KR100601476B1 - Packaging substrate using metal core and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 메탈코어를 내층코어로 이용하여, 양측면에 빌드업(build-up) 방식에 의한 다층의 회로층을 형성함으로써, 박판 빌드업 회로층의 구현이 가능한 패키지 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a package substrate and a method for manufacturing the thin plate build-up circuit layer that can be implemented by forming a multilayer circuit layer by a build-up method on both sides using a metal core as an inner layer core. .
메탈코어, 패키지 기판, 동도금, 도전성 페이스트Metal Core, Package Substrate, Copper Plating, Conductive Paste
Description
도 1은 종래의 BGA 패키지의 구성을 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional BGA package,
도 2는 종래의 빌드업 방식에 의한 패키지 기판의 제조 공정을 도시한 공정도이고,2 is a process chart showing a manufacturing process of a package substrate by a conventional build-up method,
도 3은 본 발명에 따른 패키지 기판의 구성 단면도이며,3 is a cross-sectional view of a package substrate according to the present invention;
도 4는 본 발명의 일시시예에 따른 패키지 기판의 제조 방법을 도시한 공정도이고,4 is a process chart showing a manufacturing method of a package substrate according to one embodiment of the present invention,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패키지 기판의 제조 방법을 도시한 공정도이다. 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a package substrate according to another exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for the main parts of the drawings *
100, 200 : 메탈코어 110, 240 : 회로층100, 200:
120, 210 : 비아홀 130, 230: 에칭 레지스트 패턴120 and 210: via
140, 220 : 산화층 150 : 도전성 페이스트140, 220: oxide layer 150: conductive paste
160 : 동박층 170, 260 : 블라인드 비아홀160:
225 : 시드층225: seed layer
본 발명은 패키지 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 칩(chip) 실장시 열방출효과가 뛰어나고, 내층의 두께를 줄이며, 기판의 층간연결을 짧게 하여 인덕턴스 노이즈(Inductance nose)를 감소시킬 수 있는 메탈코어(Metal Core)를 내층코어(Metal Core)로 이용한 패키지 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a package substrate and a method of manufacturing the same, and more particularly, to provide excellent heat dissipation effect during chip mounting, to reduce the thickness of the inner layer, and to shorten the interlayer connection of the substrate to reduce inductance noise The present invention relates to a package substrate using a metal core that can be reduced as a metal core, and a method of manufacturing the same.
전자제품이 소형화, 박판화, 고밀도화, 팩키지(package)화 및 개인휴대화로 경박 단소화되는 추세에 따라 다층 인쇄회로기판 역시 미세패턴(fine pattern)화, 소형화 및 팩키지화가 동시에 진행되고 있다. 이에 다층 인쇄회로기판의 미세패턴 형성, 신뢰성 및 설계밀도를 높이기 위해 원자재의 변경과 함께 회로의 층구성을 복합화하는 구조로 변화하는 추세이고, 부품 역시 DIP(Dual In-Line Package) 타입에서 SMT(Surface Mount Technology) 타입으로 변경되면서 그 실장밀도 역시 높아지고 있는 추세이다. 또한 전자기기의 휴대화와 더불어 고기능화, 인터넷, 동영상, 고용량의 데이터 송수신 등으로 인쇄회로기판의 설계가 복잡해지고 고난이도의 기술을 요하게 된다.As electronic products become smaller and thinner, thinner, denser, more compact, and smaller in size, more and more, multilayer printed circuit boards are also undergoing fine patterns, miniaturization, and packaging. Accordingly, in order to increase the micropattern formation, reliability, and design density of multilayer printed circuit boards, there is a tendency to change the structure of the multilayer structure of the circuit together with the change of raw materials, and the parts are also SMT (Dual In-Line Package) type. As the surface mount technology type is changed, the mounting density is also increasing. In addition to the portableization of electronic devices, high functionalization, the Internet, moving pictures, and high-capacity data transmission and reception make the design of printed circuit boards complicated and require high-level technology.
인쇄회로기판에는 절연기판의 한쪽 면에만 배선을 형성한 단면 PCB, 양쪽 면에 배선을 형성한 양면 PCB 및 다층으로 배선한 MLB(다층 인쇄회로기판;Multi Layered Board)가 있다. 과거에는 부품 소자들이 단순하고 회로 패턴도 간단하여 단면 PCB를 사용하였으나, 최근에는 회로의 복잡도 증가하고 고밀도 및 소형화 회로에 대한 요구가 증가하여 대부분 양면 PCB 또는 MLB를 사용하는 것이 일반적이다. 본 발명은 이들 중 MLB의 제조 방법에 관한 것이다.The printed circuit board includes a single-sided PCB in which wiring is formed only on one side of the insulated substrate, a double-sided PCB in which wiring is formed on both sides, and an MLB (Multi Layered Board) that is wired in multiple layers. In the past, single-sided PCBs were used because of simple components and simple circuit patterns. However, in recent years, due to increased complexity of circuits and increased demand for high-density and miniaturized circuits, it is common to use double-sided PCBs or MLBs. The present invention relates to a process for producing MLB among them.
