KR101501902B1 - 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 출원의 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판은, 외측 표면에 회로배선층이 형성된 적층 기판을 준비하는 단계; 적층 기판 상에 회로배선층의 표면 일부를 노출시키는 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 회로배선층 및 레지스트 패턴을 포함하는 적층 기판 전면에 포스트용 금속층을 형성하는 단계; 포스트가 형성될 영역의 포스트용 금속층을 선택적으로 차단하는 마스크 패턴을 형성하는 단계; 마스크 패턴을 식각마스크로 포스트용 금속층의 노출 부분을 식각하여 금속 포스트를 형성하는 단계; 및 회로배선층 및 금속 포스트의 측벽 일부를 덮는 솔더 마스크 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판 및 이의 제조 방법{Printed circuit board substrate having metal post and the method of manufacturing the same}

본 출원은 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

전자 기기들에 요구되는 전자 소자는 다양한 능동 및 수동 회로 요소들을 포함하고 있으며, 이러한 회로 요소들은 반도체 칩(chip) 또는 다이(die)로 불리기도 하는 반도체 기판에 집적될 수 있다. 집적회로의 전자 소자들은 인쇄회로기판(PCB)과 같이 회로 배선을 포함하는 패키지(package) 기판에 실장된 전자 패키지 형태로 제공될 수 있다. 이러한 전자 패키지는 전자 기기의 메인 보드에 장착되어 컴퓨터나 모바일(mobile) 기기 또는 데이터 스토리지(data storage)와 같은 전자 시스템을 구성하는 데 이용될 수 있다.

반도체 칩을 패키지 기판에 실장시켜 전기적으로 연결시킬 때, 또는 반도체 칩과 반도체 칩을 상호 전기적으로 연결시킬 때, 연결 부재를 이용한 연결 구조가 전자 소자의 패키지에 많이 적용되고 있다. 예컨대, 플립 칩(flip chip) 패키지는 다양한 형태의 반도체 칩의 적층 구조를 구현하는 데 유리하고, 또한, 입/출력(I/O) 단자의 수를 많이 확보하기 위해서, 복수 개의 연결 부재들을 채용하고 있다. 이러한 연결 부재를 형성하는 방법 가운데, 솔더-온-패드(SOP, Solder-On-Pad)법이 있다. 솔더-온-패드법은 솔더 마스크 패턴에 의해 노출되는 인쇄회로기판 상면의 접속 패드 상에 금속성 페이스트로 인쇄하거나 볼 형태의 솔더를 실장한 후에, 리플로우(reflow)하여 표면장력효과에 의해 구 형태의 솔더볼을 형성한다. 그러나 반도체의 집적도가 높아짐에 따라 반도체 소자의 크기가 작아지면서, SOP법으로 미세 피치(Fine pitch)를 가지는 연결 부재를 구현하는데 한계가 발생하는 문제가 있다.

또한, 연결 부재로 금속 포스트를 도입하는 방법이 있다. 금속 포스트를 연결 부재로 도입하기 위해서는 금속 포스트를 미세 피치를 가지게 형성하고, 또한, 정확한 위치에 배치하는 것이 중요한다. 이에 따라 금속 포스트의 크기를 미세하게 형성하면서 정확한 위치에 정렬(align)시키는 것이 전체 반도체 패키지의 전기적 신뢰성을 향상시키는 조건으로 작용되고 있다. 금속 포스트가 정상적으로 형성되지 못하고 높이 편차가 발생하거나 균일하지 못한 도금에 의해 찌그러진 형태로 금속 포스트가 형성되면 다른 기능을 수행하는 패키지와의 전기적인 연결이 정확하게 이루어지지 않아 반도체 패키지의 신뢰성을 저하시키게 된다.

본 출원이 이루고자 하는 기술적 과제는, 높이 편차가 없이 균일한 높이를 가지는 금속 포스트를 구현할 수 있는 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판 및 이의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 출원이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 금속 포스트가 정확한 위치에 형성될 수 있는 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판 및 이의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 출원의 실시예에 따른 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판의 제조 방법은, 외측 표면에 회로배선층이 형성된 적층 기판을 준비하는 단계; 상기 적층 기판 상에 상기 회로배선층의 표면 일부를 노출시키는 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 회로배선층 및 레지스트 패턴을 포함하는 상기 적층 기판 전면에 포스트용 금속층을 형성하는 단계; 포스트가 형성될 영역의 상기 포스트용 금속층을 선택적으로 차단하는 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 포스트용 금속층의 노출 부분을 식각하여 금속 포스트를 형성하는 단계; 및 상기 회로배선층 및 상기 금속 포스트의 측벽 일부를 덮는 솔더 마스크 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 적층 기판을 준비하는 단계는, 제1 코어 양면에 제1 도전층 및 제2 도전층이 접합된 베이스 기판을 형성하는 단계; 상기 제1 도전층 및 제2 도전층을 패터닝하여 상기 제1 코어의 표면 일부를 노출시키는 제1 내층 회로배선층 및 제2 내층 회로배선층을 형성하는 단계; 제2 코어의 일면에 제2 금속 박막이 접합된 제1 층간 기판을 상기 베이스 기판의 제1 코어의 일면에 배치하고, 제3 코어의 일면에 제3 금속 박막이 접합된 제2 층간 기판을 상기 베이스 기판의 제1 코어의 나머지 타면에 배치하는 단계; 상기 베이스 기판과 상기 제1 및 제2 층간 기판을 압착하여 적층 기판을 형성하는 단계; 상기 적층 기판을 가공하여 상기 적층 기판의 상면으로부터 하면을 관통하는 관통홀을 형성하는 단계; 상기 관통홀 노출면에 금속막으로 이루어진 비아 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1 금속 박막 및 제2 금속 박막을 패터닝하여 상기 적층 기판의 외측 표면에 제1 외층 회로배선층 및 제2 외층 회로배선층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 관통홀을 형성하는 단계는, 기계적 드릴링법 또는 레이저 가공법에 의해 수행될 수 있다.

