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KR100783340B1 - 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법 - Google Patents

반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법 Download PDF

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KR100783340B1
KR100783340B1 KR1020000031053A KR20000031053A KR100783340B1 KR 100783340 B1 KR100783340 B1 KR 100783340B1 KR 1020000031053 A KR1020000031053 A KR 1020000031053A KR 20000031053 A KR20000031053 A KR 20000031053A KR 100783340 B1 KR100783340 B1 KR 100783340B1
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KR
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plating lead
connection electrode
electroplating
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아리미쯔요시오
가네다유따까
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소니 케미카루 앤드 인포메이션 디바이스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 의하면, 금형을 이용하여 기계적으로 중계기판에 구멍을 뚫는 일없이, 에칭에 의해 각 머더보드 접속전극을 서로 전기적으로 독립시키고 또한 도금리드를 가능한 짧게 할 수 있다.
반도체소자 탑재용 중계기판은, (A) 절연성 기재필름 (1) 상에, 머더보드 접속전극 (2) 과 도금리드 (3) 를 포함하는 도체회로 (4) 를 형성하고, (B) 도체회로 (4) 상에 패터닝용 수지 (5) 를 형성하고, (C) 머더보드 접속전극 (2) 과 도금리드 (3) 가 노출되도록 패터닝용 수지층 (5) 을 에칭하고, (D) 도금리드 (3) 를 전해도금 레지스트층 (6) 으로 피복하고, (E) 노출된 머더보드 접속전극 (2) 에 전해도금금속층 (7) 을 적층하고, (F) 전해도금레지스트층 (6) 을 제거하고, (G) 노출된 도금리드 (3) 를 에칭에 의해 제거하고, 그리고 (H) 패터닝용 수지층 (5) 이 폴리이미드 전구체층(前驅體層)인 경우에, 그 폴리이미드 전구체층을 완전히 이미드화함으로써 제조할 수 있다.
반도체소자 탑재용 중계기판, 머더보드 접속전극, 도금리드, 패터닝용 수지층, 전해도금 금속층.

Description

반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법{METHOD FOR PRODUCTION OF INTERPOSER FOR MOUNTING SEMICONDUCTOR ELEMENT}
도 1a 내지 1h 는 본 발명의 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조공정도.
도 2a 내지 2g 는 본 발명의 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조공정도.
도 3a 내지 3d 는 종래의 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 절연성기재필름 2 : 머더보드 접속전극
3 : 도금리드 4 : 도체회로
5 : 패터닝용 수지층 6 : 전해도금 레지스트층
7 : 전해도금 금속층
본 발명은, 반도체소자를 머더보드에 설치하기 위해서 사용하는 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 반도체소자를 구비한 전자기기의 소형화, 경량화가 진행되고 있고, 그 움직임에 따라 반도체소자를 그것과 거의 동일한 크기의 인터포저 (interposer) 로 지칭되는 회로기판 (즉, 반도체소자 탑재용 중계기판) 에 탑재하여 칩사이즈 패키지 (CSP) 화하여, 그 패키지를 머더보드에 탑재하는 것이 행해지고 있다.
이러한 반도체소자 탑재용 중계기판은, 도 3a 내지 3d 에 나타낸 바와 같이 제조된다.
우선, 도 3a 에 도시된 바와 같이, 절연성기재필름 (31) 상에, 머더보드와 접속하기 위한 머더보드 접속전극 (32) 과, 머더보드 접속전극 (32) 에 대하여 전해도금처리를 실시하기 위해 머더보드 접속전극 (32) 에 도통하고 있는 도금리드 (33) 를 포함하는 도체회로 (34) 를 형성한다. 도금리드 (33) 는 절연성기재필름시트 (31) 의 양쪽 에지의 연속된 도체부 (31a) 에 도통하고 있다.
