JP2017079320A - 回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、回路基板及びその製造方法に関する。【解決手段】内部にフィラーが分散された絶縁層と、配線部と、を含み、上記フィラーはコア−シェル（ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ）構造を有しており、上記コアは、上記シェルに比べてＵＶに対して低い散乱性を有し、上記シェルは、上記コアに比べて酸に対して高いエッチング性を有する回路基板とそれを製造する方法を開示する。【選択図】図２

Description

本発明は、回路基板及びその製造方法に関する。

電子産業の発展に伴い、電子部品の多機能化、高機能化及び小型化の要求が急増している。また、電子部品の軽薄短小化により、電子部品が実装される回路基板においても、小さい面積に多数の電子製品を集積しなければならない回路パターンの高密度化が要求されている。回路基板の回路パターンが微細化し、回路の層間間隔が狭くなることにより、誘電損失やショート（ｓｈｏｒｔ）などの不良が発生したり、回路と絶縁体との密着力が低下して、製品の信頼性が低下したりする問題点が発生している。したがって、印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）、半導体パッケージ基板またはフレキシブル印刷回路基板（Ｆｌｅｘｂｉｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、ＦＰＣＢ）などに微細な開口パターンを形成することができる感光性絶縁フィルムが用いられている。

韓国特許出願公開第１０−２０１２−０１０７３７３号公報

本発明の一目的は、微細パターンの具現に適し、さらに、絶縁層と回路パターンとの密着力が強化されて信頼性が向上することができる回路基板及びそれを効率的に製造することができる方法を提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明で提案する様々な解決手段の一つとして、ＵＶに対して低い散乱性を有するコア（ｃｏｒｅ）と、酸に対して高いエッチング性を有するシェル（ｓｈｅｌｌ）と、を含むコア−シェル構造を有するフィラーが分散された絶縁層を採用した回路基板と、それを製造する方法を提案する。

本発明の様々な効果の一つとして、内部にコア−シェル構造のフィラーが分散された絶縁層を採用することで、微細回路パターンの具現が容易であり、絶縁層と回路パターンとの密着力が向上した回路基板を提供することができる。

但し、本発明の多様で且つ有益な利点と効果は上述の内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解されることができる。

本発明の一実施形態による回路基板を概略的に示す断面図である。 図１のＡ領域を拡大して図示した拡大図である。 本発明の一実施形態による回路基板の製造方法を概略的に示した工程図である。

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

図１は本発明の一実施形態による回路基板を概略的に示す断面図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による回路基板１００は、絶縁層１２０と、配線部１３０と、を含み、絶縁層１２０及び配線部１３０は、コア部１１０を中心として両側に配置されることができる。この際、コア部１１０には、電気連結のための導電性パターン１１１及び導電性ビア１１２が備えられることができる。但し、コア部１１０は具体的な実施形態によって除外されることができ、以下では、それ以外の構成、特に、絶縁層１２０及び配線部１３０を中心として回路基板１００の構成要素を詳細に説明する。

絶縁層１２０は、図１に示したように、複数の層が積層されて形成されていることができる。絶縁層１２０としては、電気絶縁性を有する物質であれば何れも用いられることができ、例えば、感光性樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂、またはこれらにガラス繊維または無機フィラーなどの補強材が含浸された樹脂、例えば、プリプレグ（ＰＰＧ）が用いられることができる。この物質の中でも、絶縁層１２０として感光性物質（Ｐｈｏｔｏ Ｉｍａｇｅａｂｌｅ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ、ＰＩＤ）を用いる場合、機械的加工などを用いる場合に比べて絶縁層１２０に微細パターンを容易に形成することができるため、高密度の回路基板の製作に有利である。本実施形態では感光性物質を用いる例を説明する。

絶縁層１２０の厚さは、要求される機能に応じて適宜調節されることができ、例えば、５０μｍ以下（０μｍを除く）の厚さを有することができる。

配線部１３０は、絶縁層上に形成された導電性パターン１３１と、絶縁層を貫通する導電性ビア１３２と、を含むことができ、これらは電気伝導度の高い銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）などの金属物質からなることができる。

一例によると、回路基板１００の最外側には、配線部の導電性パターン１３１の少なくとも一部を外部に露出させる開口部を有する外部層１４０が形成されていることができる。外部層１４０をなす物質の種類は特に限定されず、例えば、半田レジストであることができる。その他にも、絶縁層１２０と同一の物質を用いてもよい。また、外部層１４０は単層であることが一般的であるが、必要に応じて、多層で構成されてもよい。

図２は図１のＡ領域を拡大して図示した拡大図である。

図２を参照すると、本発明の一実施形態による回路基板１００の絶縁層１２０の内部にはフィラー１２１が分散されている。

通常、絶縁層１２０の物性を補強するためにフィラー１２１を添加するが、フィラーとして用いられる物質の例としては、シリカ（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などが代表的である。このうちシリカ（ＳｉＯ_２）は、熱膨張係数が約０．５ｐｐｍ／Ｋと非常に低いレベルの値を有するため、熱膨張係数の低減に大きく寄与する。しかし、このようなシリカは、ＵＶの照射時に光の散乱を起こし、ＵＶ解像力を低下させるため、高密度の回路基板に適用するには限界があった。

