JP2012109526A - 印刷回路基板及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は印刷回路基板及びその製造方法に関する。
【解決手段】本発明の一実施例による印刷回路基板は、コア基板に形成された第1回路パターンと、第1回路パターンをカバーするようにコア基板上に積層され、ナノサイズの均一な表面粗さが形成された絶縁層と、絶縁層に形成された第2回路パターンと、第1回路パターンと前記第2回路パターンを電気的に接続し、前記絶縁層を貫通するビアパターンとを含む。
【選択図】図1

Description

本発明は印刷回路基板及びその製造方法に関し、より詳細には、簡単な方法で絶縁層の表面に均一な粗さを形成して微細な回路パターンを備えた印刷回路基板及びその製造方法に関する。
最近、電子産業分野では、電子機器の小型化及び薄膜化のために、部品実装時に高密度化、高精度化、高集積化が可能な印刷回路基板を用いた実装技術を採用している。このような印刷回路基板は、ファクトリーオートメーション(FA)機器、オフィスオートメーション(OA)機器、通信機器、放送機器、携帯型コンピュータなど、様々な分野で用いられている。
特に、電子製品が小型化、高密度化、パッケージ(package)化及び個人携帯化などのような軽薄短小化される傾向に伴い、印刷回路基板も小型化及び高密度化が同時に進んでいる。さらに、近来のBGA(Ball Grid Array)、TCP(Tape Carrier Package)などのCSP(Chip Size Package)技術の発達に伴い、チップを実装できる高密度印刷回路基板に対する関心もますます高まっている。
パッケージ印刷回路基板の回路を具現する工法には、サブトラクティブ(Subtractive)、セミアディティブ(SAP;Semi Additive Process)及びモディファイドセミアディティブ(MSAP;Modified Semi Additive Process)工法などがある。
サブトラクティブ工法は、銅箔積層板(CCL;Copper Clad Laminate)の既存の銅箔上に電気銅メッキでパネルメッキをするため、銅箔全体の厚さが厚くなる。
このような肉厚の銅箔をエッチングする場合には、エッチングファクターのために微細な回路を形成することができない。よって、微細回路を具現するためには、SAPまたはMSAP工法により、絶縁材に無電解メッキと電解メッキで導体層を形成した後、エッチングなどの方法によって所望の回路を形成することができる。しかし、この場合には、絶縁材と導体層との接着力を確保しなければならないという問題点があった。
また、印刷回路基板の場合、回路の幅が狭くなるほど、絶縁層と導体層との間に要求される接着力は強くなるため、一定の接着力を確保するためには微細で均一な粗さが絶縁層の表面に形成されなければならない。
韓国登録特許第10−0538176号公報 米国特許出願公開第2003/0148107号明細書 韓国公開特許第2010−0063526号公報
本発明の目的は、絶縁層に均一な粗さを形成して導体層と絶縁層との接着力を確保し、微細パターンを形成できる印刷回路基板を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、絶縁層に均一な粗さを形成して導体層と絶縁層の間の接着力を強化させ、印刷回路基板に微細パターンを形成する印刷回路基板の製造方法を提供することにある。
本発明の一実施例による印刷回路基板は、第1回路パターンが形成されたコア基板と、コア基板上に形成され、ナノサイズの均一な表面粗さが形成された絶縁層とを含む。
前記粗さが形成された絶縁層には、メッキにより形成された第2回路パターンをさらに含むことができる。
前記第1回路パターンと前記第2回路パターンを電気的に接続し、前記絶縁層を貫通するビアパターンをさらに含むことができる。
前記絶縁層は300nm以下の中心線平均粗さRa(arithmetical average roughness)を有することができる。
前記中心線平均粗さRaは150nm〜250nmであることができる。
前記第2回路パターンのライン/スペースは10μm/10μm以下であることができる。
前記第2回路パターンの厚さは25μm以下、絶縁層の厚さは100μm以下であることができる。
本発明の他の実施例による印刷回路基板の製造方法は、第1回路パターンが形成されたコア基板を設けるステップと、コア基板に絶縁層を形成するステップと、絶縁層に金属箔の表面粗さを転写して均一な表面粗さを形成するステップと、絶縁層に第2回路パターンと、第1回路パターンと第2回路パターンを電気的に接続するビアパターンとを形成するステップとを含む。
前記第2回路パターンと前記ビアパターンは、メッキにより形成されることができる。
前記金属箔は銅箔であることができる。
前記粗さを形成するステップは、絶縁層に金属箔を付着するステップと、金属箔を除去するステップとを含むことができる。
