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JP4991925B2 - パッケージ基板及びその製造方法 - Google Patents
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JP4991925B2 - パッケージ基板及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、パッケージ基板及びその製造方法に関し、特に、柱形端子の造成及び形成工程を改善して基板の反り変形の程度を制御できるパッケージ基板及びその製造方法に関する。
フリップチップパッケージは、チップと基板に形成されたはんだバンプを利用して接続する構造を有する。
高速大容量データ処理を目的に使用するフリップチップパッケージは、半導体のデータ処理容量の増加と軽薄短小という傾向に伴って、バンプピッチが次第に減少している。
このような傾向に伴うパッケージングの変化はバンプ信頼性の悪化という問題点を引き起こしているため、これに対する改善が迅速に行われている。
従来には、基板とチップのバンプ接続信頼性を向上させるために、チップ側のバンプの材料としてソルダーから機械的強度があって安定的な銅に替え、基板側のバンプとしても銅ポストを形成した構造が提案されている。
チップと基板に形成された銅を接合するための媒介体としては、一般的にソルダーを使用しているが、通常、基板に形成された銅ポストの上にソルダーを印刷或いはメッキして使用している。しかし、上記のような銅ポストはんだバンプはいくつかの問題点を有する。銅ポストは、銅の性質上酸化しやすく硬度が強いため、基板とチップの間に反り（ｗａｒｐａｇｅ）現象が発生すると、銅ポストに亀裂が生じて、さらに短絡が発生することもある。
これによって、様々な合金材料で銅ポストを代替しようとする試みがあった。しかし、このような合金材料に選定されたポストの形成工程で、金属シード層とドライフィルムの間でドライフィルムの剥離現象が発生して、メッキされてはならない絶縁層がメッキされたり、逆にメッキされるべきパッドには全くメッキされない問題点が発生した。
本発明は、前記のような問題点に鑑みてなされたものであって、柱形端子の造成及び形成工程を改善して基板の反り変形の程度を制御できるパッケージ基板及びその製造方法を提供することにその目的がある。
上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態は、少なくとも一つの導電性パッドを具備した基板と、前記基板上に提供され、前記導電性パッドを露出させる開口部を有する絶縁層と、前記開口部内の前記導電性パッド上に形成され、前記絶縁層の側壁に沿って前記絶縁層の上部面より高く形成される剥離防止層と、前記剥離防止層上に形成される柱形端子と、前記柱形端子上に形成されるはんだバンプと、を含むパッケージ基板を提供する。
ここで、前記剥離防止層は、前記開口部の形状に対応してコップ状に形成されてもよい。
また、前記剥離防止層は銅からなってもよい。
また、前記剥離防止層は前記剥離防止層の最下部にメッキシード層を含んでもよい。
そして、前記剥離防止層及び前記柱形端子は電解メッキ法で形成されてもよい。
そして、前記柱形端子は錫（ｔｉｎ）及び銅（ｃｏｐｐｅｒ）の合金からなってもよい。
ここで、前記銅（ｃｏｐｐｅｒ）の含量は０．２ｗｔ％〜４ｗｔ％であってもよい。
また、前記はんだバンプは錫（ｔｉｎ）及びビズマス（ｂｉｓｍｕｔｈ）の合金からなってもよい。
上記の目的を達成するために、本発明の他の実施形態は、少なくとも一つの導電性パッドを具備した基板を用意する段階と、前記基板上に前記導電性パッドを露出させるように開口部を有する絶縁層を形成する段階と、前記開口部内の前記導電性パッド上に、前記絶縁層の側壁に沿って前記絶縁層の上部面より高く剥離防止層を形成する段階と、前記剥離防止層上に柱形端子を形成する段階と、前記柱形端子上にはんだバンプを形成する段階と、を含むパッケージ基板の製造方法を提供する。
ここで、前記剥離防止層を形成する段階の前に、前記絶縁層上にメッキシード層を形成する段階と、前記メッキシード層上に前記剥離防止層形成のためのドライフィルムパターンを形成する段階と、をさらに含んでもよい。
