KR100885900B1 - Multilayered printed circuit board and fabricating method therefof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다층 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multilayer printed circuit board and a method of manufacturing the same.
현재 전자기기는 소형화, 박형화 및 경량화 되고 있으며, 이에 수반하여 반도체 칩의 탑재 접속 방식은 와이어 본딩(wire-bonding) 방식에서 단자 수가 많은 플립칩(flip chip) 방식으로 변하고 있다. 반도체 칩의 탑재 방식이 플립칩으로 변화함에 따라서 칩을 탑재하는 다층 인쇄회로기판도 고신뢰성을 가지는 고밀도의 다층 인쇄회로기판이 요구되고 있다. Currently, electronic devices are becoming smaller, thinner, and lighter, and the mounting connection method of semiconductor chips is changing from a wire-bonding method to a flip chip method with a large number of terminals. As the semiconductor chip mounting method is changed to a flip chip, a multilayer printed circuit board on which the chip is mounted is also required to have a high-density multilayer printed circuit board having high reliability.
종래의 다층 인쇄회로기판은, 기재로서 유리 섬유 직포를 이용한 경우 유리 성분으로서 E 유리 섬유가 일반적으로 사용되고 있다. 유리 섬유 직포에 열경화성 수지 조성물을 함침 및 건조하여 B 스테이지로 한 후 동장 적층판을 이용하여 내층용 코어 회로기판을 제작한다. 그리고 코어 회로기판의 양면에 빌드 업(build up)용 B 스테이지 열경화성 수지 조성물 시트를 적층하여 다층의 인쇄회로기판을 제작한다. In the conventional multilayer printed circuit board, when glass fiber woven fabric is used as the substrate, E glass fiber is generally used as the glass component. The glass fiber woven fabric is impregnated with a thermosetting resin composition and dried to form a B stage, and then an inner layer core circuit board is manufactured using a copper clad laminate. Then, a B stage thermosetting resin composition sheet for build up is laminated on both surfaces of the core circuit board to manufacture a multilayer printed circuit board.
이와 같이 제작된 다층 인쇄회로기판은 열팽창율이 큰(일반적으로 종횡 방향 의 열팽창율이 18 ~ 100 ppm/℃) 빌드 업용 수지 조성물을 사용하고 표층에는 열팽창율이 더욱 큰 솔더 레지스트(solder resist)(일반적으로 50 ~ 150 ppm/℃)를 사용하기 때문에, 최종적으로 얻을 수 있는 다층 인쇄회로기판 전체의 열팽창 계수는 종횡 방향으로 13 ~ 30 ppm/℃가 된다. 그러나 이와 같은 다층 인쇄회로기판의 열팽창 계수는, 2 ~ 3 ppm/℃의 열팽창 계수를 갖는 반도체 칩에 대해서 상대적으로 크다. The multilayer printed circuit board thus manufactured uses a resin composition for buildup having a high thermal expansion rate (generally in the longitudinal and horizontal directions of 18 to 100 ppm / ° C), and a solder resist having a higher thermal expansion rate at the surface layer ( In general, since 50 to 150 ppm / ° C.) is used, the thermal expansion coefficient of the entire multilayer printed circuit board finally obtained is 13 to 30 ppm / ° C. in the vertical and horizontal directions. However, the thermal expansion coefficient of such a multilayer printed circuit board is relatively large for a semiconductor chip having a thermal expansion coefficient of 2-3 ppm / 占 폚.
이와 같이 반도체 칩 및 이를 실장 하는 다층 인쇄회로기판 사이에 열팽창 계수의 차이가 있는 경우, 반도체 칩을 실장 하는 과정에서 반도체 칩과 기판의 연결부에 크랙(crack), 박리 또는 반도체 칩의 파괴와 같은 불량이 발생하게 된다. 그리고 반도체 칩을 다층 인쇄회로기판의 한 면에만 적층하는 경우에는, 다층 인쇄회로기판이 휘거나 뒤틀리는 문제점이 발생하게 된다.As such, when there is a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the multilayer printed circuit board on which the semiconductor chip is mounted, a defect such as cracking, peeling, or destruction of the semiconductor chip at the connection portion between the semiconductor chip and the substrate during the semiconductor chip mounting process This will occur. When the semiconductor chip is stacked only on one side of the multilayer printed circuit board, a problem arises in that the multilayer printed circuit board is bent or distorted.
본 발명은 칩과 회로기판의 접속 신뢰성이 우수한 다층 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a multilayer printed circuit board having excellent connection reliability between a chip and a circuit board, and a method of manufacturing the same.
본 발명의 일 측면에 따른 다층 인쇄회로기판 제조방법은, 외층회로를 구비하고 -60 ~ 150℃의 열팽창 계수가 10 ~ 25 ppm/℃인 코어기판을 제공하는 단계, 코어기판의 양 외측에 열팽창 계수가 -5 ~ 8ppm/℃의 금속층을 적층하는 단계, 금속층의 일부를 제거하여 패드를 형성하고 패드와 코어기판의 외층회로를 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다. According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a multilayer printed circuit board, the method including: providing a core substrate having an outer layer circuit and having a coefficient of thermal expansion of -60 to 150 ° C of 10 to 25 ppm / ° C. Laminating a metal layer having a coefficient of −5 to 8 ppm / ° C., removing a portion of the metal layer to form a pad and electrically connecting the pad and the outer circuit of the core substrate.
본 발명에 따른 다층 인쇄회로기판 제조방법의 실시 예들은 다음과 같은 특징들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 다층 인쇄회로기판을 제공하는 단계에서, 금속층의 열팽창 계수가 -3 ~ 5 ppm/℃일 수 있다. 그리고 금속층을 제거하는 단계에서, 금속층의 잔존율은 50% 이상일 수 있으며, 잔존하는 금속층과 패드 사이에는 절연 물질이 충진될 수 있다. Embodiments of the method of manufacturing a multilayer printed circuit board according to the present invention may have one or more of the following features. For example, in the step of providing a multilayer printed circuit board, the coefficient of thermal expansion of the metal layer may be -3 to 5 ppm / ° C. In the removing of the metal layer, the residual ratio of the metal layer may be 50% or more, and an insulating material may be filled between the remaining metal layer and the pad.
금속층은 인바(invar)를 포함하고, 인바에는 동이 부착될 수 있다. 그리고 금속층의 일면에 미세한 요철을 형성한 후 층간 절연층을 개재하여 금속층을 적층하거나, 동박에 흑색 산화동 처리 또는 맥크사의 CZ 처리를 수행한 후 금속층을 적층할 수 있다. 그리고 패드에는 반도체 칩과 연결되는 솔더 볼이 형성될 수 있다. The metal layer includes invar, and copper may be attached to the invar. In addition, after forming fine concavo-convex on one surface of the metal layer, the metal layer may be laminated through the interlayer insulating layer, or the metal layer may be laminated after black copper oxide treatment or Mack CZ treatment. In addition, a solder ball connected to the semiconductor chip may be formed on the pad.
본 발명의 다른 측면에 따른 다층 인쇄회로기판은, 외층회로를 구비하고 -60 ~ 150℃의 열팽창 계수가 10 ~ 25 ppm/℃인 코어기판, 코어기판의 양 외측에 적층되며 열팽창 계수가 -5 ~ 8ppm/℃의 금속층을 포함하고, 금속층에는 금속층의 일부가 제거되어 형성되며 코어기판의 외층회로와 전기적으로 연결되는 패드를 구비한다. According to another aspect of the present invention, a multilayer printed circuit board includes a core substrate having an outer layer circuit and having a thermal expansion coefficient of -60 to 150 ° C. of 10 to 25 ppm / ° C., laminated on both outer sides of the core substrate, and having a coefficient of thermal expansion of -5. It includes a metal layer of ~ 8ppm / ℃, the metal layer is formed by removing a portion of the metal layer is provided with a pad that is electrically connected to the outer circuit of the core substrate.
