KR101685289B1 - 다층 배선 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR101685289B1
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Abstract

다층 배선 기판의 제조 방법은, 제1 열가소성 수지 기판(10)의 표면에 홈(11)을 형성하는 것과, 상기 제1 열가소성 수지 기판의 상기 표면 중, 상기 홈의 주위를 제외한 표면에 광을 조사함으로써, 상기 제1 열가소성 수지 기판을 구성하는 수지보다도 융점이 낮은 수지로 이루어지는 개질층(12b)을 형성하는 것과, 상기 제1 열가소성 수지 기판의 상기 홈에 유동성을 갖는 도전 재료를 충전하는 것과, 상기 개질층이 형성된 상기 제1 열가소성 수지 기판의 상기 표면에, 제2 열가소성 수지 기판(20)을 열압착하는 것을 구비한다.

Description

다층 배선 기판 및 그 제조 방법 {MULTILAYER WIRING BOARD AND MANUFACTURING METHOD FOR THE MULTILAYER WIRING BOARD}
본 발명은, 다층 배선 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적인 다층 배선 기판에서는, 수지 기판에 부착된 구리박을 에칭함으로써 배선 패턴을 형성한다. 그러나, 이러한 다층 배선 기판에서는, 구리박의 두께가 한정되어 있으므로, 대전류 용도에는 부적합하였다.
일본 특허 공개 제2013-211349호 공보에는, 수지 기판에 홈을 형성하고, 그 홈에 도전성 페이스트를 충전함으로써, 배선 패턴을 형성한 다층 배선 기판이 개시되어 있다. 홈의 깊이를 깊게 함으로써, 배선층을 두껍게 할 수 있으므로, 상술한 일반적인 다층 배선 기판보다도 대전류 용도에 적합하다. 여기서, 차량 탑재용 다층 배선 기판에는, 일반적인 가전 제품 등에 비해, 큰 전류를 흘릴 필요가 있으므로, 배선층의 후막화가 요구되고 있다.
일본 특허 공개 제2013-211349호 공보에 개시된 방법에서는, 홈에 배선 패턴이 형성된 복수의 열가소성 수지 기판을 연화 온도 이상으로 가열하여, 압착하고 있다. 즉, 열압착 공정에 있어서, 기판 전체가 연화되어 버리므로, 배선 홈 형상이 변형되어, 배선에 요구되는 원하는 전기 특성이 얻어지지 않게 될 우려가 있었다.
본 발명은, 다층 배선 기판 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 형태에 관한 다층 배선 기판의 제조 방법은, 제1 열가소성 수지 기판의 표면에 홈을 형성하는 것과, 상기 제1 열가소성 수지 기판의 상기 표면 중, 상기 홈의 주위를 제외한 표면에 광을 조사함으로써, 상기 제1 열가소성 수지 기판을 구성하는 수지보다도 융점이 낮은 수지로 이루어지는 개질층을 형성하는 것과, 상기 제1 열가소성 수지 기판의 상기 홈에 유동성을 갖는 도전 재료를 충전하는 것과, 상기 개질층이 형성된 상기 제1 열가소성 수지 기판의 상기 표면에, 제2 열가소성 수지 기판을 열압착하는 것을 구비한다.
본 발명의 제1 형태에 관한 다층 배선 기판의 제조 방법에서는, 제1 열가소성 수지 기판의 표면에 상기 제1 열가소성 수지 기판을 구성하는 수지보다도 융점이 낮은 수지로 이루어지는 개질층을 형성하면서, 상기 제1 열가소성 수지 기판의 홈 주위에는 상기 개질층을 형성하지 않는다. 그로 인해, 제2 열가소성 수지 기판이 제1 열가소성 수지 기판의 표면에 열압착될 때, 배선 홈의 형상 변형이 억제된다.
본 발명의 제1 형태에 있어서, 상기 열압착에 있어서, 상기 개질층을 구성하는 수지의 융점보다도 높고, 상기 제1 열가소성 수지 기판을 구성하는 수지의 융점보다도 낮은 온도로 상기 제2 열가소성 수지 기판이 가열되어도 된다.
