説明

回路基板及びその製造方法

【課題】フリップチップを接続するためのソルダの量を調節することができるし、絶縁体の内部にソルダが充填されているので、チップを実装した後にパッケージの全体的な厚みを減少させることができ、扁平なバンプパッドを形成することにより、コイニング(coining)作業のリードタイムを減らすことができる回路基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ソルダバンプが安着されるバンプパッドを含む回路基板の製造方法は、(a)第1キャリアの一面にソルダペッドを形成する段階と、(b)ソルダペッドをカバーしながら、バンプパッドに対応する領域まで延長される金属膜を形成する段階と、(c)第1キャリアの一面に金属膜と電気的に接続する回路層及び回路パターンを形成する段階と、(d)第1キャリアの一面と絶縁体とが対向するように圧着する段階と、及び(e)第1キャリアを除去する段階とを含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回路基板及びその製造方法(Circuit board and method for manufacturing there of)に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、電子産業の発達により電子部品の高性能化、高機能化、小型化が要求されており、これにより、SIP(System in package)、3Dパッケージなど表面実装部品用基板においても高集積化、薄型化、微細回路パターン化が求められている。特に、電子素子を基板に表面実装する技術において、電子素子と基板との電気的接続がワイヤボンディングからフリップチップボンディングに代替されている。
【0003】
従来技術によるフリップチップボンディング技術は、フリップチップと基板との間にソルダバンプを介在して相互間に電気的に接続することになるが、フリップチップと基板との間の電気的接続の信頼性を確保するために、ソルダバンプにコイニング(coining)作業を実施しなくてはならない。このような、コイニング作業はユニットそれぞれに対して行われる工程であるため、長いリードタイム(lead time)がかかるという問題点がある。
【0004】
また、フリップチップと基板との間の電気的接続の信頼性を確保するために、フリップチップのソルダバンプが安着される基板のバンプパッドにまた別のソルダバンプを形成する場合、フリップチップを実装した後のパッケージの全体の厚みが増加するという問題点がある。
【0005】
また、従来技術により基板に形成された回路パターンは、基板の上部に露出されているので、基板の全体的な高さが増加し、回路パターンと基板との接合部分にアンダーカット(under cut)が発生して回路が基板より剥離されるという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、キャリアにソルダペッドを含むバンプパッド及び回路パターンを予め形成して、これを絶縁体に転写することによりバンプパッド及び回路パターンが基板中に埋め込まれ、かつ、高密度の回路パターン及び扁平なバンプパッドを有する回路基板及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一実施形態によれば、溝を備える絶縁体と、溝の一部を占める回路層と、回路層上の溝のその他の部分を充填するソルダペッドと、及び、回路層と電気的に接続し、一部が絶縁体の表面に露出されるように絶縁体に埋め込まれる回路パターンとを含む回路基板が提供される。
【0008】
回路パターンは、絶縁体の両面にそれぞれ埋め込まれ形成されてもよい。
【0009】
回路層とソルダペッドとの間に介在される金属膜をさらに備えてもよい。
【0010】
回路層は、溝の底、及び底より延長されて溝の側壁の一部に形成されてもよく、金属膜は回路層をカバーするようにできる。
【0011】
ソルダペッドは、鉛(Pb)、金(Au)及び銀(Ag)の中の少なくともいずれか一つを含むことができ、金属膜は、金(Au)及びニッケル(Ni)の中の少なくともいずれか一つを含むことができる。
【0012】
また、本発明の別の実施形態によれば、ソルダバンプが安着するバンプパッドを備える回路基板を製造する方法において、(a)第1キャリアの一面にソルダペッドを形成する段階と、(b)ソルダペッドをカバーしながら、バンプパッドに対応する領域まで延長される金属膜を形成する段階と、(c)第1キャリアの一面に金属膜と電気的に接続する回路層及び回路パターンを形成する段階と、(d)第1キャリアの一面と絶縁体とが対向するように圧着する段階と、及び(e)第1キャリアを除去する段階とを含む回路基板の製造方法が提供される。
【0013】
段階(e)の後に、絶縁体を平坦化する段階をさらに含むことができる。
【0014】
段階(a)は、(a1)第1キャリアの一面に選択的にフォトレジストを形成してソルダペッドに対応する凹状のパターンを形成する段階と、(a2)凹状のパターンにソルダペーストを充填する段階と、(a3)ソルダペーストをリフロー(reflow)する段階と、及び(a4)フォトレジストを除去する段階とを含むことができる。
