KR100747392B1 - 금도금 빔리드를 반도체 소자에 접합하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 장치용 테이프 캐리어의 빔리드에 전해 금도금을 실시한 후, 반도체 소자의 전극에 상기 금도금 빔리드를 접합할 때에, 상기 전해 금도금을 1.5A/dm2 이하의 전류 밀도에서 행하는 것을 특징으로 하는 금도금 빔리드를 반도체 소자에 접합하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 반도체 장치용 테이프 캐리어(tape carrier)의 금도금 빔리드를 반도체 소자에 접합하는 방법에 관한 것으로, 특히 마이크로·볼·그리드·어레이(μBGA)의 금도금 빔리드를 반도체 소자의 전극에 빔리드 본딩에 의해 접합시킬 때, 높은 접합강도를 가지고, 도통안정성을 확보한 금도금 빔리드를 반도체 소자에 접합하는 방법에 관한 것이다.
최근에, 휴대전화, 개인용 컴퓨터 등의 전자기기가 고기능화, 고성능화되고 소형화, 박형화, 경량화의 요구가 더욱 높아짐에 따라, 다수의 전극을 갖는 수지기판을 사용한 반도체 장치가 개발되고 있다. 이러한 요구 속에, 소형의 수지봉지 반도체 장치로써 각종 볼·그리드·어레이(BGA) 등이 제안되어 개발되고 있다.
이러한 각종 BGA 중에서 μBGA용 테이프 캐리어는 구리 도체의 표면에 금도금을 실시한 패턴을 가지며, 이 금도금 패턴의 빔리드부가 반도체 소자의 전극과 빔리드 본딩에 의해 접합되도록 되어 있다. 또한, 이면에는 구멍부 랜드패드가 펀칭에 의해 형성되고, 상기 구멍부 랜드패드에 외부 단자가 되는 솔더볼이 충전, 실장되도록 되어 있으며, 상기 구멍부 랜드패드에 플럭스(flux)를 도포한 후, 솔더볼을 구멍부에 충전한 μBGA 테이프를 리플로로(reflow furnace)에 넣어 가열하고, 솔더볼을 볼패드에 융착시켜서, 메인보드와의 솔더 접속이 행해지게 된다.
이러한 μBGA용 테이프 캐리어의 구리빔리드는 상술한 바와 같이 반도체 소자의 전극과 양호한 접합강도를 얻기 위해, 금도금을 실시하고, 금도금 빔리드로써 반도체 소자의 전극과 빔리드 본딩에 의해 접합된다. 금도금 빔리드와 전극간의 접합 강도로써는 도통안정성을 확보하기 위해 풀 컷 강도가 7그램 이상일 것이 요구되지만, 제품에 따라 풀 컷 강도가 불규칙해서 장기적인 도통안정성을 확보할 수 없기 때문에 제품 신뢰성도 떨어진다.
따라서, 본 발명의 목적은 반도체 장치용 테이프 캐리어의 금도금 빔리드와 반도체 소자의 전극이 높은 접합 강도를 갖고, 도통안정성이 확보되며, 제품간 불규칙하지 않고, 제품의 수율이 양호한 금도금 빔리드를 반도체 소자에 접합하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명자들은 검토한 결과, 구리빔리드를 금도금할 때 전류 밀도를 1.5A/dm2 이하로 함으로써 상기 목적을 달성할 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명은 상기 발견에 기초하여 이루어진 것으로, 반도체 장치용 테이프 캐리어의 빔리드에 전해 금도금을 실시한 후, 반도체 소자의 전극에 상기 금도금 빔리드를 접합할 때, 상기 전해 금도금을 전류 밀도 1.5A/dm2 이하로 행하는 것을 특징으로 하는 금도금 빔리드를 반도체 소자에 접합하는 방법을 제공한다.
본 발명의 제조방법에 의해, 금도금 빔리드와 반도체 소자의 전극은 높은 접합 강도를 갖고, 도통안정성이 확보되고, 제품간의 불규칙함이 없으며 제품 수율이 양호하다.
이하에 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.
본 발명은 반도체 장치용 테이프 캐리어의 빔리드를 금도금할 때, 전류 밀도를 1.5A/dm2 이하, 바람직하게는 1.0A/dm2 이하로 하는 것이 특징이다. 전류 밀도가 1.5A/dm2 를 초과하면 금도금 빔리드와 반도체 소자의 전극과의 풀 컷 강도가 7그램 이하가 되는 경우가 발생하여, 도통안정성이 확보되지 않으며 또한 제품 수율도 떨어지게 된다. 또한, 장척(長尺) 테이프 형상으로 연속적으로 금도금을 행하는 경우, 테이프가 통전(通電) 접점부 근방을 통과할 때의 금도금 초기시 및 종료시에, 예를 들어 2∼3초간은 전류 밀도가 일시적으로 1.5A/dm2 를 초과하는 경우가 있는데, 이 경우도 본 발명에 포함된다.
본 발명이 적용되는 반도체 장치로써는 BGA(Ball Grid Array), CSP(Chip Size Package), TAB(Tape Automated Bonding) 등을 들 수 있는데, 특히 μBGA에 적용할 수 있다.