본 발명의 실시 예들에 따른 다층 인쇄회로기판은 다음과 같은 특징을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 금속층의 열팽창 계수는 -3 ~ 5 ppm/℃일 수 있으며, 금속층의 잔존율은 50% 이상일 수 있다. 그리고 잔존하는 금속층과 패드 사이에는 절연 물질이 충진될 수 있다. Multilayer printed circuit board according to embodiments of the present invention may have one or more of the following features. For example, the coefficient of thermal expansion of the metal layer may be -3 to 5 ppm / ℃, the residual ratio of the metal layer may be 50% or more. An insulating material may be filled between the remaining metal layer and the pad.
금속층은 인바(invar)를 포함할 수 있고, 인바의 표면에는 동이 부착될 수 있다. 그리고 금속층의 일면에는 미세한 요철이 형성될 수 있으며, 동박에는 흑색 산화동 처리 또는 맥크사의 CZ 처리에 의해 미세한 요철이 형성될 수 있다. 그리고 패드에는 반도체 칩과 연결되는 솔더 볼이 형성될 수 있다. The metal layer may comprise an invar, and copper may be attached to the surface of the invar. In addition, fine unevenness may be formed on one surface of the metal layer, and fine unevenness may be formed on the copper foil by black copper oxide treatment or CZ treatment of Mack's company. In addition, a solder ball connected to the semiconductor chip may be formed on the pad.
본 발명은 기판 전체의 열팽창이 작은 다층 인쇄회로기판 제조방법을 제공할 수 있다. The present invention can provide a method for manufacturing a multilayer printed circuit board with small thermal expansion of the entire substrate.
본 발명은 플립칩의 탑재 접속 시 휨 및 뒤틀림을 방지할 수 있는 다층 인쇄회로기판 제조방법을 제공할 수 있다. The present invention can provide a method for manufacturing a multilayer printed circuit board which can prevent bending and warping during flip connection of a flip chip.
이하, 본 발명에 따른 다층 인쇄회로기판 및 그 제조방법의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, an embodiment of a multilayer printed circuit board and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the same or corresponding components are given the same reference numerals. And duplicate description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 인쇄회로기판 제조방법을 나타내는 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a multilayer printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 인쇄회로기판 제조방법은, 외층회로를 구비하고 -60 ~ 150℃의 열팽창 계수가 10 ~ 25 ppm/℃인 코어기판을 제공하는 단계, 코어기판의 양 외측에 열팽창 계수가 -5 ~ 8ppm/℃인 금속층을 적층하는 단계, 금속층의 일부를 제거하여 패드를 형성하고 패드와 코어기판의 외층회로를 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다. 1, a method of manufacturing a multilayer printed circuit board according to an embodiment of the present invention includes the steps of providing a core substrate having an outer layer circuit and having a thermal expansion coefficient of -60 to 150 ° C of 10 to 25 ppm / ° C, Laminating a metal layer having a thermal expansion coefficient of −5 to 8 ppm / ° C. on both sides of the core substrate, and removing a part of the metal layer to form a pad and electrically connecting the pad and the outer circuit of the core substrate.
본 실시 예에 따른 다층 인쇄회로기판 제조방법은, 코어기판의 양면에 열팽창 계수가 코어기판에 비해 적은 금속층을 적층함으로써 반도체칩과 유사한 열팽창계수를갖는 다층 프린트 배선판에 플립칩을 탑재 접속했을 때 인쇄회로기판 전체의 휨 및 뒤틀림을 방지한 점에 특징이 있다. 이와 같은 방법에 의해 제작된 다층 인쇄회로기판은 패드에 일반적인 솔더 볼, 납 성분이 없는 솔더 볼 및 금으로 형성된 솔더 볼 등 공지의 것을 사용하여 반도체 칩을 실장할 수 있다. 또한, 무연솔더로 플립칩을 탑재 접속한 반도체 플라스틱 패키지에서는 냉열 사이클시험 등에서, 솔더의 클랙이나 박리가 없이 신뢰성이 우수하다.In the method of manufacturing a multilayer printed circuit board according to the present embodiment, when a flip chip is mounted and connected to a multilayer printed wiring board having a thermal expansion coefficient similar to that of a semiconductor chip by laminating a metal layer having a lower thermal expansion coefficient than that of the core substrate on both sides of the core substrate. It is characterized by preventing bending and warping of the entire circuit board. The multilayer printed circuit board manufactured by the above method may be mounted on a semiconductor chip by using a known one such as a general solder ball, a solder ball free of lead, and a solder ball formed of gold on a pad. In addition, in a semiconductor plastic package in which a flip chip is mounted and connected with a lead-free solder, reliability is excellent without a crack or peeling of the solder in a cold heat cycle test or the like.
이하에서는, 도 2 내지 도 6을 참조하면서 본 발명의 실시 예에 따른 다층 인쇄회로기판 제조방법에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a multilayer printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6.
도 2는 코어기판(120)의 양 외측에 층간 절연층(148) 및 금속층(140)을 순차 적으로 위치시킨 상태를 도시하는 단면도이고, 도 3은 도 2에서 층간 절연층(148) 및 금속층(140)을 적층한 상태를 도시하는 단면도이다. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a state in which the
도 2를 참조하면, 코어기판(120)을 중심으로 양 외측에는 층간 절연층 및 금속층(140)을 순차적으로 적층한다. 코어기판(120)은 일반적으로 -60 ~ 150℃ 에서 열팽창율이 10~25 ppm/℃이다. 그리고 금속층(140)의 열팽창 계수는 -5 ~ 8ppm/℃이다. 따라서 금속층(140)의 열팽창 계수가 코어기판(120)에 비해 작기 때문에 금속층(140)은 코어기판(120)의 열팽창계수를 억제하여 전체의 열팽창계수를 작게 해서 반도체칩의 열팽창계수와 비슷하게 되고, 플립칩을 탑재 접속하는 범프 금속도 반도체칩과 가까운 열팽창계수의 것을 사용함으로써 리플로우 공정에서 플립칩을 탑재 접속할 때의 반도체 칩과 범프간의 응력이 작아지기 때문에 다층인쇄회로기판의 휨 또는 뒤틀림을 방지하며, 반도체 칩이 실장된 후에도 전체적으로 우수한 신뢰성을 얻을 수 있게 한다.Referring to FIG. 2, an interlayer insulating layer and a
