KR20060061954A

KR20060061954A - Ｏｓｐ를 이용한 ｂｇａ 기판의 제작방법

Info

Publication number: KR20060061954A
Application number: KR1020040100587A
Authority: KR
Inventors: 오창열
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2006-06-09
Also published as: KR100651518B1

Abstract

본 발명은 와이어 본딩 패드상에 니켈/금 도금층을 형성한 후, 솔더 볼 패드상에 OSP처리하는 BGA 기판의 제작방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 OSP를 이용한 BGA기판의 제작방법은 (A) 원판의 상부에 와이어 본딩 패드를 포함하는 외층 회로를 형성하고, 상기 원판의 하부에 솔더 볼 패드를 포함하는 외층 회로를 형성하는 단계; (B) 상기 상하부 외층 회로에 솔더 레지스트층을 인쇄하는 단계; (C) 상기 와이어 본딩 패드에 대응하는 상기 솔더 레지스트층을 오픈하는 단계; (D) 상기 와이어 본딩 패드상에 금 도금층을 형성하는 단계; (E) 상기 솔더 볼 패드에 대응하는 상기 솔더 레지스트층을 오픈하는 단계; 및 (F) 상기 솔더 볼 패드상에 OSP처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

인쇄회로기판, 솔더 레지스트, 와이어 본딩 패드, 솔더 볼 패드, BGA, OSP

Description

ＯＳＰ를 이용한 ＢＧＡ 기판의 제작방법{Method for manufacturing BGA board using OSP}

도 1a 내지 도 1g는 종래의 OSP를 이용한 BGA기판의 제작방법의 흐름을 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 OSP를 이용한 BGA기판의 제작방법의 흐름도이다.

도 3a 내지 도 3f는 도 2의 OSP를 이용한 BGA기판의 제작방법의 각각의 단계를 나타내는 단면도이다.

본 발명은 OSP(Organic Solderability Preservative)를 이용한 BGA(Ball Grid Array)기판의 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 와이어 본딩 패드상에 니켈/금 도금층을 형성한 후, 솔더 볼 패드상에 OSP처리하는 BGA 기판의 제작방법에 관한 것이다.

최근 휴대전용 제품인 이동통신전화, 휴대용 전자제품에 사용되고 있는 CSP(Chip-Sized Package) 제품은 완성 후, 드랍 테스트(Drop Test)를 실시하면 CSP 제품의 솔더 볼이 보드로부터 벗겨져 떨어지는 현상이 발생하였다.

이러한 문제점을 개선하기 위해, 솔더 볼 패드상에는 OSP처리를 하고, 칩이 실장되는 면인 와이어 본딩 패드상에는 니켈/금 도금층을 형성하였다.

도 1a 내지 도 1g는 종래의 OSP를 이용한 BGA 기판의 제작 방법의 흐름을 나타내는 단면도이다.

도 1a에서와 같이, 원판(101)상에 일반적인 회로패턴(102), 비아홀의 랜드(103), 와이어 본딩 패드(104) 및 솔더 볼 패드(105)를 포함하는 외층 회로를 형성한다.

도 1b에서와 같이, 외층 회로에 솔더 레지스트층(106)을 형성한다.

도 1c에서와 같이, 상하부 솔더 레지스트층(106)을 각각 노광 및 현상 공정을 수행한다. 이때, 상부 솔더 레지스트층(106)의 와이어 본딩 패드(104)상에 대응하는 부분과 하부 솔더 레지스트층(106)의 솔더 볼 패드(105)상에 대응하는 부분을 각각 오픈한다.

도 1d에서와 같이, 하부의 솔더 레지스트층(106) 및 솔더 볼 패드(105)상에 드라이필름(110)을 도포한다.

도 1e에서와 같이, 상부의 와이어 본딩 패드(104)상에 니켈/금 도금층(107)을 형성한다.

도 1f에서와 같이, 하부에 도포된 드라이필름(110)을 박리한다.

도 1g에서와 같이, 하부의 솔더 볼 패드(105)상에 산화 방지를 위하여 OSP처리(108)를 한다.

