JP6949091B2 - 回路基板構造およびその製造方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年１２月２８日に出願された台湾特許出願第１０７１４７５８４号の優先権を主張するもので、その全体が参照することにより本明細書に援用される。

本発明は回路基板構造およびその製造方法に関し、より詳細には、金属ピラーを備える回路基板構造およびその製造方法に関する。

回路基板は各種電子装置に広く用いられている。回路基板は通常、アレイ状に配置されていると共に、はんだレジスト層の上面から突出している複数の金属ピラーを備えている。パッケージングプロセス時に、回路基板の金属ピラー上にはんだ材料を形成する。次いで、リフローにより回路基板上に各種電子部品を固定する。各電子部品は、回路基板中の配線層を介して互いに電気接続する。

電子製品は、軽い、薄い、短い、小さいおよび安価であることが求められるため、回路基板には、高い配線密度、高い製造歩留まりおよび低い製造コストが要求される。よって、現在ある回路基板は、使用上の要求をほぼ満たしてはいるが、回路基板の歩留まりおよびパフォーマンスを向上させると共に製造コストを低減するために、回路基板およびその工程を改善する必要が依然としてある。

例えば、はんだレジスト層の開口の底部の両側は、エッチングまたは表面処理の影響を受け易く、結果としてパッドとはんだレジスト層との間にギャップが形成される。はんだ材料はギャップに沿って他の領域まで水平に広がり、短絡やその他の信頼性に関する問題を引き起こす。この現象は、はんだはみ出し（solder extrusion）と称される。

従来の問題を解決できる回路基板構造およびその製造方法を提供する。

本発明のいくつかの実施形態は、回路基板構造の製造方法を提供する。当該方法は、コア基板を準備する工程と、コア基板上に絶縁層を形成する工程と、絶縁層上に、配線層およびパッドを含むパターン化金属層を形成する工程と、パッド上に、上面を有する第１の金属ピラーを形成する工程と、パターン化金属層および第１の金属ピラー上に第１のはんだレジスト層を形成する工程と、を含み、第１のはんだレジスト層は、第１の金属ピラーを露出させる第１の開口を有し、かつ第１の開口は底面を有し、第１の金属ピラーの上面は第１の開口の底面よりも高いかまたはこれに等しいことを特徴とする。

また、本発明のいくつかの実施形態は、他の回路基板構造を提供する。当該回路基板構造は、コア基板と、コア基板上に配置された絶縁層と、絶縁層上に配置された配線層およびパッドを有するパターン化金属層と、パッド上に配置された上面を有する第１の金属ピラーと、パターン化金属層および第１の金属ピラー上に配置された第１のはんだレジスト層とを含み、第１のはんだレジスト層は、第１の金属ピラーを露出させる第１の開口を有し、かつ第１の開口は底面を有し、第１の金属ピラーの上面は第１の開口の底面よりも高いかまたはこれに等しいことを特徴とする。

本発明によれば、第１の金属ピラーをパッド上に形成するため、はんだ材料をその後に続いて加熱するとき、液化されたはんだ材料が第１の金属ピラーの側壁に沿って流動することができる。言い換えれば、液化されたはんだ材料の流動方向が、水平方向から垂直方向に変化する。よって、他の素子との不必要な電気接続が生じず、これによりはんだはみ出しの問題が回避される。また、第１の金属ピラーの上面が第１の開口の底面よりも高いとき、はんだ面の接触面積を大きくすることができ、これによりはんだバンプと第１の金属ピラーとの付着力が高まるため、回路基板構造の信頼性および歩留まりが改善される。さらに、本発明のいくつかの実施形態では、露光、現像などのプロセスを用いてマスク層をパターン化してから、第１の金属ピラーを形成するため、第１の金属ピラー間の間隔がより小さくなり、よって回路基板構造のサイズを縮小することができる。加えて、はんだバンプの形成に先立って金属ピラーを形成することで、はんだレジスト層の開口中に充填されるはんだ材料の量をさらに減らすことができる。また、続いてリフロープロセスを行うときに、セルフアライメント機能を備えるため、アライメント機能がより優れる。

図面を参照にしながら、本発明の実施形態を以下に詳細に説明する。業界の慣例に従い、各種形体は縮尺に合わせて描かれておらず、模式的に描かれた単なる例示であるという点に留意しなければならない。実際に、本発明の実施形態の特徴を明確に示すため、構成要素の寸法は任意に拡大または縮小され得る。
図１Ａ〜図１Ｋは、本発明のいくつかの実施形態により回路基板構造を形成する各中間段階の断面図であり、図１Ａはその第１の図である。 図１Ｂは、図１Ａに続く第２の図である。 図１Ｃは、図１Ｂに続く第３の図である。 図１Ｄは、図１Ｃに続く第４の図である。 図１Ｅは、図１Ｄに続く第５の図である。 図１Ｆは、図１Ｅに続く第６の図である。 図１Ｇは、図１Ｆに続く第７の図である。 図１Ｈは、図１Ｇに続く第８の図である。 図１Ｉは、図１Ｈに続く第９の図である。 図１Ｊは、図１Ｉに続く第１０の図である。 図１Ｋは、図１Ｊに続く第１１の図である。 図２Ａおよび２Ｂは、本発明のいくつかの実施形態により回路基板構造を形成する各中間段階の断面図であり、図２Ａは、その第１の図である。 図２Ｂは、図２Ａに続く第２の図である。 図３Ａおよび図３Ｂは、本発明のいくつかの実施形態により回路基板構造を形成する各中間段階の断面図であり、図３Ａは、その第１の図である。 図３Ｂは、図３Ａに続く第２の図である。 図４Ａ〜図４Ｆは、本発明のいくつかの実施形態により回路基板構造を形成する各中間段階の断面図であり、図４Ａは、その第１の図である。 図４Ｂは、図４Ａに続く第２の図である。 図４Ｃは、図４Ｂに続く第３の図である。 図４Ｄは、図４Ｃに続く第４の図である。 図４Ｅは、図４Ｄに続く第５の図である。 図４Ｆは、図４Ｅに続く第６の図である。 図５Ａ〜図５Ｄは、本発明のいくつかの実施形態により回路基板構造を形成する各中間段階の断面図であり、図５Ａは、その第１の図である。 図５Ｂは、図５Ａに続く第２の図である。 図５Ｃは、図５Ｂに続く第３の図である。 図５Ｄは、図５Ｃに続く第４の図である。 図６Ａ〜図６Ｄは、本発明のいくつかの実施形態により回路基板構造を形成する各中間段階の断面図であり、図６Ａは、その第１の図である。 図６Ｂは、図６Ａに続く第２の図である。 図６Ｃは、図６Ｂに続く第３の図である。 図６Ｄは、図６Ｃに続く第４の図である。 図７Ａ〜図７Ｇは、本発明のいくつかの実施形態により回路基板構造を形成する各中間段階の断面図であり、図７Ａは、その第１の図である。 図７Ｂは、図７Ａに続く第２の図である。 図７Ｃは、図７Ｂに続く第３の図である。 図７Ｄは、図７Ｃに続く第４の図である。 図７Ｅは、図７Ｄに続く第５の図である。 図７Ｆは、図７Ｅに続く第６の図である。 図７Ｇは、図７Ｆに続く第７の図である。