MLB는 배선 영역을 확대하기 위해 배선이 가능한 층을 추가로 형성한 것이다. 구체적으로, MLB는 내층과 외층으로 구분되며 내층의 재료로서 박판코어(Thin Core; T/C)를 사용하고, 외층과 내층을 프리플렉으로 접착한 구조의 4층 MLB(내층 2층, 외층 2층)가 기본이다. 즉, 다층 인쇄회로기판은 최소 4층 이상이다. 회로의 복잡도 증가에 따라 6층,8층,10층 이상으로 구성되기도 한다. The MLB is an additional wiring layer formed to enlarge the wiring area. Specifically, MLB is divided into an inner layer and an outer layer, and a four-layer MLB (two inner layers and two outer layers) having a thin core (T / C) as a material of the inner layer and pre-gluing the outer layer and the inner layer with a preplex. Floor). That is, the multilayer printed circuit board has at least four layers. As the complexity of the circuit increases, it may be composed of six, eight, and ten or more layers.
내층에는 전원회로, 접지회로, 신호회로 등을 형성하며, 내층과 외층간 또는 외층 사이에는 프리플렉을 끼워 넣어 절연과 접착을 행한다. 이때, 각 층의 배선은 비아홀(도통홀)을 이용하여 연결한다.A power circuit, a ground circuit, a signal circuit, and the like are formed in the inner layer, and a preplex is sandwiched between the inner layer and the outer layer or between the outer layers to insulate and bond. At this time, the wiring of each layer is connected using a via hole (conducting hole).
MLB는 배선밀도를 획기적으로 늘릴 수 있다는 큰 장점이 있으나, 그 만큼 제조 공정이 복잡하게 되는 어려움이 있다. 특히 내층은 종래의 빌드업 방식에 따른 경우 공정이 완료되면 변형이 불가능하므로 내층에 오류가 있는 경우 완성된 모든 제품이 불량으로 되어 버린다. 이러한 오류를 미연에 방지하기 위해 많은 검사장치가 개발되어 사용되고 있다.MLB has a great advantage that it can significantly increase the wiring density, but there is a difficulty that the manufacturing process is complicated. In particular, since the inner layer is not deformable when the process is completed according to the conventional build-up method, if there is an error in the inner layer, all the finished products become defective. Many inspection devices have been developed and used to prevent such errors in advance.
한편, BGA 패키지의 구성도를 도 1를 참조하여 상세하게 설명한다.Meanwhile, a configuration diagram of the BGA package will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이, 칩(1)의 활성면의 중앙부근에 칩패드(3)가 형성되고 비활성면에는 접착제(7)가 도포되어 있으며, 이 접착제(7)를 매개로 칩(1)과 기판(2)이 접착되어 있다. As shown in FIG. 1, the
기판(2)의 상면에는 기판패드(9)가 형성되고 하면에는 복수의 솔더패드(8)가 형성되고, 솔더패드(8)를 제외한 하면 전체에 포토솔더레지스터가 도포되어 있으며, 복수의 솔더패드(8)를 통해 복수의 솔더볼(5)들이 기판(2)에 부착되어 있다.A
여기에 더하여, 칩패드(3)와 기판패드(9) 사이에는 본딩 와이어(4)가 접합 되어 있어 칩(1)과 기판(2)간을 전기적으로 연결하고 있으며, 기판(2)의 칩(1)과 본딩 와이어(4)를 감싸 외부환경으로부터 이들을 보호하도록 성형수지(6)가 형성되어 있다.In addition, a bonding wire 4 is bonded between the
그리고, 기판(2)의 상면과 하면의 전기적 접속을 제공하기 위한 접지 및 열통로 비아(10)과 접지 및 신호용 비아(11)이 구비되어 있다.A ground and heat path via 10 and a ground and signal via 11 are provided for providing electrical connection between the top and bottom surfaces of the
이하, 도 2를 참조하여 BGA 패키지에 사용되는 기판을 종래의 빌드업 방식에 의하여 형성되는 제조 공정으로 상세하게 설명한다.Hereinafter, a substrate used in a BGA package will be described in detail with a manufacturing process formed by a conventional build-up method with reference to FIG. 2.
