KR20060044913A - 프린트 배선판 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
얇으면서 대용량의 컨덴서 기능을 내장한 프린트 배선판 및 그 제조 방법이 개시된다. 코어 기판(30)에 내층 도체 회로(32A, 32D)를 형성하는 공정과, 코어 기판(30)에 오목부(31)를 형성하는 공정과, 수지 몰드되어 있지 않고, 공통되는 측의 면에 전극을 갖는 평판 형상의 컨덴서 소자(20)를, 오목부(31)에 수용하는 공정과, 이것을 절연 수지(43)와 도체 금속박(44) 사이에 끼워 가열 가압하여 다층판으로 하는 공정과, 외층 도체(42A)와 컨덴서 소자(20)의 전극(21, 22)을 전기적으로 접속하기 위한 비아홀(41A)을 형성하고, 이들에 도체층(50)을 형성하는 공정과, 이 다층판의 표면에 외층 도체 회로(42A, 42B)를 형성하는 공정을 포함하는 프린트 배선판의 제조 방법이다.
도체층, 프린트 배선판, 도체 회로, 코어 기판
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린트 배선판의 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 일 실시예에서의 컨덴서 소자의 구성을 도시하는 단면도.
도 3은 일 실시예에서의 프린트 배선판의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 4는 일 실시예에서의 프린트 배선판의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 5는 일 실시예에서의 프린트 배선판의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 6은 일 실시예에서의 프린트 배선판의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 7은 일 실시예에서의 프린트 배선판의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 8은 일 실시예에서의 프린트 배선판의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 9는 일 실시예에서의 프린트 배선판의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 10은 다른 예에 따른 컨덴서 소자의 구성을 도시하는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 : 컨덴서 소자
22 : 음극 전극
23 : 금속 기판
30 : 코어 기판
42A, 42B : 도체 회로
본 발명은, 프린트 배선판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 컨덴서의 기능을 내장한 다층 프린트 배선판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전자 기기의 고성능화에 수반하여, 프린트 배선판에 탑재되는 부품 점수는 점점더 증가하고 있다. 한편, 전자 기기의 소형화에 의해 프린트 배선판의 한층 더한 소형화가 기대되고 있으며, 부품의 탑재 가능한 면적은 점점더 좁게 되고 있다.
그 때문에, 부품의 소형화가 진행됨과 함께, 프린트 배선판의 도체 패턴의 미세화에 의한 표면 실장의 고밀도화가 진전되고 있다.
실장 부품의 다단자화, 협피치화, 실장 부품 점수의 증가에 수반하는 프린트 배선판의 고다층화나 배선의 미세화에 수반하여, 배선 저항의 증가, 크로스토크 노이즈에 의한 신호 지연, 발열, 및 이들에 수반하는 기기의 오동작이 문제되고 있다.
이들 문제를 해결하기 위해서는 부품 배선 길이를 짧게 할 필요가 있다. 구체적으로 설명하면, 그 부품의 탑재 부위를 프린트 배선판의 표면에만 한하지 않고 프린트 배선판의 내부에 매설하는 방법이나, 유전율이 높은 고유전 시트재나 페이스트재를 이용하여 부품과 동등한 기능을 프린트 배선판의 내부에 만들어 넣는 방법이 제안되고 있다. 이 종류의 기술로서는 예를 들면, 일본 특개2002-100875호 공보나, 일본 특개평6-69663호 공보에 개시된 것이 알려져 있다.
상기의 종래 기술에 따르면, 프린트 배선판에 오목부를 형성하여 소형화가 진행된 칩 부품을 내장하는 것이 제안되고 있다. 그러나, 프린트 배선판의 박형화가 요망되고 있는 현 상황에서는, 칩 부품의 소형화가 진행되고 있다고는 해도, 그 두께는 충분히 얇다고는 할 수 없으므로, 프린트 배선판의 박판화의 폐해로 되고 있다.
