JP2013507777A

JP2013507777A - フレキシブル多層基板の金属層構造及びその製造方法

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Publication number: JP2013507777A
Application number: JP2012533460A
Authority: JP
Inventors: 之光楊
Original assignee: Princo Corp
Current assignee: Princo Corp
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2013-03-04
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Abstract

フレキシブル多層基板の金属層構造及びその製造方法を提供する。該金属層構造は、第１金属層（300）及び誘電層（308）を含み、該第１金属層（300）は本体（302）及び組み込みベース（304）から構成される。該本体（302）は、組み込みベースの上方に位置し、かつ組み込みベース（304）の底面積は本体（302）の底面積より大きい。誘電層（308）が第１金属層（300）の本体（302）及び組み込みベース（304）に被覆された後、第１金属層（300）の位置にビアホールを形成して、第１金属層（300）の本体（302）と誘電層（308）上の第２金属層（310）とが接合されるようにする。本体（302）及び組み込みベース（304）は一体成形され、かつ同時に形成することができる。該金属層構造をフレキシブル多層基板のパッド、又は金属回路として使用される場合、金属層と誘電層との間の分離現象を防止し、かつフレキシブル多層基板は高い信頼性を備える。

Description

本発明は、多層基板の金属層構造及びその製造方法に関し、特にフレキシブル多層パッケージ基板の金属層構造及びその製造方法に関する。

多層基板は、パッケージ基板、印刷回路基板、フレキシブルパッケージ基板及びフレキシブル回路基板等を製造する分野に使用され、高密度システムへの整合は現今電子製品の小型化の必然な傾向であり、特にフレキシブル多層基板を利用してフレキシブルパッケージ構造を製造すると、各種類製品にいっそう有効的に適用でき、小型化の需要と符合する。フレキシブル多層基板の厚さがいっそう薄く、多層基板の路線密度(routing density)が高いほど、フレキシブル多層基板の金属層構造のサイズに対する要求も精密になる。従来技術におけるフレキシブル多層基板は、普通2〜3層しか製造できなくなり、毎層の厚さは約50〜60μmであり、金属層の厚さは約30μm前後である。

図１は、従来技術におけるフレキシブル多層基板の金属層構造の側辺に気泡ができた時の概略図を示す。従来のフレキシブル多層基板は、金属層100と、金属層100に被覆される誘電層102を備える。従来のフレキシブル多層基板の金属層100の多くは、エッチング又は積層法によって金属層を形成し、金属層100を金属回路又はパッドにする場合は、図面に示したように、その断面の形は矩形又は長方形である。金属層を製造する時に、例えば金属層の辺縁に気泡が形成する等の問題がよく発生するため、図面に示したように、接着不良又は剥離現象を引き起こす。そのため、更には、フレキシブル多層基板の製造の良率低下を引き起こす可能性がある。特に、上記のフレキシブル多層基板の製造厚さがさらに薄くなると同時に金属層の厚さも薄くなると、上記の接着不良又は剥離現象による影響はもっと目に見える。

図2は、従来技術におけるフレキシブル多層基板の金属層構造が、外力の原因で半田ボールと共に多層基板から剥離される概略図を示す。金属層100を金属回路又はパッドとする時、図面に示したように、その断面の形は矩形又は長方形である。かつ、金属層100をICに対してパッケージ接続する金属層とする場合には、フレキシブル多層基板の金属層100に被覆される誘電層102に対して開孔して、金属材料106を埋め入れた後、半田ボール108と接合する。上述したように、フレキシブル多層基板をフレキシブルパッケージ基板及びフレキシブル回路基板とする時は、ねじりやすい製品に応用され、言い換えると、このフレキシブル基板が捩れられる場合、金属層100と半田ボール108との間の結合力が強いため、金属層100と半田ボール108とが共にねじり外力によって多層基板から剥離される問題が発生する可能性がある。上記の場合は図２に示したようになる。同様に、特に、上記のフレキシブル多層基板の製造厚さをさらに薄くなると同時に金属層厚さも薄くなる時は、上記の剥離現象の影響はもっと顕著になる。

