KR101083492B1 - 반도체 소자 칩, 반도체 소자 칩을 사용하는 잉크젯 헤드 및 반도체 소자 칩의 전극을 접합하는 방법 - Google Patents

반도체 소자 칩, 반도체 소자 칩을 사용하는 잉크젯 헤드 및 반도체 소자 칩의 전극을 접합하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 반도체 소자 기판은 전극 패드, 반도체 소자 및 전극 패드를 가열하는 접속 히터를 포함하고, 접속 히터는 전기 접속할 수 있는 레벨까지 전극 패드를 가열할 수 있는 범위 내에 배치된다.
전극 패드, 반도체 소자, 히터, 절연층, 플라잉 도선

Description

반도체 소자 칩, 반도체 소자 칩을 사용하는 잉크젯 헤드 및 반도체 소자 칩의 전극을 접합하는 방법{SEMICONDUCTOR ELEMENT CHIP, INK JET HEAD EMPLOYING SEMICONDUCTOR ELEMENT CHIP, AND METHOD FOR BONDING ELECTRODES OF SEMICONDUCTOR ELEMENT CHIP}
본 발명은 반도체 소자 칩, 반도체 소자 칩을 사용하는 잉크젯 헤드 및 반도체 소자 칩의 전극에 플라잉 도선을 접합하는 방법에 관한 것이다.
반도체를 사용하는 장치의 분야에서, 고집적화를 달성하기 위해 TAB(Tape Automated Bonding) 및 FPC(FlexILBe Printed Circuit)과 같은 가요성 배선 시트를 사용하는 것이 알려져 있다.
도8a 및 도8b는 가요성 배선 시트와 반도체 소자 칩 사이의 전기 접합부의 개략도이다. 도8a는 전기 접합부의 평면도이고, 도8b는 도8a의 선E-E에서의 전기 접합부의 단면도이다.
도8a 및 도8b를 참조하면, 도면 부호 101은 실리콘(Si) 등으로 만들어진 반도체 소자 칩을 나타내며, 도면 부호 102는 플라잉 도선(105)을 갖는 가요성 배선 시트를 나타낸다. 플라잉 도선(105)은 일종의 전극이며, 가요성 배선 시트(102)의 패턴화된 전기 배선의 일체부이다. 가요성 배선 시트(102)는 반도체 소자 칩(101)을 수용하기 위한 직사각형 디바이스 홀(103)을 구비한다. 반도체 소자 칩(101)은 직사각형 디바이스 홀(103) 내에 배치되며, 지지 부재(109)에 견고하게 부착된다. 가요성 배선 시트(102)의 층은 폴리이미드와 같은 절연 수지로 형성된 편평형 베이스 필름(104)이다. 편평형 베이스 필름(104)의 하향면(도8b에서) 상에 구리와 같은 전기적 도전성 금속 물질로 만들어진 금속박을 접합하고, 포토리소그래피에 의해 원하는 패턴으로 금속박을 에칭함으로써 플라잉 도선(105)이 형성된다. 에칭 공정 후에, 플라잉 도선(105)의 하향면은 금, 주석, 땜납 등에 의해 도금된다. 추가로, 노출하고 싶지 않은 가요성 배선 시트(102)의 하향면의 금속 영역은 저항층(108) 등으로 피복된다. 또한, 전술한 공정 동안 가요성 배선 시트(102)의 (도시되지 않은) 내부 도선, (도시되지 않은) 외부 도선 등이 형성된다. 가요성 배선 시트(102)의 외부 도선은 장치의 주 조립체에 가요성 배선 시트(102)를 전기적으로 접속하기 위한 전극 패드이다.
또한, 플라잉 도선(105)은 가요성 배선 시트(102)로부터 직사각형 디바이스 홀(103)의 내향으로 연장하도록 형성된다. 반도체 소자 칩(101)에는 반도체 소자 칩(101)의 기판의 상부면 상에 복수의 전극 패드(106)가 제공된다. 전극 패드(106)는 알루미늄 등으로 만들어진다. 각 전극 패드(106)는, 플라잉 도선(105)의 선단부와 전극 패드(106) 사이에 스터드 범프(107)가 존재하는 상태로, 가요성 배선 시트(102)의 디바이스 홀(103)의 내향으로 연장된 대응하는 플라잉 도선(105)의 선단부와 전기적으로 접속된다.
더 구체적으로는, 전극 패드(106)에는 전극 패드(106)의 상부면 상에 금과 같은 금속 물질로 미리 형성된 돌출부인 스터드 범프(107)가 형성된다. 플라잉 도선(105)과 대응하는 전극 패드(106)의 사이의 전기적 접속을 성립하기 위한 수단으로서, 우선 플라잉 도선(105)의 선단부가 전극 패드(106)의 스터드 범프(107) 상에 배치되고, 그 후 선단부가 (도시되지 않은) 접합 툴을 사용하여 스터드 범프(107) 상에 가압되어서, 플라잉 도선(105)이 스터드 범프(107)에 접합되어 전극 패드(106)와 플라잉 도선(105) 사이의 전기적 접속이 이루어진다.
