KR20090128953A - Method of fabricating a microvia for chip embedded printed circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인쇄회로기판 제조 방법에 관한 것으로, 특히 칩을 내장한 인쇄회로기판 제조를 위해 마이크로 비아를 형성하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a printed circuit board, and more particularly, to a method for forming micro vias for manufacturing a printed circuit board having a chip.
최근 들어 캐패시터 또는 인덕터 코일과 같은 수동 소자는 물론 반도체 칩과 같은 능동 소자를 인쇄회로기판에 내장하여 제작하는 칩 내장 인쇄회로기판(Embedded PRINTED CIRCUIT BOARD) 기술이 발전하고 있다. Recently, the embedded PRINTED CIRCUIT BOARD technology, which manufactures passive devices such as capacitors or inductor coils, as well as active devices such as semiconductor chips, is embedded in printed circuit boards.
칩 내장 인쇄회로기판 기술에 적용되는 I/O (input/output) 패드(pad)의 경우 일반 인쇄회로기판 공정에서 사용되는 I/O 패드 및 배선의 피치보다 작고 좁다. 따라서 칩의 입출력 I/O 패드와 인쇄회로기판을 접속하기 위한 마이크로 비아(micro via)의 정렬(registration)이 매우 중요하다.Input / output (I / O) pads, which are applied to on-chip printed circuit board technology, are smaller and narrower than the pitches of I / O pads and wirings used in general printed circuit board processes. Therefore, the alignment of micro vias for connecting the input / output I / O pads of the chip and the printed circuit board is very important.
도1a 내지 도1d는 종래기술에 따라 칩의 패드와 기판을 마이크로 비아를 통해 접속하여 칩을 기판에 내장한 제품의 단면을 나타낸 도면이다. 도1a를 참조하면, 칩(100)이 기판에 접착제(attach film; 109)를 통해 내장된 모습을 도시하고 있다. 1A to 1D are cross-sectional views of products in which a chip is embedded in a substrate by connecting a pad of the chip and a substrate through a micro via according to the related art. Referring to FIG. 1A, the
이때에, 후속해서 만들어질 기판의 동박 회로와 웨이퍼 레벨로 내장된 칩의 패드(111)는 마이크로 비아(120)를 통해 서로 층간 접속이 이루어지게 된다. 그런데, 도1b 또는 도1c에서와 같이 마이크로 비아(120) 제작 과정에서 좌측 또는 우측으로 약간의 정렬 상의 오차(121)가 발생하는 경우, 마이크로 비아를 통해 동도금을 충진하여 기판의 외층 회로와 칩의 패드를 통전 접속할 때에 전기적 단락과 같은 불량이 나타날 수 있다. At this time, the copper foil circuit of the substrate to be subsequently made and the
따라서, 본 발명의 제1 목적은 칩을 기판에 내장하여 기판 회로와 칩의 패드를 전기적으로 접속하는데 있어서, 제조상의 정렬 문제에 대해서 충분한 허용 오차(tolerance)를 지닌 신뢰성을 지닌 새로운 기판 제조 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, a first object of the present invention is to provide a new method for manufacturing a substrate having reliability with sufficient tolerance to manufacturing alignment problems in the electrical connection between the board circuit and the pad of the chip by embedding the chip in the substrate. To provide.
본 발명의 제2 목적은 종래 기술이 사용하던 레이저를 이용한 마이크로 비아 가공법 및 도금 충진 기술을 이용한 전기 접속 방법 대신에, 더욱 정밀하고 고신뢰성을 담보하는 마이크로 비아 형성 방법 및 칩 내장 기술을 제공하는 데 있다.The second object of the present invention is to provide a micro via forming method and a chip embedding technology that ensure more precise and high reliability, instead of the micro via processing method using a laser and the electrical connection method using a plating filling technique used in the prior art. have.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 칩과 회로 기판이 연결되는 위치에 절연층을 작게 가공하여 제거하고 전기 도금 또는 인쇄 방법으로 솔더 범프를 형성한다. 이어서, 칩을 열과 압력으로 접합하여 연결하고 절연층과 함께 라미네이트 함으로써 칩이 내장 임베드된 코어 CCL(copper cladded laminate)을 형성할 수 있다. In order to achieve the above object, the present invention forms a solder bump by electroplating or printing process by removing the insulating layer to a small process at the position where the chip and the circuit board is connected. The chips can then be joined by heat and pressure to connect and laminated with an insulating layer to form a chip embedded core CCL (copper cladded laminate).