本発明の目的は、フレキシブル多層基板の製造厚さがさらに薄くなると共に、金属層厚さもさらに薄くなった時にも、前記の問題を有効的に解決でき、金属層構造と接触している誘電層との間に層間分離又は分離が発生しにくく、もっと高い信頼性を持つフレキシブル多層基板の金属層構造及びその製造方法を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために、本発明におけるフレキシブル多層基板の金属層構造は次の特徴を持つ。金属層構造は第１金属層及び誘電層を含む。第１金属層は本体及び組み込みベースを備え、本体は組み込みベースの上方に位置し、かつ組み込みベースの底面積は本体の底面積より大きい。誘電層は第１金属層の本体及び組み込みベースに被覆され、第１金属層の位置でビアホールを形成して、第１金属層の本体と誘電層の上の第２金属層が接合するようにする。本体及び組み込みベースは、一体に成形、かつ同時に形成することができる。又は、同じ又は異なる金属材料を使用して、異なる工程を通して、先ず組み込みベースを形成した後、また組み込みベースの上に本体を形成する。

上記目的を達成するために、本発明におけるフレキシブル多層基板の金属層構造の製造方法は、次のステップを含むことを特徴とする。第１誘電層に少なくとも一つのフォトレジスト層を塗布するステップと、第１金属層の予定の位置で、フォトレジスト層に対して現像するステップと、予定の位置に位置されるフォトレジスト層を除去するステップと、予定の位置に前記第１金属層を形成するが、前記第１金属層の底面積がピーク面積より大きくて、本体及び組み込みベースを備えた前記金属層構造を形成するステップ。

上記目的を達成するために、本発明におけるもう一つのフレキシブル多層基板の金属層構造の製造方法は、次のステップを含むことを特徴とする。第１誘電層に第１フォトレジスト層を塗布するステップと、第１金属層の予定の位置で、第１フォトレジスト層に対して現像するステップと、予定の位置に位置される第１フォトレジスト層を除去するステップと、予定の位置に第１金属層の組み込みベースを形成するステップと、第１フォトレジスト層を除去した後、第２フォトレジスト層を塗布するステップと、第１金属層の予定の位置で、第２フォトレジスト層に対して現像するステップと、予定の位置に位置される第２フォトレジスト層を除去し、第２フォトレジスト層の開口が第１フォトレジスト層の開口より小さくなるようにするステップと、予定の位置に第１金属層の本体を形成して，本体の下方に組み込みベースを形成し、かつ組み込みベースの底面積が本体の底面積より大きい金属層構造を形成するステップ。

本発明における前記フレキシブル多層基板の金属層構造は、パッケージ基板に用いられるだけでなく、更にはフレキシブル印刷回路基板又はフレキシブルパッケージ基板の製造の技術領域にも用いられる。本発明における金属層構造の製造方法の主旨は、本体及び組み込みベースを備える金属層構造を製造することであり，上方に第２誘電層を被覆した後、厚さの薄いフレキシブル多層基板の金属層構造と隣接して接触している誘電層との間に層間分離又は分離現象が発生しにくくなって、フレキシブル多層基板とするパッド又は金属回路がもっと高い信頼性を持つようになる。

図１は従来技術におけるフレキシブル多層基板の金属層構造の側辺に気泡ができた時の概略図を示す。図２は従来技術におけるフレキシブル多層基板の金属層構造が、外力の原因で半田ボールと共に多層基板から剥離される概略図を示す。図３は本発明におけるフレキシブル多層基板の金属層構造の第１実施例の断面概略図を示す。図４は本発明におけるフレキシブル多層基板の金属層構造の第２実施例の断面概略図を示す。図５は本発明におけるフレキシブル多層基板の金属層構造の第１実施例の製造方法の概略図を示す。図６は本発明におけるフレキシブル多層基板の金属層構造の第２実施例の製造方法の概略図を示す。

