KR101258869B1 - 플립칩 실장을 위한 미세 피치의 금속 범프 제조 방법 - Google Patents

Abstract

감광성 레지스트에 사진 노광 공정을 진행하여 솔더 볼의 위치를 정의하는 종래기술과 달리, 본 발명은 솔더 레지스트 위에 도금 레지스트를 도포하여 솔더 레지스트와 도금 레지스트로 형성된 이중 층에 대해, UV 레이저를 직접 조사하여 개구부를 형성함으로써 금속 범프가 형성될 부위를 직접 정의하고, 이어서 전기 동도금을 진행하여 솔더 범프를 형성하는 것을 특징으로 한다.

플립칩, 인쇄회로기판, PCB, 패키지, 솔더, 범프.

Description

플립칩 실장을 위한 미세 피치의 금속 범프 제조 방법{METHOD OF FABRICATING A FINE PITCH METAL BUMP FOR FLIP CHIP PACKAGE}

본 발명은 플립칩(flip chip)에 적용되는 구리 범프(bump) 제조 방법에 관한 것으로, 특히 기판에 제작하는 구리 범프의 피치(pitch)를 미세화할 수 있는 인쇄회로기판 또는 패키지 기판 제조 기술에 관한 것이다.

전자 제품을 소형화하고 경박단소화하기 위하여, 반도체 칩을 기판에 직접 실장하는 플립칩 기술이 적용되고 있다. 반도체 칩을 기판에 플립칩 실장하기 위해서는 전기적 접속을 위해 솔더 볼(solder ball) 또는 솔더 범프가 필요하게 된다. 본 명세서에서는 솔더 범프의 양호한 실시예로서 구리 범프를 설명하지만 반드시 이에 한정할 필요는 없다.

도1a 내지 도1d는 종래기술에 따라 플립칩을 위한 솔더 볼을 형성하는 과정을 나타낸 도면이다. 도1a를 참조하면, 기판(100)의 외층에 동박(110)이 형성되어 있으며, 동박(110) 위에 솔더 레지스트(200)를 도포한다.

이어서, 종래기술은 솔더 레지스트(200) 위에 드라이 필름(도시하지 않음)을 도포하고 선정된 회로 마스크 패턴에 따라 노광, 현상, 식각 공정을 진행하여 선택적으로 동박 패드가 노출되도록 솔더 레지스트(200)를 개구한다. 이어서, 솔더 레지스트(200) 위에 메탈 마스크(115)를 올려놓고 개구부가 노출되도록 정렬해서 솔더페이스트를 프린트함으로써, 개구부 속에 솔더 볼(120)을 형성한다.

그런데, 종래기술의 경우 솔더 볼(120)을 형성할 개구부를 정의하기 위하여, 솔더 레지스트를 노광, 현상, 식각 하는 사진 공정(lithography)에 의존하므로, 사진 공정이 지니는 분해능(resolution)의 한계로 인하여, 인접 솔더 볼 사이의 거리, 즉 피치를 100 마이크로미터 이하로 미세화하기에는 기술적 한계가 있다. 더욱이, 솔더페이스트를 개구부에 프린트 하기위해서는 메탈 마스크(115)의 개구부를 솔더 레지스트의 개구부에 정확히 정렬하여야 하므로, 미세 피치의 회로를 정렬하는데 기술적 한계가 있다. 또한, 종래기술에 따라 솔더 볼을 형성할 경우, 제작된 솔더 볼의 형상이 도1d에 도시된 바와 같이 단면 상부의 폭이 하부의 폭보다 크게 된 모습(버섯모양)을 띠게 되므로, 인접 솔더 볼 사이의 간격이 미세화되는 경우에 브릿지 될 가능성이 있다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 플립 칩 실장을 위한 범프의 피치 간격을 미세화할 수 있는 인쇄회로기판 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제2 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, SOP(small outline package) 제조 시에 종래의 솔더 볼을 대신할 수 있는 미세 피치의 솔더 범프를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제3 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 페이스트 방식으로 제작하는 솔더 볼을 대신할 수 있는 미세 피치의 솔더 범프를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 PSR(photosensitive solder resist)과 같은 감광성 레지스트에 사진 노광 공정을 진행하여 솔더 범프의 위치를 정의하는 대신에, 솔더 레지스트 위에 도금 레지스트를 도포하여 솔더 레지스트와 도금 레지스트로 형성된 이중 층에 대해, UV 레이저를 직접 조사하여 개구부를 형성함으로써 금속 범프가 형성될 부위를 직접 정의하고, 이어서 전기 동도금을 진행하여 솔더 범프를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 적용하여 플립칩 실장을 위한 금속 범프를 형성하는 경우, 종래 기술과 달리 사진, 노광, 현상 등과 같은 광학적 패턴 전사 방식을 사용하지 않기 때문에 금속 범프 사이의 피치 길이를 광학 시스템에 의존하지 아니하고도 제작할 수 있다. 또한, 본 발명은 종래기술과 달리 솔더페이스트를 프린팅하는 방식이 아니므로 수직 단면의 편차가 존재하지 않는 범프를 형성할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 100 마이크로미터 이하의 미세 피치를 갖는 금속 솔더 범프 형성을 가능하게 한다.

