KR101518611B1 - 인쇄 회로 보드 상에 패키지들을 연결시키기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

부드러운 솔더 결합을 형성하기 위해 집적 회로(IC) 패키지들을 인쇄 회로 보드(PCB)들에 부착시키기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 폴리머 플럭스가 IC 패키지를 PCB에 실장시키기 위한 공정에서 제공될 수 있다. 폴리머 플럭스는 IC 패키지의 커넥터들 상에 제공될 수 있거나, 또는 PCB의 PCB 접촉 패드 및/또는 프리 솔더 상에 제공될 수 있다. IC 패키지가 PCB 상에 실장될 때, 폴리머 플럭스는 커넥터의 일부분을 덮을 수 있고, IC 패키지 상의 몰딩 화합물의 표면을 덮도록 연장될 수 있다. 폴리머 플럭스는 커넥터를 완전히 덮을 수도 있다. 폴리머 플럭스는 부드러운 솔더 결합 형성을 촉진시키는 플럭싱 컴포넌트뿐만이 아니라 개개별의 커넥터들을 캡슐화함으로써 추가적인 디바이스 보호를 제공하는 폴리머 컴포넌트를 제공한다. 폴리머 컴포넌트는 에폭시일 수 있다.

Description

인쇄 회로 보드 상에 패키지들을 연결시키기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONNECTING PACKAGES ONTO PRINTED CIRCUIT BOARDS}
본 발명은 부드러운 솔더 결합을 형성하기 위해 IC 패키지들을 PCB들에 부착시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
집적 회로(integrated circuit; IC)는 반도체 물질의 얇은 기판의 표면에 제조된 전자 회로이다. 사실상 오늘날에는 IC가 모든 전자 장비에서 이용되고 있으며 IC는 전자장치 세계에 혁명을 불러일으켰다. IC를 저가로 생산가능하게 됨에 따라 컴퓨터, 이동 전화기, 및 다른 디지털 가정용 전자기기들은 이제 현대 사회 구조의 불가분한 부품들인 것이다.
IC는 패키지로 조립된다. IC 패키지는 IC 다이를 물리적 손상으로부터 보호해주고 어셈블리에서 I/O를 보다 많이 관리가능한 피치로 재분배시킨다. IC 패키지는 또한 표준에 보다 잘 따르는 구조물을 제공하고, 다이로부터 멀어지는 열 통로를 제공하고, 알파 입자로 인한 소프트 에러의 가능성으로부터의 보호를 제공하며, 전기적 테스트 및 번인(burn-in)에 보다 쉽게 배치된 구조물을 제공하는 것과 같은 다른 기능들을 수행한다. 오늘날의 일부 IC 패키지 기술들에는 쿼드 플랫 팩(quad flat pack; QFP), 핀 그리드 어레이(pin grid array; PGA), 볼 그리드 어레이(ball grid array; BGA), 플립 칩(flip chip; FC), 삼차원 집적 회로(three dimensional integrated circuit; 3DIC), 칩 스케일 패키지, 및 패키지 온 패키지(package on package; PoP) 디바이스들이 포함된다.
그런 후 패키지화된 디바이스는 인쇄 회로 보드에 부착된다. 비도전성 기판상에 적층된 구리 시트들로부터 에칭된 도전성 경로들, 트랙들 또는 신호 트레이스들을 이용하여 IC 패키지들과 같은 전자 컴포넌트들을 기계적으로 지지하고 전기적으로 연결시키기 위해 PCB가 기저 프레임으로서 이용된다. 표면 실장 기술(surface-mount technology; SMT)은 IC 패키지가 PCB의 표면상에 직접 실장되어 있는 전자 회로들을 구축하는 방법이다. SMT에서, IC 패키지들과 같은 컴포넌트들은 PCB 접촉 패드 상에 위치하며, 그런 후 솔더 볼과 같은 커넥터들로 PCB에 전기적으로 및 기계적으로 결합된다.
IC 패키지들과 같은 컴포넌트들을 PCB에 부착시키기 위해 이용되는 기술들은 다양하게 존재한다. 하지만, 커넥터들과 PCB 접촉 패드들 또는 프리 솔더(pre-solder)를 연결시키는 오늘날의 기술들은 커넥터들과 PCB 접촉 패드들간에 어느정도의 예각(acute angle)을 가질 수 있어서, 커넥터들과 PCB 접촉 패드들간의 노치(notch) 응력 집중으로 인해, 부드럽지 않은 결합(non-smooth joint)을 초래시킬 수 있다. 예각은 커넥터들과 PCB 접촉 패드 접속부들간에 볼 크랙 포인트(crack point)를 야기시킬 수 있다. 몰딩 화합물 단독으로는 크랙 포인트를 효과적으로 감소시키는 것이 가능하지 않을 수 있다. 부드러운 솔더 결합을 형성하기 위해 IC 패키지들을 PCB들에 부착시키기 위한 방법 및 장치가 필요하다.