코어기판(120)의 코어 절연층(124)의 양면에는 내층회로(126) 및 빌드업 절연층(122)이 순차적으로 형성되어 있으며, 최외층에는 외층회로(136)가 형성되어 있다. 빌드업 절연층(122)은 코어 절연층(124)의 양 외측에 동일한 층 수로 적층될 수 있다. 그리고 코어 절연층(124)의 사이에는 빌드업용 수지 조성물 또는 IVH 충진 잉크(132)가 충진되어 있다. The
코어기판(120)으로는 일반적인 다층 인쇄회로기판이 사용될 수 있다. 예를 들면, 에폭시 수지 조성물 회로기판, 폴리이미드 수지 조성물 회로기판, 시안산 에스테르계 수지 조성물 회로기판, 시안산 에스테르 마레이미드계 수지 조성물 회로 기판, 벤조시크로브텐계 수지 조성물 회로기판, 관능기 함유 폴리페닐렌 에테르 수지 조성물 회로기판 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 중에서 에폭시 수지 또는 시안산 에스테르계 수지 조성물은 상대적으로 가격이 저렴한 장점을 가진다. As the
일반적으로 코어기판(120)에 사용되는 양면 동장적층판은 보강기재로서 무기 또는 유기 섬유의 부직포 또는 직포를 사용할 수 있다. 무기 섬유로는, 예를 들어, E, D (S), NE 유리 섬유 등이 있다. 또한, 유기 섬유로는 폴리 옥시벤졸(poly-oxibenzol) 섬유, 전방향족 폴리아미드 섬유 또는 액정 폴리에스텔 섬유 등의 내열성 섬유가 있다. 그리고 폴리이미드 필름, 전방향족 폴리아미드 필름 또는 액정 폴리에스테르 필름 등도 보강기재로서 사용할 수 있다. 이와 같은 기재는 수지와의 밀착성을 향상시키기 위해서 기재의 표면에 공지의 처리, 예를 들면, 유리 섬유 천 등의 무기 섬유에서는 실란 커플링제 처리, 필름재 등의 유기물에서는 플라즈마 처리, 코로나 처리, 각종 약품 처리 또는 블래스트(blast) 처리 등을 선택적으로 수행할 수 있다. 그리고 필름재의 경우에는 필름의 양 면에 접착제를 부착하여 동박을 접착하거나 직접 동박을 공지의 방법으로 접착시킨 동장시트를 사용할 수 있다. In general, the double-sided copper clad laminate used for the
동장적층판 및 빌드업 절연층(122)은 일반적으로 공지의 열경화성 수지, 열가소성 수지, UV경화성 수지, 불포화기 함유 수지 등이 1종 혹은 2종 이상 조합되어 형성될 수 있다. 특히, 열경화성 수지 조성물 또는 융점 270℃ 이상의 내열 열가소성 수지 조성물이 사용될 수 있다. In general, the copper-clad laminate and the build-up insulating
코어기판(120)의 절연층의 수지로서 사용되는 열경화성 수지는 일반적으로 공지의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 에폭시 수지, 시안산에스테르 수지, 비스마레이미드 수지, 폴리이미드 수지, 관능기 함유 폴리페닐렌 에테르 수지, 카르드 수지, 또는 페놀 수지 등과 같은 공지의 수지가 단독 혹은 2종 이상 배합한 조성으로 사용된다. 그리고 더욱 더 좁아지는 스루홀간 또는 회로간의 마이그레이션(migration)을 방지하기 위해서는 시안산 에스테르계 수지가 사용될 수 있다. 또한, 인으로 난연화 된 공지의 상기 수지도 사용될 수 있다.As the thermosetting resin used as the resin of the insulating layer of the
본 실시 예에 따른 열경화성 수지는 그 자체를 가열하는 것으로써 경화되지만 경화 속도가 늦고 생산성에 뒤떨어지기 때문에, 열경화성 수지에 경화제 또는 열경화 촉매를 적정량 사용할 수 있다. The thermosetting resin according to the present embodiment is cured by heating itself, but since the curing speed is slow and the productivity is inferior, an appropriate amount of a curing agent or a thermosetting catalyst can be used for the thermosetting resin.
이와 같은 열경화성 수지에 조성물로서 공지의 여러 가지의 첨가물을 배합한 것이 일반적으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 이외의 열경화성 수지, 열가소성 수지, 그 외의 수지, 공지의 유기·무기 충전제, 염료, 안료, 증점제, 윤활제, 소포제, 분산제, 레벨링제, 광택제, 칙소성(Thixoproic) 부여제 등의 각종 첨가제가 목적 및 용도에 의해서 적정량 첨가될 수 있다. 또한, 난연제도 인, 브롬로 난연화 된 것, 논할로겐 타입(non halogen type) 등이 사용 가능하다.What mix | blends various well-known additives as a composition with such a thermosetting resin can be used generally. For example, thermosetting resins, thermoplastic resins, other resins, well-known organic and inorganic fillers, dyes, pigments, thickeners, lubricants, defoamers, dispersants, leveling agents, gloss agents, thixoproic imparting agents other than the above Various additives may be added in appropriate amounts depending on the purpose and use. In addition, flame retardants, flame retardant with bromine, non-halogen type (non halogen type) and the like can be used.
열가소성 수지는 일반적으로 공지의 것을 사용할 수 있다. 구체적으로, 액정 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리 아미드이미드 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지 등을 1종 혹은 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 그리고 열가소성 수지로서 고온의 리플로우 처리 과정에서 배선판에 불량이 발생하지 않는 온도, 예를 들면 270℃ 이상의 융점을 갖는 것을 사용할 수 있다. 그리고 열가소성 수지 내에도 전 술한 각종 첨가제를 적정량 첨가하는 것이 가능하다. 그리고 열가소성 수지와 열경화성 수지를 혼합하여 사용할 수 있다. Generally known thermoplastic resins can be used. Specifically, liquid crystal polyester resins, polyurethane resins, polyamideimide resins, polyphenylene ether resins and the like may be used alone or in combination of two or more thereof. And as a thermoplastic resin, the thing which has a melting point of 270 degreeC or more which temperature does not produce a defect in a wiring board in the high temperature reflow process can be used. It is also possible to add appropriate amounts of the various additives described above in the thermoplastic resin. And a thermoplastic resin and a thermosetting resin can be mixed and used.
상기 열경화성 수지 및 열가소성 수지 외에, UV로 경화하는 수지 또는 급진적으로 경화하는 수지 등을 1종 혹은 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 그리고 가교를 촉진하는 광중합 개시제, 래디칼 중합 개시제 또는 전술한 각종 첨가제를 적정량 배합하여 사용할 수 있다. In addition to the thermosetting resin and the thermoplastic resin, one or two or more kinds of resins cured with UV or radically cured resins can be used. And the photoinitiator which promotes crosslinking, a radical polymerization initiator, or the various additives mentioned above can be mix | blended and used suitably.