【0015】
段階(b)は、(b1)第1キャリアの一面に選択的にフォトレジストを形成してバンプパッドの形成領域に対応する凹状のパターンを形成する段階と、(b2)凹状のパターンに金属膜を形成する段階と、及び(b3)フォトレジストを除去する段階とを含むことができる。
【0016】
段階(c)は、(c1)第1キャリアの一面に選択的にフォトレジストを形成して回路パターン及びバンプパッドの形成領域に対応する凹状のパターンを形成する段階と、(c2)凹状のパターンに導電性材料を充填する段階と、及び(c3)フォトレジストを除去する段階とを含むことができる。
【0017】
段階(c2)は、電解メッキを行うことでなることができる。
【0018】
段階(a)は、(f)第2キャリアの一面に基板パッドを形成する段階を含み、段階(c)は、(g)第2キャリアの一面に基板パッドと電気的に接続する回路パターンを形成する段階を含み、段階(d)は、(h)絶縁体の両面に第1キャリアの一面及び第2キャリアの一面がそれぞれ対向するように圧着する段階を含み、段階(e)は、(i)第1キャリア及び第2キャリアを除去する段階を含むことができる。
【0019】
段階(i)の後に、(j)絶縁体の両面を平坦化する段階と、(k)絶縁体にビア(via)を形成する段階と、及び(l)絶縁体の表面にソルダレジストを塗布する段階とをさらに含むことができる。
【0020】
上述した以外の別の実施形態、特徴、利点が以下の図面、本発明の特許請求の範囲及び発明の詳細な説明により明確になるだろう。
【発明の効果】
【0021】
本発明の好ましい実施例によれば、フリップチップを接続するためのソルダの量を調節することができ、基板の内部にソルダが充填されているので、チップの実装の後にパッケージの全体的な厚みを減少させることができ、扁平なバンプパッドを形成することにより、コイニング(coining)作業のリードタイムを減らすことができる。
【0022】
また、高密度の回路が形成された回路基板を製作することができ、このように製作された回路基板は、回路が基板内部に形成されているので、回路と基板との間の接着力が高くて回路の剥離が少なく、基板の全体的な厚みを減らすことができる。
【0023】
また、回路が基板の内部に形成されているので、平坦度が優れて熱放出が容易である。また、基板の反りの発生が少なく、隣接回路の間のイオンマイグレーション(ion−migration)に対する信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
以下、本発明による回路基板及びその製造方法の好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明するが、添付図面を参照して説明することにおいて、同一であるか対応する構成要素は同一の図面番号を付与し、これに対する重複される説明は略する。
【0025】
図1は、本発明の好ましい一実施例によるチップが安着された回路基板の断面図である。図1を参照すると、チップ12、ソルダバンプ14、絶縁体16、アンダーフィル18、バンプパッド23、基板パッド30、ソルダペッド(ソルダパッド)20、金属膜22、回路層24、回路パターン26、ソルダボール32、ビア28、ソルダレジスト34が示されている。
【0026】
電子製品が高集積化、高性能化、小型化になることにつれ半導体チップと回路基板との連結方法として、ワイヤボンディングよりフリップチップボンディングがよく用いられている。
【0027】
フリップチップボンディングは、金属のワイヤの代わりにソルダバンプ14を用いてチップ12と回路基板との間を電気的に接続することを含む。このようなソルダバンプ14を機械的及び外部環境から保護するためにアンダーフィル18を行った後、チップ12が付着された回路基板の反対面に外部回路基板との電気的接続のためにソルダボール32(solder ball)を付着する。このようなフリップチップボンディングは、チップ12と回路基板との電気的距離が短くなるので電気的高速化の長所があり、さらに、高集積化に応じて、ソルダバンプ14をアレイ(array)配列することによりチップ12の多ピン化にも対応できるという長所がある。
【0028】
ソルダバンプ14は、チップ12の金属パッド(図示せず)に結合されており、このようなチップ12に結合されたソルダバンプ14は回路基板に形成されたバンプパッド23と結合され電気的接続が可能になる。
【0029】
ソルダバンプ14とバンプパッド23との連結は、ソルダバンプ14をバンプパッド23と整列して安着した後、オーブンに入れてリフロー(reflow)を経ることで、ソルダ(solder)によりチップ12と回路基板とが連結される。
【0030】