부드러운 솔더 결합을 형성하기 위해 IC 패키지들을 PCB들에 부착시키기 위한 방법 및 장치가 개시된다. IC 패키지를 PCB에 실장시키기 위한 공정에서 에폭시 플럭스(epoxy flux)와 같은 폴리머 플럭스가 제공될 수 있다. 폴리머 플럭스는 IC 패키지의 커넥터들 상에 제공될 수 있거나, 또는 PCB의 PCB 접촉 패드들 상에 제공될 수 있다. IC 패키지가 PCB 상에 실장될 때, 폴리머 플럭스는 커넥터의 일부분을 덮을 수 있고, IC 패키지 상의 몰딩 화합물의 표면을 덮도록 연장될 수 있다. 폴리머 플럭스는 커넥터를 완전히 덮을 수도 있다. 폴리머 플럭스는 부드러운 솔더 결합 형성을 촉진시키는 플럭싱 컴포넌트뿐만이 아니라 개개별의 커넥터들을 캡슐화함으로써 추가적인 디바이스 보호를 제공하는 폴리머 컴포넌트를 제공한다.
부드러운 솔더 결합을 형성하기 위해 IC 패키지들을 PCB들에 부착시키기 위한 방법 및 장치가 제공된다.
본 개시내용과, 본 개시내용의 장점들의 보다 완벽한 이해를 위해, 이제부터 첨부 도면들을 참조하면서 이하에서 상세한 설명을 한다.
도 1은 IC 패키지를 인쇄 회로 보드(PCB)에 부착시키는 실시예 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 2(a) 내지 도 2(g)는 IC 패키지의 커넥터를 PCB 접촉 패드에 부착시키는 실시예 방법 및 장치의 단면도들을 나타낸다.
여러 도면들에서의 대응하는 번호들 및 심볼들은 이와 다르게 언급되지 않는 한 일반적으로 대응하는 부분들을 가리킨다. 바람직한 실시예들의 관련된 양태들을 명확하게 설명하기 위해 도면들이 도시되고 있으며, 도면들은 반드시 실척도로 도시되어 있지는 않다.
이하에서는 본 개시내용의 실시예들의 실시 및 이용을 자세하게 설명한다. 그러나, 본 개시내용의 실시예들은 폭넓게 다양한 특정 환경들에서 구체화될 수 있는 많은 적용가능한 개념들을 제공한다는 것을 알아야 한다. 설명하는 특정한 실시예들은 본 개시내용을 실시하고 이용하는 특정한 방법들에 대한 단순한 예시에 불과하며, 본 개시내용의 범위를 한정시키려는 것은 아니다.
엘리먼트 또는 층이 다른 엘리먼트 또는 층 "위에 있거나", "~에 연결되거나", 또는 "~에 결합된다"라고 칭해질 때, 이러한 엘리먼트 또는 층은 다른 엘리먼트 또는 층 바로 위에 있거나, 이에 직접 연결되거나 또는 이에 직접 결합될 수 있거나, 또는 개재 엘리먼트들 또는 층들이 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이와는 대조적으로, 엘리먼트가 다른 엘리먼트 또는 층 "바로 위에 있거나", "~에 직접 연결되거나", 또는 "~에 직접 결합된다"라고 칭해질 때에는, 개재 엘리먼트들 또는 층들이 존재하지 않는다.
여기서 다양한 엘리먼트들, 컴포넌트들, 영역들, 층들, 및/또는 섹션들을 기술하기 위해 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 이용될 수 있지만, 이러한 엘리먼트들, 컴포넌트들, 영역들, 층들, 및/또는 섹션들은 이러한 용어들에 의해 제한되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다. 이러한 용어들은 단지 하나의 엘리먼트, 컴포넌트, 영역, 층, 또는 섹션을 다른 영역, 층, 또는 섹션으로부터 구별시키기 위해 이용될 뿐이다. 따라서, 아래에서 설명되는 제1 엘리먼트, 컴포넌트, 영역, 층, 또는 섹션은 본 발명 개념의 교시들로부터 벗어나지 않고서 제2 엘리먼트, 컴포넌트, 영역, 층, 또는 섹션으로 칭해질 수 있다.