여기서, 빌드업 방식이란 회로패턴이 형성되는 내층을 형성하고, 그 위에 추가적으로 외층들을 한층씩 쌓아나가는 방식의 제조 방법을 말한다.Here, the build-up method refers to a manufacturing method of forming an inner layer on which a circuit pattern is formed, and additionally stacking outer layers one by one.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 절연층(23)을 개재하여 양면에 박막의 동박(22)이 형성된 동박적층원판(CCL;Copper Clad Laminate)(21)을 제공한다.First, as shown in FIG. 2A, a copper clad laminate (CCL; Copper Clad Laminate) 21 having a
여기서, 동박적층원판(21)은 일반적으로 인쇄회로기판이 제조되는 원판으로 절연층에 얇게 구리를 입힌 얇은 적층판으로서, 그 용도에 따라 유리/에폭시 동박 적층판, 내열수지 동박적층판, 종이/페놀 동박적층판, 고주파용 동박적층판, 플렉시블 동박적층판(폴리이미드 필름) 및 복합 동박적층판 등 여러 가지가 있으나, 양면 PCB 및 다층 PCB 제작에는 주로 유리/에폭시 동박 적층판이 사용된다.Here, the copper-
유리/에폭시 동박적층원판은 유리 섬유에 에폭시 수지(Epoxy Resin:수지와 경화제의 배합물)을 침투시킨 보강기재와 동박으로 만들어진다. 유리/에폭시 동박적층판은 보강기재에 따라 구분되는데, 일반적으로 FR-1∼FR-5와 같이 NEMA(National Electrical Manufacturers Association: 국제전기공업협회)에서 정한 규격에 의해 보강기재와 내열성에 따른 등급이 정해져 있다. 이들 등급 중에서, FR-4가 가장 많이 사용되고 있으나, 최근에는 수지의 Tg(유리전이 온도) 특성 등을 향상시킨 FR-5의 수요도 증가하고 있다.Glass / epoxy copper clad laminates are made of copper foil and reinforcing substrates that have impregnated epoxy resin (a combination of resin and hardener) into glass fibers. Glass / epoxy copper clad laminates are classified according to reinforcement materials. Generally, grades according to reinforcement materials and heat resistance are determined by standards set by the National Electrical Manufacturers Association (NEMA), such as FR-1 to FR-5. have. Among these grades, FR-4 is most commonly used, but in recent years, the demand for FR-5, which has improved the Tg (glass transition temperature) characteristics of resins, has also increased.
이후, 도2b에 도시된 바와 같이, 상기 동박적층원판(21)에 드릴링 가공에 의해 층간 접속을 위한 비아홀(24)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2B, via
상술한 바와 같이, 동박적층원판(21)에 비아홀(24)을 형성한 후, 도2c에 도시된 바와 같이, 상기 동박층 및 비아홀에 대한 무전해 동도금 및 전해 동도금을 수행하여 동도금층(25)을 형성한다.As described above, after forming the
여기서, 무전해 동도금을 먼저 행하고 그 다음 전해 동도금을 행하는 이유는 절연층 위에서는 전기가 필요한 전해 동도금을 실시할 수 없기 때문이다. 즉, 전해 동도금에 필요한 도전성 막을 형성시켜주기 위해서 그 전처리로서 얇게 무전해 동도금을 한다. 무전해 동도금은 처리가 어렵고 경제적이지 못한 단점이 있기 때문에, 회로 패턴의 도전성 부분은 전해 동도금으로 형성하는 것이 바람직하다.Here, electroless copper plating is performed first and then electrolytic copper plating is performed because electrolytic copper plating that requires electricity cannot be performed on the insulating layer. That is, in order to form the electroconductive film required for electrolytic copper plating, electroless copper plating is thinly performed as the pretreatment. Since electroless copper plating has a disadvantage in that it is difficult to process and economical, it is preferable to form the conductive portion of the circuit pattern by electrolytic copper plating.
상술한 바와 같이 무전해 및 전해 동도금을 수행한 후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 비아홀(24)의 내벽에 형성된 무전해 및 전해 동도금층(25)을 보호하기 위해 상기 비아홀의 내부 영역에 페이스트(26)를 충진한다. After the electroless and electrolytic copper plating is performed as described above, as shown in FIG. 2D, paste is applied to the inner region of the via hole to protect the electroless and electrolytic copper plating layer formed on the inner wall of the
여기서, 페이스트(26)는 절연성의 잉크재질을 사용하는 것이 일반적이나, 인쇄회로기판의 사용 목적에 따라 도전성 페이스트도 사용될 수 있다. 도전성 페이스트는 주성분이 Cu, Ag, Au, Sn, Pb 등의 금속을 단독 또는 합금 형식으로 유기 접착제와 함께 혼합한 것이다. 그러나, 이와 같은 페이스트 충진 과정은 MLB의 제조 목적에 따라 생략될 수 있다.Here, the
상술한 바와 같이, 비아홀의 내부 영역을 페이스트를 충진시킨 후, 도 2e에 도시된 바와 같이, 내층 회로의 회로 패턴 형성을 위한 에칭 레지스트 패턴(27)을 형성한다. As described above, after the paste is filled in the inner region of the via hole, an etching resist pattern 27 for forming a circuit pattern of the inner layer circuit is formed, as shown in FIG. 2E.
