KR20050052109A - Method which the flip-chip bump forms - Google Patents

Method which the flip-chip bump forms Download PDF

Info

Publication number
KR20050052109A
KR20050052109A KR1020030085961A KR20030085961A KR20050052109A KR 20050052109 A KR20050052109 A KR 20050052109A KR 1020030085961 A KR1020030085961 A KR 1020030085961A KR 20030085961 A KR20030085961 A KR 20030085961A KR 20050052109 A KR20050052109 A KR 20050052109A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solder resist
dry film
film
solder
flip chip
Prior art date
Application number
KR1020030085961A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100567103B1 (en
Inventor
남창현
김홍원
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020030085961A priority Critical patent/KR100567103B1/en
Publication of KR20050052109A publication Critical patent/KR20050052109A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100567103B1 publication Critical patent/KR100567103B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11Manufacturing methods
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods
    • H01L2224/116Manufacturing methods by patterning a pre-deposited material
    • H01L2224/1161Physical or chemical etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods
    • H01L2224/116Manufacturing methods by patterning a pre-deposited material
    • H01L2224/11618Manufacturing methods by patterning a pre-deposited material with selective exposure, development and removal of a photosensitive bump material, e.g. of a photosensitive conductive resin
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods
    • H01L2224/116Manufacturing methods by patterning a pre-deposited material
    • H01L2224/1163Manufacturing methods by patterning a pre-deposited material using a laser or a focused ion beam [FIB]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

본 발명은 플립칩 범프 형성 방법에 관한 것으로서, 특히 종래 잉크 타입의 솔더 레지스트 대신에 필름 타입의 솔더 레지스트를 사용하고 레이저 드릴을 사용함으로써 세밀한 범프 피치와 솔더 레지스트 오픈이 가능하도록 하는 플립칩 범프 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming flip chip bumps. In particular, the method of forming a flip chip bump enables fine bump pitch and solder resist opening by using a film type solder resist instead of a conventional ink type solder resist and using a laser drill. It is about.

또한, 본 발명에 따르면, 절연재 상부에 필름 타입의 솔더 레지스트를 적층하고, 제1 차 레이저 가공하여 상기 솔더 레지스트를 오픈하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계 이후에, 무전해 동도금층을 형성하고, 드라이 필름을 적층하며, 제 2차 레이저 가공하여 상기 드라이 필름을 오픈하는 제 2 단계; 상기 제 1 단계에서 상기 솔더 레지스트의 오픈된 부위에 구리 패드를 충진하고, 상기 제 2 단계에서 상기 드라이 필름의 오픈된 부위에 솔더를 충진하는 제 3 단계; 및 상기 드라이 필름과 상기 무전해 동도금층을 에칭하고, 표면처리를 하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 플립칩 범프 형성 방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, the first step of laminating a film-type solder resist on the insulating material, the first laser processing to open the solder resist; A second step of forming an electroless copper plating layer after the first step, laminating a dry film, and opening the dry film by second laser processing; A third step of filling a copper pad in the open portion of the solder resist in the first step, and a solder in the open portion of the dry film in the second step; And a fourth step of etching the dry film and the electroless copper plating layer and performing a surface treatment.

Description

플립칩 범프 형성 방법{Method which the flip-chip bump forms} Method of forming flip chip bumps {Method which the flip-chip bump forms}

본 발명은 플립칩 범프 형성 방법에 관한 것으로서, 특히 종래 잉크 타입의 솔더 레지스트 대신에 필름 타입의 솔더 레지스트를 사용하고 레이저 드릴을 사용함으로써 세밀한 범프 피치와 솔더 레지스트 오픈이 가능하도록 하는 플립칩 범프 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming flip chip bumps. In particular, the method of forming a flip chip bump enables fine bump pitch and solder resist opening by using a film type solder resist instead of a conventional ink type solder resist and using a laser drill. It is about.

