JP2009088474A - 印刷回路基板の層間導通方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は印刷回路基板の層間導通方法を提供する。
【解決手段】本発明による印刷回路基板の層間導通方法は、（ａ）カーボンナノチューブを含む導電性ペーストを用いて第１金属層にバンプを形成する段階と、（ｂ）前記第１金属層に、バンプが貫通されるように絶縁層を積層する段階と、（ｃ）前記バンプを通して前記第１金属層と電気的に接続されるように、前記絶縁層に第２金属層を積層する段階と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は印刷回路基板の製造において、印刷回路基板の層間を電気的に導通させる方法に関する。
電子部品の発達に伴い、印刷回路基板の高密度化のための回路パターンの層間電気的導通及び微細回路配線が適用されたＨＤＩ（high density interconnection）基板の性能を向上することができる技術が求められている。
すなわち、ＨＤＩ基板の性能を向上させるためには、回路パターンの層間電気的導通技術及び設計の自由度を確保できる技術が必要である。
従来技術による多層印刷回路基板の製造工程は、ドリリング、化学銅、電気同メッキによりメッキ層を形成して回路層を形成した後、積層工程を通して所望する数だけの回路パターン層を形成する。しかし、このような従来の多層印刷回路基板の製造工程は、携帯電話などの適用製品の価格下落に伴う低費用に対する要請、量産性を高めるためのリードタイム（lead-time）短縮に対する要請などを満足させ得ないという問題があり、このような問題を解決するための新たな製造工程が求められている。
従来技術の問題点を解決するために導電性ペーストを用いて層間連結工法が常用化されたが、導電性ペーストを用いて層間を連結する工法は、銅メッキで層間連結することより比抵抗が高く、銅箔との接着力が低く、ペースト組成中のポリマー成分のため熱伝導性が良くないという問題点がある。
こうした従来技術の問題点を解決するために、本発明は、カーボンナノチューブを含む導電性ペーストを充填材またはバンプとして用いることにより印刷回路基板の層間の電気的導通方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態によれば、（ａ）カーボンナノチューブを含む導電性ペーストを用いて第１金属層にバンプを形成する段階と、（ｂ）前記第１金属層に、バンプが貫通されるように絶縁層を積層する段階と、（ｃ）前記バンプを通して前記第１金属層と電気的に接続されるように、前記絶縁層に第２金属層を積層する段階と、を含む印刷回路基板の層間導通方法が提供される。
前記導電性ペーストは金属微粒子及びバインダーをさらに含むことができる。
前記第１金属層は、絶縁コア層の上面に形成された回路パターンであることが好ましい。
一方、前記（ｃ）段階の以後に、前記第１及び第２金属層の一部を除去して回路パターンを形成する段階をさらに含むことができる。
本発明の他の実施形態によれば、（ｄ）絶縁層に貫通孔を形成する段階と、（ｅ）前記貫通孔にカーボンナノチューブを含む導電性ペーストを充填してビアを形成する段階と、（ｆ）前記絶縁層の両面に、回路パターンが形成された基板ユニットを積層し、前記それぞれの基板ユニットを前記ビアを通して電気的に接続させる段階と、を含む印刷回路基板の層間導通方法が提供される。
前記導電性ペーストは金属微粒子及びバインダーをさらに含むことができる。
本発明によれば、カーボンナノチューブを印刷回路基板の層間導通材料として用いることにより、印刷回路基板の層間回路パターンを電気的に接続する際に電気伝導度を向上させることができる。
以下では、添付された図面を参照して本発明による印刷回路基板の層間導通方法の実施例に対してより詳しく説明し、添付図面を参照して説明することにおいて図面符号にかかわらず同一かつ対応する構成要素は同一の参照番号を付し、これに対する重複される説明は省略する。
図１は本発明の第１実施例による印刷回路基板の層間導通方法のフローチャートであり、図２ないし図６は本発明の第１実施例による印刷回路基板の層間導通の工程図である。図２ないし図６を参照すると、印刷回路基板１０、第１金属層１１、バンプ１２、絶縁層１３、第２金属層１４、回路パターン１５、金属微粒子１６、カーボンナノチューブ１７が示されている。
段階Ｓ１１で、図２及び図３に示すように、カーボンナノチューブを含む導電性ペーストを用いて第１金属層にバンプを形成する。
カーボンナノチューブは単一壁、または二重壁であることができる。導電性ペーストはカーボンナノチューブだけではなく、金属微粒子、バインダー、硬化型硬化剤などを含むことができる。金属微粒子は銀ナノであることができる。