본 발명의 제1 형태에 있어서, 상기 홈은, 파장이 250㎚ 이하 또한 1회당 출력이 1W 이하인 자외선 레이저광을 반복하여 조사함으로써 형성되어도 된다. 이러한 구성에 의해, 홈의 표면에 친수성을 부여할 수 있다.
또한, 상기 개질층은, 상기 광으로서 상기 자외선 레이저광을 조사함으로써 형성되어도 된다. 이러한 구성에 의해, 홈과 개질층을 동시에 형성할 수 있다. 또한, 상기 개질층은, 상기 광으로서 사용되는 상기 자외선 레이저광을 1회만 행함으로써 형성되어도 된다.
본 발명의 제2 형태에 관한 다층 배선 기판은, 제1 열가소성 수지 기판, 배선, 제2 열가소성 수지 기판 및 개질층을 구비한다. 상기 제1 열가소성 수지 기판은, 홈이 형성된 표면을 갖는다. 상기 배선은, 상기 홈에 형성된다. 상기 제2 열가소성 수지 기판은, 상기 제1 열가소성 수지 기판의 상기 표면에 적층된다. 상기 개질층은, 상기 제1 열가소성 수지 기판과 상기 제2 열가소성 수지 기판의 계면 중, 상기 홈의 주위를 제외한 계면에 형성되고, 또한 상기 제1 열가소성 수지 기판을 구성하는 수지보다도 융점이 낮은 수지로 이루어진다.
본 발명의 제2 형태에 관한 다층 배선 기판에서는, 상기 제1 열가소성 수지 기판의 홈 주위에는 상기 개질층이 형성되지 않는다. 그로 인해, 제2 열가소성 수지 기판이 제1 열가소성 수지 기판의 표면에 열압착될 때, 배선 홈의 형상 변형이 억제된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제1 형태는, 열압착에 의한 배선 홈의 형상 변형을 억제하는 다층 배선 기판의 제조 방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 제2 형태는, 열압착에 의한 배선 홈의 형상 변형이 억제된 다층 배선 기판을 제공한다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 장점 및 기술적 및 산업적 현저성은 유사 요소들을 유사 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 후술될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 다층 배선 기판의 제조 방법을 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 다층 배선 기판의 제조 방법을 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 제1 기판의 배선 홈에 도체 잉크를 충전한 모습을 나타내는 현미경 사진.
도 4는 비교예에 관한 제1 기판의 배선 홈에 도체 잉크를 충전한 모습을 나타내는 현미경 사진.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 다층 배선 기판의 제조 방법을 도시하는 단면도.
도 6은 도 5에 대응한 평면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 다층 배선 기판의 제조 방법을 도시하는 단면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 다층 배선 기판의 제조 방법을 도시하는 단면도.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 다층 배선 기판의 제조 방법을 도시하는 단면도.
도 10은 도 8의 변형예.
도 11은 제1 기판의 변형예.
이하, 본 발명을 적용한 구체적인 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 단, 본 발명이 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 설명을 명확하게 하기 위해, 이하의 기재 및 도면은, 적절하게 간략화되어 있다.
도 1∼도 9를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 다층 배선 기판의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 1, 도 2, 도 5, 도 7∼도 9는 제1 실시 형태에 관한 다층 배선 기판의 제조 방법을 도시하는 단면도이다. 도 3은 제1 실시 형태에 관한 제1 기판(10)의 배선 홈(11)에 도체 잉크를 충전한 모습을 나타내는 현미경 사진이다. 도 4는 비교예에 관한 제1 기판에 있어서 도체 잉크를 충전한 모습을 나타내는 현미경 사진이다. 도 6은 도 5에 대응한 평면도이다.
우선, 도 1에 도시하는 바와 같이, 액정 폴리머 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지 등의 열가소성 수지로 이루어지는 평탄한 제1 기판(10)을 준비한다. 제1 기판(10)의 두께는, 예를 들어 30∼300㎛ 정도이다.