반도체 제조 공정은 실리콘칩(silicon chip)의 제작, 패키징, 검사의 3 단계로 구성된다. 이중 패키징과 검사 공정이 전체 원가의 70%를 차지하는 것으로 알려져 있으며, 패키징은 칩(chip)의 크기와 성능에 큰 영향을 준다.The semiconductor manufacturing process consists of three steps: fabrication, packaging and inspection of silicon chips. Dual packaging and inspection processes are known to account for 70% of the total cost, and packaging has a significant impact on chip size and performance.

전자 패키징은 반도체 칩(chip)을 구성하여 시스템으로 만드는 기술로서 패키징의 기능은 다음과 같다. (1) 신호 분배(signal redistribution), (2) 전력 분배(power distribution), (3) 기계적 지지 및 보호( mechanical support and protection), (4) 열관리( thermal management) 등이다. Electronic packaging is a technology that constructs a semiconductor chip into a system. The function of packaging is as follows. (1) signal redistribution, (2) power distribution, (3) mechanical support and protection, and (4) thermal management.

전자 패키징의 (1) 칩(chip) 내부의 접속(interconnection) 단계, (2) 반도체 칩(chip)을 단일칩 모듈(single chip module; SCM)로 패키징하는 단계, (3) SCM을 PCB 등의 카드(card)에 접합하는 단계, (4) 여러 장의 카드를 커넥터(connector) 등을 이용하여 보드에 결합시키는 단계이고, (5) 시스템을 구성하게 된다. (1) interconnection of chips in electronic packaging, (2) packaging semiconductor chips into a single chip module (SCM), and (3) SCM to PCB Bonding to a card, (4) joining several cards to a board using a connector or the like, and (5) configuring a system.

COB(Chip on Board)와 MCM (Multi-Chip Module) 등의 기술은 2, 3 단계가 결합된 형태이며, 이를 2.5단계라고 부르기도 한다. Technologies such as COB (Chip on Board) and MCM (Multi-Chip Module) are a combination of two and three levels, sometimes called 2.5 steps.

전자 패키징의 단계에서 0단계는 칩(chip) 내부의 메털라이징(metalization) 공정이고, 마이크로 접합은 주로 1, 2단계에서 사용된다. In the electronic packaging step, step 0 is a metallization process inside the chip, and microjunction is mainly used in steps 1 and 2.

1단계에서 사용되는 공정으로 선본딩(wire bonding), TAB (Tape Automated Bonding), 플립칩(flip chip), 확산 접합(diffusion bonding) 등을 들 수 있고, 2단계에서 사용되는 공정으로 PTH와 SMT를 들 수 있다. Processes used in step 1 include wire bonding, tape automated bonding (TAB), flip chip, diffusion bonding, and the like. PTH and SMT are used in step 2. Can be mentioned.

이와 같은 접합 공정은 반도체 회로에 손상이 가지 않도록 낮은 온도에서 접합이 이루어져야 한다. Such bonding process should be performed at low temperature so as not to damage the semiconductor circuit.

여기에서는 1 단계인 칩 레벨(chip level)의 접합 방법인 선본딩(wire bonding), TAB, 플립칩(flip chip) (또는 C4: Controlled Collapse Chip Connection) 공정중 플립칩(flip chip) (또는 C4: Controlled Collapse Chip Connection) 공정을 설명한다. Here, the first step is chip bonding, wire bonding, TAB, flip chip (or C4: Controlled Collapse Chip Connection), flip chip (or C4) during the process. Controlled Collapse Chip Connection

플립칩(Flip chip)이란 용어는 베어칩(bare chip)을 뒤집어 기판에 접합하는 형상에서 유래한다.The term flip chip is derived from a shape in which a bare chip is inverted and bonded to a substrate.

플립칩(Flip chip)은 60년대 초에 IBM에서 신뢰성이 낮은 수잡업에 의한 선본딩(manual wire bonding)을 대체하기 위하여 개발되었으며, IBM에서 개발 당시에는 C4 (Controlled Collapse Chip Connection) 명칭으로 알려졌다. Flip chips were developed by IBM in the early sixties to replace manual wire bonding with low reliability. At the time of development, IBM was known under the name Controlled Collapse Chip Connection (C4).

