(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンを有する印刷回路基板上に形成されるボンディングパッドであって、前記ボンディングパッドが、
銅張積層板上にエッチング工程を通して形成されて、前記各回路パターンと電気的に連結される複数の、上層部の幅が下層部の幅よりも徐々に小さく形成されている台形状の銅パターンと、
前記各銅パターンの上面が露出されるように、赤外線硬化型インキまたはソルダレジストを使用して前記各銅パターン間の空間にのみ、前記銅パターンの高さと同様な高さまで充填された充填材と、
前記各銅パターンの上面に形成されたメッキ層と、
を含み、前記メッキ層の幅が、前記各銅パターンの下端部の幅より小さいこと、前記メッキ層が、各銅パターンの上面のみに形成されたニッケルメッキ層、及びこのニッケルメッキ層上に形成された金メッキ層を有し、前記金メッキ層が、前記ニッケルメッキ層の両側面及び上面に形成されていることを特徴とする、印刷回路基板のボンディングパッド。
【請求項２】
複数の回路パターンを有する印刷回路基板上にボンディングパッドを形成する方法であって、
銅張積層板上に、前記各回路パターンと電気的に連結される複数個の、上層部の幅が下層部の幅よりも徐々に小さく形成されている台形状の各銅パターンを、エッチング工程を通して形成する段階と、
前記各銅パターンの上面が露出されるようにして、前記各銅パターン間の空間に充填材を充填する段階と、
前記各銅パターンの上面にメッキ層を形成する段階と、
を含み、前記メッキ層の幅が、前記各銅パターンの下端部の幅より小さく形成されること、前記メッキ層を形成する段階が、各銅パターンの上面のみにニッケルメッキ層を形成し、このニッケルメッキ層上に金メッキ層を形成すること、及び前記金メッキ層が、前記各銅パターン上に形成されたニッケルメッキ層の両側面及び上面に形成されることを特徴とする、印刷回路基板のボンディングパッド形成方法。
【請求項３】
前記金メッキ層の厚さが、前記ニッケルメッキ層の厚さより薄く形成されることを特徴とする、請求項２記載の印刷回路基板のボンディングパッド形成方法。
【請求項４】
前記充填材が、前記各銅パターンの上面が露出されるようにして、前記各銅パターンの両側面間の空間のみに充填されることを特徴とする、請求項２記載の印刷回路基板のボンディングパッド形成方法。
【請求項５】
前記充填材が、前記各銅パターンの高さと同様な高さに充填されることを特徴とする、請求項２記載の印刷回路基板のボンディングパッド形成方法。
【請求項６】
前記充填材が、赤外線硬化型インクまたはソルダレジストであることを特徴とする、請求項２記載の印刷回路基板のボンディングパッド形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷回路基板(PCB)に係るもので、詳しくは、高密度に配列された微細回路パターンを有する半導体パッケージ用印刷回路基板のボンディングパッド及びその形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子機器の高性能化、多機能化及び小型化に従って、電子機器に使用される半導体パッケージの大きさも小さくなりつつある。これに伴い、半導体パッケージの外側に突き出た外部リ―ドを排除して、この外部リ―ドの代りに半導体パッケージの印刷回路基板の上面にソルダボール(Solder  Ball）を付着して使用するBGA(ball  grid  array)形態の半導体パッケージが開発されている。以下では、この半導体パッケージについて詳しく説明する。
【０００３】
図３は従来BGA形態のパッケージ製造に使われる印刷回路基板のアセンブリの構造を示した平面図である。図示されたように、印刷回路基板のアセンブリは、印刷回路基板1の中央に半導体チップ(図示せず）を装着するために形成される安着部(cavity)2と、安着部2の外側に形成されて、半導体チップとワイヤ(図示せず)により連結される各ボンディングパッド3と、それらボンディングパッド3の外郭に形成されて、前記印刷回路基板1の内部の回路パターン(図示せず)と連結された複数個の外部端子ランド（この場合には、ボールバンプランド）4とから構成される。つまり、半導体パッケージを組立てるときには、印刷回路基板1の中央に形成された安着部2に半導体チップを付着して、付着させた半導体チップと各ボンディングパッド3とを金のワイヤ(図示せず)で連結することで、半導体チップと印刷回路基板1とを電気的に連結させる。その後、半導体チップを保護するために、前記半導体チップと前記ワイヤとを封止材（エポキシコンパウンド）によりモールディング(molding)する。以下では、ボンディングパッド3について詳しく説明する。