従来には、バンプパッド23として、ニッケル/金メッキからなった金属パッドを用い、金属パッド上にソルダバンプ14を備えることによりチップ12と回路基板とを連結したが、本実施例では、ソルダペッド20と金属膜22とを含んでなったバンプパッド23を用いることにより電気的接続の信頼性を確保した。すなわち、ソルダバンプ14と同一材料のソルダペッド20を用いてリフロー(reflow)工程時、ソルダが溶融されソルダバンプ14とソルダペッド20とがよく結合されるようにした。バンプパッド23とソルダバンプ14との結合によりチップ12と回路基板とが結合することになったら、ソルダを保護するためにエポキシなどが含まれているアンダーフィル18材料を用いて、チップ12と回路基板との間を充填しアンダーフィル18を行う。
【0031】
次に、チップ12が安着された回路基板の反対面に、外部回路基板などと電気的に接続するためのソルダボール32を付着することで、半導体パッケージを完成する。ソルダボール32は回路基板上に形成された基板パッド30と結合して外部回路基板との結合のための面配列をなすことにより、高集積化、多ピン化を可能にさせる。
【0032】
本実施例の回路基板は、溝を備える絶縁体と、溝の一部を占める回路層24と、回路層24の上の溝のその他の部分を充填するソルダペッド20と、及び、回路層24と電気的に接続し、一部が絶縁体16の表面に露出されるように絶縁体16に埋め込まれる回路パターン26とで構成される。このような回路パターン26は、絶縁体16の両面にそれぞれ埋め込まれ形成されることができる。
【0033】
また、回路層24とソルダペッド20との接着力向上のために、回路層24とソルダペッド20との間に金属膜22を備える。バンプパッド23は、このようなソルダペッド20と金属膜22とを含んでなり、ソルダバンプ14が安着されて回路層24を介して回路パターン26と連結される。
【0034】
特に、回路層24は、絶縁体16上に形成された溝の底、及び底より延長されて溝の側壁の一部に形成されるようにすることができる。この時、金属膜22は回路層24をカバーするようにする。すなわち、絶縁体16上に形成された溝の一部を回路層24が占め、その上に金属層が積層され、金属層の上にソルダペッド20を備えることができるが、回路層24が溝の底、及び底から延長されて溝の側壁の一部に形成されてまた別の小さい溝を形成し、その回路層24を金属膜22が覆うようにし、溝のその他の部分をソルダで充填してソルダペッド20を形成することである。この際、金属膜22の一部とソルダペッド20とが絶縁体16から露出され、露出された金属膜22の一部とソルダペッド20とがバンプパッド23をなしてその上にソルダバンプ14が安着される。
【0035】
回路層24は、絶縁体16にある回路パターン26の一部であってもよく、回路パターン26と接続されてチップ12と、絶縁体16にある回路パターン26とを電気的に接続させる。
【0036】
ソルダペッド20は、ソルダバンプ14と同じ材料であってもよく、鉛(Pb)、金(Au)及び銀(Ag)の中の少なくともいずれか一つを含むことができる。
【0037】
また、金属膜22は、ソルダペッド20の保護と、回路層24との接着力を向上するためのものであって、金(Au)やニッケル(Ni)をメッキして形成してもよく、ニッケル(Ni)をメッキした後、その上にまた金(Au)をメッキして形成してもよい。勿論、金属膜22なしで、回路層24の上に直接ソルダペッド20を備えてもよい。
【0038】
一方、本実施例による回路基板の回路パターン26は、一部が基板の表面に露出されるように絶縁体16に埋め込まれている。回路パターン26が絶縁体16に埋め込まれているため、回路と絶縁体16との間の接着力が高くて回路の剥離が少ないし、回路基板の全体的な厚みを減らすことができる。さらに、回路が絶縁体16の内部に埋め込まれるので、平坦度が優れ熱放出が容易である。さらに、回路基板の反りの発生が少なく、隣接回路間のイオンマイグレーション(ion−migration)に対する信頼性を高めることができる。
【0039】
図2は、本発明の好ましい一実施例によるバンプパッド及び回路パターンの形成過程を示す流れ図である。図2を参照すると、ソルダペースト40、感光性材料35、フォトレジスト36、シード層38、第1キャリア42、金属膜22、回路層24、ソルダペッド20、回路パターン26が示されている。
【0040】
第1キャリア上にバンプパッド23及び回路パターン26を形成する過程は、第1キャリア42の一面にソルダペッド20を形成し、ソルダペッド20をカバーしながらバンプパッド23に対応する領域まで延長される金属膜22を形成し、キャリアの一面に金属膜22と電気的に接続する回路パターン26を形成する過程を経る。
【0041】
第1キャリア42の一面にソルダペッド20を形成する過程は、図2の(a)及び(b)を参照すると、第1キャリア42の一面に選択的にフォトレジスト36を形成してソルダペッド20に対応する凹状のパターンを形成し、凹状のパターンにソルダペースト40を充填し、ソルダペースト40をリフロー(reflow)した後、フォトレジスト36を除去すれば、ソルダペッド20を形成することができる。
【0042】
第1キャリア42の一面に選択的にフォトレジスト36を形成して凹状のパターンを形成する方法は、既存設備を用いて先ず、 第1キャリア42の一面に感光性材料35を塗布し、ソルダバンプ14が安着される複数のバンプパッド23内のソルダペッド20の領域に対応するようにフォトマスクを製作した後、これを感光性材料35が塗布された第1キャリア42の一面に積層して紫外線で露光する。露光の後に感光性材料35の非硬化部分を現像液で現像すれば、第1キャリア42の一面にソルダペッド20の形成領域に対応する凹状のパターンが形成される。現像液により除去されなかった硬化部分の感光性材料35は、フォトレジスト36となる。