이 방법은 베어칩(bare chip)의 Al 패드 위에 형성된 메털라이징(metalization) 부위에 솔더범프(solder bump)를 증착시키고, 리플로워(reflow) 솔더링 공정으로 솔더의 형상을 구형으로 만든다. In this method, solder bumps are deposited on metallization sites formed on Al pads of bare chips, and the solder is spherically shaped by a reflow soldering process.

솔더가 장착된 베어칩(bare chip)은 리플로워(reflow) 솔더링 공정으로 기판에 접합시킨다. 솔더 범프(Solder bump)를 증착시키려면 베어칩(bare chip) 표면의 알루미늄 패드(Al pad) 위에 Cr, Au, Ti, Cu 등의 금속을 증착 또는 에칭(etching) 등의 방법으로 메털라이징(metalizing) 하여 솔더의 젖음이 가능하도록 표면을 처리하여야 하며, 이를 UBM (Under Bump Metallurgy) 이라고도 부른다. Bare chips with solder are bonded to the substrate by a reflow soldering process. In order to deposit solder bumps, metallization such as Cr, Au, Ti, Cu, or the like is deposited on an aluminum pad on a bare chip surface by metallization or etching. The surface must be treated to allow the wetting of the solder, which is also called UBM (Under Bump Metallurgy).

솔더의 용융시 솔더가 젖음(wetting)에 의해 다른 곳으로 흘러 회로에 단락(short-circuit)이 발생하는 것을 방지하기 위하여 능동층(passivation)을 솔더 주위에 형성시킨다. 능동층(Passivation)은 절연뿐만 아니라 회로나 실리콘(silicon) 표면을 불순물이나 수분 등으로부터 보호하는 역할을 한다. During melting of the solder, a solder flows out of place by wetting, forming an active layer around the solder to prevent short-circuit from occurring in the circuit. The active layer serves to protect not only insulation but also circuits or silicon surfaces from impurities and moisture.

솔더의 성분은 세라믹(ceramic) 기판의 경우에는 95%Pb-5%Sn (Tm=315oC)을 사용하고, PCB 등의 기판에서는 37%Pb-63%Sn (Tm=183oC)의 eutectic 조성을 사용한다.Solder is composed of 95% Pb-5% Sn (T m = 315 o C) for ceramic substrates and 37% Pb-63% Sn (T m = 183 o C for PCBs and other substrates) Eutectic composition).

플립칩(Flip chip)은 리플로워 솔더링(reflow soldering) 공정을 이용하여 솔더 범프(solder bump)를 접합하므로 자기정렬 효과(self-aligning effect)를 얻을 수 있으며, 칩(chip) 내부 회로에서 패드(pad)의 위치를 필요에 따라 결정할 수 있으므로 회로설계를 단순화 시키고 회로선의 길이를 감소시켜 전기적 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 회로선에 의한 저항이 감소하여 소요 전력과 저항열을 줄일 수 있으며, 패키징 방법 중에서 집적 밀도가 가장 높다. Flip chip joins solder bumps using a reflow soldering process to obtain a self-aligning effect, and the pad (chip) in the internal circuit of the chip (chip) The location of the pad can be determined as needed, which simplifies the circuit design and reduces the length of the circuit to improve electrical performance. In addition, the resistance by the circuit line is reduced to reduce the power consumption and the heat of resistance, and the highest integration density among the packaging methods.

