JP2013084917A

JP2013084917A - プリント回路基板及びその製造方法

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Publication number: JP2013084917A
Application number: JP2012183257A
Authority: JP
Inventors: Sang Yung Li; ユンリ，サン; Kyon Ro Yun; ロユン，キョン; Guan Seob Yong; ソブヨン，グァン
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2013-05-09
Anticipated expiration: 2032-08-22
Also published as: TW201320837A; KR101516045B1; TWI522018B; KR20130039235A; JP5934057B2

Abstract

【課題】ファインピッチ及び半田ボールの高さを、従来より高く形成することができるとともに、設計自由度が向上するプリント回路基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のプリント回路基板１００は、接続パッド１２０を有するベース基板１１０と、接続パッド１２０上に第１開口部を有する半田レジスト層１３０と、前記第１開口部に形成される半田ボール１６０と、を含み、半田ボール１６０が雪だるま状であるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント回路基板及びその製造方法に関する。

半導体業界において、ＩＣの高集積化とともに、複数のチップを積み上げるマルチチップ３Ｄパッケージ（Ｍｕｌｔｉ−ｃｈｉｐ３Ｄｐａｃｋａｇｅ）構造の具現が、高性能の製品製作の鍵となっている。

複数の半導体チップがプリント回路基板に実装される際に電気的に連結されるようにするためには、ワイヤボンディング（Ｗｉｒｅｂｏｎｄｉｎｇ）、バンピング（Ｂｕｍｐｉｎｇ）などの方法を適用することができる。最近、ハイエンド（Ｈｉｇｈ−ｅｎｄ）製品として、フリップチップＣＳＰ（Ｃｈｉｐｓｃａｌｅｐａｃｋａｇｅ）のユニットの中央表面に低い高さのバンプを形成し、外側に高い高さの球状半田ボールを形成して、異なるサイズのチップを二つ以上実装することができるダブルＳＯＰ（Ｓｏｌｄｅｒｏｎｐａｄ）製品が活発に製作されている。

一方、ユニットの中央にチップを実装するためには、内外側の半田の高さを異ならせることが要求されるが、内側の半田バンプの高さを低めるには限界がある。ここで、外側に取り付けられる球状半田ボールに大きい体積（Ｖｏｌｕｍｅ）の球状半田ボールを適用すると、高い高さを具現することができるが、ファインピッチ化による多くのＩ／Ｏ数を確保することが困難であるという問題点が発生する。

本発明は上記の従来技術の問題点を解決するためのものであり、本発明の一側面は、高さが高く、ファインピッチ（Ｆｉｎｅｐｉｔｃｈ）が可能な半田ボール構造が適用されたプリント回路基板及びその製造方法を提供することをその目的とする。

本発明のプリント回路基板は、接続パッドを有するベース基板と、前記接続パッド上に第１開口部を有する半田レジスト層と、前記第１開口部に形成される半田ボールと、を含み、前記半田ボールは雪だるま状であるものである。

また、前記半田ボールは、前記接続パッド面を基準として第１層と第２層とに区分され、前記第１層と第２層のそれぞれの直径は、互いに異なるか、または同一に形成されることが好ましい。

また、前記プリント回路基板は、中央部と端部とに区分され、前記中央部と端部のそれぞれに半導体素子を実装する場合、前記半田ボールは前記中央部または端部に形成され、前記端部に形成される半田ボールの材質は前記中央部に形成される半田ボールの材質より溶融点の高い材質からなることが好ましい。

本発明のプリント回路基板の製造方法は、接続パッドを有するベース基板を準備する段階と、前記接続パッド上に第１開口部を有する半田レジスト層を形成する段階と、前記半田レジスト層上に、前記第１開口部に対応する領域に第２開口部を有する半田ボール形成用レジストを形成する段階と、前記第１開口部及び第２開口部に半田ボールを形成する段階と、を含み、前記半田ボールは雪だるま状に形成されるものである。

ここで、前記半田ボールを形成する段階は、前記第１開口部及び第２開口部に円形の半田ボールを取り付ける段階と、加熱工程により、前記円形の半田ボールを雪だるま状の半田ボールに形成する段階と、を含むことが好ましい。

また、前記半田ボールを形成する段階の前に、前記第１開口部にフラックスを形成する段階をさらに含むことが好ましい。

また、前記半田ボールを形成する段階の後に、前記半田ボール形成用レジストを除去する段階をさらに含むことが好ましい。

また、前記半田ボール形成用レジストは、ドライフィルムからなることが好ましい。

また、前記プリント回路基板は、中央部と端部とに区分され、前記中央部と端部のそれぞれに半導体素子を実装する場合、前記半田ボールは、前記中央部または端部に形成され、前記端部に形成される半田ボールの材質は、前記中央部に形成される半田ボールの材質より溶融点の高い材質からなることが好ましい。