구리빔리드를 금도금하는 조건에는 특별한 제한이 없지만, 예를 들어 도금액으로써 6∼10g/ℓ의 금속금 함유 시안계 금도금액을 사용하여, pH 5.5∼6.5, 온도 50∼70℃에서 구리 리드에 두께 0.5㎛ 이상의 금도금을 실시한다.
이렇게 금도금된 빔리드는 반도체 소자의 전극과 접합된다. 접합방법으로써는 특별히 제한은 없지만, μBGA에 사용되는 빔리드 본딩을 채용하는 것이 바람직하다.
이 빔리드 본딩에 있어서의 접합부의 일례를 도시하는 평면도를 도 1에, 그 A-A'부분의 단면도를 도 2에 도시한다. 도 1∼2에 있어서, 참조 기호 1은 빔리드, 2는 랜드패드, 3은 패턴, 4는 폴리이미드필름, 5는 접착제, 6은 접착시트, 7은 실리콘 웨이퍼, 8은 접합 도구를 각각 나타낸다. 빔리드(1), 랜드패드(2) 및 패턴(3)은 1㎛의 두께로 도금이 실시되어 있다(도시하지 않음).
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
[실시예]
일반적인 방법으로 얻어진 μBGA의 구리빔리드에 EEJA사 제품인 텐베렉스 8400 금도금액으로 전해 금도금을 실시하였다. 전해 도금 조건은 도금액으로써 8g/ℓ의 금속금 함유 시안계 금도금액의 미사용의 신액과 1년 사용한 구액을 사용하여, pH 6.0, 온도 65℃에서 행하였다. 전류 밀도는 0.3A/dm2, 0.886A/dm2, 1.5A/dm2, 3.0A/dm2, 5.5A/dm2에서 각각 행하였다. 각 전류 밀도에 대해서 도금시간을 조정하고, 1㎛의 금도금 두께의 리드를 갖는 μBGA샘플이 얻어졌다. 한편, 스트라이크 Au는 EEJA사 제품인 오로본드(AUROBOND) TN (산성욕)을 사용하고, 전류 밀도 6A/dm2, 온도 50℃에서 15초간 도금하였다.
이렇게 하여 제작한 μBGA샘플은 알루미늄 증착 실리콘 웨이퍼 상의 110∼125㎛ 두께의 접착 시트를 통해 부착되고, μBGA의 금도금 빔리드는 알루미늄 증착 실리콘 웨이퍼 상에 접합 도구에 의해 가압되어, 빔리드 본딩 접속이 행해졌다. 접합 조건은 출력 80mW, 시간 150mS, 하중 60g, 스테이지 온도 150℃에서 행하였다. 한편, 장치는 K&S사의 매뉴얼본더(model 4522)를 사용하였다. 또한, 빔리드선의 폭은 35∼50㎛, 리드 두께는 15∼18㎛였다.
다음으로, 이 접합 상태를 평가하기 위해 250℃에서 3분간 3회 가열한 후, 풀 컷 강도를 측정하였다. 그 결과를 도 3에 도시하였다. 또한, 이 결과는 n=10의 평균치이다. 한편, 풀 컷 강도의 측정은 아래와 같다.
(풀 컷 강도의 측정)
Dage사 제품인 PC2400 만능 테스터에 의해 본딩 리드에 훅을 걸고, 0.08mm/초의 속도로 리드를 상측으로 끌어올려, 리드가 파단 또는 박리했을 때의 하중을 측정하였다. 또한, 샘플의 파괴 모드를 현미경으로 관찰하여, 리드 파단, 본딩부의 이음새 부분의 파단(목부분 잘림) 및 본딩 리드와 IC의 계면에서의 박리의 3종류로 분류하였다.
도 3의 결과로부터 명확하듯이, 금도금시의 전류 밀도가 1.5A/dm2 이하, 바람직하게는 1.0A/dm2 이하에서 신액 및 구액은 높은 풀 컷 강도를 나타낸다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 제조방법에 의해 금도금 빔리드와 반도체 소자의 전극은 높은 접합 강도를 가지고, 도통안정성이 확보되고, 제품간 불규칙하지 않으며, 제품 수율이 양호하다.
도 1은 빔리드 본딩의 접합부의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A'부분의 단면도이다.
도 3은 전해 금도금시의 전류 밀도와 풀 컷(pull cut) 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
1 빔리드 2 랜드패드
3 패턴 4 폴리이미드필름
5 접착제 6 접착시트
7 실리콘 웨이퍼 8 접합 도구
Claims (3)
- 반도체 장치용 테이프 캐리어의 빔리드에 전해 금도금을 실시하여 금도금 빔리드를 생성하는 단계; 및상기 금도금 빔리드를 반도체 소자의 전극에 접합하는 단계;를 포함하고,상기 금도금 빔리드를 생성하는 단계는 전해 금도금을 1.5A/dm2 이하의 전류 밀도에서 행하는 것을 특징으로 하는 금도금 빔리드를 반도체 소자에 접합하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 전류 밀도가 1.0A/dm2 이하인 것을 특징으로 하는 금도금 빔리드를 반도체 소자에 접합하는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 반도체 장치가 마이크로·볼·그리드·어레이이고, 상기 접합이 빔리드 본딩인 것을 특징으로 하는 금도금 빔리드를 반도체 소자에 접합하는 방법.
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