전술한 접합 공정 동안, 반도체 소자 칩(101)과 가요성 배선 시트(102)가 견고하게 고정되는 지지 부재(109)는 흡착 등에 의해 접합 스테이지에 견고하게 고정 유지되어, 가요성 배선 시트(102)와 반도체 소자 칩(101) 사이에 만족스러운 전기 접속이 이루어지도록 한다. 또한, 접합 공정과 관련된 전체 작업편은 플라잉 도선(105)을 스터드 범프(107)에 효과적으로 접합하도록 가열 유지된다.
전술한 접합 공정과 관련된 작업편을 가열하는 방법으로서, 가열 블록과 접촉하게 작업편을 배치시킴으로써 야기되는 열전도를 사용하여 작업편을 가열하는 것이 일반적인 방식이 있다. 그러나, 이 방법은 작업편이 가열 블록과 완전하게 접촉하게 배치될 수 없거나 그와 유사한 상황에서는 열이 가열 블록으로부터 작업편으로 효과적으로 전도되지 않는다는 문제가 있다. 이 문제에 대한 해결책으로서, 예컨대, 일본공개실용신안출원 소64-18735호에 개시된 가열 방법을 채택하는 것이 가능하다. 이 출원에 따르면, 반도체 소자를 사용하는 장치를 조립하는 장치에는 가열 광원과 집광부(포커싱부)가 제공되고, 전극 패드(106)와 플라잉 도 선(105) 사이에 만족스러운 전기 접속을 만드는 전술한 공정은 플라잉 도선(105)과 반도체 소자 칩(101)을 방사 가열하여 수행된다.
추가로, 전술한 것과 같은 접합 공정은 통상 ILB(Inner Lead Bonding)이라고 부른다.
ILB 공정은 크게 둘로 구분될 수 있다. 하나는 갱 접합(gang bonding)이라 하고, 다른 하나는 싱글 포인트 접합(single-point bonding)이라 한다. 갱 접합의 경우, 가요성 배선 시트의 모든 플라잉 도선 또는 가요성 배선 시트의 에지 중 어느 하나로 연장된 모든 플라잉 도선과, 대응하는 스터드 범프가 접합 툴을 사용하여 일대일로 일괄적으로 접속된다. 싱글 포인트 접합의 경우, 가요성 배선 시트의 플라잉 도선과 대응하는 스터드 범프가 선택적으로, 개별적으로 그리고 순차적으로 일대일 접속된다.
갱 접합 방법 또는 싱글 포인트 접합 방법 중 어느 것이 사용되더라도, 접속될 부분은 접속동안 계속해서 고온 가열된다. 더 구체적으로는, 플라잉 도선이 갱 접합 방법에 의해 대응하는 스터드 범프에 접합되는 경우, 접합 툴은 약 500℃까지 가열될 필요가 있으며, 반면 싱글 포인트 접합 방법이 사용되는 경우, 작업편은 약 200℃까지 가열되어야 한다. 어떤 경우든, 고온 접합 툴 또는 작업편이 전극 패드 상에 배치된 플라잉 도선 상에 가압되어 도선과 패드를 그 경계면에서 서로 접합한다.
일반적으로, (주로 절연성 유기 수지로 형성된) 베이스 필름(104)의 선팽창 계수와 {구리(Cu)로 형성된} 플라잉 도선(105)의 선팽창 계수는 {실리콘(Si) 등으 로 형성된} 반도체 소자 칩(101)의 기판의 선팽창 계수보다 훨씬 크다. 따라서, 반도체 소자 칩(101) 상의 소정의 전극{전극 패드(106)}이 가열 전에 대응하는 플라잉 도선(105)과 완전하게 (완전하게 접촉되어) 정열되었더라도, 종종 가요성 배선 시트(102)의 열팽창에 따라 서로 어긋나게 된다.
전술한 문제에 대한 해결책 중 하나가 일본공개특허출원 제2003-7765호에 개시되어 있다. 이 출원에 따르면, 플라잉 도선 피치는 베이스 필름(104)의 열팽창 양을 고려하여 설정된다. 또한, 플라잉 도선의 변위량을 스터드 범프에 비해 더 넓게 되도록 플라잉 도선을 형성함으로써 변위를 보상하는 것도 이 출원에 개시되어 있다.
최근, 가요성 배선 시트의 크기를 감소시키는 것이 더욱더 요구되는 반면, 가요성 배선 시트 상의 접합 포인트 수는 계속 증가하고 있다. 그러나, 반도체 소자 칩 크기는 반도체 소자 칩의 비용에 의해 어느 정도로 결정된다. 따라서, 전기 접점 피치를 감소시키는 것이 요구된다. 전기 접점 피치를 감소시키기 위해서는, 전극 패드 피치의 크기가 감소하여야 하고, 그로 인해 스터드 범프의 크기도 감소하여야 한다. 스터드 범프의 크기를 감소시키기 위해서는, 플라잉 도선의 폭이 감소하여야 한다. 플라잉 도선의 폭의 감소는 플라잉 도선과 전극 사이의 접촉 면적을 감소시킨다.
피치가 극히 작은 플라잉 도선의 그룹이 또한 피치가 극히 작은 대응하는 전극 패드의 그룹과 ILB 공정을 사용하여 접합되는 경우에, ILB 공정으로부터의 가열로 인해 팽창된 플라잉 도선은 종종 플라잉 도선이 접합될 전극 패드의 근처에 위 치된 전극 패드와 접촉하게 된다.
