KR101012239B1 - 회로 기판, 다층 배선판, 회로 기판의 제조 방법 및 다층배선판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 층간 접속을 확실히 달성할 수 있고, 신뢰성이 높으며, 외층 배선판을 적층할 수 있는 다층 플렉시블 배선판을 제공하는 것에 있다. 본 발명에 따르면, (1) 지지 기재의 한 측에 배선 패턴과, 상기 배선 패턴으로부터 상기 지지 기재의 상기 배선 패턴과는 반대 측의 한면에 돌출한 도체 2층 포스트를 갖고, 또한 최외층 이외의 상기 지지 기재는 상기 도체 2층 포스트와는 반대 측의 면에 도체 포스트와 접속하기 위한 패드를 가지며, 상기 배선 패턴에는 표면 피복을 실시하지 않은 복수 개의 한면 배선판, (2) 적어도 한면에 상기 도체 2층 포스트와 접속하기 위한 패드를 갖고, 플렉시블부에는 표면 피복을 실시하며, 다층부에는 표면 피복을 실시하지 않은 배선 패턴으로 구성된 플렉시블 배선판, 및 (3) 플럭스 기능을 갖는 접착제층을 갖고, 상기 접착제층을 통해 상기 도체 포스트와 패드를 금속 또는 합금으로 접속한 구조를 가지며, 배선 패턴이 전기적으로 접속되어 있는 다층 플렉시블 배선판 및 그의 제조방법이 달성된다.

Description

회로 기판, 다층 배선판, 회로 기판의 제조 방법 및 다층 배선판의 제조 방법 {CIRCUIT BOARD, MULTI-LAYER WIRING BOARD, METHOD FOR MAKING CIRCUIT BOARD, AND METHOD FOR MAKING MULTI-LAYER WIRING BOARD}

본 발명은 회로 기판, 다층 배선판, 회로 기판의 제조 방법 및 다층 배선판의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 전자기기의 부품으로 이용되는 다층 플렉시블(flexible) 프린트 배선판, 그것들을 구성하는 회로 기판 및 그것들의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 전자기기의 고밀도화에 수반하여 이것에 이용되는 프린트 배선판의 다층화가 진행되고 있고, 플렉시블 배선판도 다층 구조의 것이 다용되고 있다. 이 프린트 배선판은 플렉시블 배선판과 리지드(rigid) 배선판의 복합 기판인 리지드-플렉시블 배선판으로, 용도가 확대되고 있다.

종래의 다층 플렉시블 배선판이나 리지드-플렉시블 배선판의 제조 방법은, 패터닝된 구리박과 절연층을 교대로 복수개 겹쳐 쌓은 적층판을 형성한 다음, 상기 적층판에 층간 접속용의 관통 홀을 뚫어 상기 관통 홀에 층간 접속용 도금을 실시한 후, 최외층의 회로 등의 가공을 실시하는 방법이나; 한면 배선판의 절연재 측에 구리박을 관통하지 않는 홀을 형성한 다음, 금속 또는 합금에 의해 도체 포스트를 형성하고, 전층 표면 피복 처리를 실시하고, 접착제층과 배선판을 가압하는 것을 필요 횟수 반복하여 다층화하는 공법이 제안되고 있다 (예를 들면 일본 특개평 11-54934호 공보).

전자의 제조 방법에서는 일반적으로 이용되는 층간 접속 방법으로서 전층을 관통하는 형태로 쓰루홀을 형성함으로써 층간 접속이 이루어진다. 그러나, 이 접속 방법으로는 가공 방법이 간단하기는 하지만 회로의 설계상 매우 제약이 많아진다. 또, 가장 뒤떨어지는 점으로는 쓰루홀로 전층을 접속하기 때문에 최외층에 형성되는 쓰루홀이 많아지고 또한 쓰루홀이 차지하는 면적 비율도 증가하므로 부품의 실장 및 회로의 패터닝에 필수인 회로 밀도를 올릴 수 없다. 또, 향후의 시장 요구가 높아지는 고밀도 실장 및 패터닝이 곤란한 방법이 된다. 한층 더 탑재 부품의 소형화 및 고밀도화가 진행되어, 전층을 통해 동일한 개소(個所)에 각 층의 접속 랜드 및 쓰루홀을 형성하기 때문에, 설계상 배선 밀도가 부족하여 부품의 탑재에 문제가 생긴다.

플렉시블 배선판의 통상의 제조 방법에서는 비용을 절감하기 위해 복수 개의 패턴을 1매의 시트에 배열하여 제조한다. 그 때문에, 다층 플렉시블 배선판도 같은 제조 방법을 거침으로써 염가로 제조할 수 있다. 그러나, 이 제조 방법에서는 시트 중에 불량 패턴이 존재하면, 불량 패턴을 갖는 다층 플렉시블 배선판이 불량이 되어 적층 공정에 있어서의 공정 수율이 저하한다. 또, 다층 플렉시블 배선판이나 리지드-플렉시블 배선판과, 다층 리지드 배선판과의 최대의 차이점은 전자가 플렉시블한 부분을 갖는 반면, 후자는 플렉시블한 부분을 갖지 않는다는 것이다. 이 플렉 시블한 부분의 제작에서는 플렉시블한 부분이 적층되지 않도록 외층을 제외하거나, 혹은 적층 후 외층을 제거하지 않으면 안 되어, 시트 적층에 있어 재료 수율의 저하가 불가피하다. 더욱이 각층에 대하여 크기가 다른 패턴을 설계하는 경우, 1시트당 형성될 수 있는 패턴의 수는 최대 사이즈 패턴의 수에 의해 제한되어 버려, 면부착율(pattering ratio)이 나쁘고, 재료 수율이 저하한다.

