KR100290914B1 - 반도체 패키지용 필름의 구조 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 패키지용 필름에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 상기 반도체 패키지용 COB 필름의 구조를 개선하여 COB 반도체 패키지의 작동을 위한 계속적인 리딩/라이팅 동작에 따른 마모도를 줄일 수 있도록 한 것이다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 구조의 COB 필름을 제조할 수 있는 제조방법을 개진함으로써 누구나가 쉽게 실용화 가능하도록 하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 반도체 칩 및 골드 와이어와의 전기적으로 단절될 수 있는 성질을 확보하기 위해 비전도성 물질인 글래스 에폭시(glass-epoxy)로 구성된 베이스 필름과, 반도체 칩의 칩패드로부터 골드 와이어로 전기적 통전이 가능하도록 구성된 카파 박판과, 상기 베이스 필름과 카파 박판을 서로 접착시키는 접착제와, 상기 카파 박판에 전기적인 통전을 강하게 하기 위해 구성된 골드 박판을 구비한 것에 있어서, 상기 카파 박판내에 니켈 분말을 용사하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 필름의 구조가 제공된다.
또한, 상기와 같은 구조의 반도체 패키지용 필름을 제조하기 위해 반도체 칩 및 골드 와이어와의 전기적으로 단절될 수 있는 성질을 확보하기 위해 비전도성 물질인 글래스 에폭시(glass-epoxy)로 베이스 필름을 구성하는 단계와, 반도체 칩의 칩패드로부터 골드 와이어로 전기적 통전이 가능하도록하는 카파 박판을 접착제로써 상기 베이스 필름의 일측면에 접착시키는 단계와, 상기 베이스 필름의 일측면에 접착된 카파 박판의 표면에 니켈(Ni) 분말을 용사(spraying)하여 상기 니켈 분말을 카파 박판내부에 침투시키는 단계와, 상기 니켈 분말이 용사된 카파 박판에 전기적인 통전을 강하게 하기 위한 골드(Au) 박판을 적층하는 단계가 순차적으로 행하여져서 되는 제조방법이 제공된다.

Description

반도체 패키지용 필름의 구조 및 그 제조방법{structure for film in semiconductor package and method for fabricating the same}
본 발명은 반도체 패키지용 필름중 칩 온 보드(Chip On Board:이하, “COB”라 한다)형 반도체 칩 패키지용 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내마모성을 향상 시키기 위한 새로운 형태의 COB 필름 구조에 관한 것이다.
최근의 반도체 칩 패키지는 고집적화, 다기능화 및 소형화되고 있으며, 모든 분야에서 널리 적용되고 있다.
그리고 사용자의 요구와 적용 형태에 따라 다양한 형태의 패키징(packaging) 기술이 개발되고 있다.
이러한 추세에 따라 개발된 새로운 패키징 기술의 하나가 COB 기술이다.
통상적인 반도체 칩 패키지 조립 기술은 리드프레임을 이용하여 반도체 소자를 실장하는 반면, COB 기술은 반도체 소자를 필름상에 직접 실장하는 것으로써 주로 반도체 칩 패키지의 제조에 적용되기도 한다.
현재 COB 기술은 멀티 칩 모듈의 조립 공정에서 많이 사용되고 있으며, 이러한 기술을 이용한 반도체 칩 패키지는 일반적으로 아이씨 카드(IC-card)등에 주로 사용되고 있다.
상기와 같은 COB 패키지는 그 사용되는 필름에 따라서 여러 가지 유형이 있는데, 주로 사용되는 필름은 글래스 에폭시(glass-epoxy) 재질의 플렉시블 필름(flexible film)과, 비티 레진(BT-resin)으로 형성된 필름등이 있으며, 필름 상에 형성되는 금속 회로층은 필름의 한 면에만 형성되는 경우와 양면에 모두 형성되는 경우가 있다.
이하, 전술한 각 유형의 COB용 필름중 플렉시블 필름이 사용되는 COB 필름의 구조에 관해 더욱 구체적으로 설명하면 후술하는 바와 같다.
상기 COB 필름(10)의 구조는 도 1에 도시한 바와 같이 크게 칩 본드(chip bond)면(10a)과 콘택(contact)면(10b)으로 구분되며, 상기 칩 본드면 위에 반도체 칩(20)이 본딩(bonding)된다.