本発明の実施形態の各種特徴を理解し、各実施形態を実施できるように、いくつかの異なる実施方法または実施例を以下に開示する。本発明を明らかとすべく、特定の構成要素またはそれらの構成を以下に開示する。それら実施形態は、当然に、単に例示として用いられるのであって、本発明の範囲を制限するのに用いられるのではない。例えば、以下の記載において、「第１の構成要素の第２の構成要素上方または上への形成」との記載には、第１の構成要素と第２の構成要素とが直接に接触して形成される実施形態が含まれてよく、かつ、第１の構成要素と第２の構成要素とが直接に接触しないように第１の構成要素と第２の構成要素との間に追加の構成要素が形成されている実施形態が含まれていてもよい。加えて、各実施形態において、同一の参照番号および／または文字を繰り返し使用することがある。これらの繰り返しは、記載を簡潔かつ明確とする目的でするものであって、各実施形態および／または構成間の特定の関係を示すものではない。

さらに、空間的に相対的な用語、例えば「下方に」、「下に」、「下の」、「上方に」、「上の」などが、図に示されるある構成要素または特徴の、別の構成要素または特徴との関係を簡単に説明するために本明細書で使用されることがある。それら空間的に相対的な用語は、図に示される向きに加えて、使用中または動作中にある装置の異なる向きを包含する意義を有することが意図されている。また、装置は、図に示される向きとは他の向きに（例えば、９０度回転させるとか、または他の向きに）置かれていてもよく、本明細書で用いられる空間的な相対関係を示す記載は、それに応じて適宜適切な区間的な位置関係として解釈されるものである。

いくつかの実施形態のバリエーションを以下に記載する。各図面に示される実施形態において、類似する参照番号が類似する構成要素を示すために用いられる。また、以下に記載される本方法の前、途中または後に、追加の動作が提供されてもよく、かつ、他の実施形態に合うように、本方法において記載される動作のいくつかが置換または除去されてもよいという点を理解すべきである。

本発明の回路基板構造の製造方法は、はんだバンプとパッドとの間に金属ピラーを形成するものである。金属ピラーをはんだバンプとパッドとの間に形成するため、はんだ材料が他の領域まで水平に広がってしまうのを回避することができ、これにより短絡およびその他信頼性に関する問題の発生を回避できる。さらに、はんだ面を単一の接触面から複数の接触面に変えることができるため、接触する面の表面積が増え、よってはんだバンプの付着力および回路基板構造の信頼性が高まる。加えて、はんだバンプの形成に先立って金属ピラーを形成することで、はんだレジスト層の開口中に充填されるはんだ材料の量をさらに減らすことができる。また、リフロープロセスを金属ピラーに行うときに、はんだバンプはセルフアライメント機能（self-alignment function）を有するため、アライメント機能がより良好となる。さらに、金属ピラー上方に非ソルダーマスク定義（non-solder mask defined,Ｎ−ＳＭＤ）構造があり、下方にはソルダーマスク定義（solder mask defined,ＳＭＤ）構造もある。

図１Ａ〜図１Ｋは、本発明のいくつかの実施形態により回路基板構造を形成する各中間段階の断面図を示している。
先ず、図１Ａは、本発明の実施形態の回路基板構造の製造方法の最初のステップを示している。先ず、コア基板１００を準備する。いくつかの実施形態において、コア基板１００は、ベース板１０２と、ベース板１０２の相対向する２つの面に配置された金属層１０４とを含み得る金属張積層板（例えば銅箔基板）を含んでいてよい。例えば、ベース板１０２は、紙フェノール樹脂（paper phenolic resin）、複合エポキシ、ポリイミド樹脂、ガラス繊維、他の適した絶縁材料またはこれらの組み合わせを含んでいてよく、その厚さは１００μｍから３００μｍであってよい。金属層１０４は、銅、タングステン、銀、スズ、ニッケル、コバルト、クロム、チタン、鉛、金、ビスマス、アンチモン、亜鉛、ジルコニウム、マグネシウム、インジウム、テルル、ガリウム、他の適した金属材料、これらの合金、またはこれらの組み合わせを含んでいてよく、その厚さは５μｍから３０μｍであってよい。金属層１０４を、スパッタリング、ラミネーション、コーティング、またはこれらの組み合わせのような任意の適した方法を用いてベース板１０２上に形成することができる。他の実施形態では、コア基板１００は金属張積層板に限定されず、単層基板、高密度配線基板または他の適した基板も含み得るということに留意されなければならない。

次に、図１Ｂを参照する。絶縁層１０６をコア基板１００に形成する。いくつかの実施形態では、コア基板１００の上面上に絶縁材料を圧縮することにより絶縁層１０６を形成することができる。絶縁層１０６の絶縁材料には、紙フェノール樹脂、複合エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ガラス繊維、味の素ビルドアップフィルム（ＡＢＦ）、ポリフェニレン（ＰＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、他の適した絶縁材料またはこれらの組み合わせが含まれ得る。

