KR101083041B1 - Method for forming bump and method of packaging semiconductor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 범프 형성 방법 및 반도체 실장 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 (a) 도전층이 형성된 기판에 상기 도전층에 대응되는 개구부를 갖는 금속마스크를 도전층이 개구부 내에 수용되도록 정렬시킨 후, 용융 가능하며, 1nm 내지 30㎛의 입경을 갖는 도전성 입자와 상기 도전성 입자의 융점에서 경화되지 않는 폴리머를 포함하는 도전 접속제가 스퀴지에 의해 마스크의 개구부에 전사되는 단계; (b)도전 접속제를 상기 폴리머의 경화가 완료되지 않는 온도까지 가열하여 도전성 입자로 도전층 상에 범프를 형성하는 단계; 및 (c) 폴리머를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 본 발명에 따른 범프 형성 방법 및 반도체 실장 방법은 공정이 단순하며, 제조비용이 적고, 대량생산에 용이하다.The present invention relates to a bump forming method and a semiconductor mounting method. More specifically, (a) a metal mask having an opening corresponding to the conductive layer on a substrate on which the conductive layer is formed is aligned such that the conductive layer is accommodated in the opening, and then melted. A conductive connecting agent including conductive particles having a particle diameter of 1 nm to 30 μm and a polymer which is not cured at the melting point of the conductive particles is transferred to the opening of the mask by squeegee; (b) heating the conductive coupling agent to a temperature at which curing of the polymer is not completed to form bumps on the conductive layer with conductive particles; And (c) curing the polymer, wherein the bump forming method and the semiconductor mounting method according to the present invention are simple in process, low in manufacturing cost, and easy for mass production.
저융점 금속, 폴리머, 범프, 스퀴지 Low melting point metals, polymers, bumps, squeegee
Description
본 발명은 범프 형성 방법 및 반도체 실장 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 저융점을 갖는 도전 접속제를 이용하여 공정이 단순하며, 제조비용이 적고, 대량생산에 용이한 범프 형성 방법 및 반도체 실장 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 전도성 필름은 이방성 도전 필름과 등방성 도전 필름으로 구분할 수 있으며, 특히 도전 접속제는 반도체와 같은 전자부품, 예를 들어 LCD, PDP, EL 등의 평판표시소자의 실장에 사용된다. 도전 접속제는 도전성분과 열에 의해 경화되는 접착 성분을 포함하고 있으며, 주로 LCD 패널과 TCP 또는 PCB와 TCP 등의 전기적인 접속에 사용되고 있다.In general, the conductive film may be classified into an anisotropic conductive film and an isotropic conductive film. In particular, the conductive connecting agent is used for mounting electronic components such as semiconductors, for example, flat panel display devices such as LCD, PDP, and EL. The conductive connecting agent contains an adhesive component which is cured by conductive powder and heat, and is mainly used for electrical connection such as LCD panel and TCP or PCB and TCP.
전자분야에서는 고속화, 대용량화, 소형화 또는 경량화의 요구에 부응하여, 반도체 팁과 같은 전자 부품의 고집적화나 고밀도화를 실현하기 위한 실장기술의 개발이 진행되고 있으며, 특히 내열 온도가 낮은 반도체 및 전자 디바이스 등의 패 키징을 수행하는 경우에는 열화를 방지하기 위하여 저온에서 접합될 것이 요구되고 있다.In the electronic field, in order to meet the demand for high speed, large capacity, miniaturization, and light weight, development technologies for realizing high integration and high density of electronic components such as semiconductor tips are being developed. In particular, semiconductors and electronic devices having low heat resistance temperatures are being developed. When packaging is performed, it is required to be bonded at low temperature in order to prevent deterioration.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 단 1회의 스퀴지 전사만으로 소정 높이의 범프를 형성할 수 있고, 공정이 단순하며, 제조비용이 적고, 대량생산에 용이한 범프 형성 방법 및 반도체 실장 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to form a bump of a predetermined height with only one squeegee transfer, the process is simple, the manufacturing cost is low, easy to mass production bump It is to provide a forming method and a semiconductor mounting method.