에칭 레지스트 패턴(27)을 형성하기 위해서는 아트워크 필름에 인쇄된 회로 패턴을 기판 상에 전사하여야 한다. 전사하는 방법에는 여러 가지 방법이 있으나, 가장 흔히 사용되는 방법으로는 감광성의 드라이 필름을 사용하여 자외선에 의해 아트 워크 필름에 인쇄된 회로 패턴을 드라이 필름으로 전사하는 방식이다. 최근에는 드라이 필름 대신에 LPR(Liquid Photo Resist)을 사용하기도 한다.In order to form the etching resist pattern 27, the circuit pattern printed on the artwork film must be transferred onto the substrate. There are various methods of transferring, but the most commonly used method is a method of transferring a circuit pattern printed on an artwork film by ultraviolet light to a dry film using a photosensitive dry film. Recently, LPR (Liquid Photo Resist) is used instead of dry film.
회로 패턴이 전사된 드라이 필름 또는 LPR은 에칭 레지스트(27)로서 역할을 하게 되고, 기판을 에칭액에 담궈 주면, 도 2f에 도시된 바와 같이, 에칭 레지스트 패턴(27)이 형성되지 않은 영역의 동박층(25)이 제거되어 소정의 회로 패턴이 형성된다.The dry film or LPR to which the circuit pattern is transferred serves as the etching resist 27, and when the substrate is immersed in the etching solution, as shown in FIG. 2F, the copper foil layer in the region where the etching resist pattern 27 is not formed. 25 is removed to form a predetermined circuit pattern.
회로 패턴을 형성하고 나면, 여기에 내층 회로가 제대로 형성되었는가를 검사하기 위해 AOI(Automatic Optical Inspection)등의 방법으로 회로의 외관을 검사하고, 흑화(Black Oxide) 처리 등의 표면처리를 행한다.After the circuit pattern is formed, the appearance of the circuit is inspected by AOI (Automatic Optical Inspection) or the like to check whether the inner layer circuit is properly formed thereon, and the surface treatment such as black oxide treatment is performed.
AOI(Automatic Optical Inspection)는 자동으로 PCB의 외관을 검사하는 장치이다. 이 장치는 영상 센서와 컴퓨터의 패턴 인식 기술을 이용하여 기판의 외관상태를 자동으로 검사한다. 영상센서로 검사대상 회로의 패턴정보를 읽어 들인 후 이를 기준데이터와 비교하여 불량을 판독한다. AOI (Automatic Optical Inspection) is a device that automatically inspects the appearance of the PCB. The device automatically checks the appearance of the substrate using image sensors and computer pattern recognition technology. The pattern information of the circuit to be inspected is read by the image sensor and compared with the reference data to read the defect.
AOI 검사를 이용하면, 랜드(PCB의 부품이 실장될 부분)의 에뉼러 링(Annular ring)의 최소치 및 전원의 접지 상태까지 검사할 수 있다. 또한, 배선패턴의 폭을 측정할 수 있고 홀의 누락도 검사할 수 있다. 다만 홀 내부의 상태를 검사하는 것은 불가능하다.Using AOI inspection, it is possible to inspect the minimum of the annular ring of the land (the part where the component of the PCB will be mounted) and the ground state of the power supply. In addition, the width of the wiring pattern can be measured and missing holes can be checked. It is not possible to check the condition inside the hall.
흑화처리는 배선패턴이 형성된 내층을 외층과 접착시키기 전에 접착력 및 내열성의 강화를 위해 행하는 공정이다.A blackening process is a process performed to strengthen adhesive force and heat resistance, before bonding the inner layer in which the wiring pattern was formed with an outer layer.
상술한 바와 같이 회로패턴을 형성한 후, 도 2g에 도시된 바와 같이, 기판의 양면에 RCC(Resin Coated Copper) 또는 코어리스(coreless) 자재를 사용하여 적층한다.After the circuit pattern is formed as described above, as shown in FIG. 2G, both sides of the substrate are laminated using Resin Coated Copper (RCC) or a coreless material.
본 발명서에는 RCC을 사용하여 형성하는 방법에 대하여 설명한다. In this invention, the method to form using RCC is demonstrated.
