KR19990005679A

KR19990005679A - 플립칩 실장용 패키지의 제조방법

Info

Publication number: KR19990005679A
Application number: KR1019970029894A
Authority: KR
Inventors: 박상갑
Original assignee: 이형도; 삼성전기 주식회사
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-01-25

Abstract

본 발명은 플립칩(flip chip)실장용 기판의 제조방법에 관한 것이며; 그 목적은 패키지의 볼패드상에 전기도금 대신 솔더볼을 부착하는 방식을 이용하므로서 볼패드의 개구부 크기가 0.1mm이하로 미세한 경우에도 플립칩을 실장할 수 있는 패키지의 제조방법을 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명은 사전에 일측면 또는 양측면에 도포된 솔더레지스트층의 개구부내에 볼패드가 마련된 BGA기판을 제조하는 단계; 상기 BGA기판의 볼패드와 대응하는 위치에 관통홀을 갖는 마스크를 만드는 단계; 상기 BGA기판상의 볼패드를 플럭스처리하는 단계; 플럭스처리된 BGA기판상에 마스크를 씌우고 마스크상에 필요한 솔더볼을 공급하는 BGA기판의 볼패드상에 각각 하나의 솔더볼을 적치하는 단계; 및 솔더볼이 적치된 BGA기판을 가열하는 단계; 를 포함하여 구성되는 플립칩 실장용 BGA패키지의 제조방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

플립칩(Flip chip)실장용 패키지의 제조방법

본 발명은 플립칩(flip ship)실장용 기판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플립칩과 다른 기판을 연결하는 BGA 패키지(ball grid array package)의 제조방법에 관한 것이다.

오늘날 집적회로가 경박단소화(輕薄單小化)되는 추세에 따라 기판에 실장되는 칩(chip)의 크기도 작아지고, 칩의 리드(lead)도 증가하며, 리드의 간격도 미세화되고 있다. 이에 따라 칩을 직접 인쇄회로기판(printed circuit board)에 실장할 수 없는 문제가 대두되었다. 이를 해결하여 등장한 것이 응용 패키지(package)이다. 현재 가장 일반적인 패키지의 형태는 BGA(ball grid array)방식으로 범프(bump)를 이용하여 칩과 주기판(mother board)을 연결하는 BGA 패키지가 개발되고 있다.

보통 기존의 BGA 패키지에서는 칩과 연결하기 위해 와이어접속(wire bonding)을 사용하고 있다. 그러나, 칩의 리드 대신 웨이퍼(wafer)상에 솔더범프(solder bump)가 형성된 플립칩(flip chip)의 경우 도1과 같이, 플립칩(4)의 솔더범프(5)를 통해 BGA 패키지(1)과 연결된다. 물론 BGA 패키지(1)상에는 플립칩의 솔더범프와의 연결을 위한 도금이 필요하다.