또, 반도체소자 탑재용 중계기판에는, 머더보드 접속전극 (32) 을 이면의 반도체소자 (도시생략) 로 인도하기 위한 스루홀 (35) 이 형성되어 있다.
다음으로, 도 3b 에 도시된 바와 같이, 도체회로 (34) 를 전해도금처리하여, 적어도 머더보드 접속전극 (32) 상에 전해도금 금속층 (36) 을 적층한다.
다음으로, 도 3c 에 도시된 바와 같이, 도금리드 (33) 가 가능한 짧게 되도록 머더보드 접속전극 (32) 의 근방에, 금형을 이용하여 구멍 (37) 을 뚫어 도금리드를 절단한다. 그 후, 필요에 따라 절연성기재필름 (31) 의 양쪽 에지의 연속된 도체부 (31a) 를, 도 3d 에 도시된 바와 같이, 절단하여 제거한다.
도 3c 에 나타낸 바와 같이, 머더보드 접속전극 (32) 의 근방에서 도금리드 (33) 를 절단하는 이유는 다음과 같다.
즉, 절연성기재필름 (31) 상의 각 머더보드 접속전극 (32) 에 도통하고 있는 도금리드 (33) 의 길이가 긴 경우에는, 분기배선이라는 측면 때문에 반사 노이즈가 발생하고, 또한, 용장배선이라는 측면 때문에 리액턴스나 커패시턴스가 커져, 반도체소자의 전기 특성이 저하된다. 또한, 각 머더보드 접속전극 (32) 을 서로 전기적으로 독립시키는 것이 필요하다. 따라서, 효율 좋게 반도체소자 탑재용 중계기판을 제조하기 위해서는, 각 머더보드 접속전극 (32) 을 전해도금처리한 후에, 도금리드 (33) 가 가능한 짧게 되도록 각 머더보드 접속전극 (32) 의 근방에 금형을 이용하여 구멍 (37) 을 뚫는 것이다.
그러나, 금형으로 구멍을 뚫은 경우에는 구멍의 에지에 플래시(flash)가 발생하여, 외관불량이나 성능에 지장을 초래하는 경우가 있다. 또한, CSP 을 제작할 때, 회로기판 상에 구멍이 뚫려있으면 수지밀봉이 곤란하게 되는 문제가 있다. 또한, 작은 CSP 용의 폴리이미드 기재필름에 양호한 정밀도로 또한 기재필름에 손상을 주지 않고 기계적으로 구멍을 뚫는 것은 간단한 작업이 아니다. 더구나, 금형의 제작에 상당한 비용도 필요하다.
본 발명은, 이상의 종래의 기술의 과제를 해결하고자 하는 것으로, CSP 용 기판 등의 반도체소자 탑재용 중계기판의 제작시, 금형을 이용하여 기계적으로 구멍을 뚫는 일 없이, 각 머더보드 접속전극을 서로 전기적으로 독립시키고 또한 도금리드를 가능한 짧게 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조공정 중에서, 머더보드에 탑재하는 측의 중계기판면의 도금리드를 에칭에 의해 절단하여 제거할 수 있으면 상술된 과제를 해결할 수 있는 것, 그리고 그것을 위해서는, 화학적으로 에칭가능한 패터닝용 수지층(예컨대, 알칼리액으로 에칭가능한 폴리이미드 전구체층 (폴리아미드산층 등), 감광성폴리이미드층, 포토레지스트층)을 도금리드의 에칭 제거시 에칭레지스트로서 이용하면 좋다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.