【０００４】
図４は、従来技術に係る一つのボンディングパッドを示した拡大図である。図示されたように、各ボンディングパッド3は外部に露出されており、それらボンディングパッド3に連結された各回路パターン5はPSR(光ソルダレジスト;PSR)6を適用されている。このPSR6は前記回路パターン5を保護するために適用されている。
【０００５】
図５は、図４のボンディングパッドのA-A'線の断面図である。図示されたように、ボンディングパッド3は、印刷回路基板1の上面に適用された絶縁層7と、この絶縁層7の上面に形成された銅パターン8と、この銅パターン8上に順次形成されたニッケルメッキ層9及び金メッキ層10から構成される。ここで、この銅パターン8は、絶縁層7が形成された印刷回路基板1の一面または両面に広く銅箔を付着した状態の銅張積層板(CCL）に通常のエッチング工程を施し、不必要な部分を取り除くことによって形成される。以下では、その形成方法について説明する。
【０００６】
接着剤12を利用して銅箔を絶縁層7の上面に付着させる。このとき、接着剤の接着強度を高めるために、絶縁層7の表面を粗くして銅箔の下に凹凸部11を形成し、その凹凸部11の表面にクロム(Cr)膜13を適用した後で、接着剤12を利用して銅箔を絶縁層7の上面に付着させる。
【０００７】
その後、形成された銅パターン8の上面に、ニッケルメッキ層9と金メッキ層10を順次形成してボンディングパッド3の形成を終了する。
【０００８】
このように構成される従来技術に係る方法においては、ボンディングパッド3を形成するために銅箔をエッチング工程で取り除くときに銅パターン8の左右側面下端にクロム成分が残留し、残留したクロム成分が銅パターン8の左右側面下端部から突き出た形態に形成される。次いで銅パターン8上にニッケルメッキ層9と金メッキ層10を順次形成すると、銅パターン8の上面及び両側面に、ニッケルメッキ層9及び金メッキ層10が銅パターン8の外側を覆う形態に形成される。このとき図５のLで表示するように、突き出た残留クロムの表面にもニッケルメッキ層9及び金メッキ層10が形成される。
【０００９】
従って、銅パターン8の側面下端部にニッケルメッキ層9及び金メッキ層10が突き出て形成されるため、隣接する各ボンディングパッド3間の間隔が狭くなり、ボンディングパッド3のファインピッチ(Fine  Pitch)を実現するのに限界が生ずる。例えば、銅パターン8の側面の上方端部にはこの突き出たメッキ層（L）が形成されないため、隣接する各ワイヤボンディングパッド3間の間隔を減小させることができる。しかしながら銅パターン8の側面の下方端部から突き出たメッキ層(L)のために、隣接する各銅パターンの側面の各下方端部間の距離は、各銅パターンの側面の各上方端部間の距離より狭い。これにより、隣接する各ボンディングパッド間の間隔を減らし得ないという問題点があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、このような従来半導体パッケージ用印刷回路基板のボンディングパッドにおいては、その内部に形成された銅パターン8の側面下方端部から突き出た残留クロムの表面に、ニッケルメッキ層9及び金メッキ層10がそれぞれ形成されることによって、各ボンディングパッド間の間隔を減らし得ないという不都合な点があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、銅パターン上に形成されるニッケルメッキ層及び金メッキ層が銅パターンの側面の下方端部から突出されないようにすることで、各ワイヤボンディングパッド間の間隔を減らし得る、印刷回路基板のボンディングパッド及びその形成方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る印刷回路基板のボンディングパッドは、各回路パターンを有する印刷回路基板上に形成されるボンディングパッドである。ここでこの印刷回路基板のボンディングパッドは、印刷回路基板上に形成されて、各回路パターンと電気的に連結される複数個の銅パターンと、各銅パターンの上面が露出されるように、各銅パターン間の空間に充填される充填材と、各銅パターンの上面に適用されたメッキ層と、で構成される。
【００１３】