본 발명에 따른 칩 내장형 기판의 마이크로 비아 형성 및 접속 기술은 솔더 범프와 칩이 연결될 때에 액상의 솔더가 표면 에너지를 낮게 하기 위하여 완전한 구형으로 형성되고자 하므로 칩 본딩 시에 약간 오정렬(misalign) 되더라도 정확한 위치에 자기 정렬(self-align)하게 된다. 따라서, 종래의 인쇄회로기판상의 가이드를 이용해서 레이저를 가공하고 도금으로 연결시키는 방법보다 더욱 정밀한 칩 정렬을 할 수 있고 솔더를 통한 금속(metallurgical) 결합과 동시에 화학 결합을 구현함으로써 고신뢰성의 접속부를 형성할 수 있다.The microvia formation and connection technology of the chip embedded substrate according to the present invention is intended to form a perfect sphere in order to lower the surface energy of the liquid solder when the solder bump and the chip is connected, so that the exact position even if slightly misaligned during chip bonding Will self-align to. Therefore, more precise chip alignment can be achieved than the conventional method of processing a laser and plating by using a guide on a printed circuit board, and a high reliability connection is realized by simultaneously implementing a metallurgical bond and a chemical bond through a solder. Can be formed.
본 발명은 칩이 내장된 인쇄회로기판을 제작하는 방법에 있어서, (a) 캐리어 플레이트 표면에 동박과 절연층을 적층한 구조믈을 형성하고, 상기 절연층에 대해 선정된 회로에 따라 상기 칩의 I/O 패드가 접속될 부위를 선택적으로 식각하여 개구부를 형성함으로써 동박을 선택적으로 노출하는 단계; (b) 상기 노출된 동박 표면에 솔더 범프를 형성하는 단계; (c) 상기 솔더 범프를 리플로우하고 내장할 칩의 I/O 패드를 상기 솔더 범프와 접합되도록 정렬하여 칩 본딩을 하는 단계; (d) 칩 본딩된 상기 칩 위에 본딩 시트와 동박을 적층하여 라미네이트하고 캐리어 플레이트를 박리 제거하는 단계; 및 (e) 상기 기판의 양면 동박을 선정된 회로에 따라 선택 식각하여 동박 회로를 형성하는 단계를 포함하는 칩 내장형 기판 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing a printed circuit board in which a chip is embedded, the method comprising: (a) forming a structure in which a copper foil and an insulating layer are laminated on a surface of a carrier plate, and according to a circuit selected for the insulating layer. Selectively exposing the copper foil by selectively etching a portion to which the I / O pad is to be connected to form an opening; (b) forming solder bumps on the exposed copper foil surface; (c) chip bonding by reflowing the solder bumps and aligning the I / O pads of the chip to be embedded with the solder bumps; (d) laminating and laminating a bonding sheet and a copper foil on the chip bonded chips and peeling and removing the carrier plate; And (e) selectively etching the double-sided copper foil of the substrate according to the selected circuit to form a copper foil circuit.
이하에서는, 첨부 도면 도2a 내지 도2i를 참조하여 본 발명의 양호한 실시예 를 상세히 설명한다. 도2a를 참조하면, 본 발명은 캐리어 플레이트(200)에 동박(210)과 절연층(220)을 적층한 구조물에서 시작한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, FIGS. 2A to 2I. Referring to FIG. 2A, the present invention starts from a structure in which a
본 발명의 양호한 실시예로서, 캐리어 플레이트(200) 상부면에는 메탈 층이 형성되어 있는 캐리어 플레이트를 사용할 수 있다. 캐리어 플레이트(200)는 미세 패턴을 형성하기 위하여 동박(210)의 두께가 3 ∼ 5 ㎛ 정도로 매우 얇아 프로세스하는데 어려움이 있으므로, 지지대 역할로서 30 ㎛ 이상의 두께의 동박을 캐리어 플레이트로 사용할 수 있다. 도금이나 적층 공정으로 차후에 기판의 두께가 어느 정도 두께 이상이 되면, 지지대 역할을 했던 캐리어 플레이트는 제거되어야 하는데, 캐리어 플레이트의 박리를 쉽게 하기 위하여 메탈 층을 사용한다.As a preferred embodiment of the present invention, a carrier plate having a metal layer may be used on the upper surface of the
본 발명의 양호한 실시예에 따라, 메탈 층(도시하지 않음)과 캐리어 플레이트(200) 사이는 접착제로 접착되어 있다가 필요시 벗겨 내어 박리할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 캐리어 플레이트(200)를 박리하고 난 다음 남아 있는 메탈 층(도시하지 않음)은 화학적 에칭 방법으로 식각하여 제거할 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예로서, 메탈 층은 니켈, 티타늄, 크롬, 알루미늄, 솔더 중 어느 하나로 제작할 수 있으며, 솔더는 Pb-Sn, Sn-Ag-Cu, Sn-Cu, Sn-Bi 등을 사용할 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the metal layer (not shown) and the
