JP2008016817A - 埋立パターン基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】埋立パターン基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】表面に回路パターンが形成され、スタッドバンプにより回路パターンの層間の電気的導通が具現される印刷回路基板を製造する方法であって、（ａ）表面にシード層が積層されたキャリアフィルムのシード層にメッキ層を選択的に蒸着して回路パターン及びスタッドバンプを形成する段階と、（ｂ）回路パターン及びスタッドバンプが絶縁層を向くようにキャリアフィルムを絶縁層に積層して加圧する段階と、（ｃ）キャリアフィルム及びシード層を除去する段階と、を含む埋立パターン基板の製造方法は、銅（Ｃｕ）スタッドを用いて回路の層間接続を具現するので層間導通のためのドリリングの工程が不要になり、回路設計の自由度が高くなるとともに、ビアランド（Ｖｉａ ｌａｎｄ）が不要でありビアの大きさが小くなるので回路の高密度化が可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、埋立パターン基板及びその製造方法に関する。

電子産業の発達により電子部品の高性能化、高機能化、小型化が要求され、これによりＳＩＰ（Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｐａｃｋａｇｅ）、３Ｄパッケージなど、高密度の表面実装部品用基板が浮び上がっている。このように、基板の高密度化及び薄板化の要求に応えるためには回路パターンの層間の高密度接続が必要である。

多層回路パターン基板の層間の電気的接続のためには、メッキによる技術、金属ペーストを印刷してビアホールの内部を伝導体で充填する技術、三角円錐形のペーストで層間接続をする、いわゆる‘Ｂ２ｉｔ（Ｂｕｒｉｅｄ ｂｕｍｐ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）’技術などが用いられている。

メッキによる技術は、多層の回路パターン基板の回路層を貫くＰＴＨ（Ｐｌａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｈｏｌｅ）、ＢＶＨ（Ｂｌｉｎｄ ｖｉａ ｈｏｌｅ）のようなビアホールを加工した後、ビアホールの内周面を銅メッキしたり、ビアホール内に銅メッキ層を充填して層間接続を具現する方式である。

金属ペーストを充填する技術は、レーザを用いてビアホールを加工した後、ビアホール内に銅（Ｃｕ）ペーストなどを充填して層間接続を具現する。この技術によれば、層間接続を具現した多数のコア層を配列した後、加熱、加圧して一括的にコア層を接着することにより層間の電気的信号が繋がるようにすることができる。

‘Ｂ２ｉｔ’技術は、銅箔上に特殊な伝導性ペーストを三角錐形状で印刷し硬化させてペーストスタッド（Ｐａｓｔｅ Ｓｔｕd）を形成した後、ここに絶縁層を貫通させて熱圧着することで層間接続を具現する方式である。

しかし、上述した従来技術は層間の高密度接続には限界があり、完全な生産技術として適用されることができない実情である。

本発明は、多層印刷回路基板における回路パターンの層間接続を高密度化することにより、回路設計の自由度を高めて回路の高密度化及び薄板化を具現することができる埋立パターン基板及びその製造方法を提供する。

本発明の一実施形態によれば、表面に回路パターンが形成され、スタッドバンプ（ｓｔｕｄ ｂｕｍｐ）により回路パターンの層間の電気的導通が具現される印刷回路基板を製造する方法であって、（ａ）表面にシード層（ｓｅｅｄ ｌａｙｅｒ）が積層されたキャリアフィルムのシード層にメッキ層を選択的に蒸着して回路パターン及びスタッドバンプを形成する段階と、（ｂ）回路パターン及びスタッドバンプが絶縁層を向くようにキャリアフィルムを絶縁層に積層して加圧する段階と、（ｃ）キャリアフィルム及びシード層を除去する段階と、を含む埋立パターン基板の製造方法が提供される。