またこのような目的を達成するため、本発明に係る印刷回路基板のボンディングパッド形成方法は、複数の回路パターンを含む印刷回路基板上にボンディングパッドを形成する方法である。ここでこの方法は、印刷回路基板の上に、各回路パターンと電気的に連結される複数の銅パターンを形成する段階と、各銅パターンの上面が露出されるように前記各銅パターン間の空間に充填材を充填する段階と、各銅パターンの上面にメッキ層を適用する段階と、を含んで構成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下では本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１５】
本発明に係る印刷回路基板のボンディングパッド及びその形成方法においては、図１及び図２に示されたように、印刷回路基板上に形成された絶縁層の上面に複数の銅パターンを形成し、それら各銅パターン間の空間に、銅パターンの上面が露出されるように充填材を充填し、各銅パターンの上面のみにニッケルメッキ層を形成し、このニッケルメッキ層上に金メッキ層を形成する。これによって銅パターンの上面に形成されるニッケルメッキ層及び金メッキ層が、銅パターンの側面の下端部から突き出ないようにして、各ボンディングパッド間の間隔を減らし得るようにしている。
【００１６】
即ち、図1(A)〜1(E)は本発明に係る半導体パッケージ製造用印刷回路基板アセンブリのボンディングパッドの形成方法を示したフローチャートである。
【００１７】
図1(A)に示したように、絶縁層22上に銅箔21を形成するが、この時、銅箔21は銅張積層板(CCL）を使用する。
【００１８】
次いで、図1(B)に示したように、前記絶縁層22上の銅箔をエッチング工程でエッチングして、各銅パターン(または銅パッドとも称する)23と各回路パターン(図示せず）とを形成する。ここで、各銅パターン23を形成する方法は従来の方法と同様であり、各銅パターン23はほぼ台形に形成される。即ち、銅箔21の不必要な部分を取り除くために銅箔21上にエッチング溶液を提供すると、銅箔21の上側部分は銅箔21の下側部分に比べてエッチング溶液に接触する時間が長く、各銅パターン23の上層部がその下層部より徐々に幅が小さく形成されることによって、その形状がほぼ台形に形成される。ここで、台形で形成される現象を通常的にエッチングファクター(Etching  Factor)と称し、銅パターン23の上側部分と下側部分のエッチング比率を表す。
【００１９】
次いで、図1(C)に示したように、各銅パターン23の側面23(B）間の空間に、各銅パターン23の高さ程度まで充填材24を充填する。ここで、この充填材24としては、赤外線硬化型インクまたはソルダレジストを用い、特にPSRを使用することが望ましい。赤外線硬化型インクは、硬化させた後でPSRより硬度が大きくなるという性質がある。従って、赤外線硬化型インクは高品質の製品に使用することが望ましい。
【００２０】
充填材24を各銅パターン23の側面間に充填する方法は、本出願人が以前出願した韓国特許出願番号第2001-31752号と韓国特許出願番号第2001-51853(米国出願番号第10/043，146号で出願)に提示された方法を使用する。即ち、スクイージーを各銅パターン23に直接接触させることによって充填材24を充填させる方法を使用する。この方法を使用すると、充填材24を各銅パターン23の間に充填するときに、各銅パターン23間に充填された充填材24の内部に気泡が発生しないと同時に、各銅パターン23の高さまでのみに、充填材24を銅パターン23の側面23(B）間の空間に完全に充填することができる。
【００２１】
次いで、前記各銅パターン23の上面23(A)と充填材24の表面とを洗浄して、面をならしたり適当な照射を行う工程を必要に応じて実施することもできる。即ち、各銅パターン23の側面23(b)間の空間は、充填材24で充填されて遮蔽(seal)されるため、各銅パターン23の上面23(A)のみが外部に露出されている。
【００２２】
次いで、各銅パターン23に電解ニッケル金メッキを実施する。電解ニッケル金メッキを実施すると、各銅パターン23の露出された上面23(A)のみにニッケルメッキ層及び金メッキ層が形成される。以下では、図1(D)〜図1(E)に基づいてこれを説明する。
【００２３】
即ち、図1(D)に示したように、電解ニッケル金メッキを実施すると、電解液内のニッケル分子が各銅パターン23に先にメッキされるため、ニッケルメッキ層25が各銅パターン22の露出された上面23(A)に形成される。このとき、充填材24は絶縁材であるため、充填材24の表面にはニッケルメッキ層及び金メッキ層25、26が形成されない。