또한, 가요성 배선 시트와 반도체 소자 칩은 지지 부재에 고정식으로 유지되면서 가열된다. 따라서, 가요성 배선 시트의 플라잉 도선은 열팽창된 상태로 반도체 소자 칩의 전극 패드에 접합된다. 접합 공정이 완료된 후에, 가요성 배선 시트와 반도체 소자 칩은 상온까지 냉각된다. 또한, 각 플라잉 도선과 대응하는 전극 패드 사이에 스터드 범프가 있으며, 이 스터드 범프는 또한 접합 공정 동안 가열된다. 따라서, 스터드 범프와 전극 패드 사이의 접합 영역이 냉각됨에 따라, 반도체 소자 칩과 가요성 배선 시트 사이의 선팽창 계수의 차이로 인해 접합 영역에 응력이 발생한다. 이 응력은 전극 패드와 대응하는 스터드 범프 사이의 경계면, 그리고 스터드 범프와 대응하는 플라잉 도선 사이의 경계면에 집중되고, 종종 스터드 범프로부터 전극 패드를 분리시키고 그리고/또는 스터드 범프로부터 플라잉 도선을 분리(단선)시킨다.
전술한 바와 같이 전기 접속부의 피치가 감소함에 따라, 플라잉 도선은 폭이 감소하는 경향이 있다. 따라서, 전술한 냉각 기간 동안 발생하는 응력은 더 좁은 플라잉 도선에 의해 흡수되어야 한다. 즉, 응력은 접합 강도가 더 낮은 더 작은 접촉 영역에서 흡수되어야 한다. 따라서, 플라잉 도선과 전극 패드는 서로 분리되기 쉽다.
또한, 최근 잉크젯 프린터는 속도 뿐만 아니라 화질도 향상되고 있다. 즉, 잉크 액적이 토출되는 구멍 수 및 구멍 밀도가 증가하고 있다. 즉, 잉크 토출 구멍의 수 이외에, 잉크 액적을 토출하는 기록 소자의 수, 기록 소자를 구동하기 위 한 소자의 수 등이 증가하고 있으며, 그에 따라 반도체 소자 칩 상에 배선 및 전기 접점의 수가 증가하고 있다.
그러나, 반도체 소자 칩을 사용하는 장치, 특히 고정밀도로 잉크 액적을 토출할 것이 요구되는 잉크젯 프린터의 경우에, 반도체 소자 칩과 가요성 배선 시트는 미리 지지부에 고정식으로 부착되어야 한다. 따라서, 전술한 것과 유사한 문제가 발생한다.
본 발명은 전술한 문제를 고려한 것이다. 따라서, 본 발명의 주 목적은 플라잉 도선과 전극 패드 사이의 선팽창 계수의 차이에 기인한 가요성 배선 시트의 플라잉 도선과 반도체 소자 칩의 대응하는 전극 패드 사이의 불만족스러운 접합을 방지할 수 있는 반도체 소자 칩과, 이러한 반도체 소자 칩을 사용하는 잉크젯 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 가요성 배선 시트의 플라잉 도선과 반도체 소자 칩의 전극을 접합하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 전극 패드와, 반도체 소자와, 전극 패드를 가열하기 위한 접속 히터를 포함하고, 접속 히터는 전극 패드를 전기 접속 가능한 레벨까지 가열할 수 있는 범위 내에 배치되는 반도체 소자 기판이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 제1 태양의 반도체 소자 기판과, 반도체 소자 기판 상에 제공되고, 기록액을 토출하는 에너지를 발생시키기 위한 토출 에너지 발생 소자와, 전극 패드와 전기 접속하는 전기 접점을 포함하고, 에너지 발생 소자에 전기 펄스를 인가하기 위한 전기 배선 부재를 포함하는 잉크젯 헤드가 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 전극 패드와, 전극 패드 상의 스터드 범프와, 반도체 소자가 형성된 반도체 소자 기판용 전기 접속 방법이며, 플라잉 도선을 스터드 범프 위에 비접촉으로 배치하는 단계와, 전극 패드를 전기 접속 가능한 레벨까지 가열할 수 있는 범위 내에 전극 패드를 가열하기 위한 접속 히터를 제공하는 단계와, 접속 히터를 통전하는 단계와, 플라잉 도선을 전극 패드에 압박하는 단계를 포함하는 반도체 소자 기판용 전기 접속 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 제1 부재의 제1 전극과 제2 부재의 제2 전극을 서로 접속하는 접속 방법이며, 제1 부재에 제1 전극을 가열하기 위한 가열 수단을 마련하는 단계와, 가열 수단에 의해 제1 전극을 소정의 온도로 가열하는 단계와, 제1 전극과 제2 전극을 서로 접속하는 단계를 포함하는 접속 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 반도체 소자 칩의 기판과 가요성 배선 시트 (내부 도선) 사이의 선팽창 계수의 차이에 기인한, 전극 패드와 가요성 배선 시트의 대응하는 내부 도선 사이의 불만족스러운 접합을 방지할 수 있는 반도체 소자 칩과, 이러한 반도체 소자 칩을 사용하는 잉크젯 헤드와, 가요성 배선 시트의 내부 도선에 이러한 반도체 소자 칩의 전극을 접합하는 방법을 제공하는 것이 가능하다.
