KR100818095B1 - 플립 칩 패키지 및 그의 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플립 칩 패키지 및 그의 형성방법(Flip chip package and method of fabricating the same)을 개시한다. 개시된 본 발명의 플립 칩 패키지 및 그의 형성방법은 범프를 이용해서 반도체 칩을 기판 상에 플립 칩 본딩하여 구성한 플립 칩 패키지에 있어서, 상기 기판은 플립 칩에 형성된 범프가 접착되는 전극단자를 가지며, 상기 전극단자는 그 표면에 플립 칩에 형성된 범프의 신뢰성있는 부착을 위해 제1크기를 갖는 제1솔더파티클과 상기 제1솔더파티클 보다 적어도 1/3 이하의 작은 크기를 갖는 제2솔더파티클로 구성된 프리-솔더가 형성되며, 상기 제1 및 제2솔더파티클은 접착부재를 매개로 하여 기판 전극단자에 부착되는 것을 특징으로 한다.

Description

플립 칩 패키지 및 그의 형성방법{Flip chip package and method of fabricating the same}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플립 칩 패키지를 도시한 단면도.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 플립 칩 패키지를 형성하기 위한 공정 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 기판 2 : 전극단자

3 : 솔더레지스트 4 : 제1솔더파티클

5 : 제2솔더파티클 6 : 용제

본 발명은 플립 칩 패키지 및 그의 형성방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는, 크기가 서로 다른 솔더파티클로 구성된 프리-솔더를 이용하여 구성한 플립 칩 패키지 및 그의 형성방법에 관한 것이다.

각종 전기, 전자 제품의 크기가 소형화되는 추세에 따라, 한정된 크기의 기판에 보다 많은 수의 칩을 실장시켜 소형이면서도 고용량을 달성하고자 하는 많은 연구가 전개되고 있고, 이에 따라, 기판 상에 실장되는 반도체 패키지의 크기 및 두께가 점차 감소되고 있는 실정이다.

예들 들어, 패키지의 전체 사이즈에 대해 반도체 칩의 사이즈가 80% 이상이 되는 칩 사이즈 패키지(Chip Size Package)가 제안되었으며, 이러한 칩 사이즈 패키지는 경박단소의 잇점 때문에 여러가지 형태로 개발되고 있다.

한편, 전형적인 반도체 패키지 및 일부 칩 사이즈 패키지는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : 이하, 기판)에의 실장방법으로 리드프레임에 의한 솔더링(soldering) 방식을 이용하고 있다. 그러나, 상기 리드프레임에 의한 솔더링 방식은 공정 진행이 용이하고 신뢰성 측면에서 우수하다는 잇점이 있지만, 칩과 PCB간의 전기적 신호 전달 길이가 긴 것과 관련하여 전기적 특성 측면에서는 불리함이 있다.

이에, 칩과 PCB간의 전기적 신호 전달 경로를 최소화시킬 목적으로, 범프(Bump)를 이용한 플립 칩 패키지 구조가 제안되었다.

상기 플립 칩 패키지는 칩의 본딩패드 상에 형성시킨 범프에 의해 상기 칩이 PCB에의 접착이 이루어지도록 함과 동시에 칩과 PCB간의 전기적 접속이 이루어지도록 한 구조로서, 상기 칩과 PCB간의 전기적 신호 전달이 단지 범프에 의해서만 이루어지므로 신호 전달 경로가 매우 짧으며, 따라서, 전기적 특성 측면에서 잇점을 갖는다

따라서, 이러한 플립 칩 패키지는 반도체 칩과 기판을 전기적으로 연결하는 범프의 조인트(joint) 안정성을 확보하는 것이 중요하다.

그러나, 자세하게 도시하고 설명하지는 않았지만, 상기와 같은 범프를 이용 하여 반도체칩과 기판간을 전기적으로 연결하는 종래의 플립 칩 패키지는, 금스터드범프의 조인트 신뢰성을 확보하기 위하여 솔더파티클로 구성된 프리-솔더가 형성되는데 상기 프리-솔더의 높이가 범프 조인트의 신뢰성에 큰 영향을 미친다.