다음으로, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(10)의 표면에 레이저광을 조사하면서 반복하여 스캔함으로써, 배선 홈(11)을 형성한다. 도시예에서는, 3개의 배선 홈(11)이 형성되어 있다. 배선 홈(11)의 깊이는, 예를 들어 20∼200㎛ 정도이다. 레이저광은, 파장이 250㎚ 이하, 또한 저출력의 자외선 레이저광을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 1 스캔당 1W 이하의 엑시머 레이저가 적합하다. 이러한 조건에서는, 1 스캔에 대해 제1 기판(10)의 표면이 예를 들어 깊이 0.3㎛ 정도 깎이므로, 깊이 30㎛의 배선 홈(11)을 형성하기 위해, 예를 들어 100회 정도 스캔한다.
이와 같이, 파장이 250㎚ 이하, 또한 1 스캔당 1W 이하의 자외선 레이저광을 사용함으로써, 배선 홈(11)의 표면(측벽 및 저면)에 친수성의 개질층(12a)이 형성된다. 그로 인해, 이후 공정에 있어서 충전하는 도체 잉크가 배선 홈(11)의 구석구석까지 고루 퍼져, 배선 홈(11)의 형상대로의 배선(13)(도 7 참조)이 형성 가능해진다. 또한, 배선 홈(11)과 배선(13)의 밀착성도 향상된다. 도 3에, 표면에 친수성의 개질층이 형성된 배선 홈(50㎛ 폭)에 도체 잉크를 충전한 모습을 나타낸다. 배선 홈의 습윤성이 좋아, 배선 홈의 형상대로 도체 잉크가 고루 퍼져 있다.
한편, 레이저광의 파장이 250㎚보다도 긴 경우나, 1 스캔당 출력이 1W보다도 큰 경우, 친수성의 개질층(12a)이 형성되지 않아 배선 홈(11)의 표면이 탄화되어 버린다. 배선 홈(11)의 표면은, 한번 탄화되면 친수성을 부여하는 것이 곤란해진다. 도 4에, 표면이 탄화된 배선 홈(50㎛ 폭)에 도체 잉크를 충전한 모습을 나타낸다. 배선 홈의 습윤성이 나빠, 배선 홈의 형상대로 도체 잉크가 고루 퍼져 있지 않다.
다음으로, 도 5에 도시하는 바와 같이, 배선 홈(11)이 형성된 제1 기판(10)의 표면에 레이저광을 1 스캔만 조사하면서 스캔함으로써, 개질층(12b)을 형성한다. 레이저광은, 배선 홈(11)을 형성하기 위한 레이저광과 동일한 것이 바람직하다. 그 경우, 도 2에 있어서의 배선 홈(11)의 형성과 도 5에 있어서의 개질층(12b)의 형성을 동시에 행할 수 있다.
개질층(12b)은 개질층(12a)과 마찬가지의 막이며, 친수성을 갖고 있다. 구체적으로는, 개질층(12a) 및 개질층(12b)을 구성하는 수지는, 레이저광 조사에 의해 폴리머의 결합이 절단되어 있어, 제1 기판(10)을 구성하는 수지보다도 융점이 강하한다. 예를 들어, 융점 300℃의 액정 폴리머 수지로 이루어지는 기판에 있어서, 이러한 개질을 행하면, 10℃ 정도 융점이 강하한다. 한편, 절단된 부위에 수산기 등의 친수기가 결합되므로, 개질층(12a) 및 개질층(12b)은 친수성을 갖고 있다.
여기서, 도 6은 도 5에 대응한 평면도이다. 환언하면, 도 5는 도 6의 V-V 단면도이다. 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(10)의 표면에 형성된 개질층(12b)은 배선 홈(11)의 주위에는 형성되어 있지 않다. 구체적으로는, 배선 홈(11)과 개질층(12b)의 간격은 10㎛ 이상인 것이 바람직하고, 예를 들어 50㎛ 정도이다. 이러한 구성의 효과에 대해서는 후술한다.