여기서, RCC는 수지층(28)의 한쪽 면에만 동박층(29)이 형성된 기판으로서, 수지층(28)은 회로층 간의 절연체 역할을 수행한다.Here, the RCC is a substrate in which the
이후, 도 2h에 도시된 바와 같이, 내층과 외층간의 접기 접속 역할을 하는 블라인드 비아홀(30)을 가공한다. Thereafter, as illustrated in FIG. 2H, the blind via
이때, 상기 블라인드 비아홀(30)은 기계적 드릴링을 사용할 수도 있으나, 관통홀을 가공할 때보다 정밀한 가공을 요하므로 YAG(Yttrium Aluminum Garnet)레이저나 CO2 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. YAG 레이저는 동박층 및 절연층 모두를 가공할 수 있는 레이저이고, CO2 레이저는 절연층만 가공할 수 있는 레이저이다.In this case, the blind via
상술한 바와 같이 블라인드 비아홀을 형성한 후, 도 2i에 도시된 바와 같이, 도금 공정에 의해 외층(31)을 적층한다.After forming the blind via hole as described above, as illustrated in FIG. 2I, the
이후, 도 2j에 도시된 바와 같이, 상기 외층(31)에 전술한 내층의 회로 패턴 형성 방법과 마찬가지 방법을 사용하여 외층에 회로 패턴을 형성한다. 그리고 나서, 내층 회로 패턴을 형성한 후와 마찬가지로, 다시 회로 검사 및 표면 처리를 행한다. Thereafter, as shown in FIG. 2J, the circuit pattern is formed on the
이후, 도 2k에 도시된 바와 같이, 기판의 양면에 추가적인 외층 적층을 위한 RCC 또는 코어리스(coreless) 자재를 사용하여 적층한다.Thereafter, as shown in FIG. 2K, lamination is carried out using RCC or coreless material for additional outer layer deposition on both sides of the substrate.
본 명세서에는 RCC을 사용하여 형성하는 방법에 대하여 설명한다. In this specification, a method of forming using RCC will be described.
여기서, 상기 RCC는 역시 수지층(32) 및 한쪽 면에 동박층(33)을 포함하고, 수지층(32)은 다른 회로층과의 절연체 역할을 한다.Here, the RCC also includes a resin layer 32 and a
상술한 바와 같이 RCC층을 형성한 후, 도 2l에 도시된 바와 같이, 전술한 바와 같은 레이저 드릴링에 의해 원래 외층과 추가 외층간의 접속을 위한 블라인드 비아홀(34)을 가공한다.After forming the RCC layer as described above, as shown in FIG. 2L, the blind via
이후, 도 2m에 도시된 바와 같이, 도금 공정에 의해 추가적인 외층(35)을 적층한다.Thereafter, as shown in FIG. 2M, an additional
상술한 바와 같이 추가적인 외층(35)을 형성한 후, 도 2n에 도시된 바와 같이, 추가된 외층(35)에 대하여 소정의 회로패턴 공정을 수행하여 반도체 칩을 다이 어태치 시키기 위한 범프를 형성하기 위한 영역(36)을 형성한다.After the additional
이후, 도 20에 도시된 바와 같이, 반도체 소자를 어태치 시기기 위한 솔더 패이스트로 구성된 다이 어태치용 범프(37)를 최종적으로 형성함으로써, 6층 형상의 패키지 기판을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 20, a die attach
일반적으로 BGA 패키지 기판 공정시, BVH들이 적층과정에서 서로 엇갈린 구조를 갖게되고, 이것은 회로의 연결선을 길게하고 고밀도 회로 자유도를 구현시킬 수 없다는 문제점을 수반한다.In general, in the BGA package substrate process, BVHs have a staggered structure in the stacking process, which entails a problem in that the connection lines of the circuits are lengthened and high density circuit freedom cannot be realized.
또한, 종래의 이와 같은 공정으로 제조된 BGA 패키지 기판은 일반적으로 절연층에 얇게 구리를 입힌 적층판인 두꺼운 동박적층원판을 사용함으로써, 기판의 두께를 두껍게 하고, 인덕턴스 노이즈(Inductance Noise)를 크게하는 문제점이 있다. 이로 인하여 고밀도, 고속화 대응이 불가능할 뿐만아니라, 열전도도가 낮아 칩(chip) 실장시 열방출 효과가 적은 문제점도 수반한다.In addition, the conventional BGA package substrate manufactured by such a process uses a thick copper-clad laminate, which is a laminate plate thinly coated with an insulating layer, thereby increasing the thickness of the substrate and increasing the inductance noise. There is this. This not only makes it impossible to cope with high density and high speed, but also has a problem of low thermal conductivity and low heat dissipation effect when the chip is mounted.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여, 절연층에 얇게 구리를 입힌 적층판인 두꺼운 동박적층원판을 사용하지 않고 메탈코어(Metal Core)를 내층 코어로 이용한 패키지 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. The present invention provides a package substrate using a metal core as an inner layer core and a method of manufacturing the same, without using a thick copper clad laminate, which is a laminated plate coated with a thin copper layer on an insulating layer. There is.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패키지 기판은, 상부 또는 하부에 내층 회로 패턴에 대응하는 함몰부 및 비아홀을 구비하고 있는 메탈코어층; 상기 메탈코어층을 소정 높이로 둘러싸고 있으며 상기 메탈코어층의 전기적 절연을 제공하는 산화층; 상기 비아홀 및 상기 산화층의 내층 회로패턴에 따른 함몰부에 도전성 물질이 충진되어 회로를 형성하고 있는 내층 회로층; 및 상기 내층 회로층 위에 적층된 외층 회로층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a package substrate including: a metal core layer having recesses and via holes corresponding to inner circuit patterns on or underneath; An oxide layer surrounding the metal core layer to a predetermined height and providing electrical insulation of the metal core layer; An inner circuit layer forming a circuit by filling a conductive material in a recess in the via hole and the inner circuit pattern of the oxide layer; And an outer circuit layer stacked on the inner circuit layer.
