KR20030039553A - 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법은 절연층(22)의 상면에 본딩 패드용 동박패드부(23)를 형성하고, 그 동박패드부(23)들의 사이에 충진재(24)를 충진한 후, 동박패드부(23)의 상면에만 니켈도금층(25)과 금도금층(26)을 차례로 도금하여 동박패드부(23)의 측면으로는 니켈도금층(25)과 금도금층(26)의 돌출부가 형성되지 않도록 함으로써 본딩 패드(30)의 파인 피치를 구현할 수 있고, 패키지의 제조시 봉지재와 인쇄회로기판의 절연층 사이의 열팽창계수(CTE) 차이에 의하여 발생되는 크랙발생을 억제할 수 있다.

Description

반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법{WIRE BONDING PAD STRUCTURE OF SEMICONDUCTOR PACKAGE PCB}

본 발명은 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 상면에 본딩 패드용 동박패드부를 패터닝하고, 그 동박패드부의 사이에 충진재를 충진한 후, 동박패드부의 상면에 니켈도금층과 금도금층을 차례로 도금하여 동박패드부의 측면으로는 니켈도금층과 금도금층의 돌출부가 형성되지 않도록 함으로써 본딩 패드간이 간격을 미세하게 한 파인 피치를 구현할 수 있도록 한 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법에 관한 것이다.

최근에는 전자기기의 고용량 다기능화 및 소형화에 따라 그 전자기기에 장착되는 반도체 패키지도 크기는 작아지며 고기능을 충족할 수 있는 형태로 발전해가고 있다. 그에 따라 패키지의 외측로 돌출되는 외부 리드를 배제하고, 기판의 상면에 외부리드로 솔더볼을 부착하여 사용하는 BGA형식의 패키지가 소개되고 있다.

상술한 바와 같은 BGA형식의 패키지 제조에 사용되는 기판 조립체가 도 1에 도시되어 있는 바, 이를 간단히 살펴보면, 인쇄회로 기판(1)의 대략 중앙에 반도체 칩(미도시)이 안착되는 안착부(2)가 형성되어 있고, 그 안착부(2)의 외측에는 칩(미도시)과 와이어(미도시)로 연결되는 본딩 패드(3)들이 형성되어 있으며, 상기 인쇄회로 기판(1)의 외곽에는 다층으로 이루어진 기판(1)의 내부에 형성된 회로 패턴(미도시)으로 연결되어 있는 다수개의 볼패드(4)가 형성되어 있다.

반도체 패키지를 조립할때는, 상기 기판(1)의 중앙에 형성된 안착부(CAVITY)(2)에 반도체 칩(미도시)을 부착하고, 그 칩(미도시)과 본딩 패드(3)를 금으로된 와이어(미도시)로 연결함으로써, 반도체 칩과 인쇄회로 기판(1)의 전기적인 연결이 이루지게 된다. 그런후, 반도체 칩을 보호하기 위하여 칩과 와이어를 봉지제로 몰딩하게 된다.

도 2은 상기의 본딩 패드(3)가 형성된 상태를 상세히 보인 것으로, 도시된 바와 같이, 본딩 패드(3)는 외부로 노출되어 있고, 그 본딩 패드(3)에 연결되어 있는 회로 패턴(5)은 PSR(6)로 도포되어 회로 패턴(5)이 보호되도록 되어 있다.

도 3은 도 2의 A-A'선 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 기판(1)의 상면에 도포되어 있는 절연재(7)의 상면에 동박패드부(8)가 부착되어 있다. 이와 같은 동박패드부(8)는 절연재(7)가 형성된 기판(1)의 한면 또는 양면에 넓게 구리막을 부착한 상태의 동장적층판(CCL:COPPER CLAD LAMINATE)을 통상의 에칭공정으로 불필요한 부분을 제거하여 이루어진다.

그리고, 동박패드부(8)를 형성하기 위하여 부착되는 구리막은 절연층(7)에 접착제(12)를 이용하여 부착하고 있으며, 접착강도를 높이기 위하여 내측면에 거칠게 요철부(11)가 형성되어 있고, 그 요철부(11)가 형성된 내측면에 크롬(Cr)막(13)이 도금되어 있다.

또한, 상기와 같이 형성된 동박패드부(8)의 상면에는 니켈도금층(9)과 금도금층(10)이 연속적으로 형성되어 본딩 패드(20)가 완성되어 진다.