상술한 종래의 OSP를 이용한 BGA 기판의 제작 방법은 와이어 본딩 패드(104)상에 니켈/금 도금층(107)을 형성 할 때, 솔더 볼 패드(105)부분이 산화되지 않도록 솔더 레지스트층(106) 및 솔더 볼 패드(105)상에 드라이 필름(110)을 도포해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 OSP를 이용한 BGA 기판의 제작방법은, 니켈/금 도금시 솔더 레지스트층(106) 및 솔더 볼 패드(105)상에 도포된 드라이필름(110)이 도금조에 용해되기 때문에, 도금조가 오염되는 문제점도 있었다.

또한, 종래의 OSP를 이용한 BGA 기판의 제작방법은, 와이어 본딩 패드(104)상에 니켈/금 도금층(107)을 형성한 후, OSP처리를 위해 솔더 레지스트층(106) 및 솔더 볼 패드(105)상에 도포된 드라이필름(110)을 박리해야 하는 문제점도 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 와이어 본딩 패드상에 니켈/금 도금층을 형성할 때, 도금조가 오염되지 않는 OSP를 이용한 BGA기판의 제작방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 제작 공정을 단축시킬 수 있는 OSP를 이용한 BGA기판의 제작방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 OSP를 이용한 BGA기판의 제작방법은 (A) 원판의 상부에 와이어 본딩 패드를 포함하는 외층 회로를 형성하고, 상기 원판의 하부에 솔더 볼 패드를 포함하는 외층 회로를 형성하는 단계; (B) 상기 상하부 외층 회로에 솔더 레지스트층을 인쇄하는 단계; (C) 상기 와이어 본딩 패드에 대응하는 상기 솔더 레지스트층을 오픈하는 단계; (D) 상기 와이어 본딩 패드상에 금 도금층을 형성하는 단계; (E) 상기 솔더 볼 패드에 대응하는 상기 솔더 레지스트층을 오픈하는 단계; 및 (F) 상기 솔더 볼 패드상에 OSP처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법의 상기 원판은 내층이 다층 구조인 것을 특징으로 하는 BGA기판의 제작방법을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법의 상기 (B) 단계 이전에, (G) 상기 원판 표면을 세정하고 상기 원판 표면에 거칠기(roughness)를 부여하는 전처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BGA기판의 제작방법을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법의 상기 (C) 단계 이후에, (G) 상기 솔더 레지스트 패턴의 오픈(open)된 부분에 잔존하는 솔더 레지스트 및 이물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BGA기판의 제작방법을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법의 상기 (E) 단계 이후에, (G) 상기 솔더 레지스트 패턴의 오픈(open)된 부분에 잔존하는 솔더 레지스트 및 이물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BGA기판의 제작방법을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법의 상기 (D) 단계 이전에, (G) 상기 와이어 본딩 패드상에 니켈도금층을 형성하는 과정; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BGA 기판의 제작방법을 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 OSP를 이용한 BGA기판의 제작방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 OSP를 이용한 BGA기판의 제작방법의 흐름도이고, 도 3a 내지 도 3f는 OSP를 이용한 BGA기판의 제작방법의 각각의 단계를 나타내는 단면도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 OSP를 이용한 BGA기판의 제작방법은 외층회로 형성단계(S110), 솔더 레지스트층 인쇄단계(S120), 와이어 본딩 패드상에 대응하는 상부 솔더 레지스트층 오픈 단계(S130), 와이어 본딩 패드상에 금 도금층 형성 단계(S140), 솔더 볼 패드상에 대응하는 하부 솔더 레지스트층 오픈 단계(S150), 솔더 볼 패드상에 OSP처리하는 단계(S160)를 포함하여 이루어진다.

도 3a에서와 같이, 상부회로에 와이어 본딩 패드(204)를 포함하는 외층회로를 형성하고, 하부회로에 솔더 볼 패드(205)를 포함하는 외층 회로를 형성한다(S110).

여기서, 내층이 없는 원판(201)을 사용하였으나, 사용 목적이나 용도에 따라 내층이 2층, 4층, 및 6층 등의 다층의 구조의 원판을 사용할 수도 있다.

도 3b에서와 같이, 원판(201)의 상하 외층회로상에 솔더 레지스트층(206)을 도포한 후, 가건조시킨다(S120).