一方、高密度の回路基板への適用において、光の散乱を減少させ、且つフォトビア（Ｐｈｏｔｏ Ｖｉａ）解像力を確保するために、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）などの白色顔料をフィラーに適用する方法を考慮することができる。しかし、これらは化学的に安定しているため、粗化処理による物理的なアンカー効果を期待し難く、これにより、最終製品のめっき密着性の向上を期待することが難しいという限界があった。

そこで、本発明では、ＵＶに対して低い散乱性を有するコア（ｃｏｒｅ）１２１ａ と、酸に対して高いエッチング性を有するシェル（ｓｈｅｌｌ）１２１ｂと、を含むコア１２１ａ−シェル１２１ｂ構造を有するフィラー１２１を採用することで、このような限界を克服しようとした。

具体的に、コア１２１ａは、シェルに比べてＵＶに対して低い散乱性を有し、ＵＶ照射時に光の散乱を減少させて、フォトビア（Ｐｈｏｔｏ Ｖｉａ）解像力を向上させる。

一例によると、コア１２１ａは白色顔料系物質を含むことができ、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、及び硫酸バリウム（ＢａＳＯ_４）からなる群から選択された１種以上を含むことができる。

一例によると、コア１２１ａの平均円相当径は５０〜２０００ｎｍであることができる。上記コア部の平均円相当径が５０ｎｍ未満である場合には、フォトビア解像力の向上には効果があるものの、エッチング後における絶縁層と配線部が接する凹凸の深さが小さいため、所望する水準の密着力を確保することが困難である。また、上記コア部の平均円相当径が２０００ｎｍを超える場合には、照射されるＵＶ波長帯の光の散乱が激しくなり、フォトビア解像力の向上効果が十分でなくなる恐れがある。

また、シェル１２１ｂは、コアに比べて酸に対して高いエッチング性を有し、熱膨張係数を低減するとともに、めっき密着性を向上させる。

一例によると、シェル１２１ｂは、シリカ（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）_３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ホウ酸アルミニウム（ＡｌＢＯ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、及びジルコン酸カルシウム（ＣａＺｒＯ_３）からなる群から選択された１種以上を含むことができる。

一例によると、シェル１２１ｂの平均厚さは３〜５０ｎｍであることができ、１０〜４０ｎｍであることが好ましい。シェルの厚さが３ｎｍ未満である場合には、フィラーのエッチング性の低下により密着力が低下する恐れがあり、５０ｎｍを超える場合には、光の散乱によるＵＶ解像力の不良が引き起こされる恐れがある。

コア−シェル構造を有するフィラーの製造方法としては、特に制限されないが、析出法（Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）、ゾル−ゲル法（Ｓｏｌ−ｇｅｌ ｍｅｔｈｏｄ）、水熱合成法（Ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｍｅｔｈｏｄ）、火炎加水分解法（Ｆｌａｍｅ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ）、噴霧熱分解法（Ｓｐｒａｙ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ）など、当技術分野において公知の方法を用いることができる。但し、好ましい一例として、析出法によりコアを製造し、ゾル−ゲル法によりシェルを製造するという、２ステップ（ｓｔｅｐ）で製造することができる。この場合、化学的純度が高く、凝集及び粗大粉のない、均一な粒度分布を確保するのに有利な面がある。

フィラー１２１のうち、表面に露出されているものの少なくとも一部は、基板の製造工程におけるデスミア工程などで用いられるＨＦなどのエッチング液により除去されることができる。表面に露出されたフィラー１２１の除去により、絶縁層１２０の表面には凹凸のＲ（曲面）が形成されることができる。表面に形成された凹凸のＲは、図２に示したように、配線部１３０により満たされていることができる。この場合、絶縁層１２０と配線部１３０との密着力が強化されて、回路パターンの安定性が向上することができる。

このように本発明で採用された絶縁層１２０は、回路パターンとの結合力が高いため、安定性が向上するとともに、最近基板分野で広く要求されている微細で且つ高精度のパターンを実現することができる形態を有する。

以下、上述の回路基板を効率的に製造するための方法を説明する。上述の構成要素は、下記の製造方法についての説明によりさらに詳細に理解されることができる。図３は本発明の一実施形態による回路基板の製造方法を概略的に示した工程図である。絶縁層を積層する過程やコア部を形成する過程などには、当技術分野において広く用いられる基板工程を用いることができるため、その具体的な説明は省略する。

図３を参照すると、先ず、内部にフィラー１２１が分散された絶縁層１２０を形成する。この際、フィラー１２１は上述のように、コア−シェル（ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ）構造を有しており、上記コアは上記シェルに比べてＵＶに対して低い散乱性を有し、上記シェルは上記コアに比べて酸に対して高いエッチング性を有する。絶縁層１２０を得る方法の一例として、フィラー１２１を未硬化状態の感光性樹脂などとともにキャリアフィルム上にコーティングする方法を用いることができる。