플립칩(4)와 연결하기 위한 BGA패키지(1)의 볼패드(ball pad)(3)에 전기 납땜 도금과정은 도2와 같은 전기도금설비(10)에서 진행된다. 즉, 솔더레지스트를 도포하여 레지스트층(2)이 형성된 BGA패키지(1)를 전해질용액(12)이 수납되어 있는 전해조(11)에 음극(anode)(13)과 평행한 상태로 침지하여 전류를 가하면 상기 BGA패키지(1)의 볼패드(3)상에는 플립칩의 솔더범프(5)와 연결할 수 있는 땝남층(6)이 도금된다. 보통 볼패드(3)상에 도금되는 땜납층(6)의 두께는 BGA 패키지상에 형성된 볼패드(3)의 개구부의 크기(open size)(L)에 따라 달라진다. 중요한 것은 플립칩(4)의 솔더범프(5)와 BGA패키지(1)의 볼패드(3)가 서로 연결될 수 있도록 BGA패키지상에 형성된 솔더레지스트층(2)보다 두꺼워야 한다. 보통 칩의 경우 BGA패키지상에 형성된 볼패드의 개구부 크기(L)가 0.5mm이상이며, 필요한 BGA패키지의 볼패드에 형성되는 땜납층은 약 15㎛ 정도이면 충분하다. 그러나, 플립칩을 실장하기 위한 BGA패키지의 경우 패키지상에 형성된 볼패드의 개구부 크기(L)가 0.5mm이상일 때 상기 볼패드상에 형성되는 땜납층(6)은 약 35㎛이상으로 올릴 필요가 있다. 더욱이, 최근 풀립칩의 크기가 더욱 경박단소화됨에 따라 솔더범프의 간격이 좁아지고 그 크기도 작아짐에 따라 플립칩을 실장하기 위한 BGA패키지의 개구부크기(L)도 더욱 작아지고 있는 추세이므로 BGA패키지의 볼패상에 땜납층을 도금에 의해 올리기에는 무리가 따른다. 예를 들면, BGA패키지상에 형성된 개구부의 크기(L)가 약 0.1mm이하인 경우 BGA패키지의 볼패드상에 35㎛이상의 땜납층을 형성하기 위해 전기도금을 행하면 적은 면적에 과전류가 발생된다. 이로인해 도금전류밀도 등 전기도금작업조건설정이 어렵게 되고, 또한 형성된 땜납층은 도금탐(땜납층은 형성되었으나 땜납층의 조직이 취약한 상태의 불량)이 발생되거나 솔더범프간에 쇼트(shot)가 발생되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 그 목적은 패키지의 볼패드상에 전기도금 대신 솔더볼을 부착하는 방식을 이용하므로써 볼패드의 개구부 크기가 0.1mm이하로 미세한 경우에도 폴립칩을 실장할 수 있는 패키지의 제조방법을 제공하고자 하는데 있다.

도1은 종래방법에 의해 제조된 패키지와 플립칩의 결합상태도

도2는 종래방법에 의해 패키지의 볼패드(ball pad)에 땝남층을 형성하기 위한 전기도금설비의 개략구성도

도3은 본 발명에 의한 플립칩실장용 패키지의 제조공정을 설명하는 패키지의 단면도

도4는 본 발명에 의한 기판과 플립칩과의 연결모습을 보이는 모식도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : BGA기판 2 : 솔더레지스트층

3 : 볼패드(ball pad) 4 : 플립칩

5 : 솔더범프(solder bump) 7 : 마스크

8 : 플럭스 9 : 솔더볼(solder ball)

L : 개구부크기(open size)

상기 목적달성을 위한 본 발명은 사전에 일측면 또는 양측면에 도포된 솔더레지스트층에 개구부내의 볼패드가 마련된 BGA기판을 제조하는 단계; 상기 BGA기판의 볼패드와 대응하는 위치에 관통홀을 갖는 마스크를 만드는 단계; 상기 BGA기판상의 볼패드를 플럭스처리하는 단계; 플럭스처리된 BGA기판상에 마스크를 씌우고 마스크상에 필요한 솔더볼을 공급하여 BGA기판의 볼패드상에 각각 하나의 솔더볼을 적치하는 단계; 및 솔더볼이 적치된 BGA기판을 가열하는 단계; 를 포함하여 구성되는 플립칩 실장용 BGA패키지의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 일반 칩뿐만아니라 미세한 솔더범프가 형성된 플립칩에 매우 적합하다. 본 발명에 의한 패키지를 제조하기 위해서는 도3a와 같이, 사전에 일측면 또는 양측면에 솔더레지스트층(2)이 도포되어 상기 레지스트층의 개구부(open portion)내에 볼패드(3)가 마련된 BGA패키지(1)를 제조함이 필요하다. 상기 BGA패키지는 동박적층판(copper clad laminate; 이하, 'CCL')의 양면에 노광 및 현상을 통해 패턴(pattern)을 인쇄하고, 볼패드(3)가 형성되는 부위에는 솔더 레지스트마스크를 씌워 솔더레지스트를 도포하여 제조한다.

