可能である。

【0040】

図３は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板１０００のビルドアップ層２００を示す図である。

【0041】

図３を参照すると、本発明の一実施例に係るビルドアップ層２００は、コア１００上に積層され、第２感光性絶縁層２５０を含むことができる。

【0042】

ビルドアップ層２００は、第２感光性絶縁層２５０が内部に形成される第２回路パターン２３１または第２感光性絶縁層２５０を貫通する第３ビア２２１を含むことができる。

【0043】

第２感光性絶縁層２５０は、第１感光性絶縁層１５０と同じ物質で形成することができ、第３ビア２２１は、第２ビア１５１と同様の工程により形成することができる。

【0044】

＜プリント回路基板の製造方法＞
図４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フローチャートである。

【0045】

図５から図２１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。

【0046】

図４から図２１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１０００の製造方法は、コア１００を形成するステップＳ１００と、コア１００上にビルドアップ層２００を形成するステップＳ２００と、ビルドアップ層２００を一括積層するステップＳ３００と、を含む。

【0047】

図５から図１３は、本発明の一実施例に係るコア１００を形成する製造方法を示す工程図であり、図５から図１３を参照すると、コア１００を形成するステップＳ１００は、炭素材１１１上に絶縁層１１２を積層して炭素補強層１１０を形成するステップＳ１１０を含むことができる。

【0048】

次に、コア１００を形成するステップＳ１００は、炭素補強層１１０を貫通する第１ビア１２１を形成するステップＳ１２０をさらに含むことができる。

【0049】

第１ビア１２１を形成するステップＳ１２０は、炭素補強層１１０を貫通する第１貫通ホール１０を形成するステップと、第１貫通ホール１０の内部に非伝導性物質１２２を充填するステップと、非伝導性物質１２２の内部に第２貫通ホール２０を形成するステップと、第２貫通ホール２０の内部に伝導性物質１２３を充填するステップと、を含むことができる。

【0050】

第１貫通ホール１０または第２貫通ホール２０は、ＣＮＣドリルなどにより形成可能である。また、第１貫通ホール１０は、絶縁層１１２が感光性絶縁物質で形成された場合は、露光及び現像工程により形成可能である。

【0051】

コア１００と第１ビア１２１との絶縁のために、第１貫通ホール１０の内部に非伝導性物質１２２を充填することができる。

【0052】

一方、本発明の実施例に係るコア１００を形成するステップＳ１００は、炭素補強層１１０上に第１回路パターン１３１を形成するステップＳ１３０をさらに含むことができる。第１回路パターン１３１は、回路及びパッドを含む概念である。

【0053】

炭素補強層１１０に第１ビア１２１または第１回路パターン１３１を形成した後に、第１ビア１２１または第１回路パターン１３１が形成された炭素補強層１１０上に第１感光性絶縁層１５０を形成することができる（Ｓ１４０）。

【0054】

その後、本発明の実施例に係るコア１００を形成するステップＳ１００は、第１感光性絶縁層１５０を貫通する第２ビア１５１を形成するステップＳ１５０をさらに含むことができる。

【0055】

第２ビア１５１は、第１感光性絶縁層１５０を貫通するビアホールを形成した後に、ビアホールに伝導性物質を充填して形成することができる。

【0056】

ビアホールは、レーザ、ドリルなどを用いたホールの加工なしで、第１感光性絶縁層１５０の露光、現像工程により形成可能である。

【0057】

また、第２ビア１５１は、伝導性ペーストを充填することで形成可能であり、ビアホールにメッキ層が形成されることを排除することではない。

【0058】

図１４から図２１は、本発明の一実施例に係るビルドアップ層２００を形成する製造方法を示す工程図である。図１４から図２１を参照すると、ビルドアップ層２００を形成するステップＳ２００は、一面にキャリア層２２２が形成された金属層２１１を準備するステップＳ２１０と、金属層２１１をエッチングして第２回路パターン２３１を形成するステップＳ２２０と、第２回路パターン２３１上に第２感光性絶縁層２５０を形成するステップＳ２３０と、第２感光性絶縁層２５０を貫通する第３ビア２２１を形成するステップＳ２４０と、キャリア層２２２を除去するステップＳ２５０と、を含むことができる。