즉, 제 1 본 발명은 반도체소자를 머더보드에 탑재하기 위해 사용하는 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법으로서,
(A) 절연성기재필름상에, 머더보드와 접속하기 위한 머더보드 접속전극과 상기 머더보드 접속전극에 대하여 전해도금처리를 실시하기 위해 상기 머더보드 접속전극에 도통하고 있는 도금리드를 포함하는 도체회로를 형성하는 공정;
(B) 상기 도체회로가 형성된 절연성 기재 필름의 전체 영역 상에 패터닝용 수지층을 형성하는 공정;
(C) 상기 도체회로의 머더보드 접속전극과 도금리드가 노출되도록 상기 패터닝용 수지층을 에칭하는 공정;
(D) 노출된 도금리드를 전해도금레지스트층으로 피복하는 공정;
(E) 노출된 머더보드 접속전극을 전해도금처리하여, 머더보드 접속전극에 전해도금 금속층을 적층하는 공정;
(F) 도금리드를 피복하고 있는 전해도금 레지스트층을 제거하여, 다시 도금리드를 노출시키는 공정; 및
(G) 노출된 도금리드를 에칭에 의해 제거하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자 탑재용 중계기판을 제공한다.
또한, 제 2 본 발명은, 반도체소자를 머더보드에 탑재하기 위해서 사용하는 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법으로서,
(a) 절연성기재필름상에, 머더보드와 접속하기 위한 머더보드 접속전극과 상기 머더보드 접속전극에 대하여 전해도금처리를 실시하기 위해 상기 머더보드 접속전극에 도통하고 있는 도금리드를 포함하는 도체회로를 형성하는 공정;
(b) 상기 도체회로가 형성된 절연성 기재 필름의 전체 영역 상에 패터닝용 수지층을 형성하는 공정;
(c) 상기 도체회로의 머더보드 접속전극이 노출되도록 상기 패터닝용 수지층을 에칭하는 공정;
(d) 노출된 머더보드 접속전극을 전해도금처리하여, 머더보드 접속전극에 전해도금 금속층을 적층하는 공정;
(e) 상기 도체회로의 도금리드가 노출되도록 상기 패터닝용 수지층을 에칭하는 공정; 및
(f) 노출된 도금리드를 에칭에 의해 제거하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법을 제공한다.
우선, 제 1 발명의 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법에 관해서, 도면을 참조하여 공정마다 설명한다.
공정(A)
우선, 도 1a 에 도시된 바와 같이, 절연성기재필름 (1) 상에, 머더보드 (도시생략) 와 접속하기 위한 머더보드 접속전극 (2) 과 이 머더보드 접속전극 (2) 에 대하여 전해도금처리를 실시하기 위해 머더보드 접속전극 (2) 에 도통하고 있는 도금리드 (3) 를 포함하는 도체회로 (4) 를 형성한다. 또, 도금리드 (3) 는, 절연성기재필름 (1) 의 양쪽 에지에 연속된 도체부(도시하지 않음, 종래기술의 도 3a 의 31a 참조)에 접속되어 있어도 좋다. 이 영역은, 후술하는 도금처리시 전극으로 된다.
또, 반도체소자 탑재용 중계기판의 도체회로 (4) 에는, 통상, 머더보드 접속전극 (2) 을 절연성기재필름 (1) 의 다른 면에 도통시키기 위해, 도 1a 에 도시된 바와 같이, 스루홀 (9) 이 형성되어 있고, 절연성기재필름 (1) 의 다른 면에는 반도체소자를 탑재하기 위한 IC 칩 탑재용 범프(도시생략)가 형성되어 있다.
이러한 도체회로 (4) 는 통상적인 방법에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 우선, 폴리이미드절연필름상에 구리층이 접착된 단일면 구리부착 플렉서블 기판의 구리층을 통상적인 방법으로 패터닝하고, 필요에 따라 IC 칩 탑재용 범프를 형성한 후에, 그 범프형성면(반도체소자 탑재면)을 마스킹한다. 다음에, 폴리이미드절연필름에 스루홀용 구멍을 뚫은 후에, 전면에 무전해구리도금처리를 실시하고, 이어서 전해구리도금처리에 의해 구리층을 두껍게 한다. 다음에, 그 전해구리층의 표면에 감광성드라이필름을 적층하고, 배선회로에 대응된 포토마스크를 통해 노광하고, 현상하여 에칭레지스트층을 형성하고, 염화구리 또는 염화철 에칭액으로 에칭한 후에, 통상적인 방법으로 에칭레지스트층을 제거한다.