段階（ａ）の回路パターンは、（ａ１）シード層に第１フォトレジストを積層して回路パターンに応じて第１フォトレジストの一部を選択的に除去する段階と、（ａ２）シード層にメッキ層を蒸着する段階と、を介して形成されることができ、段階（ａ）のスタッドバンプは、回路パターンの一部にメッキ層をさらに蒸着して形成されることができる。

スタッドバンプは、（ａ３）回路パターン及び第１フォトレジストをカバーするように第２フォトレジストを積層し、スタッドバンプが形成される位置に応じて第２フォトレジストの一部を選択的に除去する段階と、（ａ４）シード層に電源を印加してメッキ層を蒸着させる段階と、を介して形成されることができる。

段階（ａ４）と段階（ｂ）の間に、（ａ５）第１フォトレジスト及び第２フォトレジストを除去する段階をさらに含むことができ、段階（ａ４）は、（ａ６）シード層に電源を印加してスタッドバンプの端部にシード層と異なる材質の金属層をさらにメッキする段階を含むことができる。

スタッドバンプは、シード層と同一な材質のメッキ層がシード層から突出されて形成され、スタッドバンプの端部にはシード層と異なる材質の金属層が蒸着されることが好ましい。メッキ層は銅（Ｃｕ）を含み、金属層は錫（Ｓｎ）またはニッケル（Ｎｉ）の中のいずれか一つ以上を含むことができる。

段階（ａ）は、（ｄ）２枚のキャリアフィルムのそれぞれにスタッドバンプを形成する段階を含み、段階（ｂ）は、（ｅ）絶縁層の両面に２枚のキャリアフィルムをスタッドバンプが互いに対向するようにそれぞれ積層して加圧することで、スタッドバンプを電気的に互いに導通させる段階を含むことができる。段階（ｄ）は２枚のキャリアフィルムのそれぞれに回路パターンを形成する段階をさらに含むことができる。

また、本発明の別の実施形態によれば、絶縁層と、一部が絶縁層の表面に露出されるように絶縁層に埋立される回路パターンと、一端部が絶縁層の一面に露出され、他端部が絶縁層の他面に露出されるように絶縁層に埋立されるスタッドバンプと、を含む埋立パターン基板が提供される。

回路パターンは、絶縁層の両面にそれぞれ埋立されることが好ましい。スタッドバンプは、一端部が絶縁層の一面に露出されるように絶縁層に埋立される第１スタッドバンプと、一端部が絶縁層の他面に露出されるように絶縁層に埋立される第２スタッドバンプが互いに繋がって形成されることができる。第１スタッドバンプと第２スタッドバンプの位置は、絶縁層を基準として互いに対称であることが好ましい。

第１スタッドバンプは、胴体と、絶縁層の一面に露出される一端部と、第２スタッドバンプに対向する他端部からなり、第１スタッドバンプの他端部は第１スタッドバンプの胴体と異なる材質の金属を含むことが好ましい。第１スタッドバンプの胴体は銅（Ｃｕ）を含み、第１スタッドバンプの他端部は、錫（Ｓｎ）またはニッケル（Ｎｉ）の中のいずれか一つ以上を含むことができる。

上述の以外の別の実施形態、特徴、利点が以下の図面、特許請求の範囲及び発明の詳細な説明により明確になるだろう。

本発明の好ましい実施例によれば、銅（Ｃｕ）スタッドバンプを用いて回路の層間接続を具現するので層間導通のためのドリリング工程が不要であり、回路設計の自由度が高くなるとともに、ビアランド（Ｖｉａ ｌａｎｄ）が不要であってビアの大きさが小くなるので回路の高密度化が可能になる。

また、回路パターンを絶縁層に埋立して形成するので基板の厚みを薄くすることができ、回路パターンと絶縁層樹脂との接触面積が大きいので接着力が優れ、イオンマイグレーション（Ｉｏｎ−ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）に対する信頼性が向上される。

