JP5989329B2 - プリント回路基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、プリント回路基板の製造方法に関する。
電子産業の発達につれて電子部品の高機能化及び小型化が要求されており、特に、ポータブル電子機器の様々な分野における技術的な発達が最も急速に進んでいる。
既存のICとメインボードとを連結するためのインターポーザー(interposer)としてリードフレームが使用されていたが、ICのI/O数がますます増加するにつれて、インターポーザー(interposer)として、プリント回路基板を使用するようになった。しかし、近年、CSP(Chip Scale Package)というパッケージが注目される傾向にある。
そして、初期には、いくつかのICのみがインターポーザー(interposer)としてCSPを使用したが、現在は、ポータブル機器の小型化の傾向が加速化しており、ほとんどのインターポーザーがCSP基板を適用する傾向に変化している。
このような変化の中、多層基板の需要が増加し、二層以上の基板において薄板化が要求されている。
一方、特許文献1には、従来技術による半導体パッケージが開示されている。
従来技術による半導体パッケージは、基板上に半導体チップが実装された構造を有している。
しかし、このような従来技術による半導体パッケージの構造は、最近要求されている高機能化及び薄板化を同時に満たすには無理がある。
韓国登録特許第0127034号
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためのものであって、本発明の一側面は、高機能化及び薄板化を同時に満すことができるプリント回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の側面は、内部下面に平坦な半導体チップが挿入されるキャビティを有するプリント回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施例によるプリント回路基板の製造方法は、第1絶縁材及び前記第1絶縁材上に形成された第2絶縁材を含む絶縁層と、前記絶縁層の内層及び外層に形成された回路パターンと、前記第1絶縁材又は第2絶縁材に複数個形成された半導体チップ挿入用キャビティと、を含むプリント回路基板を製造する方法であり、前記半導体チップ挿入用キャビティの内部底面は、前記第1絶縁材上に形成されたキャビティ形成用ストッパー層が除去されて、前記第1絶縁材が露出されるように形成される段階を含む、プリント回路基板の製造方法である
ここで、前記回路パターンは、三層からなることができるプリント回路基板の製造方法である
また、前記絶縁層上に形成され、前記外層に形成された回路パターンのうち一部を露出させる開口部を有するソルダレジスト層をさらに含むことができるプリント回路基板の製造方法である
また、前記外層に形成された回路パターンは、ワイヤボンディング用パッド及びバンプ形成用パッドを含むことができるプリント回路基板の製造方法である
また、前記ワイヤボンディング用パッド及びバンプ形成用パッドの上に形成された表面処理層をさらに含むことができるプリント回路基板の製造方法である
本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。
本発明は、三層構造を有するプリント回路基板に半導体チップ挿入用キャビティを加工することにより、積層される半導体チップの個数を増加させて高機能化を果たすとともに、薄板化の要求を満すことができるという効果を有する。
また、本発明は、絶縁層の内層にキャビティ形成用ストッパー層を形成した後、レーザ及びエッチング工程を用いてキャビティを形成することにより、キャビティの内部下面を平坦化してキャビティに挿入される半導体チップを容易に整列できるようにする効果を有する。
更に、本発明は、半導体チップ挿入用キャビティを複数個形成することにより、多数の半導体チップを同時に収容することができ、容易に高機能化を果たすことができるという効果を有する。
本発明の一実施例によるプリント回路基板の構造を示す断面図である。 本発明の一実施例によるプリント回路基板の半導体チップ挿入用キャビティに半導体チップが挿入された状態を示す断面図である。 本発明の一実施例によるプリント回路基板の製造方法を順に説明するための工程断面図である。 本発明の一実施例によるプリント回路基板の製造方法を順に説明するための工程断面図である。 本発明の一実施例によるプリント回路基板の製造方法を順に説明するための工程断面図である。 本発明の一実施例によるプリント回路基板の製造方法を順に説明するための工程断面図である。 本発明の一実施例によるプリント回路基板の製造方法を順に説明するための工程断面図である。 本発明の一実施例によるプリント回路基板の製造方法を順に説明するための工程断面図である。
