JP2015056657A - 印刷回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷回路基板の反りを制御する構成要素から半田レジストを除外させ、この半田レジストの除外により発生し得る半田ボールの接合力の弱化を防止することができる印刷回路基板及びその製造方法の提供。【解決手段】本発明の印刷回路基板１００は、絶縁層１１０と、絶縁層１１０の両面に形成されたパターン部１２０と、パターン部１２０の間に配置され、段差部が備えられた接続パッド１３０と、パターン部１２０上に形成された第１めっき層１２２と、第１めっき層１２２形成領域以外の領域に形成された酸化膜１２１と、接続パッド１３０上に形成された第２めっき層１３２と、接続パッド１３０を覆う半田ボール１４０と、を含む。【選択図】図９

Description

本発明は、印刷回路基板及びその製造方法に関し、より詳細には、半田ボールの接合信頼性を改善し、製作工数を短縮させることができる印刷回路基板及びその製造方法に関する。

最近、電子産業の飛躍的な発展に伴い、電子部品が高集積化及び高性能化しており、ＩＣ、ＣＰＵ及び各種素子などの電子部品が実装されてメインボードとの電気的な連結のための印刷回路基板も高機能化する傾向にある。また、この印刷回路基板を用いたパッケージも小型化している。

特に、メモリパッケージの場合、パッケージの容量増加のために多数の電子部品を積層して設けており、パッケージが装着されるモバイル機器の全体厚さが益々薄型化することにより、パッケージの厚さも薄くなっている。

このメモリパッケージは、主にパッケージ上にパッケージが積層されるＰＯＰ（Ｐａｃｋａｇｅ ｏｆ Ｐａｃｋａｇｅ）形態に製作されるが、下部パッケージ上に上部パッケージが実装されるため、パッケージの反り（ｗａｒｐａｇｅ）の変化量が小さくなければならない。

韓国公開特許第２００９‐００４２５６９号公報

本発明は、従来の印刷回路基板における上記の諸短所及び問題点を解決するためになされたものであって、印刷回路基板の反りを制御する構成要素から半田レジストを除外させ、この半田レジストの除外により発生し得る半田ボールの接合力の弱化を防止することができる印刷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。

本発明の上記の目的は、絶縁層と、前記絶縁層の両面に形成されたパターン部と、前記パターン部と同一層上に形成され、段差部が備えられた接続パッドと、前記パターン部上に形成された第１めっき層と、前記第１めっき層形成領域以外の領域に形成された酸化膜と、前記接続パッド上に形成された第２めっき層と、前記接続パッドを覆う半田ボールと、を含む印刷回路基板を提供することにより達成される。

前記絶縁層にはスルーホールが備えられており、前記スルーホールに層間めっき層が充填されて前記パターン部が電気的に導通することができる。

前記接続パッドは、前記絶縁層の下面に備えられた前記パターン部の間にバンプ形態に突出形成され、周縁部に前記段差部が形成されて、段差部により前記半田ボールの横断面応力に対する抵抗力を有することができる。

前記酸化膜は、ブラウンオキサイド（Ｂｒｏｗｎ ｏｘｉｄｅ）、ブラックオキサイド（Ｂｌａｃｋ ｏｘｉｄｅ）、または有機表面保護剤であるＯＳＰ処理により形成されることができる。

一方、本発明の他の目的は、ベース基板を準備する段階と、前記ベース基板にスルーホールを形成する段階と、前記ベース基板の両面にめっきパターン形成位置が開口されるように第１ドライフィルムレジストパターンを形成する段階と、前記第１ドライフィルムレジストパターンの開口領域にめっき層を成長させてパターン部及び接続パッドを形成する段階と、前記パターン部上に第２ドライフィルムレジストパターンを形成する段階と、前記第２ドライフィルムレジストパターンの開口領域に第１めっき層及び第２めっき層を形成する段階と、前記第２ドライフィルムレジストパターンを除去する段階と、前記パターン部の前記第１めっき層形成領域以外の領域に酸化膜を形成する段階と、を含む印刷回路基板の製造方法を提供することにより達成される。

上述したように、本発明による印刷回路基板及びその製造方法は、パターン部に形成された酸化膜が半田レジストの役割をすることにより、半田ペーストの塗布及び硬化によって形成される半田レジスト層を別に構成する必要がないため、印刷回路基板の厚さを減少させることができ、印刷回路基板を製作する際に熱及び圧力によって反りが主に発生する半田レジスト層を除外させることにより、反りの発生を減少させることができる利点がある。