또한, 칩의 소형화에 의해 컨덴서의 용량이 작아지기 때문에, 대용량의 요구에 대응하는 것이 어렵게 되어 있다.
본 발명의 목적은, 전술한 과제를 해결하여, 얇으면서 대용량의 컨덴서 기능을 내장한 프린트 배선판 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 코어 기판에 형성된 오목부에, 수지 몰드되지 않은 컨덴서를 매설하여 구성함으로써, 얇은 프린트 배선판에 대용량의 컨덴서를 내장시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 코어 기판에 내층 도체 회로를 형성하는 공정과, 코어 기판에 오목부를 형성하는 공정과, 수지 몰드되어 있지 않은 컨덴서 소자를, 오목부에 수용하는 공정과, 컨덴서 소자를 수용한 코어 기판에, 절연층과 도체층을 형성하여 다층판을 형성하는 공정과, 외부 도체층과 컨덴서 소자의 전극을 전기적으로 접속하기 위한 비아홀을 형성하고, 이것에 도체층을 형성하는 공정과, 다층판의 표면에 외층 도체 회로를 형성하는 공정으로 이루어지는 프린트 배선판의 제조 방법이다.
바람직한 예에서는, 컨덴서 소자는 평판 형상을 이루고 있으며, 공통되는 측의 면에 양극 및 음극의 전극이 형성된 것이다.
이에 의해, 오목부의 치수를 수지 몰드되어 있지 않은 컨덴서의 치수보다 약간 크게 조정함으로써, 높은 부품의 위치 정밀도가 얻어져, 부품을 고정하기 위한 수지를 오목부에 충전할 필요가 없으므로, 공정의 삭감이 가능하게 된다.
또한, 바람직하게는, 매설되는 컨덴서 부품에는, 몰드되어 있지 않은 두께 300㎛ 이하의 패키지되어 있지 않은 컨덴서 소자를 이용하는 프린트 배선판이다. 패키지되어 있지 않은 컨덴서 소자는 몰드된 칩 부품과 비교하여 얇기 때문에 동일 용량의 칩 부품을 매설하는 경우에는 프린트 배선판의 박형화가 가능하여, 동일 두께의 프린트 배선판이면 대용량의 컨덴서를 내장하는 것이 가능하게 된다.
또한, 바람직하게는, 매설되는 컨덴서 소자에는, 전극 부분에 두께 10∼30㎛, 표면 거칠기가 수지와의 접착에 최적화된 구리 도금을 실시한 것 또는 동박을 접착한 것을 이용하는 프린트 배선판이다. 전극 부분의 두께가 10∼30㎛이기 때문에, 전극과 상층의 도체 패턴을 접속하기 위한 비아홀 형성에 레이저를 사용해도 전극을 손상시키지 않고 비아홀을 형성할 수 있다. 또한, 전극 표면의 거칠기가 수지와의 접착에 최적화되어 있기 때문에, 수지와의 접착을 향상시키기 위한 처리가 불필요하므로, 레이저 가공으로부터 도금에 이를 때까지 일반적인 프린트 배선 판 제조에서 행해지고 있는 처리가 가능하게 된다.
또한, 바람직하게는, 매설된 컨덴서 소자의 전극과 상층의 도체 패턴이 비아홀에 의해 접속되어 있고, 상층의 도체 패턴이 프린트 배선판의 외층 패턴인 경우에는, 비아홀은 전해 구리 도금이나 도전성 페이스트에 의해 충전되어 표면이 평탄하다. 표면이 평탄하기 때문에, 프린트 배선판의 표면에 실장되는 부품과의 접속에 이용되는 땜납 내에는 보이드 등의 발생이 없어, 신뢰성이 높은 접속이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은, 평판 형상의 금속 기체의 적어도 한쪽 측에 형성된 유전체층과, 이 유전체층 상에 형성된 양극 전극, 및 유전체층 상에 도전성막을 개재하여 형성된 음극 전극으로 구성되고, 양극 전극 및 음극 전극은 공통되는 측에 면하여 평면 구조를 이루며, 또한 수지 몰드를 실시하지 않고 구성된 컨덴서 소자이다. 이와 같이 구조가 비교적 간단하고, 박형화에 적합한 컨덴서 소자를, 코어 기판의 오목부에 용이하게 수용할 수 있어, 다층판의 박형화를 달성할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 따른 프린트 배선판의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 프린트 배선판의 단면을 도시한다.