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係わる以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するにあたり、係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。本明細書において、第1、第2などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、前記構成要素は前記用語によって限定されない。
以下、添付された図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
(プリント回路基板)
図1は、本発明の一実施例によるプリント回路基板の構造を示す断面図であり、図2は、本発明の一実施例によるプリント回路基板の半導体チップ実装用キャビティに半導体チップが挿入された状態を示す断面図である。
図1を参照すると、本発明によるプリント回路基板100は、絶縁層110と、絶縁層110の内層及び外層に形成された回路パターン120と、絶縁層110に形成された半導体チップ挿入用キャビティ140と、を含む。
本実施例において、絶縁層110は、図1に図示されたように、第1絶縁材110aと、第1絶縁材110a上に形成された第2絶縁材110bと、を含む。
ここで、前記第1絶縁材110a及び第2絶縁材110bとしては、樹脂絶縁材が使用されることができる。
前記樹脂絶縁材としては、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂、又はこれらにガラス繊維又は無機フィラーのような補強材が含浸された樹脂、例えば、プリプレグ(prepreg)が使用されてもよく、また熱硬化性樹脂及び/又は光硬化性樹脂などが使用されてもよいが、特にこれに限定されるものではない。
本実施例によるプリント回路基板100は、図1に図示したように、回路パターン120が三層に形成することができる。
即ち、前記のように、二層の絶縁材を積層した絶縁層110を形成し、絶縁層110の内層には内層回路パターン120aを、絶縁層110の外層には外層回路パターン120bを形成し、図1のように、一層の内層回路パターン120aと、二層の外層回路パターン120bと、を含む三層構造の回路パターン120を形成することができる。
ここで、内層回路パターン120aは、回路パターンだけでなく、半導体チップ挿入用キャビティ140を形成するためのストッパー層122(図3参照)を含むが、これについては、以下の製造方法で詳細に説明する。
また、本実施例によるプリント回路基板100は、回路パターン120を連結するために形成されたビア125をさらに含むことができる。
前記回路パターン120及びビア125は、めっき層からなってもよく、特にこれに限定されるものではない。
ここで、前記回路パターン120及びビア125がめっき層からなる場合、前記めっき層は無電解めっき層及び電解めっき層を含むことができる。
また、本実施例によるプリント回路基板100は、半導体チップ挿入用キャビティ140を含むことができる。
図1では、一つの半導体チップ挿入用キャビティ140が形成されたことを図示しているが、特にこれに限定されず、複数個の半導体チップ挿入用キャビティ140を形成することができる。
また、図1では、第2絶縁材110bに半導体チップ挿入用キャビティ140が形成されたことを図示しているが、特にこれに限定されず、第1絶縁材110aに形成することもまた可能である。
また、本実施例によるプリント回路基板100は、外層回路パターン120bを保護するために絶縁層110上に形成されたソルダレジスト層150をさらに含むことができる。
ここで、外層回路パターン120bは、ワイヤボンディング(wire bonding)用パッド121a及びバンプ形成用パッド121bを含むことができ、ソルダレジスト層150は、半導体チップ挿入用キャビティ140、ワイヤボンディング(wire bonding)用パッド121a及びバンプ形成用パッド121bを露出させるように形成されることができる。
ソルダレジスト層150は、一般的に最外層回路を保護する保護層の機能を行い、電気的絶縁のために形成されるものである。
ソルダレジスト層150は、当業界に公知されたように、例えば、ソルダレジストインク、ソルダレジストフィルム又はカプセル化剤などで構成されてもよく、特にこれに限定されるものではない。
また、本実施例によるプリント回路基板100は、前記露出されたワイヤボンディング(wire bonding)用パッド121a及びバンプ形成用パッド121bの上にそれぞれ形成された表面処理層130a、130bをさらに含むことができる。