또한, 본 발명에 따른 패키지 기판은, 상하층의 전기적 접속을 제공하기 위한 비아홀이 구비된 메탈코어층; 상기 메탈코어층을 소정 높이로 둘러싸고 있으며 상기 메탈코어층의 전기적 절연을 제공하는 산화층; 상기 산화층에 내층 회로패턴에 따라 도전성 물질이 적층되어 내층 회로를 형성하고 있는 내층 회로층; 및 상기 내층 회로층 위에 형성된 외층 회로층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the package substrate according to the present invention, a metal core layer having a via hole for providing electrical connection of the upper and lower layers; An oxide layer surrounding the metal core layer to a predetermined height and providing electrical insulation of the metal core layer; An inner circuit layer having conductive layers stacked on the oxide layer according to an inner circuit pattern to form an inner circuit; And an outer circuit layer formed on the inner circuit layer.
또한 본 발명에 따른 패키지 기판 제조 방법은, 메탈코어층에 양층간 접속을 위한 비아홀(IVH: Interstitial Via Hole)을 형성하는 단계; 상기 메탈코어층의 표면을 에칭하여 내층 회로 패턴을 형성하는 단계; 상기 내층 회로 패턴이 형성된 상기 메탈코어층의 표면을 산화시켜 산화층을 형성하는 단계; 상기 비아홀 및 내층 회로 패턴에 대응하는 상기 산화층의 함몰부에 도전성 물질을 충진하여 내층 회로층을 형성하는 단계; 및 상기 내층 회로패턴에, 빌드업 방식에 의한 다층의 외층 회로층을 형성하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the method for manufacturing a package substrate according to the present invention comprises: forming a via hole (IVH) for inter-layer connection in a metal core layer; Etching the surface of the metal core layer to form an inner circuit pattern; Oxidizing a surface of the metal core layer on which the inner circuit pattern is formed to form an oxide layer; Forming an inner circuit layer by filling a conductive material in the recess of the oxide layer corresponding to the via hole and the inner circuit pattern; And forming a multilayer outer circuit layer by a build-up method on the inner circuit pattern.
또한, 본 발명에 따른 패키지 기판 제조 방법은, 상기 메탈코어의 양층간 접 속을 위한 비아홀을 형성하는 단계; 상기 메탈코어층의 표면을 산화시켜 산화층을 형성하는 단계; 상기 산화층위에 리소그래피 공정에 의해 내층 회로층을 형성하는 단계; 및 상기 내층 회로층 위에 빌드업 방식에 의해 외층 회로층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
In addition, the method for manufacturing a package substrate according to the present invention comprises the steps of: forming via holes for contact between both layers of the metal core; Oxidizing a surface of the metal core layer to form an oxide layer; Forming an inner circuit layer on the oxide layer by a lithography process; And forming an outer circuit layer on the inner circuit layer by a build-up method.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 메탈코어를 이용한 패키지 기판 및 그 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a package substrate using a metal core according to the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 3를 참조하여 본 발명에 따른 패키지 기판의 구성을 설명한다. First, the configuration of a package substrate according to the present invention will be described with reference to FIG. 3.
본 발명에 따른 패키지 기판은 도 3에 도시된 바와 같이, 메탈코어층(100), 산화층(140), 도전성 페이스트층(150) 및 빌드업 방식으로 형성된 외층 회로층(110)을 포함하여 구성된다. As shown in FIG. 3, the package substrate according to the present invention includes a
상기 메탈코어층(100)은 내층코어로써 양측면상에 빌드업 방식에 의하여 형성되는 외층 회로층(110)에 대한 지지체 역할 및 양측 회로를 연결시켜주는 회로선의 역할을 수행한다. The
즉, 상기 메탈코어층(100)의 상부 또는 하부에는 회로 패턴에 따른 함몰부가 형성되어 있고, 메탈코어층 내부에는 양층간 접속을 위한 비아홀(120)(IVH: Interstitial Via Hole)이 형성되어 있다. 여기서, 메탈코어층(100)은 0.2㎜ 내지 1.0㎜의 두께를 갖는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 아연(Zn), 탄탈(Ta) 중 어느 하나로 구성되어 있다. That is, the recessed portion according to the circuit pattern is formed on the upper or lower portion of the
상기 알루미늄(Al)은 전기의 양도체로써 비저항 성질이 구리의 약 1.6배에 해당하고, 열전도도가 높아 칩실장시 열방출효과가 뛰어나다. 또한 전형적인 경금속으로써 중량당 강도가 높아 전체 인쇄회로기판의 무게 및 두께를 줄일 수 있다. The aluminum (Al) is a good conductor of electricity, the resistivity of which corresponds to about 1.6 times that of copper, and has a high thermal conductivity, and thus has excellent heat dissipation effect during chip mounting. In addition, as a typical light metal, the strength per weight is high, thereby reducing the weight and thickness of the entire printed circuit board.