また、前記ドライフィルムパターンを形成する段階は、前記メッキシード層上にドライフィルムレジストを形成する段階と、前記ドライフィルムレジストを露光及び現像して前記ドライフィルムパターンを形成する段階と、を含んでもよい。
ここで、前記剥離防止層は前記開口部の形状に対応してコップ状に形成されてもよい。
また、前記剥離防止層は銅で形成されてもよい。
そして、前記剥離防止層及び前記柱形端子は電解メッキ法で形成されてもよい。
ここで、前記柱形端子は、前記柱形端子を成す粒子の大きさが小さく形成されるように、０．５ＡＳＤ（Ａ／ｄｍ２）〜３ＡＳＤ（Ａ／ｄｍ２）で電解メッキされてもよい。
また、前記柱形端子は錫（ｔｉｎ）及び銅（ｃｏｐｐｅｒ）の合金で形成されてもよい。
ここで、前記柱形端子は、前記銅（ｃｏｐｐｅｒ）の含量が０．２ｗｔ％〜４ｗｔ％になるように形成されてもよい。
また、前記はんだバンプは錫（ｔｉｎ）及びビズマス（ｂｉｓｍｕｔｈ）の合金で形成されてもよい。
そして、前記はんだバンプを形成する段階の後に、リフロー段階をさらに含んでもよい。
本発明によると、柱形端子の造成及び形成工程を改善して基板の反り変形の程度を制御できるパッケージ基板及びその製造方法を提供することができる。
また、メッキ工程時、ドライフィルムパターンの剥離現象を予め防止して、使用者が所望する所にメッキを実施し、所望しない所はメッキされないようにすることができる。
また、柱形端子を構成する物質よりも低い融点を有する物質ではんだバンプを形成して、リフロー時にはんだバンプと柱形端子が一緒に溶けることを防止することができる。
本発明の実施形態によるパッケージ基板を概略的に示す断面図である。 本発明の実施形態によるパッケージ基板を形成する工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施形態によるパッケージ基板を形成する工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施形態によるパッケージ基板を形成する工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施形態によるパッケージ基板を形成する工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施形態によるパッケージ基板を形成する工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施形態によるパッケージ基板を形成する工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施形態によるパッケージ基板を形成する工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施形態によるパッケージ基板を形成する工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施形態によるパッケージ基板を形成する工程を概略的に示す断面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
しかし、本発明の実施形態は他の様々な形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下で説明される実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当業界における平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張される場合があり、図面上において同じ符号で表示される要素は同じ要素を示す。
以下では、図１を参照して本発明の実施形態によるパッケージ基板について説明する。
図１は、本発明の実施形態によるパッケージ基板を概略的に示す断面図である。
本発明の実施形態によるパッケージ基板１は、少なくとも一つの導電性パッド１０１を具備した基板１０、前記基板１０上に提供され、前記導電性パッド１０１を露出させる開口部Ｏを有する絶縁層１０２、前記開口部Ｏ内の前記導電性パッド１０１上に形成され、前記絶縁層１０２の側壁に沿って前記絶縁層１０２の上部面より高く形成された剥離防止層１０５、前記剥離防止層１０５上に形成された柱形端子１０６及び前記柱形端子１０６上に形成されたはんだバンプ１０７を含む。