また、スタッドバンプの結合過程中、スタッドの端部を錫（Ｓｎ）やニッケル（Ｎｉ）のような異種の金属でメッキするので、スタッド接続の際の接続温度を低めることができて接続が容易になる。

以下、本発明による埋立パターン基板及びその製造方法の好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明するが、添付図面を参照して説明することにおいて、同一であるかまたは対応する構成要素は同一な図面番号を付与し、これに対する重複される説明は略する。

図１は、本発明の好ましい一実施例による埋立パターン基板の製造方法を示す順序図であり、図２は本発明の好ましい一実施例による埋立パターン基板の製造工程を示す流れ図である。図２を参照すると、キャリアフィルム１０、シード層１２、フォトレジスト１４及び１８、回路パターン１６、スタッドバンプ２０、金属層２２、絶縁層３０が示されている。

図２は、本実施例による埋立パターン基板の製造過程を示す図面であり、各段階ごとに基板の断面を左側に、平面を右側に示した。

本実施例は、埋立パターンを形成する過程中、回路パターン１６の一部としてバンプの形式で突出されるスタッドバンプ２０をさらに形成し、これを用いて高密度の層間電気的接続を実現して、回路設計の自由度を高めるとともに回路の高密度化及び薄板化を具現することにその特徴がある。

すなわち、本実施例により表面に回路パターン１６が埋立されて形成される、いわゆる‘埋立パターン（ｂｕｒｉｅｄ ｐａｔｔｅｒｎ）基板’において、回路パターン１６の層間の電気的導通をスタッドバンプ２０により具現する印刷回路基板を製造するためには、先ず、段階１００で、キャリアフィルム１０の表面にシード層１２を無電解メッキなどで積層し、シード層１２に選択的に電気メッキをしてシード層１２から突出される凸状の回路パターン１６を形成する。ここで、回路パターン１６の一部として、または回路パターン１６と別に層間の電気的連結のための通路として回路パターン１６よりさらに突出されるスタッドバンプ２０を共に形成する。

回路パターン１６の形成は、図２の（ａ）のように、段階１０２で、キャリアフィルム１０の表面に積層されたシード層１２にフォトレジスト１４を積層し、回路パターン１６が形成される部分のみを選択的に露光、現像して除去した後、図２の（ｂ）のように、段階１０４で、シード層１２に電源を印加して電気メッキ層が蒸着されるようにする。これでシード層１２に凸状の回路パターン１６が形成される。

埋立パターンのみを形成する場合には、回路パターン１６が形成された後にフォトレジスト１４を剥離するが、本実施例では、回路パターン１６の一部にメッキ層をさらに蒸着してスタッドバンプ２０を形成する。回路パターン１６の形成段階でスタッドバンプ２０が形成される部分にもメッキ層が蒸着されるようにした後、スタッドバンプ２０が形成される部分を再び電気メッキする。

すなわち、フォトレジスト１４が選択的に除去された部分にメッキ層を蒸着して回路パターン１６を形成した後、段階１０６で、図２の（ｃ）のように、またフォトレジスト１８を積層してスタッドバンプ２０が形成される部分のみを選択的に露光、現像して除去した後、段階１０８で、図２の（ｄ）のように、シード層１２に電源を印加して電気メッキ層が蒸着されるようにする。これで、回路パターン１６よりさらに突出されるスタッドバンプ２０が形成される。

キャリアフィルム１０に無電解銅メッキをして銅箔のシード層１２を蒸着した場合、電気銅メッキにより回路パターン１６とスタッドバンプ２０を形成することになるので、シード層１２と回路パターン１６及びスタッドバンプ２０の全てが銅（Ｃｕ）からなる。

この場合、スタッドバンプ２０を形成するために積層したフォトレジスト１８を剥離する前に、シード層１２に電源を印加して、図２の（ｅ）のように、スタッドバンプ２０の端部に異種の金属層２２、すなわち、錫（Ｓｎ）やニッケル（Ｎｉ）などでさらにメッキすることができる。このようにスタッドバンプ２０の端部を異種の金属でメッキすると、後述のように、スタッドバンプ２０どうしの接続過程での接続温度を低める役目をするので接続を容易にする。