상기와 같은 COB용 필름(10)을 구성하는 칩 본드면(10a)과 콘택면(10b) 사이에는 칩 본드면으로부터 베이스(base)층, 카파(copper)층, Ni 플레이트(plate)층, Au 플레이트층이 순차적으로 적층되어 있다.
상기에서 베이스층은 반도체 칩(20) 및 골드 와이어(도시는 생략함)와의 전기적인 단절이 이루어질 수 있는 성질을 확보하기 위해 비전도성 물질인 글래스 에폭시(glass-epoxy)로 이루어진 베이스 필름(11)으로 구성된다.
또한, 상기에서 카파층은 상기 베이스 필름의 메인(main)층임과 함께 반도체 칩(20)의 칩패드(도시는 생략함)로부터 골드 와이어로 전기적 통전이 가능한 본딩층으로써, 일반적으로 판상으로 이루어진 카파 박판(12)으로 구성되며, 에폭시로 이루어진 접착제(13)에 의해 베이스 필름(11)에 접착되어 있다.
상기 Ni 플레이트층은 COB 필름(10)의 내마모성을 강하게 하기 위해 사용되는 층으로써 전기적 통전이 가능하고 내마모성이 강한 니켈 박판(14)으로 구성된다.
상기 Au 플레이트층은 일반적으로 전기적 통전을 강하게 하기위한 목적과 COB 필름(10)의 색상을 뛰어나게 하기 위한 목적으로 만들어 진 것으로써 Au 박판(15)으로 구성된다.
또한, 상기와 같이 구성된 COB 필름(10)을 도시한 도 2와 같이 그 저면에서 봤을 때 다수의 구획홈(16)에 의해 각 부분이 구획되어 있음을 알 수 있는데, 이는 상기 각 구획마다 존재하는 각 단자가 서로 통전되지 않도록 한 것이다.
일반적으로 COB 필름(10)의 구비 성질중 가장 중요한 요소는 내마모성인데, 이는 외부 단말기와의 접촉(contact)으로써 리딩(Reading), 라이팅(Writting)하는 COB형 반도체 패키지가 그 사용빈도수에 따라 필름부의 상당한 마모가 발생되기 때문에 이를 최소화하기 위해 COB 필름의 내마모성을 크게 하여야만 한다.
이를 보다 구체적으로 설명하기 위해 IC 공중전화기를 그 예로 하여 서술하면 다음과 같다.
일반적으로 IC 공중전화기에 사용되는 IC 카드에는 전술한 COB 필름으로 이루어진 반도체 패키지가 사용되는데, 이에 따라 상기 IC 카드를 사용하기 위해 IC 공중전화기에 삽입하게 되면, 상기 IC 공중전화기 내에 있는 신호단자(혹은, 별도의 신호측정기)가 상기 IC 카드와의 접촉을 행함으로써 IC 카드의 신호를 측정하여 전화의 사용이 가능하게 된다.
하지만, 상기한 바와 같이 IC 공중전화기의 내부단자가 IC 카드의 신호를 읽기 위해 상기 IC 카드의 COB 필름과 직접적인 접촉을 행하게 됨을 감안한다면 결국, 계속적인 IC 카드의 사용이 이루어질 경우에는 전술한 바와 같은 많은 접촉에 의해 COB 필름의 일정한 부분(IC 공중전화기의 신호단자와 직접 접촉을 행하는 단자가 위치된 부분; 도면상 A부분)에서 집중적인 마모가 발생하게 되는 것이다.
상기와 같은 COB 필름의 집중적인 마모는 결국 COB 필름을 손상시키게 되며, 이에 따른 COB 필름의 수명을 단축시키게 되는 근본적인 원인이 된다.
따라서, 종래에는 상기와 같은 집중적인 마모를 줄이기 위한 Ni 플레이트층을 구비하고 있으나 이 역시 전술한 바와 같은 편마모로 인해 계속적인 마모가 이루어지게 되며, 결국 이는 COB 반도체 패키지의 치명적인 약점으로 이어지는 문제점을 계속해서 발생하게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 COB 반도체 패키지에 적용되는 필름의 구조를 개선하여 COB 반도체 패키지의 작동을 위한 계속적인 리딩/라이팅 동작에 따른 마모도를 줄일 수 있도록 하는데 있다.
