KR100546695B1 - 반도체 패키지 제조용 가요성 필름 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 패키지 제조용 가요성 필름의 구조를 개선하여 가요성 필름의 경우에도 NSMD 타입의 솔더볼 랜드를 손쉽게 구현할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 오프닝 영역(2)이 구비된 가요성 필름(1)과, 상기 필름(1)의 오프닝 영역(2) 중앙부에 위치하는 솔더볼 랜드(3)와, 상기 솔더볼 랜드(3)와 필름(1)의 오프닝 영역(2) 가장자리를 연결하여 상기 솔더볼 랜드(3)가 오프닝 영역(2) 중앙부에 위치하도록 지지하는 복수개의 서포트부(4)와, 상기 필름(1)의 오프닝 영역(2)을 폐쇄하도록 상기 필름(1) 하부면에 부착되는 어드헤시브(5)를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 가요성 필름 구조가 제공된다.

반도체 패키지, 가요성 필름, 솔더볼 랜드, 서포트부, 어드헤시브

Description

반도체 패키지 제조용 가요성 필름 구조{structure of flexible circuit film for fabricating semiconductor package}

도 1a 및 도 1b는 종래 SMD 타입의 솔더볼 랜드가 적용된 인쇄회로기판의 구조를 나타낸 것으로서,

도 1a는 솔더볼 랜드 영역을 나타낸 평면도

도 1b는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선을 나타낸 종단면도

도 2a 및 도 2b는 종래 NSMD 타입의 솔더볼 랜드가 적용된 인쇄회로기판의 구조를 나타낸 것으로서,

도 2a는 솔더볼 랜드 영역을 나타낸 평면도

도 2b는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선을 나타낸 종단면도

도 3a 및 도 3b는 종래 SMD 타입의 솔더볼 랜드가 적용된 가요성 필름 구조를 나타낸 것으로서,

도 3a는 솔더볼 랜드 영역을 나타낸 평면도

도 3b는 도 3a의 Ⅲ-Ⅲ선을 나타낸 종단면도

도 4a 및 도 4b는 NSMD 타입의 솔더볼 랜드가 적용된 종래 가요성 필름의 구조적인 문제점을 설명하기 위한 것으로서,

도 4a는 솔더볼 랜드 영역을 나타낸 평면도

도 4b는 도 4a의 Ⅳ-Ⅳ선을 나타낸 종단면도

도 5a 및 도 5b는 NSMD 타입의 솔더볼 랜드가 적용된 본 발명에 따른 가요성 필름 구조를 나타낸 것으로서,

도 5a는 솔더볼 랜드 영역을 나타낸 평면도

도 5b는 도 5a의 Ⅴ-Ⅴ선을 나타낸 종단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1:가요성 필름 2:오프닝 영역

3:솔더볼 랜드 4:서포트부

5:어드헤시브 6:솔더볼

7:인쇄회로기판 8:솔더마스크

9:베이스 S:공간부

본 발명은 반도체 패키지 제조용 가요성(可撓性) 필름의 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가요성 필름의 구조를 개선하여 가요성 필름의 경우에도 NSMD 타입의 솔더볼 랜드를 손쉽게 구현할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, μ- BGA(마이크로 비지에이) 패키지나 WS-CSP(Wafer Scale-CSP) 제조시 사용되는 인쇄회로기판(7)(Printed Circuit Board: 이하,"PCB" 라고 함) 상에는 솔더볼 랜드가 제공되며, 상기 솔더볼 랜드는 구조적인 특징에 따라 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같은 SMD(Solder Mask Defined; 이하, "SMD"라고 한다) 타입과 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같은 NSMD(Non Solder Mask Defined; 이하, "NSMD"라고 한다) 타입으로 대별된다.

상기에서 SMD 타입은, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, 솔더볼 랜드(3)의 가장자리 영역을 솔더마스크(8)가 뒤덮게 되는 구조를 말하며, NSMD 타입은 솔더마스크(8)가 솔더볼 랜드(3) 가장자리로부터 일정간격 이격되어 있는 구조를 말하는데, 구조적인 차이에 기인하여 각각 장단점을 가지게 된다.

즉, SMD 타입은 솔더볼 랜드(3)와 베이스(9)의 결합면적이 넓어서 상호간의 결합력이 크고 상기 솔더볼 랜드를 솔더마스크(8)가 잡아주는 구조이기 때문에 솔더볼(6)의 전단응력 값이 높은 장점이 있는 반면, 솔더마스크(8)와 솔더볼(6)의 열팽창계수(CTE: Coefficient of Thermal Expansion) 차에 기인하여 솔더마스크(8)가 솔더볼(6)에 영향을 미침에 따라 솔더볼(6)과 솔더볼 랜드(3)간의 결합력은 약화되는 단점이 있다.