次に、図面を参照しながら、フレキシブル多層基板の金属層構造及びその製造方法の具体的な実施方法に対して詳しく説明する。

図３を参照すると、本発明におけるフレキシブル多層基板の金属層構造の第１実施例の断面概略図を示す。本実施例で、フレキシブル多層基板の金属層構造はパッドとし，フレキシブル多層基板はIC(未図示)に対してパッケージ接続することに用いられる。フレキシブル多層基板の金属層構造は第１金属層300を含み、第１金属層300は本体302と組み込みベース304と第２誘電層308とを備える。フレキシブル多層基板は第１金属層300の下方に位置する第１誘電層200をさらに備え、図３に示したように、本体302は組み込みベース304の上方に位置し、かつ組み込みベース304の底面積は本体302の底面積より大きい。第２誘電層308は、第１金属層300の本体302及び組み込みベース304に被覆される。第２誘電層308を被覆した後、図面に示したように、組み込みベース304は第１誘電層200及び第２誘電層308によって締め付けられる。

本体302の上方の第２誘電層308にビアホールを形成して、本体302と半田ボール310とが接合され、IC(未図示)に対してパッケージ接続するようにする。第１金属層300の側辺に気泡ができる場合、組み込みベース304は、気泡によって引き起こす剥離と層間分離との影響を減らすことができる。また、第１金属層300と第１誘電層200との間の結合に一定の強度は備えるが、本具体的実施方法では、組み込みベース304が第１誘電層200と第２誘電層308とによって締め付けられる力を利用して、フレキシブル多層基板が捻れる場合に発生する第１金属層300と半田ボール310とが共に多層基板から剥離される問題を有効的に解決することができる。特に、本具体的実施方法におけるフレキシブル多層基板の層数は6〜7層さらには10層に達し、かつその毎層の実際の厚さは約10μmまで薄くなり、第１金属層300の厚さは更にたった5μm前後だけで、従来技術の厚さに比べてずっと薄いため、金属層構造の側辺に気泡ができるとか、金属層と相隣して接触している誘電層との間に接着不良又は剥離の現象が発生することを避けることが一層必要になる。本具体的実施方法で、フレキシブル多層基板の金属層構造をホール・パッドとする場合を例に挙げたが、同様に、フレキシブル多層基板の金属層構造を金属回路とすると、上方で接合されるのはもう一層の金属回路である。同様に、金属層構造と隣接して接触している誘電層との間の接着不良又は剥離の現象を避けることができる。従って、本具体的実施方法における多層基板の金属層構造は、従来技術における欠点が解決でき、フレキシブル多層基板の信頼性を効率的に高めることができる。

図４を参照すると、本発明におけるフレキシブル多層基板の金属層構造の第２実施例の断面概略図を示す。本実施例で、フレキシブル多層基板の金属層構造はホール・パッドとして用いられ、フレキシブル多層基板はIC(未図示)に対してパッケージ接続することに用いられる。フレキシブル多層基板の金属層構造は第１金属層400を含み、それは本体402と組み込みベース404と第２誘電層308とを備える。フレキシブル多層基板は、その下方に第１誘電層200をさらに備え、図面に示したように，本体402は組み込みベース404の上方に位置し、かつ組み込みベース404の底面積は本体402の底面積より大きい。第２誘電層308は、第１金属層400の本体402及び組み込みベース404に被覆される。第２誘電層308を被覆した後，図面に示したように、組み込みベース404は第１誘電層200及び第２誘電層308によって締め付けられる。本体402の上方に位置する第２誘電層308にビアホールを形成して、本体402と半田ボール310とが接合され、IC(未図示)に対してパッケージ接続するようにする。