本実施例によるプリント回路基板100の半導体チップ挿入用キャビティ140に半導体チップ200が挿入され、前記半導体チップ200がワイヤ210を用いてプリント回路基板100のワイヤボンディング用パッド121aに連結された状態を図2に示した。
図2では、一つの半導体チップ200が半導体チップ挿入用キャビティ140に挿入されたことを図示しているが、挿入された半導体チップ200上に複数個の半導体チップ(不図示)を積層実装できることは自明である。
また、図1及び図2には、一つの半導体チップ挿入用キャビティ140を図示しているが、本実施例によるプリント回路基板100は、複数個の半導体チップ挿入用キャビティ140を備えることができる。
これにより、同時に多数の半導体チップを収容することができるため、容易にパッケージの高機能化を果たすことができる効果を有する。
従来技術による半導体パッケージでは、基板上に実装された半導体チップ上に複数個の半導体チップを積層する場合、全体製品の厚さに制限があり、多数の半導体チップを積層することが容易でなかったため、高機能化の実現が難しいという問題があった。
しかし、前記のように、本実施例によるプリント回路基板は、半導体チップ挿入用キャビティを形成してプリント回路基板に最初に実装される半導体チップをプリント回路基板内部に挿入することにより、全体製品の厚さを前記半導体チップ挿入用キャビティくらい減らすことができ、半導体チップの追加積層が可能になるため、パッケージの高機能化を容易に果たすことができる。
(プリント回路基板の製造方法)
図3〜図8は、本発明の一実施例によるプリント回路基板の製造方法を順に説明するための工程断面図である。
まず、図3を参照すると、内層回路パターン120aが形成された絶縁層110からなるベース基板Bを準備する。
本実施例で絶縁層110は、図3に図示したように、第1絶縁材110aと、第1絶縁材110a上に形成された第2絶縁材110bと、を含むことができ、内層回路パターン120aは、第1絶縁材110aと第2絶縁材110bとの間に形成されることができる。
ここで、前記ベース基板Bの絶縁層110の外層には、銅箔層115が形成されることができる。
本実施例において前記ベース基板Bを準備する段階は、図示していないが、以下のように説明することができる。
先ず、キャリア(carrier)を準備する。ここで、前記キャリア(carrier)は、絶縁層両面に銅箔層が形成された銅箔積層板(Copper Clad Laminate;CCL)であってもよい。
その後、前記キャリア(carrier)の一面に、第1絶縁材110aを形成する。
その後、第1絶縁材110a上に、内層回路パターン120aを形成する。
ここで、本実施例による内層回路パターン120aは、後工程で形成される半導体チップ挿入用キャビティ140(図7参照)を形成するためのレーザ加工を施す際にストッパー(stopper)として機能するキャビティ形成用ストッパー層122を含むことができる。
ここで、キャビティ形成用ストッパー層122は、内層回路パターン120aと同様に銅(Cu)からなってもよく、特にこれに限定されるものではない。
本実施例において、キャビティ形成用ストッパー層122を含む内層回路パターン120aを形成する方法は、当業界に公知の回路形成工程が用いられることができる。
例えば、先ず金属層を形成した後、前記金属層上にエッチングレジストを形成して選択的にエッチングするサブトラクティブ(Subtractive)法、又は、絶縁層上にめっきレジストを形成して化学銅めっき及び電気銅めっきを含む通常のSAP(Semi−Additive Process)、MSAP(Modified Semi−Additive Process)などにより形成することができるが、特にこれに限定されるものではない。
その後、キャビティ形成用ストッパー層122を含む内層回路パターン120aが形成された第1絶縁材110a上に、第2絶縁材110bを形成する。
ここで、前記第1絶縁材110a及び第2絶縁材110bとしては、樹脂絶縁材を使用することができる。
前記樹脂絶縁材としては、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂、又はこれらにガラス繊維又は無機フィラーのような補強材が含浸された樹脂、例えば、プリプレグ(prepreg)が使用されてもよく、また熱硬化性樹脂及び/又は光硬化性樹脂などが使用されてもよいが、特にこれに限定されるものではない。
その後、第2絶縁材110b上に、めっき層(115)を形成することができる。ここで、前記めっき層(115)は、銅(Cu)からなる銅箔層115であってもよく、化学銅めっき層であってもよいが、特にこれに限定されるものではない。
その後、前記キャリアから第1絶縁材110aを分離する。ここで、最初キャリアに形成されていた銅箔層を第1絶縁材110aに転写することができる。