프린트 배선판은, 패키지되어 있지 않은 컨덴서 소자(20)와, 이 컨덴서 소자를 수용하는 코어 기판(30), 및 빌드 업층(40A, 40B)으로 이루어진다. 코어 기판(30)은 패키지되어 있지 않은 컨덴서 소자(20)를 수용하는 오목부(31)를 갖고, 그 표면과 내부에 복수의 도체층(32A, 32B, 32C, 32D)을 갖는다. 빌드 업층(40A)에는 비아홀(41A) 및 도체 회로(42)가 형성되며 비아홀(41A)에 의해, 코어층 표면의 도 체 회로(32A) 및 패키지되어 있지 않은 컨덴서 소자(20)와 빌드 업층의 도체 회로(42A)가 접속되어 있다. 또한, 빌드 업층(40B)에도 비아홀(41B) 및 도체 회로(42B)가 형성되고, 코어층 표면의 도체 회로(32D)와 빌드 업층의 도체 회로(42B)가 접속되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 빌드 업층(40A, 40B)은 1층으로 이루어져 있지만, 복수의 빌드 업층으로 구성할 수도 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 컨덴서 소자(20)는, 수지 몰드되어 있지 않은 평판 형상의 컨덴서로서, 금속 기체(23) 상에, 유전체층(24)을 개재하여 형성된 양극 전극(제1 전극)(21L, 21R), 및 이 유전체층(24)에 도전성 고분자막(25)을 개재하여 형성된 음극 전극(제2 전극)(22)으로 구성된다.
여기서, 금속 기체(23)는, 알루미늄, 탄탈, 니오븀 등의 금속 기체로서, 이 기체(23)의 표면에, 벨브 작용 금속의 유전체 산화 피막층(24)을 형성하고, 이 산화 피막층(24) 상에, 양극 전극(21L, 21R), 및 도전성 고분자막(25), 음극 전극(22)을 순차적으로 형성한다. 음극 전극(22)은, 그래파이트층과 은 페이스트층 및 구리 금속판으로 구성되거나, 또는 그래파이트층 및 금속 도금층의 2층으로 구성된다. 또는 그래파이트층이 없는 금속 도금층에 의해 형성해도 된다.
제1 전극(21) 및 제2 전극(22)은 두께 10∼30㎛이고 표면 거칠기가 수지와의 접착에 최적화된 구리 금속에 의해 형성되어 있기 때문에, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 전극(21), 제2 전극(22) 상의 비아홀(41A)을 형성할 때의 레이저 가공이 용이하여, 그 접속성이 높아지며, 또한 빌드 업층(40A)과의 접착성도 높아진다.
여기서, 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)은, 평면 구조의 전극으로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 이들의 전극(21, 22)에 대하여 비아홀(41A)을 용이하게 형성할 수 있도록 하고 있다.
또한, 도 2에 도시한 컨덴서 소자(20)는, 평판 형상의 베이스 금속(23)의 양측(상하면)에, 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)을 형성하고 있지만, 비아홀(41A)에 접속되는 것은 상측뿐이므로, 도 10에 도시한 바와 같이, 컨덴서 소자의 한쪽 측에만 이들 전극(21, 22)을 형성하도록 하여도 된다.
도 1에 도시한 실시 형태에서는, 제1 전극(21L, 21R)에 비아홀 접속하고 있지만, 고주파 특성이 요구되지 않는 경우에는, 어느 한쪽에의 접속으로 할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 빌드 업층(40A)의 비아홀(41A)은, 전해 구리 도금이나 도전성 페이스트에 의해 충전되어 표면이 평탄하기 때문에, 표면 실장되는 부품의 접속에 이용되는 땜납 내부에 보이드의 발생이 없어, 표면 실장 부품과 프린트 배선판의 접속 신뢰성이 높아진다.