플립칩(Flip chip) 방법은 집적 밀도를 높이고 전력의 소모를 줄일 수 있기 때문에 통신 장비 등에 널리 사용되고 있으며, COB와 MCM의 기본 요소가 된다. 집적 밀도가 증가함에 따라 단위 면적 당 발열량도 증가하므로 냉각이 매우 중요하다. 플립칩(Flip chip)과 기판의 회로선을 연결하기 위하여 다층 기판 (multi-layer substrate)이 많이 사용되며, 기판 간의 연결은 비어(via)를 통하여 이루어 진다. 기판과 칩(chip) 및 솔더 접합부의 CTE 미스매칭(mismatch)에 의해 발생한 열응력 때문에 접합부가 파괴되는 것을 방지하기 위하여 에폭시 레진(epoxy resin)으로 칩(chip)과 기판 사이를 채우는 언더필(underfill) 작업을 하여 열응력을 감소시키고 피로 수명을 증가시킨다. Flip chip method is widely used in communication equipment because it can increase the integration density and reduce the power consumption, and is the basic element of COB and MCM. As the integration density increases, the amount of heat generated per unit area also increases, so cooling is very important. In order to connect a flip chip and a circuit line of a substrate, a multi-layer substrate is often used, and the connection between the substrates is made through a via. Underfill that fills between the chip and the substrate with epoxy resin to prevent fracture of the joint due to thermal stress caused by CTE mismatch of the substrate, chip and solder joints. Work to reduce thermal stress and increase fatigue life.

베어칩(Bare chip)의 안정성을 향상시키기 위한 방법으로 CSP (Chip Scale Packaging)를 들 수 있다. CSP는 베어칩(bare chip)을 패키징한 형태로서 패키징으로 인하여 CSP의 면적은 20% 이내에서 증가하지만, 안정성이 증가하고 핸들링(handling) 이 용이하다. Chip scale packaging (CSP) is a method for improving the stability of bare chips. The CSP is a package of bare chips. Due to the packaging, the area of the CSP increases within 20%, but the stability is increased and handling is easy.

도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 플립칩 범프 형성 방법의 순서도이다.1A to 1F are flow charts of a flip chip bump forming method according to the prior art.

도 1a를 참조하면, 절연재(101) 위에 구리 패드(102)를 형성한 후에, 솔더 레지스트(103)를 입힌다.Referring to FIG. 1A, after forming a copper pad 102 on an insulating material 101, a solder resist 103 is coated.

그리고, 도 1b를 참조하면 솔더 레지스트(103)를 노광/현상하여 구리 패드(102)의 상부에 있는 솔더 레지스트(103)를 제거한다.Referring to FIG. 1B, the solder resist 103 is exposed / developed to remove the solder resist 103 on the copper pad 102.

도 1c를 참조하면, 솔더 레지스트(103)가 제거된 구리 패드(102)의 상부에 Ni/Au 도금(104, 105)을 한다.Referring to FIG. 1C, Ni / Au plating 104 and 105 may be performed on an upper portion of the copper pad 102 from which the solder resist 103 is removed.

이후에, 도 1d를 참조하면 메탈 마스크(106)를 입히고, Ni/Au 도금층 위에 솔더(107)를 증착하고, 도 1e에서 알 수 있는 바와 같이 메탈 마스크(106)를 입히고 범프 평탄화 공정에 의해 범프를 평탄화한다.Subsequently, referring to FIG. 1D, a metal mask 106 is coated, a solder 107 is deposited on the Ni / Au plating layer, and a metal mask 106 is coated as shown in FIG. Planarize.

도 1f에서는 도 1e의 범프 평탄화 공정에 의해 평탄화된 범프의 최종 제품을 보여주고 있다.Figure 1f shows the final product of the bump flattened by the bump planarization process of Figure 1e.

한편, 세트 제품의 경박 단소화의 추세에 대응하기 위하여 BGA/CSP 패키지용 기판의 회로밀도가 점점 더 높아지고 있다. 회로밀도 향상을 위해서 패턴의 세밀화(Fine), 비아홀의 미세화, 솔더 레지스트 오픈 사이즈(Solder Resist Opening Size)의 세밀화(Fine) 등의 노력이 경주되고 있다.On the other hand, in order to cope with the trend of light and short reduction of the set products, the circuit density of the substrate for the BGA / CSP package is increasing. Efforts have been made to fine-tune patterns (fine), finer via holes, and finer solder resist opening size (Fine) to improve circuit density.

많은 패키지 제품들중 특히 난이도가 높은 플립칩 패키지의 세밀화(Fine) 추세는 다음과 같다.Among many packaged products, the trend of fineness of flip chip package, which is particularly difficult, is as follows.