次いで、導電層１０８を絶縁層１０６上に形成する。いくつかの実施形態において、導電層１０８の材料には、銅、タングステン、銀、スズ、ニッケル、コバルト、クロム、チタン、鉛、金、ビスマス、アンチモン、亜鉛、ジルコニウム、マグネシウム、インジウム、テルル、ガリウム、他の適した金属材料、これらの合金、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。いくつかの実施形態では、蒸着、ラミネーションまたはコーティングプロセスを用いて導電層１０８を絶縁層１０６上に形成することができる。

次に、図１Ｃを参照する。パターン化マスク層１１０を導電層１０８上に形成する。いくつかの実施形態において、パターン化マスク層１１０の材料には、紙フェノール樹脂、複合エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ガラス繊維、味の素ビルドアップフィルム（ＡＢＦ）、液体フォトレジスト、他の適した絶縁材料またはこれらの組み合わせが含まれ得る。いくつかの実施形態において、印刷、スピンコーティング、ラミネーション、他の適した方法、またはこれらの組み合わせを用いてパターン化されていないマスク層を導電層１０８上に形成することができ、次いで、露光、現像プロセスなどを行うことによってパターン化マスク層１１０を形成する。

次いで、パターン化金属層１１２を導電層１０８上に形成する。詳細には、パターン化金属層１１２を、パターン化マスク層１１０より露出した導電層１０８上に形成する。パターン化金属層１１２は、パッド１１２ａおよび配線層１１２ｂを含む。いくつかの実施形態において、パターン化金属層１１２の材料には、銅、タングステン、銀、スズ、ニッケル、コバルト、クロム、チタン、鉛、金、ビスマス、アンチモン、亜鉛、ジルコニウム、マグネシウム、インジウム、テルル、ガリウム、他の適した金属材料、これらの合金、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。電解メッキ、スパッタリング、ラミネーション、コーティング、またはこれらの組み合わせのような適した方法を用い、パターン化金属層１１２を導電層１０８上に形成することができる。いくつかの実施形態では、パターン化金属層１１２は、導電層１０８を電解メッキ開始層として用い、電解メッキプロセスを行うことにより形成することができる。

次に、図１Ｄを参照する。マスク層１１４をパターン化マスク層１１０およびパターン化金属層１１２上に形成する。いくつかの実施形態では、マスク層１１４の材料には、紙フェノール樹脂、複合エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ガラス繊維、味の素ビルドアップフィルム（ＡＢＦ）、液体フォトレジスト、他の適した絶縁材料またはこれらの組み合わせが含まれ得る。いくつかの実施形態では、印刷、スピンコーティング、ラミネーション、他の適した方法、またはこれらの組み合わせを用いてマスク層１１４をパターン化マスク層１１０およびパターン化金属層１１２上に形成することができる。

次に、図１Ｅを参照する。露光、現像などのプロセスを行うことによってマスク層１１４をパターン化し、パッド１１２ａを露出させる。

次に、図１Ｆを参照する。第１の金属ピラー１１６をパッド１１２ａ上に形成する。詳細には、第１の金属ピラー１１６を、パターン化マスク層１１４より露出したパッド１１２ａ上に形成する。いくつかの実施形態において、第１の金属ピラー１１６の材料には、銅、タングステン、銀、スズ、ニッケル、コバルト、クロム、チタン、鉛、金、ビスマス、アンチモン、亜鉛、ジルコニウム、マグネシウム、インジウム、テルル、ガリウム、他の適した金属材料、これらの合金、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。特定の実施形態では、第１の金属ピラー１１６には銅が含まれる。電解メッキ、スパッタリング、ラミネーション、コーティング、またはこれらの組み合わせのような適した方法を用いて第１の金属ピラー１１６をパッド１１２ａ上に形成することができる。いくつかの実施形態において、パッド１１２ａを電解メッキ開始層として用い、電解メッキプロセスを行うことによって第１の金属ピラー１１６を形成することができる。

いくつかの実施形態において、上方から見ると、第１の金属ピラー１１６は、長方形、台形、逆台形、Ｔ字形、逆Ｌ字形、ジグザグ、十字形、円、楕円またはこれらの組み合わせの形状を含む。これにより後続のはんだバンプを形成するプロセスにおいて、はんだ面の接触面積が増大し、ひいては、はんだバンプと第１の金属ピラーとの間の付着力が高まり、よって回路基板構造の信頼性および歩留まりが改善する。

次に、図１Ｇを参照する。ブラシ研削プロセスを行って、第１の金属ピラー１１６の一部を除去し、回路基板構造の全体の厚さを減らす。いくつかの実施形態において、第１の金属ピラー１１６の上面は、マスク層１１４の上面と同一面となる。いくつかの実施形態において、ブラス研削プロセスは、マスク層１１４の一部も除去して、第１の金属ピラー１１６の上面をマスク層１１４の上面と同一面となるようにする。

次に、図１Ｈを参照する。剥離プロセスを行って、導電層１０８の一部が露出されるまで、パターン化マスク層１１０およびマスク層１１４を除去する。いくつかの実施形態では、例えばＮａＯＨ、ＫＯＨ、他の適した剥離液、またはこれらの組み合わせを用いて、パターン化マスク層１１０およびマスク層１１４を除去することができる。

次いで、エッチングプロセスを行って、露出した導電層１０８を除去する。パッド１１２ａ、配線層１１２ｂおよび第１の金属層１１６が同じ金属を含む（例えば、パッド１１２ａおよび配線層１１２ｂが銅を含み、かつ第１の金属ピラー１１６が銅を含む）実施形態では、前記エッチングプロセスは快速エッチングプロセス（quick etching process）であってよく、それは、主に導電層１０８を腐蝕して、元はパターン化マスク層１１０に覆われていた導電層１０８を除去すると共に、十分な厚さのパッド１１２ａおよび配線層１１２ｂを保つ選択的エッチングプロセスである。他の実施形態では、パッド１１２ａおよび配線層１１２ｂは、第１の金属層１１６とは異なる金属を含む（例えば、パッド１１２ａおよび配線層１１２ｂはニッケルを含み、第１の金属ピラー１１６は銅を含む）。よって、上記エッチングプロセスにおいてエッチング選択性を高めることができ、かつ元はパターン化マスク層１１０に覆われていた導電層１０８を除去した後も、十分な厚さのパッド１１２ａおよび配線層１１２ｂは依然として保たれる。