본 발명이 관련된 전기 접합부는 반도체 소자 칩의 전극 패드와 가요성 배선 시트의 대응하는 플라잉 도선 사이의 전기적 전도 접합부, 또는 전기 접합부를 형성하는 것이 가능하도록 하는 구조적 배열이다. 전극 패드의 물질과 플라잉 도선의 물질이 전극 패드와 플라잉 도선이 서로 직접 접합될 수 있는 경우에는, 전극 패드와 플라잉 도선 사이에 다른 물질편을 배치하는 것이 불필요하다. 즉, 전극 패드와 플라잉 도선 사이에 다른 물질편을 배치하는 것은 본 발명의 주목적이 아니 다. 그러나, 전극 패드와 플라잉 도선 사이에 전극 패드와 플라잉 소자를 서로 더 쉽게 접합할 수 있는 다른 물질편을 배치하는 것이 양호할 때는, 예컨대 스터드 범프와 같은 물질편이 전극 패드와 플라잉 도선 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 목적, 특징 및 잇점이 첨부 도면과 결합하여 이하의 본 발명의 양호한 실시예의 설명을 참조하면 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 양호한 실시예를 참조하여 설명될 본 발명은 제1 전극, 즉 반도체 소자 칩과 같은 제1 부재가 갖는 전극과, 제2 전극, 즉 배선 시트와 같은 제2 부재가 갖는 플라잉 도선을 접합하는 방법이다. 더 구체적으로, 제1 부재에는 제1 부재의 전극을 가열하는 전용의 가열 수단이 제공되고, 제1 부재의 전극을 제2 부재의 전극에 접합하여 2개의 전극 사이에 전기 접속을 이룰 때 제1 부재의 전극은 가열 수단을 사용하여 미리 설정된 레벨까지 가열된다. 즉, 제1 부재의 전극과 제2 부재의 전극은, 제1 부재의 전극이 2개의 전극이 만족스럽게 접합될 수 있는 레벨까지 가열된 후에 접합된다.
(제1 실시예)
도1a 및 도1b은 본 발명의 양호한 제1 실시예에서 반도체 소자 칩의 전극 패드 그룹 및 가요성 배선 시트의 대응하는 내부 도선(플라잉 도선)의 그룹 사이에 전기 접합부의 개략도이다. 도1a는 접합부의 평면도이고, 도1b는 도1a 내의 선A-A에서의 접합부의 단면도이다.
도1a 및 도1b를 참조하면, 도면 부호 110은 전극 패드(106)를 대응하는 플라 잉 도선(105)에 접합할 때 전극 패드(106)를 가열하는 전용의 히터를 나타낸다. 히터(110)는 성막 기술을 사용하여 반도체 소자 칩(101)의 기판 상에 형성되고, 전극 패드(106)와 히터(110) 사이에 절연층(112)이 배치되는 상태로 전극 패드(106)의 바로 아래 또는 대략 아래에 있다. 히터(110)는 반도체 소자 칩(101)의 기능을 손상시키지 않고 플라잉 도선(105)에 만족스럽게 접합될 수 있는 레벨까지 전극 패드(106)를 가열할 수 있는 영역 내에 있다. 절연층(112)은 반도체막을 형성하는데 사용되는 SiN 등으로 형성된다. 히터(110)와, 접합을 위해 가열될 전극 패드(106)는 절연층(112)에 의해 서로 전기적으로 절연된다. 히터(110)는 통전에 의해 발열하는 TaSiN 등으로 형성된 발열 저항층으로 구성되는 반면, 전극층(전기 배선)은 발열층 상에 Al 등으로 형성되고, 복수의 전극 쌍이 미리 정해진 크기의 간격으로 발열층 상에 형성된다. 각 전극(111) 쌍에 통전함에 따라, 전극(111) 쌍 사이에 있는 발열 저항층 부분이 발열된다. 히터(110)는 전극 패드(106)를 가열하기 위한 히터의 예일 뿐이며, 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다. 즉, 발열 성능을 높이기만 한다면 히터(110)용 재료로 임의의 금속 물질이 사용될 수 있다.
도2a 및 도2b는 가요성 배선 시트(102)의 플라잉 도선(105, 내부 도선) 그룹과 반도체 소자 칩(101)의 전극 패드(106) 그룹 사이의 전기 접합부 및 ILB 장치(200)의 부분의 개략도이다. 도2a는 전기 접합부와 ILB 장치(200)의 부분의 평면도이고, 도2b는 도2a의 선B-B에서 전기 접합부와 ILB 장치(200)의 부분의 단면도이다.
도2a 및 도2b를 참조하면, ILB 장치에는 전력을 히터(110)에 공급하도록 반 도체 소자 칩(101)의 히터 전극(111)과 접촉하여 배치될 수 있는 전극 접점부(201)가 제공된다. 전극 접점부(201)에는 히터(110)를 발열하기 위해 전력을 전극 접점부(201)에 공급하기 위한 전원(202)이 제공된다.
전극 패드 히터(110)를 발열시키는 순서는 다음과 같다.