상기 비아 패턴은 상기 관통홀의 내부와 상기 관통홀과 인접한 상기 제1 외층 회로배선층 및 제2 외층 회로배선층의 측면에 형성한다.

상기 레지스트 패턴은 드라이 필름 레지스트(DFR)를 포함하는 광감응성 필름 또는 유동성을 가지는 감광응성 레지스트로 형성한다.

상기 포스트용 금속층을 형성하는 단계는, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계 이후에, 상기 레지스트 패턴 상부 및 상기 회로배선층의 노출 표면상에 시드 금속층을 형성하는 단계; 및 상기 시드 금속층을 포함하는 상기 레지스트 패턴 전면을 균일한 두께로 덮는 금속층을 형성하여 상기 시드 금속층 및 상기 금속층으로 이루어진 포스트용 금속층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 시드 금속층 또는 금속층은 구리(Cu)를 포함한다.

상기 시드 금속층은 화학 도금법으로 형성하고 상기 금속층은 전기 도금법으로 형성할 수 있다.

상기 솔더 마스크 패턴을 형성하는 단계는, 상기 금속 포스트의 노출면 및 상기 회로배선층이 형성된 적층 기판 상에 솔더 마스크층을 형성하는 단계; 및 상기 금속 포스트의 상부면 및 측벽의 솔더 마스크층을 제거하는 디스미어(de-smear) 공정을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 디스미어 공정은 플라즈마를 이용한 건식방법을 이용하거나 현상액 또는 식각용액을 이용한 습식방법을 이용하여 수행한다.

상기 솔더 마스크 패턴은 상기 금속 포스트와 접촉하지 않은 회로배선층의 노출면을 덮으면서 상기 금속 포스트를 고정시키는 기능을 한다.

본 출원의 다른 실시예에 따른 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판의 제조 방법은, 외측 표면에 회로배선층이 형성된 적층 기판을 준비하는 단계; 상기 회로배선층의 표면 일부를 노출시키는 솔더 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 회로배선층 및 솔더 마스크 패턴을 포함하는 상기 적층 기판 전면에 포스트용 금속층을 형성하는 단계; 금속 포스트가 형성될 영역의 상기 포스트용 금속층을 선택적으로 차단하는 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 포스트용 금속층의 노출 부분을 식각하여 금속 포스트를 형성하는 단계를 포함한다.

본 출원의 실시예에 따른 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판은, 외측 표면에 회로배선층이 형성된 적층 기판; 상기 적층 기판 내부에 형성된 관통홀; 상기 관통홀 노출면 및 상기 회로배선층의 측벽에 형성된 비아 패턴; 상기 회로배선층과 바닥부가 접촉하면서 전기적으로 연결되는 복수 개의 금속 포스트들; 상기 금속 포스트들과 접촉하지 않은 회로배선층의 노출면을 덮으면서 상기 금속 포스트들을 상기 적층 기판 상에 고정시키는 솔더 마스크 패턴을 포함한다.

상기 적층 기판은 내층 회로배선층을 구비하는 복수의 기판들을 포함한다.

상기 금속 포스트들은 구리(Cu)를 포함하여 이루어진다.

상기 금속 포스트들은 균일한 높이를 가지게 형성된다.

본 출원에 따르면, 균일한 두께를 가지는 금속층을 형성하고 금속층 상에 마스크 패턴을 이용한 식각 공정을 이용하여 금속 포스트를 형성한다. 이에 따라 금속 포스트들 사이의 높이 편차를 감소시킬 수 있다. 또한, 균일한 높이를 가지는 금속 포스트를 형성함으로써 다른 패키지와의 조립시 연결 불량이 발생하지 않는 효과가 있다.

본 출원에 따르면, 마스크 패턴을 이용한 식각 방법으로 금속 포스트를 형성함으로써 미세한 피치를 가지면서 균일한 크기의 금속 포스트를 형성할 수 있어 금속 포스트 형상에 대한 불량을 방지할 수 있다.

또한, 마스크 패턴을 이용하여 금속 포스트가 형성될 영역을 미리 지정한 다음 금속 포스트를 형성함으로써 금속 포스트가 형성되는 위치를 타겟 지점에 정확하게 정렬시킬 수 있다.

