KR100999904B1 - 다기능 인쇄회로기판의 칩 내장을 위한 인터커넥션 형성 방법 - Google Patents

다기능 인쇄회로기판의 칩 내장을 위한 인터커넥션 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 제조 방법에 관한 것으로, 특히 칩을 내장한 인쇄회로기판에 있어서 칩의 층간 접속(인터커넥션; interconnection) 형성 방법에 관한 것이다. 본 발명은 캐리어가 부착된 도전층에 범프 돌출을 위한 공간을 확보하고, 도전층이 개구된 영역과 칩 패드 위에 돌출된 범프의 위치가 일치하도록 접합물질을 사용하여 실장한 후, 절연층과 도전층을 사용하여 라미네이션함으로써 칩을 기판 속에 내장하게 된다. 캐리어와 도전층을 분리한 후 범프 주위에 있던 접합물질을 제거하여 도금공정을 실시함으로써 칩 패드에 형성된 범프와 기판의 도전층과의 연결을 완료한다.
내장형 인쇄회로기판, 비아, 칩, 표면 실장, 인터커넥션.

Description

다기능 인쇄회로기판의 칩 내장을 위한 인터커넥션 형성 방법{METHOD OF FABRICATING AN INTERCONNECTION FOR MULTI-FUNCTIONAL CHIP EMBEDDED PRINTED CIRCUIT BOARD}
본 발명은 인쇄회로기판 제조 방법에 관한 것으로, 특히 칩을 내장한 인쇄회로기판에 있어서 칩의 층간 접속(인터커넥션; interconnection) 형성 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 다기능 인쇄회로기판 제조 시에 칩을 기판에 내장한 후 기판과의 인터커넥션을 형성하는 방법에 있어서 기존 종래기술에 비해 간단한 공정으로 층간 접속 신뢰성을 보장하기 위한 기술에 관한 것이다.
최근 들어 반도체 칩과 같은 능동 소자를 인쇄회로기판에 내장하여 제작하는 칩 내장 인쇄회로기판(Embedded PRINTED CIRCUIT BOARD) 기술이 발전하고 있다. 칩을 기판에 내장하게 되면, 전자부품의 사이즈가 축소되어 전자기기의 소형화 및 경량화에 도움이 되며 회로 동작 주파수를 증대시킬 수 있음은 물론 잡음 등 전자파의 영향을 차단하는 장점이 있다.
도1a 내지 도1f는 종래기술에 따라 칩을 기판에 내장하고 인터커넥션을 형성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도1a를 참조하면, 종래기술은 기판(100)에 다이 어태치 필름(die attach film) 또는 기타 접착제(110)를 도포하고 그 위에 실리콘 다이와 같은 칩(120)을 올려놓게 된다. 이때에, 실리콘 다이 또는 칩(120)은 패드(121)를 구비하고 있으며 패드(121)는 기판과 적절히 전기적으로 접속이 되어야 한다.
도1b를 참조하면, 일반적으로 당업계에서는 레진 계열의 절연층(125)를 재단하여 정렬하고, 절연층(130)과 동박(140)을 적층 라미네이션함으로써 칩을 실장 완료하게 된다. 도1c는 기판(100)에 실장한 칩(120) 위에 절연층(125, 130)과 동박(140)을 적층 라미네이션 한 후의 구조물의 단면을 나타낸 도면이다.
도1d를 참조하면, 도전층인 동박(140)을 개구한다. 이어서, 도1e를 참조하면, 홀가공을 진행함으로써 칩(120)의 패드(121) 위에 덮여 있던 절연층을 부분 식각하여 패드(121)의 표면을 노출한다. 이때에 통상적으로 레이저 드릴을 진행하여 홀가공을 수행한다. 그리고나면 최종적으로 동도금을 수행하여 상층의 동박(140)과 칩(120)의 패드(121)를 서로 인터커넥션하게 된다(도1f).
그런데, 종래기술의 경우 도1d에서 도시한 바와 같이 홀 가공을 위하여 동박(140)을 개구하는 단계가 필요하며, 이어서 레이저가공을 진행하여 절연층 비아를 형성하여야 하는 기술상의 복잡함이 있다. 그 결과 공정 비용이 증가하고 프로세스 경유 시간이 지체되는 기술상의 제약이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 칩을 기판에 내장하여 기판 회로와 칩의 패드를 전기적으로 접속하는데 있어서, 동박을 개구하는 프로세스와 비아홀 가공을 하는 프로세스를 생략하여 제조를 단순화할 수 있는 칩 인터커넥션 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 캐리어가 부착된 도전층에 범프 돌출을 위한 공간을 확보하고, 도전층이 개구된 영역과 칩 패드 위에 돌출된 범프의 위치가 일치하도록 접합물질을 사용하여 실장한 후, 절연층과 도전층을 사용하여 라미네이션함으로써 칩을 기판 속에 내장하게 된다. 캐리어와 도전층을 분리한 후 범프 주위에 있던 접합물질을 제거하여 도금공정을 실시함으로써 칩 패드에 형성된 범프와 기판의 도전층과의 연결을 완료한다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 칩 인터커넥션 방법은 종래기술과 달리 레이저 가공을 위한 동박을 개구하는 과정과 비아홀 가공 과정을 생략할 수 있으므로 소자와 기판 사이의 연결에 필요한 공정 단가 및 시간을 절약할 수 있다. 또한, 본 발명은 도금을 통해 인터커넥션을 형성하기 때문에 물리적 가압에 의한 이종 메탈간의 접합보다는 전기적 특성 측면에서 더욱 높은 신뢰성을 보장받게 된다.