반도체 소자 칩(101)과 가요성 배선 시트(102)는 각 플라잉 도선(105)이 대응하는 전극 패드(106)의 스터드 범프(107) 상에 있도록 배치된다. 플라잉 도선(105)은 외부 전기 신호, 반도체 소자 칩(101)을 구동하기 위한 전력 등을 반도체 소자 칩(101)의 전극 패드(106)에 공급하기 위한 전기 배선 부재의 일부이다. 이들은 전기 도선으로서 가요성 배선 시트(102)로부터 연장되는 식으로 가요성 배선 시트(102)에 부착된다.
이 단계에서, 플라잉 도선(105)과 대응하는 스터드 범프(107)는 서로 접촉하여 배치되지 않는다. 서로 접촉하게 되더라도, 둘 사이에 열전도가 없도록 접촉하는 것이 바람직하다. 즉, 실질적으로 둘 사이에 접촉이 없는 것이 바람직하다. 다시 말해, 둘이 접합되도록 가열되기 직전까지, 플라잉 도선(105)은 가열되지 않고, 그로 인해 플라잉 도선(105)이 열팽창(특히, 길이 방향으로)에 의해 변형되는 문제가 방지된다.
다음으로, 전력이 전원(202)으로부터 전극 패드 히터(110)로 공급된다. 그 후, 패드 히터(110)가 {전극 패드(106)와 플라잉 도선(105)을 서로 접합하기 위한 열에너지를 공급하기에 충분히 높은} 미리 설정된 온도에 도달된 후에, 패드 히터(110)와 플라잉 도선(105) 사이의 접합부의 온도가 미리 설정된 레벨로 유지되도 록 전력을 전극 패드 히터(110)에 공급하면서, 전극 패드(106)에 대한 플라잉 도선(105)의 접합이 개시된다. 그 후, 플라잉 도선(105)은 지그를 사용하여 전극 패드(106)와 플라잉 도선(105) 사이에 전극 패드(106) 상에 스터드 범프(107)가 존재하는 상태로 전극 패드(106)를 향해 가압된다. 이 단계 동안, 종래의 어떤 ILB의 경우와도 달리, 플라잉 도선(105)은 고온 접합 툴 또는 작업편에 의해 가압되지 않는다. 대신에, ILB에 요구되는 열에너지가 전극 패드(106) 아래에 위치된 접합 히터(110)로부터 제공된다. 전술한 단계를 통해 스터드 범프(107)와 플라잉 도선(105)의 서로간의 접합이 완료된 후에, 전원(202)으로부터 전압의 인가가 종료된다. 그리고, ILB 장치(200)의 전극 접점부(201)는 접합 히터(110)의 전극(111)으로부터 접속 해제되고, ILB 장치(200)는 반도체 소자 칩(101)으로부터 떨어져 이동된다. ILB 단계 동안 접합 히터(110)의 전극(111)에 제공된 전력은 열에너지가 적절한 ILB에 필요한 양만큼 공급되기 위해 필요한 전압값 및/또는 전류값으로 제어될 수 있다.
전술한 바와 같이, 전극 패드(106)는 플라잉 도선(105)이 전극 패드(106)에 접합되기 전에 접합 히터(110)에 의해 가열된다. 따라서, 플라잉 도선(105)은 과도한 열을 받지 않는다. 따라서, 실질적으로 열팽창에 기인한 플라잉 도선(105)의 변형이 없으면서 전극 패드(106)에 플라잉 도선(105)을 접합하는 것이 가능하다. 따라서, 플라잉 도선(105)이 전극 패드(106)에 불만족스럽게 접합되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 플라잉 도선(105)은 실질적으로 플라잉 도선(105)의 위치 편향없이 접합된다. 따라서, 플라잉 도선(105)과 전극 패드(106) 사이의 접합부가 냉각 될 때, 실질적으로 접합부에 응력이 발생하지 않고, 접합부의 냉각 후에 실질적으로 접합부 내의 응력이 없다. 또한, 이 처리는 ILB 공정이 수행되는 온도 레벨의 제어에 의해 더욱 쉽게 되고, 또한 전극 패드(106)와 스터드 범프(107)에 가해질 수 있는 열의 양이 더욱 커지고, 그에 따라 종래의 어떤 처리에 비해서도 미리 설정된 정도까지 전극 패드(106)의 온도를 승온시키는데 걸리는 시간이 더욱 짧아진다. 더욱이, 플라잉 도선(105)이 불필요하게 가열되지 않는다. 따라서, 이 처리는 접합부가 냉각하는데 걸리는 시간이 짧다. 따라서, 이 처리는 ILB에 요구되는 시간 길이를 감소시킬 수 있다.