또한, 개질층(12b)을 형성하기 위한 레이저광의 스캔 횟수는 2회 이상이어도 된다. 그러나, 상술한 바와 같이, 1 스캔에 대해 제1 기판(10)의 표면이 예를 들어 깊이 0.3 ㎛ 정도 깎이므로, 적은 횟수인 쪽이 바람직하고, 1회가 가장 바람직하다.
다음으로, 도 7에 도시하는 바와 같이, 은이나 구리 등의 미립자를 함유하는 도체 잉크를 배선 홈(11)의 전체에 충전한 후, 건조시킴으로써, 배선 홈(11)의 내부에 배선(13)을 형성한다. 여기서, 배선 홈(11)의 표면에 친수성의 개질층(12a)이 형성되어 있으므로, 도체 잉크가 배선 홈(11)의 구석구석까지 고루 퍼진다. 또한, 도체 잉크의 필요량이 배선 홈(11)에 한 번에 수용되지 않는 경우에는, 건조 후에 도체 잉크를 배선 홈(11)에 다시 충전해도 된다. 또한, 배선(13)을 형성하기 전에 개질층(12b)을 형성해 두지 않고, 배선(13)을 형성한 후에 개질층(12b)을 형성해도 된다.
다음으로, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(10)의 표면 상에 제2 기판(20)의 이면을 적층한다. 여기서, 제2 기판(20)의 표면에는, 제1 기판(10)의 배선 홈(11)과 마찬가지의 방법에 의해 형성된 배선 홈(21a)이나 비아 홀(21b)이 형성되어 있다. 그로 인해, 배선 홈(21a)의 표면(측벽 및 저면) 및 비아 홀(21b)의 주위벽면에는 개질층(22a)이 형성되어 있다. 또한, 제2 기판(20)의 표면에는, 제1 기판(10)의 개질층(12b)과 마찬가지의 방법에 의해 형성된 개질층(22b)도 설치되어 있다.
다음으로, 도 9에 도시하는 바와 같이, 도체 잉크를 제2 기판(20)의 배선 홈(21a)이나 비아 홀(21b)에 충전한 후, 건조시킴으로써, 그들의 내부에 배선(23a) 및 매립 비아(23b)를 형성한다. 여기서, 배선 홈(21a)이나 비아 홀(21b)의 표면에 친수성의 개질층(22a)이 형성되어 있으므로, 도체 잉크가 배선 홈(21a)이나 비아 홀(21b)의 구석구석까지 고루 퍼진다. 여기서, 굵은 배선이나 대직경의 비아 홀이나 큰 랜드(도시하지 않음) 등을 형성하는 경우, 도체 체적률이 높고 점도가 큰 도체 잉크(도체 페이스트라고도 불림)를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 3매째 이후의 기판을 제2 기판(20)과 마찬가지로 순차 적층한 후, 모든 기판을 한 번에 열압착함으로써 다층 배선 기판을 제조한다. 열압착시에는, 기판 사이에 형성된 개질층(12b)이나 개질층(22b)을 구성하는 수지의 융점보다도 높고, 제1 기판(10), 제2 기판(20) 등의 기판을 구성하는 열가소성 수지의 융점보다도 낮은 온도로 가열한다.
그로 인해, 열압착시, 제1 기판(10)이나 제2 기판(20) 자체는 용융되지 않고, 기판 사이에 형성된 개질층(12b)이나 개질층(22b)만이 용융된다. 또한, 열압착시에 용융되는 개질층(12b)이나 개질층(22b)은 배선 홈(11), 배선 홈(21a), 비아 홀(21b)의 주위에는 형성되어 있지 않다. 그 결과, 열압착시의 배선 홈(11), 배선 홈(21a), 비아 홀(21b) 등의 형상 변형을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 기판 사이의 개질층은, 용융 후에 응고되므로 제조된 다층 배선 기판에도 잔류한다.