본 발명은 칩이 내장된 인쇄회로기판의 칩과 기판을 서로 전기적으로 접속하는 방법에 있어서, (a) 벗겨져 분리될 수 있는 제1 도전층을 표면에 피복하고 있는 캐리어에 대해서, 상기 제1 도전층을 개구하고 개구된 제1 도전층의 개구부을 통해 서 상기 캐리어를 부분적으로 식각하여 홀을 형성하는 단계; (b) 상기 홀에 스터드 범프가 삽입되도록 스터드 범프를 패드 위에 형성한 칩을 정렬하고 접합제를 이용해서 칩을 캐리어의 제1 도전층 위에 실장하는 단계; (c) 캐리어의 제1 도전층에 형성한 홀에 상기 스터드 범프가 정렬되도록 실장한 칩 위에 절연층과 제2 도전층을 정렬하여 라미네이션한 후 캐리어를 벗겨내어 박리 제거하는 단계; (d) 상기 캐리어를 박리 제거한 후 상기 스터드 범프 주위를 에워싸고 있는 접합제를 부분적으로 제거함으로써 상기 스터드 범프를 노출하고 도금을 형성함으로써 상기 제1 도전층과 상기 스터드 범프를 서로 전기 접속하는 단계; 및 (e) 상기 제1, 제2 도전층을 소정의 패턴에 따라 선택 식각함으로써 회로를 형성하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
이하에서는, 첨부 도면 도2a 내지 도2h를 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 상세히 설명한다. 도2a를 참조하면, 본 발명은 캐리어(200)에 도전층(210)을 적층한 구조물에서 시작한다. 본 발명의 양호한 실시예로서, 도전층(210)은 동박일 수 있으며 약간의 물리적 충격에 의해 벗겨질 수 있는(peelable), 즉 캐리어(200)로부터 박리 가능한 도전층임을 특징으로 한다.
도2b를 참조하면, 칩을 내장하고자 하는 부위에 대해 레이저 가공을 진행하여 홀(220)을 형성한다. 이때에 홀(220)은 도전층(210)을 식각하여 캐리어(200)을 부분적으로 식각함으로써 형성된다. 본 발명은 실리콘 다이 또는 칩(120)의 패드(121)에 스터드 범프(122)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 스터드 범프를 형성하는 기술은 대한민국 특허공개 제10-2008-0043207호(2008. 5. 16.)에 상술되 어 있다.
도2c를 참조하면, 패드(121) 위에 스터드 범프(122)를 형성하고 있는 칩(120)의 스터드 범프(122)가 도2b의 공정에서 형성한 홀(220)에 삽입될 수 있도록 정렬하고 접합제(adhesive; 230)를 도포하여 칩(120)을 캐리어(200)에 실장한다.
도2d를 참조하면, 칩을 실장한 후 절연층(240)과 동박과 같은 도전층(250)을 적층하여 라미네이션 한다. 이어서, 구조물로부터 캐리어를 필오프(peel off) 제거하면 도2e와 같은 형상을 얻게 된다.
그리고 나면, 도2f에 도시한 바와 같이 플라즈마 식각, 또는 화학적 식각 처리를 하거나 또는 레이저 가공을 진행해서 돌출된 스터드 범프(122) 주위의 접합제(230)을 클린닝함으로써 부분 제거함으로써 스터드 범프(122)의 뾰족한 부분이 노출되도록 한다.
이어서, 기판 양면에 대해 전기도금을 실시하면 도2g에 도시한 대로 기판 상부면과 하부면에 동박층(210', 250')이 형성된다. 이어서, 드라이 필름(D/F; 도시하지 않음)을 밀착하고 사진/현상/식각 공정을 진행하여 소정의 회로패턴을 전사하면 동박 회로가 형성된다. 도2h를 참조하면, 기판의 동박회로(210')와 칩(120)의 패드(121)가 스터드 범프와 동도금층에 의해 서로 전기적으로 확실하게 접속되어 있다.
전술한 내용은 후술할 발명의 특허 청구 범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개선하였다. 본 발명의 특허 청구 범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.
또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용될 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 진화, 치환 및 변경이 가능하다.
본 발명에 따른 칩 인터커넥션 방법은 종래기술과 달리 레이저 가공을 위한 동박을 개구하는 과정과 비아홀 가공 과정을 생략할 수 있으므로 소자와 기판 사이의 연결에 필요한 공정 단가 및 시간을 절약할 수 있다. 또한, 본 발명은 도금을 통해 인터커넥션을 형성하기 때문에 물리적 가압에 의한 이종 메탈간의 접합보다는 전기적 특성 측면에서 더욱 높은 신뢰성을 보장받게 된다.
도1a 내지 도1f는 종래기술에 따라 칩의 패드와 기판을 비아를 통해 접속하는 방법을 나타낸 도면.
도2a 내지 도2h는 본 발명에 따라 칩의 패드와 기판을 전기 접속한 방법을 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기판
120 : 칩
121 : 패드
122 : 스터드 범프
125, 130 : 절연층
140 : 동박
200 : 캐리어
210, 250 : 도전층
220 : 홀
230 : 접합제
240 : 절연층