또한, 복수의 내부 도선이 대응하는 전극에 접합되는 동안 내부 도선 접합 히터는 유지되고, 그에 따라 열은 접합부를 통해 접합의 초기 단계에 생성된 접합부의 플라잉 도선(105)에 계속해서 전도된다. 이 열전도는 플라잉 도선 전체가 대응하는 전극 패드(106)에 접합된 후에 접합 히터(110)에 대한 전력 공급이 차단될 때까지 계속된다. 따라서, 열팽창에 기인한 플라잉 도선(105)의 위치 편향은 완료된 접합부에서 계속해서 발생된다. 그러나, 단일 플라잉 도선(105)을 대응하는 전극 패드(106)에 접합하는데 걸리는 시간은 약 0.05초로 매우 짧다. 따라서, 30개의 플라잉 도선(105)이 접합되어야 하더라도, 플라잉 도선(105)에 열이 전도되는 시간은 약 1.5초이다. 따라서, ILB 공정이 개시될 때까지 가열된 플라잉 도선(105)이 접합되기 전에 접합에 충분한 고온으로 승온되지는 않는다. 따라서, 접합된 순차가 더 높은 일부 플라잉 도선(105)이 접합 순서 마지막까지 위치 편향되더라도, ILB 공정의 완료 후 접합부가 냉각되고 접합부가 상온으로 된 후 그 위치 편향량은 접합부 내의 응력이 실질적으로 발생하지 않을 정도로 충분히 작다.
기본적으로, 반도체 소자 칩(101)은 반도체 소자 칩을 사용하는 장치 내에 부품으로 배치된 후 상온에서 사용된다. 즉, 본 실시예에서 ILB 공정은 종래 기술에 따른 ILB 공정이 반도체 소자 칩(101)에 가하는 온도와 같은 높은 온도를 반도체 소자 칩(101)에 인가하지 않는다. 즉, 반도체 소자 칩(101)의 플라잉 도선(105)이 전술한 접합 방법을 사용하여 가요성 배선 시트(102)의 전극 패드에 접합되면, 실질적으로 반도체 소자 칩(101)과 가요성 배선 시트(102) 사이의 전기 접합부가 응력을 받을 위험이 없다. 다시 말해, 본 실시예에서의 내부 도선 접합 방법은 가요성 배선 시트(102)와 반도체 소자 칩(101) 사이의 전기 접합부의 신뢰성의 관점에서 가요성 배선 시트(102)와 반도체 소자 칩(101)을 사용한 장치를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 본 실시예가 적용될 수 있는 장치의 일예는 도3에 도시된 프린터 등에 장착되는 잉크젯 헤드이다.
도3에 도시된 잉크젯 헤드는 반도체 소자 칩(101)과, 반도체 소자 칩(101)의 상부측 상에 배치된 액체 통로 형성 부재(116)를 구비한다. 액체 통로 형성 부재(116)는 잉크와 같은 기록액의 액적이 토출되는 액체 토출 구멍(117)의 열을 구비한다. 액체 통로 형성 부재(116)는 그 액체 토출 구멍(117)이 액체 토출 에너지 발생 소자{발열 저항체로 된 히터(120)}와 일대일로 대면하도록 배치된다. 잉크젯 헤드는 또한 기록 칩으로서의 반도체 소자 칩(101) 뿐만 아니라, 반도체 소자 칩(101, 기록 칩)에 기록액을 공급하는 공급 부재(109)와, 가요성 배선 시트(102) 를 구비한다. 가요성 배선 시트(102)는 각 액체 토출 에너지 발생 소자에 전기 펄스를 인가하여 잉크젯 헤드로부터 기록액을 토출하기 위한 구성 성분이다. 또한, 잉크젯 헤드는 각 컬러 잉크 용기(118)로부터 지지 부재(109)로 기록액을 공급하는 잉크 공급 유닛(119)을 구비한다.
잉크젯 헤드에 사용되는 반도체 소자 칩에 관해서는, 잉크젯 헤드가 잉크 액적을 토출하도록 하는 소자의 일예인 액체 토출 히터(120) 각각에 전력을 공급하기 위한 전기 회로부는 내부 도선 접합 히터(110)의 전극(111)에 전력을 공급하기 위한 전기 회로부와는 상이하다. 즉, 반도체 소자 칩(101)은, 내부 도선 접합 히터(111)에 전력을 공급하는 전기 회로부가 제품이 사용될 때 잉크 토출 제품의 기능에 영향을 끼치는 어떠한 문제도 발생시키지 않도록 구성된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에서의 ILB 방법의 사용은 전술한 잉크젯 헤드의 기록 칩에 기록 소자를 구동하는 전력을 공급하기 위한 플라잉 도선을 기록 칩의 전극에 접합하는데 사용되더라도 전술한 바와 같은 효과를 제공할 수 있다.
(제2 실시예)
도4a 및 도4b는 본 발명의 양호한 제2 실시예를 도시한 도면이다. 본 실시예에서, 내부 도선 접합 히터(110)는 히터(110)가 전극 패드(106) 바로 아래에 배치되는 대신에 반도체 소자 칩(101)의 전극 패드(106) 바로 근처에 있도록 반도체 소자 칩(101)의 기판 상에 배치된다. 도4a는 반도체 소자 칩(101)과 가요성 배선 시트(102) 사이의 전기 접합부의 평면도이고, 도4b는 도4a 내의 선C-C에서의 전기 접합부의 단면도이다. 또한, 본 실시예에서, 전극 접합 히터(110)는 전극 패 드(106) 및 내부 도선(105)이 반도체 소자 칩(101)의 기능을 손상시키지 않고 일대일로 서로 만족스럽게 접합될 수 있는 레벨까지 히터(110)가 전극 패드(106)를 가열할 수 있는 영역 내에 배치된다. 본 실시예에서 플라잉 도선(105)을 대응하는 전극 패드(106)에 접합하는 방법은 제1 실시예와 동일하다.