후자의 제조 방법에서는 도체 포스트의 수측(receiving side) 기재를 레이저로 구멍 뚫고, 디스미어(desmear)를 행하고 표면 피복 개구부를 형성하는 특수 조작의 단계를 포함하고 있어, 이들 특수 조작에 대한 기술 확립 및 수율 감소의 문제가 있다. 또 구조층의 수가 증가함에 따라, 제조에 시간 및 비용이 많이 들고 표면 피복의 재료 비용도 비싸지는 문제가 있다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해, 제조 방법이 간단하고 층간 접속을 확실히 달성할 수 있으며, 또한 신뢰성이 높고 외층 배선판을 적층할 수 있는 다층 플렉시블 배선판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적은 하기 (1)~(22)의 발명에 의해 달성된다.

(1) 절연 기재;

상기 절연 기재의 한쪽 면 측에 형성된 도체 회로; 및

상기 도체 회로에 전기적으로 접속된 도체 2층 포스트를 포함하고,

상기 도체 2층 포스트는 각각 상기 절연 기재를 관통하는 홀 내에 형성되고, 한쪽 끝이 상기 2층 도체 회로와 접속되고 다른 쪽 끝이 상기 절연 기재의 다른 쪽 면으로부터 돌출하는 돌기 형상 단자 및 상기 돌기 형상 단자의 상기 절연 기재의 다른 쪽 면으로부터 돌출한 부분을 덮는 금속 피복층을 포함하는 회로 기판.

(2) 상기 금속 피복층은 금, 은, 니켈, 주석, 납, 아연, 비스무트, 안티몬 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속, 또는 상기 금속을 포함하는 합금으로 구성되는 (1)에 기재된 회로 기판.

(3) 절연 기재;

상기 절연 기재의 한쪽 면 측에 형성된 도체 회로; 및

상기 도체 회로에 전기적으로 접속된 도체 2층 포스트를 포함하고,

상기 절연 기재의 한면 또는 양면에 플럭스(flux) 기능을 갖는 접착층을 구비하는 회로 기판.

(4) 절연 기재;

상기 절연 기재의 한쪽 면 측에 형성된 도체 회로; 및

상기 도체 회로에 전기적으로 접속된 도체 2층 포스트를 포함하고,

상기 절연 기재의 한쪽 면 측에 상기 도체 회로의 일부를 남기고 덮는 표면 피복을 구비하고, 상기 절연 기재의 다른 쪽 면 측에 플럭스 기능을 갖는 접착층을 구비하는 회로 기판.

(5) 상기 도체 2층 포스트는 구리와 금속 또는 구리와 합금을 포함하는 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 회로 기판.

(6) 상기 도체 2층 포스트는 각각 상기 절연 기재를 관통하는 홀 내에 형성되고, 한쪽 끝이 상기 도체 회로와 접속되고 다른 쪽 끝이 상기 절연 기재의 다른 쪽 면으로부터 돌출하는 돌기 형상 단자 및 상기 돌기 형상 단자의 상기 절연 기재의 다른 쪽 면으로부터 돌출한 부분을 덮는 금속 피복층을 포함하는 (3) 또는 (4)에 기재된 회로 기판.

(7) 상기 금속 피복층은 금, 은, 니켈, 주석, 납, 아연, 비스무트, 안티몬 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속, 또는 상기 금속을 포함하는 합금으로 구성되는 (6)에 기재된 회로 기판.

(8) (1) 또는 (2)에 기재된 회로 기판을 포함하는 복수 개의 회로 기판 적층판을 포함하는 다층 배선판.

(9) (3) 또는 (4)에 기재된 회로 기판을 포함하는 복수 개의 회로 기판 적층판을 포함하는 다층 배선판.

(10) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 회로 기판, 및

절연 기재;

상기 절연 기재의 양면에 각각 형성된 도체 회로;

상기 도체 회로의 일부에 피복 형성된 금속층; 및

상기 도체 회로의 상기 금속층 이외의 부분을 덮는 표면 피복을 포함하는 회로 기판을 포함하는 복수 개의 회로 기판 적층판을 포함하는 다층 배선판.

(11) (1) 또는 (2)에 기재된 회로 기판,

(3) 또는 (4)에 기재된 회로 기판, 및

절연 기재;

상기 절연 기재의 양면에 각각 형성된 도체 회로;

상기 도체 회로의 일부에 피복 형성된 금속층; 및

상기 도체 회로의 상기 금속층 이외의 부분을 덮는 표면 피복을 포함하는 회로 기판을 포함하는 복수 개의 회로 기판 적층판을 포함하는 다층 배선판.

(12) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 회로 기판이 이하에 기재된 다른 회로 기판의 양면 측에 각각 접합되어 있고, 상기 도체 포스트를 통해 각 회로 기판의 도체 회로의 소정 부위가 전기적으로 접속되어 있는 다층 배선판 :

절연 기재;

상기 절연 기재의 양면에 각각 형성된 도체 회로;

상기 도체 회로의 일부에 피복 형성된 금속층; 및

상기 도체 회로의 상기 금속층 이외의 부분을 덮는 표면 피복을 포함하는 회로 기판.

(13) (3) 또는 (4)에 기재된 회로 기판이 이하에 기재된 다른 회로 기판의 양면 측에 각각 접합되고, 이들에 각각 (1) 또는 (2)에 기재된 회로 기판이 접합되어 있으며, 상기 도체 포스트를 통해 각 회로 기판의 도체 회로의 소정 부위가 전기적으로 접속되어 있는 다층 배선판 :

절연 기재;

상기 절연 기재의 양면에 각각 형성된 도체 회로;

상기 도체 회로의 일부에 피복 형성된 금속층; 및

상기 도체 회로의 상기 금속층 이외의 부분을 덮는 표면 피복을 포함하는 회로 기판.