도 1 내지 도 13은 본 출원의 일 실시예에 따른 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판의 제조 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 14 내지 도 17은 본 출원의 다른 실시예에 따른 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판의 제조 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 18은 일반적인 금속 포스트 형성시 발생된 문제점을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다.

복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다. 또, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 경우에 따라 반대의 순서대로 수행되는 경우를 배제하지 않는다.

도 1 내지 도 13은 본 출원의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다. 그리고 도 18은 일반적인 금속 포스트 형성시 발생된 문제점을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 베이스 기판(100)을 형성한다. 베이스 기판(100)은, 제1 코어(103)의 양면에 제1 도전층(105) 및 제2 도전층(110)을 각각 접합한 동박적층판(CCL: Copper Clad Laminate)으로 형성될 수 있다. 제1 코어(100)는 절연층 또는 프리프레그(prepreg)를 포함하여 구성할 수 있다. 제1 또는 제2 도전층(105, 110)은 구리(Cu)를 포함하여 구성할 수 있다. 제1 코어(100)의 양면에 형성된 제1 또는 제2 도전층(105, 110)은 압력과 온도를 인가하여 제1 코어(100) 상에 접합하여 구성할 수 있다.

도 2를 참조하면, 베이스 기판(100)의 제1 코어(103) 양면에 형성된 제1 도전층(105) 및 제2 도전층(110)을 패터닝하여 제1 내층 회로배선층(115) 및 제2 내층 회로배선층(120)을 형성한다. 제1 내층 회로배선층(115) 및 제2 내층 회로배선층(120)에 의해 제1 코어(100) 양면에서 표면 일부가 노출된다.

도 3을 참조하면, 제1 층간 기판(137) 및 제2 층간 기판(147)을 준비한다. 제1 층간 기판(137)은 제2 코어(130)의 일면(132)에 제1 금속 박막(135)이 접합된 구조로 형성될 수 있다. 제2 코어(130)는 제1 코어(103)와 대등한 물질, 예컨대 절연물질 또는 프리프레그를 포함하여 형성할 수 있다. 제1 층간 기판(137)의 제1 금속 박막(135)이 접합된 일면(132)과 대향하는 타면(134)에서는 제2 코어(130)의 표면이 노출하게 형성한다. 제2 층간 기판(147)은 제3 코어(140)의 일면(142)에 제2 금속 박막(145)이 접합된 구조로 형성될 수 있다. 제3 코어(140)는 제2 코어(130)와 대등한 물질, 예컨대 절연물질 또는 프리프레그를 포함하여 형성할 수 있다. 제2 층간 기판(147)의 제2 금속 박막(145)이 형성된 일면(142)과 대향하는 위치의 타면(144)에서는 제3 코어(140)의 표면이 노출하게 형성한다.

다음에, 제1 코어(103)의 일면(A)과 제2 코어(130)의 노출된 표면이 서로 대면하도록 제1 층간 기판(137)을 배치하고, 제1 코어(103)의 나머지 타면(B)과 제3 코어(140)의 노출된 표면이 서로 대면하도록 제2 층간 기판(147)을 배치한다.

그리고 베이스 기판(100)과 제1 및 제2 층간 기판(137, 147)을 압착하여 접합시키면 도 4에 도시된 바와 같이, 적층 기판(200)을 형성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 층간 기판(137, 147)을 베이스 기판(100)과 접합하는 공정은 소정의 압력과 온도를 인가하여 진행함으로써, 베이스 기판(100)과 제1 및 제2 층간 기판(137, 147) 사이의 접합력을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 제1 내층 회로배선층(115) 및 제2 내층 회로배선층(120)에 의해 노출된 제1 코어(100)의 표면 일부도 제1 및 제2 층간 기판(137, 147)과 빈틈없이 접합될 수 있다.

도 5를 참조하면, 적층 기판(200)을 선택적으로 가공하여 제1 코어(100), 제2 코어(130) 및 제3 코어(140)를 관통하는 관통홀(150)을 형성한다. 관통홀(150)을 형성하기 위한 가공 공정은 일예로서, 기계적 드릴링법 또는 레이저 가공법에 의하여 수행될 수 있다. 관통홀(150)은, 적층 기판(200)의 상면과 하면을 모두 관통하도록 가공함으로써 형성될 수 있다. 다음에 제1 및 제2 금속 박막(135, 145)을 제거한다.

도 6을 참조하면, 관통홀(150) 내부의 제1 코어(100), 제2 코어(130) 및 제3 코어(140)의 노출면에 제3 금속 박막(160)을 형성한다. 제3 금속 박막(160)을 형성하는 공정은 먼저, 화학 도금법에 의하여 관통홀(150)의 내부 및 제1 및 제2 코어(130, 140)의 노출면에 시드 금속층(미도시함)을 형성한다. 그리고 전기 도금법에 의하여, 시드 금속층 상에 제3 금속 박막(160)을 형성한다. 제3 금속 박막(160)은 구리(Cu)를 포함하여 형성하고, 관통홀(150) 내부에 증착되는 구리층이 신뢰성 전기적 특성을 갖도록 충분한 두께를 가지게 형성할 수 있다.