이어서, 도 3∼도 9를 참조하여 본 실시 형태에 따른 프린트 배선판의 제조 방법에 대하여 설명한다. 각 도면은 각각의 공정의 상태를 도시한다.
우선, 도 3에서, 코어층으로 되는 프린트 배선판(코어 기판(30)이라고 함)을 형성한다. 코어층의 재질은 프린트 배선판용으로 이용되는 것이면, 특별히 제한되는 것은 아니다.
이어서 도 4에서, 코어층(30)의 표면에 도체 회로(32A 및 32D)를 형성한다. 이 때, 패키지되어 있지 않은 컨덴서 소자를 수용하기 위한 오목 가공을 행하는 면에 대해서는, 오목 가공부의 거의 중앙에 해당하는 오목 가공 기준면 측정부에 도체(33)를 형성한다. 이에 의해, 고정밀로 오목부의 가공이 가능하게 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 도체 회로의 형성을 서브트랙티브법으로 형성하고 있지만, 그 밖의 주지된 방법으로 형성해도 된다.
이어서 도 5에서, 도체(33)에서 오목 가공의 기준면 측정을 행한 후, 패키지되어 있지 않은 컨덴서 소자의 두께와 사이즈에 맞게 카운터 보링(counter boring) 가공을 행한다. 도 5의 점선으로 도시한 바와 같이, 코어층(30)에, 이 컨덴서 소자를 수용하는 오목부(31)를, 컨덴서 소자의 외형 치수 +200㎛ 이하, 깊이를 +50㎛ 이하로 형성한다.
이어서 도 6에서, 컨덴서 소자(20)를 오목부(31)에 배치한 후, 코어층의 양면에 시트 형상의 층간 절연 수지(43)와 동박(44)을 적층시킨다. 프레스에 의한 가열에 의해 연화시킨 층간 절연 수지(43)를 진공 가압에 의해 오목부(31)에 충전하고, 또한 적층된 프린트 배선판의 표면이 평탄화된다. 본 실시 형태에서는, 층간 절연 수지(43)에는 금속층이 없는 것을 이용하여 적층하고 있지만, 수지가 부착된 동박도 이용할 수 있다.
이어서 도 7에서, CO2 레이저를 이용하여, 빌드 업층(40A, 40B)에 컨덴서 소자(20)의 제1 전극(21L, 21R)과 제2 전극(22) 및 코어층 표면의 도체 회로(32A, 32D)에 이르는 φ0.08㎜∼φ0.15㎜의 비아홀(41A)을 형성한다. 또한, 드릴을 이용 하여 코어 기판(30) 및 빌드 업층(40A, 40B)에 대하여 관통 홀용의 φ0.15∼φ1.0의 관통 홀(45)을 형성한다.
그 후, 도 8에서, 디스미어 처리를 실시하여, CO2 레이저 가공으로 노출시킨 컨덴서 소자(20)의 제1 전극(21L, 21R)과 제2 전극(22) 상 및 코어층 표면의 도체 회로(32A, 32D) 상의 레이저 가공 잔사량을 제거하고, 계속해서 무전해 구리 도금과 전기 구리 도금을 행하여, 두께 20∼30㎛의 구리 피막(50)을 형성한다.
본 실시 형태에서는, 전기 구리 도금에 비아 필링용 도금액을 이용함으로써 전기 구리 도금에 의해 비아홀 표면을 평탄하게 했지만, 수지 충전을 행하는 경우에는, 전기 도금 후에 수지 충전을 행함으로써 비아홀 표면을 평탄하게 할 수 있다. 이 경우, 비아홀 상에는 충전 수지가 노출되기 때문에, 땜납 접속 등이 행해지는 경우에는 수지 충전 후에 다시 전기 구리 도금을 행할 필요가 있다.