(14) 상기 표면 피복은 접착층을 포함하는 (11) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 다층 배선판.

(15) 복수 개의 회로 기판 적층판을 포함하는 다층부 및 상기 다층부에 있어서의 적어도 1개의 회로 기판이 상기 다층부로부터 연출(延出)하는 단층부를 갖는 (7)에 기재된 다층 배선판.

(16) 상기 단층부를 구성하는 회로 기판은 가요성(可撓性)을 갖는 플렉시블(flexible) 회로 기판인 (15)에 기재된 다층 배선판.

(17) (i) 절연재로 이루어지는 지지 기재의 한 측에 형성된 배선 패턴 및 상기 배선 패턴으로부터 상기 지지 기재의 상기 배선 패턴과는 반대 측의 한면에 돌출한 구리와 금속 또는 구리와 합금으로 이루어지는 도체 2층 포스트를 갖고, 또한 최외층 이외의 상기 지지 기재는 상기 도체 2층 포스트와는 반대 측의 면에 도체 포스트와 접속하기 위한 패드를 가지며, 상기 배선 패턴에는 표면 피복을 실시하지 않은 복수 개의 한면 배선판, (ii) 적어도 한면에 상기 도체 2층 포스트와 접속하기 위한 패드를 갖고, 플렉시블부에는 표면 피복을 실시하고 다층부에는 표면 피복을 실시하지 않은 배선 패턴을 포함하는 플렉시블 배선판, 및 (iii) 각 회로 기판을 적층 일체화시키는, 플럭스 기능을 갖는 접착제층을 포함하고,

상기 도체 포스트와 패드가 상기 접착제층을 통해 금속 또는 합금에 의해 접속되고, 상기 배선 패턴이 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 플렉시블 배선판.

(18) 상기 플렉시블 배선판이 절단된 개편(個片)인 (17)에 기재된 다층 플렉시블 배선판.

(19) 상기 금속이 금, 은, 니켈, 주석, 납, 아연, 비스무트, 안티몬 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 (17) 또는 (18)에 기재된 다층 플렉시블 프린트 배선판.

(20) 상기 합금이 주석, 납, 은, 아연, 비스무트, 안티몬 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2종을 포함하는 (17) 내지 (19) 중 어느 하나에 기재된 다층 플렉시블 프린트 배선판.

(21) 절연재로 이루어지는 지지 기재에 홀을 뚫은 후, 상기 기재의 홀이 뚫린 측의 한면에 돌출한 구리와 금속 또는 구리와 합금으로 이루어지는 도체 2층 포스트를 형성하는 공정; 상기 지지 기재의 상기 도체 2층 포스트와는 반대 측에 배선 패턴을 형성하는 공정; 최외층 이외의 상기 지지 기재의 상기 도체 2층 포스트와는 반대 측의 패드를 갖는 배선 패턴 측에 플럭스 기능을 갖는 접착제층을 전면에 라미네이트 또는 인쇄로 형성하여 한면 배선판을 형성하는 공정; 적어도 한면에 상기 도체 2층 포스트와 접합하기 위한 패드를 갖는 배선 패턴을 포함하는 플렉시블 배선판을 형성하는 공정; 상기 플렉시블 배선판의 패드를 갖는 배선 패턴 측에 플럭스 기능을 갖는 접착제층을 전면 혹은 부분적으로 라미네이트 또는 인쇄로 형성하는 공정; 및 상기 도체 2층 포스트와 상기 패드를 상기 플럭스 기능을 갖는 접착제층을 통해 열압착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 플렉시블 배선판의 제조 방법.

(22) (21)에 기재된 제조 방법에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 다층 플렉시블 배선판.

도 1(a) 내지 1(g)는 본 발명에 사용하는 최외층을 형성하는 한면 배선판과 그 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 2(a) 내지 2(e)는 본 발명에 사용하는 플렉시블 배선판과 그 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 3(a) 및 3(b)는 본 발명의 4층 구성의 다층 플렉시블 배선판과 그 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 4(a) 내지 4(g)는 본 발명에 사용하는 내층을 형성하는 한면 배선판과 그 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 5(a) 및 5(b)는 본 발명의 6층 구성의 다층 플렉시블 배선판과 그 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도면 중, 각 숫자는 아래와 같은 의미를 가진다.

101, 201, 401 : 구리박

102, 202, 402 : 지지 기재

205, 406 : 배선 패턴

107, 206 : 표면 피복

108 : 표면 피복 개구부

103, 403 : 지지 기재 개구부

105, 405 : 도체 2층 포스트

104, 404 : 구리 포스트

110 : 한면 적층판

106, 204 : 패드

207, 407 : 플럭스 기능을 갖는 접착제층

120 : 외층 한면 배선판

203 : 쓰루홀

210 : 양면판

220 : 내층 플렉시블 배선판

310 : 다층 플렉시블 배선판 (4층)

320, 520 : 다층부

330, 530 : 플렉시블부

410 : 한면 적층판

420 : 내층 한면 배선판

510 : 다층 플렉시블 배선판 (6층)

[발명의 실시 형태]