코어기판(120)을 제조하는 경우, 반드시 상기의 동일 수지 조성물의 재료만을 사용할 필요는 없고, 예를 들면, 코어 절연층(124)으로 E 유리 섬유 직포 기재 에폭시 수지 조성물 동장적층판을 사용하고, 빌드업 절연층(122)으로서 보강기재가 들어가 있지 않은 B스테이지 시안산 에스테르계 수지 조성물의 동박 첨부 시트, B스테이지 불포화기 함유 폴리페닐렌 에테르 수지 조성물의 시트 등을 사용할 수 있다. When manufacturing the
코어기판(120)은 일반적으로 공지의 방법으로 제작되는 다층 인쇄회로기판이며 염가의 재료, 예를 들면, E 유리 섬유 직포기재 에폭시 수지 조성물, E 유리 섬유 직포기재 시안산에스테르 수지 조성물 등의 동장적층판, 프리프레그 등을 이용할 수 있다. 이때, 코어기판(120)의 열팽창 계수를 낮게 하고자 하는 경우에는 고가의 전방향족 폴리아미드 섬유 또는 T(S) 유리 섬유 직포를 단독 혹은 조합하여 동장 적층판이나 프리프레그 등으로서 사용하여, 열팽창 계수를 10ppm/℃에 가깝게 할 수 있다. The
코어기판(120)의 제조 방법은 특히 한정은 없지만, 종래의 서브트랙티 브(subtractive) 방법 또는 세미 애더티브(semi-additive) 방법 등이 있다. 코어기판(120)의 열팽창 계수는 TMA 등의 공지의 방법으로 측정하지만, 보강기재 또는 사용하는 수지가 다른 경우에는 이것들을 종합한 열팽창 계수로 나타낸다.The method of manufacturing the
금속층(140)은 최외층에 위치하며 인바(invar)로 이루어지는 제1 금속층(142), 블라인드 비어홀을 형성하는 부분을 에칭하여 형성된 인바의 제2 금속층(146) 및 제1 금속층(142) 및 제2 금속층(146) 사이에 개재되는 절연층(144)을 포함한다. The
본 실시 예에서 사용되는 제1 금속층(142) 또는 제2 금속층(146)으로는, 특히 한정은 없지만, 인바(invar), 동 인바(copper invar) 등의 합금이 사용된다. 인바는 철(Fe)과 니켈(Ni)의 합금으로서 열팽창 계수가 100℃ 이하에서 1ppm/℃이하이다. 인바에 코발트(Co), 망간(Mn), 니오브(Nb), 질화 알루미늄(AlN) 등을 소량 첨가하여 사용할 수 있다. 또한, 이것을 에이징(aging)한 재료도 사용 가능하다. The
동 인바는 인바의 양면에 두께 1~200μm의 동을 압연으로 부착한 3층 구조의 금속일 수 있다. 물론, 1μm 이하의 동층을 스퍼터링(sputtering) 등으로 접착한 3층 구조의 금속박도 사용할 수 있다. 동의 두께가 두꺼우면 동의 열팽창 계수가 17ppm/℃로 크기 때문에, 일체화된 동 인바는 열팽창율이 8 ppm/℃를 넘지 않기 위해 동층의 두께가 얇은 것을 사용한다. 동층이 두꺼운 경우에는 양면의 동층을 에칭하여 그 두께를 5μm 이하로 할 수 있다. 또한, 동층이 얇을 때는 한 면에 동층이 부착한 동 인바도 사용 가능하다. 동을 대신하여 니켈과 같은 다른 금속을 사용할 수 있다.The copper invar may be a metal having a three-layer structure in which copper having a thickness of 1 to 200 μm is attached to both surfaces of the invar by rolling. Of course, the metal foil of the 3-layered structure which adhere | attached 1 micrometer or less copper layer by sputtering etc. can also be used. If the thickness of copper is thick, the coefficient of thermal expansion of copper is 17ppm / ° C. Therefore, the integrated copper invar uses a thin copper layer so that the coefficient of thermal expansion does not exceed 8ppm / ° C. When the copper layer is thick, the copper layers on both sides may be etched to have a thickness of 5 μm or less. In addition, when the copper layer is thin, a copper inbar having a copper layer attached to one side may be used. Instead of copper, other metals such as nickel can be used.
금속층(140)의 열팽창 계수, 두께 및 사용되는 동박의 매수는 코어기판(120)의 열팽창율을 감안하여 선택한다. 물론, 3층 이상의 구조를 가진 저열팽창 계수의 금속으로 코어기판(120)을 제작하는 것도 가능하다. 그리고 금속층(140)이 작은 층수로도 원하는 열팽창 계수를 얻기 위해서는 추후의 과정에서 금속층(140)의 잔존율을 높일 수 있는데, 이에 대해서는 아래에서 구체적으로 설명하기로 한다. The coefficient of thermal expansion, thickness, and number of sheets of copper foil used for the
도 3을 참조하면, 프리프레그 등과 같은 층간 절연층(148)을 이용해 금속층(140)을 코어기판(120)의 양 외측에 적층하여 일체화 한다. 이때, 화학적 에칭(chemical etching) 또는 샌드 블라스트 등으로 코어기판(120)에 미세한 요철을 형성할 수 있고, 경우에 따라서는 화학처리도 가능하다. Referring to FIG. 3, the
또한, 동 인바의 경우 표층의 동박을 두께 방향으로 얇게 에칭하여 1~3μm의 두께로 한 후, 이 동박을 공지의 흑색 산화동 처리 또는 맥크사의 CZ 처리 등을 하여 프리프레그 등과 같은 층간 절연층(148)을 적층 성형한다. 동층을 두껍게 남겼을 경우는 열팽창 계수가 커진다. 물론, 수지 조성물과의 접착성을 향상시키는 일반적인 전해 동박 매트면 처리도 가능하다.In the case of copper invar, the copper foil of the surface layer is etched thinly in the thickness direction to have a thickness of 1 to 3 μm, and then the copper foil is subjected to a known black copper oxide treatment or CZ treatment of Mack, etc. to obtain an interlayer insulating layer such as prepreg (148). ) Is laminated. If the copper layer remains thick, the coefficient of thermal expansion increases. Of course, general electrolytic copper foil mat surface treatment which improves adhesiveness with a resin composition is also possible.
동 인바 또는 인바를 가공하여 비어홀(via hole)을 형성하는 방법은, 예를 들어, UV-YAG 레이저, 다이아몬드 드릴 또는 에칭 등을 단독 혹은 병행하는 방법이 있다. 또한, 회로 제작에는 염화 제2 철 등의 에칭액을 사용할 수 있다. 이와 같은 방법에 의해서 제2 금속층(146)의 일부를 제거하여 외층의 패드(도 4의 162 참조)와 코어기판의 외층회로(136)를 연결하는 비어홀(도 4의 166 참조)을 형성할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. As a method of forming the via hole by processing the copper invar or the invar, for example, there is a method in which a UV-YAG laser, a diamond drill, or etching is performed alone or in parallel. In addition, etching liquids, such as ferric chloride, can be used for circuit preparation. In this way, a portion of the
도 4는 금속층(140)을 적층한 후 제1 금속층(142)에 패드(162) 및 패드(162)와 코어기판의 외층회로(136)가 연결되는 비어홀(166)을 형성한 상태를 도시하는 단면도이다. 4 illustrates a state in which a
도 4를 참조하면, 최외층에 위치하는 제1 금속층(142)은 그 일부가 제거되어 패드(162)가 형성된다. 그리고 패드(162)와 금속 잔존부(168) 사이에는 절연을 위해서 솔더 레지스트(164)가 형성되고, 패드(162)와 코어기판의 외층회로(136)는 비어홀(166)에 의해 연결된다. 패드(162)에는 추후의 공정에 의해 솔더 볼(도 6의 174 참조)이 형성된다. 그리고 필요에 따라서 다층 인쇄회로기판(100)에는 스루홀(152)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 4, a portion of the
도 5는 제1 금속층(142)의 일부가 제거되어 형성된 패드(162) 및 금속 잔존부(168)를 나타낸다. 5 illustrates a
패드(162)에는 솔더 볼(도 6의 174)이 형성된다. 패드(162)의 형상은 일반적으로 원형이지만, 반도체 칩의 접속용 패드에 따라서 그 형상이 달라질 수 있음은 물론이다. 그리고, 위에서 설명한 바와 같이, 패드(162)와 금속 잔존부(168)의 면적을 원래 제1 금속층(142) 면적의 약 50% 이상이 되도록 함으로써 금속층의 열팽창율 증가를 방지할 수 있다. The
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다층 인쇄회로기판(100)에 반도체 칩(172)을 실장하여 플립칩 패키지(160)를 형성한 상태를 도시하는 단면도이다. 6 is a cross-sectional view illustrating a state in which a
도 6을 참조하면, 다층 인쇄회로기판(100)의 패드(162)에는 솔더 볼(174)이 형성된다. 솔더 볼(174)은 반도체 칩(172)의 접속용 패드(176)와 연결되어 있다. 패드(162) 상에는 금 등과 같은 전기 전도성이 우수한 금속층이 형성될 수도 있다. 그리고 도 6에서는 다층 인쇄회로기판(100)의 양 면에 반도체 칩(172)을 실장하였지만, 필요에 따라서 한 면에만 반도체 칩(172)을 실장할 수도 있다. Referring to FIG. 6,
그리고 본 실시 예에 따른 다층 인쇄회로기판(100)은 플립칩 방식에 의해 반도체 칩을 실장하지만, 와이어 본딩을 이용하여 반도체 칩을 실장할 수도 있다. 또한, 한 면에 반도체 칩을 실장하는 경우 반대 면에는 솔더 볼을 메인보드 접속용으로서 접착해 볼 그리드 어레이 패키지(ball grid array package)로 형성할 수도 있다. The multilayer printed
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다층 인쇄회로기판(100)에 반도체 칩(172)을 실장하여 플립칩 패키지(160)를 형성한 상태를 도시하는 단면도로서, 패드(162)에서 연장된 부분(163)에 솔더 볼(174)이 형성된 상태를 도시한다. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a
도 7에서와 같이, 비어홀(166) 부분을 피하여 패드(162)에서 연장된 부분(163)에 솔더 볼(174)을 형성할 수 있다. 이로 인해, 솔더 볼(174)을 용이하게 위치 설정할 수 있다. As shown in FIG. 7, the
이하에서는 본 발명에 따른 실시 예 및 비교 예를 대비함으로써 본 발명의 구성 및 특징을 더욱 구체적으로 설명한다. 이하에서 "부"는 특별히 언급이 없는 한 중량부를 나타낸다. Hereinafter, the configuration and features of the present invention will be described in more detail by preparing examples and comparative examples according to the present invention. Hereinafter, "part" means a weight part unless there is particular notice.