이어서, 내장할 칩의 I/O 패드가 접속될 부위에 솔더를 형성하기 위하여, 절연층(220) 위에 드라이 필름(도시하지 않음)을 밀착하고 사진/현상/식각 등의 이미지 공정을 진행하여 선택적으로 마스크 패턴 형성한다. 패턴 형성된 드라이 필름을 마스크로 하여 절연층(220)을 식각 제거하면 개구부가 형성되고, 도2b에서와 같 이 개구부 위에 솔더 도금 또는 솔더 페이스트 인쇄를 진행해서 선택적으로 I/O 패드가 놓일 부위에 대응해서, 개구부에 의해 노출된 동박(210) 표면에 솔더(solder; 230)를 형성한다. Subsequently, in order to form solder at a portion to which an I / O pad of a chip to be embedded is to be connected, a dry film (not shown) is closely adhered to the insulating
이어서, 도2c에서와 같이 리플로우(reflow)를 진행하면, 솔더는 액상의 표면 장력에 의해 볼록한 형상으로 만들어지게 된다. 도2d를 참조하면, I/O 패드(240)가 형성된 칩을 기판에 형성된 솔더(230)에 정렬하여 칩 본딩을 실시한다(도2e). 이어서, 본딩 시트(250)와 동박(260)을 적층하고 가열 가압하여 라미네이트 한다.(도2f). 그리고 나면, 캐리어 플레이트(200)를 제거하고 드라이 필름(270)으로 이미지 작업을 진행해서 기판의 외층에 동박 회로(280)를 형성한다(도2i).Subsequently, when the reflow proceeds as shown in FIG. 2C, the solder is made convex by the surface tension of the liquid phase. Referring to FIG. 2D, chip bonding is performed by aligning a chip on which an I /
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. The foregoing has somewhat broadly improved the features and technical advantages of the present invention to better understand the claims that follow. 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 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 가 능하다. 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 마이크로 비아를 형성하는데 있어서 칩과 회로 기판이 연결되는 위치에 절연층을 작게 가공하여 제거하고 전기 도금 또는 인쇄 방법으로 솔더 범프를 제적하여 칩의 I/O 패드와 접속함으로써 정렬이 용이하고 고신뢰성의 접합을 형성할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, by forming a micro-via, the insulating layer is processed to be removed at a position where the chip and the circuit board are connected to each other, and the solder bump is removed by electroplating or printing to connect the chip to the I / O pad. It is easy to align and it is possible to form a highly reliable joint.
도1a 내지 도1d는 종래기술에 따라 칩의 패드와 기판을 마이크로 비아를 통해 접속하는 제조 기술을 나타낸 도면.1A-1D illustrate a manufacturing technique for connecting a pad of a chip and a substrate through micro vias according to the prior art;
도2a 내지 도2i는 본 발명에 따른 칩을 내장한 인쇄회로기판 제조를 위해 마이크로 비아를 형성하는 방법을 나타낸 도면.2A to 2I illustrate a method of forming micro vias for manufacturing a printed circuit board having a chip according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 칩 100: chip
109: 접착제 109: adhesive
111: 비아 111: Via
120: 패드 120: pad
200: 캐리어 플레이트 200: carrier plate
210, 260: 동박210, 260: copper foil
220: 절연층 220: insulation layer
230: 솔더 230: solder
240: I/O 패드 240: I / O pad
250: 본딩 시트 250: bonding sheet
270: 드라이 필름 270: dry film
Claims (2)
Priority Applications (1)
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KR1020080054957A KR20090128953A (en) | 2008-06-12 | 2008-06-12 | Method of fabricating a microvia for chip embedded printed circuit board |
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Publications (1)
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KR1020080054957A KR20090128953A (en) | 2008-06-12 | 2008-06-12 | Method of fabricating a microvia for chip embedded printed circuit board |
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