また、半田ボールが接続パッドの段差部を含んで覆うことにより、半田ボールの側部に外力が加えられる際に、段差部によって半田ボールの横断面応力に対する抵抗力が確保されるため、半田ボールの接合信頼性が向上されることができる。

本発明による印刷回路基板の製造方法を示した工程図であって、ベース基板の断面図である。 本発明による印刷回路基板の製造方法を示した工程図であって、ベース基板にスルーホールを形成した状態の断面図である。 本発明による印刷回路基板の製造方法を示した工程図であって、スルーホールが形成されたベース基板に第１ドライフィルムレジストパターンを形成した状態の断面図である。 本発明による印刷回路基板の製造方法を示した工程図であって、第１ドライフィルムレジストパターンの開口領域にめっきを行った状態の断面図である。 本発明による印刷回路基板の製造方法を示した工程図であって、パターン部上に第２ドライフィルムレジストパターンを形成した状態の断面図である。 本発明による印刷回路基板の製造方法を示した工程図であって、第２ドライフィルムレジストパターンの開口領域にＮｉ／Ａｕめっき層を形成した状態の断面図である。 本発明による印刷回路基板の製造方法を示した工程図であって、第２ドライフィルムレジストパターンを除去した状態の断面図である。 本発明による印刷回路基板の製造方法を示した工程図であって、パターン部上に酸化膜を形成した状態の断面図である。 本発明による印刷回路基板の製造方法を示した工程図であって、下面の接続パッドに半田ボールを結合した状態の本発明による印刷回路基板の断面図である。

本発明による印刷回路基板及びその製造方法の前記目的に対する技術的構成を含めた作用効果に関する事項は、本発明の好ましい実施形態が図示された図面を参照した以下の詳細な説明によって明確に理解されるであろう。

先ず、図９は本発明による印刷回路基板の断面図である。

図示されたように、本発明による印刷回路基板１００は、絶縁層１１０と、絶縁層１１０の両面に形成されたパターン部１２０と、パターン部１２０と同一層上に形成された接続パッド１３０と、で構成されることができる。この際、図９は印刷回路基板１００の一部分が切断された状態であって、基板全体にわたって接続パッド１３０はパターン部１２０の間に位置されることができる。

この際、パターン部１２０の表面には酸化膜１２１が形成され、パターン部１２０の間の絶縁層１１０上に形成された接続パッド１３０の表面にはＮｉ／Ａｕめっき層１３２が形成されることができる。また、前記接続パッド１３０は段差部１３１が形成されたバンプ形態に構成されており、半田ボール１４０が接続パッド１３０を覆うように結合されることができる。この際、接続パッド１３０及び段差部１３１により、半田ボール１４０の接合信頼性が向上されることができる。

前記絶縁層１１０は、本発明による印刷回路基板のコアとして機能し、樹脂またはＡＢＦ材質の絶縁材からなることができる。また、樹脂にガラスクロースまたはガラスファブリックなどのガラス織物を含浸させることにより、前記絶縁層１１０に剛性を付与することができ、基板の製造工程中における熱及び圧力による反りに対して抵抗力を有するようにすることができる。

また、絶縁層１１０には、ビアまたはスルーホール１１１が形成されることができる。スルーホール１１１は、機械的穿孔加工またはレーザー加工により絶縁層１１０に貫通形成され、その内部に層間めっき層１２３が充填されて、絶縁層１１０の上、下部を電気的に連結する手段として用いられることができる。

前記絶縁層１１０上にはパターン部１２０及び接続パッド１３０が形成されることができる。パターン部１２０及び接続パッド１３０は絶縁層１１０上にめっきにより形成される。具体的に、シード層（不図示）を先に形成した後、シード層上に電解めっきまたは無電解めっきによるめっき層を成長させることにより、パターン部１２０及び接続パッド１３０が形成されることができる。この際、接続パッド１３０は、絶縁層１１０の上面及び下面に同時に形成されてもよく、上面または下面の何れか一方の面にバンプ形態に突出形成されてもよい。また、接続パッド１３０は、パターン部１２０の間の空間に、パターン部１２０と同一または低い高さに形成されることが好ましい。

また、接続パッド１３０は中央部が突出された形態となるように段差部１３１が形成されることができる。段差部１３１は、上述のシード層上にめっき層を成長させることで形成されるものであって、シード層を除去する際に、めっき層の周辺のシード層の一部を除去しないことにより、めっき層よりシード層の幅を大きくすることで、段差部１３１が形成されることができる。