산화층(140)은 상기 메탈코어층의 모든 표면을 산화시켜 형성한다. The
도전성 페이스트층(150)은 상기 메탈코어층에 형성되어 있는 비아홀 및 회로 패턴에 따른 함몰부에 도전성 페이스트를 충진하여 형성하며, 회로 패턴에 따른 내층 회로를 형성한다. 페이스트는 절연성의 잉크재질을 사용하는 것이 일반적이나,본 발명에서는 도전성 페이스트를 사용한다. The
외층 회로층(110)은 상기 메탈코어층(100)의 양측면상에 빌드업(build-up) 방식에 의하여 형성되는 다층의 회로층으로서, 메탈코어층의 비아홀(120)를 통하여 양측면상의 회로층은 전기적으로 접속되어 있다. 여기서, 빌드업 방식에 의하여 형성되는 외층 회로층(110)은 종래의 동박적층원판 형태의 두꺼운 코어층을 사용한 빌드업 방식에 의하여 형성된 것이 아니라, 상기 메탈코어(100)를 코어층으로 이용하여 빌드업 된 박판 코어리스(coreless) 회로층이다. The
상술한 바와 같이, 메탈코어(100)에 회로 패턴을 따라 함몰부를 형성하여 회로를 구현하고, 메탈코어층(100)의 양측면상에 외층 회로층(110)을 빌드업 방식으로 적층함으로써 고밀도, 고속화 및 소형화에 대응할 수 있을 뿐만 아니라 열 방출 효과가 큰 패키지 기판을 형성한다. As described above, a recess is formed along the circuit pattern in the
이하, 도 4을 참조하여 본 발명에 따른 빌드업 방식의 패키지 기판 제조 공정을 상세하게 설명한다. Hereinafter, a package substrate manufacturing process of the build-up method according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4.
먼저 도 4a에 도시된 바와 같이 메탈코어(100)를 제공한다. 여기서, 상기 메탈코어(100)는 0.2㎜ 내지 1.0㎜의 두께를 갖는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 아연(Zn), 탄탈(Ta) 중 어느 하나로 구성되어 있다. First, as shown in FIG. 4A, a
이후 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 메탈코어(100)에 드릴링 가공에 의해 양층간 접속을 위한 비아홀(120)(IVH: Interstitial Via Hole)을 형성한다. Thereafter, as shown in FIG. 4B, a via hole 120 (IVH: Interstitial Via Hole) for connecting between the two layers is formed in the
상술한 바와 같이 비아홀을 형성한 후, 도 4c에 도시된 바와 같이, 내층 회로의 회로 패턴 형성을 위한 에칭 레지스트 패턴(130)을 형성한다. After forming the via hole as described above, as shown in FIG. 4C, an etching resist
에칭 레지스트 패턴(130)을 형성하기 위해서는 아트워크 필름에 인쇄된 회로 패턴을 기판 상에 전사하여야 하는데, 가장 흔히 사용되는 방법으로는 감광성의 드라이 필름을 사용하여 자외선에 의해 아트 워크 필름에 인쇄된 회로 패턴을 드라이 필름으로 전사하는 방식이다. In order to form the etching resist
회로 패턴이 전사된 드라이 필름은 에칭 레지스트(130)로서 역할을 하게 되고, 기판을 에칭액에 담궈 주면, 도 4d에 도시된 바와 같이, 에칭 레지스트 패턴(130)이 형성되지 않은 영역의 메탈코어가 제거되어 소정의 회로 패턴이 형성된다. The dry film to which the circuit pattern is transferred serves as the etching resist 130, and when the substrate is immersed in the etching solution, as shown in FIG. 4D, the metal core of the region where the etching resist
상술한 바와 같이 회로 패턴이 형성된 메탈코어층의 모든 표면을 도 4e에 도시된 바와 같이, 산화시켜 산화층(140)을 형성한다. 이러한 산화층(140)은 상부에 회로 형성을 가능하게 한다. As described above, as illustrated in FIG. 4E, all surfaces of the metal core layer on which the circuit pattern is formed are oxidized to form the
이후 도 4f에 도시된 바와 같이, 비아홀(120)과 회로 패턴에 따라 형성된 함몰부의 산화층(140)에 도전성 페이스트(150)를 충진한다. 여기서, 충진된 페이스 트(150)는 회로 패턴에 따른 회로를 형성한다. 이후 도 4g에 도시된 바와 같이, 버핑(buffing)작업을 통하여 내층 회로패턴을 균일하게 만든다. Thereafter, as shown in FIG. 4F, the
이후 도 4h에 도시된 바와 같이, 빌드업 방식에 의한 다층의 외층 회로층(110)을 형성함으로써, 메탈코어를 이용한 패키지 기판을 완성한다. 여기서, 상기 다층의 회로층(110)의 블라인드 비아홀(BLV: Blind Via Hole)(170)은 스택 비아로 형성한다. Then, as shown in Figure 4h, by forming a multi-layer
또다른 실시예에서는, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 패키지 기판 제조 공정을 상세하게 설명한다. In another embodiment, a package substrate manufacturing process according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5.