第１金属層１１は銅箔であることができる。第１金属層１１の表面に貫通孔マスクを整列した後、スキージーを用いて導電性ペーストを貫通孔の内部に詰め込むと、図２のようなバンプ１２が形成される。バンプ１２には硬化工程がさらに行われる。硬化温度は１８０〜２００℃であることが好ましい。２００℃以上の高温で基板を製造すると、層間剥離現象が起きる恐れがあり、基板が反る恐れもある。また、３５０℃以上の高温であると、バンプ１２のバインダー成分が燃焼される恐れがあり、バンプ１２の硬度を確保できない。
段階Ｓ１２で、図４に示すように、前記第１金属層にバンプが貫通されるように絶縁層を積層する。絶縁層１３はレジンとガラス繊維とを含有したプリプレグであることができる。絶縁層１３を第１金属層１１上に積層すると、図４に示すようにバンプ１２が貫通される。
段階Ｓ１３で、図５に示すように、前記バンプを通して前記第１金属層と電気的に接続するように、前記絶縁層上に第２金属層を積層する。
第２金属層１４は第１金属層１１と同じ材質であることができる。熱と圧力を加えてプレスすると、第２金属層１４は絶縁層１３に積層されて、バンプ１２を通して第１金属層１１と第２金属層１４とは電気的に接続する。
段階Ｓ１４で、図６に示すように、第１及び第２金属層の一部を除去して回路パターンを形成する。
図６に示すように、露出された第１金属層１１及び第２金属層１４をサブトラクティブ（subtractive）工法で除去すると、回路パターン１５が形成される。回路パターン１５の一部はバンプ１２の上面に位置することができ、絶縁層１３を基準にして上下部の回路パターン１５が電気的に接続することができる。
図６の拡大断面図を参照すると、バンプ１２には複数の金属微粒子１６が結合されており、金属微粒子１６の間にカーボンナノチューブ１７が横切っている。カーボンナノチューブ１７は金属微粒子１６の間に流れる電流の電気的パス（path）を短くして比抵抗を低める効果がある。
カーボンナノチューブ１７は、下の表に示したように他の物質より優れた電気的特性を有する。
Figure 2009088474
以上の表に示されているように、炭素ナノチューブはアルミニウムや銅のように比較的電気的伝導度と比抵抗に優れた性質を有する金属物質より、さらに優れた電気的性質を有する。したがって、このようなカーボンナノチューブを導電性ペーストの材料として用いる場合、層間電気的導通の際に発生する抵抗を低めることができる。また、熱伝導度も優れて印刷回路基板内部の熱を外部に効果的に放出することもできる。
図７は本発明の第２実施例による印刷回路基板の層間導通方法のフローチャートであり、図８ないし図１２は本発明の第２実施例による印刷回路基板の層間導通の工程図である。図８ないし図１２を参照すると、印刷回路基板２０、絶縁コア層２１、回路パターン２２、２６、バンプ２３、絶縁層２４、この示されている。
段階Ｓ２１で、図８及び図９に示すように、カーボンナノチューブを含む導電性ペーストを用いて絶縁コア層の表面に形成されている回路パターンにバンプを形成する。
先ず、予め絶縁コア層２１の表面に回路パターン２２が形成されているものを用意する。絶縁コア層２１はプリプレグのような一般的な電気絶縁性材料である。回路パターン２２の一部分にはバンプ２３を形成する。このようなバンプ２３はカーボンナノチューブを含む導電性ペーストから形成する。バンプ２３の形成方法及び導電性ペーストの材質は、前述した第１実施例の説明と同様である。
段階Ｓ２２で、図１０に示すように、前記絶縁層を前記絶縁コア層に積層する。
絶縁層２４はレジン及びガラス繊維を含有するプリプレグであることができる。絶縁層２４を絶縁コア層２１に積層すると、バンプ２３は絶縁層２４を貫通することになる。
段階Ｓ２３で、図１１に示すように、絶縁層２４の上面に金属層を積層し、段階Ｓ２４で、 図１２に示すように、前記金属層の一部を除去して回路パターン２６を形成する。ここで、熱と圧力を加えて金属層を絶縁層２４に積層する。金属層は銅箔であることができる。
以後、サブトラクティブ工法により金属層の一部を除去すると回路パターン２６が形成される。絶縁層２４を中心に上下回路パターン２２、２６はバンプ２３を通して電気的に接続される。
図１３は本発明の第３実施例による印刷回路基板の層間導通方法のフローチャートであり、図１４ないし図１７は本発明の第３実施例による印刷回路基板の層間導通方法の製造工程図である。図１４ないし図１７を参照すると、絶縁層３１、貫通孔３２、ビア３３、基板ユニット３４、３５、絶縁層３４１、３５１、回路パターン３４２、３５２が示されている。
段階Ｓ３１で、図１４に示すように、絶縁層に貫通孔を形成する。絶縁層３１はレジンとガラス繊維とを含有するプリプレグであることができる。この際、ドリルを用いて絶縁層３１に貫通孔３２を穿孔する。