また、接続パッド１３０は、段差部１３１を含むその上面に、第２めっき層１３２がさらに形成されることができる。第２めっき層１３２はＮｉ／Ａｕめっき層からなり、第２めっき層１３２により半田ボール１４０の接合性能が向上されることができる。具体的に、半田ボールの接合のためのリフロー工程を行う際に、半田ボール１４０と接続パッド１３０との接合界面に形成された第２めっき層１３２、すなわち、Ｎｉ／Ａｕめっきによる第２めっき層１３２でニッケルが酸化しながら発生するＩＭＣ（Ｉｎｔｅｒ Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）によって粗さ層が生成され、これによって接続パッド１３０の表面と第２めっき層１３２との間の接合力が向上されることができる。

一方、パターン部１２０は、接続パッド１３０と同時に同一の高さに形成されており、その表面に酸化膜１２１が形成されることができる。酸化膜１２１は、パターン部上に形成される半田レジスト層に代えて絶縁層として機能するものであって、パターン部を外部から保護する役割をすることができる。また、シード層上にめっきを行って形成されたパターン部１２０が銅（Ｃｕ）めっきにより形成され、パターン部１２０の表面にブラウンオキサイド（Ｂｒｏｗｎ ｏｘｉｄｅ）、ブラックオキサイド（Ｂｌａｃｋ ｏｘｉｄｅ）または有機表面保護剤であるＯＳＰ処理を行うことにより、酸化膜１２１が形成されることができる。

また、パターン部１２０上の酸化膜１２１が塗布されていない部分には、第１めっき層１２２が形成されることができる。第１めっき層１２２は、パターン部１２０上に形成され、パターン部１２０上にビルドアップ（ｂｕｉｌｄ‐ｕｐ）される絶縁層に形成可能なビアなどと電気的に接続されるパッドまたはパターンの機能をすることができる。

このように構成された本発明による印刷回路基板１００は、パターン部１２０に形成された酸化膜１２１が半田レジストの役割をすることにより、半田ペーストの塗布及び硬化により形成される半田レジスト層を別に構成する必要がないため、印刷回路基板の厚さを減少させることができ、印刷回路基板を製作する際に熱及び圧力によって反りが主に発生する半田レジスト層を除外させることにより、反りの発生を減少させることができる。

上記の構成を有する本発明の印刷回路基板の製造方法について、その製造工程を順に図示した図面を参照して説明すれば次のとおりである。

図１から図９は本発明による印刷回路基板の製造方法を示した工程図であって、図１はベース基板の断面図であり、図２はベース基板にスルーホールを形成した状態の断面図であり、図３はスルーホールが形成されたベース基板に第１ドライフィルムレジストパターンを形成した状態の断面図であり、図４は第１ドライフィルムレジストパターンの開口領域にめっきを行った状態の断面図である。

図示されたように、本発明による印刷回路基板の製造方法は、先ず、ベース基板を準備する。ベース基板１１５としては、両面に銅箔層１１２が形成された銅張積層板（ＣＣＬ）が用いられることができ、絶縁層１１０の両面に数μｍ以下の銅箔層１１２を別に形成して銅張積層板を構成することもできる。次に、銅箔層１１２が形成されたベース基板１１５に、図２のようにスルーホール１１１を形成することができる。スルーホール１１１は、機械的穿孔加工またはレーザー加工により加工することができ、ビアホールをベース基板の上、下部に成形することにより形成することができる。また、スルーホール１１１は、ビアホールを形成した後、傾斜した壁面を過マンガン酸ナトリウムなどのデスミア薬品を用いて平坦化処理することで、その内壁面を平坦に形成することができる。

ベース基板１１５にスルーホール１１１を形成した後、ベース基板１１５上に感光性フィルムまたは感光性樹脂を塗布し、感光性フィルムを露光及び現像することで、パターン形成位置が開口された第１ドライフィルムレジストパターン１１３を形成することができる。

第１ドライフィルムレジストパターン１１３の外側領域はパターン部１２０が形成されるべき位置である。第１ドライフィルムレジストパターン１１３の外側領域に、銅箔層１１２をシード層として電解めっきまたは無電解めっきによりめっき層を成長させることで、パターン部１２０を形成することができる。この際、第１ドライフィルムレジストパターン１１３の外側領域及びスルーホール１１１の内部を同時に銅めっきして、ベース基板１１５の上、下部が電気的に導通されるようにすることができる。また、ベース基板１１５の下面のパターン部１２０の間には、めっき層の成長による接続パッド１３０が形成されることができる。