예를 들면, 작은 크기의 솔더파티클로 프리-솔더를 구성할 경우 솔더파티클의 사용양에 비해 부피가 작고 그에 따른 높이가 낮으며, 한편, 큰 크기의 솔더파티클로 프리-솔더를 구성할 경우 상기 작은 크기의 솔더파티클로 구성된 프리-솔더보다 높이는 증가시킬 수 있지만 무한정 증가시키기 어렵다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 프리-솔더의 높이를 증가시켜 신뢰성을 향상시킨 플립 칩 패키지 및 그의 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 범프를 이용해서 반도체 칩을 기판 상에 플립 칩 본딩하여 구성한 플립 칩 패키지에 있어서, 상기 기판은 플립 칩에 형성된 범프가 접착되는 전극단자를 가지며, 상기 전극단자는 그 표면에 플립 칩에 형성된 범프의 신뢰성있는 부착을 위해 제1크기를 갖는 제1솔더파티클과 상기 제1솔더파티클 보다 적어도 1/3 이하의 작은 크기를 갖는 제2솔더파티클로 구성된 프리-솔더가 형성되며, 상기 제1 및 제2솔더파티클은 접착부재를 매개로 하여 기판 전극단자에 부착되는 것을 특징으로 하는 플립 칩 패키지를 제공한다.

여기서, 상기 제2솔더파티클은 상기 제1솔더파티클 보다 1/3 ~ 1/5 이하의 작은 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 본 발명은 전극단자를 구비한 기판의 상기 전극단자 상에 제1솔더파티클을 부착하는 단계; 상기 제1솔더파티클이 부착된 전극단자 상에 제2솔더파티클을 부착하는 단계; 상기 제1솔더파티클 및 제2솔더파티클이 부착된 전극단자 상에 용제를 도포하는 단계; 상기 용제가 도포되고, 상기 제1솔더파티클 및 제2솔더파티클이 부착된 전극단자를 포함하는 기판을 리플로우 시켜 경화하는 단계; 및 상기 경화된 기판을 세정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 플립 칩 패키지의 형성방법을 제공한다.

여기서, 상기 제1솔더파티클 및 제2솔더파티클을 부착하는 단계는 상기 제1솔더파티클 개체 사이에 제2솔더파티클을 부착하는 것을 특징으로 한다.

삭제

(실시예)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명의 기술적 원리를 간략하게 설명하면, 본 발명은 범프를 사용하는 플립 칩 패키지를 구성함에 있어서, 상기 범프의 신뢰성을 향상시키기 위해 형성하는 프리-솔더를 서로 크기가 다른 제1솔더파티클과 제2솔더파티클로 형성하여 상기 플립 칩 패키지를 구성한다.

이 경우, 본 발명은 같은 크기로 이루어진 솔더파티클로만 이루어진 프리-솔더를 사용하는 종래의 플립 칩 패키지와 달리, 서로 다른 크기를 갖는 두 개의 솔 더파티클을 혼합하여 프리-솔더를 형성함으로서, 리플로우 공정 후 부피의 증가로 인하여 그에 따른 프리-솔더의 높이 증가의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 프리-솔더 높이의 증가로 상기 프리-솔더와 범프간의 접촉면적도 증가함으로서, 그에 따른 범프의 조인트 안전성을 향상시킬 수 있다.

자세하게, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플립 칩 패키지를 도시한 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 범프를 사용하여 구성하는 플립 칩 패키지에 있어서, 상기 범프가 접착되는 전극단자(2)를 갖고 상기 전극단자(2)의 가장자리를 덮는 형태의 솔더레지스트(3)가 구비된 기판(1) 상에, 서로 다른 크기를 갖는 솔더파티클로 구성되어진 프리-솔더가 형성된다.

여기서, 상기 프리-솔더는 플립 칩 패키지에서 범프의 신뢰성 향상을 위하여 형성되어진다.

또한, 상기 프리-솔더는 제1크기를 갖는 제1솔더파티클(4)과 상기 제1솔더파티클(4)보다 적어도 1/3 ~ 1/5 이하의 작은 크기를 갖는 제2솔더파티클(5)로 형성되어 이루어진다.

이 때, 상기 제1 및 제2솔더파티클(4, 5)은 접착제(도시안됨)를 매개로 하여 상기 기판(1)의 전극단자(2)와 부착되어 경화된다.

이 경우, 본 발명의 실시예에 따른 플립 칩 패키지는, 제1크기을 갖는 제1솔더파티클과 상기 제1솔더파티클보다 적어도 1/3 이하의 작은 크기를 갖는 제2솔더파티클을 혼합 사용하여 프리-솔더를 구성함으로서, 상기 제1 및 제2솔더파티클이 경화된 후 프리-솔더의 부피가 증가함에 따른, 높이 또한 증가되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 프리-솔더의 부피 및 높이가 증가함에 따라, 부착되는 단면적의 증가로 인하여 상기 범프와 솔더간의 조인트의 안정성을 향상시킬 수 있다.