ここで、剥離防止層１０５は、前記開口部Ｏの形状に対応してコップ状に形成され、銅からなることができる。
また、前記剥離防止層１０５は、前記剥離防止層１０５の最下部にメッキシード層１０３を含む。メッキシード層１０３は、無電解メッキで形成された化学銅メッキであってもよい。前記メッキシード層１０３は、以後電解メッキで形成される剥離防止層１０５と柱形端子１０６のための電極の役割を果たす。ここで、剥離防止層１０５と柱形端子１０６は電解メッキで形成されるが、剥離防止層１０５と柱形端子１０６を形成する方法はこれに限定されるものではない。例えば、メッキシード層１０３なしに無電解メッキで形成することも可能である。
前記剥離防止層１０５は、開口部Ｏ内の前記導電性パッド１０１上に形成され、前記絶縁層１０２の側壁に沿って前記絶縁層１０２の上部面より高く形成される。剥離防止層１０５は、以後形成される柱形端子１０６形成用メッキ液の絶縁層１０２と柱形端子１０６形成用ドライフィルムパターン（図示せず、図２ｄ〜図２ｈ参照）の間の界面浸透を防止することで、ドライフィルムパターンの剥離問題を予め防止して、使用者が所望する所にメッキを実施し所望しない所はメッキされないようにすることができる。
前記剥離防止層１０５上には、柱形端子１０６が電解メッキ法で形成されることができる。前記柱形端子１０６は、錫（ｔｉｎ）及び銅（ｃｏｐｐｅｒ）の合金からなることが好ましい。ここで、銅の含量は０．２ｗｔ％〜４ｗｔ％であってもよい。既存の主に使用された銅からなる柱形端子の代わりに、上記のような錫及び銅の合金からなる柱形端子１０６を使用すると、銅より軟性の錫及び銅の合金の性質によって、基板の反り変形の程度を制御できるパッケージ基板１を製作することができる。
前記柱形端子１０６上にははんだバンプ１０７が形成されるが 、前記はんだバンプ１０７は錫（ｔｉｎ）及びビズマス（ｂｉｓｍｕｔｈ）の合金からなることが好ましい。柱形端子１０６を構成する錫及び銅の合金より低い融点を有する錫及びビズマスの合金ではんだバンプ１０７を構成すると、リフローしてはんだバンプ１０７を形成する時、柱形端子１０６が一緒に溶けることを防止できる。
以下では、図２ａ〜図２ｉを参照して本発明の実施形態によるパッケージ基板の製造方法について説明する。
図２ａ〜図２ｉは、本発明の実施形態によるパッケージ基板を形成する工程を概略的に示す断面図である。
本発明の実施形態によるパッケージ基板１の製造方法は、少なくとも一つの導電性パッド１０１を具備した基板１０を用意する段階と、前記基板１０上に前記導電性パッド１０１が露出するように開口部Ｏを有する絶縁層１０２を形成する段階と、前記開口部Ｏ内の前記導電性パッド１０１上に、前記絶縁層１０２の側壁に沿って前記絶縁層１０２の上部面より高く剥離防止層１０５を形成する段階と、前記剥離防止層１０５上に柱形端子１０６を形成する段階と、前記柱形端子１０６上にはんだバンプ１０７を形成する段階とを含む。
図２ａに示すように、少なくとも一つの導電性パッド１０１を具備した基板１０上に導電性パッド１０１が露出するように開口部Ｏを有する絶縁層１０２を形成する。前記絶縁層１０２は感光性ソルダーレジストで形成されることができる。すなわち、ソルダーレジストを塗布し、露光及び現像して絶縁層１０２を形成することができる。
次に、図２ｂに示すように、開口部Ｏを有する絶縁層１０２上にメッキシード層１０３を形成する。メッキシード層１０３は無電解メッキで形成された化学銅メッキからなってもよい。前記メッキシード層１０３は、以後電解メッキで形成される剥離防止層１０５と柱形端子１０６のための電極の役割を果たす。
次に、図２ｃに示すように、前記メッキシード層１０３上にドライフィルムレジスト１０４'を形成した後、前記ドライフィルムレジスト１０４'を露光及び現像して図２ｄに示すようなドライフィルムパターン１０４を形成する。
次に、図２ｅに示すように、前記開口部Ｏ内の導電性パッド１０１上に、前記絶縁層１０２の側壁に沿って前記絶縁層１０２の上部面より高く剥離防止層１０５を形成する。
ここで、剥離防止層１０５は、前記開口部Ｏの形状に対応してコップ状に形成され、銅からなることができる。