도면들에서 도시된 하나의 엘리먼트 또는 피처에 대한 다른 엘리먼트(들) 또는 피처(들)의 관계를 설명하기 위해 "아래", "밑", "보다 낮은", "위", "보다 위" 등과 같은 공간 상대적 용어들이 설명의 용이성을 위해 여기서 이용될 수 있다. 공간 상대적 용어들은 도면들에서 도시된 배향에 더하여 이용중에 있거나 또는 동작중에 있는 디바이스의 상이한 배향들을 망라하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 도면들에서 디바이스가 뒤집어지면, 다른 엘리먼트들의 "밑" 또는 "아래쪽"에 있는 것으로서 기술된 엘리먼트들 또는 피처들은 상기 다른 엘리먼트들 또는 피처들의 "윗쪽"으로 배향될 것이다. 따라서, 예시적인 용어인 "위" 또는 "아래"는 위와 아래의 배향 모두를 망라할 수 있다. 디바이스는 이와달리 배향될 수 있고(90도 회전되거나 또는 다른 배향으로 회전됨), 이에 따라 여기서 이용되는 공간 상대적 기술어들이 해석될 수 있다.
여기서 이용된 용어는 특정한 예시적 실시예들을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명 개념을 한정시키려는 의도는 없다. 여기서 이용되는 바와 같은, 단수 형태들은 문맥에서 명백히 달리 밝히지 않는 한, 복수 형태들도 포함하는 것으로 한다. 본 명세서에서 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"이 이용될 때에, 진술된 특징, 정수, 단계, 동작, 엘리먼트, 및/또는 컴포넌트의 존재를 규정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 엘리먼트, 컴포넌트 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않음을 또한 이해할 것이다.
본 명세서에 걸쳐서 "하나의 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급은 해당 실시예와 관련하여 기술된 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에서의 다양한 위치들에서의 어구들 "하나의 실시예에서" 또는 "실시예에서"의 출현들은 모두 반드시 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 더 나아가, 특정한 특징들, 구조들, 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다. 아래의 도면들은 실척도로 작도된 것은 아니며; 오히려, 이 도면들은 단지 예시용이라는 것을 이해해야 한다.
도 1에서는 IC 패키지를 인쇄 회로 보드(PCB)에 부착시키는 실시예 방법의 흐름도가 도시된다. 단계 101에서, IC 패키지가 제공된다. 단계 103에서, PCB가 제공된다. 단계 105에서, 폴리머 플럭스가 제공된다. 폴리머 플럭스는 에폭시 플럭스일 수 있다. 폴리머 플럭스를 제공하는 방법들은 많을 수 있다. 단계 1051에서 도시된 한가지 방법은 IC 패키지의 솔더 볼들과 같은 커넥터들 상에 폴리머 플럭스를 제공하는 것이며, 반면에 단계 1053에서 도시된 다른 방법은 PCB 접촉 패드들 및 프리 솔더 상에 폴리머 플럭스를 제공하는 것이다. 프리 솔더는 택일적 사항이다. 폴리머 플럭스는 프리 솔더 없이 PCB 접촉 패드 상에 제공될 수 있다. 단계 107에서, PCB 및 IC 패키지는 함께 연결되어 PCB 상의 프리 솔더 및 솔더 볼들과 같은 커넥터들간의 연결부를 형성할 수 있다. PCB와 IC 패키지는 표면 실장 기술에 의해 연결될 수 있다. PCB와 IC 패키지는 IC 패키지의 솔더 볼들과 같은 커넥터들을 PCB 접촉 패드들에 실장하여 연결될 수 있는데, 이 경우 폴리머 플럭스는 커넥터들 또는 PCB 접촉 패드들을 덮고, 그런 후 PCB의 PCB 접촉 패드들과 IC 패키지의 커넥터들을 리플로우시켜서 이들을 연결시킨다. 보다 상세사항은 예시로서 도 2(a) 내지 도 2(g)를 이용하여 아래에서 설명한다.
도 1에서의 흐름도에 따르면, 단계 101에서 IC 패키지가 제공될 수 있다. 솔더 볼과 같은 커넥터를 갖는 IC 패키지(200)가 도 2(a)에서 도시된다. 도시되지는 않았지만, IC 패키지(200) 상에는 보다 많은 커넥터들이 존재할 수 있다. IC 패키지(200)는 쿼드 플랫 패키지(QFP), 핀 그리드 어레이(PGA) 패키지, 볼 그리드 어레이(BGA) 패키지, 플립 칩(FC) 패키지, 삼차원 집적 회로(3DIC), 칩 스케일 패키지, 및 패키지 온 패키지(PoP) 디바이스와 같은 임의의 종류의 패키지일 수 있다.