도 7을 참조하면, 제3 금속 박막(160)을 패터닝하여 제1 및 제2 코어(130, 140)의 노출면에 제1 외층 회로배선층(135a) 및 제2 외층 회로배선층(145a)을 형성하고 관통홀(150) 내부에 비아 패턴(165)을 형성한다. 제1 및 제2 외층 회로배선층(135a, 145a)은 리소그래피(lithography) 공정을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 코어(130, 140)의 노출면에 형성된 제3 금속 박막(160) 상에 감광성 레지스트막을 형성하고 노광 및 현상 공정을 포함하는 리소그래피 공정을 진행하여 감광성 레지스트 패턴을 형성한다. 다음에 이 감광성 레지스트 패턴을 식각마스크로 이용하여 제3 금속 박막(160)을 식각함으로써 수행할 수 있다. 제1 외층 회로배선층(135a) 및 제2 외층 회로배선층(145a)은 제2 코어(130) 및 제3 코어(140)의 표면 일부를 노출시키게 형성된다.

도 8을 참조하면, 적층 기판(200) 상에 제1 외층 회로배선층(135a)의 표면을 일부 노출시키는 레지스트 패턴(170)을 형성한다. 이를 위해 적층 기판(200)의 일 면 상에 레지스트층을 형성한다. 레지스트층은 드라이 필름 레지스트(dry film resist, DFR)과 같은 광감응성 필름으로 적용할 수 있다. 광감응성 필름으로 레지스트층을 형성하는 경우, 먼저 광감응성 필름을 제1 외층 회로배선층(135a)이 형성된 적층 기판(200) 상에 접착시킨다. 다음에 광감응성 필름 상에 노광 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정을 수행하여 소정의 이미지가 구현된 레지스트 패턴(170)을 형성한다.

레지스트 패턴(170)은 제1 외층 회로배선층(135a)의 표면 일부를 노출시키는 오픈 영역(172)을 포함하여 형성될 수 있다. 여기서 오픈 영역(172)은 이후 금속 포스트(post)가 형성될 영역을 지정하는 역할을 한다. 오픈 영역(172)에 의해 노출되는 제1 외층 회로배선층(135a)의 표면 일부는 이후 금속 포스트가 접속되는 접속 패드 역할을 한다. 다른 실시예에 의하면, 레지스트 패턴(170)은 유동성을 가지는 감광응성 레지스트를 이용하여 형성할 수도 있다. 이를 위해 제1 외층 회로배선층(135a)이 형성된 적층 기판(200) 상에 유동성을 가지는 감광응성 레지스트를 도포한다. 다음에 광감응성 필름 상에 소정의 패턴이 구비된 노광 마스크를 배치하고 노광 및 현상 공정을 수행하여 소정의 이미지가 구현된 레지스트 패턴(170)을 형성할 수 있다.

도 9를 참조하면, 레지스트 패턴(170) 상에 포스트용 금속층(182)을 형성한다. 포스트용 금속층(182)을 형성하기 위해 먼저, 레지스트 패턴(170) 상부, 오픈 영역(172)에 의해 노출된 측벽 및 제1 외층 회로배선층(135a)의 노출 표면상에 시드 금속층(175)을 형성한다. 시드 금속층(175)은 화학 도금법 또는 무전해 도금법을 이용하여 형성한다. 화학 도금법은 부도체 상에도 도금이 가능하여 부도체로 이루어진 레지스트 패턴(170)의 노출면 위에도 형성될 수 있다.

다음에 시드 금속층(175) 상에 금속층(180)을 형성한다. 금속층(180)은 전류를 흘려 금속의 표면에 다른 금속의 막을 형성하는 방법인 전기 도금법 또는 전해 도금법을 이용하여 형성할 수 있다. 시드 금속층(175) 및 금속층(180)은 구리(Cu)를 포함하여 형성할 수 있다. 이 경우, 시드 금속층(175) 및 금속층(180)을 포함하는 포스트용 금속층(182)은 금속 포스트가 형성될 영역(172)에만 국부적으로 형성하는 대신, 레지스트 패턴(170) 상부를 전면적으로 덮도록 균일하게 도금한다.

종래의 경우, 포스트가 형성될 영역에만 국부적으로 포스트용 금속층을 형성하였으며, 이를 위해 포스트가 형성될 영역에만 전해도금을 위한 전류가 공급되었다. 이 경우 영역별로 공급되는 전류량이 불균일하여 각각의 영역에서 도금되는 금속층의 양이 달라지게 된다. 그러면 포스트용 금속층이 영역별로 높이 편차가 발생하고, 최종 형성되는 금속 포스트도 영역별로 높이 편차가 발생하여 높이 편차의 정도에 따라 신뢰도가 취약해지는 문제가 발생하였다.

이에 본 출원의 실시예에서는 포스트용 금속층(182)이 레지스트 패턴(170) 상부를 전면적으로 덮도록 균일하게 도금함으로써 포스트용 금속층(182)이 영역별로 높이 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

다음에, 포스트용 금속층(182) 상에 마스크 패턴(185)을 형성한다. 마스크 패턴(185)은 광감응성 레지스트층을 형성한 다음, 노광 및 현상 공정을 진행하여 형성할 수 있다. 마스크 패턴(185)은 포스트가 형성될 영역을 선택적으로 차단하고 나머지 영역의 포스트용 금속층(182)은 노출시키게 형성할 수 있다.

