JP6126179B2 - パッケージ基板及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板構造及びその製造方法に関するものであり、特にパッケージ基板及びその製造方法に関する。
現在、銅バンプが埋め込まれたパッケージ基板のほとんどが、レーザー切断により大きな銅バンプから切断された小さな銅バンプを採用している。しかし、レーザー切断処理は時間を要しコストも高いため、大量生産には不向きである。
本発明は、効果的に製造コストを下げ処理時間を短縮することのできるパッケージ基板及びその製造方法を対象とする。
本発明のパッケージ基板の製造方法は次のステップを含む。第1の基材が形成される。めっきにより複数の金属バンプが第1の基材上に形成され、そのうち金属バンプは第1の基材を部分的に露出する。第2の基材が提供され、その第2の基材は互いに対向する上面と下面、コア誘電体層、第1の銅箔層、第2の銅箔層、複数の収容溝を有する。第1の銅箔層と第2の銅箔層はそれぞれコア誘電体層の互いに対向する2つの側面に位置しており、収容溝は下面から延び第2の銅箔層とコア誘電体層とを貫通し、第1の銅箔層を部分的に露出する。粘着層が収容溝の内壁に形成される。第1の基材と第2の基材とがラミネートされ、収容溝に金属バンプを収容し、金属バンプは粘着層を介し収容溝内に固定される。第1の基材が取り除かれ、そのうち各金属バンプの底面は第2の基材の下面と実質的に同一平面である。第2の基材の上面から金属バンプへと延びる複数のブラインドビアホール(blind via hole)が形成される。導電材料層が第1の銅箔層上および第2の銅箔層上に形成され、そのうち導電材料層は第1の銅箔層、第2の銅箔層、金属バンプの底面を覆い、導電材料層はブラインドビアホールを埋め、複数の導電性の貫通ビアホール(conductive through via hole)を定義する。導電材料層がパターニングされ、第1のパターン化金属層と第2のパターン化金属層を形成し、そのうち第1のパターン化金属層は第1の銅箔層上に位置して導電性の貫通ビアホールに接続し、第2のパターン化金属層は第2の銅箔層上に位置しており、そして第1のパターン化金属層と第2のパターン化金属層はそれぞれコア誘電体層の2つの側面を部分的に露出する。
本発明の1つの実施形態において、第1の基材を形成するステップには以下を含む。誘電体層、第1の剥離フィルム、第2の剥離フィルム、銅層が提供される。誘電体層、第1の剥離フィルム、第2の剥離フィルム、銅層をラミネートし、そのうち第1の剥離フィルムと第2の剥離フィルムはそれぞれ誘電体層の互いに対向する2つの側面に位置し、銅層は第1の剥離フィルム上に位置する。銅層上にニッケル層を形成し、そのうちニッケル層は銅層を覆う、第1の基材を形成する。
本発明の1つの実施形態において、金属バンプはニッケル層上に位置し、ニッケル層を部分的に露出する。
本発明の1つの実施形態において、金属バンプを形成するステップには、めっき、露光、現像、エッチングにより金属バンプを形成し、ニッケル層をめっきシード層(plating seed layer)として使用することを含む。
本発明の1つの実施形態において、第1の基材を取り除くステップには以下を含む。第1の剥離フィルムを剥がし処理を介し第1の金属層から分離させる。銅層とニッケル層とをエッチング処理により取り除く、金属バンプの底面と第2の基材の下面を露出させる。
本発明の1つの実施形態において、各ブラインドビアホールはレーザーブラインドビアホール(laser blind via hole)である。
本発明の1つの実施形態において、導電材料層を形成するステップには、第1の銅箔層と第2の銅箔層をめっきシード層として使用し、めっきにより導電材料層を形成することを含む。
本発明のパッケージ基板は、基材、粘着層、複数の金属バンプ、複数の導電性の貫通ビアホール、第1のパターン化金属層、第2のパターン化金属層を含む。基材は互いに対向する上面と下面、コア誘電体層、第1の銅箔層、第2の銅箔層、複数の収容溝を有する。第1の銅箔層と第2の銅箔層はそれぞれコア誘電体層の互いに対向する2つの側面に位置し、収容溝は、下面から延び第2の銅箔層とコア誘電体層とを貫通し、第1の銅箔層を部分的に露出する。粘着層は収容溝の内壁に設けられる。金属バンプはそれぞれ収容溝内に配置され、そのうち金属バンプは粘着層を介し収容溝内に固定され、各金属バンプの底面は基材の下面と実質的に同一平面である。導電性の貫通ビアホールは第1の銅箔層を貫通し金属バンプへと延びる。第1のパターン化金属層は第1の銅箔層を覆い、導電性の貫通ビアホールと接続する。第2のパターン化金属層は第2の銅箔層と金属バンプの底面とを覆い、そのうち第1のパターン化金属層と第2のパターン化金属層はそれぞれコア誘電体層の2つの側面を部分的に露出する。