図面に示したように、本発明の第１実施例との違うところは、第２実施例では、本体402と組み込みベース404とが同じ又は異なる金属材料によって形成される。そして、本体402と組み込みベース404は、同じ工程によって一体成形され、同時に形成されることができる。その他、二つの工程によって、先ず組み込みベース404を形成した後に、組み込みベース404の上に本体402を形成することもできる。同様に、フレキシブル多層基板の金属層構造を金属回路とすると、上方で接合されるのはもう一層の金属回路である。

本実施例も、第１金属層400の側辺にできた気泡によって引き起こす剥離と層間分離との影響、又は金属層構造と相隣して接触している誘電層との間に発生する接着不良又は剥離の現象を避けることができる。従って、本発明におけるフレキシブル多層基板の金属層構造は、従来技術の前記欠点を解決することができて、フレキシブル多層基板の信頼性を有効に高めることができる。その他に、本発明における第１実施例、第２実施例で、金属層の材料は銅であってもよく、誘電層の材料はポリイミドであってもよい。

図５は、本発明におけるフレキシブル多層基板の金属層構造の第１実施例の製造方法の概略図を示す。図３と一緒に参照すると、本実施例におけるフレキシブル多層基板の金属層構造の製造方法は次のステップを含む：第１誘電層200にネガティブフォトレジスト層306を塗布するステップ。第１金属層300の予定の位置で，ネガティブフォトレジスト層306に対して露光と現像するステップ。予定の位置に位置されるネガティブフォトレジスト層306を除去するステップ。しかし、ネガティブフォトレジスト層306の上方のフォトレジスト層の受光される程度が下方のネガティブフォトレジスト層306より広いため、予定の位置に隣接するネガティブフォトレジスト層306の辺縁は図面に示したように、上側が下側より張り出した構造を形成する。続いて、図面に示したように、予定の位置に，本体302と組み込みベース304との金属層構造を備えた第１金属層300を形成するステップ。そして、第１金属層300を形成する時、ネガティブフォトレジスト層306の辺縁の上側が下側より張り出しているため、組み込みベース304は本体302の外方へ延出し、又はネガティブフォトレジスト層306に達することができる。図３に示したように、第１金属層の底面積はピーク面積より大きく、すなわち、組み込みベース304の面積は本体302の面積より大きい。

図３に示したように、ネガティブフォトレジスト層306を除去した後、第１金属層300の本体302及び組み込みベース304に第２誘電層308を被覆する。組み込みベース304は第１誘電層200及び第２誘電層308によって締め付けられる。続いて、第１金属層300の位置にビアホールを形成した後、上方の第２金属層(半田ボール310又は、もう一つの金属回路)と接合することができ、第１金属層300をホール・パッドとすると、半田ボール310と接合して、パッケージし；第１金属層300を金属回路とすると、もう一つの金属回路と接合して、フレキシブル多層基板の相互接続（interconnection）を実現する。

図６は、本発明におけるフレキシブル多層基板の金属層構造の第２実施例の製造方法の概略図を示す。本発明における第２実施例の製造方法は二つの方式で製造することができる。その一つは、少なくとも二層の現像速度が異なる上下側の第１フォトレジスト層406と第２フォトレジスト層408とを直接に形成する方式である。第１フォトレジスト層406と第２フォトレジスト層408とはポジティヴフォトレジスト層又はネガティブフォトレジスト層であることができ、同時に第１フォトレジスト層406と第２フォトレジスト層408とに対して現像できる。しかし、第１フォトレジスト層406と第２フォトレジスト層408との現像速度が異なるため、図面に示したように、サイズの異なる開口が形成される。第１フォトレジスト層406の開口は第２フォトレジスト層408の開口より大きい。予定の位置に第１金属層400を形成する時、本体402及び組み込みベース404を備えた金属層構造が形成される。本発明における本製造方法は、同じ金属材料で、本体402及び組み込みベース404を同時に形成することができる。