도 10을 참조하면, 마스크 패턴(185)을 식각배리어막으로 포스트용 금속층(182)의 노출 부분을 식각하는 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 습식식각 방식으로 진행할 수 있다. 식각 공정은 레지스트 패턴(170)의 표면이 노출되는 지점을 식각 정지점으로 하여 진행할 수 있다. 포스트용 금속층(182)의 노출된 부분이 식각되면서 마스크 패턴(185)으로 차단되어 식각되지 않은 포스트용 금속층(182)은 금속 포스트(190)로 형성된다. 이 경우 금속 포스트(190)는 상부 부분이 레지스트 패턴(170)의 표면으로부터 소정 높이만큼 돌출된 형상으로 형성된다. 본 출원의 실시예에서는 마스크 패턴(185)을 도입하여 식각 공정을 이용하여 형성함으로써 솔더-온-패드(SOP)법을 이용하는 경우보다 미세한 피치(pitch)를 가지는 금속 포스트(190)를 형성할 수 있다.

도 11을 참조하면, 레지스트 패턴(170)을 제거하는 박리 공정을 수행한다. 레지스트 패턴(170)을 제거하는 과정에서 금속 포스트(190)의 상부면을 덮고 있는 마스크 패턴(185)도 함께 제거될 수 있다. 박리 공정에 의해 레지스트 패턴(170)에 의해 덮여 있던 제1 외층 회로배선층(135a) 및 제2 코어(130)의 표면 일부가 노출된다.

종래의 경우 제1 외층 회로배선층 상에 레지스트 패턴이 아닌 솔더 마스크 패턴이 형성된 상태에서 금속 포스트를 형성하는 과정에서 금속 포스트가 정확한 위치에 형성되지 않는 얼라인 문제가 발견되었다. 솔더 마스크 패턴이 형성된 상태에서 금속 포스트 형성시 발생된 문제점을 설명하기 위해 나타내보인 도 18을 참조하면, 접속 패드(410)가 형성된 기판(400) 상에 솔더 마스크 패턴(415)을 형성한다(도 18의 (a) 참조). 솔더 마스크 패턴(415)은 광감응성 레지스트 물질로 형성된다. 다음에 기판(400) 상에 레지스트층(420)을 형성한다(도 18의 (b) 참조).

다음에 레지스트층(420) 상에 노광 및 현상 공정을 진행하여 금속 포스트가 형성될 오픈 영역(425)을 포함하는 레지스트 패턴(420a)을 형성한다(도 18의(c) 참조). 그런데 레지스트층(420)을 현상하는 과정에서 솔더 마스크 패턴(415)의 경계면과 혼동되는 오류가 발생하여 타겟 위치(C)로부터 화살표 방향으로 벗어나 레지스트 패턴(420a)이 형성되는 얼라인 오류에 의한 문제가 발생될 수 있다. 이와 같이 레지스트 패턴(420a)이 타겟 위치(C)로부터 벗어난 상태에서 오픈 영역(425)을 금속층(430)으로 채운 다음(도 18의 (d) 참조), 레지스트 패턴(420a)을 제거하여 형성된 금속 포스트(430a)(도 18의 (e) 참조)는 타겟 형상으로 형성된 금속 포스트(430b)와 다른 비정상적인 형상을 가지게 형성된다. 이와 같이, 금속 포스트가 비정상적인 형상으로 형성되면, 접속 패드(410)와 접촉하는 면적(440)이 좁아 후속 공정을 진행하는 과정에서 접속 패드(440)에 안정적으로 고정되지 않고 박리되는 불량이 발생할 수도 있다.

이에 본 출원의 실시예에서는 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 외층 회로배선층(135a) 상에 레지스트 패턴(170)을 형성한다. 이 경우 제1 외층 회로배선층(135a) 상에서 레지스트 패턴(170)을 얼라인(align)시키는 것은 솔더 마스크 패턴(415, 도 18의 (c))상에 레지스트 패턴을 형성하는 것보다 용이하게 얼라인시킬 수 있다. 이에 따라 레지스트 패턴(170)이 타겟 위치로부터 벗어나는 불량을 방지할 수 있다. 따라서 얼라인 불량에 의해 금속 포스트가 비정상적인 형상으로 형성되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 다른 실시예에서는 마스크 패턴(185)을 적용하지 않고 금속 포스트(190)를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 비록 도면에 도시하지는 않았지만, 레지스트 패턴(170) 상에 에치백(etch back) 공정을 수행하여 포스트용 금속층(182)을 전체적으로 식각한다. 에치백 공정은 레지스트 패턴(170)이 노출되는 지점에서 정지하도록 조절한다. 다음에 레지스트 패턴(170)을 제거하여 금속 포스트(190)를 형성할 수 있다.