공정 (B)
다음으로, 도 1b 에 도시된 바와 같이, 도체회로 (4) 상에 패터닝용 수지층 (5) 을 형성한다. 패터닝용 수지층 (5) 으로서는, 폴리이미드 전구체층 (5), 감광성 폴리이미드층, 포토레지스트층 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도 폴리이미드 전구체층은 알칼리 가용성이기 때문에 패터닝이 가능한 층이면서, 이미드화 처리(예컨대 가열처리)에 의해 경화되어 내열성이나 내약품성이 뛰어난 폴리이미드층으로 변환가능한 층이다. 이러한 폴리이미드 전구체층으로서는, 공지의폴리아믹산 도포액을 그라비아 코터 등에 의해 도포하고, 건조함으로써 형성할 수 있다.
공정 (C)
다음으로, 도 1c 에 도시된 바와 같이, 도체회로 (4) 의 머더보드 접속전극 (2) 과 도금리드 (3) 가 노출되도록 패터닝용 수지층 (5) 을 통상적인 방법으로 에칭한다. 예컨대, 패터닝용 수지층 (5) 상에 감광성드라이필름을 적층하고, 소정 형상의 포토마스크를 통해 노광하고, 현상하여 에칭레지스트층을 형성하고, 수산화 나트륨수용액 등으로 에칭한 후에, 통상적인 방법에 의해 에칭레지스트층을 제거한다.
공정 (D)
다음으로, 도 1d 에 도시된 바와 같이, 노출된 도금리드 (3) 를 통상의 전해도금 레지스트층 (6) 으로 피복한다. 이 때, 머더보드 접속전극 (2) 을 피복하지 않도록 한다.
공정 (E)
다음으로, 도 1e 에 도시된 바와 같이, 노출된 머더보드 접속전극 (2) 을 전해도금처리(예컨대, 전해금도금처리) 하여, 머더보드 접속전극 (2) 에 전해도금 금 속층 (7) 을 적층한다. 이것에 의해, 머더보드 접속전극 (2) 에 볼그리드어레이용 땜납볼의 적용이 용이하게 된다.
공정 (F)
다음으로, 도 1f 에 도시된 바와 같이, 도금리드 (3) 를 피복하고 있는 전해도금레지스트층 (6) 을 제거하여, 다시 도금리드 (3) 를 노출시킨다.
공정 (G)
다음으로, 도 1g 에 도시된 바와 같이, 노출된 도금리드 (3) 를 염화구리 또는 염화철 에칭액 등의 에칭액으로 제거한다. 이 때, 전해도금 금속층 (7) 을 그 하층의 머더보드 접속전극 (2) 의 에칭레지스트로서 기능시키도록 한다. 그 것을 위해서는, 전해도금금속층 (7) 을 에칭액에 내성이 있는 재질(예컨대 금)로 형성하면 좋다. 또는, 에칭되는 것을 예정하여, 전해도금금속층 (7) 을 미리 두껍게 형성하면 좋다. 이것에 의해, 전해도금금속층 (7) 및 그 하층의 머더보드 접속전극 (2) 에 접속하는 도금리드의 길이를 금형을 사용하여 구멍을 뚫지 않고, 일련의 도체회로 (4) 의 형성공정시 상당히 단축할 수 있다.
공정 (H)
다음으로, 패터닝수지층 (5) 이 폴리이미드 전구체층인 경우에, 그 폴리이미드 전구체층을 완전히 이미드화하여 폴리이미드층 (8) 으로 함으로써, 도 1h 에 나타낸 바와 같은 반도체소자 탑재용 중계기판이 얻어진다. 또, 이 공정 (H) (폴리이미드 전구체층의 이미드화)는 공정 (G) 의 후에 실시해도 좋지만, 폴리이미드 전구체층의 패터닝 후, 즉 공정 (C) 와 공정 (D) 의 사이에 실시해도 좋다.
