KR20080043207A - Method of fabricating an active-device-embedded printed circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
도1a는 본 발명에 따른 공법에 따라 기판에 내장될 반도체 다이(die)를 나타낸 도면.1A illustrates a semiconductor die to be embedded in a substrate in accordance with the method of the present invention.
도1b는 본 발명에 따라 반도체 다이 위의 알루미늄 본딩 패드 상에 와이어 본딩 장비를 이용해서 스터드 범프(stud bump)를 제작한 단면을 나타낸 도면. 1B is a cross-sectional view of fabricating a stud bump using wire bonding equipment on an aluminum bonding pad on a semiconductor die in accordance with the present invention.
도2a는 반도체 다이를 내장할 기판에 동박 패턴을 형성한 도면.Fig. 2A is a view in which a copper foil pattern is formed on a substrate on which a semiconductor die is to be embedded;
도2b는 기판에 있어 반도체 다이가 실장될 부위를 나타낸 도면.2B illustrates a portion of a substrate on which a semiconductor die is to be mounted.
도2c는 기판에 실장된 반도체 다이를 나타낸 도면.2C illustrates a semiconductor die mounted on a substrate.
도2d는 반도체 다이가 장착된 내층 기판의 상하 양면에 절연층을 라미네이트 압착한 것을 나타낸 도면. Fig. 2D is a view showing laminate compression of an insulating layer on both upper and lower surfaces of an inner layer substrate on which a semiconductor die is mounted.
도2e는 스터드 범프가 절연층을 뚫고 노출된 상태에서 표면에 동박 도금을 한 상태를 나타낸 도면Figure 2e is a view showing a state in which the copper plated on the surface of the stud bump exposed through the insulating layer
도2f는 외층의 동박을 선택적으로 부식하여 동박 회로를 형성하여 기판의 동박과 반도체 다이가 서로 통전된 것을 나타낸 도면.Fig. 2F shows that the copper foil and the semiconductor die of the substrate are energized with each other by selectively corroding the copper foil of the outer layer to form a copper foil circuit.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 반도체 다이10: semiconductor die
20 : 스터드 범프20: stud bump
11 : 본딩 패드11: bonding pad
30 : 동박 회로30: copper foil circuit
40 : 수지 절연층40: resin insulation layer
50 : 내층 기판50: inner layer substrate
본 발명은 인쇄회로기판 제조에 관한 것으로, 특히 능동 소자(active device)를 내장한 인쇄회로기판 제조 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of printed circuit boards, and more particularly to a technology for manufacturing printed circuit boards incorporating active devices.
최근 들어 전자 기기의 휴대성을 향상시키고 기능을 극대화하기 위하여, 능동 부품 또는 수동 부품을 기판에 내장하는 기술이 도입되고 있다. 이와 같이 기판에 부품을 내장하게 되면 기판의 소형화가 가능하고 부품의 실장 밀도가 증대되며 전자 회로의 고주파 특성이 개선되는 등의 효과가 있다. Recently, in order to improve the portability and maximize the function of electronic devices, a technology for embedding an active component or a passive component into a substrate has been introduced. As such, when the component is embedded in the substrate, the substrate can be miniaturized, the mounting density of the component is increased, and the high frequency characteristics of the electronic circuit are improved.
현재의 내장 기판(embedded PCB) 기술은 공정 특성상 주로 수동 소자를 내장하는 기술 위주로 발전하고 있으며, 기존의 칩 형태의 부품을 기판 내부에 삽입하는 기술과 박막 또는 후막 기술을 응용하여 수동 부품을 제조 내장하는 기술이 있다. 대표적인 기판 내장형 수동 부품으로는 저항(resistor), 캐패시터(capacitor) 및 인덕터 코일(inductor coil)이 있다.The current embedded PCB technology is mainly focused on the technology of embedding passive devices due to the process characteristics, and manufacturing passive components by inserting existing chip-shaped components into the substrate and applying thin film or thick film technology. There is a technique to do. Representative on-board passive components include resistors, capacitors, and inductor coils.
