KR20100110454A - Method of fabricating a solder on pad for fine-pitch printed circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인쇄회로기판에 동박 회로의 피치를 수십 마이크로미터 수준으로 만들기 위한 초미세 피치 길이의 솔더 온 패드(SOP; Solder on Pad) 공법에 관한 것으로, 본원 발명은 금속 솔더 범프를 인쇄회로기판의 외층에 형성하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to an ultra-fine pitch length solder on pad (SOP) method for making a pitch of a copper foil circuit on a printed circuit board to several tens of micrometers, and the present invention relates to a metal solder bump of a printed circuit board. It is related with the technique formed in an outer layer.
본 발명은 인쇄회로기판에 동박 회로의 피치를 수십 마이크로미터 내지 백오십 마이크로미터 이하 수준으로 만들기 위한 공법에 관한 것으로, 기존의 도금에 의한 솔더 온 패드 공법이 스퍼터(Sputter) 장비와 같은 고가의 장비를 필요로 하는 프로세스를 거쳤던 점에 비하여, 본원 발명은 고가의 스퍼터 장비 또는 코이닝(coining) 장비를 사용하지 않음에도 불구하고 종래기술이 지녔던 솔더 도금의 편차로 인한 피치(pitch) 길이의 불균일성 문제를 해결하는 혁신적 기술을 제공한다. The present invention relates to a method for making the pitch of the copper foil circuit on the printed circuit board to a level of several tens of micrometers or less than one hundred fifty micrometers, and the conventional solder-on-pad method by plating is expensive equipment such as sputter equipment. Compared to the process that requires the present invention, the present invention, despite the use of expensive sputter equipment or coining equipment, the problem of non-uniformity of the pitch (pitch length) due to the deviation of the solder plating that the prior art has Provide innovative technology to solve the problem.
최근 들어 휴대폰, 노트북 등 휴대용 단말의 두께가 수 밀리미터 수준으로 얇아지는 등, 전자 기기가 소형화되고 슬림화되어 감에 따라, 인쇄회로기판의 동박 회로 패턴을 미세화하는 기술이 요구되고 있다. In recent years, as electronic devices become smaller and slimmer, such as the thickness of portable terminals such as mobile phones and laptops being reduced to several millimeters, technology for miniaturizing copper foil circuit patterns of printed circuit boards is required.
일반적으로 인쇄회로기판에 솔더 온 패드(SOP)를 형성하는 과정은 다음과 같다. 도1a 내지 도1i는 종래기술에 따라 솔더를 패드 위에 형성하는 방법을 나타낸 도면이다. 도1a와 도1b를 참조하면, 동박(20)과 절연층(10)으로 다층 회로가 형성된 기판에 대해 메탈 스퍼터(sputter) 공정을 진행하여 기판 표면에 메탈 씨드(metal seed; 30)를 형성한다. In general, a process of forming a solder on pad (SOP) on a printed circuit board is as follows. 1A-1I illustrate a method of forming solder on a pad according to the prior art. Referring to FIGS. 1A and 1B, a metal sputter process is performed on a substrate on which a multilayer circuit is formed of a
이어서, 도1c에서와 같이 드라이 필름(D/F; 40)을 기판 표면에 밀착하고 선정된 회로 패턴에 따라 노광/현상/식각 공정을 진행하여 기판 표면에 스퍼터 증착된 메탈 씨드(30) 중 솔더 도금(50)을 원하는 부위 영역을 노출한다. 이어서, 전해 동도금 공정을 진행하면 도1d에서와 같이, 드라이 필름(40)이 피복되지 않은 노출된 부위에만 솔더 도금(50)이 형성된다. Subsequently, as shown in FIG. 1C, the dry film (D / F) 40 is closely adhered to the substrate surface, and an exposure / development / etch process is performed according to a selected circuit pattern to solder the sputter deposited
한편, 솔더 도금(50)을 원하는 부위에 대해 완성하고 나면, 도1e에서와 같이 드라이 필름을 박리하여 제거하고, 표면에 남아 있는 스퍼터 메탈 씨드(30)를 에칭하여 제거한다(도1f). 이어서, 리플로우(reflow) 공정을 진행하여 솔더 도금(50)의 표면을 동그랗게 만들어 볼 형태의 솔더(50')를 형성한다. 그리고 나면, 도1h 공정 단계에서 윤활제를 도포한 금속판으로 리플로우 공정을 거친 솔더(50')를 살짝 내리누름으로써 솔더의 상부 표면을 약간 평탄하게 하여 각각의 패드 위에 형성된 솔더의 높낮이를 균일하게 하는 코이닝(coining) 공정을 진행한다. On the other hand, after the solder plating 50 is completed for the desired portion, the dry film is peeled off and removed as shown in FIG. 1E, and the
그런데, 종래기술은 도1b에 도시한 바와 같이 기판 표면에 전해 동도금을 위한 메탈 씨드를 형성하기 위하여 스퍼터 공정을 진행하는데, 이 단계에서 고가의 스퍼터 장비와 타겟이 필요하므로 인쇄회로기판의 제조공정 단가를 상승하게 하는 요인이 되고 있다. 더욱이, 도1d에 나타낸 대로, 전해 동도금을 진행하여 형성한 솔더의 크기 및 형상에 구조적으로 편차가 있을 수 있으므로 피치를 제어하는데 어려움이 있다.However, the prior art proceeds with the sputter process to form a metal seed for electrolytic copper plating on the surface of the substrate, as shown in Figure 1b, in this step, expensive sputter equipment and targets are required, so the cost of manufacturing a printed circuit board It becomes the factor causing the rise. Furthermore, as shown in FIG. 1D, there may be structural differences in the size and shape of the solder formed by electrolytic copper plating, which makes it difficult to control the pitch.