이와 같이 솔더볼(6)과 솔더볼 랜드(3)의 결합력이 약할 경우를 일컬어 솔더 조인트 신뢰성이 낮다고 말하며, 이와 같이 솔더 조인트 신뢰성이 낮은 SMD 타입의 솔더볼 랜드 구조는 반복 동작형 반도체 패키지에 불리한 특성을 나타내게 된다.

한편, NSMD 타입은 전술한 바와는 달리, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 솔더볼 랜드(3)를 솔더마스크(8)가 잡아주지 못할 뿐만 아니라 상기 솔더볼 랜드(3)와 베이스(9)의 접착면적이 작기 때문에 솔더볼(6)의 전단응력 값은 상대적으로 낮아지는 단점이 있다.

그러나, NSMD 타입은 솔더볼 랜드와 솔더마스크(8)가 이격되어 있어 솔더마스크(8)가 솔더볼 랜드에 솔더볼(6)에 영향을 미치지 못하기 때문에 솔더볼(6)과 솔더볼 랜드(3)의 솔더 조인트 신뢰성이 좋아지는 장점이 있다.

따라서, 반도체 패키지에 요구되는 특성에 따라 SMD 타입 또는 NSMD 타입의 솔더볼 랜드 구조를 갖는 인쇄회로기판(7)이 선택적으로 사용된다.

한편, 전술한 바와 같은 솔더볼 랜드 구조 중에서 SMD 타입은 가요성 필름에도 적용되고 있다.

즉, 도 3a 및 도 3b는 종래 SMD 타입의 가요성 필름 구조를 나타낸 것으로서, 실질적으로 가요성 필름(1) 상에는 솔더마스크(8)는 구비되지 않으나, 전술한 인쇄회로기판(7) 상의 솔더마스크(8)의 역할을 필름(1)이 대신 수행하게 됨에 따라 SMD 타입의 솔더볼 랜드 구조가 가요성 필름에서도 가능하게 된다.

그러나, 종래에는 가요성 필름(1)의 구조적인 특징에 의해 NSMD 타입의 솔더볼 랜드는 구현하기가 불가능하였다.

즉, 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 필름(1)의 오프닝 영역(2)보다 작은 솔더볼 랜드(3)를 필름(1)에 결합시키기 위해 필름에 부착되어 솔더볼 랜드(3)를 지지하는 서포트부(4)를 두어 보았지만, 봉지(encapsulation) 수행시 필름(1)과 솔더볼 랜드(3) 사이의 공간부(S)로 봉지재가 유출되는 문제점을 해결할 수가 없으며, 상기 서포트부(4)만으로는 필름(1)에 부착된 솔더볼 랜드(3)가 도 4b에 화살표로 나타낸 A방향으로 처지게 되는 문제점을 해소할 수가 없었다.

따라서, 종래에는 가요성 필름(1)에 대해서는 NSMD 타입의 솔더볼 랜드 설계 를 전혀 고려하지 않았으며, 이에 따라 가요성 필름을 사용하면서 높은 솔더 조인트 신뢰성이 요구되는 패키지의 제조가 불가능하여 고객의 요구를 충분히 만족시켜주지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가요성 필름의 구조를 개선하여 가요성 필름의 경우에도 NSMD 타입의 솔더볼 랜드를 손쉽게 구현할 수 있도록 한 반도체 패키지 제조용 가요성 필름의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 오프닝 영역이 구비된 가요성 필름과, 상기 필름의 오프닝 영역 중앙부에 위치하는 솔더볼 랜드와, 상기 솔더볼 랜드와 필름의 오프닝 영역 가장자리를 연결하여 상기 솔더볼 랜드가 오프닝 영역 중앙부에 위치하도록 지지하는 복수개의 서포트부와, 상기 필름의 오프닝 영역을 폐쇄하도록 상기 필름 하부면에 부착되는 어드헤시브를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 가요성 필름 구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부도면 도 5a 및 도 5b를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5a 및 도 5b는 NSMD 타입의 솔더볼 랜드가 적용된 본 발명에 따른 가요성 필름 구조를 나타낸 것으로서, 도 5a는 솔더볼 랜드 영역을 나타낸 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 Ⅴ-Ⅴ선을 나타낸 종단면도이다.

본 발명은 오프닝 영역(2)이 구비된 가요성 필름(1)의 오프닝 영역(2) 중앙부에 솔더볼 랜드(3)가 배치되고, 상기 솔더볼 랜드(3)는 상기 솔더볼 랜드(3) 가장자리로부터 일체로 연장형성된 복수개의 서포트부(4)에 의해 상기 필름(1)의 오프닝 영역(2) 가장자리에 연결되며, 상기 필름(1) 하부면에는 필름(1)의 오프닝 영역(2)을 폐쇄하도록 어드헤시브(5)가 부착되어 구성된다.

이 때, 상기 어드헤시브(5)는 상기 가요성 필름(1)의 오프닝 영역(2)뿐만 아니라, 상기 솔더볼 랜드(3) 및 서포트부(4)를 모두 커버하도록 상기 필름(1)의 하부면에 부착된다.

한편, 상기에서 솔더볼 랜드(3) 및 서포트부(4)는 전도성을 갖도록 Cu 재질로 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 가요성 필름 제조 과정 및 작용은 다음과 같다.

먼저, 오프닝 영역(2)이 구비된 가요성 필름(1)의 오프닝 영역(2) 중앙부에 솔더볼 랜드(3)가 배치되도록 한다.

이 때, 상기 솔더볼 랜드(3)는 상기 솔더볼 랜드(3) 가장자리로부터 일체로 연장형성된 복수개의 서포트부(4)에 의해 상기 필름(1)의 오프닝 영역(2) 가장자리에 연결된다.

그 후, 상기 필름(1) 하부면에는 필름(1)의 오프닝 영역(2)을 폐쇄하도록 어드헤시브(5)를 부착하게 된다.

여기서, 상기 필름(1)의 하부면에 부착되는 어드헤시브(5)는 필름(1)의 오프닝 영역(2)뿐만 아니라, 상기 솔더볼 랜드(3) 및 서포트부(4)를 모두 커버하도록 부착됨이 바람직하다.
여기서, 어드헤시브는 당업자에게 있어 필름 어드헤시브를 뜻하는 것임은 물론이다. 그렇지만, 상기 어드헤시브는 필름형태가 아닌 도포에 의해 형성되는 결과물로서의 박막(薄膜) 형태인 어드헤시브도 가능함은 당연하다.

이에 따라, 본 발명은 상기 가요성 필름(1)의 오프닝 영역(2)중에서 솔더볼 랜드(3)와 서포트부(4)가 차단하지 못하는 나머지 영역을 필름(1) 하부면에 부착되는 어드헤시브(5)가 막아주게 되며, 이로 인해 솔더 조인트의 신뢰성이 향상된 NSMD 타입의 솔더볼 랜드(3)를 갖는 패키지의 제조가 가능하게 된다.

즉, NSMD 타입의 솔더볼 랜드 구조를 갖는 가요성 필름(1)이 적용될 경우, 솔더볼(6)이 솔더볼 랜드(3)에 부착된 후에 실시되는 리플로우(reflow) 공정에 의해 금속인 솔더볼(6)이 동일 재질인 솔더볼 랜드(3)에 결합되므로 인해 솔더 조인트의 신뢰성이 향상되며, 결국 가요성 필름(1)을 이용한 반복 동작형 패키지 제조가 가능하게 된다.

한편, 대체적으로 가요성 필름을 사용하는 μ- BGA나 CSP 계열의 패키지는 어드헤시브를 많이 적용하고 있다.

따라서, 이러한 패키지들에 적용되는 가요성 필름을 이용하여 NSMD 구조의 솔더볼 랜드(3)를 충분히 구현할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일실시예를 나타낸 도 5a에서는, 서포트부(4)가 솔더볼 랜드(3)를 4곳을 지지하는 것으로 도시하였으나, 상기 서포트부(4)는 어드헤시브(5) 부착전에 서포트부(4)가 솔더볼 랜드(3)를 충분히 지지하고 있을 수 있는 개수이면 무방하다.

이상에서와 같이, 본 발명은 가요성 필름(1)을 사용하여 μ- BGA(마이크로 비지에이) 패키지나 WS-CSP(Wafer Scale-CSP)등의 반도체 패키지 제조시, NSMD 타 입의 솔더볼 랜드 설계가 가능하므로 인해, 반도체 패키지의 솔더 조인트 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명은 반도체 패키지 제조용 가요성 필름의 구조를 개선하여 가요성 필름의 경우에도 NSMD 타입의 솔더볼 랜드가 손쉽게 구현될 수 있도록 한 것이다.

이에 따라, 본 발명은 가요성 필름을 이용하여 패키지를 경박화(輕薄化)하면서도 솔더볼과 솔더볼 랜드의 솔더 조인트 신뢰성(reliability)이 좋은 반도체 패키지의 제조가 가능하게 된다.

Claims (2)

1. 오프닝 영역이 구비된 가요성 필름과,

   상기 필름의 오프닝 영역 중앙부에 위치하는 솔더볼 랜드와,

   상기 솔더볼 랜드와 필름의 오프닝 영역 가장자리를 연결하여 상기 솔더볼 랜드가 오프닝 영역 중앙부에 위치하도록 지지하는 복수개의 서포트부와,

   상기 필름의 오프닝 영역과 솔더볼 랜드 및 서포트부를 폐쇄하도록 상기 필름 하부면에 부착되는 어드헤시브를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 가요성 필름 구조.
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