최근 들어서는 상기 열거한 수동 부품뿐 아니라 반도체 칩을 기판 내부에 삽 입하여 시스템의 크기와 두께를 획기적으로 줄일 수 있는 능동 소자 내장 기술이 개발되고 있다. 반도체 다이과 같은 능동 소자를 기판에 내장하는 기술로서 다음과 같은 공법이 당업계에 알려져 있다. 즉, 내층 기판을 제작한 후에 정해진 위치에 다이를 접착제를 이용하여 부착한 후 프리프레그(PREPREG) 또는 RCC(resin coated copper) 포일 등의 절연층을 정렬하여 압착 프레스한다. Recently, active element embedding technology has been developed to significantly reduce the size and thickness of a system by inserting not only the above-mentioned passive components but also semiconductor chips into the substrate. As a technique for embedding an active element such as a semiconductor die in a substrate, the following method is known in the art. That is, after fabrication of the inner layer substrate, the die is attached to the predetermined position using an adhesive, and then an insulating layer such as prepreg or resin coated copper (RCC) foil is aligned and pressed.
이어서, 기판 외층에서 레이저를 이용하여 비아홀(via hole)을 가공하고 도금 및 에칭 공정을 통해 칩과의 배선을 형성한다. 이때에 다이(die) 위의 비아홀이 가공되는 부위의 패드는 구리 등 금속을 5㎛ 이상 증착 또는 도금하여 레이저 가공시에 레이저 빔이 멈출 수 있도록 하여야 하므로, 별도의 반도체 프로세스를 진행하여야 하며, 다이의 두께가 두꺼울 경우에는 절연층 상에 캐비티(cavity)를 가공하여야 한다. Subsequently, via holes are processed in the outer layer of the substrate using a laser, and wirings with chips are formed through plating and etching processes. At this time, the pad of the part where the via hole is processed on the die should be deposited or plated with a metal such as copper by 5 μm or more so that the laser beam can be stopped during laser processing. If the thickness is too thick, the cavity should be machined on the insulating layer.
또 다른 종래 기술로서, 내층 기판상에 플립칩 범핑을 위한 패드를 형성하고 반도체 칩을 직접 실장한 후 전술한 라미네이션 하는 방법이 있다. 그러나, 후자의 방법의 경우 기존의 플립칩 범핑 공법을 내층 기판에 적용하여야하는 어려움이 있으며, 언더필 등에 별도의 특수 재료가 필요한 기술적 단점이 있다.As another conventional technique, there is a method of forming a pad for flip chip bumping on an inner layer substrate, directly mounting a semiconductor chip, and then laminating the above. However, the latter method has a difficulty in applying the conventional flip chip bumping method to the inner layer substrate, and there is a technical disadvantage that a separate special material is required for the underfill.
더욱이, 전술한 종래 기술은 칩과 기판회로 사이에 배선 경로를 형성하기 위하여 레이저 가공, 플립칩 범핑 또는 ACF 재료 등을 사용하여야 하므로 별도의 추가 반도체 프로세스 및 실장 공정 및 특수자재가 필요하여 공정 단가가 상승하고 프로세스 시간도 길어지는 단점이 있다. In addition, the above-described prior art requires the use of laser processing, flip chip bumping, or ACF materials to form a wiring path between the chip and the board circuit, and thus requires additional semiconductor processes, mounting processes, and special materials. This has the disadvantage of increasing the process time.
따라서, 본 발명의 목적은 일반적인 반도체 공정과 PCB 공정상의 기술과 재료만을 가지고 다이(die)를 기판에 내장할 수 있는 공정 단순화 및 공정 비용을 절감할 수 있는 기술을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a technology that can simplify the process and reduce the process cost to embed a die in a substrate using only the technology and materials of general semiconductor process and PCB process.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반도체 다이를 내장한 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 있어서, (a) 반도체 다이의 본딩 패드 위에 와이어 본딩 장비를 이용해서 스터드 범프를 형성하는 단계; (b) 상기 스터드 범프가 형성된 반도체 다이를 동박 회로가 패턴 형성된 내층 기판의 절연층 위의 선정된 위치에, 상기 스터드 범프가 노출되도록 상기 반도체 다이의 기판을 접착 테이프 또는 페이스트 접착제를 사용해서 장착하는 단계; (c) 상기 반도체 다이가 장착된 내층 기판의 양면에 절연층을 정렬하여 라미네이트 프레스 적층하되, 상기 스터드 범프가 상기 절연층을 통과하여 노출되도록 프레스 적층되는 단계; 및 (d) 상기 절연층을 관통하여 노출된 스터드 범프와 통전되도록 상기 절연층 위에 동박 회로를 형성하는 단계를 포함하는 능동 소자 내장형 인쇄회로기판 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a printed circuit board containing a semiconductor die, comprising the steps of: (a) forming a stud bump on the bonding pad of the semiconductor die using wire bonding equipment; (b) mounting the substrate of the semiconductor die using an adhesive tape or paste adhesive to expose the stud bumps at a predetermined position on the insulating layer of the inner layer substrate having the copper foil circuit patterned on the semiconductor die having the stud bumps formed thereon; step; (c) laminating a laminate press by aligning an insulating layer on both sides of an inner substrate on which the semiconductor die is mounted, and press laminating the stud bumps to be exposed through the insulating layer; And (d) forming a copper foil circuit on the insulating layer so as to conduct electricity with the stud bumps exposed through the insulating layer.