이하, 첨부된 도면에 근거하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하지만, 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 이들에 의해 어떠한 형태로든 제한되는 것이 아니다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시 형태인 다층 플렉시블 배선판 및 그 제조 방법의 예를 설명하는 그림이다. 도 3(b)는 다층부(320)와 플렉시블부(330)을 겸비 하는 4층의 다층 플렉시블 배선판(310)이고, 도 5(b)는 다층부(520)와 플렉시블부(530)를 겸비하는 6층의 다층 플렉시블 배선판(510)인 본 발명에 따라 얻어지는 다층 플렉시블 배선판의 구조를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 다층 플렉시블 배선판의 제조 방법으로서, 먼저 4층 플렉시블 배선판의 일례를 설명한다. 공정은 다음의 세 단계 A, B 및 C로 나눌 수 있다. 단계 A (도 1)에서, 외층 한면 배선판(120)을 형성한다. 계속하여, 단계 B (도 2)에서, 내층 플렉시블 배선판(220)을 형성하고, 마지막으로, 단계 C (도 3)에서, 내층 플렉시블 배선판(220)에 외층 한면 배선판(120)을 적층하여 다층 플렉시블 배선판(310)을 완성한다.

5층 이상의 배선 기판을 제조하는 경우, 상기 단계 A에서 제조한 한면 배선판(120)을 최외층의 배선판으로 이용한다. 외측으로부터 제2층에서 중심층의 양면판까지는 상기 단계 B에서 형성한 내층 플렉시블 배선판(220)을 중심층의 배선판으로서 이용하여 단계 D (도 4)에서 내층 한면 배선판(420)을 형성한다. 단계 E에서, 중심층을 형성하는 내층 플렉시블 배선판(220)에 내층 한면 배선판(420)을 적층하고, 내층 한면 배선판(420)에 최외층으로서 한면 배선판(120)을 적층하여 다층 플렉시블 배선판(510)을 형성한다. 5층 이상을 갖는 구조로 제조하는 경우, 최외층이 되는 한면 배선판(120)과 중심층이 내층 플렉시블 배선판(220)의 사이에 내층 한면 배선판(420)을 원하는 층 수 적층하면 된다.

단계 A에서 외층 한면 배선판(120)을 제조하기 위하여, 폴리이미드 또는 에폭시 수지 등의 수지를 경화시킨 절연재를 포함하는 지지 기재(102)의 한면에 구리 박(101)이 부착된 한면 적층판(110)을 준비한다 (도 1(a)). 이 때, 지지 기재와 구리박의 사이에는 도체 접속의 방해가 되는 스미어의 발생을 막기 위해, 구리박과 지지 기재를 붙여 맞추기 위한 접착제층은 존재하지 않는 것이 바람직하지만, 접착제를 사용하여 붙여 맞추어도 된다. 지지 기재(102)에서 구리박(101)이 노출할 때까지, 지지 기재 개구부(103)를 형성한다 (도 1(b)). 이 때, 레이저법을 이용하면 개구부를 용이하게 형성할 수 있고 또한 작은 직경의 홀을 형성할 수 있다. 또한, 과망간산 칼륨 수용액에 의한 웨트 디스미어 또는 플라즈마 드라이 디스미어 등의 방법에 의해 지지 기재 개구부(103) 내에 잔존하고 있는 수지를 제거하면 층간 접속의 신뢰성이 향상해 바람직하다. 이들 지지 기재 개구부(103) 내에 도체 2층 포스트(105)가 지지 기재(102)의 면으로부터 돌출할 때까지 형성한다 (도 1(d)). 도체 2층 포스트(105)는 페이스트 또는 도금법으로 구리 포스트(104)를 형성한 후 (도 1(c)), 금속 또는 합금으로 피복하여 형성한다. 금속으로는 금, 은, 니켈, 주석, 납, 아연, 비스무트 및 안티몬의 적어도 1종이 사용되고, 단층 또는 2층 이상이어도 된다. 합금으로는 주석, 납, 은, 아연, 비스무트, 안티몬 및 구리로부터 선택되는 적어도 2종 이상의 금속을 포함하는 납땜이 사용된다. 예를 들면, 주석-납, 주석-은, 주석-아연, 주석-비스무트, 주석-안티몬, 주석-은-비스무트 및 주석-구리 합금이 사용되지만, 납땜의 금속 조합이나 조성에 의해 한정되지 않고, 최적인 것을 선택하면 된다. 두께는 0.05㎛ 이상이고, 바람직하게는 0.5㎛ 이상이다. 다음에, 지지 기재(102)의 한면에 있는 구리박(101)을 에칭하여 배선 패턴(106)을 형성하고 (도 1(e)), 배선 패턴에 표면 피복(107)을 실시한다 (도 1(f)). 이 표면 피복 (107)은 절연 수지에 접착제를 도포한 오버레이 필름을 붙이거나 잉크를 직접 지지 기재에 인쇄하여 형성할 수 있다. 이 표면 피복(107)에는 도금 등의 표면 처리용으로 표면 피복 개구부(108)을 마련해도 된다.

다음에, 지지 기재(102)의 도체 2층 포스트(105)가 돌출한 면에 플럭스 기능을 갖는 접착제층을 형성하여도 되지만, 이 플럭스 기능을 갖는 접착제층은 도체 포스트와 접속하기 위한 패드를 가지는 내층 플렉시블 배선판(220) (도 2(e))에 형성하는 것이 배선 패턴(204) (도 2(c))의 산화 방지를 위해 보다 바람직하다. 상기 플럭스 기능을 갖는 접착제층은 인쇄법에 의해 지지 기재(102)에 플럭스 기능을 갖는 접착제를 도포하는 등의 여러 방법에 의해 형성될 수 있지만, 시트 형상으로 된 접착제를 지지 기재(102)에 라미네이트하는 방법이 간편하다. 마지막으로, 다층부의 크기에 따라 절단하여 개편의 외층 한면 배선판(120)을 얻는다 (도 1(g)).