도 12를 참조하면, 적층 기판(200) 상에 솔더 마스크층(195)을 형성한다. 솔더 마스크층(195)은 먼저 유동성을 가지는 솔더 마스크 잉크를 도포한 후, 도포된 솔더 마스크 잉크를 고온-고압으로 적층 기판(200) 상에 밀착시키는 공정을 수행하여 형성할 수 있다. 솔더 마스크 잉크는 회로간 및 기판과 외부의 절연성을 유지하고, 화학약품이나 외부의 물리적인 힘에 대해 기판을 보호하는 성질을 가진 물질로서 고분자를 포함한 유기/무기 성분으로 구성될 수 있다. 이 경우 솔더 마스크 잉크를 도포한 후, 도포된 솔더 마스크 잉크를 밀착시키는 공정을 수행하는 과정에서 금속 포스트(190) 상부면에 솔더 마스크층(195)이 남아 있을 수 있다.

도 13을 참조하면, 금속 포스트(190) 상부면 및 측벽에 남아 있는 솔더 마스크층(195)을 제거하여 솔더 마스크 패턴(195a)을 형성하는 디스미어(de-smear) 공정을 수행한다. 디스미어 공정은 플라즈마를 이용한 건식방법을 이용하거나 현상액 또는 식각용액을 이용한 습식방법을 이용하여 수행할 수 있다. 디스미어 공정은 금속 포스트(190)의 상부면(190a)이 노출되는 지점까지 진행한다. 디스미어 공정으로 금속 포스트(190) 상부면 및 측벽에 남아 있는 솔더 마스크층(195)이 표면으로부터 소정 깊이(r)만큼 제거됨에 따라, 솔더 마스크 패턴(195a)은 제1 외층 회로배선층(135a) 및 금속 포스트(190)의 측벽 일부를 덮게 형성된다. 이에 따라 금속 포스트(190)는 솔더 마스크 패턴(195a)에 의해 접속 패드 역할을 하는 제1 외층 회로배선층(135a)의 노출된 표면상에 안정적으로 고정되어 있게 된다. 솔더 마스크 패턴(195a)은 적층 기판(200) 후면의 제2 외층 회로배선층(145a)을 선택적으로 노출시킨다.

도 13을 다시 참조하면, 본 출원의 일 실시예에 의하여 제조된 인쇄회로기판은 외측 표면에 제1 외층 회로배선층(135a) 및 제2 외층 회로배선층(145a)이 형성된 적층 기판(200)과, 적층 기판(200)의 상면으로부터 하면까지 관통하여 내부에 형성된 관통홀(150)과, 관통홀(150) 노출면 및 제1 및 제2 회로배선층(135a, 145a)의 측벽에 형성된 비아 패턴(165)과, 제1 및 제2 회로배선층(135a, 145a)과 바닥부가 접촉하면서 전기적으로 연결되는 금속 포스트(190)와, 금속 포스트(190)와 접촉하지 않은 제1 및 제2 회로배선층(135a, 145a)의 노출면을 덮으면서 금속 포스트(190)를 고정시키는 솔더 마스크 패턴(195a)을 포함하여 구성된다.

상술한 바와 같이, 본 출원의 일 실시예에 따른 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판 및 제조방법은 종래의 솔더-온-패드(SOP) 공정에 의하여 범프를 형성하지 않는다. 본 출원의 일 실시예에서는 균일한 두께를 가지는 구리층을 형성하고 마스크 패턴을 이용한 식각 공정을 이용하여 금속 포스트를 형성한다. 이에 따라 종래의 솔더-온-패드(SOP) 공정보다 더 미세한 피치(pitch)의 금속 포스트를 구현할 수 있다. 또한, 균일한 두께를 가지게 구리층을 형성함으로써 금속 포스트들 사이의 높이 편차를 감소시켜 금속 포스트의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 출원의 일 실시예에 따르면, 마스크 패턴을 이용한 식각 방법으로 금속 포스트를 형성함으로써 균일한 크기의 금속 포스트를 형성할 수 있어 금속 포스트 형상에 대한 불량을 방지할 수 있다. 또한, 마스크 패턴을 이용하여 금속 포스트가 형성될 영역을 미리 지정한 다음 금속 포스트를 형성함으로써 금속 포스트가 형성되는 위치를 타겟 지점에 정확하게 정렬시킬 수 있다. 아울러, 균일한 높이를 가지는 금속 포스트를 형성함으로써 다른 패키지와의 조립시 연결 불량이 발생하지 않는 장점이 있다.

한편, 솔더 마스크 패턴을 이용하여 금속 포스트가 형성될 위치를 지정한 다음, 금속 포스트를 형성할 수도 있다.

도 14 내지 도 17은 본 출원의 다른 실시예에 따른 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판의 제조 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.

도 14를 참조하면, 제1 및 제2 코어(130, 140)의 노출면에 제1 외층 회로배선층(135a) 및 제2 외층 회로배선층(145a)이 형성되고, 관통홀(150) 내부에 비아 패턴(165)이 형성된 적층 기판(200)을 준비한다. 적층 기판(200)은 제1 내층 회로배선층(115) 및 제2 내층 회로배선층(120)이 배치된 제1 코어(103)를 포함하여 구성될 수 있다.