前記金属箔は全部エッチング(full−etching)または部分エッチング(semi−etching)して除去されることができる。
前記第2回路パターンと前記ビアパターンを形成するステップは、SAP(Semi Additive Process)またはMSAP(Modified Semi Additive Process)工法により形成されることができる。
前記絶縁層は、300nm以下の中心線平均粗さRaを有することができる。
前記中心線平均粗さRaは150nm〜250nmであることができる。
前記第2回路パターンのライン/スペースは10μm/10μm以下であることができる。
前記第2回路パターンの厚さは25μm以下であることができる。
前記絶縁層の厚さは100μm以下であることができる。
本発明の一実施例によると、絶縁層に均一な粗さが形成されて導体層と絶縁層との接着力を確保することができ、これによって微細な回路パターンが形成された印刷回路基板及びその製造方法が提供される。
本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施例においてSAP方式により回路パターンを形成する工程を示す工程フローチャートである。 本発明の他の実施例において、MSAP方式により回路パターンを形成する工程を示す工程フローチャートである。 本発明の一実施例によって微細な回路パターンが形成された印刷回路基板を示す断面図である。
以下、添付された図面を参照して本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができるように好ましい実施例を詳しく説明する。但し、本発明を説明するに当たって、関連する公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の旨を不明確にする虞があると判断される場合はその詳細な説明を省略する。
また、類似する機能及び作用をする部分については、図面全体において同じ符号を使用する。
なお、明細書全般において、ある部分が他の部分と「連結」されているというのは、「直接的に連結」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を介して「間接的に連結」されている場合も含む。また、ある構成要素を「含む」というのは、反対の記載が特に無ければ、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
図1は、本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法を示すフローチャートであり、図2は、本発明の一実施例においてSAP工法により回路パターンを形成する工程を示す工程フローチャートであり、図3は本発明の他の実施例において、MSAP工法により回路パターンを形成する工程を示す工程フローチャートであり、図4は本発明の一実施例によって微細な回路パターンが形成された印刷回路基板を示す断面図である。
図1を参照すると、本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法は、内部回路パターンが形成されたコア基板に絶縁層を形成するステップS100と、絶縁層の表面に粗さを形成するステップS200と、絶縁層にビアホールを形成するステップS300と、絶縁層に金属メッキ層を形成するステップS400とを含む。
前記絶縁層の表面に粗さを形成するステップS200は、絶縁層に金属箔を付着するステップS210と、金属箔をエッチングして除去するステップS220とを含むことができる。
本発明の一実施例による印刷回路基板は、図4に示すように、第1回路パターン11、12が形成されたコア基板10と、前記コア基板10上で第1回路パターン11、12をカバーし、ナノサイズの均一な表面粗さが形成された絶縁層20とを含み、前記絶縁層20にメッキにより形成された第2回路パターン43をさらに含むことができる。また、第1回路パターン11、12と前記第2回路パターン43を電気的に接続し、前記絶縁層20を貫通するビアパターン41を含むことができる。
本発明の一実施例によると、絶縁層20にナノサイズの均一な粗さが形成され、前記絶縁層20上に薄くて微細な第2回路パターンが形成されることができる。
本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法については図2を参照しながら説明する。
本発明の一実施例による印刷回路基板の製造方法によると、第1回路パターン11、12が形成されたコア基板10を設けるステップと、コア基板10に絶縁層20を形成するステップと、絶縁層20に金属箔を付着して均一なナノサイズの表面粗さを形成するステップと、絶縁層20に第2回路パターン43と、第1回路パターン11、12と第2回路パターン43を電気的に接続するビアパターン41とを形成するステップとを含む。
図2(a)を参照すると、第1回路パターン11、12が形成されたコア基板10を設ける。また、前記第1回路パターン11、12が形成されたコア基板10に絶縁層20を形成する。