또한, 본 발명에 따른 또 다른 목적은 전술한 바와 같은 개선된 구조의 필름을 제조할 수 있도록 그 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1 은 일반적인 반도체 패키지용 COB 필름의 구조를 나타낸 일부 단면도
도 2 는 도 1 의 저면도
도 3 은 본 발명에 따른 COB 필름을 구성하기 위해 각 장비가 설치된 상태를 나타낸 장치 구성도
도 4 는 본 발명에 따른 COB 필름의 구조를 나타낸 일부 확대 단면도
도 5 는 본 발명에 따른 COB 필름의 다른 실시예를 나타낸 일부 확대 단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
120. 카파 박판 121. 니켈 분말
200. 용사기기 210. 가열코일
220. 분사노즐 300. 자장발생기
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 반도체 칩 및 골드 와이어와의 전기적으로 단절될 수 있는 성질을 확보하기 위해 비전도성 물질인 글래스 에폭시(glass-epoxy)로 구성된 베이스 필름과, 반도체 칩의 칩패드로부터 골드 와이어로 전기적 통전이 가능하도록 구성된 카파 박판과, 상기 베이스 필름과 카파 박판을 서로 접착시키는 접착제와, 상기 카파 박판에 전기적인 통전을 강하게 하기 위해 구성된 골드 박판을 구비한 것에 있어서, 상기 카파 박판내에 니켈 분말을 용사하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 필름의 구조가 제공된다.
또한, 상기와 같은 구조의 반도체 패키지용 필름을 제조하기 위해 반도체 칩 및 골드 와이어와의 전기적으로 단절될 수 있는 성질을 확보하기 위해 비전도성 물질인 글래스 에폭시(glass-epoxy)로 베이스 필름을 구성하는 단계와, 반도체 칩의 칩패드로부터 골드 와이어로 전기적 통전이 가능하도록하는 카파 박판을 접착제로써 상기 베이스 필름의 일측면에 접착시키는 단계와, 상기 베이스 필름의 일측면에 접착된 카파 박판의 표면에 용융상태의 니켈(Ni) 분말을 용사(spraying)하여 상기 카파 박판내부에 침투시키는 단계와, 상기 니켈 분말이 용사된 카파 박판에 전기적인 통전을 강하게 하기 위한 골드 박판을 적층하는 단계를 순차적으로 수행하도록 한 것이다.
이하, 본 발명의 구성을 일 실시예로 도시한 도 3 내지 도 5를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3 은 본 발명에 따른 COB 필름을 구성하기 위해 각 장비가 설치된 상태를 나타낸 장치 구성도이고, 도 4 는 본 발명에 따른 COB 필름의 구조를 나타낸 일부 확대 단면도이며, 도 5 는 본 발명에 따른 COB 필름의 다른 실시예를 나타낸 일부 확대 단면도로서, 우선, 본 발명에 따른 COB 필름(10)의 구조는 카파 박판(120)내에 니켈 분말(121)을 용사(鎔射;spraying)하여서 된 것이다.
이 때, 상기 용사라 함은 용융 상태의 입자군을 피처리물 표면에 뿜어서 적층 피막을 형성시키는 방법으로써 내마모성을 높이기 위해 주로 사용된다.
이하, 상기와 같은 COB 필름의 구성과정을 본 발명에 따른 COB 필름의 제조방법에 따라 순차적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 반도체 칩(20) 및 골드 와이어(도시는 생략함)와의 전기적으로 단절될 수 있는 성질을 확보하기 위해 비전도성 물질인 글래스 에폭시(glass-epoxy)로 베이스 필름(11)을 구성한다.
상기와 같이 베이스 필름의 구성이 완료된 상태에서 반도체 칩(20)의 칩패드(도시는 생략함)로부터 골드 와이어로 전기적 통전이 가능하도록하는 카파 박판(120)을 에폭시와 같은 접착제(13)로써 상기 베이스 필름의 일측면에 접착시키다.