다시 도 14를 참조하면, 적층 기판(200) 상에 제1 솔더 마스크 패턴(300) 및 제2 솔더 마스크 패턴(305)을 형성한다. 제1 및 제2 솔더 마스크 패턴(300, 305)은 먼저 유동성을 가지는 솔더 마스크 잉크를 도포한 후, 도포된 솔더 마스크 잉크를 고온-고압으로 적층 기판(200)의 양면에 밀착시키는 공정을 수행하여 형성할 수 있다. 솔더 마스크 잉크는 회로간 및 기판과 외부의 절연성을 유지하고, 화학약품이나 외부의 물리적인 힘에 대해 기판을 보호하는 성질을 가진 물질로서 고분자를 포함한 유기/무기 성분으로 구성될 수 있다. 다음에 적층 기판(200)의 양면에 형성된 솔더 마스크 잉크를 선택적으로 제거하여 적층 기판(200)의 제1면에 형성된 제1 솔더 마스크 패턴(300) 및 제2면에 형성된 제2 솔더 마스크 패턴(305)을 형성한다.

제1 솔더 마스크 패턴(300)은 적층 기판(200)의 제1면 상에 형성된 제1 외층 회로배선층(135a)의 표면 일부를 노출시키는 제1 오픈 영역(310a)을 포함하고, 제2 솔더 마스크 패턴(305)는 적층 기판(200)의 제2면 상에 형성된 제2 외층 회로배선층(145a)의 표면 일부를 노출시키는 제2 오픈 영역(310b)을 포함하여 형성될 수 있다. 여기서 제1 오픈 영역(310a)은 이후 금속 포스트가 형성될 위치를 지정하는 역할을 한다. 또한, 제1 오픈 영역(310a)에 의해 노출되는 제1 외층 회로배선층(135a)의 표면 일부는 이후 금속 포스트와 접속되는 접속 패드 역할을 한다.

도 15를 참조하면, 제1 솔더 마스크 패턴(300) 상에 포스트용 금속층(330)을 형성한다. 포스트용 금속층(330)을 형성하기 위해 먼저, 제1 솔더 마스크 패턴(300)의 상부면, 제1 오픈 영역(310a)에 의해 노출된 측벽 및 제1 외층 회로배선층(135a)의 노출 표면상에 시드 금속층(315)을 형성한다. 시드 금속층(315)은 화학 도금법 또는 무전해 도금법을 이용하여 형성할 수 있다. 다음에 시드 금속층(315) 상에 금속층(320)을 형성한다. 금속층(320)은 전기 도금법 또는 전해 도금법을 이용하여 형성할 수 있다. 시드 금속층(315) 및 금속층(320)은 구리(Cu)를 포함하여 형성할 수 있다. 이 경우, 시드 금속층(315) 및 금속층(320)을 포함하는 포스트용 금속층(330)은 금속 포스트가 형성될 제1 오픈 영역(310a)에만 국부적으로 형성하는 대신, 제1 솔더 마스크 패턴(300) 상부를 전면적으로 덮도록 균일하게 도금하여 포스트용 금속층(330)이 영역별로 높이 편차가 발생하는 것을 방지한다.

다음에, 포스트용 금속층(330) 상에 마스크 패턴(340)을 형성한다. 마스크 패턴(340)은 광감응성 레지스트층을 형성한 다음, 노광 및 현상 공정을 진행하여 형성할 수 있다. 마스크 패턴(340)은 포스트가 형성될 영역을 선택적으로 차단하고 나머지 영역의 포스트용 금속층(330)은 노출시키게 형성할 수 있다.

도 16을 참조하면, 마스크 패턴(340)을 식각배리어막으로 포스트용 금속층(330)의 노출 부분을 식각하는 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 습식식각 방식으로 진행할 수 있다. 식각 공정은 제1 솔더 마스크 패턴(300)의 표면이 노출되는 지점을 식각 정지점으로 하여 진행할 수 있다. 포스트용 금속층(330)의 노출된 부분이 식각되면서 마스크 패턴(340)에 의해 차단되어 식각되지 않은 포스트용 금속층(330)은 금속 포스트(350)로 형성된다.

도 17을 참조하면, 마스크 패턴(350)을 제거하는 박리 공정을 수행하여 제1 솔더 마스크 패턴(300)의 표면이 노출된다. 금속 포스트(350)는 제1 솔더 마스크 패턴(300)에 의해 접속 패드 역할을 하는 제1 외층 회로배선층(135a)의 노출된 표면상에 안정적으로 고정되어 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는 제1 솔더 마스크 패턴(300)을 이용하여 금속 포스트(350)이 형성될 위치를 형성한 다음, 마스크 패턴을 식각배리어로 한 식각공정을 수행하여 금속 포스트(350)를 형성한다. 이에 따라, 금속 포스트를 형성한 다음 솔더 마스크 패턴을 형성하기 위한 디스미어 공정을 생략할 수 있어 공정 단계를 감소시킬 수 있다.