図４と一緒に参照すると、本発明における第２実施例を第２の方式によって製造する場合、本発明におけるフレキシブル多層基板の金属層構造の製造方法は次のステップを含む：即ち、
第１誘電層200に第１フォトレジスト層406を塗布するステップ、第１金属層400の予定の位置で、第１フォトレジスト層406に対して現像するステップ、予定の位置に位置する第１フォトレジスト層406を除去するステップ、予定の位置に第１金属層400の組み込みベース404を形成するステップ、第１フォトレジスト層406を除去した後、第２フォトレジスト層408を塗布するステップ、第１金属層400の予定の位置で、第２フォトレジスト層408に対して現像するステップ、予定の位置に位置する第２フォトレジスト層408を除去して、第２フォトレジスト層408の開口が第１フォトレジスト層406の開口より小さくするステップ、予定の位置に第１金属層400の本体402を形成し、形成した本体402が組み込みベース404の上方に位置するようにして，組み込みベース404の底面積が本体402の底面積より大きい金属層構造を完成するステップ、を含む。

続いて、図４に示したように、第１金属層400の本体402及び組み込みベース404に第２誘電層308を被覆するステップ。組み込みベース404は第１誘電層200及び第２誘電層308によって締め付けられる。続いて、第１金属層400の位置にビアホールを形成した後、上方に位置する第２金属層(半田ボール310又は、もう一つの金属回路)と接合することができ、第１金属層400をホール・パッドとすると、半田ボール310と接合して、パッケージし；第１金属層400が金属回路とすると、もう一つの金属回路と接合して、フレキシブル多層基板の相互接続を実現する。本発明におけるこの製造方法は、同じ又は異なる金属材料を利用して、二つの工程によって、先ず組み込みベース404を形成した後に、組み込みベース404の上に本体402を形成する。

以上は、ただ本発明における好ましい実施方法に対して説明しただけで、本発明が属する技術分野の通常の知識を持っている技術者は、本発明の構想と範囲を逸脱しない範囲でさまざまな修正と改変ができ、このような修正と改変も本発明の保護の範囲と見なすべきである。