回路パターン１６及びスタッドバンプ２０を形成し、スタッドバンプ２０の端部を異種の金属でメッキした後には、段階１１０で、図２の（ｆ）のように、選択的メッキをするために積層したフォトレジスト１４及び１８を剥離して除去する。

段階１２０で、シード層１２に回路パターン１６及びスタッドバンプ２０が突出されて形成されたキャリアフィルム１０を絶縁層３０に積層する。すなわち、回路パターン１６及びスタッドバンプ２０が絶縁層３０を向くようにしてキャリアフィルム１０を絶縁層３０に加圧し、これで回路パターン１６及びスタッドバンプ２０が絶縁層３０内に埋立されることになる。

スタッドバンプ２０を用いて回路層間の電気的導通を具現するためには、段階１２で、図２の（ｇ）のように、スタッドバンプ２０が形成された２枚のキャリアフィルム１０を絶縁層３０の両面にそれぞれ積層し、図２の（ｈ）のように、加圧することで、スタッドバンプ２０どうしが互いに接続されることができる。この過程で、２枚のキャリアフィルム１０に形成されたスタッドバンプ２０は互いに対向するように位置する。

一方、上述したように、スタッドバンプ２０の端部にメッキされた異種の金属層２２によりスタッドバンプ２０どうしの接続過程での接続温度を低めることで接続を容易にすることができる。

回路パターン１６及びスタッドバンプ２０を絶縁層３０に埋立し、スタッドバンプ２０どうしの接続により電気的導通になると、その後、段階１３０で、図２の（ｉ）のように、キャリアフィルム１０を剥離し、図２の（ｊ）のように、エッチングなどによりシード層１２を除去する。これで埋立パターン及びスタッドバンプ２０による層間導通の具現された埋立パターン基板の製造が完了される。

図３ａは，本発明の好ましい第１実施例による埋立パターン基板を示す断面図であり、図３ｂは本発明の好ましい第２実施例による埋立パターン基板を示す断面図であって、図３ｃは本発明の好ましい第３実施例による埋立パターン基板を示す断面図である。図３ａないし図３cを参照すると、回路パターン１６、スタッドバンプ２０、金属層２２、絶縁層３０が示されている。

従来の層間接続方法は、層間の高密度接続に限界があるので高密度回路を設計するのに困難であったが、上述した埋立パターン基板の製造方法により埋立回路パターン１６が形成される基板にスタッドバンプ２０を用いて層間接続をすると高密度回路及び薄い基板の製作が可能になる。

図３ａは、上述した埋立パターン基板の製造方法により製造された埋立パターン基板の構造を示す。すなわち、本実施例による埋立パターン基板は、絶縁層３０に埋立されてその表面が絶縁層３０の表面に露出される埋立パターンと、絶縁層３０を貫いてその表面が絶縁層３０の両面に露出されて回路層間の電気的通路の役目をするスタッドバンプ２０で構成される。

上述した埋立パターン基板の製造過程より説明したように、キャリアフィルム１０に突出形成された回路パターン１６を絶縁層３０の両面から加圧するので回路パターン１６は絶縁層３０の両面にそれぞれ埋立される。また、キャリアフィルム１０には回路パターン１６だけではなく、スタッドバンプ２０も突出形成されるので、回路層間の電気的通路は、絶縁層３０の両面にそれぞれ埋立される二つのスタッドバンプ２０が互いに繋がることで形成されることができる。すなわち、二つのスタッドバンプ２０は、絶縁層３０を基準として両面の互いに対称になる位置に埋立されて繋がる。