100: 베이스 기판 103: 제1 코어
115: 제1 내층 회로배선층 120: 제2 내층 회로배선층
130: 제2 코어 135: 제1 금속 박막
137: 제1 층간 기판 140: 제3 코어
145: 제2 금속 박막 147: 제2 층간 기판
150: 관통홀 165: 비아 패턴
135a: 제1 외층 회로배선층 145a: 제2 외층 회로배선층
190: 금속 포스트 200: 적층 기판

Claims (19)

1. 외측 표면에 회로배선층이 형성된 적층 기판을 준비하는 단계;
   상기 적층 기판 상에 상기 회로배선층 표면의 일부를 노출시키는 개구부를 포함하고, 상기 노출된 부분을 제외한 상기 회로배선층의 표면의 일부는 차단하는 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
   상기 개구부를 채우면서 상기 레지스트 패턴의 상부면으로 연장하는 포스트용 금속층을 형성하는 단계;
   포스트가 형성될 영역의 상기 포스트용 금속층을 선택적으로 차단하는 마스크 패턴을 형성하는 단계;
   상기 마스크 패턴을 식각마스크로 포스트용 금속층의 노출 부분을 식각하여 금속 포스트를 형성하는 단계;
   상기 레지스트 패턴을 제거하여 상기 금속 포스트와 접촉하고 있지 않은 회로배선층의 표면 일부를 노출시키는 단계;
   상기 금속 포스트의 노출면, 상기 회로배선층의 노출된 표면 일부를 포함하는 적층 기판 상에 솔더 마스크층을 형성하는 단계; 및
   상기 금속 포스트의 상부면 및 측벽의 솔더 마스크층을 제거하여 상기 적층 기판의 노출면과, 상기 회로배선층의 노출된 표면 일부 및 상기 금속 포스트의 측벽 일부까지 연장하여 덮는 솔더 마스크 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 적층 기판을 준비하는 단계는,
   제1 코어 양면에 각각 제1 도전층 및 제2 도전층이 접합된 베이스 기판을 형성하는 단계;
   상기 제1 도전층 및 제2 도전층을 패터닝하여 상기 제1 코어의 표면 일부를 노출시키는 제1 내층 회로배선층 및 제2 내층 회로배선층을 형성하는 단계;
   제2 코어의 일면에 제1 금속 박막이 접합된 제1 층간 기판을 상기 베이스 기판의 제1 코어의 일면에 배치하고, 제3 코어의 일면에 제2 금속 박막이 접합된 제2 층간 기판을 상기 베이스 기판의 제1 코어의 나머지 타면에 배치하는 단계;
   상기 베이스 기판과 상기 제1 및 제2 층간 기판을 압착하여 적층 기판을 형성하는 단계;
   상기 적층 기판을 가공하여 상기 적층 기판의 상면으로부터 하면을 관통하는 관통홀을 형성하는 단계;
   상기 관통홀 노출면에 금속막으로 이루어진 비아 패턴을 형성하는 단계; 및
   상기 제1 금속 박막 및 제2 금속 박막을 패터닝하여 상기 적층 기판의 외측 표면에 제1 외층 회로배선층 및 제2 외층 회로배선층을 형성하는 단계를 포함하는 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 관통홀을 형성하는 단계는, 기계적 드릴링법 또는 레이저 가공법에 의해 수행되는 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 비아 패턴은 상기 관통홀의 내부와 상기 관통홀과 인접한 상기 제1 외층 회로배선층 및 제2 외층 회로배선층의 측면에 형성하는 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 레지스트 패턴은 드라이 필름 레지스트(DFR)를 포함하는 광감응성 필름 또는 유동성을 가지는 감광응성 레지스트로 형성하는 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 포스트용 금속층을 형성하는 단계는,
   상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계 이후에, 상기 레지스트 패턴 상부 및 상기 회로배선층의 노출 표면상에 시드 금속층을 형성하는 단계; 및
   상기 시드 금속층을 포함하는 상기 레지스트 패턴 전면을 균일한 두께로 덮는 금속층을 형성하여 상기 시드 금속층 및 상기 금속층으로 이루어진 포스트용 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 시드 금속층 또는 금속층은 구리(Cu)를 포함하는 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 시드 금속층은 화학 도금법으로 형성하고 상기 금속층은 전기 도금법으로 형성하는 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 솔더 마스크 패턴은 상기 금속 포스트와 접촉하지 않은 회로배선층의 노출면을 덮으면서 상기 금속 포스트를 고정시키는 기능을 하는 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판의 제조방법.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 외측 표면에 회로배선층이 형성된 적층 기판;
    상기 적층 기판 내부에 형성된 관통홀;
    상기 관통홀 노출면 및 상기 회로배선층의 측벽에 형성된 비아 패턴;
    상기 회로배선층의 표면 일부에 바닥부가 접촉하면서 전기적으로 연결되는 복수 개의 금속 포스트들;
    상기 적층 기판의 노출면과, 상기 금속 포스트들과 접촉하지 않고 노출되어 있는 회로배선층의 노출면을 덮고 상기 금속 포스트의 측벽 일부까지 연장하여 덮으면서 상기 금속 포스트들을 상기 적층 기판 상에 고정시키는 솔더 마스크 패턴을 포함하는 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판.
17. 제16항에 있어서,
    상기 적층 기판은 내층 회로배선층을 구비하는 복수의 기판들을 포함하는 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판.
18. 제16항에 있어서,
    상기 금속 포스트들은 구리(Cu)를 포함하여 이루어진 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판.
19. 제16항에 있어서,
    상기 금속 포스트들은 균일한 높이를 가지게 형성된 금속 포스트를 구비한 인쇄회로기판.

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