KR101148392B1 - 반도체 패키지 기판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 패키지 기판의 제조방법에 관한 것으로서, 스크린 인쇄용 마스크의 하부에 회로기판을 위치시키는 단계와, 상기 마스크 상에 서로 상이한 경도를 갖는 제1스퀴지와 제2스퀴지로 구성된 한 쌍의 스퀴지를 배치하는 단계와, 상기 제1스퀴지를 상기 마스크의 일측에서 타측으로 슬라이딩시켜 상기 회로기판에 범프를 1차 인쇄하는 단계와, 상기 제2스퀴지를 상기 마스크의 타측에서 일측으로 슬라이딩시켜 상기 회로기판에 범프를 2차 인쇄하는 단계를 포함한다.

Description

반도체 패키지 기판의 제조방법 {Method for manufacturing semiconductor package substrate}

본 발명은 반도체 패키지 기판의 제조방법에 관한 것이다.

전자산업의 발달에 따라 전자 부품의 고기능화, 소형화 요구가 급증하고 있다. 이러한 추세에 따라 IC 및 기판의 범프 피치의 극미세화 및 제품의 다양화가 진행되고 있다.

이에 기판의 범프 형성을 위한 많은 공정이 현재 개발 및 양산 중에 있으며, 가장 많이 사용하는 범프 형성법으로는 메탈 마스크를 사용한 솔더페이스트의 인쇄법이다.

그러나, 상기 메탈 마스크 인쇄법은 미세 피치 범프에서는 범프의 높이와 형상 등의 품질수준을 따라 가기 어려운 경향이 있어 이를 해결하기 위한 많은 연구와 특허가 출연되어 있는 상태이다.

종래에는 개방형 스퀴지 모듈, 커버형 스퀴지 모듈 및 밀폐형 스퀴지 모듈 등이 알려져 있다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 종래기술의 일 실시예에 따른 스퀴지 인쇄법을 이용하여 반도체 패키지 기판의 범프를 형성하는 방법을 설명한다.

우선, 도 1을 참조하면, 회로기판(14)을 진공 플레이트(15)에 탑재하고 메탈 마스크(13) 하부에 위치시킨다. 상기 메탈 마스크(13) 상면에는 범프용 솔더페이스트(12)를 공급하고, 상기 메탈 마스크(13)의 일측 상에 우레탄 소재로 된 한 쌍의 스퀴지(11)를 구비한다.

다음, 도 2를 참조하면, 상기 메탈 마스크(13)의 일측에서 타측으로 스퀴지(11)를 슬라이딩시키면서 솔더페이스트(12)를 롤링(rolling)시킨다. 이때의 회전력에 의해 메탈 마스크(13)의 패턴 속으로 솔더페이스트(12)를 충진하여 회로기판(14)에 범프를 1차 인쇄한다.

다음, 도 3 및 도 4를 참조하면, 한 쌍의 스퀴지(11)를 교호로 각각 상하 구동하여 스퀴지(11)의 슬라이딩 방향을 변환시키기 위한 준비를 한다.

다음, 도 5를 참조하면, 상기 메탈 마스크(13)의 타측에서 일측으로 스퀴지(11)를 슬라이딩시키면서 솔더페이스트(12)를 롤링시켜 회로기판(14)에 범프를 2차 인쇄한다.

한편, 종래기술에 따르면, 한 쌍의 스퀴지로서 동일한 소재의 스퀴지를 사용하기 때문에 POP(package on package)와 같은 큰 패턴을 가지고 있는 사양에서는 충진이 제대로 안되거나 충진이 되더라도 일정한 체적(volume)을 가지지 못 하게 된다. 따라서, 플립칩 본딩용 범프를 따로 인쇄하고, POP용 솔더링 범프는 별도의 솔더볼 부착(solder ball attach) 공정을 통해서 형성함으로써 고비용의 설비 투자가 요구되며, 여러번의 별개의 공정을 거쳐야 한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 스퀴지 방식을 2중으로 수행함으로써 서로 다른 형태의 범프를 동시에 형성할 수 있는 반도체 패키지 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은 설비 투자 및 공정수를 줄일 수 있는 반도체 패키지 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은 플립칩 본딩용 범프와 POP용 솔더링 범프를 함께 형성할 수 있는 반도체 패키지 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따르면,