본 발명은 인쇄회로기판에 플립칩 실장을 위한 금속 범프를 제조하는 방법에 있어서, (a) 절연층 표면에 선택적으로 피복되어 회로를 형성하고 있는 동박과 절연층 표면 위 전면에 솔더 레지스트를 도포하고 경화하는 단계; (b) 상기 솔더 레지스트 전면 위에 도금 레지스트를 형성하는 단계; (c) 도금 레지스트 표면을 UV 레이저로 선택적으로 조사함으로써 상기 도금 레지스트와 솔더 레지스트를 차례로 태워 제거하여 하부의 동박 표면을 노출함으로써 솔더 레지스트와 도금 레지스트에 개구부를 형성하는 단계; (d) 솔더 범프를 형성하고자 하는 부위의 동박 표면은 노출되고 나머지 표면은 상기 솔더 레지스트 위에 도금 레지스트에 의해 피복된 상태에서 전기 동도금을 실시하여 상기 개구부 내부를 구리로 충진하는 단계; 및 (e) 상기 도금 레지스트를 제거함으로써 상기 동박 표면 위에 구리로 제작된 금속 범프를 형성하는 단계를 포함하는 금속 범프 제조방법을 제공한다.

이하에서는, 첨부 도면 도2a 내지 도2e를 참조하여 본 발명에 따른 플립칩 금속 범프 제조 공법의 양호한 실시예를 상세히 설명한다.

우선, 기판(100)에 동박 회로를 형성하기 위하여 드라이 필름(D/F; 도시하지 않음)을 도포하고 마스크 패턴에 따라 노광, 현상 등의 일반 사진 공정을 진행하여 마스크 회로 패턴을 드라이 필름에 전사한다. 이어서, 동도금을 진행하면 동 박(110)이 선택적으로 입혀져서 동박 회로를 형성하게 된다.

도2a는 위에서 상술한 공정을 거쳐서 동박(110)이 형성된 기판(100)에 솔더 레지스트(200)를 피복한 모습을 나타내고 있다. 도2a에서 기판(100)을 단순히 도시하고 있으나, 실질적으로 도2a에 도시한 기판(100)은 내부에 다층의 동박 회로를 구비한 기판인 것이 통상의 실시예이다.

다시 도2a를 참조하면, 본 발명은 동박(110) 위에 감광성 레지스트(PSR) 등의 솔더 레지스트(200)를 도포하고, 종래기술과 달리 사진 공정을 진행하지 않는다. 본 발명의 양호한 실시예로서, 전면 노광 공정을 진행하여 솔더 레지스트(200)를 경화할 수 있다.

도2b를 참조하면, 솔더 레지스트(200) 상부에 도금 레지스트(300)를 형성한다. 본 발명에 따른 도금 레지스트(300)의 양호한 실시예로서, 드라이 필름 또는 도금 레지스트 테이프가 사용될 수 있다.

도2c를 참조하면, 본 발명은 솔더 범프를 형성하고자 하는 위치의 동박 패드 위에 솔더 레지스트와 도금 레지스트 층이 제거되도록 개구부(310)를 형성하는데, 개구부 형성을 위하여 UV 레이저를 사용하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 솔더 범프를 형성하고자 하는 위치에 UV 레이저를 직접 조사함으로써 도금 레지스트와 솔더 레지스트 층을 함께 태워 제거하고 개구부(310)를 형성한다. 그리고 나면, 도2d에 도시한 대로, 전기 동도금을 진행하여 개구부 내부에 구리 범프(130)를 형성하게 된다. 최종적으로, 도금 레지스트(300)를 제거하고 나면 도2e에 도시한 단면을 얻게 된다. 도2e를 참조하면, 본 발명에 따른 금속 범프의 단면은 종래기술과 달리 단면이 버섯 단면 모양을 하지 않고, 단차가 수직인 것을 특징으로 한다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허 청구 범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개선하였다. 본 발명의 특허 청구 범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용될 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 진화, 치환 및 변경이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명은 종래 기술과 달리 사진, 현상, 식각 공정을 진행하는 대신에 UV 레이저를 이용해서 솔더 범프가 형성될 곳을 직접 형성하므로, 미세 피치의 솔더 범프를 형성할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 저비용 고신뢰성의 금속 범프를 제조 가능하도록 함으로써 패키지 기판을 위한 플립칩 표면 실장 적용 가능하다.

도1은 종래기술에 따라 플립칩을 위한 솔더 볼을 형성하는 과정을 나타낸 도면.

도2a 내지 도2e는 본 발명에 따른 플립칩 금속 범프 제조 공법의 양호한 실시예를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 기판

110 : 동박
115 : 메탈 마스크

120 : 솔더 볼

130 : 구리 범프

200 : 솔더 레지스트

300 : 도금 레지스트

310 : 개구부

Claims (1)

1. 인쇄회로기판에 플립칩 실장을 위한 금속 범프를 제조하는 방법에 있어서,

   (a) 절연층 표면에 선택적으로 피복되어 회로를 형성하고 있는 동박과 절연층 표면 위 전면에 솔더 레지스트를 도포하고 경화하는 단계;

   (b) 상기 솔더 레지스트 전면 위에 도금 레지스트를 형성하는 단계;

   (c) 도금 레지스트 표면을 UV 레이저로 선택적으로 조사함으로써 상기 도금 레지스트와 솔더 레지스트를 차례로 태워 제거하여 하부의 동박 표면을 노출함으로써 솔더 레지스트와 도금 레지스트에 개구부를 형성하는 단계;

   (d) 솔더 범프를 형성하고자 하는 부위의 동박 표면은 노출되고 나머지 표면은 상기 솔더 레지스트 위에 도금 레지스트에 의해 피복된 상태에서 전기 동도금을 실시하여 상기 개구부 내부를 구리로 충진하는 단계; 및

   (e) 상기 도금 레지스트를 제거함으로써 상기 동박 표면 위에 구리로 제작된 금속 범프를 형성하는 단계

   를 포함하는 금속 범프 제조방법.

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