また、剥離防止層１０５は、メッキシード層１０３を電極として電解メッキ法で形成されることができる。
ここで、剥離防止層１０５は、以後形成される柱形端子１０６形成用メッキ液の絶縁層１０２と柱形端子１０６形成用ドライフィルムパターン１０４の間の界面浸透を防止することで、ドライフィルムパターン１０４の剥離問題を予め防止して、使用者が所望する所にメッキを実施し所望しない所はメッキされないようにすることができる。
次に、図２ｆに示すように、前記剥離防止層１０５上に柱形端子１０６を形成する。柱形端子１０６も電解メッキ法で形成されることができるが、前記柱形端子１０６は錫（ｔｉｎ）及び銅（ｃｏｐｐｅｒ）の合金からなることが好ましい。ここで、銅の含量は０．２ｗｔ％〜４ｗｔ％であってもよい。既存のよく使用される銅からなる柱形端子の代わりに、上記のような錫及び銅の合金からなる柱形端子１０６を使用すると、銅より軟性の錫及び銅の合金の性質によって基板の反り変形の程度を制御できるパッケージ基板１を製作することができる。
ここで、剥離防止層１０５と柱形端子１０６は電解メッキで形成されるが、剥離防止層１０５と柱形端子１０６を形成する方法はこれに限定されるのではない。例えば、メッキシード層１０３なしに無電解メッキで形成することも可能である。
前記柱形端子１０６は、粒子の大きさが小さく形成されるように０．５ＡＳＤ（Ａ／ｄｍ２）〜３ＡＳＤ（Ａ／ｄｍ２）で電解メッキされることが好ましい。錫及び銅の合金形成工程中に高い電流密度が印加されると、前記合金の粒子の大きさが大きくなって体積の膨脹が発生し、ドライフィルムパターン１０４が剥離される現象が誘発されるおそれがある。よって、０．５ＡＳＤ（Ａ／ｄｍ２）〜３ＡＳＤ（Ａ／ｄｍ２）で錫及び銅の合金を電解メッキして柱形端子１０６を形成することで、前記柱形端子１０６を成す粒子の大きさが小さくなるようにする。
次に、図２ｇに示すように、前記柱形端子１０６上にはんだペースト１０７'を印刷する。
次に、図２ｈに示すように、はんだペースト１０７'をリフローしてはんだバンプ１０７を形成する。
前記はんだバンプ１０７は錫（ｔｉｎ）及びビズマス（ｂｉｓｍｕｔｈ）の合金からなることが好ましい。柱形端子１０６を構成する錫及び銅の合金より低い融点を有する錫及びビズマスの合金ではんだバンプ１０７を構成すると、リフローしてはんだバンプ１０７を形成する時、柱形端子１０６が一緒に溶けることを防止することができる。
次に、図２ｉに示すように、柱形端子１０６形成用ドライフィルムパターン１０４を取り除いた後、ドライフィルムパターン１０４下面のメッキシード層１０３を取り除いて図１に示されたパッケージ基板１を完成する。
本発明は、上述した実施形態及び添付の図面によって限定されず、添付の請求の範囲によって限定される。従って、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で当技術分野における通常の知識を有する者であれば、様々な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属するものである。
本発明の実施形態によると、柱形端子の造成及び形成工程を改善して基板の反り変形の程度を制御できるパッケージ基板及びその製造方法を提供することができる。
また、メッキ工程時、ドライフィルムパターンの剥離現象を予め防止して、使用者が所望する所にメッキを実施し所望しない所にはメッキされないようにすることができる。
また、柱形端子を構成する物質より低い融点を有する物質ではんだバンプを形成して、リフロー時はんだバンプと柱形端子が一緒に溶けることを防止できる。
１：パッケージ基板
１０：基板
１０１：導電性パッド
１０２：絶縁層
１０５：剥離防止層
１０６：柱形端子
１０７：はんだバンプ

Claims (19)

  1. 少なくとも一つの導電性パッドを具備した基板と、
    前記基板上に提供され、前記導電性パッドを露出させる開口部を有する絶縁層と、
    前記開口部内の前記導電性パッド上に形成され、前記絶縁層の側壁に沿って前記絶縁層の上部面より高く形成される剥離防止層と、
    前記剥離防止層上に形成される柱形端子と、
    前記柱形端子上に形成されるはんだバンプと
    を含むことを特徴とするパッケージ基板。