【0043】
第1キャリア42に凹状のパターンが形成されたら、凹状のパターンにソルダペースト40を充填する。凹状のパターンにソルダペースト40を充填する方法としては、無電解及び/または電解メッキでメッキする方法、ブレード(blade)を用いてソルダペースト40を充填する方法、インクジェットプリンティングでソルダペースト40インクを充填する方法など、当業者に自明な方法がを用いることができる。凹状のパターンに充填されるソルダペースト40は、ソルダバンプ14と同じ材料であってもよく、鉛(Pb)、金(Au)及び銀(Ag)の中の少なくともいずれか一つを含むことができる。
【0044】
ソルダペースト40が充填されると、ソルダペースト40を硬化するために、リフロー(reflow)工程を行う。この時、ソルダペースト40は、表面張力により上部面が丸くなり得る。リフロー工程の後、フォトレジスト36を除去すれば、図2の(c)に示したように第1キャリア42の一面にソルダペッド20が完成される。
【0045】
上述した工程により形成されたソルダペッド20をカバーし、バンプパッド23に対応する領域まで延長される金属膜22を形成する方法は、図2の(d)、(e)及び(f)に示したように、ソルダペッド20が形成された第1キャリア42に選択的にフォトレジスト36を形成してバンプパッド23の形成領域に対応する凹状のパターンを形成し、凹状のパターンに金属膜22を形成した後、フォトレジスト36を除去する。
【0046】
本実施例のバンプパッド23は、ソルダペッド20と金属膜22とを含み、この時、バンプパッド23の形成領域はソルダペッド20形成領域より大きい。したがって、金属膜22は、ソルダペッド20をカバーし、かつ、ソルダペッド20の形成領域とバンプパッド23の形成領域との間に形成されるようにする。これのために、ソルダペッド20が形成された第1キャリア42の一面にソルダペッド20を形成するための凹状のパターンより大きい凹状のパターンを形成する。すなわち、図2の(d)に示したように、第1キャリア42の一面にフォトレジスト36を形成し、バンプパッド23の形成領域に対応する凹状のパターンを形成する。凹状のパターンが形成されたら、ソルダペッド20の保護と、後で形成される回路パターン26との接着力を向上するために金属膜22を形成する。
【0047】
金属膜22を形成する方法は、無電解及び/または電解メッキでメッキする方法、金属ペーストを充填する方法、インクジェットプリンティングで金属性インクを塗布する方法、スパッタリングにより金属膜22を蒸着する方法など、当業者に自明な方法を用いることができる。凹状のパターンに形成される金属膜22としては、金(Au)やニッケル(Ni)からなる膜を形成してもよく、ニッケル(Ni)を形成した後その上にまた金(Au)を形成することもできる。
【0048】
本実施例では、金(Au)メッキを行うことで金属膜22を形成した。金(Au)メッキを行うために、ソルダペッド20を形成する前に第1キャリア42の一面にシード層38を形成する工程を行うことができ、このようなシード層38を電極として金(Au)電解メッキを行うことができる。
【0049】
ソルダペッド20の形成領域に対応する凹状のパターンよりバンプパッド23の形成領域に対応する凹状のパターンを大きく形成した後に金属膜22を形成することで、金属膜22は、既に形成されているソルダペッド20をカバーしながら、ソルダペッド20の形成領域とバンプパッド23の形成領域との間に形成される。以後、バンプパッド23の形成領域に対応する凹状のパターンを形成するためのフォトレジスト36を除去する。
【0050】
一方、バンプパッド23の形成領域とソルダペッド20の形成領域とを同様にする場合、ソルダペッド20に対応する凹状のパターンを形成するためのフォトレジスト36を除去しなく、これを用いて金属膜22を形成してソルダペッド20のみをカバーするようにすることもできる。また、後で説明する回路パターン26の形成過程においても、ソルダペッド20に対応する凹状のパターンを形成するためのフォトレジスト36を除去しないでこれを用いる場合、ソルダペッド20、金属膜22及び回路パターン26が順次積層される構造を有する回路基板を製造することも可能である。
【0051】
ソルダペッド20と金属膜22とが形成されたら、図2の(g)、(h)及び(i)に示すように、金属膜22と電気的に接続する回路パターン26を形成する。回路パターン26を形成する方法は、ソルダペッド20と金属膜22とが形成された第1キャリア42の一面に選択的にフォトレジスト36を形成して回路パターン26及びバンプパッド23の形成領域に対応する凹状のパターンを形成し、凹状のパターンに導電性材料を充填した後、フォトレジスト36を除去する。
【0052】