도 2(a)에서 도시된 IC 패키지(200)는 기판(201), 기판(201) 상에 있는 접촉 패드(202)를 포함하며, 이 접촉 패드(202)는 패키지(200) 내에 포함된 IC의 일부일 수 있다. 패시베이션층(203)은 접촉 패드(202)를 노출시키면서 기판(201)을 덮는다. 폴리머층(205)이 패시베이션층(203) 상에 형성될 수 있다. 하나 또는 복수의 재분배층(redistribution layer; RDL)(2071)이 접촉 패드(202)와 접촉하면서 폴리머층(205) 상에 형성될 수 있다. 언더 범프 금속(under bump metal; UBM) 패드(209)가 RDL(2071) 상에 형성될 수 있다. 솔더 볼(213)과 같은 커넥터는 UBM 패드(209) 상에 위치할 수 있다. 몰딩 화합물(211)은 RDL(2071), 폴리머층(205), 및 커넥터(213)의 일부를 덮을 수 있다.
IC 패키지(200)는 기저 반도체 웨이퍼의 일부일 수 있으며, 기저 반도체 웨이퍼는 도시되지 않은 추가적인 반도체 IC를 포함한다. IC 패키지(200)는 회로의 전기적 설계에 따라 능동 및 수동 디바이스들, 도전층들, 및 유전층들을 더 포함할 수 있다. IC 패키지(200)의 길이는 단지 설명을 위한 것일 뿐이며 실제 축척에 맞도록 도시되지 않을 수 있다.
기판(201)은 도핑 또는 비도핑된 벌크 실리콘, 또는 SOI(silicon-on-insulator) 기판의 활성층을 포함할 수 있다. 일반적으로, SOI 기판은 실리콘, 게르마늄, 실리콘 게르마늄, SOI, SGOI(silicon germanium on insulator), 또는 이들의 조합과 같은 반도체 물질층을 포함한다. 이용될 수 있는 다른 기판들은 다층화된 기판들, 구배 기판들, 또는 하이브리드 배향 기판들을 포함한다. 기판(201)은 트랜지스터와 같은 능동 디바이스들, 얕은 트렌치 격리(shallow trench isolation; STI) 영역들 및 다른 수동 디바이스들을 포함할 수 있다.
접촉 패드(202)는 도시되지 않은, 기판 내 또는 기판 위의 금속 접촉부들에 연결된 기판(201)의 표면 상에 형성될 수 있다. 접촉 패드(202)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 또는 다른 전기전도성 물질로 이루어질 수 있다. 접촉 패드(202)의 퇴적은 전해 도금, 스퍼터링, 또는 무전해 도금 공정을 이용할 수 있다. 접촉 패드(202)의 크기, 형상 및 위치는 단지 예시에 불과하며 제한성을 갖지 않는다. 접촉 패드(202)는 약 1.45㎛와 같이, 약 0.5㎛와 약 4㎛ 사이의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
구조적 지지와 물리적 격리를 위해 패시베이션층(203)이 접촉 패드(202) 위와 기판(201) 위에 형성될 수 있다. 패시베이션층(203)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 이산화물(SiO2), 실리콘 산화질화물(SiON), 또는 다른 절연 물질로 이루어질 수 있다. 접촉 패드(202)를 노출시키기 위해 마스크 정의형 포토레지스트 에칭 공정을 이용하여 패시베이션층(203)의 일부를 제거함으로써 패시베이션층(203)의 개구가 형성될 수 있다. 형성된 개구의 크기, 형상 및 위치는 단지 예시에 불과하며 제한성을 갖지 않는다. 패시베이션층(203)은 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD)과 같은 공정을 통해 형성될 수 있지만, 임의의 적절한 공정이 활용될 수 있으며, 약 9.25KÅ와 같이, 약 0.5㎛와 약 5㎛ 사이의 두께를 가질 수 있다.
폴리머층(205)이 패시베이션층(203) 위에 형성될 수 있다. 폴리머층(205)은 에폭시, 폴리이미드, 벤조시클로부텐(BCB; benzocyclobutene), 폴리벤족사졸(PBO; polybenzoxazole) 등과 같은 폴리머 물질로 형성될 수 있지만, 비교적 연성이고 종종 유기성인 다른 유전체 물질들이 또한 이용될 수 있다. 형성 방법은 스핀 코팅 또는 통상적으로 이용되는 다른 방법들을 포함한다. 폴리머층(205)의 두께는 예컨대 약 5㎛와 약 30㎛ 사이일 수 있다. 접촉 패드(202)를 노출시키기 위해 마스크 정의형 포토레지스트 에칭 공정을 이용하여 폴리머층(205)의 일부를 제거함으로써 폴리머층(205)의 개구가 형성될 수 있다.