本発明の1つの実施形態において、各導電性の貫通ビアホールの上面は第1のパターン化金属層の頂面と実質的に同一平面である。
本発明の1つの実施形態において、金属バンプは対応する導電性の貫通ビアホールと第2のパターン化金属層とに接続する。
上述に基づき、本発明は先ず金属バンプを第1の基材上に形成し、次に金属バンプが形成された第1の基材を、収容溝を有する第2の基材とラミネートし、金属バンプが埋め込まれた基板を形成する。銅板を小さな銅バンプへとレーザー切断する必要がある従来の銅バンプが埋め込まれた基板と比較し、本発明が提供するパッケージ基板の製造方法は効果的に製造コストを下げ処理時間を短縮することができる。
図1Aは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Bは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Cは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Dは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Eは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Fは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Gは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Hは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Iは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Jは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Kは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Lは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Mは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Nは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Oは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図1Pは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。 図2は本発明のパッケージ基板上に設けられた少なくとも1つのチップを表す概略的断面図である。
図1Aから図1Pは本発明の実施形態に基づくパッケージ基板の製造方法を表す概略的断面図である。本発明のパッケージ基板の製造方法によると、先ず、図1Cを参照し、第1の基材100が形成される。詳細には、第1の基材100は次のように形成される。先ず、図1Aを参照し、誘電体層110、第1の剥離フィルム120、第2の剥離フィルム130、銅層140が提供される。次に、図1Bを参照し、誘電体層110、第1の剥離フィルム120、第2の剥離フィルム130、銅層140が熱プレスによりラミネートされ、そのうち第1の剥離フィルム120と第2の剥離フィルム130はそれぞれ誘電体層110の互いに対向する2つの側面に位置し、銅層140は第1の剥離フィルム120上に位置し、第1の剥離フィルム120と誘電体層110の表側を部分的に覆う。図1Bに示されるように、第2の剥離フィルム130は誘電体層110の裏側を完全に覆い、第1の剥離フィルム120は誘電体層110の表側を完全には覆わない。この目的は後続の基板解体においてアラインマーク(align mark)を提供することにある。この後、図1Cを参照し、ニッケル層150が銅層140上に形成され、そのうちニッケル層150は銅層140を覆い、第1の基材100を形成する。ここで、ニッケル層150の形成方法は、例えばめっきであり、ただし本発明はこれに限定されない。
次に、図1Dを参照し、複数の金属バンプMがめっきにより第1の基材100上に形成され、そのうち金属バンプMは第1の基材100を部分的に露出する。詳細には、本実施形態において、金属バンプMを形成するステップには次を含む。先ず、ニッケル層150をめっきシード層として使用し、めっきによりめっき金属層(図示せず)を形成する。次に、めっき金属層上にフォトレジスト層(図示せず)を形成し、露光と現像を介しパターン化フォトレジスト層(図示せず)を形成する。これにて、パターン化フォトレジスト層がめっき金属層上に形成され、このためパターン化フォトレジスト層をエッチングマスクとして用いることが可能であり、めっき金属層がエッチングされ、金属バンプMを形成することができる。この後、パターン化フォトレジスト層が取り除かれ、これにより金属バンプMの形成が完了する。ここで、形成された金属バンプMはニッケル層150上に位置し、ニッケル層150を部分的に露出する。