-범프 피치(Bump Pitch)의 세밀화 : 250㎛ →150㎛ →120㎛Bump Pitch refinement: 250㎛ → 150㎛ → 120㎛

-솔더 레지스트 오픈 사이즈의 세밀화 : 150㎛ → 80㎛ → 40㎛Solder resist open size refinement: 150㎛ → 80㎛ → 40㎛

이중 특히 플립칩 기판의 제작시 솔더 범프까지 제조하는 추세에 있는데 일반 메탈 마스크를 사용하여 범프 인쇄를 하는 것에 한계가 있다.In particular, there is a tendency to manufacture solder bumps, especially when manufacturing flip chip substrates, and there is a limit to bump printing using a general metal mask.

또한, 솔더 레지스트 오픈도 글래스 마스크(Glass Mask)를 사용해서는 80㎛ 근처를 한계로 하고 있다.In addition, solder resist opening is also limited to around 80 μm using a glass mask.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 필요에 부응하기 위하여 안출된 것으로서, 필름 타입의 솔더 레지스트를 사용하고 레이저 드릴을 사용하여 솔더 레지스트 오픈 사이즈의 세밀화와 플립칩 기판의 범프의 세밀화를 동시에 해결할 수 있도록 하는 플립칩 범프 형성 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. Accordingly, the present invention has been made in order to meet the above needs, by using a film-type solder resist and using a laser drill to simultaneously solve the miniaturization of the solder resist open size and the bump refinement of the flip chip substrate. It is an object of the present invention to provide a flip chip bump forming method.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 절연재 상부에 필름 타입의 솔더 레지스트를 적층하고, 제1 차 레이저 가공하여 상기 솔더 레지스트를 오픈하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계 이후에, 무전해 동도금층을 형성하고, 드라이 필름을 적층하며, 제 2차 레이저 가공하여 상기 드라이 필름을 오픈하는 제 2 단계; 상기 제 1 단계에서 상기 솔더 레지스트의 오픈된 부위에 구리 패드를 충진하고, 상기 제 2 단계에서 상기 드라이 필름의 오픈된 부위에 솔더를 충진하는 제 3 단계; 및 상기 드라이 필름과 상기 무전해 동도금층을 에칭하고, 표면처리를 하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the first step of laminating a film-type solder resist on the insulating material, the first laser processing to open the solder resist; A second step of forming an electroless copper plating layer after the first step, laminating a dry film, and opening the dry film by second laser processing; A third step of filling a copper pad in the open portion of the solder resist in the first step, and a solder in the open portion of the dry film in the second step; And a fourth step of etching the dry film and the electroless copper plating layer and performing a surface treatment.

이제, 도 2a 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Now, with reference to the drawings of Figure 2a will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 일실시예에 따른 플립칩 범프 형성 과정의 순서도이다.2A to 2H are flowcharts of a flip chip bump forming process according to an embodiment of the present invention.

도 2a는 참조하면, 절연재(201) 위에 솔더 레지스트(202)를 필름 타입을 이용하여 적층하게 되는데, 필름 타입은 솔더 레지스트(202)의 잉크 타입을 대체하기 위하여 사용된다.Referring to FIG. 2A, a solder resist 202 is laminated on the insulating material 201 using a film type, which is used to replace the ink type of the solder resist 202.

솔더 레지스트(202)는 배선패턴을 덮어 부품의 실장시에 이루어지는 솔더링에 의해 원하지 않은 접속이 일어나지 않도록 하는 피막을 의미한다.The solder resist 202 refers to a film that covers the wiring pattern so that unwanted connection is not caused by soldering that is made during component mounting.

솔더 레지스트(202)는 BGA/CSP 기판 표면의 회로를 보호하는 보호재로서의 역할도 담당하며 일반적으로 도료형태로 되어 있다.The solder resist 202 also serves as a protective material for protecting circuits on the surface of the BGA / CSP substrate and is generally in the form of paint.