본 발명의 또다른 실시예로서, 본 발명은 반도체 다이를 내장한 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 있어서, (a) 반도체 다이의 본딩 패드 위에 와이어 본딩 장비를 이용해서 스터드 범프를 형성하는 단계; (b) 상기 스터드 범프가 형성된 반도체 다이를 동박 회로가 패턴 형성된 내층 기판의 절연층 위에, 상기 스터드 범프가 노출되도록 상기 반도체 다이의 기판을 접착 테이프 또는 페이스트 접착제를 사용해서 장착하는 단계; (c) 상기 반도체 다이가 장착된 내층 기판의 양면에 동박이 도포된 절연층을 라미네이트하되, 상기 절연층이 상기 스터드 범프와 접하도록 정렬하고, 상기 스터드 범프가 상기 절연층을 통과하여 상기 동박과 접촉이 되도록 프레스 적층하는 단계; 및 (d) 상기 적층된 기판의 표면의 동박을 부식 패턴 형성하여 동박 회로를 형성하는 단계를 포함하는 능동 소자 내장형 인쇄회로기판 제조 방법을 제공한다.In still another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a printed circuit board having a semiconductor die, the method comprising: (a) forming a stud bump on a bonding pad of a semiconductor die by using wire bonding equipment; (b) mounting the substrate of the semiconductor die using an adhesive tape or a paste adhesive to expose the stud bumps on the insulating layer of the inner layer substrate having the copper foil circuit patterned on the semiconductor die having the stud bumps formed thereon; (c) Laminating an insulating layer coated with copper foil on both surfaces of the inner layer substrate on which the semiconductor die is mounted, and arranges the insulating layer so as to contact the stud bump, and the stud bump passes through the insulating layer and the copper foil. Press laminating to make contact; And (d) forming a copper foil circuit by forming a corrosion pattern on the copper foil on the surface of the laminated substrate.
이하에서는, 첨부도면 도1 및 도2를 참조하여 본 발명에 따른 능동 소자 내장 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of embedding an active device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
도1a는 인쇄회로기판에 내장될 반도체 다이(die)를 나타낸 도면이다. 도1a를 참조하면, 통상의 반도체 프로세스 진행 결과 반도체 다이(10)에 알루미늄 본딩 패드(11)가 형성되어 있다. 이어서, 도1b를 참조하면, 본 발명은 제작된 반도체 다이(10) 위의 알루미늄 본딩 패드(11) 상에 기존의 와이어 본딩 장비를 이용해서 스터드 범프(stud bump; 20)를 제작한다. 1A illustrates a semiconductor die to be embedded in a printed circuit board. Referring to FIG. 1A, an
한편, 도2a를 참조하면 반도체 다이(10)를 내장할 내층 기판을 제작하게 되는데, 절연층(50)을 사이에 두고 양면에 동박(51)이 도포된 CCL(copper cladded layer)과 같은 기판에 패턴을 형성하여 동박 회로(30)를 형성한다. 도2b를 참조하면, 기판의 양면에 동박 회로가 형성되어 있으며, 반도체 다이(10)가 실장될 부위(52)의 동박이 박리되어 있다. 이어서, 도2c를 참조하면 반도체 다이(10)를 내층 PCB 기판(50)의 선정된 위치(52)에 실장한다. Meanwhile, referring to FIG. 2A, an inner layer substrate in which the
이때에, 반도체 다이(10)는 접착 테이프 또는 페이스트 접착제를 사용하여 장착(die attach)한다. 이때에, 스터드 범프(20)가 형성된 반도체 다이의 액티브 사이드가 기판의 위쪽을 향하도록 장착한다. 이것은 이후의 공정에서 반도체 칩과 PCB 동박 패턴 사이에 전기적으로 통전하기 위함이다.At this time, the
도2d를 참조하면, 반도체 다이(10)가 장착된 내층 기판(50)의 상하 양면에 절연층(40)을 라미네이트 압착한다. 본 발명의 양호한 실시예로서, 내층 기판(50)에 라미네이트 프레스하는 절연층(40)은 일본 아지노모토 사의 ABF(Ajinomoto Bonding Film) 등의 절연 필름 또는 레진 도포된 동박(RCC; resin coated copper) 또는 프리프레그 등을 기판상에 위치시키고 고온 고압으로 프레스할 수 있다.Referring to FIG. 2D, the
다시 도2d를 참조하면, 프레스 라미네이트 공정을 진행하는 동안 절연층(40)에 함유되어 있는 수지는 내층 기판(50)과 액티브 다이(10) 상의 공백 부문을 메우게 되고, 스터드 범프(20)의 상단 부위는 절연층(40) 부분을 뚫고 노출되게 된다.Referring again to FIG. 2D, the resin contained in the