段階Ｓ３２で、図１５に示すように、前記貫通孔にカーボンナノチューブを含む導電性ペーストを充填してビアを形成する。導電性ペーストはカーボンナノチューブ以外にも、金属微粒子、バインダー、硬化型硬化剤などを含むことができる。金属微粒子としては銀ナノ粒子を使用することができる。このようなカーボンナノチューブを含有する導電性ペーストの性質は前述した第１実施例と同様である。
スキージーや他の道具を用いて貫通孔３２を充填すると、ビア３３が形成される。ビア３３は層間の電気的導通のための通路である。
段階Ｓ３３で、図１６及び図１７に示すように、前記絶縁層の両面に、回路パターンが形成された基板ユニットを積層し、前記それぞれの基板ユニットを前記ビアを通して電気的に接続させる。
基板ユニット３４、３５には、絶縁層３４１、３５１の表面に回路パターン３４２、３５２が形成されている。このような一対の基板ユニット３４、３５を、図１６に示すように、絶縁層３１の両面に配置し、一括積層することにより図１７に示されているような印刷回路基板３０が形成される。ここで、基板ユニット３４、３５の間はビア３３を通して電気的に接続される。したがって、ビア３３が形成された部分に合わせて回路パターンの一部分が露出されなくてはならない。
なお、図３に示すように、バンプ１２を形成する導電性ペーストは第１金属層１１側ほど太い錐体であってもよい。また、図４に示すように、バンプ１２の高さは絶縁層１３よりも高く、絶縁層１３を積層した場合に当該絶縁層１３の表面からバンプ１２が突出することが好ましい。
前記では、本発明の好ましい実施例に対して説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。
本発明の第１実施例による印刷回路基板の層間導通方法のフローチャートである。 本発明の第１実施例による印刷回路基板の層間導通の工程図である。 本発明の第１実施例による印刷回路基板の層間導通の工程図である。 本発明の第１実施例による印刷回路基板の層間導通の工程図である。 本発明の第１実施例による印刷回路基板の層間導通の工程図である。 本発明の第１実施例による印刷回路基板の層間導通の工程図である。 本発明の第２実施例による印刷回路基板の層間導通方法のフローチャートである。 本発明の第２実施例による印刷回路基板の層間導通の工程図である。 本発明の第２実施例による印刷回路基板の層間導通の工程図である。 本発明の第２実施例による印刷回路基板の層間導通の工程図である。 本発明の第２実施例による印刷回路基板の層間導通の工程図である。 本発明の第２実施例による印刷回路基板の層間導通の工程図である。 本発明の第３実施例による印刷回路基板の層間導通方法のフローチャートである。 本発明の第３実施例による印刷回路基板の層間導通方法の製造工程図である。 本発明の第３実施例による印刷回路基板の層間導通方法の製造工程図である。 本発明の第３実施例による印刷回路基板の層間導通方法の製造工程図である。 本発明の第３実施例による印刷回路基板の層間導通方法の製造工程図である。
符号の説明
１０ 印刷回路基板
１１ 第１金属層
１２ バンプ
１３ 絶縁層
１４ 第２金属層
１５ 回路パターン
１６ 金属微粒子
１７ カーボンナノチューブ

Claims (6)

  1. （ａ）カーボンナノチューブを含む導電性ペーストを用いて第１金属層にバンプを形成する段階と、
    （ｂ）前記第１金属層にバンプが貫通されるように絶縁層を積層する段階と、
    （ｃ）前記バンプを通して前記第１金属層と電気的に接続されるように、前記絶縁層に第２金属層を積層する段階と、
    を含む印刷回路基板の層間導通方法。
  2. 前記導電性ペーストが、金属微粒子及びバインダーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の印刷回路基板の層間導通方法。
  3. 前記第１金属層が、絶縁コア層の上面に形成された回路パターンであることを特徴とする請求項１に記載の印刷回路基板の層間導通方法。
  4. 前記（ｃ）段階の以後に、
    前記第１及び第２金属層の一部を除去して回路パターンを形成する段階をさらに含む、請求項１に記載の印刷回路基板の層間導通方法。
  5. （ｄ）絶縁層に貫通孔を形成する段階と、
    （ｅ）前記貫通孔にカーボンナノチューブを含む導電性ペーストを充填してビアを形成する段階と、
    （ｆ）前記絶縁層の両面に回路パターンが形成された基板ユニットを積層し、前記それぞれの基板ユニットを前記ビアで電気的に接続させる段階と、
    を含む印刷回路基板の層間導通方法。
  6. 前記導電性ペーストが、金属微粒子及びバインダーをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の印刷回路基板の層間導通方法。
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