실시 예 1Example 1
(1) 코어기판 제작(1) Core board production
두께 12μm의 전해 동박을 양면에 붙인 절연층 두께 0.2 mm의 에폭시계 양면 동장적층판(상품명;ELC-4785 GS, CTEα1;11ppm/℃, 스미토모 베이크라이트㈜)의 표층 동박을 에칭하여 두께 1.8μm로 한다. 그리고 금속 드릴로 구멍 내경이 150μm인 관통 구멍을 형성하고 디스미어(desmear) 처리한 후 무전해 동도금 0.9μm, 전해 동도금을 20μm 부착한다. 그 후, 서브트랙티브(subtractive) 방법에 의해서 라인/스페이스=40/40μm의 회로를 형성한 후 흑색 산화동 처리를 한다. 그리고 이 양면에 두께 40μm의 빌드업(build up) 시트(상품명;APL-3601, 스미토모 베이크라이트㈜)를 각 1매 두고, 그 양 외측에 두께 12μm의 전해 동박을 배치한 후 200℃, 25kgf/cm2 및 2mmHg의 진공에서 90분간 적층 성형해 4층 양면 동장적층판을 제작한다.The surface layer copper foil of the epoxy-type double-sided copper clad laminated board (brand name; ELC-4785GS, CTEα1; 11ppm / degree, Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) of thickness 0.2mm which insulated the electrolytic copper foil of thickness 12μm on both surfaces is etched, and it is 1.8 micrometer in thickness . Then, a through hole having a hole inner diameter of 150 μm was formed using a metal drill, and after desmear treatment, 0.9 μm of electroless copper plating and 20 μm of electrolytic copper plating were attached. Thereafter, a circuit of line / space = 40/40 μm is formed by a subtractive method, followed by black copper oxide treatment. Then, each of the two sheets of 40 μm-thick build up sheet (trade name; APL-3601, Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) was placed on each side, and 12 μm-thick electrolytic copper foil was placed on both sides thereof, and then 200 ° C and 25 kgf / A four-layer double-sided copper clad laminate was produced by lamination for 90 minutes in a vacuum of cm 2 and 2 mmHg.
그리고 전해 동박의 표층을 2.0μm까지 에칭하고 UV-YAG 레이저를 이용하여 직경 50μm의 블라인드 비어홀을 형성한 후 디스미어 처리를 한다. 그 후, 구멍 내부를 동도금으로 충전한 후 표면에 외층회로를 제작했다. 이와 같은 과정을 반복하여 6층의 인쇄회로기판 A(코어기판)를 제작하였다. 또한, 인쇄회로기판 A의 표면에 맥크사의 CZ 처리를 수행하여 6층의 인쇄회로기판 B를 형성하였다. 인쇄회로기판 A는 반도체 칩을 탑재 접속하는 범위의 세로 방향의 열팽창율이 17.8 ppm/℃(TMA 측정)를 나타낸다. Then, the surface layer of the electrolytic copper foil is etched to 2.0 μm, a blind via hole having a diameter of 50 μm is formed using a UV-YAG laser, and then desmeared. Then, after filling the inside of a hole with copper plating, the outer layer circuit was produced on the surface. This process was repeated to produce a six-layer printed circuit board A (core substrate). In addition, the CZ treatment of Mack Corporation was performed on the surface of the printed circuit board A to form a six-layer printed circuit board B. The printed circuit board A has a thermal expansion coefficient of 17.8 ppm / 占 폚 (TMA measurement) in the longitudinal direction of the range in which the semiconductor chip is mounted and connected.
(2) 금속층이 적층된 다층 인쇄회로기판 제작 (2) Manufacture of multilayer printed circuit board with metal layer
두께 20μm 및 50μm의 인 바(Fe-Ni-Co합금;열팽창 계수 0.4ppm/℃, 히타치 금속㈜)에 미세한 표면 요철(Rz; 3.2μm)을 형성한 후 두께 30μm의 금속 절연층(상품명;APL-3651, 스미토모 베이크라이트㈜)의 양면에 200℃, 30kgf/cm2 및 2mmHg의 진공 하에서 90분간 적층 성형하여 금속층을 형성한다. 그리고 두께 50μm의 인바를 염화 제2 철 용액으로 회로를 형성하여 금속층 C를 형성한다. 30 µm thick metal insulating layer (trade name; APL) after forming fine surface unevenness (Rz; 3.2 µm) in an in-bar (Fe-Ni-Co alloy; thermal expansion coefficient 0.4 ppm / ° C, Hitachi Metal Co., Ltd.) having a thickness of 20 µm and 50 µm. -3651, Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) was laminated on both sides under vacuum at 200 ° C., 30 kgf / cm 2, and 2 mmHg for 90 minutes to form a metal layer. Then, a 50 μm-thick Invar circuit was formed with a ferric chloride solution to form a metal layer C.
이와 같이 형성된 금속층을 상기 6층의 인쇄회로기판 B의 양 외층에 두께 40μm의 층간 절연층 APL-3651을 각 1매 두고 금속층 C를 적층하여 10층의 동장적층판 D를 제작하였다. 그리고 이 위에 홀 형성용 보조 시트(상품명;LE400, 미츠비시 가스화학㈜)를 두고 아래 쪽에는 두께 1.6 mm의 종이 페놀판을 두며, 지름이 200μm인 다이아몬드 드릴로 관통 구멍을 형성한다. 그 후, 상하의 홀 형성용 보조 시트를 제거한 후 양면에 UV-YAG 레이저를 이용하여 직경 85μm의 블라인드 비어홀을 형성한 후 디스미어 처리를 수행하여 전면에 두께 710Å으로 스퍼터링(sputtering) 해서 동막을 형성했다.The metal layer thus formed was stacked on both outer layers of the six-layer printed circuit board B, each having an interlayer insulating layer APL-3651 having a thickness of 40 μm, and the metal layer C was laminated to prepare 10 copper-clad laminates D. A hole-forming auxiliary sheet (trade name; LE400, Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) was placed on top of this, and a paper phenol plate of 1.6 mm thickness was placed on the bottom, and a through hole was formed by a diamond drill having a diameter of 200 μm. Subsequently, after removing the upper and lower hole forming auxiliary sheets, blind via holes having a diameter of 85 μm were formed on both sides by using a UV-YAG laser, and then desmearing was performed to sputter with a thickness of 710 kPa on the front surface to form a copper film. .