이상과 같이, 제 1 발명의 특징은, 반도체소자 탑재용 중계기판의 머더보드에 탑재되는 측의 표면의 도금리드를 에칭에 의해 절단하는 점에 있고, 따라서, 중계기판의 반도체소자 탑재면이나 스루홀의 형성 방법에 대해서는 종래기술을 이용할 수 있다.
또, 이상의 제 1 발명의 제조방법에 있어서는 패터닝용 수지층 (5) 의 패터닝 (공정 (C)) 은 1회이지만, 이하에 나타낸 바와 같이, 제 2 발명과 같이 2회 (공정 (c) 및 공정 (e)) 행해도 좋다.
공정 (a)
제 1 발명의 공정 (A) 와 같이, 우선 도 2a 에 도시된 바와 같이, 절연성기재필름상 (1) 에, 머더보드와 접속하기 위한 머더보드 접속전극 (2) 과 이 머더보드접속전극 (2) 에 대하여 전해도금처리를 실시하기 위해 머더보드 접속전극 (2) 에 도통하고 있는 도금리드 (3) 를 포함하는 도체회로 (4) 를 형성한다. 또, 도금리드 (3) 는, 절연성기재필름 (1) 의 양쪽 에지에 연속한 도체부(미도시, 종래기술의 도 3a 의 31a 참조)에 접속되어 있더라도 좋다. 이 영역은, 후술하는 도금처리시 전극으로 된다.
공정 (b)
다음으로, 제 1 발명의 공정 (B) 와 같이, 도 2b 에 도시된 바와 같이, 도체회로 (4) 상에 폴리이미드 전구체층 등의 패터닝용 수지층 (5) 을 형성한다.
공정 (c)
다음으로, 제 1 발명의 공정 (C) 에 준하여, 도 2c 에 도시된 바와 같이, 도 체회로 (4) 의 머더보드 접속전극 (2) 이 노출되도록 패터닝용 수지층 (5) 을 에칭한다. 이 때, 제 1 발명의 경우와 달리, 도금리드 (3) 가 노출되지 않도록 에칭한다.
공정 (d)
다음으로, 제 1 발명의 공정 (E) 에 준하여, 도 2d 에 도시된 바와 같이, 노출된 머더보드 접속전극 (2) 을 전해도금처리하여, 머더보드 접속전극 (2) 에 전해도금 금속층 (7) 을 적층한다.
공정 (e)
다음으로, 제 1 발명의 공정 (C) 에 준하여, 도 2e 에 도시된 바와 같이, 도체회로 (4) 의 도금리드 (3) 가 노출되도록 패터닝용 수지층 (5) 을 에칭한다.
공정 (f)
다음으로, 제 1 발명의 공정 (G) 에 준하여, 도 2f 에 도시된 바와 같이, 노출된 도금리드 (3) 를 에칭에 의해 제거한다.
공정 (g)
다음으로, 제 1 발명의 공정 (H) 와 같이, 패터닝수지층 (5) 이 폴리이미드 전구체층인 경우에, 그 폴리이미드 전구체층을 완전히 이미드화하여 폴리이미드층 (8) 으로 함으로써 도 2g 에 나타낸 바와 같은 반도체소자 탑재용 중계기판이 얻어진다.