このような工程を経て、図3に図示されたベース基板Bを準備することができるが、特にこれに限定されるものではない。
その後、図4に図示したように、第1絶縁材110a及び第2絶縁材110bのそれぞれに、ビアホール124a、124bを形成する。
ここで、各ビアホール124a、124bは、レーザドリル又は機械的ドリルを利用して加工することができ、前記レーザは、COレーザ、YAGレーザ又はエキシマ(eximer)レーザであってもよいが、特にこれに限定されるものではない。
図4を参照すると、第1ビアホール124a及び第2ビアホール124bは、それぞれ第1絶縁材110aの下面から上面方向に、第2絶縁材110bの上面から下面方向に、前記レーザを用いて加工して形成することができる。
ここで、本実施例では、図4に図示されたように、第1ビアホール124a及び第2ビアホール124bが接触する位置に形成された内層回路パターン120aは、一つの回路パターンで形成された形態でなく、二つの回路パターンが離れて形成された形態であってもよい。
これは、後工程に、各ビアホール124a、124bの内部全体にめっきを施すフィル(fill)めっき法を適用する場合、同時に各ビアホール124a、124bの内部にめっきを施して迅速にビア125を形成できるようにするためであり、形態は、特にこれに限定されるものではない。
その後、図5を参照すると、ベース基板Bの各ビアホール124a、124bの内部にめっきを施すためのフィル(fill)めっき工程により、ビア125を形成する。
ここで、各ビアホール124a、124bの内部にめっきが施されてビア125が形成される間にベース基板Bの外層に形成された銅箔層115上にも所定厚さのめっき層117を形成することができる。
その後、図6を参照すると、ベース基板Bの外層回路パターン120bを形成する。
例えば、前記段階で、ビア125を形成するためにフィル(fill)めっき工程を行うことにより、ベース基板Bの外層に、めっき層117が形成されたが、めっき層117と銅箔層115を選択的にエッチングすることにより、ワイヤボンディング用パッド121a及びバンプ形成用パッド121bを含む外層回路パターン120bを形成することができる。
ここで、後工程で、半導体チップ挿入用キャビティ140を形成する部分に対応するめっき層117及び銅箔層115も除去する。これは、後工程において半導体チップ挿入用キャビティ140形成のためのレーザ加工を容易にするためである。
その後、図7を参照すると、ベース基板Bに半導体チップ挿入用キャビティ140を形成する。
本実施例において、半導体チップ挿入用キャビティ140は、レーザを用いて形成することができる。
ここで、前記レーザは、COレーザ、YAGレーザ又はエキシマ(eximer)レーザであってもよいが、特にこれに限定されるものではない。
本実施例による半導体チップ挿入用キャビティ140は、ベース基板Bの内層に形成されたキャビティ形成用ストッパー層122が露出されるように形成することができる。
これは、例えば、レーザのパワーなどを絶縁材のみを加工できるように調節して適用すると、金属(銅(Cu))からなるキャビティ形成用ストッパー層122は加工されないという点を利用して行われることができるが、特にこれに限定されるものではない。
その後、図8を参照すると、露出されたキャビティ形成用ストッパー層122を除去し、ソルダレジスト層及び表面処理層を形成する。
本実施例によると、キャビティ形成用ストッパー層122を除去する段階は、次のとおりである。
先ず、ベース基板B上に、キャビティ形成用ストッパー層122を露出させる開口部(不図示)を有するエッチングレジスト(不図示)を形成する。
ここで、前記エッチングレジスト(不図示)は、ドライフィルム(Dry−film)であってもよいが、特にこれに限定されるものではない。
その後、露出されたキャビティ形成用ストッパー層122をエッチングして除去する。
ここで、前記エッチングは、エッチング液を利用して行われることができるが、特にこれに限定されるものではない。
その後、前記エッチングレジスト(不図示)を除去する。
ここで、前記エッチングレジスト(不図示)は、化学的剥離工程又は機械的剥離工程などにより除去することができるが、特にこれに限定されるものではない。
このように、半導体チップ挿入用キャビティ140を形成する位置に、キャビティ形成用ストッパー層122を予め形成し、レーザを利用して絶縁層を除去した後、エッチング工程などを経て、キャビティ形成用ストッパー層122を除去することにより、内部底面が平坦な半導体チップ挿入用キャビティ140を形成することができる。
このように、内部底面が平坦な半導体チップ挿入用キャビティ140を形成することにより、後工程で半導体チップ挿入用キャビティ140が挿入される半導体チップ200が反ったり、チルト(tilt)される現象を防止することができる。