본 발명의 상기한 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object of the present invention,
본 발명의 일 측면에 따르면, According to one aspect of the invention,
(a) 도전층이 형성된 기판에 상기 도전층에 대응되는 개구부를 갖는 금속마스크를 도전층이 개구부 내에 수용되도록 정렬시킨 후, 용융 가능하며, 1nm 내지 30㎛의 입경을 갖는 도전성 입자와 상기 도전성 입자의 융점에서 경화되지 않는 폴리머를 포함하는 도전 접속제가 스퀴지에 의해 마스크의 개구부에 전사되는 단계;(a) After aligning the metal mask having an opening corresponding to the conductive layer on the substrate on which the conductive layer is formed so that the conductive layer is accommodated in the opening, the conductive particles and the conductive particles having a particle size of 1 nm to 30 μm are meltable. A conductive connecting agent comprising a polymer that is not cured at the melting point of is transferred to the opening of the mask by a squeegee;
(b)도전 접속제를 상기 폴리머의 경화가 완료되지 않는 온도까지 가열하여 도전성 입자로 도전층 상에 범프를 형성하는 단계; 및(b) heating the conductive coupling agent to a temperature at which curing of the polymer is not completed to form bumps on the conductive layer with conductive particles; And
(c) 폴리머를 경화시키는 단계를 포함하는 범프 형성방법이 제공된다.(c) there is provided a bump forming method comprising the step of curing the polymer.
본 발명의 다른 측면에 따르면, According to another aspect of the present invention,
(a) 도전층이 형성된 기판에 상기 도전층에 대응되는 개구부를 갖는 금속마스크를 도전층이 개구부 내에 수용되도록 정렬시킨 후, 용융 가능하며, 1nm 내지 30㎛의 입경을 갖는 도전성 입자와 상기 도전성 입자의 융점에서 경화되지 않는 폴리머를 포함하는 도전 접속제가 스퀴지에 의해 마스크의 개구부에 전사되는 단계;(a) After aligning the metal mask having an opening corresponding to the conductive layer on the substrate on which the conductive layer is formed so that the conductive layer is accommodated in the opening, the conductive particles and the conductive particles having a particle size of 1 nm to 30 μm are meltable. A conductive connecting agent comprising a polymer that is not cured at the melting point of is transferred to the opening of the mask by a squeegee;
(b)도전 접속제를 상기 폴리머의 경화가 완료되지 않는 온도까지 가열하여 도전성 입자로 도전층 상에 범프를 형성하는 단계; 및(b) heating the conductive coupling agent to a temperature at which curing of the polymer is not completed to form bumps on the conductive layer with conductive particles; And
(c) 폴리머를 경화시킨 후, 선택적으로 제거하고, 상기 범프 상에 칩을 실장하는 단계를 포함하는 반도체 실장 방법이 제공된다.(c) after curing the polymer, selectively removing and mounting a chip on the bump.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 범프 형성 방법 및 반도체 실장 방법은 단 1회의 스퀴지 전사만으로 소정 높이의 범프를 형성할 수 있고, 공정이 단순하며, 제조비용이 적고, 대량생산에 용이하다.As described above, the bump forming method and the semiconductor mounting method according to the present invention can form a bump having a predetermined height with only one squeegee transfer, the process is simple, the manufacturing cost is low, and the mass production is easy.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 범프 형성 방법 및 반도체 실장 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a bump forming method and a semiconductor mounting method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니며, 도면에 도시된 각 부재의 두께 및 크기는 설명의 편의를 위하여 과장되거나 축소될 수 있다.The accompanying drawings show exemplary embodiments of the present invention, which are provided merely to illustrate the present invention in detail, and thus the technical scope of the present invention is not limited thereto. The thickness and size may be exaggerated or reduced for convenience of