本発明のプリント回路基板及びその製造方法は、半田ボールの構造を改善することにより、ファインピッチ及び半田ボールの高さを従来より高く形成することができるという効果を期待することができる。

また、本発明では、半田ボール形成用レジストのサイズを調節することにより、様々な高さ及びピッチの半田ボールを形成することができるため、プリント回路基板の設計自由度が向上するという長所がある。

本発明のプリント回路基板の構成の一例を示す断面図である。図１のプリント回路基板の製造方法を説明するための工程断面図である。図１のプリント回路基板の製造方法を説明するための工程断面図である。図１のプリント回路基板の製造方法を説明するための工程断面図である。図１のプリント回路基板の製造方法を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、「一面」、「他面」、「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、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。

以下、添付図面を参照して、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、本発明のプリント回路基板の構成の一例を示す断面図である。

図１に図示するように、プリント回路基板１００は、接続パッド１２０を有するベース基板１１０と、接続パッド１２０上に第１開口部を有する半田レジスト層１３０と、第１開口部に形成された半田ボール１６０と、を含むものである。

ここで、半田ボール１６０は、雪だるま状であることが好ましい。この際、雪だるま状とは、二つの円が上下に接合された形態で、接合部分に任意の角が形成された形状と定義する。

また、半田ボール１６０は、接続パッド１２０面を基準として第１層と第２層とに区分され、第１層と第２層のそれぞれの直径は、互いに異なるように形成することができ、これに限定されず、同一の直径を有することもできる。

例えば、図１に図示するように、半田ボール１６０の第１層の直径Ａと第２層の直径Ｂは、互いに異なっており、第１層と第２層との間に、角が形成されることが好ましい。

本発明で用いる半田ボール１６０は、雪だるま状であり、通常の円形の半田ボールの形状に比べ、直径（基板の厚さ方向基準）が小さく、高さ（基板の厚さ方向基準）が高いため、ファインピッチが可能であるという効果を期待することができる。

また、本図面では、説明の便宜のために、ベース基板１１０の具体的な内層回路の構成は省略して図示したが、当業者であれば、前記ベース基板１１０として、絶縁層に１層以上の回路が形成された通常の回路基板が適用され得るということを十分に認識できるであろう。

前記絶縁層としては、樹脂絶縁層を用いることが好ましい。前記樹脂絶縁層としては、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、またはこれらにガラス繊維また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、プリプレグを用いることができ、また、光硬化性樹脂などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。

また、接続パッド１２０上には、後続工程により、半田ボール１６０が外部接続端子として形成される。前記半田ボール１６０により、半導体素子または外部部品と内層回路を電気的に接続させる。

また、接続パッド１２０としては、回路基板分野において、回路用伝導性金属として用いるものであれば制限されずに適用することができ、プリント回路基板では、銅を用いることが一般的である。

前記半田レジスト層１３０は、最外層の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。前記半田レジスト層１３０には、最外層の接続パッド１２０を露出させるために開口部が形成される。前記半田レジスト層１３０は、当業界に公知されたように、例えば、半田レジストインク、半田レジストフィルムまたはカプセル化剤などで構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。

また、図示していないが、プリント回路基板１００は、多数の半導体素子またはパッケージを実装する構造に適用することもできる。

この際、プリント回路基板１００は、中央部と端部とに区分され、中央部と端部のそれぞれに半導体素子を実装する場合、半田ボール１６０は、中央部または端部に形成することができる。

この際、端部に形成される半田ボール１６０の材質は、中央部に形成される半田ボール１６０の材質より溶融点の高い材質からなることが好ましい。

これは、中央部への半導体素子の実装が完了するまで、端部に形成された半田ボール１６０が雪だるま状を維持するようにするためである。

（プリント回路基板の製造方法）
図２から図５は、図１のプリント回路基板の製造方法を説明するための工程断面図である。

まず、図２に図示するように、接続パッド１２０を有するベース基板１１０を準備する。

本図面では、説明の便宜のためにベース基板１１０の具体的な内層回路の構成は、省略して図示したが、当業者であれば、前記ベース基板１１０として、絶縁層に１層以上の回路が形成された通常の回路基板が適用され得るということを十分に認識できるであろう。

前記絶縁層としては、樹脂絶縁層を用いることができる。前記樹脂絶縁層としては、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、またはこれらにガラス繊維また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、プリプレグを用いることができ、また、光硬化性樹脂などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。

次に、図２に図示するように、接続パッド１２０上に、第１開口部を有する半田レジスト層１３０を形成することができる。

前記半田レジスト層１３０は、最外層の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。前記半田レジスト層１３０には、最外層の接続パッド１２０を露出させるために、開口部が形成される。前記半田レジスト層１３０は、当業界に公知されたように、例えば、半田レジストインク、半田レジストフィルムまたはカプセル化剤などで構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。