コア基板10の表面には、さらに、回路パターンを含むレイヤーがビルドアップ(build−up)されることができる。
本発明の一実施例によると、内部基板13の一面または両面に第1回路パターン11、12が形成されたコア基板10が設けられ、前記コア基板10上に絶縁層20がビルドアップされ、その後、絶縁層上に回路パターンがビルドアップされる。
本発明の一実施例によると、前記内部基板13はプリプレグのような物質であることができる。半硬化状態のプリプレグは、優れた接着力を有する。
ここで、コア基板10にレイヤーがビルドアップされるということは、コア基板10に第2層回路のような多層の回路が有機的に相互接続され、コア基板に付着されて分離されない状態、即ち、積層された状態を意味する。
第1回路パターン11、12は内部基板13の両面または一面に形成されてコア基板10を形成し、その後、第1回路パターン11、12が形成されたコア基板10に絶縁層20を形成する。絶縁層20は、好ましくは、エポキシまたはポリイミドのような樹脂であることができる。
図2(b)及び図2(c)を参照すると、絶縁層20に金属箔を付着して均一なナノサイズの表面粗さを形成する。
本発明の一実施例によると、絶縁層20に粗面を含む金属箔30を付着することで絶縁層の表面に粗さを形成することができる。また、金属箔30の粗面に形成された粗さを絶縁層の表面に転写することにより金属箔30を除去することができる。
即ち、図2(b)を参照すると、前記絶縁層20に適切な粗さを形成するために金属箔30を付着する。金属箔30は滑面30aと粗面30bで構成され、前記金属箔30の粗面30bを絶縁層20に付着されるように形成できる。
本発明の一実施例によると、前記金属箔30の粗面30bに形成された凸凹が絶縁層の表面に転写されることで、絶縁層の表面に粗さが形成されることができる。そのため、本発明の一実施例によると、金属箔30の粗さを適切に選択することで絶縁層20の表面20aに形成される粗さを調節できる。
金属箔30に形成された粗さは金属箔30全体に均一に形成されるため、湿式工程により粗さを形成する従来技術とは異なり、絶縁層の表面20a全体に均一な粗さが形成されることができる。
本発明の一実施例によると、前記金属箔は、回路パターンを形成する導電性物質などから成ることができる。よって、金属箔は、粗さの形成後にエッチングのような除去工程により全部または一部が除去されることができ、一部が除去される場合、金属箔は回路パターンの一部を構成することができる。
本発明の一実施例によると、前記金属箔は、これに制限されないが、銅箔であってもよい。また、前記銅箔の一部が除去されて銅薄膜を形成した場合には、MSAP工法により回路パターンを形成することができ、前記銅箔の一部は回路パターンの一部を構成することができる。
本発明の好ましい実施例によると、前記絶縁層20の中心線平均粗さは300nm以下であることができ、より好ましくは、150nm〜250nmであることができる。即ち、本発明の一実施例によると、絶縁層20の表面に非常に微細な粗さが形成されることができる。
前記絶縁層の表面20aに形成される粗さに応じて絶縁層20に接合する金属薄膜40との結合力を調節することができる。粗さが過度に大きい場合は、金属薄膜40との結合力が非常に強くなり、エッチングなどの後工程において過エッチングをしなければならないという問題があるため適切ではない。一方、粗さが過度に小さく滑らかな場合は、金属薄膜40との結合力が不十分なため、金属薄膜40が分離されるという問題がある。そのため、絶縁層の表面20aに形成される粗さを調節することで、適切な粗さを有することができる。特に、絶縁層に300nm以下の中心線平均粗さを有するようにすることができ、好ましくは、絶縁層の表面20aの中心線平均粗さRaを150nm〜250nmに調節することができる。
化学的方法によると、絶縁層の表面20aに均一な粗さを形成することができないが、本発明の一実施例によると、所望の粗さを有する金属箔30を選択して絶縁層の表面20aの粗さを調節することができる。
本発明の一実施例によると、絶縁層20に薄くて微細な金属薄膜をメッキにより形成することができる。
絶縁層20上に微細な回路パターンを形成するためには、絶縁層と回路パターンの間に一定の接着力を確保しなければならないが、本発明の一実施例によると、前記絶縁層20に均一で繊細な粗さが形成されることにより、薄い金属薄膜をメッキにより形成することができ、エッチングなどの工程により微細なサイズの回路パターンを形成することができる。
本発明の一実施例によると、絶縁層の表面20aに絶縁層上に形成される回路パターンが微細に形成されることができる。即ち、本発明の一実施例によると、前記第2回路パターン43とビアパターン41のライン/スペースが微細に形成されることができ、これは、絶縁層上にメッキにより金属薄膜を形成することができ、また、メッキにより形成された薄膜は、絶縁層に形成された均一な粗さにより一定の結合力を維持することができるためである。