그러나, 상기와 같은 종래와 같은 방법으로 본딩 패드(20)를 형성하는 경우에 구리막을 에칭으로 제거할때에 동박패드부(8)의 하단부 측면에 동박패드부(8)에서 돌출된 형태로 크롬성분이 잔류하여 동박패드부(8)의 외측을 감싸도록 니켈도금층(9)과 금도금층(10)을 형성할때에 도 3에서 L 이라고 표시된 부분과 같이 돌출된 잔류크롬의 표면에도 니켈 도금층(9)과 금도금층(10)이 형성됨에 따라 동박패드부(8)의 측벽 하단부에 형성되는 니켈도금층(9)과 금도금층(10) 부분이 돌출되도록 형성되어 상기 동박패드부(8)에 인접한 본딩패드(20)와의 간격이 좁아지게 되므로 본딩 패드(20)의 파인 피치(FINE PITCH)를 실현하는데 한계가 있는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 동박의 상면에 형성되는 니켈도금층과 금도금층이 동박의 측면 하단부에서 돌출되지 않도록 하여 본딩 패드의 파인 피치를 실현하도록 하는데 적합한 반도체 패키지 제조용 기판 조립체의 본딩 패드 형성방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 기판의 구조를 보인 평면도.

도 2는 종래 본딩 패드 형성부분을 보인 확대도.

도 3은 도 2의 A-A'를 절취하여 보인 단면도.

도 4a 내지 4e는 본 발명의 반도체 패키지 제조용 인쇄회로기판의 와이어 본딩 패드의 형성순서를 보인 단면도.

도 5는 회로 패턴에 충진재가 충진된 상태의 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

21 : 기판 22 : 절연층

23 : 동박패드부 24,42 : 충진재

25 : 니켈도금층 26 : 금도금층

30 : 본딩 패드 41 : 회로 패턴

43 : PSR

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법에 있어서,

절연층의 상면에 다수개의 동박패드부를 패터닝하고,

그 동박패드부간의 공간에 충진재를 충진하여 상기 동박패드부의 측면은 밀봉하고 상면은 노출시키며,

상기 동박패드부의 노출된 상면에 금도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법이 제공된다.

또한, 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법에 있어서,

동장적층판의 구리박막을 에칭을 이용하여 다수의 동박패드부를 형성하는 단계와,

그 동박패드부 사이의 공간에 충진재를 충진하는 단계와,

상기 동박패드부에 금도금층을 형성하여 본딩패드를 형성하는 단계,

를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법이 제공된다.

이하, 상기와 같은 본 발명 반도체 패키지 제조용 기판 조립체의 본딩 패드 형성방법을 첨부된 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a 내지 4f는 본 발명의 반도체 패키지 제조용 기판 조립체의 본딩 패드의 형성순서를 보인 단면도로서, 도 4a와 같이 절연층(22)의 외측면에 구리박막(21)이 부착된 동장적층판(CCL)에 에칭 등의 공정으로 도 4b와 같이 동박패드부(23)를 형성하는 것은 통상의 방법과 동일하다.

이때 상기 동박패드부(23)은 대략 사다리꼴(TRAPEZOID) 형상으로 형성되는데, 이는 동박을 제거하기 위해 에칭용액을 침투시에 상층부는 에칭용액에 접촉하는 시간이 하층부에 비해 길어 발생되는 현상으로 통상적으로 에칭 팩터(ETCHING FACTOR)라고 부르며, 동박패드부(23)의 상,하층부의 에칭비율을 말한다. 따라서, 하층부가 상부보다 점점 폭이 크게 형성된다.

이후 도 4c와 같이 상기 동박패드부(23)들 사이의 공간에 동박패드부(23)의높이 만큼 충진재(24)을 충진한다. 충진재(24)는 적외선 경화형 잉크나 PSR(PHOTO SOLDER RESIST)을 사용한다. 상기 적외선 경화형 잉크는 경화된 후 PSR 보다 경도가 높은 성질을 갖고 있다. 따라서 상기 적외선 경화형 잉크는 고품질(HIGH GRADE)의 제품에 사용하는 것이 바람직하다.

상기 충진재(24)를 상기 동박패드부(23)들의 사이에 충진하는 방법은 본 출원이 이미 출원한 한국특허출원 제2001-31752호와 한국특허출원 제2001-51853에 제시된 방법을 사용한다. 즉, 스퀴즈를 상기 동박패드부(23)들에 직접 접촉시키면서 상기 충진재(24)를 충진시키는 방법으로 이 방법을 사용하면 충진재(24)의 도포시에 내부에 기포가 발생되지 않는 동시에 상기 동박패드부(23)의 높이 만큼만 상기 충진재(24)를 도포하여 충진하는 것이 가능하다.

이후 필요하다면 상기 동박패드부(23)와 충진재(24)의 표면을 세정하고, 면을 고르게 하거나 적당한 조도를 갖도록 하는 공정을 실시할수도 있다.

따라서, 상기 동박패드부(23)의 측면(23b)는 상기 충진재(24)에 의해 덮어져서 밀봉되게 되고, 상면(23a)만이 외부로 노출되게 된다.

이후, 상기 동박패드부(23)에 전해 니켈금도금을 실시한다. 전해 니켈 금도금을 실시하면 상기 동박패드부(23)의 노출된 상면에만 니켈 금도금층이 형성된다.