더욱이, 종래기술의 경우 도1h에서와 같이 제작한 솔더 볼의 높낮이를 균일하게 하기 위하여 코이닝 공정(coining process; 윤활유를 도포한 판을 살짝 내리 눌러 솔더의 높이를 균일하게 하는 공정)을 진행하게 되는데, 코이닝 프로세스 역시 고가의 비용이 들어가게 되므로 생산 원가를 증가시키는 요인이 된다. Furthermore, in the case of the prior art, the coining process is performed to uniformly raise and lower the height of the solder by uniformly lowering the plate coated with lubricating oil in order to make the height of the solder ball manufactured as shown in FIG. 1H uniform. The coining process also results in high cost, which increases production costs.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 동박 회로의 피치 길이를 미세 패턴으로 균일하게 제어할 수 있는 솔더 온 패드(SOP) 제조 공법을 제공하는 데 있다.Accordingly, a first object of the present invention is to provide a solder on pad (SOP) manufacturing method capable of uniformly controlling the pitch length of a copper foil circuit in a fine pattern.
본 발명의 제2 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 솔더 볼의 크기 편차로 인한 피치 제어의 어려움을 해결한 솔더 온 패드(SOP) 제조 공법을 제공하는 데 있다.A second object of the present invention is to provide a solder on pad (SOP) manufacturing method that solves the difficulty of pitch control due to the size deviation of the solder ball in addition to the first object.
본 발명의 제3 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 전해 동도금을 위한 스퍼터 공정 또는 솔더 볼의 높낮이 편차 제어를 위한 코이닝 프로세스를 생략할 수 있는 솔더 온 패드(SOP) 제조 공법을 제공하는 데 있다.A third object of the present invention is to provide a solder on pad (SOP) manufacturing method that can omit a sputtering process for electrolytic copper plating or a coining process for controlling the height deviation of solder balls in addition to the first object. have.
본 발명은 박피 가능 캐리어(peelable carrier)에 전기동도금 트렌치를 생 성하고, 전기동도금 트렌치에 솔더 도금을 충진하여 형성하고 표면연마를 진행함으로써 종래기술과 달리 전해 동도금을 위한 스퍼터 공정을 생략할 수 있으며, 양각 드라이 필름(D/F)을 활용하여 전기동도금 트렌치에 솔더 도금을 충진함으로써 솔더의 형상을 정의하므로 수십 마이크로미터의 미세 피치 길이라도 이를 정확히 제어할 수 있다. 본 발명은 최종적으로 캐리어를 벗겨내어 제거한 후 동 도금을 에칭 제거함으로써 솔더 범프를 드러내도록 한다. The present invention can omit the sputtering process for electrolytic copper plating by generating an electroplating trench in a peelable carrier, filling and forming a solder plating in the electroplating trench, and performing surface polishing. Using the embossed dry film (D / F) to fill the electroplating trenches with solder plating, the shape of the solder is defined, allowing precise control of fine pitch lengths of tens of micrometers. The present invention finally reveals the solder bumps by peeling off the carrier and then etching away copper plating.