次に、図1Gを参照し、第2の基材200が提供される。詳細には、図1Eを参照し、第2の基材200を形成するステップには次を含む。コア誘電体層210、第1の銅箔層220、第2の銅箔層230が提供され、そのうち第1の銅箔層220と第2の銅箔層230はそれぞれコア誘電体層210の互いに対向する2つの側面に位置し、第1の銅箔層220は上面220aを有し、第2の銅箔層230は下面200bを有する。次に、図1Fを参照し、パターン化フォトレジスト層(図示せず)が第2の銅箔層230上に形成され、パターン化フォトレジスト層をエッチングマスクとして用い、第2の銅箔層230aを形成する。この後、図1Gを参照し、第2の銅箔層230aをレーザーマスクとして用い、複数の収容溝Sがコア誘電体層210をレーザー加工することにより形成される。ここで、収容溝Sは、第1の銅箔層220を部分的に露出するため、下面200bから延び第2の銅箔層230aとコア誘電体層210を貫通し、第1の銅箔層220を部分的に露出する。この時点で、第2の基材200の製造が完成する。
簡単に述べると、第2の基材200はコア誘電体層210、第1の銅箔層220、第2の銅箔層230aにより構成され、そのうち第2の基材200の上面は即ち第1の銅箔層220の上面220aであり、第2の基材200の下面は即ち第2の銅箔層230aの下面200bであり、第2の基材200は、下面200bから延び第2の銅箔層230aとコア誘電体層210を貫通する収容溝Sを有し、第1の銅箔層220を部分的に露出する。
次に、図1Hを参照し、粘着層310が収容溝Sの内壁上に形成される。ここで、粘着層310は毛細管現象のため収容溝Sの内壁上に円弧状に設けられる。
次に、図1Iと図1Jを同時に参照し、第2の基材200が第1の基材100の上方に置かれ、そして第1の基材100と第2の基材200とが熱プレスによりラミネートされ、金属バンプMが収容溝Sに収容され、金属バンプMは粘着層310を介し収容溝S内に固定される。ここで、図1Jに示されるように、金属バンプMは粘着層310と直接に接しており、完全に、そして密接に収容溝S内に位置する。
次に、図1Kを参照し、第1の基材100と第2の基材200を切断線Aに沿って切断する基板の解体が行われる。ここで、切断線Aの位置は、第1の基材100の第1の剥離フィルム120の縁端である。
次に、図1Mを参照し、第1の基材100が取り除かれる。詳細には、第1の基材100を取り除くステップには次を含む。先ず、図1Kと図1Lを参照し、第1の剥離フィルム120が剥がし処理を介し銅層140から分離される。次に、図1Mを参照し、銅層140とニッケル層150とがエッチング処理を介し取り除かれ、金属バンプMの底面Lと第2の基材200の下面200bを露出する。ここで、各金属バンプMの底面Lは第2の基材200の下面200bと実質的に同一平面である。
次に、図1Nを参照し、第2の基材200の上面200aから金属バンプMへと延びる複数のブラインドビアホールBが形成される。ここで、ブラインドビアホールBの形成方法は、例えばレーザーアブレーション(laser ablation)であり、このため各ブラインドビアホールBはレーザーブラインドビアホールと捉えることができる。
そして、図1Oを参照し、導電材料層320が第1の銅箔層220上および第2の銅箔層230a上に形成され、そのうち導電材料層320は第1の銅箔層220、第2の銅箔層230a、金属バンプMの底面Lを覆い、導電材料層320はブラインドビアホールBを埋め、複数の導電性の貫通ビアホールCを定義する。ここで、導電材料層320の形成方法には、第1の銅箔層220と第2の銅箔層230aとをめっきシード層として使用し、めっきにより導電材料層320を形成することを含む。
最後に、図1Pを参照し、導電材料層320をパターニングし、第1のパターン化金属層330と第2のパターン化金属層340とを形成する、そのうち第1のパターン化金属層330は第1の銅箔層220上に位置して導電性の貫通ビアホールCと接続し、第2のパターン化金属層340は第2の銅箔層230a上に位置し、第1のパターン化金属層330と第2のパターン化金属層340はそれぞれコア誘電体層210の2つの側面を部分的に露出する。この時点において、パッケージ基板10の製造が完了する。
構造については、図1Pを参照し、本実施形態のパッケージ基板10は、基材(即ち第2の基材200)、粘着層310、金属バンプM、導電性の貫通ビアホールC、第1のパターン化金属層330、第2のパターン化金属層340を含む。基材200は、互いに対向する上面200aと下面200b、コア誘電体層210、第1の銅箔層220、第2の銅箔層230a、収容溝Sを有する。第1の銅箔層220と第2の銅箔層230aはそれぞれコア誘電体層210の互いに対向する2つの側面上に位置し、収容溝Sは、下面200bから延び第2の銅箔層230aとコア誘電体層210とを貫通し、第1の銅箔層220を部分的に露出する。粘着層310は収容溝Sの内壁上に設けられる。