但し、図３ａのように、必ず絶縁層３０の両面から回路パターン１６及びスタッドバンプ２０が形成されたキャリアフィルム１０を加圧、積層することに限定されない。図３ｃのように絶縁層３０の片側だけからキャリアフィルム１０を加圧して埋立パターン及び層間導通を具現することもできる。この場合、スタッドバンプ２０が層間接続通路の役目をするためには、スタッドバンプ２０の突出された高さを絶縁層３０の厚みに相当するようにすることが良い。

本実施例のスタッドバンプ２０は、回路層間の電気的導通を具現する通路の役目をするので、従来の回路パターン形成工程に独立的に追加して回路層間の電気的導通を具現することに用いられることができる。すなわち、図３ｂに示す実施例は、キャリアフィルム１０にスタッドバンプ２０のみを形成した後、スタッドバンプ２０を絶縁層３０に埋立して層間接続を具現した例である。この場合にもスタッドバンプ２０が層間接続の通路の役目をするためには、スタッドバンプ２０の突出される高さを絶縁層３０の厚みに相当するようにすることが良い。

本実施例のスタッドバンプ２０は、キャリアフィルム１０にシード層１２を積層した後その一部を選択的にメッキすることにより形成されるので、回路パターン１６を形成する工程の後、フォトレジスト１４を剥離する前に再びメッキを行うことで別途の追加工程なしで簡単にスタッドバンプ２０を形成することができる。すなわち、埋立パターンの形成工程に本実施例のスタッドバンプ２０の形成工程を追加して、容易に回路層間の電気的導通を具現することができる。

上述したように、スタッドバンプ２０の端部を異種の金属層２２でメッキすることによりスタッドバンプ２０どうしの接続過程での接続温度を低めて接続を容易にすることができるので、スタッドバンプ２０を、胴体及び絶縁層３０の表面側の一端部及び別のスタッドバンプ２０に接続される他端部に区分する場合、スタッドバンプ２０の他端部には胴体とは異種の金属層２２がさらにメッキされることができる。

回路パターン１６とスタッドバンプ２０を銅メッキにより銅（Ｃｕ）で形成する場合、スタッドバンプ２０の端部は、錫（Ｓｎ）やニッケル（Ｎｉ）などでメッキすることが良い。

上述した実施例の以外の多い実施例が本発明の特許請求の範囲内に存在する。

本発明の好ましい一実施例による埋立パターン基板の製造方法を示す順序図である。 本発明の好ましい一実施例による埋立パターン基板の製造工程を示す流れ図である。 本発明の好ましい第１実施例による埋立パターン基板を示す断面図である。 本発明の好ましい第２実施例による埋立パターン基板を示す断面図である。 本発明の好ましい第３実施例による埋立パターン基板を示す断面図である。

符号の説明

１０ キャリアフィルム
１２ シード層
１４、１８ フォトレジスト
１６ 回路パターン
２０ スタッドバンプ
２２ 金属層
３０ 絶縁層

Claims (16)