次に、図１Ｉを参照する。第１のはんだレジスト層１１８をパターン化金属層１１２および第１の金属ピラー１１６上に形成する。いくつかの実施形態において、第１のはんだレジスト層１１８を、感光性はんだレジスト材料、例えばエポキシ樹脂、カルバミン酸、ウレタン樹脂、または類似の物をパターン化金属層１１２および第１の金属ピラー１１６上に塗布してから、はんだレジスト材料を硬化させることにより形成することができる。第１の金属ピラー１１６は、コア基板１００から遠い上面１１６Ｔと、コア基板に近い底面とを有する。

次に、図１Ｊを参照する。第１のはんだレジスト層１１８の一部をエッチングプロセスによりエッチングし、これにより、第１のはんだレジスト層１１８に、第１の金属ピラー１１６を露出させる第１の開口１２０を形成する。第１の開口１２０は、コア基板１００から遠い上面１２０Ｔと、コア基板に近い底面１２０Ｂとを有する。いくつかの実施形態において、第１の開口１２０の上面１２０Ｔは、第１の開口１２０の底面１２０Ｂより広い。いくつかの実施形態において、第１の金属ピラー１１６の上面１１６Ｔは、第１の開口１２０の底面１２０Ｂより高いかまたはこれに等しい。換言すると、第１の金属ピラー１１６の上面１１６Ｔは、第１の開口１２０の底面１２０Ｂより低くない。詳細には、第１の金属ピラー１１６の上面１１６Ｔとコア基板１００の上面との間を第１の距離Ｄ１とし、第１の開口１２０の底面１２０Ｂとコア基板１００との間を第２の距離Ｄ２とすると、第１の距離Ｄ１は第２の距離Ｄ２よりも大きいかこれに等しい。換言すると、第１の距離Ｄ１は第２の距離Ｄ２よりも小さくない。

いくつかの実施形態において、第１の金属ピラー１１６は、第１のはんだレジスト層１１８の上面から突出していない。換言すると、いくつかの実施形態において、第１の金属ピラー１１６の上面１１６Ｔは、第１の開口１２０の上面１２０Ｔよりも低いかまたはこれに等しい。詳細には、開口１２０Ｔの上面１２０Ｔとコア基板１００の上面との間を第３の距離Ｄ３とすると、第１の距離Ｄ１は第３の距離Ｄ３より小さいかまたはこれに等しい。換言すると、第１の距離Ｄ１は第３の距離Ｄ３よりも大きくない。

第１の開口１２０の底面１２０Ｂの同一面上において、第１の金属ピラー１１６は、コア基板１００の上面と平行な第１の幅Ｗ１を有し、底面１２０Ｂは、コア基板１００の上面に平行な第２の幅Ｗ２を有する。いくつかの実施形態において、第１の金属ピラー１１６の第１の幅Ｗ１は、第１の開口１２０の底面１２０Ｂの第２の幅Ｗ２より小さいかまたはこれに等しい。換言すると、第１の金属ピラー１１６の第１の幅Ｗ１は、第１の開口１２０の底面１２０Ｂの第２の幅Ｗ２より大きくない。

次に、図１Ｋを参照する。はんだ材料を、第１の金属ピラー１１６上に塗布する。次いで、はんだ材料を加熱して、はんだ材料をはんだバンプ１２２に形成する。

本発明の実施形態では、第１の金属ピラー１１６をパッド１１２ａとはんだバンプ１２２との間に形成するため、後にはんだ材料を加熱するとき、液化したはんだ材料は第１の金属ピラー１１６の側壁に沿って流動するようになる。故に、液化したはんだ材料は水平方向に広がらず、他の素子と不必要な電気接続が生じず、はんだはみ出し（solder extrusion）の問題が回避される。

第１の金属ピラー１１６のはんだバンプ１２２に接している上面１１６Ｔが第１の開口１２０の底面１２０Ｂより高いとき、はんだ面の接触面積は増大し、さらにははんだバンプと第１の金属ピラーとの付着力が高まり、回路基板構造の信頼性および歩留まりが向上する。

さらに、本発明のいくつかの実施形態では、マスク層１１４を、露光、現像などのようなプロセスを用いてパターン化してから、第１の金属ピラー１１６を形成するため、第１の金属ピラー１１６間の間隔をさらに小さくすることができ、これにより回路基板構造のサイズを縮小することが可能となる。

加えて、はんだバンプの形成に先立って金属ピラーを形成することで、はんだレジスト層の開口に充填されるはんだ材料の量をさらに減らすことができる。また、リフロープロセスを金属ピラーに行うとき、はんだバンプはセルフアライメント機能を有するため、アライメント機能がより良好となる。さらに、金属ピラー上方に非ソルダーマスク定義（non-solder mask defined,Ｎ−ＳＭＤ）構造があり、下方にはソルダーマスク定義（ＳＭＤ）構造もある。

図２Ａおよび図２Ｂは、本発明のいくつかの実施形態により、回路基板構造を形成する各中間段階の断面図を示している。図１Ａ〜図１Ｋに対応した同じまたは類似する素子または層は、類似する参照番号で示されるという点に留意しなければならない。いくつかの実施形態において、同じまたは類似の参照番号で示される素子または層は同じ意味を有し、記載を簡潔にするために、それらの繰り返しの説明は省略する。

図２Ａは、図１Ｊの後に続く回路基板構造である。図２Ａを参照する。エッチングプロセスを行い第１の金属ピラー１１６の一部を除去して、第１の金属ピラー１１６の上面１１６Ｔを第１の開口１２０の底面１２０Ｂよりも低くする。詳細には、第１の距離Ｄ１は第２の距離Ｄ２よりも小さい。

いくつかの実施形態において、上方から見ると、第１の金属ピラー１１６は、長方形、台形、逆台形、Ｔ字形、逆Ｌ字形、ジグザグ、十字形、円、楕円形またはこれらの組み合わせの形状を有する。後続のはんだバンプを形成するプロセスにおいて、これによりはんだ面の接触面積が増大し、さらにバンプと第１の金属ピラーとの間の付着力が高まり、よって回路基板構造の信頼性および歩留まりが改善する。