Claims

フレキシブル多層基板の金属層構造であって、
本体と組み込みベース（embedded base）とを備え、前記本体は前記組み込みベースの上方に位置され、かつ前記組み込みベースの底面積が前記本体の底面積より大きい第１金属層と、
前記第１金属層の前記本体及び前記組み込みベースに被覆され、前記第１金属層の前記本体と前記誘電層の上方の第２金属層とを接合するように、前記第１金属層の位置にビアホールが形成される誘電層と、を含むことを特徴とする金属層構造。
前記本体及び前記組み込みベースは一体成形され、かつ同時に形成されることを特徴とする請求項１に記載の金属層構造。
前記第１金属層の前記本体及び前記組み込みベースは同時に形成されることを特徴とする請求項２に記載の金属層構造。
前記本体及び前記組み込みベースは、同じ金属材料によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の金属層構造。
前記本体及び前記組み込みベースは、二種類の金属材料によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の金属層構造。
前記本体及び前記組み込みベースは、二つの工程によって形成され、先に前記組み込みベースが形成された後に、前記組み込みベースの上に前記本体が形成されることを特徴とする請求項５に記載の金属層構造。
前記第１金属層の材料が銅であることを特徴とする請求項１に記載の金属層構造。
前記第２金属層の材料が銅であることを特徴とする請求項１に記載の金属層構造。
前記第２金属層の材料がスズであることを特徴とする請求項１に記載の金属層構造。
前記誘電層の材料がポリイミドであることを特徴とする請求項１に記載の金属層構造。
前記第１金属層は、前記フレキシブル多層基板のパッドであることを特徴とする請求項１に記載の金属層構造。
前記第２金属層は、パッケージ用のスズボールであることを特徴とする請求項１１に記載の金属層構造。
前記第１金属層は、前記フレキシブル多層基板の中の金属回路であることを特徴とする請求項１に記載の金属層構造。
前記第２金属層は、前記フレキシブル多層基板の中の金属回路であることを特徴とする請求項１３に記載の金属層構造。
フレキシブル多層基板の金属層構造の製造方法であって、
第１誘電層に少なくとも一つのフォトレジスト層を塗布するステップと、
第１金属層の予定の位置で、前記フォトレジスト層に対して現像するステップと、
前記予定の位置に配置される前記フォトレジスト層を除去するステップと、
予定の位置に前記第１金属層を形成するが、前記第１金属層の底面積がピーク面積より大きくて、本体及び組み込みベースを備えた前記金属層構造を形成するステップと、を含むことを特徴とする金属層構造の製造方法。
前記第１金属層を形成するステップの後に、前記第１金属層の前記本体及び前記組み込みベースに第２誘電層を被覆するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
前記組み込みベースは、前記第１誘電層及び前記第２誘電層によって締め付けられることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
前記第２誘電層を被覆するステップの後に、前記本体と前記第２誘電層の上の第２金属層とが接合されるように、前記第１金属層の位置にビアホールを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
前記第２金属層の材料が銅であることを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
前記第２金属層の材料がスズであることを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
前記第２金属層がパッケージ用のスズボールであることを特徴とする請求項２０に記載の製造方法。
前記第１誘電層と前記第２誘電層との材料がポリイミドであることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
前記第１金属層の材料が銅であることを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
少なくとも一つのフォトレジスト層を塗布するステップで、ネガティブフォトレジスト層を塗布することを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
前記第１金属層の前記本体及び前記組み込みベースは同時に形成されることを特徴とする請求項２４に記載の製造方法。
少なくとも一つのフォトレジスト層を塗布するステップで、少なくとも二つの現像速度が異なる上下側フォトレジスト層を塗布し、その前記上側フォトレジスト層の現像速度が前記下側フォトレジスト層の現像速度より小さいことを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
前記第１金属層の前記本体及び前記組み込みベースは同時に形成されることを特徴とする請求項２６に記載の製造方法。
フレキシブル多層基板の金属層構造の製造方法であって、
第１誘電層に第１フォトレジスト層を塗布するステップと、
第１金属層の予定の位置で、前記第１フォトレジスト層に対して現像するステップと、
前記予定の位置に配置される前記第１フォトレジスト層を除去するステップと、
前記予定の位置に前記第１金属層の組み込みベースを形成するステップと、
前記第１フォトレジスト層を除去した後に、第２フォトレジスト層を塗布するステップと、
前記第１金属層の前記予定の位置で、前記第２フォトレジスト層に対して現像するステップと、
前記予定の位置に配置される前記第２フォトレジスト層を除去して、前記第２フォトレジスト層の開口が前記第１フォトレジスト層の開口より小さくするステップと、
前記予定の位置に前記第１金属層の本体を形成するが、形成された前記本体は前記組み込みベースの上方に位置され、かつ前記組み込みベースの底面積が前記本体の底面積より大きい金属層構造を形成するステップと、を含むことを特徴とする製造方法。
前記第１金属層を形成するステップの後に、前記第１金属層の前記本体及び前記組み込みベースに第２誘電層を被覆するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の製造方法。
前記組み込みベースは、前記第１誘電層及び前記第２誘電層によって締め付けられることを特徴とする請求項２９に記載の製造方法。
前記第２誘電層を被覆するステップの後に、前記本体と前記第２誘電層の上の第２金属層とが接合されるように、前記第１金属層の位置にビアホールを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載の製造方法。
前記第２金属層の材料は銅であることを特徴とする請求項３１に記載の製造方法。
前記第２金属層の材料はスズであることを特徴とする請求項３１に記載の製造方法。
前記第２金属層はパッケージ用のスズボールであることを特徴とする請求項３３に記載の製造方法。
前記第１誘電層と前記第２誘電層との材料がポリイミドであることを特徴とする請求項２９に記載の製造方法。
前記第１金属層の材料は銅であることを特徴とする請求項２９に記載の製造方法。