다음으로, 도 10 및 도 11을 참조하여, 그 밖의 실시 형태에 대해 설명한다. 우선, 도 10은 도 8의 변형예이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 제1 기판(10)의 표면 상에 제2 기판(20)의 이면을 적층하기 전에, 제2 기판(20)의 이면에도 개질층(22c)을 형성해도 된다. 여기서, 개질층(12a)이 배선 홈(11)의 주위에 형성되어 있지 않은 것과 마찬가지로, 개질층(22c)은 비아 홀(21b)의 주위에는 형성되어 있지 않다.
이러한 구성에 의해, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 열압착시의 배선 홈(11), 배선 홈(21a), 비아 홀(21b) 등의 형상 변형을 효과적으로 억제하면서, 기판끼리의 밀착성을 보다 향상시킬 수 있다. 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
다음으로, 도 11은 제1 기판(10)의 변형예이다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 제1 실시 형태에 관한 제1 기판(10)을 서브 기판(10a) 및 서브 기판(10b)의 2매의 서브 기판으로 구성해도 된다. 서브 기판(10a)은 평탄한 기판이며, 표면 전체에 개질층(12c)이 형성되어 있다. 개질층(12c)의 형성 방법은 개질층(12b)과 마찬가지이다. 한편, 서브 기판(10b)에는 관통 구멍이 형성되어 있다. 서브 기판(10a)과 서브 기판(10b)을 적층함으로써, 배선 홈(11)이 형성된다.
도 11의 변형예에서는, 배선 홈(11)의 깊이가 서브 기판(10b)의 두께로 정해지므로, 배선 홈(11)의 깊이 제어가 제1 실시 형태보다도 용이해진다. 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정된 것은 아니며, 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경하는 것이 가능하다. 예를 들어, 레이저광을 스캔하는 것이 아닌, 마스크를 사용하여 자외선 램프에 의해 일괄 노광하여 배선 홈, 비아 홀 및 기판 표면의 개질층을 형성할 수도 있다. 그러나, 레이저광을 스캔하는 쪽이, 고가의 마스크를 사용할 필요가 없으므로, 비용적으로 유리하다.

Claims (6)

  1. 제1 열가소성 수지 기판(10)의 표면에 홈(11)을 형성하는 것과,
    상기 제1 열가소성 수지 기판의 상기 표면 중, 상기 홈으로부터 이격된 표면에 광을 조사함으로써, 상기 제1 열가소성 수지 기판을 구성하는 수지보다도 융점이 낮은 수지로 이루어지는 개질층(12b)을 형성하는 것과,
    상기 제1 열가소성 수지 기판의 상기 홈에 유동성을 갖는 도전 재료를 충전하는 것과,
    상기 개질층이 형성된 상기 제1 열가소성 수지 기판의 상기 표면에, 제2 열가소성 수지 기판(20)을 열압착하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 배선 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열압착에 있어서, 상기 개질층을 구성하는 수지의 융점보다도 높고, 상기 제1 열가소성 수지 기판을 구성하는 수지의 융점보다도 낮은 온도로 상기 제2 열가소성 수지 기판이 가열되는, 다층 배선 기판의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 홈은, 파장이 250㎚ 이하 또한 1회당 출력이 1W 이하인 자외선 레이저광을 반복하여 조사함으로써 형성되는, 다층 배선 기판의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 개질층은, 상기 광으로서 상기 자외선 레이저광을 조사함으로써 형성되는, 다층 배선 기판의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 개질층은, 상기 광으로서 상기 자외선 레이저광을 1회만 조사함으로써 형성되는, 다층 배선 기판의 제조 방법.
  6. 홈(11)이 형성된 표면을 갖는 제1 열가소성 수지 기판(10)과,
    상기 홈에 형성된 배선(13)과,
    상기 제1 열가소성 수지 기판의 상기 표면에 적층된 제2 열가소성 수지 기판(20)과,
    상기 제1 열가소성 수지 기판과 상기 제2 열가소성 수지 기판의 계면 중, 상기 홈으로부터 이격된 계면에 형성되고, 또한 상기 제1 열가소성 수지 기판을 구성하는 수지보다도 융점이 낮은 수지로 이루어지는 개질층(12b)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 배선 기판.
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