그리고 무전해 동도금으로 동박을 0.9μm 형성한 후 전해 동도금으로 블라인드 비어홀을 충전하였다. 또한, 표면에 동도금 된 동층을 두께 1.3μm가 될 때까지 에칭하여 동의 두께를 얇게 하였다. 그리고 표면에 피치 400μm로 접속용 단자지름이 180μm인 랜드를 형성했다. 최외층 및 위로부터 2층의 인바 부분은 회로 형성 부분을 제외함으로써 가능한 한 인바의 잔존율을 높게 하였다. 이 양 표면에 두께 15μm로 솔더 레지스터(상품명;PSR4000AUS308, 타이요 잉크제조㈜)를 형성해, 스루홀 내를 포함한 동노출 부분을 니켈 도금 5μm 및 금 도금 0.2μm를 실시하여 10층의 인쇄회로기판 E를 제작하였다. And after forming 0.9μm of copper foil with electroless copper plating, blind via holes were filled with electrolytic copper plating. Moreover, the copper layer copper-plated on the surface was etched until it became 1.3 micrometers in thickness, and the thickness of copper was thinned. A land having a pitch of 400 µm and a terminal diameter of 180 µm were formed on the surface. The inba part of the outermost layer and the two layers from the top made the inba residual ratio as high as possible by excluding a circuit formation part. Solder resistors (trade name: PSR4000AUS308, Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd.) were formed on both surfaces to form a thickness of 15 µm, and copper exposed portions including the through holes were subjected to nickel plating 5 μm and gold plating 0.2 μm, respectively. Produced.
인쇄회로기판 E에 무연 솔더 볼(Sn-3.5Ag, 용해 온도 221~223℃)을 이용하여 반도체 칩을 리플로우 공정을 통해 최고 온도 260℃으로 가열하여 접착했다.The semiconductor chip was bonded to the printed circuit board E using a lead-free solder ball (Sn-3.5Ag, melting temperature of 221 to 223 캜) and heated to a maximum temperature of 260 캜 through a reflow process.
이와 같은 공정을 통해 형성된 플립칩 패키지에 대한 실험 결과를 표 1에 나타내었다. Table 1 shows the experimental results of the flip chip package formed through such a process.
실시 예 2Example 2
(1) 코어기판 제작(1) Core board production
2,2,-나사(4-시아나트페닐) 프로판 모노머 550부를 150℃에 용해시킨 후 교반 품질 4.5시간 반응시켜 모노머와 프리폴러머의 혼합물을 얻었다. 이것을 메틸 에틸케톤에 용해하고 비스페놀 A형 에폭시수지(상품명:에피코트 1001, 일본 에폭시 레진㈜) 100부, 페놀 노볼락형 에폭시수지(상품명:DEN-431, 다우 케미컬㈜) 150부, 크레졸 노볼락형 에폭시수지(상품명:ESCN-220 F, 스미토모 화학공업㈜) 200부를 배합한 후, 경화 촉매로서 옥틸산아연을 0.2부 메틸 에틸 케톤에 용해해 교반 및 혼합하여 바니스 F를 형성하였다. 그리고 무기 충전제 구상 실리카(평균 입자 지름;0.9μm) 1000부를 더해 교반 및 분산하여 바니스 G로 하였다. After dissolving 550 parts of 2,2,-screw (4-cyanaphenyl phenyl) propane monomers at 150 degreeC, it stirred for 4.5 hours of stirring quality, and obtained the mixture of a monomer and a prepolymer. This was dissolved in methyl ethyl ketone, 100 parts of bisphenol A type epoxy resin (trade name: Epicoat 1001, Nippon Epoxy Resin Co., Ltd.), 150 parts of phenol novolak type epoxy resin (brand name: DEN-431, Dow Chemical Co., Ltd.), cresol novolac After blending 200 parts of a type epoxy resin (trade name: ESCN-220F, Sumitomo Chemical Co., Ltd.), zinc octylate was dissolved in 0.2 parts of methyl ethyl ketone as a curing catalyst, stirred and mixed to form varnish F. And 1000 parts of inorganic filler spherical silica (average particle diameter; 0.9 micrometer) were added, it stirred, and it disperse | distributed and it was set as varnish G.
한편, 두께 200μm의 아라미드 섬유(aramid fiber) 직포에 바니스 F를 함침 및 건조하고, 겔화 시간(at170℃) 112초, 수지 조성물 함유량 43 중량%의 프리프 레그 H를 제작하였다. On the other hand, varnish F was impregnated and dried to aramid fiber woven fabric having a thickness of 200 µm, and prepreg H having a resin composition content of 43% by weight was produced at 112 seconds for gelation time (at170 ° C).
또한, 두께 50μm의 T(S) 유리 섬유 직포기재에 바니스 G를 함침 및 건조하고, 겔화 시간(at170℃) 146초, 수지 조성물 함유량 73 중량%의 프리프레그 I를 제작했다.Furthermore, varnish G was impregnated and dried to a 50 micrometer-thick T (S) glass fiber woven base material, and the prepreg I of 73 weight% of resin composition content was produced for 146 seconds of gelation time (at170 degreeC).
프리프레그 H를 1매 사용해 그 양 외측에 두께 12μm의 전해 동박을 두고 190℃, 20kgf/cm2, 2mmHg의 진공에서 90분간 적층 성형해 두께 0.2mm의 양면 동장적층판을 제작했다. 이 양면 동장적층판의 양면의 동박을 1.4μm까지 에칭한 후, 탄산 가스 레이저에서 직경 150μm의 관통 구멍을 형성하고 디스미어 처리 후에 무전해 동도금 0.9μm, 전해 동도금 20μm를 형성하였다. 그리고 서브트랙티브법을 이용하여 표면에 라인/스페이스=40/40μm의 회로를 형성하였다. 또한, 동박에 맥크사의 CZ 처리를 가한 후, 이 양 외측에 두께 40μm의 프리프레그(상품명;APL-3651, 스미토모 베이크라이트㈜)를 각 1매 배치한 후 외측에 두께 12μm의 전해 동박을 배치해, 똑같이 적층 성형해 4층 양면 동장적층판을 제작했다.One piece of prepreg H was used, and an electrolytic copper foil having a thickness of 12 μm was placed on both sides thereof, and laminated at 90 ° C., 20 kgf / cm 2 , and vacuum of 2 mmHg for 90 minutes to prepare a double-sided copper clad laminate having a thickness of 0.2 mm. After etching the copper foil of both surfaces of this double-sided copper clad laminated board to 1.4 micrometer, the through hole of 150 micrometers in diameter was formed with the carbon dioxide laser, and 0.9 micrometer of electroless copper plating and 20 micrometers of electrolytic copper plating were formed after the desmear process. And the circuit of line / space = 40 / 40micrometer was formed in the surface using the subtractive method. Further, after applying CZ treatment to Mack's copper foil, a prepreg (trade name; APL-3651, Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) having a thickness of 40 μm was placed on both sides, and an electrolytic copper foil having a thickness of 12 μm was placed on the outside. In the same manner, the laminate was molded to produce a four-layer double-sided copper clad laminate.