次に、図５はパターン部上に第２ドライフィルムレジストパターンを形成した状態の断面図であり、図６は第２ドライフィルムレジストパターンの開口領域にＮｉ／Ａｕめっき層を形成した状態の断面図であり、図７は第２ドライフィルムレジストパターンを除去した状態の断面図である。

図５から図７に図示されたように、パターン部１２０が形成されたベース基板１１５の両面に感光性フィルムまたは感光性樹脂を塗布し、感光性フィルムまたは感光性樹脂を露光及び現像することで、めっき層１２２形成位置が開口された第２ドライフィルムレジストパターン１２５を形成することができる。この際、ベース基板１１５の下面に形成された第２ドライフィルムレジストパターン１２５には、接続パッド１３０の周辺の銅箔層１１２が所定部分露出するように、開口領域が形成されることができる。この印刷回路基板の下面の第２ドライフィルムレジストパターン１２５の開口領域は、半田ボール接続領域を成すことになる。

第２ドライフィルムレジストパターン１２５の開口領域に、Ｎｉ／Ａｕめっきによる第１めっき層１２２を電解めっきにより形成することができる。この際、印刷回路基板の下面に形成された接続パッド１３０及びその周辺の銅箔層１１２上にもＮｉ／Ａｕめっきによる第２めっき層１３２を形成することができる。

第２ドライフィルムレジストパターン１２５の開口領域にＮｉ／Ａｕめっき層１２２、１３２を形成するための電解めっき工程が終了すると、第２ドライフィルムレジストパターン１２５を除去することにより、パターン部１２０及び接続パッド１３０上にめっきされためっき層１２２、１３２及びパターン部１２０の間の銅箔層１１２が露出されることができる。

次に、図８はパターン部上に酸化膜を形成した状態の断面図であり、図９は下面の接続パッドに半田ボールを結合した状態の断面図である。

図示されたように、第２ドライフィルムレジストパターン１２５を除去した後、パターン部１２０を形成するためのシード層として用いられた銅箔層１１２をエッチングにより除去することができる。銅箔層１１２が除去される部分は、パターン部１２０の間の領域と、パターン部１２０と第２めっき層１３２が形成された接続パッド１３０との間の領域の銅箔層１１２であり、ベース基板として用いられた絶縁層１１０が露出することにより、パターン部１２０間を電気的に開放することができる。

次に、パターン部１２０の第１めっき層１２２の形成領域を除いた領域に、数μｍ以下の酸化膜１２１を形成することができる。酸化膜１２１は、銅めっき層からなるパターン部１２０上にブラウンオキサイド、ブラックオキサイドまたはＯＳＰ処理により形成することができ、外部に露出されたパターン部１２０上に最終的な絶縁層として構成されることができる。この際、絶縁層１１０上に形成されたパターン部１２０は、酸化膜１２１の形成と同時に、銅箔層１１２と銅箔層１１２上に成長されためっき層が一体をなして一つの銅めっき層を形成することができる。同様に、接続パッド１３０も、銅箔層１１２上に成長されためっき層が一体をなしてパターン部１２０と同一の高さのパターンに形成され、接続パッド１３０の周辺に除去されていない銅箔層１１２がランド形態に構成されることで、段差部１３１を有する接続パッド１３０で構成されることができる。この際、段差部１３１を有する接続パッド１３０の上面にのみＮｉ／Ａｕめっきによる第２めっき層１３２が形成されることができる。

その後、印刷回路基板の下面に形成された接続パッド１３０上に、半田ボール１４０を結合することができる。半田ボール１４０は、接続パッド１３０上に形成され、段差部１３１を含んで覆うことにより、半田ボール１４０の側部に外力が加えられる際に、接続パッド１３０に形成された段差部１３１によって半田ボール１４０の横断面応力に対する抵抗力が確保されるため、半田ボール１４０と接続パッド１３０との接合信頼性が向上されることができる。

一方、本発明による印刷回路基板は、図６に基づいて、パターン部１２０及び接続パッド１３０上にＮｉ／Ａｕめっきによる第２めっき層１３２を形成する際に、Ｎｉ／Ａｕめっきのための別のめっきリード線を使用せずにめっき層を形成することができる。したがって、めっきリード線による印刷回路基板のノイズの発生を防止することができる。