폴리머층(205)의 윤곽을 따라 폴리머층(205) 상에 사후 패시베이션 상호연결(post passivation interconnect; PPI) 라인들 또는 재분배층(RDL)(2071)을 형성하기 위해 금속 물질이 이용된다. RDL(2071)은 예컨대 Ti, Al, Ni, 니켈 바나듐(NiV), Cu, 또는 Cu 합금으로 형성될 수 있다. 형성 방법은 전해 도금, 무전해 도금, 스퍼터링, 화학적 기상 증착 방법 등을 포함한다. RDL(2071)은 예컨대 Ti, TiW, 또는 Cr의 접착층을 이용하여 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. RDL(2071)은 예컨대 약 2㎛와 약 10㎛ 사이의 높이를 가질 수 있다. RDL(2071)의 높이는 단지 예시용으로 도시된 것에 불과하며 제한성을 갖지 않는다.
UBM 패드(209)는 RDL(2071)과 전기적 접촉을 이루면서 형성될 수 있다. UBM 패드(209)는 티타늄층, 또는 니켈층과 같은, 도전성 물질층을 포함할 수 있다. UBM 패드(209)는 다중 서브층들(미도시됨)을 포함할 수 있다. 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 탄탈륨 질화물(TaN), 니켈(Ni), 또는 구리(Cu)와 같은 물질들로 형성된 임의의 다중층들이 UBM 패드(209)의 형성에 적합하다. UBM 패드(209)를 위해 이용될 수 있는 임의의 적절한 물질들 또는 물질층들은 본 실시예들의 범위 내에 완전히 포함되는 것으로 한다. UBM 패드(209)는 희망하는 물질들에 따라, 스퍼터링 또는 증착과 같은 공정들을 이용하여 생성될 수 있다. UBM 패드(209)는 약 5㎛와 같이, 약 0.01㎛와 약 10㎛ 사이의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
솔더 볼 또는 범프(213)와 같은 커넥터는 UBM 패드(209) 상에 위치할 수 있다. 플립 칩 기술 또는 IC 패키징을 위한 다른 유형의 기술들에서 전기적 상호연결부를 형성하기 위해 솔더 범프가 폭넓게 이용된다. 솔더 볼 또는 범프와 같은 다양한 크기의 커넥터들이 이용된다. 약 200㎛ 내지 500㎛의 직경 크기의 솔더 볼을 패키지 범프라고 부를 수 있으며 이것은 디바이스를 PCB에 연결시키는데 이용될 수 있다. 피처 크기 및 패키지 크기의 계속적인 감소로 인해, 실시예들에서의 크기들은 상술한 것들보다 작아질 수 있다. 대안적으로, 솔더 볼 이외의 다른 커넥터들이 전기적 연결부들을 형성하기 위해 UBM 패드(209) 위에 위치할 수 있다. 본 설명에서, 어구 "솔더 볼"은 임의의 다른 적절한 커넥터들에 의해 대체될 수 있다.
커넥터(213)는 전기전도성 솔더 물질, 예컨대 Sn, Ni, Au, Ag, Cu, 휘창연석(Bi) 및 이들의 합금, 또는 다른 전기전도성 물질의 조합들을 포함한 솔더 볼일 수 있다. 예를 들어, 커넥터(213)는 Cu/SnAg 솔더 볼일 수 있다. 대안적으로, 솔더 볼 대신에 구리 범프가 커넥터(213)로서 이용될 수 있다.
몰딩 화합물(211)은 RDL(2071), 폴리머층(205), 및 커넥터(213)의 일부를 덮을 수 있다. 몰딩 화합물(211)은 몰딩 디바이스를 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(200)는 몰딩 디바이스의 공동(cavity) 내에 위치할 수 있고, 이러한 공동은 밀봉될 수 있다. 몰딩 화합물(211)은 공동이 밀봉되기 전에 공동 내에 위치될 수 있거나 또는 이와 달리 주입 포트를 통해 공동 내로 주입될 수 있다. 실시예에서, 몰딩 화합물(211)은 폴리이미드, PPS(polyphenylene sulfide), PEEK(polyetheretherketone), PES(polyethersulfone), 내열성 결정 수지, 이들의 조합 등일 수 있다. 그 후, 최적의 보호를 위해 몰딩 화합물(211)이 굳어지도록 몰딩 화합물(211)은 경화될 수 있다. 정확한 경화 공정은 몰딩 화합물(211)을 위해 선택된 특별한 물질에 적어도 부분적으로 의존한다. 실시예에서, 경화는 몰딩 화합물(211)을 약 600초와 같이, 약 60초 내지 약 3000초 동안에, 약 125℃와 같이, 약 100℃와 약 130℃ 사이까지 가열시키는 것과 같은 공정을 통해 일어날 수 있다. 추가적으로, 경화 공정을 보다 잘 제어하기 위해 개시자들 및/또는 촉매들이 몰딩 화합물(211) 내에 포함될 수 있다.