본 실시예의 ILB 접합 방법은 전극 패드(106)에 접속될 전기 배선과 전극 패드(106)가 절연층(112) 상에 형성될 필요가 없다. 따라서, 절연층(112)과 각 전극 패드(106) 사이의 접촉 상태, 절연층(112)의 에지와 전기 배선 사이의 단차부 범위의 상태, 즉 반도체 소자 칩(101)을 사용한 장치의 신뢰성에 영향을 미치는 요소들을 고려할 필요가 없다.
또한, 본 실시예가 잉크젯 헤드를 제조하는데 사용되는 경우, 잉크젯 히터(120)와 전극 접합 히터(110)는 동시에 동일 재료로 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예는 잉크젯 헤드 제조 단계 수를 감축시킬 수 있고, 또한 잉크젯 헤드 제조 공정을 간소화시킬 수 있다.
(제3 실시예)
도5는 본 실시예의 양호한 제3 실시예를 도시한 도면이다. 본 실시예에서, 온도 감지 다이오드 등과 같은 온도 감지 수단(113)이 전극 패드(106)가 위치되는 영역에 인접하여 배치된다. 본 실시예에서 전극 패드(106)에 플라잉 도선(105)을 일대일로 접합하는 방법은 제1 실시예와 동일하다.
본 실시예의 경우, 접합부가 전극 접합 히터(110)에 의해 가열되는 동안 전기 접합부의 온도를 더 쉽게 제어하기 위한 수단으로 온도 감지 수단(113)이 제공 된다. 온도 감지 수단(113)으로부터의 출력 신호가 온도 감지 수단(113)의 전극(114)으로부터 출력된다. 온도 감지 수단(113)에 의해 검출된 전기 접합부의 온도 레벨을 기초로 하여, 전기 접합부의 온도가 전극 접합을 만족시키는 범위 내에 있도록 히터(110)에 전력 공급을 제어(단속)함으로써 전기 접합부의 온도가 제어될 수 있다. 온도 감지 수단(113)의 열특성으로 인해, 필요하다면 2개 이상의 온도 감지 수단(113)이 사용될 수 있다.
본 실시예의 전극 접합 방법은 또한 잉크젯 헤드의 기록 칩으로 사용되는 반도체 소자 칩과 양립할 수 있다.
(제4 실시예)
도6은 본 발명의 양호한 제4 실시예를 도시한 도면이다. 본 실시예에서, 전압이 반도체 소자 칩(101)의 전극 접합 히터(110)에 인가되기 위해 거치는 단자(115)는 가요성 배선 시트(102)의 외부 단자의 그룹의 일부로서 형성된다. 가요성 배선 시트(102)의 이 외부 단자 그룹은 전기 신호, 전력 등이 반도체 소자 칩(101)의 전극 패드(106)에 공급되기 위해 거치는 전극 패드의 그룹이다. 본 실시예에서 전극 패드(106)에 플라잉 도선(105)을 일대일로 접합하기 위한 방법은 제1 실시예와 동일하다.
본 실시예의 경우, 플라잉 도선(105)은 전극 패드(106)와 플라잉 도선(105)이 일대일로 접합되기 전에 전극 접합 히터(110)의 전극(111)에 접합된다. 전압은 단자(115)를 통해 외부 전원으로부터 전극 접합 히터(110)에 인가된다.
본 실시예는 또한 잉크젯 헤드의 기록 칩으로 사용될 수 있는 반도체 소자 칩과 양립될 수 있다.
본 실시예는 전력을 반도체 소자 칩(101)의 전극 접합 히터(110)에 공급하는 전극(115)이 기판상의 가용 공간으로 인해 반도체 소자 칩(101)의 기판 상에 형성될 수 없거나, 또는 전극(115)이 ILB 장치(200)의 전극 접점부(201)와 전극(115) 사이의 접촉 영역의 크기가 불충분할 정도로 크기가 감소될 때 유용하다.
(제5 실시예)
도7a 및 도7b은 본 발명의 양호한 제5 실시예를 도시한 도면이다. 본 실시예에서, 히터(110)의 전극(111)을 통해 전극 접합 히터(110)에 인가될 전압은 펄스 신호의 형태로 인가된다. 도7a는 가요성 배선 시트(102)와 반도체 소자 칩(101) 사이의 전기 접합부의 평면도이고, 도7b는 도7a의 선D-D에서의 전기 접합부의 단면도이다.
도7a 및 도7b를 참조하면, ILB 장치(200)는 전압 변환 유닛(203)이 전극 접점부(201)와 전원(200) 사이에 배치되도록 구성된다. 본 실시예에서 전극 패드(106)에 플라잉 도선(105)을 일대일로 접합하기 위한 방법은 제1 실시예와 동일하다.
본 실시예는 또한 잉크젯 헤드의 기록 칩으로 사용되는 반도체 소자 칩과 양립할 수 있다.
본 실시예는 전극 접합 히터(110)에 인가되는 전압을 일정하게 유지하는 것이 가능하여, 전극 접합 히터(110)의 온도를 미리 설정된 레벨로 더 쉽게 유지할 수 있다. 더 구체적으로는, 전극 접합 히터(110)의 온도는 미리 설정된 레벨에 도 달된 후에라도 변동되기 쉽다. 본 실시예는 전극 접합 히터(110)의 열특성을 기초로 펄스 신호 길이를 미리 설정함으로써, 이 온도 변동량을 미리 설정된 범위 내에 더욱 쉽게 유지하도록 한다.