일반적으로 배선패턴은 기판에 입혀진 동박을 부식하여 만들어지므로 원리적으로는 절연 피복이 없는 나선이라고 할 수 있다. BGA/CSP 기판이 고밀도화함에 따라 배선간의 간격이 더욱 좁아지고 있으며, 이는 피복이 없는 전기선을 사용하는 것과 마찬가지로 배선간의 단락, 오접속의 문제가 발생되는 원인이 되고 있다. In general, the wiring pattern is made by corrosion of the copper foil coated on the substrate, so in principle, it can be said to be a spiral without an insulation coating. As the density of BGA / CSP substrates increases, the spacing between wirings becomes narrower, which causes a problem of short-circuit and misconnection between wirings, similarly to the use of uncovered electric wires.

특히, 전자부품을 BGA/CSP 기판상에 솔더링할 때 BGA/CSP 기판이 녹는 솔더에 노출되며, 이때 원하지 않는 접속이 생길 수 있다. 이는 전자기기가 정상적으로 동작하지 못하게 하는 중대한 결함으로 이어지게 된다. In particular, when soldering electronic components onto BGA / CSP substrates, the BGA / CSP substrates are exposed to melting solder, which may result in undesired connections. This leads to serious defects that prevent the electronics from operating normally.

이러한 불량을 방지하기 위하여 나선인 배선을 피복할 목적으로 부품의 솔더링에 필요한 랜드 주변을 제외한 다른 부분을 차폐하는 피막을 솔더 레지스트(202)라 한다. 솔더 레지스트(202)는 차폐의 의미를 적용하여 솔더 마스크라고도 한다.In order to prevent such defects, a film for shielding other portions except for the land periphery necessary for soldering the component for the purpose of covering the spiral wiring is called a solder resist 202. The solder resist 202 is also called a solder mask by applying the meaning of shielding.

도금 레지스트나 부식 레지스트는 제조공정 중에 일시적으로 사용되고 나중에 모두 제거되는 반면에 솔더 레지스트(202)는 부품이 실장 후에도 제품에 그대로 남아 절연 및 보호작용 등을 수행하는 점이 다른 레지스트와 다르다. 솔더레지스트용의 레지스트 잉크는 PSR(Photo imageable Solder Resist ink)라고 한다.The plating resist or the corrosion resist is temporarily used during the manufacturing process and is later removed all while the solder resist 202 is different from other resists in that the parts remain in the product even after mounting and perform insulation and protection. The resist ink for solder resist is called PSR (Photo imageable Solder Resist ink).

그러나, 솔더레지스트 잉크는 두께 조절이 용이하지 않고, 디스미어에 심하게 영향을 받게되는 문제점이 있었다.However, the solder resist ink is not easy to adjust the thickness, there was a problem that is severely affected by the desmear.

그리하여, 여기에서는 솔더레지스트 잉크를 사용하는 것이 아니라 필름 타입의 솔더 레지스트(202)를 사용한다.Thus, instead of using solder resist ink, a film type solder resist 202 is used.

이처럼, 필름 타입을 이용하여 솔더 레지스트(202)를 적층하게 되면, 두께 조절이 용이하며, 디스미어에 심하게 영향을 받지 않게 된다.As such, when the solder resists 202 are laminated using the film type, the thickness is easily controlled and is not severely affected by the desmear.

도 2b를 참조하면, 레이저 드릴을 이용하여 솔더 레지스트(202)를 식각한다. 레이저 드릴을 사용하면 미세 오픈이 가능하게 된다. 이때 바람직하게는 플립칩 BGA/CSP 기판에 대하여 50㎛이하의 솔더 레지스트 오픈을 한다. 그리고, 플립칩 BGA/CSP 기판에 대하여 1200㎛이하의 범프 피치를 형성한다.Referring to FIG. 2B, the solder resist 202 is etched using a laser drill. The use of a laser drill allows for fine opening. In this case, preferably, solder resist opening of 50 μm or less is performed on the flip chip BGA / CSP substrate. And bump pitch of 1200 micrometers or less is formed with respect to a flip chip BGA / CSP board | substrate.