하지만, 본 발명분야의 당업자라면, 상술한 경화 공정은 단순히 예시적인 공정에 불과하며, 이것은 본 실시예들을 제한시키는 것을 의미하지 않는다는 것을 알 것이다. 대안적으로 방사선 조사 또는 몰딩 화합물(211)을 상온에서도 굳어지게 해주는 다른 경화 공정들이 이용될 수 있다. 임의의 적절한 경화 공정이 이용될 수 있으며, 이러한 공정들 모두는 여기서 논의된 실시예들의 범위 내에 완전히 포함되는 것으로 한다.
도 1에서의 흐름도에 따르면, 단계 103에서 PCB가 제공될 수 있다. 예시적인 PCB 세그먼트(300)가 도 2(b)에 도시되어 있다. PCB(300)는 예컨대, 마더보드, 통신 보드 또는 모듈 기판일 수 있다. 비도전성 기판상에 적층된 구리 시트들로부터 에칭된 도전성 경로들, 트랙들 또는 신호 트레이스들을 이용하여 IC 패키지들과 같은 전자 컴포넌트들을 기계적으로 지지하고 전기적으로 연결시키기 위해 PCB(300)가 기저 프레임으로서 이용된다. PCB(300)는 PCB 기판(301)을 포함한다. PCB 기판(301)은 표면 실장을 위한 표면을 갖는다. PCB 내의 도전층들은 얇은 구리 포일로 형성될 수 있는 반면에, 절연층 유전체는 일반적으로 에폭시 수지와 함께 적층된다.
솔더 마스크(303)는 솔더링되어서는 안되는 PCB 기판의 영역들을 덮기 위해 PCB 기판(301)의 표면 상에 형성된다. 솔더 마스크(303)는 일반적으로 20~30 마이크로미터 두께로 코팅된 폴리머 솔더 레지스트일 수 있다. 솔더 마스크(303)는 솔더가 컨덕터들사이를 가교화(bridging)시키고 단락 회로를 생성하는 것을 방지하는데 도움을 준다. 솔더 마스크(303)는 또한 환경으로부터의 몇가지 보호를 제공한다.
복수의 PCB 접촉 패드들(305)(이러한 패드(305)는 단하나만이 도시된다)이 PCB 기판(301)의 표면 상에 형성된다. 솔더 마스크(303)는 접촉 패드들(305)을 노출시키는 복수의 개구들을 갖는다. PCB 접촉 패드들(305)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 주석(Sn), 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag) 또는 다른 전기전도성 물질로 이루어질 수 있다.
복수의 프리 솔더들(307)이 PCB 접촉 패드들(305) 상에 형성된다. 프리 솔더는 스크린 프린팅 또는 스텐실 프린팅에 의해 형성될 수 있다. 프리 솔더(307)는 무전해 금도금(immersion gold)을 갖는 무전해 니켈, 무전해 금도금을 갖는 무전해 니켈인, 또는 무전해 팔라듐과 무전해 금도금을 갖는 무전해 니켈과 같은, 물질들을 포함할 수 있다. 프리 솔더(307)는 20 마이크로미터 내지 약 30 마이크로미터의 범위의 두께를 가질 수 있다. 프리 솔더(307)는 택일적 사항이다. 패키지는 프리 솔더(307) 없이 형성될 수 있다.