이어서 도 9에서, 다층판의 표면에 감광성의 드라이 필름 레지스트를 라미네이트하고, 포토마스크를 재치하여 노광시킨 후, 현상, 에칭을 행함으로써, 외층 도체 회로(42A, 42B)를 형성함과 함께, 불필요한 부위의 동박 등의 도체를 제거한다.
이상과 같이, 컨덴서 기능을 내장한 프린트 배선판의 제조가 가능하게 되기 때문에, 실장 부품의 다단자·협피치 IC·부품 점수의 증가에 수반하는 파인패턴화·고다층화에 수반하는 배선 저항의 증가·크로스토크 노이즈에 의한 신호 지연·발열·오동작·표면 실장 면적의 부족 등을 방지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 프린트 배선판의 표면에 접속되는 비아홀 표면은 평탄하므로, 표면 실장되는 부품 과 신뢰성이 높은 접속이 가능하게 된다.
또한, 매설되는 컨덴서 부품에 몰드되어 있지 않은 두께 300㎛ 이하의 패키지되어 있지 않은 컨덴서 소자를 이용하기 때문에 프린트 배선판의 박형화가 가능하다. 또한, 대용량의 컨덴서를 내장할 수 있기 때문에, 부품 점수의 삭감이 가능하다.
또한, 매설되는 패키지되어 있지 않은 컨덴서 소자의 전극 부분이 두께 10∼30㎛, 표면 거칠기가 수지와의 접착에 최적화된 구리 도금을 실시한 것으로, 양극 부분과 음극 부분의 두께의 차가 50㎛ 이하이므로, 비아홀의 형성이 용이하면서 안정되어, 신뢰성이 높은 접속이 가능하므로, 매설되는 패키지되어 있지 않은 컨덴서 소자와 절연 수지와의 밀착도 높은 것으로 된다.
본 발명에 따르면, 코어 기판에 형성된 오목부에, 수지 몰드되지 않은 평판 형상의 컨덴서 소자를 매설함으로써, 보다 박형의 프린트 배선판을 얻을 수 있다.
Claims (20)
- 코어 기판과, 상기 코어 기판 상에 형성된 빌드 업층을 갖고 이루어지는 프린트 배선판으로서,상기 코어 기판에 형성된 오목부에, 수지 몰드되지 않고 또한 공통되는 측에 양극 및 음극의 전극이 형성된 평판 형상의 컨덴서 소자를 매설하여, 비아홀을 형성하여 상기 전극과 전기적 접속을 행하도록 구성한 프린트 배선판.
- 제1항에 있어서,두께 300㎛ 이하의 패키지되어 있지 않은 컨덴서 소자를 매설하여 이루어지는 프린트 배선판.
- 제1항에 있어서,상기 양극 및 상기 음극은 평면 구조를 이루는 컨덴서 소자를 매설하여 이루어지는 프린트 배선판.
- 제1항에 있어서,상기 양극 및 상기 음극에, 두께 10∼30㎛의 구리 도금이 실시되고, 또한 상기 양극 부분과 음극 부분의 두께의 차가 50㎛ 이하인 컨덴서 소자를 매설하여 이루어지는 프린트 배선판.
- 제1항에 있어서,평판 형상의 상기 기체의 양측의 면에, 상기 유전체층과, 상기 양극 전극과, 상기 도전성막을 개재한 상기 음극 전극이 형성된 컨덴서 소자가 매설되어 이루어지는 프린트 배선판.
- 제1항에 있어서,상기 다층으로 형성된 프린트판의 표면에, 상기 비아홀을 통하여 상기 전극과 도통된, 도체 회로 패턴을 갖고 이루어지는 프린트 배선판.