Claims (3)

  1. 칩이 내장된 인쇄회로기판의 칩과 기판을 서로 전기적으로 접속하는 방법에 있어서,
    (a) 벗겨져 분리될 수 있는 제1 도전층을 표면에 피복하고 있는 캐리어에 대해서, 상기 제1 도전층을 개구하고 개구된 제1 도전층의 개구부을 통해서 상기 캐리어를 부분적으로 식각하여 홀을 형성하는 단계;
    (b) 상기 홀에 스터드 범프가 삽입되도록 스터드 범프를 패드 위에 형성한 칩을 정렬하고 접합제를 이용해서 칩을 캐리어의 제1 도전층 위에 실장하는 단계;
    (c) 캐리어의 제1 도전층에 형성한 홀에 상기 스터드 범프가 정렬되도록 실장한 칩 위에 절연층과 제2 도전층을 정렬하여 라미네이션한 후 캐리어를 벗겨내어 박리 제거하는 단계;
    (d) 상기 캐리어를 박리 제거한 후 상기 스터드 범프 주위를 에워싸고 있는 접합제를 부분적으로 제거함으로써 상기 스터드 범프를 노출하고 도금을 형성함으로써 상기 제1 도전층과 상기 스터드 범프를 서로 전기 접속하는 단계; 및
    (e) 상기 제1, 제2 도전층을 소정의 패턴에 따라 선택 식각함으로써 회로를 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계 (a)의 홀 형성은 레이저 가공을 통해 진행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단계 (d)의 접합제 제거는 플라즈마 식각, 또는 화학적 식각 처리, 또는 레이저 가공을 통해 진행하는 것을 특징으로 하는 방법.
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