또, 이 외층 한면 배선판(120)은 한면 적층판(110)에 먼저 배선 패턴(106)을 형성 후, 지지 기재 개구부(103)를 형성하고, 도체 2층 포스트(105) 및 표면 피복(107)을 실시하여 얻어질 수 있다.

본 발명에 이용하는 플럭스 기능을 갖는 접착제는 금속 표면의 청정화 기능 예를 들면, 금속 표면에 존재하는 산화막의 제거 또는 환원 기능을 가진 접착제이며, 제1의 바람직한 접착제의 구성으로는 (A) 페놀성 수산기를 갖는 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 알킬페놀 노볼락 수지, 레졸 수지 및 폴리비닐페놀 수지 등의 수지와, (B) 상기 수지에 대한 경화제를 포함하는 것이다. 여기서 사용 가능한 경화제의 예로는 비스페놀계, 페놀 노볼락계, 알킬페놀 노볼락계, 비페놀계, 나프톨계 및 레졸시놀계 등의 페놀 베이스 에폭시 수지, 지방족, 환상 지방족 또는 불포화 지방족 등의 골격을 베이스로서 에폭시화시킨 에폭시 수지 및 이소시아네이트 화합물을 포함한다.

페놀성 수산기를 갖는 수지의 배합량은 전체 접착제중 20중량%~80중량%가 바람직하다. 20중량% 미만이면 금속 표면을 청정화하는 조성물의 작용이 저하하고, 반면 80중량%를 넘으면 충분한 경화물을 얻지 못하여, 그 결과로서 접합 강도와 신뢰성이 저하하여 바람직하지 않다. 한편, 경화제로서 작용하는 수지 혹은 화합물은 전체 접착제중 20중량%~80중량%가 바람직하다. 접착제에는 필요에 따라 착색제, 무기 충전재, 각종의 커플링제, 용매 등의 여러 첨가제를 첨가하여도 된다.

제2의 바람직한 접착제의 구성으로는 (C) 비스페놀계, 페놀 노볼락계, 알킬페놀 노볼락계, 비페놀계, 나프톨계 및 레졸시놀계 등의 페놀 베이스 에폭시 수지, 또는 지방족, 환상 지방족 또는 불포화 지방족 등의 골격을 베이스로서 에폭시화시킨 에폭시 수지와, (D) 이미다졸환을 갖는 상기 에폭시 수지에 대한 경화제를 포함하는 것이다. 이미다졸환을 갖는 경화제의 예로는 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 1-벤질-2-메틸이마다졸, 2-운데실이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸 및 비스(2-에틸-4-메틸-이미다졸)을 포함한다.

에폭시 수지의 배합량은 전체 접착제 중 30중량%~99중량%가 바람직하다. 30중량% 미만이면 충분한 경화물을 얻을 수 없어서 바람직하지 않다. 상기 2 성분 이외에, 시아네이트 수지, 아크릴산 수지, 메타크릴산 수지 및 말레이미드 수지 등의 열경화성 수지나 열가소성 수지를 배합하여도 된다. 또, 필요에 따라 착색제, 무기 충전재, 각종 커플링제, 용매 등을 첨가해도 된다. 이미다졸환을 갖고 또한 상기 에폭시 수지에 대한 경화제로 작용하는 수지는 전체 접착제중 1중량%~10중량% 포함된다. 1중량% 미만이면 금속 표면을 청정화하는 작용이 저하해 에폭시 수지를 충분히 경화시키지 않아서 바람직하지 않다. 10중량%를 넘으면 경화 반응이 급격하게 진행해 접착제층의 유동성이 뒤떨어져서 바람직하지 않다.

접착제를 제조하는데는 여러 방법이 이용된다. 예를 들면, 페놀성 수산기를 갖는 고형의 수지 (A) 및 경화제로서 작용하는 고형의 수지 (B)를 용매에 용해하여 제조하는 방법; 페놀성 수산기를 갖는 고형의 수지 (A)를 경화제로서 작용하는 액상의 수지 (B)에 용해하여 제조하는 방법; 경화제로서 작용하는 고형의 수지 (B)를 페놀성 수산기를 갖는 액상의 수지 (A)에 용해하여 제조하는 방법; 또는 고형의 에폭시 수지 (C)를 용매에 용해한 용액에 이미다졸환을 갖고 에폭시 수지의 경화제로서 작용하는 수지 (D)를 분산 혹은 용해하여 제조하는 방법 등을 들 수 있다. 사용하는 용매로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥산, 톨루엔, 부틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, N-메틸피롤리돈, γ-부틸락톤 등을 들 수 있다. 바람직하게는 비점이 200℃ 이하의 용매가 사용된다.