上述した回路層24は、回路パターン26に含まれる。すなわち、回路層24はバンプパッド23の一側に形成される回路パターン26の一部であり、回路パターン26は、チップ12と、回路基板及び外部回路基板と間の電気的接続を可能にさせる。したがって、第1キャリア42の一面に選択的にフォトレジスト36を形成して回路パターン26及びバンプパッド23の形成領域に対応する凹状のパターンを形成することで、回路層24と回路パターン26とを同時に形成できるようにする。
【0053】
回路パターン26及びバンプパッド23の形成領域に対応する凹状のパターンが形成されたら、凹状のパターンに導電性材料を充填する。導電性材料を充填する方法としては、無電解及び/または電解メッキでメッキする方法、導電性ペーストを充填する方法、インクジェットプリンティングで導電性インクを充填する方法、伝導性ポリマーを重合させて充填する方法など、当業者に自明な方法を用いることができる。凹状のパターンに充填する導電性材料としては、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、銅(Cu)、クロム(Cr)など、当業者に自明な導電性物質を用いることができる。
【0054】
本実施例においては、シード層38が形成された第1キャリア42を用いてシード層38を電極として銅(Cu)電解メッキを行い、凹状のパターンに導電性材料の銅(Cu)を充填する。一方、第1キャリア42が絶縁性樹脂などからなった場合には、先ず、無電解メッキを行ってシード層38を形成した後、これを電極として電解メッキを行い凹状のパターンに導電性材料を充填することもできる。以後、導電性材料が充填されたら、フォトレジスト36を除去する。
【0055】
上述した過程を経れば、一面にバンプパッド23及び回路パターン26が凸型で形成された第1キャリア42を製作することができる。
【0056】
図3は、本発明の好ましい一実施例による回路基板の製造過程を示す流れ図である。図3を参照すると、ソルダペッド20、金属膜22、回路層24、基板パッド30、シード層38、回路パターン26、第1キャリア42、絶縁体16、第2キャリア44、ビア28、ソルダレジスト34が示されている。
【0057】
本実施例は、一度の圧着で絶縁体16の一面にバンプパッド23及び回路パターン26を形成し、絶縁体16の他面に基板パッド30及び回路パターン26を形成する過程を示す。勿論、絶縁体16の一面にバンプパッド23及び回路パターン26を転写した後、他面に基板パッド30及び回路パターン26を順次に転写することも可能である。
【0058】
一方、絶縁体16の一面だけにバンプパッド23及び回路パターン26を転写することも可能である。この場合、絶縁体16の他面には加圧のための加圧キャリア(図示せず)を備え、同一圧力を加えることができるようにする。
【0059】
先ず、図3の(a)及び(b)に示すように、上述した方法に応じて一面にバンプパッド23及び回路パターン26が凸状に形成された第1キャリア42を備える。
【0060】
次に、第2キャリア44の一面に選択的にフォトレジストを形成して基板パッド30の形成領域に対応する凹状のパターンを形成し、凹状のパターンにニッケル(Ni)、金(Au)、アルミニウム(Al)及び銅(Cu)の中の少なくともいずれか一つを含む導電性材料を充填した後、フォトレジストを除去することにより基板パッド30を形成する。基板パッド30が形成されたら、第2キャリア44の一面に選択的にフォトレジストを形成して絶縁体16の他面に形成しようとする回路パターン26に対応する凹状のパターンを形成し、凹状のパターンに導電性材料を充填した後、フォトレジストを除去することで、一面に基板パッド30及び回路パターン26が凸状に形成された第2キャリア44を備える。
【0061】
次に、絶縁体16の両面に、バンプパッド23及び回路パターン26が形成された第1キャリア42の一面と、基板パッド30及び回路パターン26が形成された第2キャリア44の一面とがそれぞれ対向するように圧着した後、第1キャリア42及び第2キャリア44を除去すれば、バンプパッド23、基板パッド30及び回路パターン26が絶縁体16に埋め込まれ転写される。
【0062】
シード層38が形成されたキャリアを用いた場合、図3の(c)に示すように、絶縁体16の一面または両面をエッチングしたり、または、化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing、CMP)を実施してシード層38を除去し、回路基板を平坦化する。
【0063】
絶縁体16は、熱可塑性樹脂及びガラスエポキシ樹脂の中の少なくともいずれか一つを含み、バンプパッド23、基板パッド30及び回路パターン26を絶縁体16に転写する場合、絶縁体16は軟化状態にある。すなわち、熱可塑性または/及びガラスエポキシ樹脂の軟化温度以上に加熱して絶縁体16を軟化状態にさせた後、第1キャリア42及び第2キャリア44に凸状で形成されたバンプパッド23、基板パッド30及び回路パターン26を軟化状態の絶縁体16に埋め込み、その後第1キャリア42及び第2キャリア44を分離または除去し 、絶縁体16が硬化されたら、バンプパッド23、基板パッド30及び回路パターン26が埋め込まれた形態の回路基板を製作することができる。