description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 범프 형성 방법에 사용되는 도전 접속제를 나타내는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 범프 형성 방법을 나타내는 요부 공정도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a conductive connecting agent used in a bump forming method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a main process diagram illustrating a bump forming method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 범프 형성 방법은 (a) 도전층(11)이 형성된 기판(10)에 상기 도전층(11)에 대응되는 개구부(21)를 갖는 금속마스크(20)를 도전층(11)이 개구부(21) 내에 수용되도록 정렬시킨 후, 용융 가능하며, 1nm 내지 30㎛의 입경을 갖는 도전성 입자(2)와 상기 도전성 입자의 융점에서 경화되지 않는 폴리머(3)를 포함하는 도전 접속제(1)가 스퀴지(B)에 의해 마스크(20)의 개구부(21)에 전사되는 단계; (b)도전 접속제(1)를 상기 폴리머(3)의 경화가 완료되지 않는 온도까지 가열하여 도전성 입자(2)로 도전층(11) 상에 범프를 형성하는 단계; 및 (c) 폴리머(3)를 경화시키는 단계를 포함한다.According to the bump forming method according to the exemplary embodiment of the present invention, (a) the conductive layer includes a
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 범프 형성 방법에 사용되는 도전 접속제(1)는 용융 가능하며, 1nm 내지 30㎛의 입경을 갖는 도전성 입자(2) 및 상기 도전성 입자(2)의 융점에서 경화되지 않는 폴리머(3)를 포함한다.Here, the conductive connecting
여기서, 상기 도전성 입자(2)는 상대적으로 저융점(약 250℃)을 갖는 금속, 비금속 및 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않으나, 예를 들어 도전층(11)은 주석(Sn), 인듐(In), 비스무스(Bi), 은(Ag), 동(Cu), 아연(Zn), 납(Pb), 카드뮴(Cd), 갈륨(Ga), 은(Ag) 및 타륨(Tl) 등으로 형성될 수 있고, 저온에서 용융 가능한 합금으로는 예를 들어, Sn-58Bi, Sn-48In, Sn-57Bi-1Ag, Sn-9Zn, Sn-8Zn-3Bi 및 Sn-3.5Ag 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Here, the
또한, 도전 접속제(2)는 탄소 나노 튜브를 더 포함할 수 있으며, 탄소 나노 튜브에 의해 기계적 강도가 향상되는 효과가 있다.In addition, the
또한, 상기 폴리머(3)는 도전성 입자(2)의 융점에서 경화되지 않는 것이면 제한 없이 사용될 수 있고, 이에 제한되지 않으나, 예를 들어 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 광경화성 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.In addition, the
열가소성 수지로는 초산비닐계 수지, 폴리비닐 부티날계 수지, 염화 비닐계 수지, 스틸렌계 수지, 비닐 메틸 에테르계 수지, 그리브틸 수지, 에틸렌-초산비닐 공중합계 수지, 스틸렌-부타디엔 공중합계 수지, 폴리 부타디엔 수지 및 폴리비닐 알코올계 수지 등을 들 수가 있으며, 열경화성 수지로서는, 에폭시계수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 페놀계 수지, 멜라민계 수지, 알키드계 수지, 요소수지 및 불포화 폴리에스테르수지 등을 사용할 수 있다.Examples of the thermoplastic resin include vinyl acetate resin, polyvinyl butynal resin, vinyl chloride resin, styrene resin, vinyl methyl ether resin, grevyl resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, styrene-butadiene copolymer resin, poly Butadiene resin and polyvinyl alcohol resin, and the like, and thermosetting resins include epoxy resins, urethane resins, acrylic resins, silicone resins, phenolic resins, melamine resins, alkyd resins, urea resins and unsaturated polyester resins. Etc. can be used.
또한, 광경화성 수지는 광중합성 모노머나 광중합성 올리고머와 광중합 개시제등을 혼합한 것으로, 광조사에 의해 중합 반응이 개시되는 특성을 갖는다. 이러한 광중합성 모노머나 광중합성 올리고머로는 (메타)아크릴산 에스테르류 모노머, 에테르 (메타)아크릴레이트, 우레탄 (메타)아크릴레이트, 에폭시 (메타)아크릴레이트, 아미노 수지 (메타)아크릴레이트, 불포화 폴리에스테르, 실리콘계 수지 등을 사용할 수 있다.Moreover, photocurable resin mixes a photopolymerizable monomer, a photopolymerizable oligomer, a photoinitiator, etc., and has a characteristic that a polymerization reaction is started by light irradiation. Such photopolymerizable monomers and photopolymerizable oligomers include (meth) acrylic acid ester monomers, ether (meth) acrylates, urethane (meth) acrylates, epoxy (meth) acrylates, amino resins (meth) acrylates, and unsaturated polyesters. , Silicone resins and the like can be used.