여기서, 솔더 레지스트는 '인쇄회로기판의 회로 패턴을 덮어 부품의 실장 시 에 이루어지는 납땜에 의해 원하지 않는 접속을 방지하는 피막'을 의미하며, 인쇄회로기판의 회로패턴을 보호하는 보호재 및 회로간의 절연성을 부여하는 역할을 담당한다.

본 발명에서 솔더 레지스트층(206)을 도포할 때 회로 패턴(202), 비아홀의 랜드(203), 와이어 본딩 패드(204) 및 솔더 볼 패드(205)가 포함된 외층 회로에 지문, 기름, 먼지 등이 묻어 있는 경우, 솔더 레지스트층(206)과 원판(201)이 완전히 밀착되지 않는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 솔더 레지스트층(206)을 도포하기 전에, 솔더 레지스트층(206)과 원판(201)과의 밀착력을 향상시키기 위하여 기판 표면을 세정하고 기판 표면에 거칠기를 부여하는 전처리를 수행하는 것이 바람직하다.

솔더 레지스트층(206)을 도포하는 방식은 스크린 인쇄(Screen Printing) 방식, 롤러 코팅(Roller Coating) 방식, 커튼 코팅(Curtain Coating) 방식, 스프레이 코팅(Spray Coating) 방식 등을 사용할 수 있다.

상기 스크린 인쇄 방식은 솔더 레지스트 패턴을 직접 인쇄하는 방식이다.

상기 롤러 코팅 방식은 스크린 인쇄법에 사용되는 것보다 점도가 낮은 솔더 레지스트 잉크를 고무로 된 롤러에 얇게 발라 기판에 코팅하는 방식이다.

상기 커튼 코팅 방식은 롤러 코팅에 사용되는 것보다 더 점도가 낮은 솔더 레지스트 잉크를 사용하는 방식이다.

상기 스프레이 코팅 방식은 레지스트 잉크를 분무하여 코팅하는 방식이다.

도 3c에서와 같이, 상부 솔더 레지스트층(206)에 소정의 솔더 레지스트 패턴 이 인쇄된 아트 워크 필름을 밀착시킨 후, 노광 및 현상함으로써 와이어 본딩 패드(204)상에 대응하는 상부 솔더 레지스트층(206)을 오픈 시킨다(S130).

여기서, 원판(201)의 솔더 레지스트층(206)이 제거된 부분에 잔존하는 솔더 레지스트층(206)의 잔사, 이물질 등을 플라즈마 등을 이용하여 제거하는 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 종래 기술에서는 솔더 볼 패드(205)상의 산화를 방지하기 위해 드라이필름을 도포하였으나, 본 발명에서는 솔더 볼 패드(205)상에 하부 솔더 레지스트층(206)이 도포되어 있으므로 드라이 필름을 도포할 필요가 없다.

도 3d에서와 같이, 원판(201)을 금도금 작업통에 침식시킨 후 직류 정류기를 이용하여 전해 금도금을 수행하여 금도금층(207)을 형성한다. 이때, 도금될 면적을 계산하여 직류 정류기에 적당한 전류를 가하여 금을 석출하는 방식을 사용하는 것이 보다 바람직하다(S140).

또한, 금과 접착성을 높이기 위하여, 먼저 니켈을 얇게 도금한 후, 금도금층(207)을 형성하는 것이 바람직하다.

도 3e에서와 같이, 솔더 볼 패드(205)상에 대응하는 하부 솔더 레지스트층(206)을 레이저를 이용하여 오픈 시킨다(S150).

여기서, 레이저를 이용하면 고속으로 가열하여 가공하므로 열변형층이 좁고, 아주 단단한 재료의 가공이 쉽다. 비접촉식이므로 공구의 마모가 없는 등의 장점이 있고, 복잡한 모양의 부품을 미세하게 가공할 수 있으며, 작업시 소음과 진동이 없다.

또한, 레이저빔을 물체의 표면에 조사하면, 재료 표면의 온도가 급격히 올라가 표면 근처가 용융됨과 동시에 증발됨으로써 물질이 제거되어 가공이 이루어진다.

도 3f에서와 같이, 솔더 볼 패드(205)상에 OSP(208)를 처리 해준다(S160).

솔더 볼 패드(205)상에 대응하는 하부의 솔더 레지스트층(206)을 오픈한 후, 곧바로 OSP(208)를 처리함으로써 솔더 볼 패드(205)가 산화되는 것을 방지할 수 있다.