이와 같은 과정은 종래 일반적인 COB 필름의 구성 과정과 동일함에 따라 더욱 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
한편, 상기와 같은 과정이 완료된 후 베이스 필름(11)의 일측면에 접착된 카파 박판(120)의 표면에 용사기기(200)를 이용함으로써 니켈(Ni) 분말(121)을 용사(鎔射;spraying)하여 상기 니켈 분말을 카파 박판(120)의 내부에 침투시키는 과정을 수행하게 된다.
이 때, 상기 용사기기는 그 내부에 전원을 입력받아 가열되는 가열코일(210)등을 내장하여 상기 용사기기 내부에 니켈 분말을 주입한 후 상기 가열코일에 전원을 공급함으로써 니켈 분말이 반 용융상태를 이룰 수 있도록 하고, 그 분사는 일반적인 분사 노즐(spraying nozzel)(220) 등과 같은 노즐을 이용하여 상기 용사기기의 내부에 반 용융상태를 이루고 있는 니켈 분말(121) 및 니켈 용액을 원하는 위치 즉, 카파 박판(120)의 표면상에 분사 가능하도록 한다.
또한, 이 때에는 상기 니켈 분말(121)이 일반적으로 마모가 많이 이루어지는 위치(도면상 “B” 부분)에 집중적으로 분사될 수 있도록 상기 니켈 분말이 용사되는 방향에 대응하는 위치에 자장 발생기(300)를 장착함으로써 높은 자장의 발생이 이루어질 수 있도록 한다.
이는, 니켈이 전도성이 좋은 점을 감안하여 강한 자장이 이루어지는 측으로 니켈의 분사가 집중되는 원리를 이용한 것으로써 이 때 사용되는 자장 발생기(300)는 일반적으로 전원을 인가받아 자장을 발생할 수 있는 형태(예; 전자석등)이면 어느것이든 상관없다.
상기에서 용융상태의 니켈 분말(121)을 분사하는 용사기기(200)는 국부적인 마모가 많이 이루어지는 부분에 각각 설치하고, 또한, 상기 용사기기의 용사방향에 대응되는 위치에 설치되는 자장 발생기(300) 역시 전술한 바와 같이 설치되는 각 용사기기의 개수에 대응하여 다수개 설치할 수 있는데, 이는 일반적인 COB 필름(10)의 입/출력 구조가 단순히 하나로만 이루어져 있는 것이 아닌 다수의 구역(일반적으로 8개의 구역)으로 각각 구획되어 있음을 감안한 것이다.
따라서, 상기와 같이 카파 박판(120)에 각 용사기기(200)에 의한 용융상태의 니켈 분말이 분사될 때에는 상기 각 용사기기에 대응하는 위치에 설치된 각 자장 발생기(300)가 자장을 발생시키고 있음에 따라 상기 각 자장 발생기에 의해 발생된 자장에 의해 카파 박판(120)에 분사되는 니켈 분말(121)이 원하는 위치 즉, COB 필름(10)과 외부 단말기와의 접촉이 많이 이루어지는 곳에 집중화 되고, 용융상태를 이루고 있는 일부의 니켈은 카파 박판(120)의 내부에 침투되지 못하고 상기 카파 박판의 표면에 묻어나게 된다.
이 때, 상기 카파 박판에 분사되는 니켈 분말(121)이 카파 박판(120)의 내면에 침투될 수 있음은 상기 카파 박판의 두께가 비교적 얇게 이루어져 있음과 함께 용사방법으로써 니켈 분말이 분사됨에 따라 원활한 침투가 이루어질 수 있음은 이해 가능하다.
또한, 이 때에는 각 자장 발생기(300)를 콘트롤러(도시는 생략함)의 제어를 받아 그 자장의 세기가 조절가능하도록 구성함으로써 용융 상태의 니켈 분말 퍼짐 정도를 조절할 수 있고, 각 용사기기(200) 역시 상기 콘트롤러의 제어를 받아 그 필요에 따른 분사량이 조절가능하도록 구성함으로써 상기와 같은 분사량 뿐만 아니라 분사강도가 용이하게 조절가능해짐으로 결국, 카파층에 침투되는 니켈층의 두께를 선택적으로 조절할 수 있음은 이해가능하다.
이후, 전술한 바와 같이 카파 박판(120)내부로의 니켈 분말(121) 침투가 완료되면 Au 박판(15)을 상기 카파 박판에 접착시킴으로써 모든 COB 필름(10)의 제조공정이 완료된다.