스크린 인쇄용 마스크의 하부에 회로기판을 위치시키는 단계;

상기 마스크 상에 서로 상이한 경도를 갖는 제1스퀴지와 제2스퀴지로 구성된 한 쌍의 스퀴지를 배치하는 단계;

상기 제1스퀴지를 상기 마스크의 일측에서 타측으로 슬라이딩시켜 상기 회로기판에 범프를 1차 인쇄하는 단계; 및

상기 제2스퀴지를 상기 마스크의 타측에서 일측으로 슬라이딩시켜 상기 회로기판에 범프를 2차 인쇄하는 단계;

를 포함하는 반도체 패키지 기판의 제조방법이 제공된다.

상기 제조방법에서, 바람직하게는, 상기 제1스퀴지가 상기 제2스퀴지보다 소프트한 소재로 이루어지며, 좀 더 바람직하게는, 상기 제1스퀴지가 우레탄을 포함하고, 상기 제2스퀴지가 메탈을 포함할 수 있다.

상기 마스크는 감광성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 1차 인쇄 시 상기 한 쌍의 스퀴지를 상기 마스크의 일측에서 타측으로 이동시키되 상기 제2스퀴지를 승강된 상태로 이동시키며, 상기 2차 인쇄 시 상기 한 쌍의 스퀴지를 상기 마스크의 타측에서 일측으로 이동시키되 상기 제1스퀴지를 승강된 상태로 이동시킬 수 있다.

선택적으로, 상기 2차 인쇄 단계 후, 상기 1차 인쇄 및 2차 인쇄 단계를 1회 이상 반복적으로 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 한 쌍의 스퀴지를 배치하는 단계 전 또는 그 후에 상기 마스크 상에 범프용 솔더페이스트를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 범프는 플립칩 본딩용 범프 및 POP(Package on Package)용 솔더링 범프를 포함할 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 방법에 따르면, 서로 다른 경도를 갖는 한 쌍의 스퀴지를 사용함으로써 다양한 형태의 범프를 한 공정에서 동시에 인쇄할 수 있다.

또한, 기존의 솔더볼 접착 공정과 같은 별도의 공정이 생략 가능하여 설비 투자 및 공정수를 줄일 수 있다.

나아가, 플립칩 본딩용 범프 및 POP용 솔더링 범프의 인쇄를 동일 공정에서 완성할 수 있다.

도 1 내지 도 5는 종래기술의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 기판의 제조방법을 설명하기 위하여 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 반도체 패키지 기판의 제조방법을 설명하기 위하여 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 비교예 1에 따라 형성된 POP용 솔더링 범프의 인쇄 상태를 나타낸 사진이다.
도 12는 본 발명의 실시예 1에 따라 형성된 POP용 솔더링 범프의 인쇄 상태를 나타낸 사진이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.

도 6 내지 도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 반도체 패키지 기판의 제조방법을 설명하기 위하여 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이다.

먼저, 도 6을 참조하면, 인쇄 테이블(106)에 회로기판(105)을 진공흡착방식을 이용하여 탑재하고, 스크린 인쇄용 마스크(104)의 하부에 위치시킨 후, 상기 마스크(104) 상면에 범프용 솔더페이스트(103)를 공급하고 서로 상이한 경도를 갖는 제1스퀴지(101)와 제2스퀴지(102)로 구성된 한 쌍의 스퀴지를 각각 제1인쇄시작점인 마스크(104) 상의 일측에 배치한다. 상기 솔더페이스트(103) 공급 및 스퀴지 배치는 서로 상이한 순서로 구현될 수 있음은 물론이다.

상기 회로기판(105)에는 플립칩 본딩용 패드 및 POP(Package on Package)용 솔더링 패드와 같은 접속 패드를 갖는 인쇄회로기판 및 반도체 기판이 포함될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 방법에 의해 상술한 각 접속 패드에 플립칩 본딩용 범프 및 POP용 솔더링 범프를 한 공정 내에서 형성할 수 있다.