단계 B에서 내층 플렉시블 배선판(220)을 제조하는 방법은 다음의 과정을 포함한다. 폴리이미드 등의 통상 플렉시블 배선판에 이용되는 내열성 수지(202)와 구리박(201)로 이루어지는 양면판(210)을 준비한다 (도 2(a)). 이 양면판(210)은 다층 플렉시블 배선판의 플렉시블부를 구성한다. 구리박(201)과 내열성 수지(202)의 사이에는 굴곡성·절곡성을 높이기 위해 접착제층은 존재하지 않는 것이 바람직하 지만 존재하여도 상관없다. 이 양면판(210)의 표리(表裏)에 쓰루홀(203)로 전기적 도통을 형성한 후 (도 2(b)), 에칭에 의해 배선 패턴 및 도체 2층 포스트(105)를 받을 수 있는 패드(204)를 형성한다 (도 2(c)). 그 후, 플렉시블부(330)에 상당하는 부분의 배선 패턴(205)에 폴리이미드 등으로 이루어지는 표면 피복(206) (도 2(d))을 실시하여 내층 플렉시블 배선판을 형성한다. 여기서, 배선 패턴(204)에 도체 2층 포스트(105)와의 젖음성을 향상시켜 접속 신뢰성을 확보하기 위해, 금속 또는 합금으로 도금 또는 납땜 페이스트에 의해 표면 처리를 해도 좋다. 금속으로는 특별히 한정하지 않지만, 주석이 융점이 낮기 때문에 바람직하다. 합금으로는 주석, 납, 은, 아연, 비스무트, 안티몬 및 구리로부터 선택되는 적어도 2종 이상의 금속을 포함하는 납땜이다. 예를 들면, 주석/납, 주석/은, 주석/아연, 주석/비스무트, 주석/안티몬, 주석/은/비스무트 및 주석/구리 등이 있지만, 납땜의 금속 조합이나 조성으로 한정되지 않고, 최적인 것을 선택하면 된다. 다음에, 다층부(320)에 상당하는 부분의 배선 패턴(204)에 플럭스 기능을 갖는 접착제(207)를 형성한다 (도 2(e)). 또, 적층 전에 내층 플렉시블 배선판을 개편으로 절단하여도 된다.

단계 C에서 다층 플렉시블 배선판(310)을 형성하는 방법은 개편의 외층 한면 배선판(120)을 내층 플렉시블 배선판(220)의 양면에 레이업하여 수행된다. 그 때의 위치 맞춤은 각 층의 배선 패턴에 미리 형성되어 있는 위치 결정 마크를 화상 인식 장치에 의해 독해 위치 맞춤하는 방법 또는 위치 맞춤용의 핀으로 위치 맞추는 방법을 이용할 수 있다. 그 후, 납땜 접합이 가능한 온도로 가열하고, 플럭스 기능을 갖는 접착제층(207)을 도체 2층 포스트(105)와 내층 플렉시블 배선판(220)의 사이 에 삽입하여 도체 2층 포스트(105)와 내층 플렉시블 배선판(220)의 패드 부분(204)이 납땜 용융접합할 때까지 열압착하고, 다음에 납땜이 용융하지 않는 온도에서 재가열하여 접착제층(207)을 경화시켜 층간을 접착시킴으로써, 외층 한면 배선판(120) 및 내층 플렉시블 배선판(220)을 적층한다 (도 3(b)). 각 층을 적층하는 방법으로서, 예를 들면 진공 프레스 또는 열 라미네이트와 베이킹을 병용하는 방법 등을 이용할 수 있다.

이상 도 1 ~ 도 3을 이용하여, 다층부가 4층인 구성에 대해 설명했지만, 본 발명은 내층 플렉시블 배선판의 한면에만 패드를 마련하고, 상기 패드 상에 외층 한면 배선판의 개편을 1개 레이업한 내층 플렉시블 배선판을 한면으로 한 2층 구성 및 내층 플렉시블 배선판을 양면으로 한 3층 구성을 포함한다. 또한 한면 배선판의 개편을 순차적으로 레이업한 3층 이상의 다층 플렉시블 배선판도 본 발명에 포함된다. 다음에 다층부가 6층인 경우를 설명한다.

6층의 구성인 경우, 단계 A, 단계 B에 의해 얻어지는 최외층을 형성하는 한면 배선판(120)과 중심층을 형성하는 내층 플렉시블 배선판(220)이 4층 구성에서 사용하는 것과 동일한 것을 이용하지만, 각각 최외층과 중심층의 사이에 오는 층은 단계 D (도 4)에서 내층 한면 배선판(420)을 형성한다.

단계 D에서 내층 한면 배선판(420)를 제조하는 방법은 다음의 과정을 포함한다. 폴리이미드 또는 에폭시 수지 등의 수지를 경화시킨 절연재로 이루어지는 지지 기재(402)의 한면에 구리박(401)이 붙은 한면 적층판(410)을 준비한다 (도 4(a)). 이 때, 지지 기재와 구리박의 사이에는 도체 접속의 방해가 되는 스미어의 발생을 막기 위해, 구리박과 지지 기재를 붙여 맞추기 위한 접착제층은 존재하지 않는 것이 바람직하지만, 접착제를 사용하여 붙여 맞추어도 된다. 구리박(401)이 노출할 때까지 지지 기재(402)쪽 면에 지지 기재 개구부(403)를 형성한다 (도 4(b)). 이 때, 레이저법을 이용하면 개구부를 용이하게 형성할 수 있고 또한 작은 직경의 홀도 형성할 수 있다. 또한, 과망간산 칼륨 수용액에 의한 웨트 디스미어 또는 플라즈마 드라이 디스미어의 방법에 의해 지지 기재 개구부(403) 내에 잔존하고 있는 수지를 제거하면 층간 접속의 신뢰성이 향상해 바람직하다. 이들 지지 기재 개구부(403) 내에 도체 2층 포스트(405)가 지지 기재(402)의 면으로부터 돌출하도록 형성한다 (도 4(d)). 도체 2층 포스트(405)는 먼저 페이스트 또는 도금법으로 구리 포스트(404)를 형성 후 (도 4(c)), 금속 또는 합금으로 피복한다. 금속으로는 금, 은, 니켈, 주석, 납, 아연, 비스무트 및 안티몬의 적어도 1종이 사용되고, 단층 또는 2층 이상이어도 된다. 합금으로는 주석, 납, 은, 아연, 비스무트, 안티몬 및 구리로부터 선택되는 적어도 2종 이상의 금속으로 구성되는 납땜이 사용된다. 예를 들면, 주석-납, 주석-은, 주석-아연, 주석-비스무트, 주석-안티몬, 주석-은-비스무트 및 주석-구리 합금이 사용되지만, 납땜의 금속 조합이나 조성으로 한정되지 않고, 최적인 것을 선택하면 된다. 두께는 0.05㎛ 이상이고, 바람직하게는 0.5㎛ 이상이다. 다음에, 지지 기재(402)의 한면에 있는 구리박(401)을 에칭하여 배선 패턴(406)을 형성하고 (도 4(e)), 이 배선 패턴(406)에 플럭스 기능을 갖는 접착제층(407)을 형성한다 (도 4(g)). 이 플럭스 기능을 갖는 접착제층은 인쇄법에 의해 도포하는 방법 등이 있지만, 시트 형상의 접착제를 배선 패턴(406)에 라미네이트 하 는 방법이 간편하다. 이 플럭스 기능을 갖는 접착제층은 상황에 따라 포스트와 접속하기 위한 패드를 갖는 측에 형성하여도 된다. 각 층간의 접속을 위해 접착제층 1층을 삽입하면 된다. 마지막으로, 다층부의 크기에 따라 절단하여 개편의 내층 한면 배선판(420)을 얻는다 (도 4(g)).