또, 제 2 발명에 있어서, 공정 (c) 와 공정 (d) 의 사이에, 추가적인 공정(h) 로서, 폴리이미드 전구체층을 불완전하게 이미드화하는 공정을 제공해도 좋다. 이 불완전의 정도는, 이미드화 조건(가열온도, 가열시간 등)을 조정함으로써, 폴리이미드 전구체층이 그 후에 계속되는 공정의 실시조건에서 손상받지 않지만, 그것 자체의 패터닝이 가능한 정도로 한다. 따라서, 이러한 폴리이미드 전구체층의 불완전 이미드화 공정을 제공함으로써, 도체회로 (4) 의 치수정밀도를 향상시키고 중계기판의 제조수율을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 제 2 발명의 특징은 반도체소자 탑재용 중계기판이 머더보드에 설치되는 측의 표면의 도금리드를 에칭에 의해 절단하는 점에 있고, 따라서, 중계기판의 반도체소자 탑재면이나 스루홀의 형성 방법에 대해서는 제 1 발명과 같이 종래기술을 이용할 수 있다.
본 발명에 의하면, CSP 용 기판 등의 반도체소자 탑재용 중계기판의 제작시에, 금형을 이용하여 기계적으로 중계기판에 구멍을 뚫는 일없이, 에칭에 의해 각 머더보드 접속전극을 서로 전기적으로 독립시키고 또한 도금리드를 가능한 짧게 할 수 있다.

Claims (7)

  1. 반도체소자를 머더보드에 탑재하기 위해 사용하는 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법으로서,
    (A) 절연성 기재필름 상에, 머더보드와 접속하기 위한 머더보드 접속전극과 상기 머더보드 접속전극에 대하여 전해도금처리를 실시하기 위해 상기 머더보드 접속전극에 도통하고 있는 도금리드를 포함하는 도체회로를 형성하는 공정;
    (B) 상기 도체회로가 형성된 절연성 기재 필름의 전체 영역 상에 패터닝용 수지층을 형성하는 공정;
    (C) 상기 도체회로의 머더보드 접속전극과 도금리드가 노출되도록 상기 패터닝용 수지층을 에칭하는 공정;
    (D) 노출된 도금리드를 전해도금 레지스트층으로 피복하는 공정;
    (E) 노출된 머더보드 접속전극을 전해도금처리하여, 머더보드 접속전극에 전해도금 금속층을 적층하는 공정;
    (F) 도금리드를 피복하고 있는 전해도금 레지스트층을 제거하여, 다시 도금리드를 노출시키는 공정; 및
    (G) 노출된 도금리드를 에칭에 의해 제거하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 패터닝용 수지층은 폴리이미드 전구체층인 것을 특징으로 하는 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 공정 (C) 와 공정(D) 의 사이에, 또는 공정 (G) 의 후에,
    (H) 상기 폴리이미드 전구체층을 완전히 이미드화하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법.
  4. 반도체소자를 머더보드에 설치하기 위해서 사용하는 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법으로서,
    (a) 절연성 기재필름 상에, 머더보드와 접속하기 위한 머더보드 접속전극과 상기 머더보드 접속전극에 대하여 전해도금처리를 실시하기 위해 상기 머더보드 접속전극에 도통하고 있는 도금리드를 포함하는 도체회로를 형성하는 공정;
    (b) 상기 도체회로가 형성된 절연성 기재 필름의 전체 영역 상에 패터닝용 수지층을 형성하는 공정;
    (c) 상기 도체회로의 머더보드 접속전극이 노출되도록 상기 패터닝용 수지층을 에칭하는 공정;
    (d) 노출된 머더보드 접속전극을 전해도금처리하여, 머더보드 접속전극에 전해도금 금속층을 적층하는 공정;
    (e) 상기 도체회로의 도금리드가 노출되도록 상기 패터닝용 수지층을 에칭하는 공정; 및
    (f) 노출된 도금리드를 에칭에 의해 제거하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 패터닝용 수지층은 폴리이미드 전구체층인 것을 특징으로 하는 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 공정 (f) 의 후에,
    (g) 상기 폴리이미드 전구체층을 완전히 이미드화하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    공정 (c) 와 공정 (d) 의 사이에, 또는 공정 (d) 와 공정 (e) 의 사이에,
    (h) 상기 폴리이미드 전구체층을 불완전하게 이미드화하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 탑재용 중계기판의 제조방법.
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