본 발명은 박피 가능 캐리어(peelable carrier)를 활용함으로써 전해 동도금을 위한 스퍼터 공정을 생략할 수 있으며, 양각 드라이 필름(D/F)을 활용하여 솔더의 형상을 정의하므로 피치 길이를 정확히 제어할 수 있다. 또한, 본 발명은 동도금 범프를 제작하여 솔더를 형성하므로 솔더의 높이를 일정하게 유지할 수 있다. The present invention can omit the sputtering process for electrolytic copper plating by utilizing a peelable carrier, and precisely control the pitch length by defining the shape of the solder by using an embossed dry film (D / F). . In addition, the present invention is to form a solder by producing a copper plating bump, it is possible to maintain a constant height of the solder.
본 발명은 드라이 필름으로 정의된 트렌치에 솔더 도금을 실시하여 솔더를 형성하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 표면 연마 공정을 통하여 솔더를 일정한 높이를 지니도록 제어할 수 있다. 본 발명은 캐리어를 벗겨내어 제거한 후 동 도금을 에칭 제거함으로써 솔더 범프를 드러내도록 한다. The present invention is characterized by forming solder by performing solder plating on a trench defined as a dry film. In addition, the present invention can be controlled to have a certain height through the surface polishing process. The present invention exposes the solder bumps by peeling off the carriers and then etching away copper plating.
본 발명은 메탈 솔더 범프를 인쇄회로기판 외층에 형성하게 되므로, 고가의 스퍼터 장비와 구리 타겟이 없이도 기존의 동박 포일을 사용하여 통전 및 전해 솔더 도금을 실시할 수 있다. 본 발명은 전해 솔더 도금의 구조적 편차를 표면 연마를 통해 해결한다. 본 발명은 각각의 패드에 대해 동박 층의 높이와 동일한 높이 형성이 가능하므로 고가의 코이닝 공정이 필요 없다. 또한, 본 발명은 솔더의 크기 및 형상이 모든 패드에 대해 동일하므로, 피치 크기를 미세화함에 인접 솔더 사이에 단락의 위험이 감소하게 되므로 피치 크기를 미세화하는 것이 가능하게 된다. In the present invention, since the metal solder bumps are formed on the outer layer of the printed circuit board, current and copper solder plating may be performed using existing copper foil without expensive sputter equipment and copper targets. The present invention solves the structural variation of the electrolytic solder plating through surface polishing. The present invention can form the same height as the height of the copper foil layer for each pad, so no expensive coining process is required. In addition, the present invention makes it possible to refine the pitch size because the size and shape of the solder is the same for all the pads, thereby reducing the risk of short circuit between adjacent solders in minimizing the pitch size.
본 발명은 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 있어서, (a) 절연층의 양 표면에 형성된 동박이 벗겨져 박리 될 수 있는 박피 가능 캐리어(peelable carrier)의 양 동박 표면에 선정된 회로 패턴에 따라 전기동도금 트렌치를 형성하는 단계; (b) 상기 전기동도금 트렌치의 표면에 레지스트를 도포하고 솔더 도금을 실시하여 트렌치 내부를 솔더 도금으로 충진하는 단계; (c) 상기 솔더 도금으로 충진된 전기동도금과 상기 솔더 도금의 표면을 연마하여 상기 솔더 도금과 상기 전기동도금의 높이를 균일하게 하는 단계; (d) 상기 전기 동도금 상부에 솔더 마스크를 형성하고, 솔더 도금 상부에는 패드를 형성하는 단계; (e) 상기 캐리어 양 표면에 절연층을 적층하고 홀 가공 및 도금 공정을 일 회 또는 수 회 반복 진행하여 외층에 다층 동박 회로를 형성하는 단계; (f) 외층 솔더 레지스트를 형성하고 패드 위에 니켈/금 도금을 형성하는 단계; (g) 상기 캐리어의 절연층을 가압하여 상기 캐리어 절연층을 중심으로 위아래로 구조물이 형성되어 있는 기판 구조물을 상층과 하층의 두 부위로 상기 캐리어를 분리하는 단계; (i) 알칼리 에칭을 진행하여 캐리어 분리에 의해 노출된 캐리어 동박 및 전기동도금을 식각 제거하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method for manufacturing a printed circuit board, comprising: (a) electroplating according to a circuit pattern selected on both copper foil surfaces of a peelable carrier on which copper foils formed on both surfaces of an insulating layer may be peeled off and peeled; Forming a trench; (b) filling the inside of the trench with solder plating by applying a resist to the surface of the electroplating trench and performing solder plating; (c) polishing the surface of the electroplating and the electroplating filled with the solder plating to uniform the height of the solder plating and the electroplating; (d) forming a solder mask on the electrocopper plating and forming a pad on the solder plating; (e) laminating insulating layers on both surfaces of the carrier and repeating the hole processing and plating processes once or several times to form a multilayer copper foil circuit on the outer layer; (f) forming an outer layer solder resist and forming a nickel / gold plating on the pad; (g) pressing the insulating layer of the carrier to separate the carrier into two parts, an upper layer and a lower layer, the substrate structure having a structure formed up and down around the carrier insulating layer; (i) providing a method of manufacturing a printed circuit board comprising performing an etching process to etch away the carrier copper foil and the electrocopper plating exposed by the carrier separation.
