KR0176442B1 - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 메탈코어층, 그 메탈코어층의 적어도 한 면에 적층되어 있는 프리프레그층 및 상기 프리프레그층 상부에 형성되어 있는 금속박막층으로 이루어진 적층 금속기판 및 그 제조방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 저렴한 제조비용으로 열적 안정성이 우수한 금속 기판을 제조할 수 있다.The present invention discloses a laminated metal substrate comprising a metal core layer, a prepreg layer laminated on at least one surface of the metal core layer, and a metal thin film layer formed on the prepreg layer, and a method of manufacturing the same. According to the present invention, it is possible to manufacture a metal substrate having excellent thermal stability at a low manufacturing cost.
Description
제1도는 메탈 코어층의 한 면에 프리프레그층이 형성되어 있는 적층 금속기판의 단면도이고,1 is a cross-sectional view of a laminated metal substrate having a prepreg layer formed on one side of a metal core layer.
제2도는 메탈 코어층의 양면에 프리프레그층이 형성되어 있는 적층 금속기판의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a laminated metal substrate having prepreg layers formed on both sides of the metal core layer.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 메탈코어층 2 : 프리프레그층1: metal core layer 2: prepreg layer
3 : 금속박막층3: metal thin film layer
본 발명은 적층 금속 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 반도체 팩키지 부품인 칩 캐리어 및 PCB의 기판으로서 사용할 수 있으며, 열적으로 매우 안정한 적층 금속 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laminated metal substrate and a method of manufacturing the same, and more particularly, to provide a laminated metal substrate and a method of manufacturing the same, which can be used as a substrate of a chip carrier and a PCB, which are semiconductor package components.
종래에는 칩 캐리어 및 PCB의 기판 재료로서 수지나 세라믹을 주로 사용하였다. 이 때 수지나 세라믹은 절연성 물질이므로 별도의 절연처리를 할 필요가 없어서 편리하다는 장점을 지니고 있다.In the past, resins and ceramics were mainly used as substrate materials of chip carriers and PCBs. At this time, since resin or ceramic is an insulating material, there is no need for a separate insulation treatment, which has the advantage of convenience.
상기 기판 재료중, 수지로는 폴리이미드계 화합물 및 그 유도체, 불소계 화합물 등을 주로 사용하였다. 그런데 이렇나 화합물들은 비교적 고가의 물질이어서 경제적인 측면을 고려할 때 바람직하지 못했다. 또한 이러한 수지를 이용하여 제조된 기판을 칩 캐리어로 사용하는 경우, 습기나 열에 약하다는 문제점이 있다.Among the substrate materials, a polyimide compound, a derivative thereof, a fluorine compound and the like were mainly used as the resin. However, these compounds are relatively expensive materials and are not preferable in consideration of economic aspects. In addition, when using a substrate prepared using such a resin as a chip carrier, there is a problem that is weak to moisture or heat.
기판 재료로서 세라믹을 이용하는 경우, 내열성은 비교적 우수한 편이지만 수지와 마찬가지로 재료 자체가 고가이며, 가공하기가 어렵다는 단점이 있다.In the case of using ceramic as the substrate material, heat resistance is relatively excellent, but like the resin, the material itself is expensive and difficult to process.
이러한 단점을 극복하기 위한 방안의 하나로서, 기판 재료로서 금속을 이용하는 방법이 제안되었다. 금속은 값이 저렴할 뿐만 아니라, 가공이 용이하고 열적 신뢰성이 우수하다는 장점을 가지고 있다.As one method for overcoming these disadvantages, a method of using a metal as a substrate material has been proposed. In addition to being inexpensive, the metal has the advantage of being easy to process and excellent in thermal reliability.
그러나, 금속을 이용하여 기판을 제작하는 경우에는, 재료의 특성상 별도의 절연처리가 불필요한 수지나 세라믹의 경우와는 달리, 가공후 또는 가공과정에서 절연처리를 해야 하는데, 이는 금속기판의 최종성능을 결정짓는 중요한 요소중의 하나이다. 이러한 절연처리작업은 가공된 기판에 절연물질을 도포함으로써 이루어지는 것이 일반적이다.However, when manufacturing a substrate using a metal, unlike a resin or ceramic that does not require a separate insulation treatment due to the nature of the material, it must be insulated after processing or during the process, which is the final performance of the metal substrate Decision making is one of the important factors. This insulation treatment is generally performed by applying an insulating material to the processed substrate.