【0059】

一面にキャリア層２２２が形成された金属層２１１を準備するステップＳ２１０において、キャリア層２２２は、金属層２１１を支持する手段であり、金属層２１１に回路の形成の際に歪み（ｗａｒｐａｇｅ）などの発生を最小化するために金属層２１１の一面に形成される。

【0060】

キャリア層２２２には、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリエチレンナプタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、及びポリエーテルエーテルケトン（Ｐｏｌｙ ｅｔｈｅｒ ｅｔｈｅｒ ｋｅｔｏｎｅ）のうちのいずれか一つ以上が含まれることができる。

【0061】

金属層２１１は、銅箔であってもよく、厚さは、２μｍから３６μｍ範囲であってもよい。

【0062】

金属層２１１をエッチングして第２回路パターン２３１を形成するステップＳ２２０では、金属層２１１上にメッキを施し、エッチング工程を経て第２回路パターン２３１を形成することができる。

【0063】

第２回路パターン２３１は、サブトラックティブ（Ｓｕｂｓｔｒａｃｔｉｖｅ）工法、セミアディティブ（Ｓｅｍｉ−ａｄｄｉｔｉｖｅ）工法、及びアディティブ（ａｄｄｉｖｅ）工法のうちのいずれか一つの工法を用いて形成することができる。

【0064】

第２回路パターン２３１は、回路及びパッドを含む概念である。

【0065】

次に、第２回路パターン２３１上に第２感光性絶縁層２５０を形成するステップＳ２３０を行うことができる。

【0066】

第２感光性絶縁層２５０は、第１感光性絶縁層１５０と同じ感光性絶縁物質で形成することができる。

【0067】

次に、第２感光性絶縁層２５０を貫通する第３ビア２２１を形成するステップＳ２４０を行うことができる。

【0068】

第３ビア２２１を形成するステップＳ２４０は、第２感光性絶縁層２５０に第３貫通ホール３０を形成するステップと、第３貫通ホール３０に伝導性物質を充填するステップと、を含み、第２ビア１５１を形成するステップと同様に行われることができる。

【0069】

第３ビア２２１または第２回路パターン２３１が形成された第２感光性絶縁層２５０からキャリア層２２２を除去する（Ｓ２５０参照）ことにより、ビルドアップ層２００を形成することができる。

【0070】

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、ビルドアップ層２００を複数形成するステップＳ３００をさらに含むことができる。

【0071】

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、複数のビルドアップ層２００をコア１００上に一括積層するステップＳ３００をさらに含むことができる。

【0072】

ビルドアップ層をコアに順次積層する製造方法は、ビアホールの加工、積層、メッキ工程、検査及び表面処理工程を順次繰り返さなければならないので、製造工程の時間が長くなり、製造費用も増加することになる。

【0073】

したがって、複数のビルドアップ層２００を一括的にコア１００上に積層する製造方法は、ビルドアップ層２００を順次にコア１００上に積層する製造工程に比べて製造時間及びコスト面で有利である。

【0074】

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、ビルドアップ層２００の最外郭層にソルダーレジスト層２７０を形成するステップをさらに含むことができる。

【0075】

ソルダーレジスト層２７０がビルドアップ層２００の最外郭層に形成されることにより、ビルドアップ層２００に形成された回路パターンを保護することができる。

【0076】

本発明の一実施例に係るプリント回路基板は、コアに、ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈとｈｉｇｈ ｍｏｄｕｌｕｓ特性を有する炭素繊維のような炭素材が含まれることにより、剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を改善することができる。

【0077】

さらに、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、一括積層により形成されるので、多層プリント回路基板の製造の際に製造時間及び製造費用を低減することができる。

【0078】

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様々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】

【0079】

１００ コア
１１０ 炭素補強層
１１１ 炭素材
１１２ 絶縁層
１２１ 第１ビア
１２３ 伝導性物質
１２２ 非伝導性物質
１３１ 第１回路パターン
１５０ 第１感光性絶縁層
１５１ 第２ビア
２００ ビルドアップ層
２１１ 金属層
２２２ キャリア層
２２１ 第３ビア
２３１ 第２回路パターン
２５０ 第２感光性絶縁層
２７０ ソルダーレジスト層

【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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】