도2e는 스터드 범프(20)가 절연층(40) 부위를 뚫고 노출된 상태에서 표면에 동박 도금을 한 상태를 나타낸 도면이다. 그 결과 스터드 범프(20)는 동박(85)과 접촉하여 통전 상태가 확보된다.Figure 2e is a view showing a state in which the copper foil plating on the surface of the
본 발명의 양호한 실시예로서, 위의 도2d의 단계에서 절연층(40) 대신에 동박이 도포된 절연층, 예를 들어 RCC를 사용하여 고온 고압에서 라미네이트 한 경우 이미 바깥 표면에 동박이 형성되어 있으므로 추가의 동박 도금 공정을 생략하고서도 도2e에서와 같이 스터드 범프(20)와 동박(85)을 서로 통전 접촉시킬 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, in the step of Figure 2d above, instead of the
마지막으로, 도2f를 참조하면 외층의 동박을 선택적으로 부식하여 동박 회로를 형성하여 기판의 동박과 반도체 다이를 서로 통전시킨 회로를 구성하게 된다.Finally, referring to FIG. 2F, the copper foil of the outer layer is selectively corroded to form a copper foil circuit, thereby forming a circuit in which the copper foil of the substrate and the semiconductor die are energized with each other.
전술한 내용은 후술할 발명의 특허 청구 범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허 청구 범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술 될 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. The foregoing has outlined rather broadly the features and technical advantages of the present invention to better understand the claims of the invention which will be described later. Additional features and advantages that make up the claims of the present invention will be described below. It should be appreciated by those skilled in the art that the conception and specific embodiments of the invention disclosed may be readily used as a basis for designing or modifying other structures for carrying out similar purposes to the invention.
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 사용되어 질 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.In addition, the inventive concepts and embodiments disclosed herein may be used by those skilled in the art as a basis for modifying or designing other structures for carrying out the same purposes of the present invention. In addition, such modifications or altered equivalent structures by those skilled in the art may be variously evolved, substituted and changed without departing from the spirit or scope of the invention described in the claims.
이상과 같이, 본 발명은 기판에 내장 반도체 다이와 전지적 접속을 위해 별도의 비아 가공 공정 없이, 반도체 다이에 형성한 스터드 범프를 이용해서 기판의 배선과 통전시킬 수 있도록 함으로써 기판 제조 공정 단가를 감소시키고 공정을 단순화하는 장점이 있다.As described above, the present invention reduces the cost of manufacturing the substrate and reduces the manufacturing cost by allowing the substrate to be electrically connected to the substrate using stud bumps formed on the semiconductor die without a separate via processing process for connecting the semiconductor die to the substrate. There is an advantage to simplify.
Claims (3)
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KR1020070051187A KR20080043207A (en) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | Method of fabricating an active-device-embedded printed circuit board |
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