도 1에서의 흐름도에 따르면, 단계 105에서 폴리머 플럭스가 제공된다. 폴리머 플럭스는 에폭시 플럭스일 수 있다. 폴리머 플럭스를 제공하는 방법들은 많을 수 있다. 도 1의 단계 1051에서 도시된 한가지 방법은, 도 2(c)에서 도시된 바와 같이, IC 패키지의 커넥터들(213) 상에 폴리머 플럭스(215)를 제공하는 것이다. 도 1의 단계 1053에서 도시된 다른 방법은, 도 2(d)에서 도시된 바와 같이, PCB 접촉 패드(305)와 프리 솔더(307) 상에 폴리머 플럭스(215)를 제공하는 것이다. 폴리머 플럭스(215)는 플럭스 컴포넌트를 폴리머 컴포넌트와 결합시킨다. 폴리머 컴포넌트는 에폭시일 수 있다. 플럭싱 컴포넌트는 솔더 결합 형성을 촉진시키며, 폴리머 컴포넌트는 개개별의 커넥터(213)를 캡슐화함으로써 추가적인 디바이스 보호를 제공한다. 플럭싱 컴포넌트는 최종 단계에서 존재하지 않는다. 폴리머 플럭스(215)는 또한 퇴적 유연성을 제공하며, 응용과 공정에 의존하여, 필요에 따라 스크린 프린팅(screen printing), 딥핑(dip), 제팅(jet), 또는 디스펜싱(dispensing)될 수 있다. 폴리머 플럭스(215)는 단지 개개별의 커넥터들(213)만을 캡슐화하며, 솔더 결합 보호를 여전히 제공하면서, 기판으로부터의 휘발성 가스들이 탈출할 수 있도록 해주는 채널들을 디바이스 아래에 남겨둔다.
도 1에서의 흐름도에 따르면, 단계 107에서, PCB 및 IC 패키지는 함께 연결되어 PCB 상의 프리 솔더와 커넥터들간의 연결부를 형성할 수 있다. PCB와 IC 패키지는 표면 실장 기술에 의해 연결될 수 있다. PCB(300)와 IC 패키지(200)는, 솔더 볼들(213)과 프리 솔더(307) 사이에 폴리머 플럭스(215)를 두면서, 프리 솔더(307)로 IC 패키지(200)의 솔더 볼들(213)과 같은 커넥터들을 PCB 접촉 패드들(305)에 실장하여 연결될 수 있다. 그런 후 IC 패키지(200)의 커넥터들(213)과 PCB(300)의 프리 솔더(307)가 연결되도록 디바이스는 리플로우(reflow)된다. 디바이스의 리플로우 동안, IC 패키지(200)가 부착된 PCB(300)는 오븐에 넣어질 수 있고, 솔더 볼과 프리 솔더가 액성이 되게 하도록 하는 온도로 점진적으로 안내된다. 솔더 볼과 프리 솔더가 액성이 되면, 솔더 볼과 프리 솔더는 PCB 접촉 패드들(305)과 전기적 접촉을 이룬다.
PCB 상에 IC 패키지를 실장한 후 단계 107의 결과물들이 도 2(e) 내지 도 2(g)에서 도시된다. 도 2(c)에서 도시된 바와 같이 폴리머 플럭스(215)가 커넥터(213) 상에 제공될 때, IC 패키지(200)가 PCB(300)에 실장된 후, 폴리머 플럭스(215)는, 도 2(e)에서 도시된 바와 같이, 커넥터(213)의 일부를 덮을 수 있다. 도 2(e)에서 도시된 바와 같이, 폴리머 플럭스(215)는 커넥터(213)를 에워싸도록 약 15㎛ 내지 약 30㎛의 폭(W)을 가질 수 있다. 폴리머 플럭스(215)의 높이(H)는 약 5㎛ 내지 약 50㎛의 범위에 있을 수 있다. 추가적으로, 폴리머 플럭스(215)는 도 2(f)에서 도시된 바와 같이, 약 1㎛ 내지 약 3㎛의 높이까지, 몰딩 화합물(211)의 표면 일부를 덮을 수 있다.
대안적으로, 도 2(d)에서 도시된 바와 같이 폴리머 플럭스(215)가 PCB의 프리 솔더(371) 상에 제공될 때, IC 패키지(200)가 PCB(300)에 실장된 후, 폴리머 플럭스(215)는, 도 2(g)에서 도시된 바와 같이, 커넥터(213) 전체를 덮을 수 있다. 폴리머 플럭스(215)의 두께는 약 5㎛ 내지 약 20㎛의 범위에 있을 수 있다.
본 발명 및 그 장점들을 자세하게 설명하였지만, 여기에 다양한 변경, 대체, 및 변동이 첨부된 청구범위들에 의해 정의된 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고서 행해질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 출원의 범위는 본 명세서 내에서 설명된 물질, 수단, 방법, 또는 단계의 공정, 머신, 제조, 조성들의 특정 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다. 본 발명분야의 당업자라면 여기서 설명된 대응하는 실시예들과 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 또는 이와 실질적으로 동일한 결과를 달성하는, 현존하거나 후에 개발될 물질, 수단, 방법, 또는 단계의 공정, 머신, 제조, 조성이 본 발명에 따라 이용될 수 있다는 것을 본 발명의 개시내용으로부터 손쉽게 알 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들은 이와 같은 물질, 수단, 방법, 또는 단계의 공정, 머신, 제조, 조성을 청구항의 범위내에 포함하는 것으로 한다. 또한, 각각의 청구항은 개별적인 실시예를 구성하며, 다양한 청구항들 및 실시예들의 조합은 본 발명의 범위내에 있다.