단계 E에서 다층 플렉시블 배선판(510)을 형성하기 위하여, 중심층의 내층 플렉시블 배선판(220)에 내층 한면 배선판(420)을 레이업하고, 아울러 그 외측에 최외층이 되는 한면 배선판(120)을 레이업한다.

7층 이상의 구성은 내층 한면 배선판(420)을 필요로 하는 매수 적층시킴으로써 얻어진다.

다층화의 열압착 방법에 대해서는 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. 예를 들면, 중심층으로부터 내층 플렉시블 배선판의 개편을 레이업할 때마다 열압착해도 된다. 또, 모든 외층 한면 배선판의 개편을 레이업한 후, 일괄하여 열압착해도 된다. 또 다른 방법으로는, 레이업의 가접착시에 납땜의 융점을 넘는 열을 가함으로써 2층 포스트와 접속되는 패드를 납땜 용융하여 접착시킨 후, 융점 이하의 온도에서 이 층간 접착제를 경화시켜 원하는 적층판을 제공할 수 있다.

실시예 1

(외층 한면 배선판의 제조)

경화된 에폭시 수지를 포함하는 절연재로 이루어진 두께 50㎛의 지지 기재(102) (스미토모 베클라이트제 스미라이트 APL-4001)의 한 측에 두께 12㎛의 구리 박(101)을 부착하여 한면 적층판(110)을 형성하였다. 이 적층판(110)에 지지 기재(102) 측으로부터 UV 레이저에 의해 100㎛ 지름의 지지 기재 개구부(103)를 형성하고, 과망간산 칼륨 수용액에 의한 디스미어를 실시하였다. 다음에, 이 지지 기재 개구부(103) 내에 전해 구리 도금을 실시하여 높이 55㎛로 한 후, 두께 5㎛의 납땜 도금을 실시하여 도체 2층 포스트(105)를 형성하였다. 다음에, 한면 적층판(110)의 구리박(101)을 에칭하여 배선 패턴(106)을 형성하고, 액상 레지스트 (히타치 케미칼제 SR9000W)을 인쇄하여 표면 피막(107)을 실시하였다. 마지막으로, 적층부의 크기를 가공하여 외층 한면 배선판(120)을 얻었다.

(내층 플렉시블 배선판의 제조)

두께 12㎛의 구리박(201) 및 두께 25㎛의 폴리이미드 필름으로 이루어진 2층 양면판(210) (미츠이 케미칼제 NEX23FE (25T))을 드릴로 천공한 후, 직접 도금하여 전해구리 도금에 의해 쓰루홀(203)을 형성하여 양면판의 표리에 전기적 도통을 형성하였다. 다음에, 에칭에 의해 배선 패턴 및, 도체 2층 포스트(105)를 받을 수 있는 패드(204)를 형성하였다. 그 후, 두께 25㎛의 폴리이미드 (카네가푸치 케미칼제 아피칼 NPI)와 두께 25㎛의 열경화성 접착제 (자사개발재료)를 플렉시블부(330)에 상당하는 부분의 배선 패턴(205)에 적용하여, 배선 패턴(205)에 표면 피복(206)을 형성하였다. 또한, 다층부(320)에 상당하는 부분의 배선 패턴(204)에 두께 20㎛의 열경화성의 플럭스 기능을 갖는 접착제 시트 (스미토모 베이클라이트제 층간 접착 시트 RCF)를 라미네이트 하여 플럭스 기능을 갖는 접착제층(207)을 형성함으로써, 시트 면에 부착된 내층 플렉시블 배선판(220)을 형성하였다.

(다층 플렉시블 배선판의 제조)

외층 한면 배선판(120)을 내층 플렉시블 배선판(220)의 양면에 위치 맞춤용의 핀 가이드를 갖는 부착 치구를 이용하여 레이업하였다. 그 후, 진공식 가압 라미네이터로 130℃, 0.2MPa에서 60초간 가접착한 후, 유압식 프레스로 260℃, 0.02MPa에서 30초간 프레스하였다. 플럭스 기능을 갖는 접착제층(207)을 끼워, 도체 2층 포스트(105)를 내층 플렉시블 배선판(220)의 패드(204)에 납땜하여 금속 접합을 형성하고, 그 다음에 150℃에서 60분간 가열하여 층간을 적층한 (다층) 플렉시블 배선판(310)을 얻었다.