  2. 前記剥離防止層は前記開口部の形状に対応してコップ状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ基板。
  3. 前記剥離防止層は銅からなることを特徴とする請求項１または２に記載のパッケージ基板。
  4. 前記剥離防止層は前記剥離防止層の最下部にメッキシード層を含むことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のパッケージ基板。
  5. 前記剥離防止層及び前記柱形端子は電解メッキ法で形成されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のパッケージ基板。
  6. 前記柱形端子は錫（ｔｉｎ）及び銅（ｃｏｐｐｅｒ）の合金からなることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のパッケージ基板。
  7. 前記銅（ｃｏｐｐｅｒ）の含量は０．２ｗｔ％〜４ｗｔ％であることを特徴とする請求項６に記載のパッケージ基板。
  8. 前記はんだバンプは錫（ｔｉｎ）及びビズマス（ｂｉｓｍｕｔｈ）の合金からなることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載のパッケージ基板。
  9. 少なくとも一つの導電性パッドを具備した基板を用意する段階と、
    前記基板上に前記導電性パッドを露出させるように開口部を有する絶縁層を形成する段階と、
    前記開口部内の前記導電性パッド上に、前記絶縁層の側壁に沿って前記絶縁層の上部面より高く剥離防止層を形成する段階と、
    前記剥離防止層上に柱形端子を形成する段階と、
    前記柱形端子上にはんだバンプを形成する段階と
    を含むことを特徴とするパッケージ基板の製造方法。
  10. 前記剥離防止層を形成する段階の前に、
    前記絶縁層上にメッキシード層を形成する段階と、
    前記メッキシード層上に前記剥離防止層形成のためのドライフィルムパターンを形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のパッケージ基板の製造方法。
  11. 前記ドライフィルムパターンを形成する段階は、
    前記メッキシード層上にドライフィルムレジストを形成する段階と、
    前記ドライフィルムレジストを露光及び現像して前記ドライフィルムパターンを形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載のパッケージ基板の製造方法。
  12. 前記剥離防止層は前記開口部の形状に対応してコップ状に形成されることを特徴とする請求項９から１１の何れか１項に記載のパッケージ基板の製造方法。
  13. 前記剥離防止層は銅で形成されることを特徴とする請求項９から１２の何れか１項に記載のパッケージ基板の製造方法。
  14. 前記剥離防止層及び前記柱形端子は電解メッキ法で形成されることを特徴とする請求項９から１３の何れか１項に記載のパッケージ基板の製造方法。
  15. 前記柱形端子は、前記柱形端子を成す粒子の大きさが小さく形成されるように、０．５ＡＳＤ（Ａ／ｄｍ２）〜３ＡＳＤ（Ａ／ｄｍ２）で電解メッキされることを特徴とする請求項１４に記載のパッケージ基板の製造方法。
  16. 前記柱形端子は錫（ｔｉｎ）及び銅（ｃｏｐｐｅｒ）の合金で形成されることを特徴とする請求項９から１５の何れか１項に記載のパッケージ基板の製造方法。
  17. 前記柱形端子は、前記銅（ｃｏｐｐｅｒ）の含量が０．２ｗｔ％〜４ｗｔ％になるように形成されることを特徴とする請求項１６に記載のパッケージ基板の製造方法。
  18. 前記はんだバンプは錫（ｔｉｎ）及びビズマス（ｂｉｓｍｕｔｈ）の合金で形成されることを特徴とする請求項９から１７の何れか１項に記載のパッケージ基板の製造方法。
  19. 前記はんだバンプを形成する段階の後に、リフロー段階をさらに含むことを特徴とする請求項９から１８の何れか１項に記載のパッケージ基板の製造方法。
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