Claims (10)

  1. 디바이스를 형성하는 방법에 있어서,
    커넥터와 집적 회로(integrated circuit; IC)를 포함하는 IC 패키지를 제공하는 단계;
    인쇄 회로 보드(printed circuit board; PCB) 접촉 패드를 포함하는 PCB를 제공하는 단계;
    상기 커넥터와 상기 PCB 접촉 패드 중 적어도 하나 상에 폴리머 컴포넌트 및 플럭스 컴포넌트를 구비하는 폴리머 플럭스를 제공하는 단계; 및
    상기 커넥터와 상기 PCB 접촉 패드 사이에 연결부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 IC 패키지는 상기 IC 패키지의 표면으로서 몰딩 화합물을 포함하고, 상기 폴리머 컴포넌트는 상기 몰딩 컴포넌트 위에 있고 상기 커넥터의 적어도 일부를 덮는 것인, 디바이스 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리머 플럭스는 스크린 프린팅(screen printing), 딥핑(dipping), 제팅(jetting), 또는 디스펜싱(dispensing)에 의해 제공되는 것인, 디바이스 형성 방법.
  3. 삭제
  4. 디바이스에 있어서,
    커넥터와 집적 회로(integrated circuit; IC)를 포함하는 IC 패키지;
    인쇄 회로 보드(printed circuit board; PCB) 접촉 패드를 포함하는 PCB;
    상기 커넥터와 상기 PCB 접촉 패드 사이의 연결부; 및
    상기 커넥터의 적어도 일부를 덮는 폴리머 컴포넌트
    를 포함하고,
    상기 IC 패키지는 상기 IC 패키지의 표면으로서 몰딩 화합물을 포함하고, 상기 폴리머 컴포넌트는 상기 몰딩 컴포넌트 위에 있고 상기 커넥터의 적어도 일부를 덮는 것인, 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 PCB 접촉 패드 상에 있는 프리 솔더(pre-solder)를 더 포함하며, 상기 PCB 접촉 패드와 상기 커넥터 사이의 상기 연결부는 상기 커넥터와 상기 PCB 접촉 패드 상의 상기 프리 솔더 사이에 형성되는 것인, 디바이스.
  6. 제4항에 있어서, 상기 폴리머 컴포넌트는 상기 몰딩 화합물을 덮는 것인, 디바이스.
  7. 제4항에 있어서, 상기 커넥터를 덮는 폴리머 컴포넌트는 5㎛ 내지 30㎛의 폭과 5㎛ 내지 50㎛의 높이를 갖는 것인, 디바이스.
  8. 제4항에 있어서, 상기 IC 패키지는 쿼드 플랫 패키지, 핀 그리드 어레이 패키지, 볼 그리드 어레이 패키지, 플립 칩 패키지, 삼차원 집적 회로, 칩 스케일 패키지, 또는 패키지 온 패키지 디바이스로 구성된 그룹으로부터 선택된 것인, 디바이스.
  9. 제4항에 있어서, 상기 IC 패키지는 기판, 상기 기판 상에 있는 패시베이션층, 상기 패시베이션층 상에 있는 재분배층, 및 상기 재분배층 상에 있으며 상기 커넥터에 연결된 언더 범프 금속(under bump metal; UBM) 패드를 더 포함하는 것인, 디바이스.
  10. 디바이스를 형성하는 방법에 있어서,
    커넥터와 집적 회로(integrated circuit; IC)를 포함하는 IC 패키지를 제공하는 단계;
    인쇄 회로 보드(printed circuit board; PCB) 접촉 패드를 포함하는 PCB를 제공하는 단계;
    상기 커넥터 상에 폴리머 컴포넌트 및 플럭스 컴포넌트를 구비하는 폴리머 플럭스를 제공하는 단계;
    상기 PCB 접촉 패드와 상기 커넥터 사이의 상기 폴리머 플럭스로 상기 PCB 접촉 패드와 상기 커넥터를 연결시키는 단계; 및
    상기 커넥터와 상기 PCB 접촉 패드 사이에 연결부를 형성하기 위해 상기 디바이스를 리플로우(reflow)시키는 단계를 포함하고,
    상기 IC 패키지는 상기 IC 패키지의 표면으로서 몰딩 화합물을 포함하고, 상기 폴리머 컴포넌트는 상기 몰딩 컴포넌트 위에 있고 상기 커넥터의 적어도 일부를 덮는 것인, 디바이스 형성 방법.
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