- 프린트 배선판의 제조 방법에 있어서,도체층을 갖는 코어 기판의 도체에 회로 패턴을 형성하는 공정과,상기 코어 기판에 오목부를 형성하는 공정과,수지 몰드되어 있지 않은 컨덴서 소자를, 상기 오목부에 수용하는 공정과,상기 컨덴서 소자를 수용한 코어 기판에, 절연층과 도체층을 형성하여 다층판을 형성하는 공정과,상기 다층판의 외부 도체층과 상기 컨덴서 소자의 전극과 전기적으로 접속하기 위한 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀에 도전층을 형성하는 공정과,상기 다층판의 표면에 도체 회로 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 다층 프린트 배선판의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,평판 형상을 이루고, 공통되는 측의 면에 양극 및 음극의 전극이 형성된 상기 컨덴서 소자를, 상기 오목부에 매설하는 다층 프린트 배선판의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,두께 300㎛ 이하의 패키지되어 있지 않은 컨덴서 소자를, 상기 오목부에 매설하는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 양극 및 상기 음극의 표면에 두께 10∼30㎛의 구리 도금이 실시되고, 또한 상기 양극과 상기 음극의 두께의 차가 50㎛ 이하인 컨덴서 소자를, 상기 오목부에 매설하는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,외층 회로 패턴과, 매설되어 있는 컨덴서의 전극을 접속하는 비아홀이, 구리 도금 혹은 구리 도금과 도전성 페이스트에 의해 충전되어, 표면이 평탄한 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판의 제조 방법.
- 프린트 배선판의 제조 방법에 있어서,도체층을 갖는 코어 기판에 오목부를 형성하는 공정과,수지 몰드되어 있지 않은 평판 형상의 컨덴서 소자로서, 공통되는 측의 면에 양극 및 음극의 전극이 형성된 상기 컨덴서 소자를, 상기 오목부에 수용하는 공정과,상기 컨덴서 소자를 수용한 상기 코어 기판 상에 절연층을 형성하는 공정과,상기 절연층 상에 표면 도체층을 형성하는 공정과,상기 표면 도체층과 상기 컨덴서 소자의 상기 전극과 전기적으로 접속하기 위한 비아홀을 형성하는 공정과,상기 비아홀에 도전층을 형성하여, 상기 표면 도체층과 도통하는 공정을 포함하는 다층 프린트 배선판의 제조 방법.
- 제12항에 있어서,상기 컨덴서 소자를 수용한 상기 코어 기판 상에, 층간 절연 수지와 금속막을 갖는 시트 부재를 적층하고,가열에 의해 상기 층간 절연 수지를 연화시켜, 진공 가압함으로써 연화한 상기 절연 수지를 상기 오목부에 충전하고, 또한 적층된 프린트 배선판의 표면이 평탄화되도록 형성하는 다층 프린트 배선판의 제조 방법.
- 제12항의 방법에 의해 제조된 다층 프린트 배선판.
- 평판 형상의 금속 기체와, 상기 기체의 위에 형성된 유전체층과, 상기 유전체층 상에 형성된 양극 전극과, 유전체층 상에 도전성막을 개재하여 형성된 음극 전극을 갖고, 상기 양극 전극 및 음극 전극은, 공통되는 측의 평판 형상의 면에 형성되어 있고, 또한 수지 몰드를 실시하지 않고 구성된 컨덴서 소자.
- 제15항에 있어서,상기 컨덴서 소자는 두께 300㎛ 이하이며, 패키지되어 있지 않은 컨덴서 소자.
- 제15항에 있어서,상기 양극 및 상기 음극은 평면 구조를 이루고 있는 컨덴서 소자.
- 제17항에 있어서,상기 양극 및 상기 음극에, 두께 10∼30㎛의 구리 도금이 실시되어 있는 컨덴서 소자.
- 제18항에 있어서,상기 양극 부분과 음극 부분의 두께의 차가 50㎛ 이하인 컨덴서 소자.
- 제17항에 있어서,평판 형상의 상기 기체의 양측의 면에, 상기 유전체층과, 상기 양극 전극과, 상기 도전성막을 개재한 상기 음극 전극이 형성된 컨덴서 소자.
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