여기에서 레이저 드릴은 작업의 유연성이 높고, 복잡한 형상이나 소량의 제품을 비싼 금형비 부담 없이 가공할 수 있는 레이저 가공은 다품종 소량생산의 최근 시장상황에 적합한 가공이며, 시제품 가공에도 많이 적용한다. Here, the laser drill is highly flexible, and laser processing, which can process complex shapes or small quantities of products without expensive mold costs, is suitable for the recent market situation of small quantity batch production, and also applies to prototype processing.

광학 에너지를 표면에 집중시켜 재료의 일부를 녹이고 증발시켜, 원하는 형태를 취하는 절단 방법으로, 컴퓨터 프로그램에 의해 복잡한 형상도 쉽게 가공할 수 있고, 다른 방법으로는 절단하기 어려운 복합재료도 가공할 수 있다. 절단 직경이 최소 0.005mm 까지도 가능하며, 가공 가능한 두께범위가 넓다. The optical energy is concentrated on the surface to melt and evaporate a part of the material, taking a desired shape. A computer program can easily process complex shapes, and even composite materials that are difficult to cut by other methods can be processed. . Cut diameters as small as 0.005mm are possible, and the thickness range is wide.

레이저 드릴로 YAG(Yttrium Aluminum Garnet)레이저나 CO2 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. YAG 레이저는 동박층 및 절연층 모두를 가공할 수 있는 레이저이고, CO2 레이저는 절연층만 가공할 수 있는 레이저이다.It is preferable to use a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser or a CO 2 laser as a laser drill. The YAG laser is a laser capable of processing both a copper foil layer and an insulating layer, and the CO 2 laser is a laser capable of processing only an insulating layer.

도 2c를 참조하면, 디스미어 약품을 변경하여 디스미어 겸 표면조도를 형성한 후에, 무전해도금층(203)을 형성하며, 이때 두께는 0.5~1.5㎛정도이다.Referring to Figure 2c, after changing the desmear chemicals to form a desmear and surface roughness, the electroless plating layer 203 is formed, wherein the thickness is about 0.5 ~ 1.5㎛.

디스미어는 화학적 방법으로 스미어를 제거하는 동시에 홀 내벽의 에폭시에 미세한 부식이 일어나도록 하여 무전해 동도금 시에 동입자의 밀착성을 높인다. 디스미어시 사용되는 약품으로 황산, 크롬산, 과망간산, 플라지마법 등이 있다.Desmear removes smear by chemical method and at the same time, fine corrosion occurs in epoxy of inner wall of hole, which enhances adhesion of copper particles during electroless copper plating. Chemicals used in desmear include sulfuric acid, chromic acid, permanganic acid, and plasma.

무전해 도금은 수지, 세라믹, 유리 등과 같은 부도체의 표면에 도전성을 부여하기 위한 유일한 도금방법이다. Electroless plating is the only plating method for imparting conductivity to the surface of non-conductors such as resins, ceramics, glass, and the like.

무전해 동도금은 절연체에 대한 도금이므로 전기를 띤 이온에 의한 반응은 기대할 수 없다. 무전해 동도금은 석출반응에 의해 이루어지며 석출반응은 촉매에 의해 촉진된다. Electroless copper plating is plating on insulators, so reactions with electrically charged ions cannot be expected. Electroless copper plating is carried out by precipitation reactions, which are promoted by catalysts.

도금액으로부터 동이 석출되기 위해서는 도금하려는 재료의 표면에 촉매가 부착되어야 한다. 이는 무전해 동도금이 많은 전처리를 필요로 함을 나타낸다. 무전해 동도금은 일반적으로 도금막을 두껍게 하기 어렵고, 물성도 전해 동도금에 미치치 못하나 최근에는 특성이 많이 향상되어 그 용도가 확대되고 있다.To deposit copper from the plating solution, a catalyst must be attached to the surface of the material to be plated. This indicates that electroless copper plating requires a lot of pretreatment. Electroless copper plating is generally difficult to thicken the plating film, and even the physical properties are inferior to the electrolytic copper plating, but in recent years, its properties have been greatly improved and its use has been expanded.

무전해 동도금은 도금액에 기판을 담그는 방법으로 도금을 행하므로 홀의 내벽은 물론 기판의 모든 부분이 도금된다. