KR100568572B1 - 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프 - Google Patents
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Abstract
절연막과, 상기 절연막의 표면에 제공되고 전도성 금속으로 형성된 배선 패턴(wiring pattern)을 포함하는 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에 있어서, 니켈을 주성분으로 함유하는 언더코팅층(undercoating layer)이 전도성 금속으로 형성된 상기 배선 패턴의 표면 중 적어도 일부에 형성되고, 팔라듐을 주성분으로 함유하는 중간층이 상기 언더코팅층의 표면에 형성되며, 금을 주성분으로 함유하는 표면층이 상기 중간층의 표면에 형성되고, 팔라듐을 주성분으로 함유하는 상기 중간층의 평균 두께가 0.04 μm보다 크지 않은 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프가 개시된다. 본 발명에 따라, 본딩 패드(접속 단자)에 대한 와이어 본딩 강도와 볼 패드에 대한 땜납 볼의 박리 강도가 높고 이러한 강도의 변동 범위가 작은 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프가 제공된다.
절연막, 전도성 금속, 배선 패턴, 전자 부품, 금선, 필름 캐리어 테이프, 언더코팅층, 중간층, 표면층, 본딩 패드, 내부 단자, 볼 패드, 외부 단자.
Description
도 1은 본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프의 실시예의 단면도이다.
도 2는 금선이 와이어 본딩에 의해 본딩되는 본딩 패드(접속 단자)의 단면도이다.
도 3은 본딩 강도를 측정하는 방법을 도시하는 개략도이다.
도 4는 본딩된 금선이 강제로 박리될 때 본딩 패드(접속 단자)의 표면 상태를 각각 도시하는 한 그룹의 개략 단면도이다.
본 발명은 전자 부품을 장착할 때의 본딩의 신뢰성이 높고 또한 땜납 볼(solder ball) 등의 외부 접속 단자의 신뢰성도 높은 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에 관한 것이다. 본 발명에서, 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프는 TAB{tape automated bonding(테이프 자동화 본딩} 방법, CPF{chip on film(칩 온 필름)} 방법, CSP{chip size package(칩 사이즈 패키지)} 방법, BGA{ball grid array(볼 그리드 어레이)} 방법, 이중면(double-sided) 금속 테이프 방법, 다층(multi-layer) 와이어링 테이프 방법, 와이어 본딩 방법 및 플립 칩 본딩 방법을 위한 것들을 포함한다.
IC 등 전자 부품을 배선 패턴이 형성된 필름 캐리어 상에 장착하는 방법으로서, 예로서 TAB 방법, 와이어 본딘 방법 및 플립 칩 본딩 방법이 있다. 최근에 전자 부품이 고집적화 되고 고밀도로 장착됨에 따라, CSP, COF 및 BGA 등 고밀도 장착이 가능한 전자 부품용 필름 캐리어 테이프가 사용되고 있다. 그러한 CSP, COF, BGA 및 TAB에서, 전자 부품과 필름 캐리어 사이의 본딩을 위해 금선(金線)(gold wire)을 사용하는 와이어 본딩이 종종 채용된다.
금선을 사용하는 와이어 본딩을 행하기 위해서, 금선이 본딩되는 필름 캐리어의 리드부{본딩 패드(접속 단자)}에 도전성 금속으로 만들어진 리드 표면에 니켈 도금층이 형성되고, 니켈 도금층 상에는 금 도금층이 더 형성된다. 니켈 도금층은 니켈 도금층은 배선 패턴을 형성하는 구리의 확산을 방지하는 층일 뿐만 아니라, 금선의 본딩에 사용되는 초음파를 차단하는 층이다. 금 도금층은 금선이 본딩되는 층이고, 금선의 본딩을 행하기 위해서는 바람직하게는 금 도금층은 두껍다.
CSP, COF, BGA 및 TAB 등 필름 캐리어 상에, 땜납 볼은 출력 단자로서 배치되고, 이 땜납 볼은 배선 패턴의 볼 패드에 전기 접속된다. 땜납 볼은 금의 개재량이 적을수록 배선 패턴의 볼 패드 상에 더욱 안정되게 배치될 수 있다.
그러나, 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프의 생산에 있어서, 도금층은 일반적으로 일체로 형성되며, 도금층의 두께의 부분적 제어는 생산 공정을 복잡하 게 하여 생산성을 현저히 저하시킨다. 이러한 이유로 해서, 필름 캐리어 내의 금 도금 두께는 본딩 패드(접속 단자)에 대한 금선의 본딩 성질 및 볼 패드 상의 땜납 볼의 고정 안정성을 고려하여 결정되고, 금 도금층의 두께는 일반적으로 약 0.3 내지 0.5 μm의 범위로 설정된다. 와이어 본딩에 위해 필요한 금의 양을 고려하여, 그러한 두께를 가진 금 도금층을 형성함으로써, 금선은 충분한 본딩 성질을 보일 것이지만, 실제로 측정하여 보면, 본딩 패드(접속 단자)와 금선 사이의 본딩 강도는 예상치보다 낮다.
상기 현상의 발생하는 이유는 언더코팅층(undercoating layer)을 구성하는 니켈과 배선 패턴을 구성하는 도전성 금속인 구리가 금 도금층 내로 확산되기 때문이라고 생각된다.
니켈과 구리의 그러한 확산은 니켈 도금층과 그 도금층 사이에 주성분으로서 팔라듐을 함유하는 중간층을 제공함으로써 방지될 수 있다.
예로서, 본딩 패드(접속 단자)의 표면에 니켈 도금층을 형성하고, 니켈 도금층 상에 팔라듐을 도금하고, 팔라듐 도금층 상에 금 도금층을 더 형성하여 얻어진 반도체 소자 장착용 테이프 캐리어의 발명이 일본국 특허공개공보 제303254/1998호에 개시되었다. 또한, 금 도금층 아래에 형성된 팔라듐층을 가진 반도체 소자 장착용 테이프 캐리어의 발명들이 일본국 특허공개공보 제102939/1999호 및 일본국 특허공개공보 제111782/1999호에 개시되었다.
상기 공보에 공개된 반도체 소자 장착용 테이프 캐리어에서, 팔라듐 도금층의 두께는 약 0.05 내지 0.2 μm이고, 금 도금층으로의 니켈과 구리의 확산을 방지 하기 위해서 그러한 두께의 팔라듐 도금층이 효과적이다. 그러나, 그러한 두께의 팔라듐 도금층이 중간층으로서 개재되고, 금 도금층이 중간층 상에 형성되고, 금선이 본딩 툴(tool)을 사용하여 금 도금층 상에 본딩될 때, 그렇게 본딩된 금선의 박리(剝離)(peel) 강도의 변동 범위가 크다는 것이 발견되었다. 즉, 상기 두께의 팔라듐 도금층을 개재시킴으로써, 금 도금층으로의 구리 및 니켈의 확산은 효과적으로 방지되어, 본딩된 와이어의 박리 강도는 자연적으로 높게 되어야 한다. 그러나, 박리 강도는 항상 높지는 않고, 더욱이 박리 강도의 변동 범위는 크게 되는 경향이 있다. 금선을 사용하는 와이어 본딩에서 박리 강도는 평균적으로 8 gf보다 작지 않고, 그 하한은 8 gf보다 작지 않은 것이 바람직하다. 그러나, 종래의 필름 캐리어에서, 와이어 본딩의 평균 필 강도가 8 gf보다 작지 않다고 하더라도, 박리 강도의 변동 범위가 크고 박리 강도가 낮은 본딩 패드(접속 단자)에서 단선(disconnection)의 우려가 있다.
상기와 같이 본딩된 금선을 본딩 패드(접속 단자)로부터 강제로 박리시켜 박리 표면을 관찰하면, 박리 표면은 와이어 본딩 강도와 관련하여 다음의 세가지 박리 상태 중 하나로 분류되는데, 즉, (1) 본딩 강도가 본딩 패드(접속 단자)에 본딩된 금선의 강도보다 높아서, 본딩된 금선이 본딩 패드(접속 단자)의 표면상에 모두 남아 금선이 절단되는 A 타입의 박리 모드(모드 A), (2) 본딩 패드(접속 단자)에 본딩된 금선의 일부가 본딩 패드(접속 단자)의 표면상에 남아 금선이 절단되는 B 타입의 박리 모드(모드 B), 및 (3) 본딩 패드(접속 단자)에 본딩된 금선이 대부분 도금된 금/금선의 계면(interface)으로부터 박리되는 C 타입의 박리 모드(모드 C) 중 하나로 분류된다. A 타입의 박리 모드는 매우 양호한 본딩이 수행되어 본딩 패드(접속 단자)의 표면상에 형성된 도금층에 금선을 일체화시킨 경우에 나타나는 모드이다. 그와는 대조적으로, C 모드의 박리 모드는 본딩 패드(접속 단자)의 표면상의 금 도금층과 금선 사이의 본딩 강도가 낮을 때 나타나는 모드이다. 전자 부품의 와이어 본딩에서, 금선은 A 타입의 박리 모드가 모든 본딩 패드(접속 단자)에 나타나도록 본딩되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기와 같은 큰 두께의 팔라듐층이 형성될 때, a 타입의 박리 모드의 발생 빈도는 낮게 되는 경향이 있고, B 타입 또는 C 타입의 박리 모드는 자주 발생한다는 것이 확인되었다.
따라서, 큰 두께의 팔라듐층이 상기 종래기술에 따라 형성되더라도, 금선의 박리 강도의 변동 범위는 증가되고, 본딩된 와이어가 강제로 박리될 때 B 타입 또는 C 타입의 박리 모드가 발생하기 쉽다. 또한, 와이어 본딩 강도가 증가되면, 땜납 볼의 박리 강도의 변동 범위는 크게 되고, 종래기술에 의해 동시에 상기 두가지 성질을 모두 향상시키는 것은 불가능하다.
본 발명의 목적은 높은 와이어 본딩 강도, 강도의 좁은 변동폭, 높은 본딩 신뢰성, 및 볼 패드 상에 배치되는 땜납 볼의 높은 접속 안정성을 가진 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프를 제공하는 것이다.
본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프는 절연막과, 상기 절연막의 표면에 제공되고 전도성 금속으로 형성된 배선 패턴(wiring pattern)을 포함하는 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에 있어서, 상기 배선 패턴은, 절연막 표면에 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 전도성 금속으로 형성되어 있고, 상기 배선 패턴의 표면 중 적어도 일부에 니켈을 주성분으로 함유하는 언더 코팅층(undercoating layer)이 형성되고, 상기 언더코팅층의 표면에 팔라듐을 주성분으로 함유하는 중간층이 형성되며, 상기 중간층의 표면에 금을 주성분으로 함유하는 표면층이 형성되고, 상기 팔라듐을 주성분으로 함유하는 상기 중간층의 평균 두께가 0.04 μm 이하이며, 상기 배선 패턴의 적어도 일부의 표면에 형성된 상기 금을 주성분으로 함유하는 표면층의 표면에 있어, 니켈 함유율은 5 원자% 이하이고, 구리의 함유율은 3 원자% 이하인 것을 특징으로 하는 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프이다.
본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에서, 0.04 μm보다 크지 않은 평균 두께를 가진 매우 얇은 팔라듐 층이 니켈을 주성분으로 함유하는 언더코팅층과 금을 주성분으로 함유하는 표면층 사이에 형성된다. 따라서, 금을 주성분으로 함유하는 표면층에 대한 금선의 본딩 강도가 향상되고, 본딩 강도는 안정된다. 또한, 팔라듐의 그러한 얇은 중간층의 배치로 인해서, 볼 패드 상에 위치된 땜납 볼은 금을 주성분으로 함유하는 금 도금층에 의해 거의 영향을 받지 않으며, 따라서 땜납 볼은 안정되게 배치될 수 있다.
본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프가 이하에서 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프의 실시예의 단면도이다. 도 2는 금선이 와이어 본딩에 의해 본딩되는 본딩 패드(접속 단자 또는 내부 단자)의 단면도이다. 도 3은 본딩 강도를 측정하는 방법을 도시하는 개략도이다. 도 4는 본딩된 금선이 강제로 박리될 때 본딩 패드(접속 단자 또는 내부 단자)의 표면 상태를 각각 도시하는 한 그룹의 개략 단면도이다.
본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프는 가요성(可撓性)(flexibility)을 가진 절연막(insulation film)의 표면상에 배선 패턴을 갖는다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 도면부호(10)는 절연막을 나타내고, 도면부호(11)는 땜납 볼 구멍을 나타내고, 도면부호(12)는 배선 패턴을 나타내고, 도면부호(13)는 접착제층을 나타내고, 도면부호(15)는 땜납 레지스트층(solder resist layer)을 나타내고, 도면부호(17)는 본딩 패드(접속 단자 또는 내부 단자)를 나타내고, 도면부호(18)는 볼 패드(외부 단자)를 나타내고, 도면부호(21)는 언더코팅층(undercoating layer)을 나타내고, 도면부호(22)는 중간층을 나타내고, 도면부호(23)는 표면층을 나타내고, 도면부호(30)는 땜납 볼을 나타내고, 도면부호(31)는 전자 부품 장착용 접착제를 나타내고, 도면부호(32)는 전자 부품을 나타내고, 도면부호(33)는 금선을 나타낸다.
도 1에 도시하듯이, 본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프를 구성하기 위한 절연막(10)은 에칭 시에 산(酸)(acid) 등과 접촉하게 되고 본딩 시에 가열되어, 그러한 약품에 의해 손상되지 않는 내약품성과 그러한 열에 의해 변질되지 않는 내열성을 갖는다. 절연막(10)을 형성하는 재료의 예에는 폴리에스테르, 폴리아미드 및 폴리이미드가 포함된다. 본 발명에서, 폴리이미드로 이루어진 막이 사용되는 것이 바람직하다. 폴리이미드는 다른 수지에 비해 탁월한 내열성을 갖는 동시에 내약품성에서도 우수하다.
폴리이미드 수지의 예에는 피로멜리트산 2무수물(pyromellitic acid dianhydride)와 방향족 디아민(aromatic diamines)으로 합성되는 방향족 폴리이미드(aromatic polyimides), 및 비페닐테트라카르복시산 2무수물(biphenyltetracarboxylic acid dianhydride)와 방향족 디아민으로 합성되는 비페닐 골격(biphenyl skeleton)을 가진 방향족 폴리이미드가 포함된다. 본 발명에서, 비페닐 골격을 가진 방향족 폴리이미드{예로서, 우베 인더스트리즈, 리미티드 제품인 Upilex S(상품명)}가 특히 바람직하게 사용된다. 비페닐 골격을 가진 방향족 폴리이미드는 다른 방향족 폴리이미드보다 흡수율이 낮다. 본 발명에 사용될 수 있는 절연막의 두께는 통상적으로 25 내지 125 μm의 범위에 있고, 바람직하게는 25 내지 75 μm의 범위에 있다.
본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프를 구성하는 절연막에는, 그 양쪽 가장자리에 스프로켓(sprocket) 구멍(천공)이 형성된다. 더욱이, 볼 패드(18)가 노출되는 땜납 볼 구멍(11), 슬릿(slit), 정렬 표시 구멍 등이 형성된다.
본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에는, 배선 패턴(12)이 상기 절연막(10)의 표면상에 제공된다. 배선 패턴(12)은 일반적으로 절연막(10)의 표면상에 배치된 도전성 금속박(metal foil)을 선택적으로 에칭하여 형성된다. 예로서, 도전성 금속박은 바람직하게는 접착제층(13)을 통해서 절연막(10)의 표면상에 접착되고, 이 도전성 금속박 상에 감광성 수지층이 형성된다. 다음에는, 감광성 수지층이 노광 및 현상되어 바람직한 패턴을 형성하고, 도전성 금속이 상기 패턴을 마스킹 재료로 하여 에칭되어, 바람직한 배선 패턴(12)이 형성될 수 있다. 여기에 사용될 수 있는 도전성 금속에는 알루미늄박 및 구리박이 포함된다. 도전성 금속박으로 서, 통상적으로 3 내지 35 μm, 바람직하게는 9 내지 25 μm의 두께를 가진 금속박이 이용가능하다.
도전성 금속박이 통상적으로 절연막의 적어도 한 표면에 배치되지만, 양쪽 표면에 배치될 수도 있다.
본 발명에서, 도전성 금속박으로서 구리박을 사용하는 것이 바람직하다. 여기에 이용가능한 구리박의 예에는 전해(electrodeposited) 구리박 및 압연 구리박이 포함된다. 에치 성질 및 조작성을 고려하여, 전해 구리박을 사용하는 것이 바람직하다.
배선 패턴이 상기와 같이 형성된 후에, 전자 부품에 전기 접속될 본딩 패드(접속 단자)(17)를 제외하고 땜납 레지스트가 배선 패턴 상에 도포되고, 다음에는 땜납 레지스트가 가열에 의해 경화되어 땜납 레지스트층(15)을 형성한다.
상기와 같이 형성된 땜납 레지스트층으로부터 노출된 본딩 패드(접속 단자 또는 내부 단자)(17)의 표면상에, 또한 땜납 볼 구멍(11)으로부터 노출된 볼 패드(외부 단자)(18)의 표면상에, 니켈을 주성분으로 함유하는 언더코팅층(21)이 형성된다. 언더코팅층(21)은 니켈 또는 니켈 합금으로 구성되는 경질의 층이고, 이 층은 배선 패턴(12)을 구성하는 구리의 확산을 억제할 뿐만 아니라 와이어 본딩에 적용되는 초음파를 차단한다. 언더코팅층의 두께는 통상적으로 0.1 내지 5 μm, 바람직하게는 0.2 내지 2 μm의 범위에 있다. 언더코팅층(21)은 니켈 또는 니켈 합금을 예로서 전기도금법에 의해 침착(depositing)시킴으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프는 주성분으로서 팔라듐을 함유하는 중간층(22)을 언더코팅층(21)의 표면에 갖는다. 중간층(22)은 팔라듐을 주성분으로 하는 층이다. 이 층에는, 팔라듐이 50 원자%보다 적지 않은 양으로 함유되어 있고, 그 외에 니켈, 구리 및 금 등 금속이 함유될 수 있다. 팔라듐을 주성분으로 함유하는 중간층(22)은 종래의 필름 캐리어에서 니켈층과 금층 사이에 형성되는 팔라듐층만큼 두껍지 않다. 중간층의 평균 두께는 0.04 μm, 바람직하게는 0.002 내지 0.035 μm, 특히 바람직하게는 0.005 내지 0.035 μm보다 크지 않다. 중간층은 팔라듐 또는 팔라듐을 주성분으로 함유하는 합금을 예로서 전기도금을 통해 침착시킴으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프는 금을 주성분으로 함유하는 표면층(23)을 중간층(22)의 표면에 갖는다. 표면층(23)의 평균 두께는 통상적으로 0.1 내지 2 μm, 바람직하게는 0.2 내지 1 μm의 범위에 있다. 표면층(23)은 금을 주성분으로 함유하는 층이다. 이 층에는, 금이 50 원자%보다 적지 않은 양으로 함유되어 있고, 그 외에 니켈, 구리, 팔라듐 및 코발트 등 금속이 가끔 함유된다. 본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에서, 상기와 같이 팔라듐을 주성분으로 함유하는 매우 얇은 중간층(22)이 배치되고, 팔라듐을 주성분으로 함유하는 이 중간층(22)으로 인해서 니켈 및 구리의 확산이 방지된다. 따라서, 금을 주성분으로 함유하는 표면층(23)의 표면에 존재하는 금의 함량은 통상적으로 93 원자%보다 적지 않고 바람직하게는 95 원자%보다 적지 않으며, 표면층(23)의 표면에 존재하는 니켈의 함량은 통상적으로 5 원자%보다 많지 않고 바람직하게는 4 원자%보다 많지 않다. 표면층(23)의 표면에 존재하는 구리의 함량은 통상적으로 3 원자%보다 많지 않고 바람직하게는 2 원자%보다 많지 않다. 본 발명에서, 표면상에 존재하는 금속의 함량은 ESCA(X선 광전자 분석 장치)를 사용하여 측정된 값으로부터 계산될 수 있다. 표면층(23)의 표면상에는, 니켈과 구리가 산화물 또는 수산화물로서 존재하고, 본 발명에서는, 표면상에 존재하는 그러한 금속의 함량은 이러한 화합물에 함유된 금속의 원자%로 표현된다.
표면층(23)은 금을 예로서 전기도금법을 통한 침착에 의해 형성될 수 있다. 본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에서, 금도금은 복수회 수행되어 표면층(23)을 형성할 수 있다. 특히 본 발명에서는, 금을 주성분으로 함유하는 표면층을 형성하기 위해서, 금의 예비 도금(preplating)을 한 후에 본 도금을 수행하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 본 도금에 의해 형성된 금 도금층의 두께에 대한 예비 도금에 의해 형성된 금 도금층의 두께의 비는 통상적으로 1:10 내지 1:200의 범위에 있다.
상기와 같이 형성된 언더코팅층(21), 중간층(22) 및 표면층(23)의 평균 총 두께는 통상적으로 0.2 내지 7 μm, 바람직하게는 0.4 내지 3 μm의 범위에 있다.
또한, 본 발명에서, 언더코팅층(21)의 평균 두께에 대한 중간층(22)의 평균 두께의 비(팔라듐:니켈)는 바람직하게는 1:2.5 내지 1:2500의 범위에 있다.
더욱이, 본 발명에서, 표면층(23)의 평균 두께에 대한 중간층(22)의 평균 두께의 비(팔라듐:금)는 바람직하게는 1:2.5 내지 1:1000의 범위에 있고, 니켈을 주성분으로 함유하는 언더코팅층의 평균 두께에 대한 금을 주성분으로 함유하는 표면층의 평균 두께의 비(금:니켈)는 바람직하게는 1:0.05 내지 1:50의 범위에 있다.
상기와 같이 본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프의 본딩 패드(접속 단자)와 볼 패드 상의 도금 두께 비를 설정함으로써, 본딩 패드(접속 단자)에 본딩된 금선을 강제로 박리하였을 때의 박리 모드는 본딩 강도가 금선의 강도보다 높을 때 발생하는 A 타입의 박리 모드(도 4 참조)로 되고, 금선이 본딩 패드(접속 단자)의 표면으로부터 박리되는 B 타입 또는 C 타입의 박리 모드는 발생하지 않는다. 따라서, 금선에 매우 양호한 본딩 특성이 나타나고, 또한 볼 패드에 접속된 땜납 볼의 전단 강도(shear strength) 역시 높다.
본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에서, 도 1에 도시되듯이, 전자 부품(32)은 땜납 레지스트층(15)의 표면에 전자 부품 장착용 접착제(31)에 의해 접착 및 고정되고, 다음에는 금선(33)이 와이어 본딩을 통해 전자 부품의 단자에 본딩되고, 금선(33)의 다른 단부는 와이어 본딩을 통해 본딩 패드(접속 단자)(17)에 본딩된다. 와이어 본딩에서, 본딩 툴(도시되지 않음)이 사용된다. 그 후에, 땜납 볼(30)은 볼 패드(18)가 형성된 땜납 볼 구멍(11)에 위치되어 외부와의 접속부를 형성한다.
본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에는, 팔라듐을 주성분으로 함유하는 매우 얇은 층이 상기와 같이 중간층(22)으로서 형성되어, 금을 주성분으로 함유하는 표면층(23)으로의 구리 및 니켈의 확산이 어느 정도 방지될 수 있고, 또한, 금을 주성분으로 함유하는 표면층(23)이 얇게 형성되더라도, 본딩 패드(접속 단자)(17)에 대한 금선(33)의 매우 양호한 와이어 본딩 특성이 얻어질 수 있다. 즉, 금선(33)의 와이어 본딩 강도의 평균치는 통상적으로 8 gf보다 작지 않고, 바 람직하게는 9 gf보다 작지 않으며, 각 리드에서의 와이어 본딩 강도의 변동 범위는 좁고 통상적으로 1 gf보다 크지 않으며, 바람직하게는 0.6 gf보다 크지 않다. 금선(33)의 와이어 본딩 강도는 다음의 방법으로 측정된다. 상기와 같이 형성된 본딩 패드(접속 단자)(17)에는, 25μm의 직경을 가진 금선(33)이 와이어 본딩에 의해 본딩되고, 다음에는 그렇게 본딩된 금선(33)에 도 3과 같이 후크가 매달리고, 금선(33)을 위로 당김으로써 금선(33)의 와이어 본딩 강도가 측정된다. 본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에서, 금선(33)의 와이어 본딩 강도의 최소값은 8 gf보다 작지 않은 값으로, 바람직하게는 8.5 gf보다 작지 않은 값으로 증가될 수 있다.
본딩 패드(접속 단자)(17)에 본딩된 금선(33)이 강제로 박리될 때, 본딩 패드(접속 단자)의 표면은 도 4에 도시된 상태로 된다. 도 4에 도시된 A 타입의 박리 모드(모드 A)는 본딩 강도가 금선(33)의 강도보다 높은 경우에 관찰되는 모드이고, 이 모드에서, 금선(33)은 언더코팅층(21), 중간층(22) 및 표면층(23)에 견고하게 본딩되어, 금선(33)을 박리시키려는 시도를 하여도, 본딩 패드(접속 단자)(17)의 표면에 본딩된 금선(33)이 본딩 패드(접속 단자)(17)의 표면상에 모두 남은 상태에서 금선(33)이 파괴된다. 금선(33)의 그러한 박리 상태에 필요한 박리 강도는 통상적으로 10.0 gf ± 1.0 gf의 범위에 있고, 이것은 본딩 패드(접속 단자)에 대한 금선(33)의 본딩 강도가 금선(33) 자체의 강도보다 높다는 것을 뜻한다.
B 타입의 박리 모드(모드 B)는, 금선(33)의 강제 박리에 의해, 본딩 패드(접속 단자)의 표면에 본딩된 금선(33)의 대략 반이 박리되지만 다른 대략 반이 본딩 패드(접속 단자)의 표면에 남아 있는 상태에서 금선(33)이 파괴되는 모드이다. 금선(33)의 그러한 박리 상태에 필요한 박리 강도는 통상적으로 7.7 gf ± 1.4 gf의 범위에 있고, 이것은 본딩 패드(접속 단자)에 대한 금선(33)의 본딩 강도가 모드 A보다 낮다는 것을 뜻한다.
C 타입의 박리 모드(모드 C)에서, 금선(33)이 본딩 패드(접속 단자)에 본딩되어 있더라도 금을 주성분으로 함유하는 표면층(23)과 금선(33) 사이의 본딩 강도가 훨씬 낮으며, 금선(33)의 강제 박리에 의해, 금선(33)의 대부분이 본딩 패드(접속 단자)로부터 박리되며, 즉, 금선의 일부가 가끔 표면층(23)에 남지만 본딩 패드(접속 단자)에 본딩된 금선(33)의 대부분이 박리된다. 본딩 패드(접속 단자)에 대한 금선(33)의 본딩 강도는 통상적으로 4.3 gf ± 1.5 gf의 범위에 있고, B 타입의 박리 모드보다 훨씬 낮다.
본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에서, 본딩 패드(접속 단자)의 표면에 형성된 도금층의 상기 구성으로 인해서, 금선(33)이 강제 박리될 때 본딩 패드(접속 단자)(17)의 단면의 상태는 항상 A 타입의 박리 모드의 상태로 되고, B 타입 또는 C 타입의 박리 모드의 상태로 되지는 않는다.
강제 박리에서의 상기 박리 상태(모드 A)는 매우 얇은 중간층(22)의 형성에 의해 얻어질 수 있고, 금을 주성분으로 함유하는 표면층(23) 내의 금 함량에 많이 의존하지는 않는다. 본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에서, 따라서, 금을 주성분으로 함유하는 표면층(23)의 두께는 감소될 수 있다. 표면층(23)의 두께가 감소되더라도, 금선(33)의 와이어 본딩 특성은 저하되지 않고, 또한, 표면층(23)의 두께를 감소시킴으로써, 볼 패드(18)의 표면에 대한 볼 패드(18) 상에 배치된 땜납 볼(30)의 점착성은 강화될 수 있다. 땜납 볼(30)을 볼 패드(18)의 표면에 밀착시키기 위해서, 볼 패드의 표면에 존재하는 금의 양은 바람직하게는 작지만, 도금 기술에 의해 도금 두께를 국부적으로 변경시키는 것은 매우 어렵다. 그러나, 본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에서, 팔라듐을 주성분으로 함유하는 그러한 매우 얇은 중간층(22)을 형성하는 것에 의해, 금선(33)의 와이어 본딩 강도는 표면층(23)이 얇아도 저하되지 않는다. 더욱이, 금을 주성분으로 함유하는 표면층(23)의 두께가 감소될수록, 볼 패드(18)의 표면에 대한 땜납 볼(30)의 점착성은 더욱 강화된다. 그 결과, 땜납 볼의 평균 박리 강도는 통상적으로 400 gf보다 작지 않고, 바람직하게는 450 gf보다 작지 않게 되며, 박리 강도의 변동 범위는 통상적으로 ±30 gf보다 크지 않고, 바람직하게는 ±25 gf보다 크지 않게 된다. 즉, 본 발명의 필름 캐리어 테이프에 따라, 땜납 볼의 박리 강도는 전체로서 균일하게 될 수 있다.
본딩 패드(접속 단자)(17)의 표면에서의 와이어 본딩 특성과 볼 패드(18)에 대한 땜납 볼(30)의 점착성 사이의 양호한 균형을 얻기 위해서, 팔라듐을 주성분으로 함유하는 중간층(22)의 두께는 매우 감소될 필요가 있는데, 즉, 본 발명에서 채용되듯이 0.04 μm보다 크지 않을 필요가 있다. 볼 패드(18)에 대한 땜납 볼(30)의 점착 강도를 높은 값으로 안정되게 유지하기 위해서, 팔라듐을 주성분으로 함유하는 중간층의 두께를 상기 범위로 설정하고 금을 주성분으로 함유하는 표면층(23)을 얇게 형성하는 것이 매우 유리하다.
본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에서, 팔라듐을 주성분으로 함유하고 0.04 μm보다 크지 않은 중간층(22)이 니켈을 주성분으로 함유하는 언더코팅층(21)과 금을 주성분으로 함유하는 표면층(23) 사이에 제공된다. 팔라듐을 주성분으로 함유하는 그러한 얇은 중간층을 제공함으로써, 와이어 본딩 특성은 표면층(23)의 두께가 종래의 필름 캐리어 테이프의 약 1/2로 감소되더라도 저하되지 않고, 더욱이, 볼 패드(18)의 표면에 형성된 표면층(23) 역시 얇게 될 수 있다. 본 발명에 따라서, 팔라듐을 주성분으로 함유하고 상기 두께를 가진 중간층(22)을 형성하면 본딩 패드(접속 단자)(17)의 표면상의 와이어 본딩 특성을 저하시킴이 없이 땜납 볼을 볼 패드의 표면상에 높은 강도를 가지고 유지하는 것이 가능하다.
더욱이, 표면층(23)은 얇게 형성될 수 있기 때문에, 필름 캐리어의 형성 재료로서 비싼 금의 양은 감소될 수 있고, 그 결과, 값이 저렴하고 높은 신뢰성을 가진 필름 캐리어 테이프가 제공될 수 있다.
본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프에서, 장착된 전자 부품의 점유 면적과 외부 접속부인 땜납 볼을 배치하기 위해 점유된 면적은 CSP, COF, BGA, TAB 등에서와 거의 같아서, 본 발명의 필름 캐리어 테이프는 전자 부품의 범프(bump)와 본딩 패드(접속 단자)가 와이어 본딩에 의해 접속되는 형태의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프로서 매우 유용하다.
본 발명의 구성은 CSP, COF, BGA 및 TBA에만 매우 유효할 뿐만 아니라, 도전성 금속박으로 제조된 배선 패턴의 표면상에 주로 니켈로 구성된 언더코팅층을 갖고, 언더코팅층의 표면상에 주로 팔라듐으로 구성된 중간층을 갖고, 중간층의 표면 상에 주로 금으로 구성된 표면층을 가진 층 구조를 가진 필름 캐리어 테이프와 다층 래미네이트에도 매우 유효하다.
본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프는 각각 도전성 금속으로 제조된 본딩 패드(접속 단자)와 볼 패드의 표면상에 니켈을 주성분으로 함유하는 언더코팅층과, 언더코팅층 상에 팔라듐을 주성분으로 함유하는 특정한 두께의 중간층과, 중간층의 표면상에 금을 주성분으로 함유하는 표면층을 갖는다. 본딩 패드(접속 단자)의 표면상에서, 금선에 대한 와이어 본딩 특성을 강화하기 위해서, 표면층은 와이어 본딩될 금의 양을 증가시키기 위해서 바람직하게는 두껍게 만들어진다. 한편, 볼 패드의 표면에는, 땜납 볼이 배치될 필요가 있고, 볼 패드에 대한 땜납 볼의 양호한 점착성을 보장하기 위해서, 볼 패드 상에 형성된 표면층으로서의 금 도금층의 두께는 감소되는 것이 바람직하다. 따라서, 본딩 패드(접속 단자)의 표면에 필요한 금속과 땜납 볼을 볼 패드 상에 배치하는데에 필요한 금속은 서로 모순된다. 본 발명에서, 팔라듐을 주성분으로 함유하는 중간층의 두께는 0.04 μm 보다 크지 않은 값까지 감소되고, 따라서 볼 패드에 대한 땜납 볼의 점착성은 본딩 패드(접속 단자)에서의 와이어 본딩 특성을 저하시키지 않고 강화된다.
또한, 팔라듐을 주성분으로 함유하는 그러한 얇은 중간층이 제공되고 표면층이 그 위에 형성되기 때문에, 본딩 패드(접속 단자)에 대한 금선의 와이어 본딩 특성의 변동 범위와 볼 패드의 표면상에 배치된 땜납 볼의 박리성의 변동 범위는 작게 되고, 따라서 본 발명의 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프는 매우 높은 신 뢰성을 갖는다.
더욱이, 표면층의 두께가 감소되어 사용되는 금의 양이 감소되기 때문에, 필름 캐리어 테이프의 생산에서의 경제적 효과 역시 크다.
실시예
본 발명은 다음의 실시예를 참조하여 더욱 설명되지만, 본 발명은 결코 그러한 실시예에 제한되지 않는 것으로 간주되어야 한다.
실시예 1, 비교예 1
50 μm의 두께를 가진 폴리이미드 필름(우베 인더스트리즈, 리미티드 제품인 Upilex S)이 천공되어 스프로켓 구멍, 땜납 볼 구멍 등을 형성하고, 다음에는 25 μm의 평균 두께를 가진 전해 구리박이 열 및 압력을 가하여 적층되었다. 그 후에, 구리박의 표면은 포토레지스트로 도포되었다. 그 결과로 발생된 포토레지스트 층은 종래의 방법으로 노광 및 현상되어 바람직한 패턴을 형성하였다. 다음에는, 에칭이 수행되어 바람직한 배선 패턴을 형성하였다.
그렇게 형성된 배선 패턴은 리드부를 제외하고 땜납 레지스트로 도포되었고, 땜납 레지스트는 열경화 되었다.
다음에는, 상기와 같이 형성된 땜납 레지스트 층으로부터 노출된 리드부{본딩 패드(접속 단자)}와 땜납 볼 구멍으로부터 노출된 볼 패드부는 산세(酸洗)되어 그리스가 제거된다. 다음에는, 니켈 도금이 다음의 상태 하에서 본딩 패드와 볼 패드의 표면상에 수행된다.
도금욕: 설파민산 니켈 욕
전류 밀도: 1.3 A/dm2
설정 도금 두께: 0.35 μm
상기와 같이 형성된 니켈 도금층의 표면상에는, 팔라듐 도금층이 다음의 상태 하에서 형성되었다. 비교예 1에서, 팔라듐 도금층은 형성되지 않았다.
도금욕: Pd-452(페로 재팬사에서 제품)
전류 밀도: 1.0 A/dm2
설정 도금 두께: 0.004 μm
다음에는, 상기와 같이 형성된 팔라듐 도금층의 표면상에, 전체 설정 도금 두께가 0.35 μm가 되도록 다음의 상태 하에서 금 도금층이 형성되었다.
금 프리도금(preplating)욕: Aurobond TN(일렉트로플레이팅 엔지니어즈 오브 재팬 리미티드사 제품)
전류 밀도: 0.9 A/dm2
설정 도금 두께: 0.01 μm
금 주 도금욕: Temperex #8400(일렉트로플레이팅 엔지니어즈 오브 재팬 리미티드사 제품)
전류 밀도: 0.4 A/dm2
설정 도금 두께: 0.35 μm
상기와 같이 형성된 도금층을 가진 필름 캐리어 테이프는 3분 동안 190oC에 서 가열되어 비틀림(warpage)을 제거하고, 다음에는 2 시간 동안 150oC에서 더욱 가열되어 와이어 본딩 전처리를 수행하였다.
그렇게 형성된 본딩 패드(접속 단자)는 ESCA(X-선 광전자 분석 장치)를 사용하여 표면 분석되었다. 그 결과는 표 1에 도시하였다.
표 1
금 함량 | 니켈 함량 | 구리 함량 | |
실시예 1 | 95.35 원자% | 2.90 원자% | 1.75 원자% |
비교예 1 | 92.67 원자% | 6.04 원자% | 1.29 원자% |
다음에는, IC가 필름 캐리어 테이프의 땜납 레지스트 층상에 점착되었다. 다음에는 도 2에 도시되듯이 25 μm의 직경을 가진 금선이 600 mW의 초음파를 적용하여 160oC로 가열되어 와이어 본딩에 의해 IC의 전극을 본딩 패드(접속 단자)에 전기 접속하였다.
와이어 본딩에 의해 상기와 같이 본딩된 금선 상에, 도 3에 도시되듯이 와이어 본딩 강도를 측정하기 위해 후크가 매달려졌다. 그 결과는 표 2에 도시되었다.
다음에는, 폴리이미드 필름 상에 형성된 땜납 볼 구멍에, 330 μm의 평균 직경을 가진 공정(共晶)(eutectic) 땜납 볼이 공급되고, 플럭스로서 페이스트 타입 플럭스 WS613-M3(알파 메탈스 재팬 리미티드사 제품)을 사용하여 피크 온도를 200 내지 210oC로 하고, 180oC 이상으로 가열되는 시간을 30 내지 40초로 하고, 예열 온도를 155 내지 175oC로 하고, 예열 시간을 40 내지 80초로 하는 상태 하에서 볼 접속을 수행하여 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프를 준비하였다.
또한, 필름 캐리어 테이프 상의 땜납 볼의 박리 강도가 5.0 μm의 시험 높이와 80 μm의 시험 속도의 상태 하에서 측정되었다. 그 결과는 표 2에 도시되었다.
다음 표에서, 표준 편차는 와이어 본딩 강도와 땜납 볼 박리 강도의 변동 범위를 도시한다.
표 2
실시예 1 | 비교예 1 | |||
금 도금 두께: 0.35μm | 금 도금 두께: 0.35μm | |||
팔라듐 도금 두께: 0.004μm | 팔라듐 도금 두께: 0μm | |||
니켈 도금 두께: 0.35μm | 니켈 도금 두께: 0.35μm | |||
와이어 본딩 강도 | 땜납 볼 박리 강도 | 와이어 본딩 강도 | 땜납 볼 박리 강도 | |
평균치 | 9.6 gf | 500.7 gf | 8.5 gf | 504.2 gf |
최대치 | - | 539.7 gf | - | 541.3 gf |
최대치 | - | 472.0 gf | - | 474.8 gf |
표준편차 | 0.5 gf | 21.6 gf | 2.0 gf | 24.3 gf |
실시예 1과 비교예 1 각각에서 와이어 본딩에 의해 본딩 패드(접속 단자)에 본딩된 금선은 본딩 패드(접속 단자)의 표면을 관찰하기 위해서 강제로 박리되었다. 그 결과, 실시예 1에서, 모드 A의 박리가 100%의 비율(본딩 패드의 수)로 발생하였고, 모드 B 또는 모드 C의 박리는 발생하지 않았으며, 비교예 1에서는, 모드 A의 박리가 40%의 비율로 발생하였고, 모드 B의 박리가 30% 발생하였고, 모드 C의 박리가 30% 발생하였다.
필름 캐리어 테이프에서, 본딩 강도의 평균치가 10.1 gf이고 변동 범위(표준 편차)가 1.0 gf인 본딩된 와이어가 박리되었을 때 모드 A의 박리가 발생하였고, 본딩 강도의 평균치가 7.7 gf이고 변동 범위(표준 편차)가 1.3 gf인 본딩된 와이어가 박리되었을 때 모드 B의 박리가 발생하였고, 본딩 강도의 평균치가 4.3 gf이고 변 동 범위(표준 편차)가 1.5 gf인 본딩된 와이어가 박리되었을 때 모드 C의 박리가 발생하였다.
실시예 2
팔라듐 도금층의 두께가 0.002 μm로 변경되고 금 도금층의 두께가 0.50 μm로 변경되었다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름 캐리어 테이프가 준비되었다. 다음에는, 필름 캐리어 테이프의 여러 가지 특성이 실시예 1과 동일한 방법으로 측정되었다. 그 결과는 표 3에 도시되었다.
비교예 2
팔라듐 도금층이 형성되지 않았다는 점을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 필름 캐리어 테이프가 준비되었다. 다음에는, 필름 캐리어 테이프의 여러 가지 특성이 실시예 1과 동일한 방법으로 측정되었다. 그 결과는 표 3에 도시되었다.
표 3
실시예 2 | 비교예 2 | |||
금 도금 두께: 0.002μm | 금 도금 두께: 0.50μm | |||
팔라듐 도금 두께: 0.004μm | 팔라듐 도금 두께: 0μm | |||
니켈 도금 두께: 0.35μm | 니켈 도금 두께: 0.35μm | |||
와이어 본딩 강도 | 땜납 볼 박리 강도 | 와이어 본딩 강도 | 땜납 볼 박리 강도 | |
평균치 | 9.9 gf | 482.5 gf | 9.0 gf | 483.2 gf |
최대치 | - | 504.8 gf | - | 520.7 gf |
최대치 | - | 459.5 gf | - | 440.3 gf |
표준편차 | 0.5 gf | 17.7 gf | 0.8 gf | 32.8 gf |
실시예 3
팔라듐 도금층의 두께가 0.01 μm로 변경되고 금 도금층의 두께가 0.50 μm 로 변경되었다는 점을 제외하고는 실싱예 1과 동일한 방법으로 필름 캐리어 테이프가 준비되었다. 다음에는, 필름 캐리어 테이프의 여러 가지 특성이 실시예 1과 동일한 방법으로 측정되었다. 그 결과는 표 4에 도시되었다.
비교예 3
팔라듐 도금층이 형성되지 않았다는 점을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 필름 캐리어 테이프가 준비되었다. 다음에는, 필름 캐리어 테이프의 여러 가지 특성이 실시예 1과 동일한 방법으로 측정되었다. 그 결과는 표 4에 도시되었다.
표 4
실시예 3 | 비교예 3 | |||
금 도금 두께: 0.50μm | 금 도금 두께: 0.50μm | |||
팔라듐 도금 두께: 0.01μm | 팔라듐 도금 두께: 0μm | |||
니켈 도금 두께: 0.35μm | 니켈 도금 두께: 0.35μm | |||
와이어 본딩 강도 | 땜납 볼 박리 강도 | 와이어 본딩 강도 | 땜납 볼 박리 강도 | |
평균치 | 9.9 gf | 481.9 gf | 9.0 gf | 483.2 gf |
최대치 | - | 502.9 gf | - | 520.7 gf |
최대치 | - | 447.8 gf | - | 440.3 gf |
표준편차 | 0.3 gf | 18.7 gf | 0.8 gf | 32.8 gf |
Claims (8)
- 절연막과, 상기 절연막의 표면에 제공되고 전도성 금속으로 형성된 배선 패턴(wiring pattern)을 포함하는 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프로서,상기 배선 패턴은, 절연막 표면에 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 전도성 금속으로 형성되어 있고,상기 배선 패턴의 표면 중 적어도 일부에 니켈을 주성분으로 함유하는 언더 코팅층(undercoating layer)이 형성되고, 상기 언더 코팅층의 표면에 팔라듐을 주성분으로 함유하는 중간층이 형성되며, 상기 중간층의 표면에 금을 주성분으로 함유하는 표면층이 형성되고, 상기 팔라듐을 주성분으로 함유하는 상기 중간층의 평균 두께가 0.04 μm 이하이며,상기 배선 패턴의 적어도 일부의 표면에 형성된 상기 금을 주성분으로 함유하는 표면층의 표면에서, 니켈 함유율은 5 원자% 이하이고, 구리의 함유율은 3 원자% 이하인 것을 특징으로 하는 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프.
- 제1항에 있어서,상기 금을 주성분으로 함유하는 상기 표면층의 평균 두께에 대한 상기 팔라듐을 주성분으로 함유하는 상기 중간층의 평균 두께의 비(팔라듐:금)는 1:2.5 내지 1:1000의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프.
- 제1항에 있어서,상기 니켈을 주성분으로 함유하는 상기 언더코팅층의 평균 두께에 대한 상기 팔라듐을 주성분으로 함유하는 상기 중간층의 평균 두께의 비(팔라듐: 니켈)는 1:2.5 내지 1:2500의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프.
- 제1항에 있어서,상기 니켈을 주성분으로 함유하는 상기 언더 코팅층의 평균 두께에 대한 상기 금을 주성분으로 함유하는 상기 표면층의 평균 두께의 비(금: 니켈)는 1:0.05 내지 1:50의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프.
- 제1항에 있어서,상기 금을 주성분으로 함유하는 상기 표면층의 표면에서, 금 함유율은 93원자% 이상인 것을 특징으로 하는 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 니켈을 주성분으로 함유하는 상기 언더코팅층, 상기 팔라듐을 주성분으로 함유하는 상기 중간층, 및 상기 금을 주성분으로 함유하는 상기 표면층은 상기 전자 부품에 전기적으로 접속된 상기 배선 패턴의 내부 단자부 및/또는 상기 필름 캐리어의 외부 단자부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프.
- 제1항에 있어서,상기 전자부품 장착용 필름 캐리어 테이프가, 전자 부품을 장착하기 위한 금선(金線)을 본딩하는 본딩 패드 및 외부 단자로서 땜납 볼을 배치하는 볼 패드를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 부품 장착용 필름 캐리어 테이프.
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