【0064】
一方、ガラス纎維に熱硬化性樹脂を浸透させ、半分硬化状態にさせたプリプレグ(Prepreg)を絶縁体16として用いてもよい。
【0065】
以後、図3の(d)及び(e)に示すように、絶縁体の一面と他面との電気的導通のためのビア28(via)を形成し、基板表面の保護とソルダブリッジ(solder bridge)の防止のためのソルダレジスト34を塗布すれば、バンプパッド23、基板パッド30及び回路パターン26が埋め込まれた回路基板を製作することができる。
【0066】
図4は、本発明の好ましい一実施例による回路基板の製造方法を示す順序図である。図4を参照すると、S100段階で、第1キャリアの一面にソルダペッドを形成する。第1キャリアの一面にソルダペッドを形成する過程は、第1キャリアの一面に選択的にフォトレジストを形成してソルダペッドに対応する凹状のパターンを形成し、凹状のパターンにソルダペーストを充填し、ソルダペーストをリフロー(reflow)した後、フォトレジストを除去する過程を経ることができる。
【0067】
S110段階で、第1キャリアの一面に選択的にフォトレジストを形成して凹状のパターンを形成する方法は、既存設備を用いて、先ず、第1キャリアの一面に感光性材料を塗布し、ソルダバンプが安着される複数のバンプパッド内のソルダペッド領域に対応するようにフォトマスクを製作した後、これを感光性材料が塗布された第1キャリアの一面に積層した後、紫外線で露光する。露光の後に感光性材料の非硬化部分を現像液で現像することにより、第1キャリアの一面にソルダペッドの形成領域に対応される凹状のパターンが形成される。現像液により除去されなかった硬化部分の感光性材料は、フォトレジストになる。
【0068】
第1キャリアに凹状のパターンが形成されたら、120段階で、凹状のパターンにソルダペーストを充填する。凹状のパターンにソルダペーストを充填する方法は、無電解及び/または電解メッキでメッキする方法、ブレードを用いてペーストを充填する方法、インクジェットプリンティングでソルダペーストインクを充填する方法など、当業者に自明な方法を用いることができる。凹状のパターンに充填されるソルダペーストとしては、ソルダバンプと同じ材料であってもよく、鉛(Pb)、金(Au)及び銀(Ag)の中の少なくともいずれか一つを含んでもよい。
【0069】
ソルダペーストが充填されると、S130段階 で、ソルダペーストの硬化のためにリフロー(reflow)工程を行う。この時、ソルダペーストは、表面張力により上部面が丸くなり得る。リフロー工程の後、S140段階 で、フォトレジストを除去すれば、第1キャリアの一面にソルダペッドが完成される。
【0070】
S200段階で、ソルダペッドをカバーしながら、バンプパッドに対応する領域まで延長される金属膜を形成する。
【0071】
ソルダペッドが形成された第1キャリアに選択的にフォトレジストを形成してバンプパッドの形成領域に対応する凹状のパターンを形成し、凹状のパターンに金属膜を形成した後、フォトレジストを除去することで金属膜を形成することができる。
【0072】
金属膜は、ソルダペッドをカバーしながら、ソルダペッドの形成領域とバンプパッドの形成領域との間に形成される。これのために、ソルダペッドが形成された第1キャリアの一面に、ソルダペッドを形成するための凹状のパターンより大きい凹状のパターンを形成する。
【0073】
S210段階で、第1キャリアの一面にフォトレジストを形成してバンプパッドの形成領域に対応する凹状のパターンを形成する。凹状のパターンが形成されたら、ソルダペッドの保護と、後に形成される回路パターンとの接着力向上のために金属膜を形成する。本実施例では、金(Au)メッキを行って金属膜を形成した。金(Au)メッキを行うために、ソルダペッドを形成する前に第1キャリアの一面にシード層を形成する工程を行うことができ、このようなシード層を電極として金(Au)電解メッキを行うことができる。
【0074】
S220段階で、バンプパッドの形成領域に対応する凹状のパターンを形成した後、金属膜を形成することにより、金属膜は既に形成されたソルダペッドをカバーしながら、ソルダペッドの形成領域とバンプパッドの形成領域との間に形成される。
【0075】
次に、S230段階で、バンプパッドの形成領域に対応する凹状のパターンを形成するためのフォトレジストを除去する。
【0076】
S300段階で、第1キャリアの一面に金属膜と電気的に接続する回路層及び回路パターンを形成する。回路層と回路パターンとは、ソルダペッドと金属膜とが形成された第1キャリアの一面に選択的にフォトレジストを形成して回路パターン及びバンプパッドの形成領域に対応する凹状のパターンを形成し、凹状のパターンに導電性材料を充填した後、フォトレジストを除去することにより形成することができる。
【0077】
回路層は回路パターンに含まれる。すなわち、回路層は、バンプパッドの下部に形成される回路パターンの一部であり、回路パターンは、チップ、回路基板及び外部回路基板との電気的接続を可能にさせる。したがって、S310段階で、第1キャリアの一面に選択的にフォトレジストを形成して回路パターン及びバンプパッドの形成領域に対応する凹状のパターンを形成することで、回路層と回路パターンとを同時に形成できるようにする。