さらに、金属バンプMはそれぞれ収容溝S内に設けられ、そのうち金属バンプMは粘着層310を介し収容溝S内に固定され、各金属バンプMの底面Lは基材200の下面200bと実質的に同一平面である。導電性の貫通ビアホールCは第1の銅箔層220を貫通し金属バンプMへと延びる。第1のパターン化金属層330は第1の銅箔層220を覆い、導電性の貫通ビアホールCと接続する。第2のパターン化金属層340は第2の銅箔層230と金属バンプMの底面Lを覆い、そのうち第1のパターン化金属層330と第2のパターン化金属層340はそれぞれコア誘電体層210の2つの側面を部分的に露出する。ここで、図1Pに示されるように、各導電性の貫通ビアホールCの上面Uは第1のパターン化金属層330の頂面Tと実質的に同一平面である。金属バンプMは対応する導電性の貫通ビアホールCと第2のパターン化金属層340とに接続する。言い換えると、金属バンプMは第2の基材200内に埋め込まれている。
本実施形態は、最初にめっきにより金属バンプMを第1の基材100上に形成し、次に収容溝Sを有する第2の基材200を提供し、そして形成された金属バンプMを有する第1の基材100と収容溝Sを有する第2の基材200とをラミネートすることにより組み付け、最後に第1の基材100を取り除き、第2の基材200上の部材の回路配置を行う、金属バンプMが埋め込まれたパッケージ基板を形成することから、銅板を小さな銅バンプへとレーザー切断する必要がある従来の銅バンプが埋め込まれた基板と比較し、本実施形態において提供された金属バンプMの形成方法はパッケージ基板10の製造コストを効果的に下げることができ、パッケージ基板10の製造時間を効果的に短縮することができる。さらに、第2の基材200の収容溝S内に粘着層310を設け、その粘着層310を介し金属バンプMを収容溝S内に固定させることで、パッケージ基板10の構造的信頼性が効果的に提供される。加えて、金属バンプMが第2の基材200内に埋め込まれた後、第1の基材100が取り除かれ、これによりパッケージ基板10の全体的厚みを効果的に減らすことができる。
パッケージ基板10の後続の応用において、図2を参照し、チップ350がワイヤボンディング(wire bonding)により、またはチップ360がフリップチップボンディング(flip-chip bonding)により、本実施形態のパッケージ基板10に電気接続され、いわゆるパッケージ構造を形成することができる。ここで、チップ350又はチップ360の動作時に発生する熱エネルギーは、パッケージ基板10の第1のパターン化金属層330、導電性の貫通ビアホールC、金属バンプM、第2のパターン化金属層340を介し、順次外部へと直接伝達され、これにより好ましい放熱効果を提供する。
まとめると、本発明は先ず第1の基材上に金属バンプを形成し、そして金属バンプが形成された第1の基材と収容溝を有する第2の基材とをラミネートさせ、金属バンプが埋め込まれた基板を形成する。銅板を小さな銅バンプへとレーザー切断する必要がある従来の銅バンプが埋め込まれた基板と比較し、本発明において提供されたパッケージ基板の製造方法は効果的に製造コストを下げ、製造時間を短縮することができる。金属バンプは粘着層を介し収容溝内に固定され、これによりパッケージ基板の構造的信頼性を効果的に提供できる。加えて、チップ動作時に発生した熱エネルギーはパッケージ基板の第1のパターン化金属層、導電性の貫通ビアホール、金属バンプ、第2のパターン化金属層を介し、外部へ直接伝達され、これにより好ましい放熱効果を提供する。
本発明は、効果的に製造コストを下げ、製造時間を短縮することができ、構造的信頼性を効果的に提供でき、好ましい放熱効果を提供できるパッケージ基板及びその製造方法に関するものである。
10:パッケージ基板
20:パッケージ構造
100:第1の基材
110:誘電体層
120:第1の剥離フィルム
130:第2の剥離フィルム
140:銅層
150:ニッケル層
200:第2の基材
200a:上面
200b:下面
210:コア誘電体層
220:第1の銅箔層
230、230a:第2の銅箔層
310:粘着層
320:導電材料層
330:第1のパターン化金属層
340:第2のパターン化金属層
350、360:チップ
A:切断線
B:ブラインドビアホール
C:導電性の貫通ビアホール
L:底面
M:金属バンプ
S:収容溝
U:上面
T:頂面

Claims (10)

  1. 第1の基材を形成することと、
    めっきにより複数の金属バンプを前記第1の基材上に形成し、前記金属バンプが前記第1の基材を部分的に露出することと、