이하에서는 첨부 도면 도2a 내지 도2q을 참조하여 본 발명에 따른 솔더 온 패드 형성 방법의 양호한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the solder-on-pad forming method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, FIGS. 2A to 2Q.
도2a를 참조하면, 본 발명은 프리프레그(PREPREG)와 같은 절연층(100)에서 양 표면에 동박(110)이 형성되어 있으며, 양 표면의 동박(110)은 절연층(100)으로부터 약간의 물리적인 힘으로 인해 껍질 벗겨지듯이 벗겨질 수 있는 박피 가능 캐리어(peelable carrier; 101)에서 시작하는 것을 특징으로 한다. Referring to FIG. 2A, in the present invention,
박피 가능 캐리어(101)의 양 표면에 드라이 필름(D/F)을 도포하고 노광/현상/식각 공정을 진행하여 도2b와 같이 드라이 필름 범프(bump; 120)를 형성한다. 이어서, 도2c를 참조하면, 드라이 필름 범프(120)가 표면에 형성된 박피 가능 캐리어 전면에 대해 전기동도금을 진행함으로써, 드라이 필름 범프(120)에 의해 피복되지 않은 표면 공간에 동도금(130)으로 충진하여 형성한다(도2c). Dry films (D / F) are coated on both surfaces of the
이어서, 도2d를 참조하면, 드라이 필름 범프(120)를 박리하여 제거하면 박피 가능 캐리어(101) 양 표면 위에 트렌치 형상의 전기 동도금 범프가 형성된다. 그리고 나면, 캐리어 양 표면 위에 드라이 필름을 밀착하고 선택적으로 드라이 필름(140)을 제거함으로써 도2e와 같이 전기동도금 트렌치와 같이 원하는 영역만이 노출되도록 드라이필름 윈도우를 형성하고 IMC(intermetallic compound) 레지스트 층(150)을 형성한다. Next, referring to FIG. 2D, when the
그리고 나면, 솔더 도금을 진행하여 전기동도금 트렌치 표면에 형성된 IMC 레지스트 층(150) 위에 솔더 도금(160)이 충진 되도록 형성한다(도2f). 도2g를 참조하면, 드라이 필름(140)을 박리 제거하면 전기 동도금(130) 위의 IMC 레지스트 층(150) 위에 솔더 도금(160)만이 남게 된다. 이때에, 솔더 도금(160)의 폭은 전기동도금 트렌치의 폭에 의해 결정되므로 균일한 피치 길이를 확보할 수 있게 된다. Thereafter, solder plating is performed to form solder plating 160 on the
이어서, 도2h에서와 같이 표면 연마(grinding) 공정을 진행함으로써 솔더 도금(160)의 높이가 일정한 크기를 갖도록 제어한다. 따라서, 종래기술과 달리 후속 공정에서 코이닝 프로세스가 필요없다. 도2i를 참조하면, 패드 위치에 따른 솔더 마스크(170)를 형성한다. 이어서, 도2j를 참조하면 솔더 도금(160) 위에 솔더 마스크(170) 사이에 금(Au) 도금, 동(Cu) 도금 또는 이들의 조합으로 패드(180)을 형성한다.Subsequently, by performing a surface grinding process as shown in FIG. 2H, the height of the solder plating 160 is controlled to have a constant size. Thus, unlike the prior art, there is no need for a coining process in subsequent processes. Referring to FIG. 2I, the
도2k와 도2l을 참조하면, 캐리어 기판의 양면에 절연층을 적층하고 통상의 드라이 필름 가공, 동도금, 레이저 가공 등의 공정을 진행함으로써 층간 비아 홀을 형성하여 다층회로를 제작한다. 이어서, 도2m에 도시한 바와 같이, 필요한 만큼의 절연층을 적층하여 홀 가공을 반복 진행함으로써 회로를 형성한다.2K and 2L, an interlayer via hole is formed by stacking an insulating layer on both sides of a carrier substrate and performing a normal dry film processing, copper plating, laser processing, or the like to fabricate a multilayer circuit. Subsequently, as shown in FIG. 2M, a circuit is formed by laminating as many insulating layers as necessary and repeatedly performing hole processing.