한편, 전술한 각 과정중 니켈 분말(121)이 침투되어 있는 카파 박판(120)과 상기 카파 박판에 접착된 Au 박판(15) 사이에 종래 일반적인 구조와 같이 니켈 박판(14)을 삽입 부착할 수 있는데, 이는 COB 필름(10)의 내마모성을 보다 증가시킬 수 있다.
상기와 같이 니켈 박판(14)이 추가로 삽입 부착된 경우에는 종래와 같이 니켈 박판의 두께를 굳이 두껍게 할 필요가 없이 얇게 구성할 수 있음에 따라 전체적인 COB 필름의 두께를 줄일 수 있음은 이해 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 종래 COB 필름의 일반적인 구성과 같이 베이스 필름, 카파 박판, 니켈 박판, Au 박판의 순차적인 적층에 의해 이루어지는 구성이 아닌 상기 카파 박판의 내부에 니켈 분말을 직접 침투시킴으로써 전체적인 COB 필름의 내마모성이 더욱 우수해지게 되고, 또한 니켈 박판의 생략이 가능해질 수 있음에 따라 전체적인 COB 필름의 두께가 얇아질 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 마모가 심하게 이루어지는 부분에만 니켈층이 형성되도록 함으로써 전체적인 니켈의 소비를 현저히 줄일 수 있는 효과 역시 더불어 발생하게 되고, 전술한 바와 같은 구조의 COB 필름은 굳이 IC 카드에만 한정되는 것이 아닌 보다 광범위한 곳에 적용이 가능한 아주 유용한 발명이라 할 수 있다.

Claims (4)

  1. 반도체 칩 및 골드 와이어와의 전기적으로 단절될 수 있는 성질을 확보하기 위해 비전도성 물질인 글래스 에폭시(glass-epoxy)로 구성된 베이스 필름과, 반도체 칩의 칩패드로부터 골드 와이어로 전기적 통전이 가능하도록 구성된 카파 박판과, 상기 베이스 필름과 카파 박판을 서로 접착시키는 접착제와, 상기 카파 박판에 전기적인 통전을 강하게 하기 위해 구성된 골드 박판을 구비한 것에 있어서,
    상기 카파 박판내에 니켈 분말을 용사하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 필름의 구조.
  2. 반도체 칩 및 골드 와이어와의 전기적으로 단절될 수 있는 성질을 확보하기 위해 비전도성 물질인 글래스 에폭시(glass-epoxy)로 베이스 필름을 구성하는 단계;
    반도체 칩의 칩패드로부터 골드 와이어로 전기적 통전이 가능하도록하는 카파 박판을 접착제로써 상기 베이스 필름의 일측면에 접착시키는 단계;
    상기 베이스 필름의 일측면에 접착된 카파 박판의 표면에 니켈(Ni) 분말을 용사(spraying)하여 상기 니켈 분말을 카파 박판내부에 침투시키는 단계;
    상기 니켈 분말이 용사된 카파 박판에 전기적인 통전을 강하게 하기 위한 골드(Au) 박판을 적층하는 단계가 순차적으로 행하여져서 됨을 특징으로 하는 반도체 패키지용 필름의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    니켈 분말을 카파 박판에 용사하는 단계는 그 내부에 전원을 입력받아 가열되는 가열코일이 내장되어 있고 그 일단에는 용융된 내부 물질을 원하는 위치로 분사하는 분사 노즐을 구비한 용사기기내부에 니켈을 투입하는 단계와,
    상기 투입된 니켈을 전원의 인가에 따라 가열되는 가열코일로써 액상으로 만드는 단계와,
    상기 액상으로 만들어진 니켈 분말을 분사 노즐(spraying nozzel)을 통해 카파 박판의 표면상에 분사하는 단계가 순차적으로 이루어져서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 필름의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    카파 박판에 니켈 분말을 용사하는 과정중 그 용사방향에 대응하는 위치에서 다수의 자장 발생기를 이용해 높은 자장을 가해주는 단계를 더 포함하여 상기 자장 발생기를 통해 가해지는 높은 자장에 의해 액상의 니켈 분말이 국부적인 위치에 집중될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 필름의 제조방법.
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