【0078】
回路パターン及びバンプパッドの形成領域に対応する凹状のパターンが形成されたら、S320段階で、凹状のパターンに導電性材料を充填する。本実施例では、シード層の形成された第1キャリアを用いて、これを電極として銅(Cu)電解メッキを行い凹状のパターンに導電性材料の銅(Cu)を充填する。一方、第1キャリアが絶縁性樹脂などからなった場合には、先ず、無電解メッキを行ってシード層(Seed layer)を形成した後、これを電極として電解メッキを行うことにより、凹状のパターンに導電性材料を充填することもできる。以後、S330段階で、導電性材料が充填されると、フォトレジストを除去する。上述した過程を経ると、一面にバンプパッドと回路パターンが凸状で形成された第1キャリアを製作することができる。
【0079】
S400段階で、絶縁体の一面のみにバンプパッド及び回路パターンを転写する場合、第1キャリアの一面と絶縁体とが対向するように圧着する。
【0080】
絶縁体は、熱可塑性樹脂及びガラスエポキシ樹脂の中の少なくともいずれか一つを含み、バンプパッド及び回路パターンを絶縁体に転写する場合、絶縁体は軟化状態にある。すなわち、熱可塑性または/及びガラスエポキシ樹脂の絶縁体を軟化温度以上で加熱して軟化状態にさせた後、第1キャリアに凸状で形成されたバンプパッド及び回路パターンを軟化状態の絶縁体に埋め込まれるようにする。一方、ガラス纎維に熱硬化性樹脂を浸透させ、半分硬化状態にさせたプリプレグ(Prepreg)を絶縁体として用いることもできる。
【0081】
S500段階で、第1キャリアを絶縁体から分離または除去し、絶縁体が硬化されたら、バンプパッド及び回路パターンが絶縁体に埋め込まれ転写される。
【0082】
S600段階で、絶縁体の一面または両面を平坦化する。シード層が形成されたキャリアを用いた場合、絶縁体の一面または両面をエッチングしたり、または化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing、CMP)をすることによりシード層を除去することができ、絶縁体の一面または両面の一部をCMPにより研磨することで回路基板を全体的に平坦化させる。
【0083】
一方、一度の圧着で、絶縁体の一面にバンプパッド及び回路パターンを形成し、絶縁体の他面に基板パッド及び回路パターンを形成しようとする場合には、先ず、上述した方法に従い一面にバンプパッド及び回路パターンが凸状で形成された第1キャリアを備える。
【0084】
次に、第2キャリアの一面に選択的にフォトレジスを形成して基板パッドの形成領域に対応する凹状のパターンを形成し、凹状のパターンにニッケル(Ni)、金(Au)、アルミニウム(Al)及び銅(Cu)の中の少なくともいずれか一つを含む導電性材料を充填した後、フォトレジストを除去することで基板パッドを形成する。基板パッドが形成されたら、第2キャリアの一面に選択的にフォトレジストを形成して絶縁体の他面に形成しようとする回路パターンに対応する凹状のパターンを形成し、凹状のパターンに導電性材料を充填した後、フォトレジストを除去することで、一面に基板パッド及び回路パターンが凸状で形成された第2キャリアを備える。
【0085】
次に、絶縁体の両面に、バンプパッド及び回路パターンが形成された第1キャリアの一面と、基板パッド及び回路パターンが形成された第2キャリアの一面とがそれぞれ対向するように圧着した後、第1キャリア及び第2キャリアを除去すれば、バンプパッド、基板パッド及び回路パターンが絶縁体に埋め込まれ転写される。シード層が形成されたキャリアを用いた場合、絶縁体の一面または両面をエッチングしたり、または化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing、CMP)を行うことでシード層を除去し、基板を平坦化させる。
【0086】
以後、基板の一面と他面との電気的導通のためのビア(via)を形成し、基板表面の保護と、ソルダブリッジ(solder bridge)の防止のためのソルダレジストを塗布すれば、バンプパッド、基板パッド及び回路パターンが埋め込まれた回路基板を製作することができる。
【0087】
上述した実施例以外の多くの実施例が本発明の特許請求の範囲内に存在する。
【図面の簡単な説明】
【0088】
【図1】本発明の好ましい一実施例によるチップが安着された回路基板の断面図である。
【図2】本発明の好ましい一実施例によるバンプパッド及び回路パターンの形成過程を示す流れ図である。
【図3】本発明の好ましい一実施例による回路基板の製造過程を示す流れ図である。
【図4】本発明の好ましい一実施例による回路基板の製造方法を示す順序図である。
【符号の説明】
【0089】
12 チップ
14 ソルダバンプ
16 絶縁体
18 アンダーフィル
20 ソルダペッド
22 金属膜
23 バンプパッド
24 回路層
26 回路パターン
28 ビア
30 基板パッド
32 ソルダボール
34 ソルダレジスト
36 フォトレジスト
38 シード層
40 ソルダペースト
42 第1キャリア
44 第2キャリア