一方、本実施例によるベース基板B上に形成された外層回路パターン120bは、ワイヤボンディング(wire bonding)用パッド121a及びバンプ形成用パッド121bを含むことができ、前記のようにキャビティ形成用ストッパー層122を除去した後、ベース基板B上に半導体チップ挿入用キャビティ140、ワイヤボンディング(wire bonding)用パッド121a及びバンプ形成用パッド121bを露出させる開口部を有するソルダレジスト層150を形成することができる。
ソルダレジスト層150は、最外層回路を保護する保護層の機能を有し、電気的絶縁のために形成されるものである。前記ソルダレジスト層150は、当業界に公知されたように、例えば、ソルダレジストインク、ソルダレジストフィルム又はカプセル化剤などで構成されてもよく、特にこれに限定されるものではない。
前記開口部を有するソルダレジスト層150を形成することは、当業界に公知された様々な工程により行うことができ、このような工程は、既に公知された技術であるため、それに対する詳細な説明は省略する。
その後、露出されたワイヤボンディング(wire bonding)用パッド121a及びバンプ形成用パッド121bに、それぞれ表面処理層130a、130bを形成することができる。
ここで、表面処理層130a、130bは、電解ニッケル及び金めっき方式、ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold)方式、ENAG(Electroless Nickel Autocatalytic Gold)方式、ENEPIG(Electroless Nickel Electroless Palladium Inmmersion Gold)方式、ENPIG(Electroless Nickel Immersion Palladium Immersion Gold)方式、無電解スズめっき(Immersion Tin Plating)方式、OSP(Organic Solderability Preservative)方式のうち少なくとも何れか一つにより形成することができるが、特にこれに限定されるものではない。
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは、本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明によるプリント回路基板の製造方法は、これに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
本発明の単純な変形乃至変更は、いずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
本発明は、高機能化及び薄板化を同時に満すことができるプリント基板の製造方法に適用可能である。
100 プリント回路基板
110 絶縁層
110a 第1絶縁材
110b 第2絶縁材
115 銅箔層(めっき層)
117 めっき層
120 回路パターン
120a 内層回路パターン
120b 外層回路パターン
121a ワイヤボンディング用パッド
121b バンプ形成用パッド
122 キャビティ形成用ストッパー層
124a 第1ビアホール
124b 第2ビアホール
125 ビア
130a、130b 表面処理層
140 半導体チップ挿入用キャビティ
150 ソルダレジスト層
200 半導体チップ
210 ワイヤ

Claims (5)

  1. 第1絶縁材及び前記第1絶縁材上に形成された第2絶縁材を含む絶縁層と、
    前記絶縁層の内層及び外層に形成された回路パターンと、
    前記第1絶縁材又は第2絶縁材に複数個形成された半導体チップ挿入用キャビティと、を含むプリント回路基板を製造する方法であり
    前記半導体チップ挿入用キャビティの内部底面は、前記第1絶縁材上に形成されたキャビティ形成用ストッパー層が除去されて、前記第1絶縁材が露出されるように形成される段階を含む、プリント回路基板の製造方法
  2. 前記回路パターンは、三層からなる請求項1に記載のプリント回路基板の製造方法
  3. 前記絶縁層上に形成され、前記外層に形成された回路パターンのうち一部を露出させる開口部を有するソルダレジスト層をさらに含む請求項1に記載のプリント回路基板の製造方法
  4. 前記外層に形成された回路パターンは、ワイヤボンディング用パッド及びバンプ形成用パッドを含む請求項1に記載のプリント回路基板の製造方法
  5. 前記ワイヤボンディング用パッド及びバンプ形成用パッドの上に形成された表面処理層をさらに含む請求項4に記載のプリント回路基板の製造方法
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