실시예 2

외층 한면 배선판 제작시, 지지기재 개구부(103)의 지름을 최소 50㎛까지 줄이고, 도체 2층 포스트(105)를 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 플렉시블 배선판을 얻었다.

실시예 3

내층 플렉시블 배선판의 다층부(320)에 상당하는 부분의 배선 패턴(204)에 납땜 도금을 실시한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 플렉시블 배선판을 얻었다.

비교예 1

내층 플렉시블 배선판(220)의 배선 패턴 전면에 표면 피복(206)을 형성하고, 도체 포스트(105)를 받는 패드의 역할을 하는 표면 피복에 CO₂ 레이저로 개구부를 형성하며, 디스미어를 실시하는 공정을 추가한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 플렉시블 배선판을 얻었다.

비교예 2

내층 플렉시블 배선판(220)의 플럭스 기능을 갖는 접착제 시트(207)를 플럭스 기능을 갖지 않는 일반적인 접착제 시트 (듀퐁제 파이라락스 LF100)으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층 플렉시블 배선판을 얻었다.

실시예 1~3의 다층 플렉시블 배선판은 금속끼리로 층간 접속부가 확실히 금속 접합되어 있고, 온도 사이클링 시험에서는 단선 불량의 발생이 없고 금속 접합부의 접합 상태도 양호하다. 또, 절연 저항 시험에서도 절연 저항이 상승하지 않았다. 또한, 외층 한면 배선판을 개편으로 절단함으로써 시트 상태로 적층한 경우보다도 적층의 위치 정확도가 높아 수율이 향상했다. 그러나, 비교예 1의 경우 다층 플렉시블 배선판의 수율이 저하하고, 제조 및 재료 비용이 높아졌다. 비교예 2의 경우 2층 포스트와 2층 포스트를 받는 패드간의 금속 접합이 이루어지지 않았다.

본 발명에 따르면, 금속 표면의 청정화 기능을 가진 층간 접착제를 이용함으로써, 배선판의 적층에 있어서의 금속 접합부를 신뢰성 높게 접속할 수 있고, 외층 한면 배선판 표면상에는 쓰루홀 등의 접속용 홀이 없기 때문에 고밀도의 회로 배선이나 고밀도로 부품을 실장할 수 있다. 아울러, 개편의 배선판을 적층함으로써, 우량품만을 적층할 수 있고, 수율이 높은 다층 플렉시블 배선판을 제조할 수 있다.

Claims (22)

1. (i) 절연재로 이루어지는 지지 기재의 한 측에 형성된 배선 패턴 및 상기 배선 패턴으로부터 상기 지지 기재의 상기 배선 패턴과는 반대 측의 한면에 돌출한 구리와 금속 또는 구리와 합금으로 이루어지는 도체 2층 포스트를 갖고, 또한 최외층 이외의 상기 지지 기재는 상기 도체 2층 포스트와는 반대 측의 면에 도체 포스트와 접속하기 위한 패드를 가지며, 상기 배선 패턴에는 표면 피복을 실시하지 않은 복수 개의 한면 배선판, (ii) 적어도 한면에 상기 도체 2층 포스트와 접속하기 위한 패드를 갖고, 플렉시블부에는 표면 피복을 실시하고 다층부에는 표면 피복을 실시하지 않은 배선 패턴을 포함하는 플렉시블 배선판, 및 (iii) 각 회로 기판을 적층 일체화시키는, 플럭스 기능을 갖는 접착제층을 포함하고,

   상기 도체 포스트와 패드가 상기 접착제층을 통해 금속 또는 합금에 의해 접속되고, 상기 배선 패턴이 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 플렉시블 배선판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 플렉시블 배선판이 절단된 개편(個片)인 다층 플렉시블 배선판.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 금속이 금, 은, 니켈, 주석, 납, 아연, 비스무트, 안티몬 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 다층 플렉시블 배선판.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 합금이 주석, 납, 은, 아연, 비스무트, 안티몬 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2종을 포함하는 다층 플렉시블 배선판.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 합금이 주석, 납, 은, 아연, 비스무트, 안티몬 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2종을 포함하는 다층 플렉시블 배선판.
6. 절연재로 이루어지는 지지 기재에 홀을 뚫은 후, 상기 기재의 홀이 뚫린 측의 한면에 돌출한 구리와 금속 또는 구리와 합금으로 이루어지는 도체 2층 포스트를 형성하는 공정; 상기 지지 기재의 상기 도체 2층 포스트와는 반대 측에 배선 패턴을 형성하는 공정; 최외층 이외의 상기 지지 기재의 상기 도체 2층 포스트와는 반대 측의 패드를 갖는 배선 패턴 측에 플럭스 기능을 갖는 접착제층을 전면에 라미네이트 또는 인쇄로 형성하여 한면 배선판을 형성하는 공정; 적어도 한면에 상기 도체 2층 포스트와 접합하기 위한 패드를 갖는 배선 패턴을 포함하는 플렉시블 배선판을 형성하는 공정; 상기 플렉시블 배선판의 패드를 갖는 배선 패턴 측에 플럭스 기능을 갖는 접착제층을 전면 혹은 부분적으로 라미네이트 또는 인쇄로 형성하는 공정; 및 상기 도체 2층 포스트와 상기 패드를 상기 플럭스 기능을 갖는 접착제층을 통해 열압착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 플렉시블 배선판의 제조 방법.
7. 제 6 항 기재의 제조 방법에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 다층 플렉시블 배선판.
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