한편 금속 기판을 칩 캐리어 또는 PCB의 기판으로서 사용하는 경우, 금속기판의 여러 특성중 특히, 열적 성질이 우수하여야만 한다. 그렇지 않으면, 열로 인하여 휨이 발생하거나 변형이 생겨 칩에 치명적인 영향을 미치게 된다.On the other hand, when using a metal substrate as a chip carrier or a substrate of the PCB, among the various characteristics of the metal substrate, in particular, the thermal properties should be excellent. Otherwise, heat will cause warpage or deformation, which will have a fatal effect on the chip.
상기 사항을 고려하여 칩으로부터 발생된 열을 외부로 효과적으로 방출시키기 위한 방법으로서 금속 기판의 하부층에 다른 금속을 부착하거나 히트 싱크를 부착하는 방법이 공지되어 있다.In view of the above, as a method for effectively dissipating heat generated from a chip to the outside, a method of attaching another metal or attaching a heat sink to a lower layer of a metal substrate is known.
그러나, 상기 방법들은 칩으로부터 비롯된 열을 외부로 방출시키는데 그다지 효과적이지 못했으며, 또한 외부로 방출되지 못한 나머지 열로 인하여 기판의 변형이 초래되었다.However, these methods were not very effective at dissipating heat from the chip to the outside, and the remaining heat that was not dissipated to the outside caused deformation of the substrate.
그러므로 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하여 열적 안정성이 우수한 적층 금속기판을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a laminated metal substrate having excellent thermal stability by solving the above problems.
본 발명의 다른 목적은 상기 적층 금속기판의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the laminated metal substrate.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 메탈코어층, 그 메탈코어층의 적어도 한 면에 적층되어 있는 프리프레그(pre preg)층 및 상기 프리프레그층 상부에 형성되어 있는 금속박막층으로 이루어진 적층 금속기판을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a laminated metal substrate comprising a metal core layer, a prepreg layer stacked on at least one surface of the metal core layer, and a metal thin film layer formed on the prepreg layer. to provide.
본 발명의 다른 목적은 메탈코어층의 적어도 한 면에 프리프레그층을 적층시키는 단계; 상기 결과물상에 금속 박막을 열압착하여 부착한 다음, 식각에 의해 소정패턴이 형성된 금속박막층을 구비하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 금속기판의 제조방법에 의해 달성된다.Another object of the present invention is to deposit a prepreg layer on at least one side of the metal core layer; And attaching a thin metal film to the resultant product by thermocompression bonding, and then providing a metal thin film layer on which a predetermined pattern is formed by etching.
메탈코어층의 적어도 한 면에 프리프레그층을 적층하기 이전에 메탈코어층의 표면에 흑화처리를 실시한다.The blackening process is performed on the surface of a metal core layer before laminating | stacking a prepreg layer on at least one surface of a metal core layer.
상기 메탈코어층을 이루는 금속으로는 열전도율 및 전기전도율이 우수함과 동시에 흑화처리가 용이하게 실시될 수 있는 금속으로서 알루미늄 및 구리중에서 선택된 하나를 사용하며, 그 중에서도 구리가 가장 바람직하다.As the metal constituting the metal core layer, one selected from aluminum and copper is used as the metal which is excellent in thermal conductivity and electrical conductivity and can be easily blackened. Among them, copper is most preferred.
상기 프리프레그층을 이루는 프리프레그란, 직물, 매트 등과 같은 연속한 보강재에 열경화성 수지를 함침시킨 적층성형재료를 말하며, 이때 열경화성 수지로는 폴리에스테르 수지, 에폭시수지, 디아릴프탈레이트 수지, 페놀수지, 멜라민수지 등이 사용된다.The prepreg constituting the prepreg layer refers to a laminated molding material impregnated with a thermosetting resin in a continuous reinforcing material such as a fabric, a mat, etc., wherein the thermosetting resin is a polyester resin, an epoxy resin, a diaryl phthalate resin, a phenol resin, Melamine resins are used.
상기 금속박막층을 이루는 금속으로는 통상적으로 사용되는 전도성 물질이라면 모두 사용가능하고, 그 중에서도 구리가 바람직하다.As the metal constituting the metal thin film layer, any conductive material that is commonly used may be used, and among them, copper is preferable.
본 발명은 열전도율 및 전기전도율이 우수한 메탈 코어를 사용하여 그 표면을 흑화처리한 후, 얻어진 결과물상에 프리프레그층을 적층시키는 것을 그 특징으로 한다. 즉, 열전도율 및 전기전도율이 우수한 메탈 코어를 사용함으로써 칩으로부터 발생된 열을 외부로 효과적으로 방출시킬 수 있으며, 메탈코어층의 표면을 흑화처리함으로써 메탈코어층과 후속으로 적층하는 프리프레그층의 접착력이 증가된다.The present invention is characterized in that a prepreg layer is laminated on the resultant after blackening the surface using a metal core excellent in thermal conductivity and electrical conductivity. That is, by using a metal core having excellent thermal conductivity and electrical conductivity, heat generated from a chip can be effectively released to the outside, and the adhesion of the metal core layer and the prepreg layer subsequently laminated by blackening the surface of the metal core layer is improved. Is increased.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 기판의 단면을 도시한 것이다.1 shows a cross section of a metal substrate according to a preferred embodiment of the present invention.