여기서, OSP 방식은 인쇄회로기판의 솔더 볼 패드 표면에 유기물을 도포하여 공기와 구리(Cu)표면이 접촉하는 것을 차단하여 구리의 산화를 방지하는 역할을 한다. 표면에 도포된 유기물이 플럭스(Flux)와 거의 비슷한 물질이므로 프리플럭스(Pre-Flux) 처리법이라고도 한다. OSP 방식에서 PCB 패드 표면에 유기물을 도포하여 공기와 구리표면이 골고루 도포되지 않을 경우 동박이 산화되어 문제를 일으킬 수 있으므로 진공 포장을 개봉한 후에 가능하면 빨리 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 취급 시에도 작업자의 손이 닿으면 손에 묻어있는 염분에 의하여 산화가 빠르게 진행되므로 주의를 기울여야 한다.

이상에서 본 발명에 대하여 설명하였으나, 이는 일실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 다양한 변화 및 변형이 가능함은 본 기술분야에서 통상적으로 숙련된 당업자에게 분명할 것이다. 하지만, 이러한 변화 및 변형이 본 발명의 범위 내에 속한다는 것은 이하 특허청구범위를 통하여 확인될 것이다.

상술한 본 발명에 따른 OSP를 이용한 BGA 기판의 제작방법은 와이어 본딩 패드 상에 니켈/금 도금층을 형성 할 때, 솔더 볼 패드 부분이 산화되지 않도록 솔더 레지스트층 및 솔더 볼 패드 상에, 드라이 필름을 도포하는 공정을 수행하지 않아도 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 OSP를 이용한 BGA 기판의 제작방법은 니켈/금 도금시 솔더 레지스트층 및 솔더 볼 패드 상에 드라이필름을 도포 할 필요가 없으므로, 도금시 도금조가 드라이 필름에 오염되지 않는 효과도 있다.

또한, 본 발명에 따른 OSP를 이용한 BGA 기판의 제작방법은 니켈/금 도금시 드라이필름의 용해에 의한 오염이 없으므로, 완성된 제품의 불량률이 감소하는 효과도 있다.

또한, 본 발명에 따른 OSP를 이용한 BGA 기판의 제작방법은 와이어 본딩 패드 상에 니켈/금 도금층 을 형성한 후, OSP를 처리하기 위해 솔더 레지스트층 및 솔더 볼 패드 상에 드라이필름을 도포하지 않으므로, 드라이필름을 박리하는 추가 공정이 필요가 없는 효과도 있다.

Claims

(A) 원판의 상부에 와이어 본딩 패드를 포함하는 외층 회로를 형성하고, 상기 원판의 하부에 솔더 볼 패드를 포함하는 외층 회로를 형성하는 단계;

(B) 상기 상하부 외층 회로에 솔더 레지스트층을 인쇄하는 단계;

(C) 상기 와이어 본딩 패드에 대응하는 상기 솔더 레지스트층을 오픈하는 단계;

(D) 상기 와이어 본딩 패드상에 금 도금층을 형성하는 단계;

(E) 상기 솔더 볼 패드에 대응하는 상기 솔더 레지스트층을 오픈하는 단계; 및

(F) 상기 솔더 볼 패드상에 OSP처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 BGA기판의 제작방법.
제 1항에 있어서,

상기 원판은 내층이 다층 구조인 것을 특징으로 하는 BGA기판의 제작방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (B) 단계 이전에,

(G) 상기 원판 표면을 세정하고 상기 원판 표면에 거칠기(roughness)를 부여하는 전처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BGA기판의 제작방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (C) 단계 이후에,

(G) 상기 솔더 레지스트 패턴의 오픈(open)된 부분에 잔존하는 솔더 레지스트 및 이물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BGA기판의 제작방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (E) 단계 이후에,

(G) 상기 솔더 레지스트 패턴의 오픈(open)된 부분에 잔존하는 솔더 레지스트 및 이물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BGA기판의 제작방법.
제 1항에 있어서,

상기 (D) 단계 이전에,

(G) 상기 와이어 본딩 패드상에 니켈도금층을 형성하는 과정; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BGA 기판의 제작방법.