상기 4층 양면 동장적층판 표면의 동박을 두께 1.3μm까지 에칭한 후 이 표면에 UV-YAG 레이저를 조사해 직경 50μm의 블라인드 비어홀을 형성하였다. 그리고 디스미어 처리한 후에 홀 내부를 동도금으로 충전하였다. 그 후, 표리에 회로를 형성하고 CZ처리, 적층 및 회로 형성을 반복해 6층의 인쇄회로기판 J를 제작했다. 이것의 표면에 CZ처리를 행하고, 6층 인쇄회로기판 K 즉 코어기판으로 하였다. 6층의 인쇄회로기판J의 반도체 칩 탑재부의 열팽창율은 11.7ppm/℃ 이었다.The copper foil on the surface of the four-layer double-sided copper clad laminate was etched to a thickness of 1.3 μm and then irradiated with UV-YAG laser to form a blind via hole having a diameter of 50 μm. After the desmear treatment, the inside of the hole was filled with copper plating. After that, a circuit was formed on the front and back, and the CZ treatment, lamination, and circuit formation were repeated to produce a six-layer printed circuit board J. CZ treatment was performed on the surface thereof to form a six-layer printed circuit board K, that is, a core substrate. The thermal expansion coefficient of the semiconductor chip mounting portion of the six-layer printed circuit board J was 11.7 ppm / 占 폚.
(2) 다층 인쇄회로기판 제작(2) Manufacture of multilayer printed circuit board
6층 인쇄회로기판 K의 양면에 상기 프리프레그 I를 각 1매 두고, 그 외측에 두께 25μm인 인바의 양면에 동층이 3μm 부착된 동 인바 판(열팽창 계수;4.0ppm/℃)을 배치한 후 적층 성형해 8층 동장적층판 L를 제작했다. 이 양면에 UV-YAG 레이저를 이용하여 직경 70μm의 블라인드 비어홀을 형성하고 플라스마에 의한 디스미아 처리를 한 후에 홀 내부를 동도금으로 충전하였다. 이 표면의 동도금 된 동층을 두께가 1.2μm 될 때까지 에칭하여 열팽창을 최소화하였다. 이 표면에는 접속용 피치를 피치 400μm로, 본딩 패드(bonding pad)를 겸한 패드 지름은 180μm로 형성하여 일체화된 8층 인쇄회로기판을 제작했다. 동 인바 부분은, 회로 형성 부분을 제외해, 최대한 동 인바를 상하 각 1층에 잔존하도록 하였다. 이 표면에 두께 15μm로 솔더 레지스터(상품명;PSR4000AUS308, 타이요 잉크제조㈜)를 형성해, 니켈 도금 5μm 및 금 도금 0.2μm를 실시하여 8층의 인쇄회로기판 M을 형성하였다. 1 sheet of each prepreg I was placed on both sides of a six-layer printed circuit board K, and a copper invar plate (coefficient of thermal expansion; 4.0 ppm / ° C) having a copper layer of 3 μm was placed on both sides of an invar having a thickness of 25 μm on the outside thereof. It laminated-molded and produced the 8 layer copper clad laminated board L. Blind via holes having a diameter of 70 μm were formed on both surfaces by using a UV-YAG laser, and after the desmear treatment with plasma, the inside of the holes was filled with copper plating. The copper plated copper layer on this surface was etched to a thickness of 1.2 μm to minimize thermal expansion. On this surface, an integrated eight-layer printed circuit board was fabricated by forming a pitch for connection at 400 mu m and a pad diameter at the same time as a bonding pad at 180 mu m. As for the copper invar part, except for the circuit formation part, it was made to remain | survive copper inbar on each 1st floor up and down. A solder resistor (trade name; PSR4000AUS308, Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd.) was formed on the surface with a thickness of 15 µm, and nickel plating 5 µm and gold plating 0.2 µm were formed to form an eight-layer printed circuit board M.
무연 솔더(Sn-3.5Ag, 용해 온도 221~223℃)를 접착한 반도체 칩을 8층 인쇄회로기판 M의 양면에 리플로우 공정을 이용하여 최고 온도 260℃으로 접착하여 플립칩 패키지를 형성하였다. A semiconductor chip to which lead-free solder (Sn-3.5Ag, melting temperature of 221 to 223 ° C.) was bonded was attached to both sides of an 8-layer printed circuit board M at a maximum temperature of 260 ° C. using a reflow process to form a flip chip package.
이와 같은 방법에 의해 형성된 플립칩 패키지에 대한 평가 결과를 표 1에 나타내었다. Table 1 shows the evaluation results of the flip chip package formed by the above method.
실시 예 3 및 실시 예 4Example 3 and Example 4
실시 예 1 및 실시 예 2에서 일체화 10층 인쇄회로기판 E 및 8층 인쇄회로기판 M에 반도체 칩을 한 면만 실장한 후 실시 예 1 및 실시 예 2와 똑같이 시험을 행했다. In Example 1 and Example 2, only one side of the semiconductor chip was mounted on the integrated 10-layer printed circuit board E and the 8-layer printed circuit board M, and the same test was performed as in Example 1 and Example 2.
이에 대한 평가 결과를 표 1에 나타낸다.Table 1 shows the evaluation results.
실시 예 5Example 5
8층 프린트 배선판 M에 있어서 최외층의 동 인바의 금속 잔존율을 줄이고, 그 이외에는 동일하게 하여 8층의 인쇄회로기판 N을 제작하였다. 그리고 인쇄회로기판 N의 한 면에 반도체 칩을 실장하였다. In the eight-layer printed wiring board M, the metal residual ratio of the copper invar of the outermost layer was reduced, and in the same manner, an eight-layer printed circuit board N was produced. Then, a semiconductor chip was mounted on one side of the printed circuit board N.
이에 대한 평가 결과를 표 1에 나타내었다. The evaluation results thereof are shown in Table 1.
비교 예 1Comparative Example 1
상기 실시 예 1에서 6층의 다층 인쇄회로기판 B를 사용하고, 이 양면에 두께 40μm의 프리프레그(상품명;GEA-679 FGR, 히타치 화성공업㈜)를 각 1매 위치시킨 후 그 외 측에 두께 12μm의 전해 동박을 각 1매 배치해 200℃, 25kgf/cm2, 2mmHg의 진공에서 90분간 적층 성형해 8층의 양면 동장적층판 O를 제작하였다. 그리고 실시 예와 같은 방법으로 블라인드 비어홀을 형성한 후 동일한 방법으로 반복하여 10층의 인쇄회로기판 P를 제작하였다. 그리고 반도체 칩을 양면에 실장하였다. In the first embodiment, a multilayer printed circuit board B having six layers is used, and one prepreg (trade name; GEA-679 FGR, Hitachi Chemical Co., Ltd.) having a thickness of 40 μm is placed on both sides, and the thickness thereof is on the other side. Each 12 micrometer electrolytic copper foil was arrange | positioned, it laminated | stacked and shape | molded for 90 minutes by the vacuum of 200 degreeC, 25 kgf / cm <2> , and 2 mmHg, and produced eight double-sided copper clad laminated board O. In addition, the blind via hole was formed in the same manner as in the embodiment, and the same method was repeated to fabricate the printed circuit board P having 10 layers. Then, semiconductor chips were mounted on both sides.
이에 대한 평가 결과를 표 2에 나타내었다. Table 2 shows the results of the evaluation.
비교 예 2Comparative Example 2
상기 실시 예 2에서 사용한 6층 인쇄회로기판 K를 사용해, 이 양 외측에 두께 40μm의 프리프레그(상품명;APL-3651, 스미토모 베이크라이트㈜)를 각 1매 배치한다. 그리고 그 외 측에 두께 12μm의 전해 동박을 배치한 후 적층 성형하여 8층의 인쇄회로기판 Q를 제작하였다. 그리고 반도체 칩을 양면에 실장하였다. Using the six-layer printed circuit board K used in Example 2, one prepreg (trade name; APL-3651, Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) having a thickness of 40 µm is disposed on both sides thereof. Then, an electrolytic copper foil having a thickness of 12 μm was placed on the other side, and laminated molding was performed to produce an eight-layer printed circuit board Q. Then, semiconductor chips were mounted on both sides.