상기 마스크(104)는 바람직하게는 감광성 물질로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 상기 마스크는 상기 감광성 물질로서 기존의 회로 형성 공정에서 사용되는 드라이 필름을 사용하고, 솔더페이스트가 충진될 개구부를 통상의 포토리소그라피 회로 형성 공정에 따라 오픈시켜 사용할 수 있다. 이때, 상기 드라이 필름은 이어지는 고온의 리플로우 공정에 견딜 수 있도록 고 내열성 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 감광성 물질로 이루어진 마스크를 사용하는 경우, 미세 피치 범프에서 요구되는 범프의 높이와 형상 등의 품질수준에 대응할 수 있는 장점이 있다.

상기 한 쌍의 스퀴지는 마스크(104)의 개구부에 솔더페이스트(103)를 밀어 넣어 회로기판(105)에 범프를 인쇄하는 역할을 수행하기 위한 것으로서, 스퀴지 홀더에 탈착가능하도록 장착되어 각각의 스퀴지 구동부에 의해 승/하강, 좌/우 방향으로 이동될 수 있다.

상기 한 쌍의 스퀴지에서, 바람직하게는, 상기 제1스퀴지(101)가 상기 제2스퀴지(102)보다 소프트한 소재로 이루어지며, 좀 더 바람직하게는, 상기 제1스퀴지(101)가 주성분으로서 우레탄을 포함하고 상기 제2스퀴지(102)가 주성분으로서 메탈을 포함하여 상기 제1스퀴지(101)가 상기 제2스퀴지(102)보다 소프트한 소재로 이루어질 수 있다.

상기와 같이 제1스퀴지(101)와 제2스퀴지(102)를 서로 다른 경도의 소재로 구성함으로써 다양한 형태의 범프를 한 공정에서 동시에 인쇄할 수 있다.

한편, 상기 인쇄 테이블(106), 회로기판(105) 및 마스크(104)는 당업계에 공지된 바에 따라 정렬시키는 공정이 더욱 수행될 수 있다.

일례로, 정렬을 위해 인쇄 테이블(106), 회로기판(105) 및 마스크(104)에는 정렬 마크(align mark)가 형성되고, 정렬용 카메라(예를 들어, CCD 카메라)로 정렬 마크의 일치 여부를 판정할 수 있다. 인쇄 테이블(106)과 회로기판(105)의 정렬은 정렬부에서 탑재와 동시에 수행될 수 있다.

여기서, 정렬의 정밀도를 높이기 위해 정렬 마크는 다수개 형성될 수 있다. 예를 들어, 정렬용 카메라를 이용하여 적어도 정렬 마크의 두 곳을 인식하여 정렬 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 정렬 마크는 회로기판(105)의 더미 영역과 마스크(104)의 가장자리에 정렬홀(align hole) 형태로 형성될 수 있다.

다음, 도 7을 참조하면, 상기 한 쌍의 스퀴지를 상기 마스크(104)의 일측에서 타측으로, 예를 들어 오른쪽 화살표 방향으로 이동시키되 상기 한 쌍의 스퀴지 중 제1스퀴지(101)를 마스크(104) 상의 제1인쇄시작점으로 하강시키고 슬라이딩시킨다. 이 과정에서 솔더페이스트(103)가 제1스퀴지(101)에 의해 롤링되어 상기 마스크(104)의 개구부에 충진됨으로써 상기 회로기판(105) 상에 범프가 1차 인쇄된다.

상기 1차 인쇄 시 상기 제1스퀴지(101)가 슬라이딩되는 동안 상기 제2스퀴지(102)는 승강된 채로 동시에 이동되는 것이 바람직하다.

다음, 도 8을 참조하면, 상기 제1스퀴지(101)를 마스크(104)의 타측(제1인쇄종료점)까지 슬라이딩시킨 후, 제1스퀴지(101)를 상승시키고, 이와 동시에, 도 9에 나타낸 바와 같이, 제2스퀴지(102)를 마스크(104)의 타측(제2인쇄시작점)으로 하강시킨다.

이때, 2차 인쇄 방향(예를 들어, 왼쪽 화살표 방향)에 적합하도록 스퀴지의 각도를 조절하고, 필요에 따라, 제1스퀴지(101)에 의해 이동된 잔존 페이스트량이 많은 경우 이를 이용하고, 그렇지 않을 경우 제2스퀴지(102)를 하강시키기 전 또는 후에 마스크(104)에 솔더페이스트(103)를 추가 도포할 수 있다.