    互いに対向する上面と下面、コア誘電体層、第1の銅箔層、第2の銅箔層、複数の収容溝を有する第2の基材を提供し、前記第1の銅箔層と前記第2の銅箔層がそれぞれ前記コア誘電体層の互いに対向する2つの側面上に位置し、前記収容溝が前記下面から延び前記第2の銅箔層と前記コア誘電体層とを貫通し、前記第1の銅箔層を部分的に露出することと、
    前記収容溝の内壁上に粘着層を形成することと、
    前記第1の基材と前記第2の基材とをラミネートさせ、前記金属バンプを前記収容溝内に収容し、前記金属バンプが前記粘着層を介し前記収容溝内に固定されることと、
    前記第1の基材を取り除き、各前記金属バンプの底面が前記第2の基材の前記下面と実質的に同一平面であることと、
    前記第2の基材の前記上面から前記金属バンプへと延びる複数のブラインドビアホールを形成することと、
    前記第1の銅箔層上及び前記第2の銅箔層上に導電材料層を形成し、前記導電材料層が前記第1の銅箔層、前記第2の銅箔層、前記金属バンプの前記底面を覆い、前記導電材料層が前記ブラインドビアホールを埋め、複数の導電性の貫通ビアホールを定義することと、
    前記導電材料層をパターニングし、第1のパターン化金属層と第2のパターン化金属層とを形成し、前記第1のパターン化金属層が前記第1の銅箔層上に位置して前記導電性の貫通ビアホールと接続し、前記第2のパターン化金属層が前記第2の銅箔層上に位置し、前記第1のパターン化金属層と前記第2のパターン化金属層がそれぞれ前記コア誘電体層の2つの前記側面を部分的に露出することと
    を含むパッケージ基板の製造方法。
  2. 前記第1の基材を形成するステップが、
    誘電体層、第1の剥離フィルム、第2の剥離フィルム、銅層を提供することと、
    前記誘電体層、前記第1の剥離フィルム、前記第2の剥離フィルム、前記銅層をラミネートし、前記第1の剥離フィルムと前記第2の剥離フィルムがそれぞれ前記誘電体層の互いに対向する2つの側面に位置し、前記銅層が前記第1の剥離フィルム上に位置することと、
    前記銅層上にニッケル層を形成し、前記ニッケル層が前記銅層を覆う、前記第1の基材を形成することと
    を含む、請求項1に記載のパッケージ基板の製造方法。
  3. 前記金属バンプが前記ニッケル層上に位置し、前記ニッケル層を部分的に露出する、請求項2に記載のパッケージ基板の製造方法。
  4. 前記金属バンプを形成するステップが、めっき、露光、現像、エッチングにより金属バンプを形成し、前記ニッケル層をめっきシード層として用いることを含む、請求項2に記載のパッケージ基板の製造方法。
  5. 前記第1の基材を取り除くステップが、
    前記第1の剥離フィルムを剥がし処理を介し前記銅層から分離することと、
    前記銅層と前記ニッケル層とをエッチング処理を介し取り除き、前記金属バンプの前記底面と前記第2の基材の前記下面を露出することと
    を含む、請求項2に記載のパッケージ基板の製造方法。
  6. 各前記ブラインドビアホールがレーザーブラインドビアホールである、請求項1に記載のパッケージ基板の製造方法。
  7. 前記導電材料層を形成するステップが、
    前記第1の銅箔層と前記第2の銅箔層をめっきシード層として用い、めっきにより前記導電材料層を形成することを含む、請求項1に記載のパッケージ基板の製造方法。
  8. 互いに対向する上面と下面、コア誘電体層、第1の銅箔層、第2の銅箔層、複数の収容溝を有する基材であって、前記第1の銅箔層と前記第2の銅箔層がそれぞれ前記コア誘電体層の互いに対向する2つの側面に位置し、前記収容溝が前記下面から延び前記第2の銅箔層と前記コア誘電体層とを貫通していることと、
    前記収容溝の内壁に設けられる粘着層と、
    それぞれ前記収容溝内に設けられる複数の金属バンプであって、前記金属バンプが前記粘着層を介し前記収容溝内に固定され、各前記金属バンプの底面が前記基材の前記下面と実質的に同一平面であることと、
    前記第1の銅箔層を貫通し、前記金属バンプへと延びる複数の導電性の貫通ビアホールと、
    前記第1の銅箔層を覆い、前記導電性の貫通ビアホールと接続する第1のパターン化金属層と、
    前記第2の銅箔層と前記金属バンプの前記底面を覆う第2のパターン化金属層であって、前記第1のパターン化金属層と前記第2のパターン化金属層がそれぞれ前記コア誘電体層の2つの側面を部分的に露出することと
    を含む、パッケージ基板。
  9. 各前記導電性の貫通ビアホールの上面が前記第1のパターン化金属層の上面と実質的に同一平面である、請求項8に記載のパッケージ基板。
  10. 前記金属バンプが、それに対応する前記導電性の貫通ビアホールと前記第2のパターン化金属層とに接続する、請求項8に記載のパッケージ基板。
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