よって、エッチングなどの工程により金属薄膜の一部を除去することで微細なサイズの回路パターンを形成することができる。
本発明の一実施例によると、均一な粗さが提供されることから、メッキ層を付着できる一定の結合力を確保することができ、薄膜の形成が可能となる。
本発明の一実施例によると、前記金属薄膜により形成された回路パターンは25μm以下の厚さを有することができ、また、微細な粗さが形成されることにより絶縁層の厚さも100μm以下と薄くなることができる。
一方、粗さが過度に大きい場合は、過エッチングをしなければならないため微細な回路パターンを形成できず、粗さが過度に小さい場合は、回路パターンが剥離される。そのため、適切な結合力を有するよう、微細な粗さに形成されなければならない。
本発明の一実施例によると、適切な粗さを有するように絶縁層の表面20aが形成されるため、微細なサイズのライン/スペース(L/S)を有する第2回路パターン43を形成することができ、特に、第2回路パターン43のライン/スペース(L/S)は10μm/10μm以下に形成されることができる。
一方、一般的な印刷回路基板において、回路パターンを形成するために、絶縁層が形成されたコア基板上に金属薄膜である銅箔(copper foil)を付着した後、銅箔として残存すべき回路配線にはレジスト(Resist)を印刷し、銅を溶解できるエッチング液に印刷された基板を浸すと、レジストが残存しない部分は腐食されるようになり、その後、レジストを除去すると、銅箔が所望の形態で残存して回路パターンを形成するようになる。
本発明の一実施例によると、SAP(Semi Additive Process)またはMSAP(Modified Semi Additive Process)工法により回路パターンを形成することができる。SAP工法では、DFR(dry film resister)を付着し、これを印刷、露光、現像してパターンウォール(Pattern Wall)を形成した後、パターンウォールの間に無電解メッキまたは電解メッキ方式で銅メッキして回路パターンを形成し、その後、DFRからなるパターンウォールを除去した状態で、銅厚だけを全体的にエッチングすると、銅箔回路パターンのみが表面に残存するようになる。前記SAP工法では、無電解メッキまたは電解メッキ方式により銅メッキを施すことができる。
一方、MSAP工法の場合は、絶縁層上に銅箔が形成された状態で、無電解メッキまたは電解メッキ方式により、SAP工法と同様に銅メッキしてパターンを形成することができる。
本発明の一実施例によると、絶縁層に回路パターンを形成するためにメッキすることのより、絶縁層の表面に粗さが形成されることで絶縁層と金属薄膜の間に均一な結合力が提供され、超薄の金属薄膜が形成されることができる。
図2(c)を参照すると、金属箔30が形成された絶縁層20に粗さを形成した後、金属箔30を除去する工程を行う。前記金属箔30はエッチング工程により除去できる。また、前記金属箔を全部エッチングまたは部分エッチングすることもできる。
図2(c)から図2(e)に示すように、前記金属箔を全部エッチングする場合、その後、SAP工程により無電解メッキ及び電解メッキ、エッチング工程を経て回路パターンが形成されることができる。
図3(a)から図3(c)に示すように、前記金属箔を部分エッチングして絶縁層20の表面に形成された金属箔30を部分的に除去する場合、絶縁層20上には薄膜層30’が形成されることができる。その後、MSAP工程により銅箔をシード層として無電解メッキ及び電解メッキ工程、エッチング工程を経て絶縁層上に適切な形態の回路パターンが形成されることができる。
金属箔を全部エッチングする図2(c)及び部分エッチングする図3(a)に示すように、本発明の一実施例によると、金属箔を全部エッチングまたは部分エッチングすることで、絶縁層20の表面に厚く形成された金属箔30を除去することができる。前記金属箔は箔状態では非常に厚いため、薄い回路パターンを形成するためにはn絶縁層20上に超薄の薄膜層30’が形成されなければならない。
したがって、本発明では、絶縁層20上に形成された金属箔を全部エッチング(図2(c))したり、部分エッチング(図3(a))することで金属箔を除去する。
図2(d)及び図3(b)を参照すると、その後、絶縁層20にレーザードリルまたはCNCドリル(Computer Numerical Control Drill)を用いてホール25を形成する。
前記ホール25は第1回路パターン11を外部に露出させることができ、その後に形成される第2回路パターン43と第1回路パターン11、12を電気的に接続するのに使用される貫通ホールを提供することができる。
図2(e)及び図3(c)を参照すると、前記絶縁層20及び/または絶縁層20上に形成された薄膜層30’に金属メッキ層40、40’を形成する。前記金属メッキ層40、40’は、これに制限されないが、真空蒸着法によりシード層(図示せず)を薄く形成した後、電解メッキまたは無電解メッキにより金属層を付加することで金属メッキ層40、40’を形成することができる。