먼저 도 5a에 도시된 바와 같이 메탈코어(200)을 제공한다. 여기서, 상기 메탈코어(200)는 0.2㎜ 내지 1.0㎜의 두께를 갖는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 아연(Zn), 탄탈(Ta) 중 어느 하나로 구성되어 있다.First, as shown in FIG. 5A, a
이후 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 메탈코어(200)에 드릴링 가공에 의해 양층간 접속을 위한 비아홀(210)(IVH: Interstitial Via Hole)을 형성한다. Thereafter, as shown in FIG. 5B, a via hole 210 (IVH: Interstitial Via Hole) for connecting between the two layers is formed in the
상술한 바와 같이 비아홀(210) 형성후, 도 5c에 도시된 바와 같이 메탈 코어(200)의 표면 전체를 애널다이징(Anodizing) 하여 메탈 코어(200)의 표면에 산화피막층(220)을 형성하여 회로층의 형성이 가능하도록 한다.After the via
이후에, 도 5d에 도시된 바와 같이 화학동도금으로 얇은 시드층(seed layer)(225)를 형성한다. 그리고, 도 5e에 도시된 바와 같이, 내층 회로의 회로 패턴 형성을 위한 에칭 레지스트 패턴(230)을 형성한다. Thereafter, as shown in FIG. 5D, a
에칭 레지스트 패턴(230)을 형성하기 위해서는 아트워크 필름에 인쇄된 회로 패턴을 기판 상에 전사하여야 하는데, 가장 흔히 사용되는 방법으로는 감광성의 드라이 필름을 사용하여 자외선에 의해 아트 워크 필름에 인쇄된 회로 패턴을 드라이 필름으로 전사하는 방식이다. In order to form the etching resist
회로 패턴이 전사된 드라이 필름은 에칭 레지스트(230)로서 역할을 하게 되고, 기판을 에칭액에 담궈 주면, 도 5f에 도시된 바와 같이, 에칭 레지스트 패턴(230)이 형성되지 않은 영역의 시드층(225)가 제거되어 소정의 회로 패턴이 형성된다. 그리고, 시드층(225)가 제거된 영역에 필(fill) 도금을 하여 회로층(240)을 형성하며, 버핑(buffing)작업을 통하여 내층 회로패턴을 균일하게 만든다. The dry film to which the circuit pattern is transferred serves as the etching resist 230, and when the substrate is immersed in the etching liquid, as shown in FIG. 5F, the
이후에, 레지스트 패턴(230)을 제거하여 도 5g에 도시된 바와 같이, 빌드업 방식에 의한 다층의 외층 회로층(250)을 형성함으로써, 메탈코어를 이용한 빌드업 방식의 다층 인쇄회로기판을 완성한다. 여기서, 상기 다층의 외층 회로층(250)의 블라인드 비아홀(BLV: Blind Via Hole)(260)은 스택 비아로 형성된다. Thereafter, the resist
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 메탈코어를 이용한 BGA 패키지 기판 및 그 제조 방법에 따르면, 기존의 두꺼운 내층코어 부분을 제거하고, 그 역할을 메탈코어층이 대신함으로써, BGA 패키지 기판의 고속화, 고밀도화 및 열전도율을 향상시킬 뿐만 아니라, 칩 셋트(chip-set) 제품의 기계 강도(mechanical strength)가 증가되는 효과를 제공한다. As described above, according to the BGA package substrate and the manufacturing method using the metal core according to the present invention, by removing the existing thick inner core portion, and the metal core layer to replace the role, the high speed, high density of the BGA package substrate And not only improve thermal conductivity, but also increase the mechanical strength of chip-set products.
또한, 본 발명은 기존의 두꺼운 내층코어 부분을 제거하고 메탈코어층에 바 로 기존의 build-up 공법을 적용함으로써 시간과 비용을 감소할 수 있다는 효과를 제공한다. In addition, the present invention provides an effect that the time and cost can be reduced by removing the existing thick inner core portion and applying the existing build-up method directly to the metal core layer.
여기서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Herein, the present invention described above has been described with reference to preferred embodiments, but those skilled in the art can variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that this can be changed.
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