다음, 도 10을 참조하면, 상기 한 쌍의 스퀴지를 상기 마스크(104)의 타측에서 일측으로, 예를 들어, 왼쪽 화살표 방향으로 이동시키되 상기 한 쌍의 스퀴지 중 제2스퀴지(102)를 마스크(104) 상의 제2인쇄시작점에서부터 슬라이딩시킨다. 이 과정에서 솔더페이스트(103)가 제2스퀴지(102)에 의해 롤링되어 상기 마스크(104)의 개구부에 충진됨으로써 상기 회로기판(105) 상에 범프가 2차 인쇄된다.

상기 2차 인쇄 시 상기 제2스퀴지(102)가 슬라이딩되는 동안 상기 제1스퀴지(101)는 승강된 채로 동시에 이동되는 것이 바람직하다.

한편, 필요에 따라 선택적으로, 상기 2차 인쇄 후, 상술한 1차 인쇄 및 2차 인쇄과정을 1회 이상 반복적으로 수행할 수 있다.

마지막으로, 제2스퀴지(102)가 마스크의 일측(제2인쇄종료점)에 도달하면 제2 스퀴지(102)를 승강시킨 후 필요에 따라 마스크(104)를 제거하거나, 또는 인쇄 테이블(106)을 하강시키는 등의 작업을 통해서 마스크(104)와 범프를 분리시켜 범프 인쇄 과정을 완료할 수 있다.

또한, 실제 적용되는 부재의 종류 및 제품에 따라 마스크(104)와 인쇄된 범프의 분리 전, 또는 그 후에 리플로우 등의 당업계에 공지된 추가 공정이 더욱 수행될 수 있음은 물론이다.

본 발명에 따르면, 상술한 서로 다른 경도를 갖는 한 쌍의 스퀴지, 바람직하게는 소프트한 소재의 제1스퀴지, 예를 들어, 우레탄 스퀴지와 하드한 소재의 제2스퀴지, 예를 들어 메탈 스퀴지로 구성된 2중 스퀴지 모듈(dual squeegee module)을 이용하여 2차에 걸쳐 범프를 인쇄함으로써 플립칩 본딩용 범프 및 POP용 솔더링 범프를 포함하는 다양한 형태의 범프를 동일 공정 내에서 동시에 형성할 수 있다.

이하, 하기 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

비교예 1

플립칩 본딩용 패드와 POP용 솔더링 패드를 구비한 인쇄회로기판을 준비하였다.

다음, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(14)을 진공 플레이트(15)에 탑재하고 메탈 마스크(13) 하부에 위치시켰다. 상기 메탈 마스크(13) 상면에는 범프용 솔더페이스트(12)를 공급하고, 상기 메탈 마스크(13)의 일측 상에 우레탄 소재로 된 한 쌍의 스퀴지(11)를 배치하였다.

다음, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 메탈 마스크(13)의 일측에서 타측으로 스퀴지(11)를 슬라이딩시키면서 솔더페이스트(12)를 롤링시켜 메탈 마스크(13)의 패턴 속으로 솔더페이스트(12)를 충진하여 인쇄회로기판(14)에 범프를 1차 인쇄하였다.

다음, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 스퀴지(11)를 교호로 각각 상하 구동하여 스퀴지(11)의 슬라이딩 방향을 변환시키기 위한 준비를 하고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 메탈 마스크(13)의 타측에서 일측으로 스퀴지(11)를 슬라이딩시키면서 솔더페이스트(12)를 롤링시켜 인쇄회로기판(14)에 범프를 2차 인쇄하였다.

이로부터 얻어진 인쇄회로기판의 POP용 솔더링 패드 상에 인쇄된 범프의 형상을 도 11에 나타내었다.

실시예 1

플립칩 본딩용 패드와 POP용 솔더링 패드를 구비한 인쇄회로기판을 준비하였다.

다음, 도 6에 나타낸 바와 같이, 인쇄 테이블(106)에 인쇄회로기판(105)을 진공흡착방식을 이용하여 탑재하고, 스크린 인쇄용 마스크(104)의 하부에 위치시킨 후, 상기 마스크(104) 상면에 범프용 솔더페이스트(103)를 공급하고 우레탄 스퀴지(101)와 메탈 스퀴지(102)로 구성된 한 쌍의 스퀴지를 각각 제1인쇄시작점인 마스크(104) 상의 일측에 배치하였다.