次に、図２に図示するように、半田レジスト層１３０上に、第１開口部に対応する領域に第２開口部を有する半田ボール形成用レジスト１４０を形成することができる。

次に、図３から図５に図示するように、第１開口部及び第２開口部１４１に、半田ボール１６０を形成することができる。

前記半田ボール１６０は、雪だるま状に形成することが好ましい。

より詳細に説明すると、半田ボール１６０を形成する段階は、図３に図示するように、第１開口部に、フラックス１５０を形成する段階を含むことができる。

次に、図３に図示するように、第１開口部及び第２開口部１４１に、円形の半田ボール１６０を取り付けることができる。

次に、図４に図示するように、加熱工程により、円形の半田ボール１６０を、雪だるま状の半田ボール１６０に形成することができる。

この際、半田ボール１６０は、接続パッド面を基準として、第１層と第２層とに区分され、第１層と第２層のそれぞれの直径Ａ、Ｂは、互いに異なるように形成することができるが、これに限定されない。

例えば、半田ボール１６０の第１層と第２層の直径は、同一に形成することが好ましい。

次に、図５に図示するように、半田ボール形成用レジスト１４０を除去することができる。

この際、半田ボール形成用レジスト１４０は、ドライフィルムからなることが好ましい。

また、半田ボール形成用レジスト１４０は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの剥離液を用いて除去することができる。

一方、前記プリント回路基板は、中央部と端部とに区分され、前記中央部と端部のそれぞれに半導体素子を実装する場合、前記半田ボール１６０は、前記中央部または端部に形成することができる。

上述したように、中央部と端部とに区分されたプリント回路基板は、半導体パッケージが多層で構成された構造であり、例えば、中央部には、半導体素子を実装し、端部には、半導体素子パッケージを実装することができる。

本発明で用いる半田ボール１６０は、半田ボール形成用レジスト１４０の開口のサイズ及び高さを調節することにより、様々な形態に具現することができる。これにより、プリント回路基板の設計自由度が向上するという効果を期待することができる。

従って、本発明では、設備の工程能力によって半田ボールの形態を決定する従来法に比べ、工程能力、半田のクラック信頼性の限界などの評価により、半田ボール形成用レジストのサイズ、フラックスの塗布厚さなどの最適化された詳細条件を設定して半田ボールを形成することができるという長所がある。

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、プリント回路基板及びその製造方法に適用可能である。

１００プリント回路基板
１１０ベース基板
１２０接続パッド
１３０半田レジスト層
１４０半田ボール形成用レジスト
１５０フラックス
１６０半田ボール

Claims

接続パッドを有するベース基板と、
前記接続パッド上に第１開口部を有する半田レジスト層と、
前記第１開口部に形成される半田ボールと、を含み、
前記半田ボールは雪だるま状であるプリント回路基板。
前記半田ボールは前記接続パッド面を基準として第１層と第２層とに区分され、前記第１層と第２層のそれぞれの直径は、互いに異なるか、または同一に形成される請求項１に記載のプリント回路基板。
前記プリント回路基板は中央部と端部とに区分され、前記中央部と端部のそれぞれに半導体素子を実装する場合、前記半田ボールは前記中央部または端部に形成され、前記端部に形成される半田ボールの材質は前記中央部に形成される半田ボールの材質より溶融点の高い材質からなる請求項１に記載のプリント回路基板。
接続パッドを有するベース基板を準備する段階と、
前記接続パッド上に第１開口部を有する半田レジスト層を形成する段階と、
前記半田レジスト層上に、前記第１開口部に対応する領域に第２開口部を有する半田ボール形成用レジストを形成する段階と、
前記第１開口部及び第２開口部に半田ボールを形成する段階と、を含み、
前記半田ボールは雪だるま状に形成されるプリント回路基板の製造方法。
前記半田ボールを形成する段階は、
前記第１開口部及び第２開口部に円形の半田ボールを取り付ける段階と、
加熱工程により、前記円形の半田ボールを雪だるま状の半田ボールに形成する段階と、を含む請求項４に記載のプリント回路基板の製造方法。
前記半田ボールは前記接続パッド面を基準として第１層と第２層とに区分され、前記第１層と第２層のそれぞれの直径は、互いに異なるか、または同一に形成される請求項４に記載のプリント回路基板の製造方法。
前記半田ボールを形成する段階の前に、
前記第１開口部にフラックスを形成する段階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。
前記半田ボールを形成する段階の後に、
前記半田ボール形成用レジストを除去する段階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。
前記半田ボール形成用レジストは、ドライフィルムからなる請求項４に記載のプリント回路基板の製造方法。
前記プリント回路基板は中央部と端部とに区分され、前記中央部と端部のそれぞれに半導体素子を実装する場合、前記半田ボールは前記中央部または端部に形成され、前記端部に形成される半田ボールの材質は前記中央部に形成される半田ボールの材質より溶融点の高い材質からなる請求項４に記載のプリント回路基板の製造方法。