以上で説明した本発明の好ましい実施形態は例示の目的のために開示されたものであり、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものにおいて、本発明の技術的思想を外れない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であり、このような置換、変形及び変更などは添付の特許請求範囲に属するとするべきであろう。

１１０ 絶縁層
１２０ パターン部
１３０ 接続パッド
１４０ 半田ボール

Claims (15)

1. 絶縁層と、
   前記絶縁層の両面に形成されたパターン部と、
   前記パターン部と同一層上に形成され、段差部が備えられた接続パッドと、
   前記パターン部上に形成された第１めっき層と、
   前記第１めっき層形成領域以外の領域に形成された酸化膜と、
   前記接続パッド上に形成された第２めっき層と、
   前記接続パッドを覆う半田ボールと、を含む印刷回路基板。
2. 前記絶縁層にはスルーホールが備えられており、前記スルーホールに層間めっき層が充填されて前記パターン部が電気的に導通する、請求項１に記載の印刷回路基板。
3. 前記接続パッドは、前記絶縁層の下面に備えられた前記パターン部の間にバンプ形態に突出形成される、請求項１に記載の印刷回路基板。
4. 前記接続パッドは、周縁部に前記段差部が形成されて中央部が突出形成されており、前記段差部により前記半田ボールの横断面応力に対する抵抗力を有する、請求項３に記載の印刷回路基板。
5. 前記第１めっき層及び第２めっき層は、Ｎｉ／Ａｕめっきにより形成される、請求項１に記載の印刷回路基板。
6. 前記酸化膜は、ブラウンオキサイド（Ｂｒｏｗｎ ｏｘｉｄｅ）、ブラックオキサイド（Ｂｌａｃｋ ｏｘｉｄｅ）、または有機表面保護剤であるＯＳＰ処理により形成される、請求項１に記載の印刷回路基板。
7. ベース基板を準備する段階と、
   前記ベース基板にスルーホールを形成する段階と、
   前記ベース基板の両面にめっきパターン形成位置が開口されるように第１ドライフィルムレジストパターンを形成する段階と、
   前記第１ドライフィルムレジストパターンの開口領域にめっき層を成長させてパターン部及び接続パッドを形成する段階と、
   前記パターン部上に第２ドライフィルムレジストパターンを形成する段階と、
   前記第２ドライフィルムレジストパターンの開口領域に第１めっき層及び第２めっき層を形成する段階と、
   前記第２ドライフィルムレジストパターンを除去する段階と、
   前記パターン部の前記第１めっき層形成領域以外の領域に酸化膜を形成する段階と、を含む印刷回路基板の製造方法。
8. 前記ベース基板は、絶縁層の両面に銅箔層が形成された銅張積層板（ＣＣＬ）で構成される、請求項７に記載の印刷回路基板の製造方法。
9. 前記銅張積層板に備えられた前記銅箔層は、前記めっき層を成長させてパターン部及び接続パッドを形成する段階でシード層として用いられる、請求項８に記載の印刷回路基板の製造方法。
10. 前記第２ドライフィルムレジストパターンを形成する段階で、前記第２ドライフィルムレジストパターンの開口領域のうち前記接続パッドの周囲の開口領域は、前記銅箔層の一部が露出するように形成される、請求項８に記載の印刷回路基板の製造方法。
11. 前記第１めっき層及び第２めっき層は、それぞれ前記パターン部の一部及び前記接続パッド上に形成される、請求項７に記載の印刷回路基板の製造方法。
12. 前記第１めっき層及び第２めっき層は、Ｎｉ／Ａｕめっきにより形成される、請求項１１に記載の印刷回路基板の製造方法。
13. 前記第２ドライフィルムレジストパターンを除去する段階の後に、
    前記銅箔層をエッチングにより除去して、前記パターン部を電気的に開放させる段階をさらに含む、請求項９に記載の印刷回路基板の製造方法。
14. 前記パターン部に酸化膜を形成する段階で、前記酸化膜は、ブラウンオキサイド、ブラックオキサイド、またはＯＳＰ処理により形成される、請求項７に記載の印刷回路基板の製造方法。
15. 前記パターン部に酸化膜を形成する段階の後に、
    前記接続パッド上に半田ボールを結合する段階をさらに含む、請求項７に記載の印刷回路基板の製造方法。

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