次いで、ＵＶを照射する方法などを用いて、絶縁層１２０を貫通する貫通孔Ｖを形成する。

次いで、フィラー１２１のうち、上記絶縁層１２０の表面に露出されたものの少なくとも一部を除去することで、絶縁層１２０の表面に凹凸構造、すなわち、絶縁層１２０の表面の一部が窪んだ形態の凹凸のＲを形成する。フィラー１２１を除去する方法の一例として、デスミア工程中に用いられる酸を適用してフィラー１２１をエッチングすることができる。但し、フィラー１２１は、必ずしも貫通孔Ｖを形成してから除去される必要はなく、具体的な実施形態によって、その前に除去されてもよい。

次いで、貫通孔Ｖを充填する導電性ビア１３２を形成し、絶縁層１２０の表面に導電性パターン１３１を形成する。上述のように、配線部１３０は、絶縁層１２０の表面の凹凸を満たすように形成され、絶縁層１２０と安定した結合構造を形成することができる。この際、導電性パターン１３１は、導電性ペーストを塗布する方法やシード層を用いためっき工程などにより得られる。

一方、絶縁層１２０、導電性パターン１３１、導電性ビア１３２を形成する工程は、それらを順に積層することで行われてもよく、他の例として、絶縁層１２０、導電性パターン１３１、導電性ビア１３２を個別的に形成した後に一括して積層してもよい。

その後、印刷回路基板の最外側に半田レジストなどの外部層１４０を形成することで、上述の実施形態で説明した回路基板が得られる。外部層１４０は、ＩＣパッケージ基板などに用いるのに適した形態として、デザインや必要な機能に応じて適切な形状で提供されることができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

１００ 回路基板
１１０ コア部
１１１、１３１ 導電性パターン
１１２、１３２ 導電性ビア
１２０ 絶縁層
１２１ フィラー
１２１ａ コア
１２１ｂ シェル
１３０ 配線部
１４０ 外部層
Ｒ 凹凸
Ｖ 貫通孔

Claims (16)

1. 内部にフィラーが分散された絶縁層と、配線部と、を含み、
   前記フィラーはコア−シェル（ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ）構造を有しており、
   前記コアは、前記シェルに比べてＵＶに対して低い散乱性を有し、
   前記シェルは、前記コアに比べて酸に対して高いエッチング性を有する、回路基板。
2. 前記コアは白色顔料系物質を含む、請求項１に記載の回路基板。
3. 前記コアは、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、及び硫酸バリウム（ＢａＳＯ_４）からなる群から選択された１種以上を含む、請求項１または２に記載の回路基板。
4. 前記コアの平均円相当径が５０〜２０００ｎｍである、請求項１から３のいずれか１項に記載の回路基板。
5. 前記シェルは、シリカ（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ_４）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）_３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ホウ酸アルミニウム（ＡｌＢＯ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、及びジルコン酸カルシウム（ＣａＺｒＯ_３）からなる群から選択された１種以上を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の回路基板。
6. 前記シェルの平均厚さが３〜５０ｎｍである、請求項１から５のいずれか１項に記載の回路基板。
7. 前記絶縁層は感光性物質を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の回路基板。
8. 前記絶縁層の厚さが５０μｍ以下（０μｍを除く）である、請求項１から７のいずれか１項に記載の回路基板。
9. 前記配線部は、前記絶縁層上に形成された導電性パターンと、前記絶縁層を貫通する導電性ビアと、を含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の回路基板。
10. 前記絶縁層において、前記配線部と接する界面に凹凸が形成されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の回路基板。
11. 前記配線部は前記凹凸を満たす形態を有する、請求項１０に記載の回路基板。
12. 内部にフィラーが分散された絶縁層を形成する段階と、
    前記フィラーのうち、前記絶縁層の表面に露出されたものの少なくとも一部を除去することで、前記絶縁層の表面の一部が窪んだ形態の凹凸を形成する段階と、
    前記絶縁層の表面に導電性パターンを形成する段階と、を含み、
    前記フィラーはコア−シェル（ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ）構造を有しており、前記コアは、前記シェルに比べてＵＶに対して低い散乱性を有し、前記シェルは、前記コアに比べて酸に対して高いエッチング性を有する、回路基板の製造方法。
13. 前記絶縁層は感光性物質を含む、請求項１２に記載の回路基板の製造方法。
14. 前記絶縁層の表面の凹凸は、前記フィラーのうち前記絶縁層の表面に露出されたものの少なくとも一部を酸でエッチングすることで形成される、請求項１２または１３に記載の回路基板の製造方法。
15. 前記絶縁層を貫通する導電性ビアを形成する段階をさらに含む、請求項１２から１４のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
16. 前記導電性ビアは、前記絶縁層にＵＶを照射することで形成される、請求項１５に記載の回路基板の製造方法。

Images