次に、図２Ｂを参照する。はんだ材料を第１の金属ピラー１１６上に塗布する。次いで、はんだ材料を加熱して、はんだ材料をはんだバンプ１２２に形成する。

図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の他の実施形態により回路基板構造を形成する各中間段階の断面図を示している。図１Ａ〜図１Ｋと対応している同じまたは類似の素子または層は類似する参照番号で示されるという点に留意しなければならない。いくつかの実施形態において、同じまたは類似の参照番号により示される素子または層は同じ意味を有し、記載を簡潔にするために、それらの繰り返しの説明は省略する。

図３Ａの回路基板構造は、図１Ａ〜図１Ｊに示されたのと同じプロセスを用いて形成する。パターン化金属層１１２のパッド１１２ａと配線層１１２ｂとをより明確に区別するために、パターン化金属層１１２を図３Ａに別の配置で示す。図３Ａを参照する。第１の金属層１１６をパッド１１２ａ上に形成するプロセスにおいて、第２の金属ピラー１２８も配線層１１２ｂ上に形成する。第１のはんだレジスト層１１８の第１の開口１２０は、第１の金属ピラー１１６および第２の金属ピラー１２８を露出させる。第２の金属ピラー１２８は、コア基板１００から遠い上面１２８Ｔと、コア基板１００に近い底面とを有する。いくつかの実施形態において、第２の金属ピラー１２８の上面１２８Ｔは、第１の開口１２０の底面１２０Ｂよりも高いかまたはこれに等しい。

いくつかの実施形態において、第２の金属ピラー１２８は第１のはんだレジスト層１１８の上方から突出していない。換言すると、いくつかの実施形態において、第２の金属ピラー１２８の上面１２８Ｔは、第１の開口の上面１２０Ｔよりも低いかまたはこれに等しい。

次に、図３Ｂを参照する。はんだ材料を第１の金属ピラー１１６上に塗布する。次いで、はんだ材料を加熱し、はんだ材料をはんだバンプ１２２に形成する。

いくつかの実施形態において、上方から見ると、第２の金属ピラー１２８は、長方形、台形、逆台形、Ｔ字形、逆Ｌ字形、ジグザグ、十字形、円、楕円形またはこれらの組み合わせの形状を含む。後続のプロセスにおいて、これにより接触面積が増大し、ひいては第２の金属ピラーとの付着力が高まり、よって回路基板構造の信頼性および歩留まりが改善する。

第２の金属ピラー１２８を配線層１１２ｂ上に形成するため、後続のプロセスにおいてより良好な付着力を提供することもできる。

図４Ａ〜図４Ｆは、本発明の他の実施形態により回路基板構造を形成する各中間段階の断面図を示している。図１Ａ〜図１Ｋと対応している同じまたは類似の素子または層は類似する参照番号で示されるという点に留意しなければならない。いくつかの実施形態において、同じまたは類似の参照番号により示される素子または層は同じ意味を有するため、簡潔とすべくそれらを繰り返し説明することはない。

図４Ａは、図１Ｅの後に続く回路基板構造である。図４Ａを参照する。第１の金属ピラー１１６をパッド１１２ａ上に形成する。詳細には、第１の金属ピラー１１６を、パターン化マスク層１１４より露出しているパッド１１２ａ上に形成する。第１の金属ピラー１１６はパターン化マスク層１１４から突出しない。あるいは、コア基板に関し、第１の金属層１１６の上面は、パターン化マスク層１１４の上面よりも高くない。電解メッキ、スパッタリング、ラミネーション、コーティングまたはこれらの組み合わせのような適した方法を用い、第１の金属ピラー１１６をパッド１１２ａ上に形成することができる。いくつかの実施形態において、パッド１１２ａを電解メッキ開始層として用い、電解メッキプロセスを行うことによって第１の金属ピラー１１６を形成することができる。

いくつかの実施形態において、上方から見ると、第１の金属ピラー１１６は、長方形、台形、逆台形、Ｔ字形、逆Ｌ字形、ジグザグ、十字形、円、楕円形またはこれらの組み合わせの形状を含む。後続のはんだバンプを形成するプロセスにおいて、これによりはんだ面の接触面積が増大し、ひいてははんだバンプと第１の金属ピラーとの間の付着力が高まり、よって回路基板構造の信頼性および歩留まりが改善する。

次に、図４Ｂを参照する。はんだ材料１２２ａを第１の金属ピラー１１６上に形成する。電解メッキ、スパッタリング、ラミネーション、コーティングまたはこれらの組み合わせのような適した方法を用い、はんだ材料１２２ａを第１の金属ピラー１１６上に形成することができる。いくつかの実施形態において、第１の金属ピラー１１６を電解メッキ開始層として用い、電解メッキプロセスを行うことによってはんだ材料１２２ａを形成することができる。

次に、図４Ｃを参照する。ブラシ研削プロセスを行って、はんだ材料１２２ａの一部を除去し、はんだ材料１２２ａの上面をマスク層１１４の上面と同一面とさせる。いくつかの実施形態において、ブラス研削プロセスはマスク層１１４の一部も除去して、第１の金属ピラー１１６の上面をマスク層１１４の上面と同一面とさせる。

次に、図４Ｄを参照する。剥離プロセスを行って、導電層１０８の一部が露出されるまでパターン化マスク層１１０およびマスク層１１４を除去する。いくつかの実施形態では、例えばＮａＯＨ、ＫＯＨ、他の適した剥離液、またはこれらの組み合わせを用いてパターン化マスク層１１０およびマスク層１１４を除去することができる。

次いで、エッチングプロセスを行って、露出した導電層１０８を除去する。前記エッチングプロセスは快速エッチングプロセスであってよく、それは、主に導電層１０８を腐食して、元はパターン化マスク層１１０に覆われていた導電層１０８を除去すると共に、十分な厚さのパッド１１２ａおよび配線層１１２ｂを保つ選択的エッチングプロセスである。

次に、図４Ｅを参照する。第１のはんだレジスト層１１８をパターン化金属層１１２およびはんだ材料１２２ａ上に形成する。いくつかの実施形態において、第１のはんだレジスト層１１８を、感光性はんだレジスト材料、例えばエポキシ樹脂、カルバミン酸、ウレタン樹脂、または類似の物をパターン化金属層１１２およびはんだ材料１２２ａ上に塗布してから、はんだレジスト材料を硬化させることにより形成することができる。