【特許請求の範囲】
【請求項1】
溝を備える絶縁体と、
前記溝の一部を占める回路層と、
前記回路層の上の前記溝のその他の部分を充填するソルダペッドと、及び
前記回路層と電気的に接続し、一部が前記絶縁体の表面に露出されるように前記絶縁体に埋め込まれる回路パターンと
を含む回路基板。
【請求項2】
前記回路パターンは、前記絶縁体の両面にそれぞれ埋め込まれることを特徴とする請求項1に記載の回路基板。
【請求項3】
前記回路層と前記ソルダペッドとの間に介在される金属膜をさらに含む請求項1に記載の回路基板。
【請求項4】
前記回路層は、
前記溝の底、及び前記底から延長され前記溝の側壁の一部に形成され、
前記金属膜は、
前記回路層をカバーすることを特徴とする請求項3に記載の回路基板。
【請求項5】
前記ソルダペッドは、鉛(Pb)、金(Au)及び銀(Ag)の中の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の回路基板。
【請求項6】
前記金属膜は、金(Au)及びニッケル(Ni)の中の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項3に記載の回路基板。
【請求項7】
ソルダバンプが安着されるバンプパッドを含む回路基板を製造する方法において、
(a)第1キャリアの一面にソルダペッドを形成する段階と、
(b)前記ソルダペッドをカバーしながら、前記バンプパッドに対応する領域まで延長される金属膜を形成する段階と、
(c)前記第1キャリアの一面に前記金属膜と電気的に接続する回路層及び回路パターンを形成する段階と、
(d)前記第1キャリアの一面と絶縁体とが対向するように圧着する段階と、及び
(e)前記第1キャリアを除去する段階と
を含む回路基板の製造方法。
【請求項8】
前記段階(e)の後に、
前記絶縁体を平坦化する段階をさらに含む請求項7に記載の回路基板の製造方法。
【請求項9】
前記段階(a)は、
(a1)前記第1キャリアの一面に選択的にフォトレジストを形成して前記ソルダペッドに対応する凹状のパターンを形成する段階と、
(a2)前記凹状のパターンにソルダペースト40を充填する段階と、
(a3)前記ソルダペースト40をリフロー(reflow)する段階と、
(a4)前記フォトレジストを除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項7に記載の回路基板の製造方法。
【請求項10】
前記段階(b)は、
(b1)前記第1キャリアに選択的にフォトレジストを形成して前記バンプパッドの形成領域に対応する凹状のパターンを形成する段階と、
(b2)前記凹状のパターンに金属膜を形成する段階と、
(b3)前記フォトレジストを除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項7に記載の回路基板の製造方法。
【請求項11】
前記段階(c)は、
(c1)前記第1キャリアの一面に選択的にフォトレジストを形成して回路パターン及び前記バンプパッドの形成領域に対応する凹状のパターンを形成する段階と、
(c2)前記凹状のパターンに導電性材料を充填する段階と、
(c3)前記フォトレジストを除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項7に記載の回路基板の製造方法。
【請求項12】
前記段階(c2)は、
電解メッキを行うことからなることを特徴とする請求項11に記載の回路基板の製造方法。
【請求項13】
前記段階(a)は、
(f)第2キャリアの一面に基板パッドを形成する段階を含み、
前記段階(c)は、
(g)前記第2キャリアの一面に、前記基板パッドと電気的に接続する回路パターンを形成する段階を含み、
前記段階(d)は、
(h)前記絶縁体の両面に、前記第1キャリアの一面及び前記第2キャリアの一面がそれぞれ対向するように圧着する段階を含み、
前記段階(e)は、
(i)前記第1キャリア及び前記第2キャリアを除去する段階を含むことを特徴とする請求項7に記載の回路基板の製造方法。
【請求項14】
前記段階(i)の後に、
(j)前記絶縁体の両面を平坦化する段階と、
(k)前記絶縁体にビア(via)を形成する段階と、及び
(l)前記絶縁体の表面にソルダレジストを塗布する段階と、
をさらに含む請求項13に記載の回路基板の製造方法。

【図4】
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【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2008−112995(P2008−112995A)
【公開日】平成20年5月15日(2008.5.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−274364(P2007−274364)
【出願日】平成19年10月22日(2007.10.22)
【出願人】(594023722)サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. (1,585)
【Fターム(参考)】