1. 表面に回路パターンが形成され、スタッドバンプ（ｓｔｕｄ ｂｕｍｐ）により前記回路パターンの層間の電気的導通が具現される印刷回路基板を製造する方法であって、
   （ａ）表面にシード層（ｓｅｅｄ ｌａｙｅｒ）の積層されたキャリアフィルムの前記シード層にメッキ層を選択的に蒸着して前記回路パターン及び前記スタッドバンプを形成する段階と、
   （ｂ）前記回路パターン及び前記スタッドバンプが絶縁層を向くように前記キャリアフィルムを前記絶縁層に積層して加圧する段階と、
   （ｃ）前記キャリアフィルム及び前記シード層を除去する段階と、
   を含む埋立パターン基板の製造方法。
2. 前記段階（ａ）の前記回路パターンは、
   （ａ１）前記シード層に第１フォトレジストを積層して前記回路パターンに応じて前記第１フォトレジストの一部を選択的に除去する段階と、
   （ａ２）前記シード層にメッキ層を蒸着する段階と、
   を経て形成されることを特徴とする請求項１に記載の埋立パターン基板の製造方法。
3. 前記段階（ａ）の前記スタッドバンプは、前記回路パターンの一部にメッキ層をさらに蒸着して形成されることを特徴とする請求項２に記載の埋立パターン基板の製造方法。
4. 前記スタッドバンプは、
   （ａ３）前記回路パターン及び前記第１フォトレジストをカバーするように第２フォトレジストを積層し、前記スタッドバンプが形成される位置に応じて前記第２フォトレジストの一部を選択的に除去する段階と、
   （ａ４）前記シード層に電源を印加してメッキ層を蒸着させる段階と、
   を経て形成されることを特徴とする請求項３に記載の埋立パターン基板の製造方法。
5. 前記段階（ａ４）と前記段階（ｂ）の間に、
   （ａ５）前記第１フォトレジスト及び前記第２フォトレジストを除去する段階をさらに含む請求項４に記載の埋立パターン基板の製造方法。
6. 前記段階（ａ４）は、
   （ａ６）前記シード層に電源を印加して前記スタッドバンプの端部に前記シード層と異なる材質の金属層をさらにメッキする段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の埋立パターン基板の製造方法。
7. 前記スタッドバンプは前記シード層と同一な材質のメッキ層が前記シード層から突出されて形成され、前記スタッドバンプの端部には前記シード層と異なる材質の金属層が蒸着されることを特徴とする請求項１に記載の埋立パターン基板の製造方法。
8. 前記メッキ層は銅（Ｃｕ）を含み、前記金属層は錫（Ｓｎ）またはニッケル（Ｎｉ）の中のいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の埋立パターン基板の製造方法。
9. 前記段階（ａ）は、
   （ｄ）２枚の前記キャリアフィルムのそれぞれに前記スタッドバンプを形成する段階を含み、
   前記段階（ｂ）は、
   （ｅ）前記絶縁層の両面に前記２枚のキャリアフィルムを、前記スタッドバンプが互いに対向するようにそれぞれ積層して加圧することにより、前記スタッドバンプを互いに電気的に導通させる段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の埋立パターン基板の製造方法。
10. 前記段階（ｄ）は、２枚の前記キャリアフィルムのそれぞれに前記回路パターンを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の埋立パターン基板の製造方法。
11. 絶縁層と、
    一部が前記絶縁層の表面に露出されるように前記絶縁層に埋立される回路パターンと、
    一端部が前記絶縁層の一面に露出され、他端部が前記絶縁層の他面に露出されるように前記絶縁層に埋立されるスタッドバンプと、
    を含む埋立パターン基板。
12. 前記回路パターンは、前記絶縁層の両面にそれぞれ埋立されることを特徴とする請求項１１に記載の埋立パターン基板。
13. 前記スタッドバンプは、一端部が前記絶縁層の一面に露出されるように前記絶縁層に埋立される第１スタッドバンプと、一端部が前記絶縁層の他面に露出されるように前記絶縁層に埋立される第２スタッドバンプが互いに繋がって形成されることを特徴とする請求項１１に記載の埋立パターン基板。
14. 前記第１スタッドバンプと前記第２スタッドバンプの位置は、前記絶縁層を基準として互いに対称であることを特徴とする請求項１３に記載の埋立パターン基板。
15. 前記第１スタッドバンプは、胴体と、前記絶縁層の一面に露出される一端部と、前記第２スタッドバンプに対向する他端部と、からなり、前記第１スタッドバンプの他端部は前記第１スタッドバンプの胴体と異なる材質の金属を含むことを特徴とする請求項１３に記載の埋立パターン基板。
16. 前記第１スタッドバンプの胴体は、銅（Ｃｕ）を含み、前記第１スタッドバンプの他端部は、錫（Ｓｎ）またはニッケル（Ｎｉ）の中のいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項１５に記載の埋立パターン基板。