次いで、第１のはんだレジスト層１１８の一部をエッチングプロセスによりエッチングし、これにより第１のはんだレジスト層１１８に、はんだ材料１２２ａを露出させる第１の開口１２０を形成する。いくつかの実施形態において、第１の開口１２０の上面１２０Ｔは、第１の開口１２０の底面１２０Ｂより幅が広い。第１の金属ピラー１１６の上面１１６Ｔは、第１の開口１２０の底面１２０Ｂよりも低い。詳細には、第１の距離Ｄ１は第２の距離Ｄ２より小さい。

次に、図４Ｆを参照する。はんだ材料１２２ａを加熱してはんだ材料１２２ａをはんだバンプ１２２に形成する。

図５Ａ〜図５Ｄは、本発明の他の実施形態により回路基板構造を形成する各中間段階の断面図を示している。図１Ａ〜図１Ｋと対応している同じまたは類似の素子または層は類似する参照番号で示されるという点に留意しなければならない。いくつかの実施形態において、同じまたは類似の参照番号により示される素子または層は同じ意味を有するため、簡潔とすべくそれらを繰り返し説明することはない。

図５Ａは図１Ｊの後に続くものである。図５Ａを参照する。導電層１２４を第１のはんだレジスト層１１８および第１の金属ピラー１１６上、ならびに第１のはんだレジスト層１１８の第１の開口１２０中に形成する。詳細には、導電層１２４を回路基板構造の表面プロファイル上にコンフォーマルに形成する。いくつかの実施形態において、導電層１２４の材料は、銅、タングステン、銀、スズ、ニッケル、コバルト、クロム、チタン、鉛、金、ビスマス、アンチモン、亜鉛、ジルコニウム、マグネシウム、インジウム、テルル、ガリウム、他の適した金属材料、これらの合金、またはこれらの組み合わせであり得る。いくつかの実施形態では、蒸着、ラミネーションまたはコーティングプロセスを用いて導電層１２４を第１のはんだレジスト層１１８および第１の金属ピラー１１６上に形成することができる。

次に、図５Ｂを参照する。金属層１３０を導電層１２４上に形成する。電解メッキ、スパッタリング、ラミネーション、コーティングまたはこれらの組み合わせのような適した方法を用いて金属層１３０を導電層１２４上に形成することができる。いくつかの実施形態において、導電層１２４を電解メッキ開始層として用い、電解メッキプロセスを行うことにより金属層１３０を形成することができる。

次に、図５Ｃを参照する。ブラシ研削プロセスを行って、導電層１２４および金属層１３０の一部を除去し、はんだ材料１２２ａの上面を第１のはんだレジスト層１１８の上面と同一面とさせる。詳細には、ブラシ研削プロセスを行って、第１のはんだレジスト層１１８の第１の開口１２０以外の導電層１２４および金属層１３０を除去する。

いくつかの実施形態において、表面処理プロセスを金属層１３０に行うことができる。上方から見て、第１の金属ピラー１１６は、長方形、台形、逆台形、Ｔ字形、逆Ｌ字形、ジグザグ、十字形、円、楕円形またはこれらの組み合わせの形状を含む。後続のはんだバンプを形成するプロセスにおいて、これによりはんだ面の接触面積が増大し、ひいてははんだバンプと第１の金属ピラーとの間の付着力が高まり、よって回路基板構造の信頼性および歩留まりが改善する。

次に、図５Ｄを参照する。はんだ材料を金属層１３０上に形成する。次いで、はんだ材料を加熱して、はんだ材料をはんだバンプ１２２に形成する。

第１の金属ピラー１１６を用いてはんだはみ出しの問題を回避することに加え、この実施形態ではさらに導電層１２４および金属層１３０を用いて、はんだ材料が他の領域に広がり難くし、はんだはみ出しの問題をさらに回避する。

図６Ａ〜図６Ｄは、本発明の他の実施形態により回路基板構造を形成する各中間段階の断面図を示している。図１Ａ〜図１Ｋと対応している同じまたは類似の素子または層は類似する参照番号で示されるという点に留意しなければならない。いくつかの実施形態において、同じまたは類似の参照番号により示される素子または層は同じ意味を有するため、簡潔とするべくそれらを繰り返し説明することはない。

図６Ａは図１Ｉに続くものである。図６Ａを参照する。ブラシ研削プロセスを行って、第１のはんだレジスト層１１８の一部を除去し、第１の金属ピラー１１６の上面を第１のはんだレジスト層１１８の上面と同一面とさせる。換言すると、第１のはんだレジスト層１１８は、第１の金属ピラー１１６を露出させる第１の開口１２０を有する。いくつかの実施形態において、ブラシ研削プロセスは第１の金属ピラー１１６の一部も除去する。

次に、図６Ｂを参照する。第２のはんだレジスト層１３２を第１のはんだレジスト層１１８および第１の金属ピラー１１６上に形成する。いくつかの実施形態において、第２のはんだレジスト層１３２を、感光性はんだレジスト材料、例えばエポキシ樹脂、カルバミン酸、ウレタン樹脂、または類似の物を第１のはんだレジスト層１１８および第１の金属ピラー１１６上に塗布してから、はんだレジスト材料を硬化させることにより形成することができる。

次に、図６Ｃを参照する。次いで、第２のはんだレジスト層１３２の一部をエッチングプロセスによりエッチングして、第２のはんだレジスト層１３２に、第１の金属ピラー１１６の上面１１６Ｔを露出させる第２の開口１３４を形成する。第２の開口１３４は、コア基板１００から遠い上面と、コア基板１００に近い底面１３４Ｂとを有する。第１の金属ピラー１１６の上面１１６Ｔは、第２の開口１３４の底面１３４Ｂと同一面となる。詳細には、第１の金属ピラー１１６の上面１１６Ｔとコア基板１００の上面との間を第１の距離Ｄ１とし、第２の開口１３４の底面１３４Ｂとコア基板１００の上面との間を第４の距離Ｄ４とすると、第１の距離Ｄ１と第４の距離Ｄ４とは等しい。