상기 기판을 제조하기 위해서는 먼저, 메탈코어층(1)의 표면을 흑화처리한다. 흑화처리가 완료된 메탈코어층(1)의 한 면에 프리프레그층(2)를 적층시킨다.In order to manufacture the substrate, first, the surface of the metal core layer 1 is blackened. The prepreg layer 2 is laminated on one surface of the metal core layer 1 on which the blackening treatment is completed.
상기 결과물상에 금속 박막을 열압착하여 부착한 다음, 식각공정을 거쳐 이 금속 박막상에 소정패턴을 형성시켜서 금속박막층(3)을 형성한다.The metal thin film is thermocompression-bonded to the resultant, and then a metal pattern layer 3 is formed by forming a predetermined pattern on the metal thin film through an etching process.
제2도는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 금속 기판의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a metal substrate according to another preferred embodiment of the present invention.
상기 기판은 메탈코어층(1)의 양면에 프리프레그층(2)를 적층시키는 것을 제외하고는, 상기 제1도의 금속 기판과 동일한 방법으로 제조한다.The substrate is manufactured by the same method as the metal substrate of FIG. 1 except that the prepreg layer 2 is laminated on both surfaces of the metal core layer 1.
전술한 바와 같이, 기판 재료로서 수지나 세라믹 재료를 사용한 경우에는 열압착이나 땜납 리플로우시 기판의 변형이 발생되는 데 반하여, 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같은 금속 기판, 특히 메탈코어층(1)의 양면에 프리프레그층(2)가 형성되어 있는 제2도의 금속 기판은 열적 안정성이 매우 우수하다. 즉, 메탈코어층(1) 양면이 같은 소재이므로 열이 가해졌을 때 메탈코어층(1)의 양면에서의 열팽창정도가 동일하게 유지됨으로써 기판의 열적 변형이 거의 생기지 않는다.As described above, when a resin or ceramic material is used as the substrate material, deformation of the substrate occurs during thermocompression bonding or solder reflow, whereas metal substrates as shown in FIGS. 1 and 2, in particular, metal cores The metal substrate of FIG. 2 in which the prepreg layer 2 is formed on both surfaces of the layer 1 is excellent in thermal stability. That is, since both surfaces of the metal core layer 1 are the same material, thermal expansion of both surfaces of the metal core layer 1 is kept the same when heat is applied, so that thermal deformation of the substrate is hardly generated.
본 발명에 따른 금속 기판은 메탈 코어로서 값싼 금속과 프리프레그로서 에폭시 수지 등과 같은 소재를 이용함으로써 저렴한 생산비용으로 제조할 수 있다. 또한 종래에 칩 캐리어 또는 PCB 기판 재료로서 통상적으로 이용되는 수지, 즉 폴리이미드계 화합물 및 그 유도체 또는 불소계 화합물을 메탈코어층의 양면에 적층시킴으로써 열적인 안정성을 보다 향상시킬 수 있다.The metal substrate according to the present invention can be manufactured at low production cost by using a cheap metal as a metal core and a material such as epoxy resin as a prepreg. Further, thermal stability can be further improved by laminating resins conventionally used as chip carrier or PCB substrate materials, that is, polyimide compounds and derivatives or fluorine compounds on both sides of the metal core layer.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 저렴한 제조비용으로 열적 안정성이 우수한 금속 기판을 제조할 수 있다. 이 금속 기판은 반도체 팩키지 부품이나 PCB의 기판에 적용될 수 있으며, 특히 칩으로부터 많은 양의 열이 방출되는 멀티칩 반도체 팩키지 제작시 유용하게 이용될 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture a metal substrate having excellent thermal stability at a low manufacturing cost. The metal substrate may be applied to a semiconductor package component or a substrate of a PCB, and may be particularly useful when manufacturing a multichip semiconductor package in which a large amount of heat is emitted from a chip.
본 발명은 한정된 도면 및 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 바람직한 범위에 속하는 그 다양한 변형예가 있을 수 있다.While the invention has been described with respect to the accompanying drawings and embodiments, there may be various modifications that fall within the preferred scope of the invention.
Claims (8)
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| KR1019960012944A KR0176442B1 (en) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | Manufacture of semiconductor device |
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| KR1019960012944A KR0176442B1 (en) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | Manufacture of semiconductor device |
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| KR0176442B1 true KR0176442B1 (en) | 1999-04-15 |
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