【００２４】
図1(E)に示したように、ニッケルメッキ層25が各銅パターン22の露出された上面23(A)にメッキされたら、ニッケルメッキ層25の表面に金メッキ層26をメッキしてボンディングパッド30の製造を終了する。即ち、各銅パターン23の側面23(B）は充填材24で覆われており、各銅パターン23の上面23(A)のみが露出されているので、ニッケルメッキ層25は各銅パターン23の上面23(A)のみに形成され、金メッキ層26はニッケルメッキ層25の露出された面にすべて形成される。ここで、前記金メッキ層26は半導体チップを実装した後、チップと連結された金ワイヤに連結し得る程度の厚さのみに形成すれば充分であるため、ニッケルメッキ層25の側面に形成される金メッキ層26は可能な限り薄く形成する。このとき、ニッケルメッキ層25は約3〜7μmの厚さで形成し、金メッキ層26は約0.5μm以下の厚さに形成することが望ましい。
【００２５】
従って、金メッキ層26は、各銅パターン23の上端部またはニッケルメッキ層25の幅より広く形成される。然し、ニッケルメッキ層25の側面に形成された金メッキ層26の幅は各銅パターン23の下端部の幅より小さいか又は同様であるため、隣接する各ボンディングパッド3間の間隔を狭くすることができる。
【００２６】
図2は、本発明に係る印刷回路基板の各回路パターン間に充填材が充填された状態を示した断面図である。
【００２７】
図示されたように、各銅パターン23間の空間に充填材24を充填する際、絶縁層22の上面に形成されて各銅パターン23と連結する回路パターン41間にも、回路パターン41の高さと同様な高さで前記充填材24を充填し、その後で追加的に回路パターン41の上面に保護膜としてのPSR43を適用すると、PSR43を均一の高さで平坦に適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る印刷回路基板のボンディングパッド及びその形成方法においては、各銅パターンの側面の下端部から残留クロムが突き出ることなく、従って各銅パターンの側面の下端部からメッキ層が突き出ることがないため、各ワイヤボンディングパッド間の間隔を最小化し得るという効果がある。
【００２９】
また、本発明に係る印刷回路基板のボンディングパッド及びその形成方法においては、完成された印刷回路基板に半導体チップを実装し、封止材（エポキシモールディングコンパウンド）で密封して硬化させる場合、充填材が各銅パターン及び回路パターンの側面間に完全に充填されて硬化しており、各銅パターンと回路パターンとをしっかりと支持しているので、高温及び低温が反復される熱サイクルの変化があるときに、封止材と印刷回路基板の絶縁層の間の熱膨張係数の差によるクラック発生を抑制し得るという効果がある。
【００３０】
以上で説明した内容によって、当業者は本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能であることがわかる。従って、本発明の技術的範囲は明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されることでなく、特許請求の範囲によって定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１の(A)〜(F)は、本発明に係る半導体パッケージ製造用印刷回路基板のアセンブリのボンディングパッドの形成方法を示したフローチャートである。
【図２】図２は、本発明に係る印刷回路基板の各回路パターン間に充填材が充填された状態を示す断面図である。
【図３】図３は、従来技術に係るBGA形態のパッケージ製造に使われる印刷回路基板のアセンブリの構造を示した平面図である。
【図４】図４は、従来技術に係る一つのボンディングパッドを示した拡大図である。
【図５】図５は、図４のボンディングパッドのA-A'線断面図である。
【符号の説明】
21…銅箔
22…絶縁層
23…銅パターン
24…充填材
25…ニッケルメッキ層
26…金メッキ層
30…ボンディングパッド
41…回路パターン
43…PSR
【図１】
0003776867.tif 000002
【図２】
0003776867.tif 000003
【図３】
0003776867.tif 000004
【図４】
0003776867.tif 000005
【図５】
0003776867.tif 000006