그리고 나면, 도2n에서와 같이, 외층에 솔더 레지스트(200)를 형성한다. 이어서, 패드(210) 위에 니켈/금 도금을 실시하여 도금층(220)을 형성한다(도2o). 그리고 나면, 도2p에서와 같이 캐리어(101)의 절연층(100)에 힘을 가하여 벗겨냄으로써 기판을 두 개로 분리한다. Thereafter, as shown in FIG. 2N, a solder resist 200 is formed on the outer layer. Subsequently, nickel / gold plating is performed on the
마지막으로, 두 개로 분리된 기판에 대해서 알칼리 에칭을 진행하면 캐리어 기판을 형성하던 동박(110)과 전기 동도금(130)이 제거되고, 도2q과 같이 패드(180) 위에 솔더 도금(160)이 균일한 크기와 모양으로 형성되게 된다.Finally, the alkali etching of the two separated substrates removes the
도2q을 참조하면, 본 발명은 캐리어 제거 후에 동 도금을 제거함으로써 솔더 범프를 드러내도록 하므로, 인접한 솔더 온 패드(SOP; solder on pad)의 형상이 균일하고 솔더 사이의 피치 길이가 균일하게 제어할 수 있게 된다. 또한, 본 발명은 도2h에서와 같이 표면 연마 공정을 진행하여 솔더 범프의 크기를 균일하게 하므로 피치 제어가 용이하다. Referring to Figure 2q, the present invention allows the solder bumps to be exposed by removing copper plating after carrier removal, so that the shape of adjacent solder on pads (SOPs) is uniform and the pitch length between solders is controlled uniformly. It becomes possible. In addition, the present invention facilitates pitch control because the surface polishing process is performed to uniform the size of the solder bumps as shown in FIG. 2H.
전술한 내용은 후술할 발명의 특허 청구 범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개선하였다. 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. 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 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.
본 발명은 메탈 솔더 범프를 인쇄회로기판 외층에 형성하게 되므로, 고가의 스퍼터 장비와 구리 타겟이 없이도 기존의 동박 포일을 사용하여 통전 및 전해 솔더 도금을 실시할 수 있다. 본 발명은 전해 솔더 도금의 구조적 편차를 표면 연마를 통해 해결한다. 본 발명은 각각의 패드에 대해 동박 층의 높이와 동일한 높이 형성이 가능하므로 고가의 코이닝 공정이 필요 없다. 또한, 본 발명은 솔더의 크기 및 형상이 모든 패드에 대해 동일하므로, 피치 크기를 미세화함에 인접 솔더 사이 에 단락의 위험이 감소하게 되므로 피치 크기를 미세화하는 것이 가능하게 된다. In the present invention, since the metal solder bumps are formed on the outer layer of the printed circuit board, current and copper solder plating may be performed using existing copper foil without expensive sputter equipment and copper targets. The present invention solves the structural variation of the electrolytic solder plating through surface polishing. The present invention can form the same height as the height of the copper foil layer for each pad, so no expensive coining process is required. In addition, since the size and shape of the solder is the same for all pads, the present invention makes it possible to refine the pitch size since the risk of short circuit between adjacent solders is reduced when the pitch size is refined.
도1a 내지 도1h는 종래 기술에 따른 솔더 온 패드 형성 방법을 나타낸 도면.1A-1H illustrate a method for forming a solder on pad according to the prior art.
도2a 내지 도2q는 본 발명에 따른 솔더 온 패드 형성 방법을 나타낸 도면.2A-2Q illustrate a method for forming a solder on pad in accordance with the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 절연층10: insulation layer
20 : 동박20: copper foil
40 : 드라이 필름40: dry film
50 : 솔더 도금50: solder plating
100 : 절연층100: insulation layer
101 : 박피 가능 캐리어(peelable carrier)101: peelable carrier
160 : 솔더 도금160: solder plating
170 : 솔더 마스크170: solder mask
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- 2009-04-03 KR KR1020090028784A patent/KR101097087B1/en active IP Right Grant
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101440516B1 (en) * | 2012-08-24 | 2014-11-03 | 시스테크 주식회사 | Soldering method of printed circuit board |
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