다음, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 한 쌍의 스퀴지를 오른쪽 화살표 방향으로 이동시키되 우레탄 스퀴지(101)를 마스크(104) 상의 제1인쇄시작점으로 하강시키고 슬라이딩시켜 인쇄회로기판(105) 상에 범프를 1차 인쇄하였다.

다음, 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 우레탄 스퀴지(101)를 제1인쇄종료점까지 슬라이딩시킨 후, 우레탄 스퀴지(101)를 상승시키고, 이와 동시에, 도 9에 나타낸 바와 같이, 메탈 스퀴지(102)를 제2인쇄시작점으로 하강시켰다.

다음, 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 한 쌍의 스퀴지를 왼쪽 화살표 방향으로 이동시키되 금속 스퀴지(102)를 마스크(104) 상의 제2인쇄시작점에서부터 슬라이딩시켜 인쇄회로기판(105)에 범프를 2차 인쇄하였다.

이로부터 얻어진 인쇄회로기판의 POP용 솔더링 패드 상에 인쇄된 범프의 형상을 도 12에 나타내었다.

도 11을 참조하면, 비교예 1에 따라 우레탄 스퀴지로 양방향 범프 인쇄를 수행한 경우, POP 패드에 솔더페이스트가 잘 충진되지 않았다. 반면, 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따라 우레탄 스퀴지와 메탈 스퀴지로 구성된 이중 스퀴지 모듈을 이용하였을 경우, 일정한 체적(volume)의 솔더페이스트가 양호하게 인쇄, 충진되어 별도의 솔더볼 부착 공정을 수행하지 않고도 통상의 범프 형성 공정에서 POP용 솔더링 범프를 함께 형성할 수 있었다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 반도체 패키지 기판의 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

101 : 제1스퀴지
102 : 제2스퀴지
103 : 솔더페이스트
104 : 스크린 인쇄용 마스크
105 : 회로기판
106 : 인쇄 테이블

Claims (9)

1. 스크린 인쇄용 마스크의 하부에 회로기판을 위치시키는 단계;
   상기 마스크 상에 서로 상이한 경도를 갖는 제1스퀴지와 제2스퀴지로 구성된 한 쌍의 스퀴지를 배치하는 단계;
   상기 제1스퀴지를 상기 마스크의 일측에서 타측으로 슬라이딩시켜 상기 회로기판에 범프를 1차 인쇄하는 단계; 및
   상기 제2스퀴지를 상기 마스크의 타측에서 일측으로 슬라이딩시켜 상기 회로기판에 범프를 2차 인쇄하는 단계;
   를 포함하고, 상기 제1스퀴지는 상기 제2스퀴지보다 소프트한 소재로 이루어지며, 상기 제1스퀴지는 우레탄을 포함하고, 상기 제2스퀴지는 메탈을 포함하는 반도체 패키지 기판의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 마스크는 감광성 물질로 이루어지는 반도체 패키지 기판의 제조방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 1차 인쇄 시 상기 한 쌍의 스퀴지를 상기 마스크의 일측에서 타측으로 이동시키되 상기 제2스퀴지를 승강된 상태로 이동시키는 반도체 패키지 기판의 제조방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 2차 인쇄 시 상기 한 쌍의 스퀴지를 상기 마스크의 타측에서 일측으로 이동시키되 상기 제1스퀴지를 승강된 상태로 이동시키는 반도체 패키지 기판의 제조방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 2차 인쇄 단계 후, 상기 1차 인쇄 및 2차 인쇄 단계를 1회 이상 반복적으로 수행하는 단계를 더 포함하는 반도체 패키지 기판의 제조방법.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 한 쌍의 스퀴지를 배치하는 단계 전 또는 그 후에 상기 마스크 상에 범프용 솔더페이스트를 공급하는 단계를 더 포함하는 반도체 패키지 기판의 제조방법.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 범프는 플립칩 본딩용 범프 및 POP(Package on Package)용 솔더링 범프를 포함하는 반도체 패키지 기판의 제조방법.

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