본 발명의 양호한 제1 내지 제5 실시예를 사용하여 설명된 본 발명은 전극의 접합을 위한 전용 발열 저항체인 전극 접합 히터를 막 형성 기술을 사용하여 반도체 소자 칩의 기판 상에 형성하고, 전극 접합 히터에 의해 전극 패드를 계속 가열하면서 반도체 칩의 전극 패드에 가요성 배선 시트의 플라잉 도선(내부 도선)을 접합한다. 그러나, 플라잉 도선은 플라잉 도선의 실제 접합 바로 전까지 가열되지 않는다. 따라서, 플라잉 도선의 열팽창에 기인한 플라잉 도선의 실질적인 변형 없이 플라잉 도선을 접합하는 것이 가능하다. 따라서, 반도체 칩과 가요성 배선 시트 사이의 전기 접합부가 상온으로 냉각된 후에라도, 전기 접합부 내에는 실질적으로 응력이 없어서, 가요성 배선 시트의 임의의 플라잉 도선이 반도체 칩의 대응하는 전극 패드로부터 분리하기 쉽지 않게 된다. 즉, 본 발명은 반도체 칩과 가요성 배선 시트 사이의 전기 접합을 신뢰성 있게 향상시킬 수 있다.
본 발명은 본 명세서에 개시된 구성을 참조로 설명되었지만, 전술한 설명에 한정되지 않으며, 본 출원은 첨부된 특허청구범위의 범주 또는 발명의 목적 내에서 가능한 수정 또는 변형을 포함한다.
도1a 및 도1b은 본 발명의 제1 실시예에서 가요성 배선 시트의 내부 도선(플라잉 도선)과 반도체 소자 칩의 전극 패드 사이의 전기 접합부의 개략도.
도2a 및 도2b는 본 발명의 제1 실시예에서 가요성 배선 시트의 내부 도선(플라잉 도선)과 반도체 소자 칩의 전극 패드 사이의 전기 접합부 및 ILB 장치(200)의 부분의 개략도.
도3은 잉크젯 헤드의 개략적인 단면도.
도4a 및 도4b는 본 발명의 양호한 제2 실시예를 도시한 개략도.
도5는 본 발명의 양호한 제3 실시예를 도시한 개략도.
도6은 본 발명의 양호한 제4 실시예를 도시한 개략도.
도7a 및 도7b은 본 발명의 양호한 제5 실시예를 도시한 개략도.
도8a 및 도8b은 반도체 소자 칩을 사용하는 종래의 장치에서 전극 패드와 플라잉 도선(내부 도선) 사이의 전기 접합의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101: 반도체 소자 칩
102: 가요성 배선 시트
103: 디바이스 홀
104: 베이스 필름
105: 플라잉 도선
106: 전극 패드
107: 스터드 범프
108: 저항층
109: 지지 부재
110: 접합 히터
111: 히터 전극
112: 절연층
113: 온도 감지 수단

Claims (6)

  1. 전극 패드와,
    반도체 소자와,
    상기 전극 패드를 가열하기 위한 접속 히터를 포함하고,
    상기 접속 히터는 상기 전극 패드를 전기 접속 가능한 레벨까지 가열할 수 있는 범위 내에 배치되는 반도체 소자 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접속 히터는 전기 절연층이 개재되어 상기 전극 아래에 배치되는 반도체 소자 기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 접속 히터는 상기 반도체 소자 기판의 표면을 따라 상기 전극 패드의 측방에 배치되는 반도체 소자 기판.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 기재된 반도체 소자 기판과,
    상기 반도체 소자 기판 상에 제공되고, 기록액을 토출하는 에너지를 발생시키기 위한 토출 에너지 발생 소자와,
    상기 전극 패드와 전기 접속하는 전기 접점을 구비하고, 상기 에너지 발생 소자에 전기 펄스를 인가하기 위한 전기 배선 부재를 포함하는 잉크젯 헤드.
  5. 전극 패드와, 상기 전극 패드 상의 스터드 범프와, 반도체 소자가 형성된 반도체 소자 기판용 전기 접속 방법으로서,
    플라잉 도선을 상기 스터드 범프 위에 비접촉으로 배치하는 단계와,
    상기 전극 패드를 전기 접속 가능한 레벨까지 가열할 수 있는 범위 내에 전극 패드를 가열하기 위한 접속 히터를 제공하는 단계와,
    상기 접속 히터를 통전하는 단계와,
    상기 플라잉 도선을 상기 전극 패드에 압박하는 단계를 포함하는 반도체 소자 기판용 전기 접속 방법.
  6. 제1 부재의 제1 전극과 제2 부재의 제2 전극을 서로 접속하는 접속 방법으로서,
    상기 제1 부재에 상기 제1 전극을 가열하기 위한 가열 수단을 마련하는 단계와,
    상기 가열 수단에 의해 상기 제1 전극을 전기 접속 가능한 레벨까지 가열하는 단계와,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 서로 접속하는 단계를 포함하는 접속 방법.
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