次に、図６Ｄを参照する。はんだ材料を第１の金属層１１６上に形成する。次いで、はんだ材料を加熱して、はんだ材料をはんだバンプ１２２に形成する。

図７Ａ〜図７Ｆは、本発明の他の実施形態により回路基板構造を形成する各中間段階の断面図を示している。図１Ａ〜図１Ｋと対応している同じまたは類似の素子または層は類似する参照番号で示されるという点に留意しなければならない。いくつかの実施形態において、同じまたは類似の参照番号により示される素子または層は同じ意味を有し、記載を簡潔にするために、それらの繰り返しの説明は省略する。

図７Ａは図１Ｃの後に続く回路基板構造である。図７Ａを参照する。剥離プロセスを行って、導電層１０８が露出するまでパターン化マスク層１１０を除去する。いくつかの実施形態において、例えばＮａＯＨ、ＫＯＨ、他の適した剥離液、またはこれらの組み合わせを用いてパターン化マスク層１１０を除去することができる。次いで、エッチングプロセスを行って、露出した導電層１０８を除去する。

次に、図７Ｂを参照する。第１のはんだレジスト層１１８をパターン化金属層１１２および絶縁層１０６上に形成する。いくつかの実施形態において、はんだレジスト材料、例えばエポキシ樹脂、カルバミン酸、ウレタン樹脂、ＡＢＦまたは類似の物をパターン化金属層１１２および絶縁層１０６上に塗布してから、はんだレジスト材料を硬化させることにより、第１のはんだレジスト層１１８を形成することができる。

次に、図７Ｃを参照する。いくつかの実施形態において、穴開け技術（drilling technique）、例えば機械的穴開け、レーザー穴開け、他の適した方法またはこれらの組み合わせを用い、パッド１１２ａを露出させる第１の開口１２０を第１のはんだレジスト層１１８の上面から下方へ形成することができる。

次に、図７Ｄを参照する。導電層１２４を、第１のはんだレジスト層１１８およびパッド１１２ａ上ならびに第１の開口１２０中に形成する。詳細には、導電層１２４を回路基板構造の表面プロファイル上にコンフォーマルに形成する。いくつかの実施形態において、導電層１２４の材料には、銅、タングステン、銀、スズ、ニッケル、コバルト、クロム、チタン、鉛、金、ビスマス、アンチモン、亜鉛、ジルコニウム、マグネシウム、インジウム、テルル、ガリウム、他の適した金属材料、これらの合金、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。いくつかの実施形態では、蒸着、ラミネーションまたはコーティングプロセスを用いて導電層１２４を第１のはんだレジスト層１１８およびパッド１１２ａ上ならびに第１の開口１２０中に形成することができる。

次に、図７Ｅを参照する。金属層１２６を導電層１２４上に形成する。例えば、金属層１２６を形成する材料は、銅、タングステン、銀、スズ、ニッケル、コバルト、クロム、チタン、鉛、金、ビスマス、アンチモン、亜鉛、ジルコニウム、マグネシウム、インジウム、テルル、ガリウム、他の適した金属材料、これらの合金、またはこれらの組み合わせである。蒸着、電解メッキ、スパッタリング、ラミネーション、コーティングまたはこれらの組み合わせのような適した方法を用いて金属層１２６を導電層１２４上に形成することができる。いくつかの実施形態では、導電層１２４を電解メッキ開始層として用い、電解メッキプロセスを行うことにより金属層１２６を形成することができる。いくつかの実施形態では、物理蒸着プロセスのような蒸着プロセスを用いて金属層１２６を形成することができる。

次に、図７Ｆを参照する。導電層１２４および金属層１２６の一部をエッチングプロセスにより除去して、金属層１２６を第１の開口１２０中で第１の金属ピラー１１６に形成させることができる。いくつかの実施形態において、第１の開口１２０中の第１の金属ピラー１１６の上面１１６Ｔは、第１のはんだレジスト層１１８の上面より低い。

導電層１２４の厚さは極めて小さいため、導電層１２４の厚さは無視できるときもある。そのため、第１の開口１２０の底面１２０Ｂの同一面上において、第１の金属ピラー１１６の上面１１６Ｔに対向する底面の第１の幅Ｗ１は、第１の開口１２０の底面１２０Ｂの第２の幅Ｗ２よりもほぼ小さいかまたはこれに等しい。

次に、図７Ｇを参照する。はんだ材料を金属層１２６上に塗布する。次いで、はんだ材料を加熱して、はんだ材料をはんだバンプ１２２に形成する。

パッド１１２ａとはんだバンプ１２２との間に第１の金属ピラー１１６を形成することに加え、第１の金属ピラー１１６と第１のはんだレジスト層１１８との間に導電層１２４も形成して、はんだはみ出しの問題をさらに回避する。

図を簡潔とするため、本発明の実施形態では、概略図として回路基板構造の最外層構造および上半分しか示していないという点に留意しなければならない。しかし、配線構造のようなその他の構造も最外層構造とコア基板との間に含まれ得ること、および下半分に対しても同時に同じプロセスを行ってプロセス時間を節約できることを、当業者は理解することができる。あるいは、実際の状況に応じて異なるプロセスを実行することができる。

まとめると、第１の金属ピラーをパッド上に形成するため、はんだ材料をその後に続いて加熱するとき、液化されたはんだ材料は、第１の金属ピラーの側壁に沿って流動することになる。言い換えれば、液化されたはんだ材料の流動方向が水平方向から垂直方向に変化する。よって、他の素子との不必要な電気接続が生じず、これによりはんだはみ出しの問題が回避される。

第１の金属ピラーの上面が第１の開口の底面よりも高いとき、はんだ面の接触面積を大きくすることができ、これによりはんだバンプと第１の金属ピラーとの付着力が高まるため、回路基板構造の信頼性および歩留まりが改善される。

さらに、本発明のいくつかの実施形態では、露光、現像などのプロセスを用いてマスク層をパターン化してから第１の金属ピラー１１６を形成するため、第１の金属ピラー間の間隔がより小さくなり、よって回路基板構造のサイズを縮小することができる。

加えて、はんだバンプの形成に先立って金属ピラーを形成することで、はんだレジスト層の開口中に充填されるはんだ材料の量をさらに減らすことができる。また、続いてリフロープロセスを行うときに、セルフアライメント機能を備えるため、アライメント機能がより優れる。