상기 BGA 기판이 준비되면 BGA기판의 볼패드(3)와 대응하는 위치에 관통홀(7a)이 형성된 마스크(mask)(7)를 제작한다. 상기 마스크는 금속마스크(metal mask)로서, BGA패키지의 볼패드와 대응되는 위치에 관통홀(7a)을 레이저드릴에 의해 형성하므로써 간단히 제작될 수 있다. 이때, 상기 마스크의 관통홀의 크기는 BGA기판의 볼패드 크기보다도 크거나 작아도 무방하나 가능한 한 동일하도록 함이 바람직하며, 또한, 솔더레지스트의 개구부 크기보다는 크거나 동일 하도록 함이 좋다.

그 다음, 상기 BGA기판상의 볼패드를 플럭스처리한다. BGA패키지상에 플럭스를 처리하는 것은 솔더볼과 볼패드를 가접하기 위함이다. 이를 위해 사용되는 플럭스는 통상의 플럭스이면 무방하다.

이후, 도3b와 같이, 플럭스처리된 BGA기판상에 상기 마스크(7)를 씌운다. 그리고, 상기 마스크상에 가접하고자 하는 솔더볼(9)을 공급하면 솔더볼들은 상기 마스크의 관통홀을 통해, 도3c와 같이, BGA기판의 볼패드상에 각각 하나의 솔더볼을 적치된다. 본 발명은 솔더범프가 미세한 플립칩의 실장용 BGA패키지에 적합하다. 즉, 본 발명은 BGA패키지는 솔더레지스트층의 개구부 크기(L)가 0.1mm이하인 경우에도 매우 적합하다.

이렇게 솔더볼이 적치된 BGA기판은 가열하면 도3d와 같이 볼패드상에 솔더볼이 부착될 수 있다. 이때 가열은 200-300℃의 온도범위에서 행함이 바람직하며, 보다 바람직하게는 230-270℃의 온도범위에서 행하는 것이다.

도4는 본 발명에 의해 제조된 BGA패키지(1)의 볼패드(3)와 플립칩(4)의 솔더범프(5)가 솔더볼(9)에 의해 연결되는 모식도를 보이고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 패키지의 볼패드상에 전기도금 대신 솔더볼을 부착하는 방식을 이용하므로써 볼패드의 개구부 크기가 0.1mm이하로 미세한 경우에도 플립칩을 실장할 수 있는 패키지가 매우 얻어지며, 제조된 BGA패키지의 솔더볼은 밀착력이 증대되어 종래의 패키지보다 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

Claims

사전에 일측면 또는 양측면에 도포된 솔더레지스트층의 개구부내에 볼패드가 마련된 BGA기판을 제조하는 단계; 상기 BGA기판의 볼패드와 대응하는 위치에 관통홀을 갖는 마스크를 만드는 단계; 상기 BGA기판상의 볼패드를 플럭스처리하는 단계; 플럭스처리된 BGA기판상에 마스크를 씌우고 마스크상에 필요한 솔더볼을 공급하여 BGA기판의 볼패드상에 각각 하나의 솔더볼을 적치하는 단계; 및 솔더볼이 적치된 BGA기판을 가열하는 단계; 를 포함하여 구성되는 플립칩 실장용 BGA패키지의 제조방법
제1항에 있어서, 상기 마스크의 관통홀은 BGA기판의 볼패드 크기와 동일하고, 솔더레지스트의 개구부 크기보다는 크거나 동일함을 특징으로 하는 제조방법
제2항에 있어서, 상기 솔더레지스트층의 개구부 크기는 0.1mm이하임을 특징으로 하는 제조방법
제1항에 있어서, 상기 마스크의 관통홀은 레이저드릴에 의해 형성됨을 특징으로 하는 제조방법
제1항에 있어서, 상기 가열은 200-300℃의 온도범위에서 행함을 특징으로 하는 제조방법