전해 니켈금도금을 실시하면 도 4d와 같이 전해액내의 니켈분자가 상기 동박패드부(23)에 먼저 도금되므로 먼저 니켈도금층(25)이 상기 동박패드부(22)의 노출된 상면에 형성된 후, 도 4e와 같이 상기 니켈도금층(25)의 표면에 금도금층(26)이 순차적으로 형성되어 본딩 패드(30)가 형성된다.

즉, 상기 동박패드부(23)는 그 측면(23b)은 충진재(24)에 의해 덮여있고, 상면(23a)만이 노출되어 있음에 따라 상기 니켈도금층(25)은 상기 동박패드부(23)의 상면(23a)에만 형성되게 되고, 상기 금도금층(26)은 상기 니켈도금층(25)의 노출된 상면과 양측면에 모두 형성되게 된다. 따라서 상기 금도금층(26)의 도금두께는 후에 반도체 칩의 실장후 칩과 연결되는 금 와이어가 연결될 수 있을 정도의 두께만 확보하여 두면 충분하므로 가능한 얇게 형성하는 것이 상기 니켈도금층(25)의 측면에 돌출되는 금도금층(25)의 두께를 줄일 수 있어 유리하다. 본 실시예에서는 상기 니켈도금층(25)은 약3~7μm로 형성하고, 상기 금도금층(26)은 약 0.5μm의 두께로 형성한다.

상기 금도금층(26)은 상기 동박패드부(23)의 상단부 또는 니켈도금층(25)의 폭 보다 돌출된 상태로 형성된다. 그러나, 니켈도금층(25)의 외측으로 돌출되는 금도금층(26)의 돌출부는 상기 동박패드부(23)의 하단부의 폭 보다 작거나 거의 동일한 정도이므로 입접한 본딩 패드(30)와의 간격형성에 영향이 없으므로 본딩 패드(30)의 파인 피치를 설계하는데는 전혀 영향을 미치지 않게 된다.

도 5은 본 발명의 다른예를 보인 것으로, 도시된 바와 같이, 절연층(40)의 상면에 형성된 회로패턴(41)의 사이에도 충진재(42)를 충진함으로써, 상면에 보호막인 PSR(43)을 도포할때에 동일 높이로 평탄하게 도포할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 반도체 패키지 제조용 기판 조립체의 본딩 패드 형성방법은 동박의 에칭 팩터에 의한 영향과 잔류크롬에 의한 영향을 제거하여 본딩 패드들 간의 피치를 최소화 하는 파인 피치화가 가능한 효과가 있다.

또한, 완성된 인쇄회로 기판에 반도체 칩을 실장하고 봉지재로 밀봉하여 제품을 완성한 후 경화시키면, 상기 충진재가 상기 동박패드부의 좌우측면에 완전히 충진된 상태로 경화되므로, 상기 동박패드부를 단단히 지지하는 형태가 되어 고온과 저온이 반복되는 열싸이클의 변화가 있어도, 봉지재와 인쇄회로기판의 절연층 사이의 열팽창계수(CTE) 차이에 의하여 발생되는 크랙발생을 억제하는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법에 있어서,

   절연층의 상면에 다수개의 동박패드부를 패터닝하고,

   그 동박패드부간의 공간에 충진재를 충진하여 상기 동박패드부의 측면은 밀봉하고 상면은 노출시키며,

   상기 동박패드부의 노출된 상면에 금도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 충진재는 동박패드부와 동일높이로 충진되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법에 있어서,

   절연층의 상면에 다수개의 동박패드부를 패터닝하고,

   그 동박패드부간의 공간에 충진재를 충진하여 상기 동박패드부의 측면은 밀봉하고 상면은 노출시키며,

   상기 동박패드부의 노출된 상면에 금도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 충진재로는 적외선 경화형 잉크가 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 충진재로는 PSR(PHOTO SOLDER RESIST)이 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 금도금층은 니켈도금층의 측면까지 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 기판의 상면에 형성되는 회로 패턴의 주변에도 충진재가 충진된 후, 그 상면에 PSR이 도포되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법.
7. 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법에 있어서,

   동장적층판의 구리박막을 에칭을 이용하여 다수의 동박패드부를 형성하는 단계와,

   그 동박패드부 사이의 공간에 충진재를 충진하는 단계와,

   상기 동박패드부에 금도금층을 형성하여 본딩패드를 형성하는 단계,

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 충진재를 충진하는 단계에서, 상기 충진재는 상기 동박패드부의 높이로 충진되어 상기 동박패드부의 상면만을 노출시키는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 본딩패드를 형성하는 단계에서의 금도금층의 형성은 니켈 도금층을 형성한 후 금도금층을 순차적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 니켈도금층의 도금두께는 상기 금도금층의 도금두께 보다 두껍게 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법.
11. 제 7항에 있어서, 상기 충진재는 적외선 경화형 잉크 또는 PSR인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 인쇄회로기판의 와이어 본딩패드 형성방법.