이에 대한 평가 결과를 표 2에 나타내었다. Table 2 shows the results of the evaluation.
비교 예 3 및 비교 예 4Comparative Example 3 and Comparative Example 4
상기 비교 예 1 및 비교 예 2에서 제작한 10층 및 8층 인쇄회로기판 P 및 Q를 사용하고, 이 한 면에 반도체 칩을 실장하였다.The 10-layer and 8-layer printed circuit boards P and Q produced in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were used, and a semiconductor chip was mounted on one side thereof.
이에 대한 평가 결과를 표 2에 나타내었다.Table 2 shows the results of the evaluation.
비교 예 5Comparative Example 5
비교 예 1 내지 비교 예 4에서는 최외층에 동층을 사용했기 때문에, 동의 잔존율을 올리면 일체화한 다층 인쇄회로기판의 열팽창 계수가 커져 반도체 칩과의 열팽창 계수의 차이가 커지는 것을 피하기 위해서 동 잔존율을 50% 이하로 내렸다. 비교 예 5에서는 8층 인쇄회로기판 Q의 최외층만 동잔존율을 50%이상으로 올리고 그 이외에는 동일하게 형성하여 8층 인쇄회로기판 R을 제작하였다, 이 한 면 에 반도체 칩을 실장하였다.In Comparative Examples 1 to 4, since the copper layer was used for the outermost layer, increasing the copper residual ratio increases the thermal expansion coefficient of the integrated multilayer printed circuit board, and the copper residual ratio is increased in order to avoid a large difference in thermal expansion coefficient with the semiconductor chip. It fell to 50% or less. In Comparative Example 5, only the outermost layer of the eight-layer printed circuit board Q was raised to 50% or more, and the other layer was formed in the same manner to produce an eight-layer printed circuit board R. The semiconductor chip was mounted on one surface.
이에 대한 평가 결과를 표 2에 나타내었다. Table 2 shows the results of the evaluation.
[표 1] 실시 예 1 내지 실시 예 5에 대한 평가 결과TABLE 1 Evaluation results for Examples 1 to 5
[표 2] 비교 예 1 내지 비교 예 5에 대한 평가 결과TABLE 2 Evaluation results for Comparative Examples 1 to 5
측정방법How to measure
(1) 휨 및 비틀림(1) bending and torsion
크기 10X10mm, 두께 400μm의 플립 칩을 양면 혹은 편면에 2 개씩 좌우 및 중앙(합계 6개)에 접속한 40x100mm의 모듈을 각 50개 이용하여, 이에 대한 휨 및 비틀림을 레이저 측정 장치로 측정하였다. 최초의 인쇄회로기판의 휨 및 비틀림은 50±5μm의 것을 선택해 사용하고, 플립 칩을 탑재 접속한 후에 휨 및 비틀림의 최대치를 레이저 측정 장치로 측정하였다. Using 50 laser modules of 40 × 100 mm, each having a 10 × 10 mm flip chip having a thickness of 400 μm and a thickness of 400 μm, each of which was connected to each of two sides or one side, each of the 40 × 100 mm modules was measured using a laser measuring device. The bending and torsion of the first printed circuit board was selected using 50 ± 5 μm, and the maximum value of the bending and torsion was measured by a laser measuring device after the flip chip was mounted and connected.
(2) 크랙 및 박리 불량 (2) Crack and peeling failure
크가 10x10mm, 두께 400μm의 플립 칩을 양면 혹은 편면에 2 개씩 좌우 및 중앙(합계 6개)에 접속한 40x100mm의 모듈을 각 50개 이용하여, ―50℃/30min. ←→ 125℃/30min.의 온도 사이클 시험을 1000 사이클 행한 후, 접속의 양부를 확인하였다. 여기서 저항값 변화율이 ±10%을 넘는 것을 불량으로 했다. 또한, 반도체 칩의 분열 및 크로스 섹션에 의한 무연 솔더 볼의 크랙 및 박리를 확인한 후 불량이 없는 개수를 표 1 및 표 2에 나타내었다. -50 ° C / 30min. By using 50 modules of 40x100 mm each having 10 x 10 mm and 400 μm thick flip chips each connected to two sides or one side to the left and right and the center (6 in total). → After 1000 cycles of the temperature cycling test of 125 degreeC / 30min., The quality of the connection was confirmed. Here, the resistance change rate exceeded +/- 10% as defect. In addition, after confirming cracking and peeling of the lead-free solder ball due to the cleavage and cross-section of the semiconductor chip, the number without defect is shown in Table 1 and Table 2.
상기 표 1 및 표 2를 대비하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 다층 인쇄회로기판을 이용한 플립칩 패키지가 비교 예들에 비해 휨 및 뒤틀림이 적을 뿐만 아니라 크랙 및 박리불량이 적게 나타남을 알 수 있다. 이는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 인쇄회로기판의 최외층에 열팽창 계수가 작은 금속층이 적층되어 있기 때문이다. In contrast to Tables 1 and 2, it can be seen that the flip chip package using the multilayered printed circuit board according to the embodiments of the present invention exhibits less warpage and distortion as well as less cracking and peeling defects than the comparative examples. This is because a metal layer having a small coefficient of thermal expansion is stacked on the outermost layer of the multilayer printed circuit board according to the embodiment of the present invention.
그리고 표1에서 알 수 있는 바와 같이, 반도체 칩을 편면에 실장하는 것보다 양면에 모두 실장하는 경우가 플립칩 패키지 전체의 휨 및 뒤틀림이 적게 나타난다. 그리고 최외층의 금속층의 금속 잔존율이 높을수록 플립칩 패키지 전체의 휨 및 뒤틀림이 적게 나타남을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, the case where the semiconductor chip is mounted on both sides of the semiconductor chip on one side shows less warpage and distortion of the entire flip chip package. The higher the metal residual ratio of the outermost metal layer, the less the warpage and distortion of the entire flip chip package.
이상에서 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명의 다양한 변경 예와 수정 예도 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다. Although the embodiments of the present invention have been described above, various changes and modifications of the present invention should also be construed as falling within the scope of the present invention as long as the technical idea of the present invention is implemented.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 인쇄회로기판 제조방법을 나타내는 순서도.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a multilayer printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 인쇄회로기판 제조방법에서 코어기판의 양 외층에 층간 절연층 및 금속층을 적층하기 전의 상태를 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view showing a state before laminating an interlayer insulating layer and a metal layer on both outer layers of a core substrate in a method of manufacturing a multilayer printed circuit board according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에서 코어기판의 양 외층에 층간 절연층 및 금속층을 적층한 상태를 도시하는 단면도.3 is a cross-sectional view illustrating a state in which an interlayer insulating layer and a metal layer are laminated on both outer layers of the core substrate in FIG. 2.
도 4는 도 3에서 스루홀 및 패드가 형성된 다층 인쇄회로기판의 단면도.4 is a cross-sectional view of the multilayer printed circuit board having through holes and pads formed therein in FIG. 3.
도 5는 제1 금속층의 일부가 제거되어 패드가 형성된 상태를 나타내는 평면도.5 is a plan view illustrating a state in which a pad is formed by removing a portion of the first metal layer;
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다층 인쇄회로기판에 반도체 칩이 실장된 상태를 도시하는 단면도.6 and 7 are cross-sectional views illustrating a semiconductor chip mounted on a multilayer printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면 부호의 설명><Description of Drawing>
100: 다층 인쇄회로기판 120: 코어기판100: multilayer printed circuit board 120: core board
140: 금속층 162: 패드140: metal layer 162: pad
172: 반도체 칩 174: 솔더 볼172: semiconductor chip 174: solder ball
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