本発明の一実施例によると、前記金属メッキ層は、銅で形成された銅メッキ層であることができるが、これに限らず、回路パターンを構成する導電性金属であってもよい。また、前記金属メッキ層の厚さは0.5μm以下、好ましくは、10nm〜0.5μmに形成されることができる。
図4を参照すると、所望の形態の第2回路パターン43を形成するために金属メッキ層40(図2Cを参照)または金属メッキ層40’と薄膜層30’の一部分をエッチングして除去する。これにより、絶縁層20の一部分が露出し、絶縁層20上には第2回路パターン43とこれらを接続するビアパターン41が形成される。
本発明の一実施例によると、金属箔の粗面を用いて表面粗さを形成するため、別途、デスミア(desmear)のような湿式工程が不要であり、廃液などが発生しないため環境に優しい。
デスミアのような化学工程の場合、スウェリング(swelling)、エッチング(etching)及びリダクション(reduction)のような複雑な工程を行うことなく、金属箔を付着しエッチングして全部または一部を除去する工程を行うため、製造工程が短縮されて、製造コスト及び時間を低減させることができる。
本発明の一実施例によると、絶縁層に所望のサイズの粗さを形成するために、所望の粗さが形成された金属箔を付着させて金属箔の粗さを転写させることができる。即ち、所望の粗さを有する金属箔を適切に選択でき、所望の粗さを有するように微細な粗さのサイズを調節することができる。
また、本発明の一実施例によると、微細な粗さが形成されることにより、絶縁層上に微細なサイズのパターンを形成しても結合力を維持することができる。これにより、回路パターンが微細化され、製品の小型化が実現される。
また、金属箔の場合、表面全体にわたって均一な粗さが形成されることにより、化学的に粗さを形成する工程に比べて絶縁層の表面にわたって均一な粗さが形成され、製品の信頼性が増加するようになる。

Claims (19)

  1. 第1回路パターンが形成されたコア基板と、
    前記コア基板上に形成され、ナノサイズの均一な表面粗さが形成された絶縁層と、
    を含む印刷回路基板。
  2. 前記粗さが形成された絶縁層にメッキにより形成された第2回路パターンをさらに含む請求項1に記載の印刷回路基板。
  3. 前記第1回路パターンと前記第2回路パターンを電気的に接続し、前記絶縁層を貫通するビアパターンをさらに含む請求項2に記載の印刷回路基板。
  4. 前記絶縁層は300nm以下の中心線平均粗さRaを有する請求項1に記載の印刷回路基板。
  5. 前記中心線平均粗さRaが150nm〜250nmである請求項4に記載の印刷回路基板。
  6. 前記第2回路パターンのライン/スペースが10μm/10μm以下である請求項2に記載の印刷回路基板。
  7. 前記第2回路パターンの厚さが25μm以下である請求項2に記載の印刷回路基板。
  8. 前記絶縁層の厚さが100μm以下である請求項1に記載の印刷回路基板。
  9. 第1回路パターンが形成されたコア基板を設けるステップと、
    前記コア基板に絶縁層を形成するステップと、
    前記絶縁層に金属箔の表面粗さを転写して均一な表面粗さを形成するステップと、
    前記絶縁層に第2回路パターンと、前記第1回路パターンと前記第2回路パターンを電気的に接続するビアパターンとを形成するステップと、
    を含む印刷回路基板の製造方法。
  10. 前記第2回路パターンと前記ビアパターンはメッキにより形成される請求項9に記載の印刷回路基板の製造方法。
  11. 前記金属箔は銅箔である請求項9に記載の印刷回路基板の製造方法。
  12. 前記粗さを形成するステップは、
    前記絶縁層に金属箔を付着するステップと、
    前記金属箔を除去するステップと、
    を含む請求項9に記載の印刷回路基板の製造方法。
  13. 前記金属箔を除去するステップは、
    前記金属箔を全部エッチングまたは部分エッチングして除去する請求項12に記載の印刷回路基板の製造方法。
  14. 前記第2回路パターンと前記ビアパターンを形成するステップは、
    セミアディティブ工法またはモディファイドセミアディティブ工法により形成される請求項12に記載の印刷回路基板の製造方法。
  15. 前記絶縁層は300nm以下の中心線平均粗さRaを有する請求項9に記載の印刷回路基板の製造方法。
  16. 前記中心線平均粗さRaが150nm〜250nmである請求項15に記載の印刷回路基板の製造方法。
  17. 前記第2回路パターンのライン/スペースが10μm/10μm以下である請求項9に記載の印刷回路基板の製造方法。
  18. 前記第2回路パターンの厚さが25μm以下である請求項9に記載の印刷回路基板の製造方法。
  19. 前記絶縁層の厚さが100μm以下である請求項9に記載の印刷回路基板の製造方法。
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