이하에서는, 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 플립 칩 패키지의 형성방법을 설명하도록 한다.

도 2a를 참조하면, 먼저 상면에 전극단자(2)가 구비되고 및 상기 전극단자(2)의 가장자리를 따라 구비된 솔더레지스트(3)를 갖는 기판(1)을 마련하고, 상기 기판(1)의 전극단자(2) 상에 접착제(도시안됨)를 매개로 제1솔더파티클(4)을 부착한다.

그런 다음, 도 2b와 같이 상기 제1솔더파티클(4)이 부착된 상기 기판(1)의 전극단자(2) 상에 상기 제1솔더파티클(4)보다 적어도 1/3 ~ 1/5 이하의 작은 크기를 갖는 제2솔더파티클(5)을 접착제를 매개로 부착한다.

이 때, 상기 기판의 전극단자(2)상에 제2솔더파티클(5) 부착시, 제1솔더파티클(4)들 각각의 사이에 빈 공간이 없도록 조밀하게 배치시켜 부착한다.

그리고, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2솔더파티클(4, 5)이 부착된 기판(1)상에 용제(Flux, 융제라고도 함 ; 6)를 도포한다.

마지막으로, 도 2d를 참조하면, 상기 용제(6)가 도포되고 상기 제1 및 제2솔더파티클이 부착된 기판(1)을 리플로우 시켜 경화시킨다.

이후, 도시하지는 않았지만 상기 경화된 기판을 세정하여 프리-솔더를 구성 하고 본 발명의 실시예에 따른 플립 칩 패키지를 구성한다..

결국, 본 발명의 플립 칩 패키지는 범프의 신뢰성을 향상시키기 위한 프리-솔더 형성시, 서로 다른 크기를 갖는 솔더파티클로 구성된 프리-솔더를 형성하여 플립 칩 패키지를 구성함으로서, 리플로우 공정의 경화 후, 상기 서로 다른 크기를 갖는 솔더파티클의 부피 증가에 따른 상기 프리-솔더의 높이도 증가되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 프리-솔더의 부피 및 높이가 증가됨에 따른, 범프와 상기 프리-솔더간의 접착 조인트의 신뢰성도 증가시킬 수 있다.

이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 범프를 사용하는 플립 칩 패키지에 있어서, 상기 범프의 신뢰성을 향상시키 위한 프리-솔더 형성시 서로 다른 크기의 솔더파티를로 상기 프리-솔더를 구성함으로서, 상기 프리-솔더의 경화 후, 부피가 증가함에 따른 높이 증가의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 프리-솔더의 부피 및 높이가 증가함에 따라, 부착되는 단면적의 증가로 인한 범프와 솔더간의 조인트의 안정성을 향상시킬 수 있다.

게다가, 본 발명은 조인트의 안정성이 향상됨에 따른, 플립 칩 전체 패키지 의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 범프를 이용해서 반도체 칩을 기판 상에 플립 칩 본딩하여 구성한 플립 칩 패키지에 있어서,

   상기 기판은 플립 칩에 형성된 범프가 접착되는 전극단자를 가지며,

   상기 전극단자는 그 표면에 플립 칩에 형성된 범프의 신뢰성있는 부착을 위해 제1크기를 갖는 제1솔더파티클과 상기 제1솔더파티클 보다 적어도 1/3 이하의 작은 크기를 갖는 제2솔더파티클로 구성된 프리-솔더가 형성되며, 상기 제1 및 제2솔더파티클은 접착부재를 매개로 하여 기판 전극단자에 부착되는 것을 특징으로 하는 플립 칩 패키지.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2솔더파티클은 상기 제1솔더파티클 보다 1/3 ~ 1/5 이하의 작은 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 플립 칩 패키지.
3. 삭제
4. 전극단자를 구비한 기판의 상기 전극단자 상에 제1솔더파티클을 부착하는 단계;

   상기 제1솔더파티클이 부착된 전극단자 상에 제2솔더파티클을 부착하는 단계;

   상기 제1솔더파티클 및 제2솔더파티클이 부착된 전극단자 상에 용제를 도포하는 단계;

   상기 용제가 도포되고, 상기 제1솔더파티클 및 제2솔더파티클이 부착된 전극단자를 포함하는 기판을 리플로우 시켜 경화하는 단계; 및

   상기 경화된 기판을 세정하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 플립 칩 패키지의 형성방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1솔더파티클 및 제2솔더파티클을 부착하는 단계는 상기 제1솔더파티클 개체 사이에 제2솔더파티클을 부착하는 것을 특징으로 하는 플립 칩 패키지의 형성방법.
6. 삭제

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