上記において実施形態のいくつかの特徴の概要を述べたため、当業者は本発明の実施形態の態様をより良く理解することができる。他のプロセスまたは構造をデザインまたは変更する基礎として本発明の実施形態を容易に用い、本明細書に記載されたのと同じ目的および／または利点を達成できるということを、当業者は理解するはずである。そのような均等な構造が本発明の精神および範囲から逸脱しないこと、ならびに本発明の精神および範囲を逸脱することなく変化、交換および置換をここに加えられるということも、当業者は理解するはずである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲により定義される。

１００…コア基板
１０２…ベース板
１０４、１２６、１３０…金属層
１０６…絶縁層
１０８、１２４…導電層
１１０…パターン化マスク層
１１２…パターン化金属層
１１２ａ…はんだパッド
１１２ｂ…配線層
１１４…マスク層
１１６…第１の金属ピラー
１１６Ｂ、１２０Ｂ、１３４Ｂ…底面
１１６Ｔ、１２０Ｔ…上面
１１８…第１のはんだレジスト層
１２０…第１の開口
１２２…はんだバンプ
１２２ａ…はんだ材料
１２２Ｂ…底面
１２８…第２の金属ピラー
１３２…第２のはんだレジスト層
Ｄ１…第１の距離
Ｄ２…第２の距離
Ｄ３…第３の距離
Ｄ４…第４の距離
Ｗ１…第１の幅
Ｗ２…第２の幅

Claims (14)

1. 回路基板構造の製造方法であって、
   コア基板を準備する工程と、
   前記コア基板上に絶縁層を形成する工程と、
   前記絶縁層上に、配線層およびパッドを含むパターン化金属層を形成する工程と、
   前記パッド上に、上面を有する第１の金属ピラーを形成する工程と、
   前記配線層上に第２の金属ピラーを形成する工程と、
   前記パターン化金属層および前記第１の金属ピラー上に第１のはんだレジスト層を形成する工程であって、前記第１のはんだレジスト層が、前記第１の金属ピラーおよび前記第２の金属ピラーを露出させる第１の開口を有し、かつ前記第１の開口が底面を有し、前記第１の金属ピラーの前記上面が前記第１の開口の前記底面よりも高いかまたはこれに等しい、工程と、
   はんだバンプを前記第２の金属ピラー上には形成せず前記第１の金属ピラー上に形成する工程と、を含む回路基板構造の製造方法。
2. 前記第１のはんだレジスト層の前記第１の開口が底面を有し、前記第１の開口の前記底面の同一面上において、前記第１の金属ピラーが第１の幅を有すると共に、前記第１の開口の前記底面が第２の幅を有し、前記第１の幅は前記第２の幅よりも小さいかまたはこれに等しい請求項１に記載の回路基板構造の製造方法。
3. 前記第１のはんだレジスト層上に第２のはんだレジスト層を形成する工程をさらに含み、前記第２のはんだレジスト層は、前記第１の金属ピラーを露出させる第２の開口を有する請求項１に記載の回路基板構造の製造方法。
4. 前記第１の開口中に導電層を形成する工程と、
   前記導電層上に金属層を形成する工程と、
   をさらに含む請求項１に記載の回路基板構造の製造方法。
5. 前記第１の金属ピラー上に前記はんだバンプを形成する前記工程が、
   前記パッド上に前記第１の金属ピラーを形成した後であって、かつ前記パターン化金属層および前記第１の金属ピラー上に前記第１のはんだレジスト層を形成する前に、はんだ材料を前記第１の金属ピラー上に形成する工程と、
   前記はんだ材料を加熱して、前記はんだ材料を前記はんだバンプに形成する工程と、
   を含む、請求項１に記載の回路基板構造の製造方法。
6. 上方から見て、前記第１の金属ピラーが、長方形、台形、逆台形、Ｔ字形、逆Ｌ字形、ジグザグ、十字形、円、楕円形またはこれらの組み合わせの形状を含む請求項１に記載の回路基板構造の製造方法。
7. 前記パッドおよび前記配線層が前記第１の金属ピラーと同じ金属を含む請求項１に記載の回路基板構造の製造方法。
8. 前記パッドおよび前記配線層が前記第１の金属ピラーとは異なる金属を含む請求項１に記載の回路基板構造の製造方法。
9. コア基板と、
   前記コア基板上に配置された絶縁層と、
   前記絶縁層上に配置された、配線層およびパッドを含むパターン化金属層と、
   前記パッド上に配置された、上面を有する第１の金属ピラーと、
   前記配線層上に配置された第２の金属ピラーと、
   前記パターン化金属層および前記第１の金属ピラー上に配置された第１のはんだレジスト層であって、前記第１のはんだレジスト層が、前記第１の金属ピラーおよび前記第２の金属ピラーを露出させる第１の開口を有し、かつ前記第１の開口が底面を有し、前記第１の金属ピラーの前記上面が前記第１の開口の前記底面よりも高いかまたはこれに等しい、第１のはんだレジスト層と、
   前記第２の金属ピラー上には形成されず前記第１の金属ピラー上に形成されたはんだバンプと、を含む回路基板構造。
10. 前記第１のはんだレジスト層の前記第１の開口が底面を有し、前記第１の開口の前記底面の同一面上において、前記第１の金属ピラーが第１の幅を有すると共に、前記第１の開口の前記底面が第２の幅を有し、前記第１の幅が前記第２の幅よりも小さいかまたはこれに等しい請求項９に記載の回路基板構造。
11. 前記第１のはんだレジスト層上に配置された第２のはんだレジスト層をさらに含み、前記第２のはんだレジスト層は前記第１の金属ピラーを露出させる第２の開口を有する請求項９に記載の回路基板構造。
12. 前記第１の開口中の導電層と、
    前記導電層上の金属層と、
    をさらに含む請求項９に記載の回路基板構造。
13. 上方から見て、前記第１の金属ピラーが、長方形、台形、逆台形、Ｔ字形、逆Ｌ字形、ジグザグ、十字形、円、楕円形またはこれらの組み合わせの形状を含む請求項９に記載の回路基板構造。
14. 前記パッドおよび前記配線層が前記第１の金属ピラーと同じ金属を含む請求項９に記載の回路基板構造。

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