한편, 상기 도전성 입자(2)은 1nm 내지 30㎛의 입경을 가지며, 바람직하게 1nm 내지 30nm의 입경을 갖는다. 도전성 입자(2)은 입경 사이즈가 작을수록 저융점을 가지며, 이에 따라 반도체 장치에서 기판에 탑재되는 칩이나 전자 부품 등의 열화를 방지할 수 있다. 다만, 상기 수치보다 도전성 입자(2)의 입경이 큰 경우에는 융점이 높아져 전자 부품의 실장 공정 등에서 열화가 발생할 수 있다.On the other hand, the said
한편, 미세 피치화 및 저융점 공정의 관점에서 상기 도전성 입자(2)의 입경은 1nm 내지 30㎛이며, 바람직하게는 1nm 내지 30nm이다.On the other hand, the particle diameter of the said
또한, 도전 접속제(1)는 표면 활성화 수지를 더 포함할 수 있으며, 이러한 표면 활성화 수지는 도전성 입자(2)의 표면이나 도전층(11)의 표면을 환원시키는 환원성을 가지는 것으로, 예를 들어, 가열하여 유기산을 유리시키는 수지를 사용할 수 있다. In addition, the conductive connecting
상기 기판(10)은 반도체 기판 또는 칩일 수 있으며, 상기 도전층(10)은 전극 패드 또는 범프일 수 있다.The
기판(10) 및 금속마스크(20)를 정렬시킨 후, 도전 접속제(1)는 스퀴지(블레이드, B)에 의해 개구부(21) 내에 전사된다.After the
이후, 폴리머(3)의 경화가 완료되지 않는 온도까지 가열하면 폴리머(3)의 환원능력에 의해 표면 산화막이 제거된 도전성 입자(2)가 용융되고, 주변의 도전성 입자들과 융합하여 거대 구상 필러를 형성하게 된다.Subsequently, when the
상기 도전층(11)은 웨팅영역의 기능을 수행하며 가열공정을 통하여 도전 접속제(1)의 도전성 입자(2)가 유동하며, 그 표면에 범프가 형성된다. The
이렇게 형성된 용융 구상 필러는 필러 고유의 웨팅 특성에 의하여 도전층(11) 상에 따라 웨팅 거동을 발생시킨다. The molten spherical filler thus formed generates a wetting behavior along the
이때 폴리머(3)와 도전성 입자(2)의 비중차이로 인해 상대적으로 비중이 큰 도전성 입자(2)가 도전층으로 이동되어 금속학적 결합을 이루고, 비중이 작은 폴리머(3)는 외부로 밀려 나오게 된다. 또한 이러한 현상은 도전성 입자(2)의 도전층(1)에 대한 강한 젖음력에 수반되어 발생하게된다.At this time, due to the difference in specific gravity between the
이후, 본 발명의 일 실시예에 따른 범프 형성 방법은 폴리머를 경화시키는 단계를 거치게 되며, 외부로 밀려난 폴리머(3)의 경화가 완료되면 도전층(11) 상에는 도전성 입자(2)에 의해 범프가 형성되어 있고, 외부는 폴리머(3)에 의해 덮여있는 형상으로 제조가 완료된다. 이때 폴리머의 경화 방법은 폴리머의 종류에 따라 공지의 방법으로 진행될 수 있다.Subsequently, the bump forming method according to an embodiment of the present invention undergoes a step of curing the polymer, and when the curing of the
이후, 최종단계로써 비어 홀(11) 외부에 분포하는 폴리머(3)를 제거해주는 단계를 거칠 수 있다.Thereafter, as a final step, the
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 실장 방법은 (a) 도전층이 형성된 기판에 상기 도전층에 대응되는 개구부를 갖는 금속마스크를 도전층이 관통홀 내에 수용되도록 정렬시킨 후, 용융 가능하며, 1nm 내지 30㎛의 입경을 갖는 도전성 입자와 상기 도전성 입자의 융점에서 경화되지 않는 폴리머를 포함하는 도전 접속제가 스퀴지에 의해 마스크의 개구부에 전사되는 단계; (b)도전 접속제를 상기 폴리머의 경화가 완료되지 않는 온도까지 가열하여 도전성 입자로 도전층 상에 범프를 형성하는 단계; 및 (c) 폴리머를 경화시킨 후, 선택적으로 제거하고, 상기 범프 상에 칩을 실장하는 단계를 포함한다.In the semiconductor mounting method according to the embodiment of the present invention, (a) a metal mask having an opening corresponding to the conductive layer is arranged on a substrate on which the conductive layer is formed such that the conductive layer is accommodated in the through hole, and then melted, and is 1 nm. A conductive connecting agent comprising conductive particles having a particle diameter of about 30 μm and a polymer which is not cured at the melting point of the conductive particles is transferred to the opening of the mask by squeegee; (b) heating the conductive coupling agent to a temperature at which curing of the polymer is not completed to form bumps on the conductive layer with conductive particles; And (c) after curing the polymer, selectively removing and mounting the chip on the bump.
단계 (a) 내지 (b)는 도 2를 통하여 설명한 범프 형성 방법과 동일하고, 경화시킨 후, 선택적으로 제거하고, 상기 범프 상에 칩을 실장하는 단계가 포함된다.Steps (a) to (b) are the same as the bump forming method described with reference to FIG. 2, and after curing, selectively removed and mounting a chip on the bumps.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art having various ordinary knowledge of the present invention may make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. And additions should be considered to be within the scope of the following claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 범프 형성 방법에 사용되는 도전 접속제를 나타내는 개념도.1 is a conceptual diagram showing a conductive connecting agent used in the bump forming method according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 범프 형성 방법을 나타내는 요부 공정도.Figure 2 is a main process diagram showing a bump forming method according to an embodiment of the present invention.
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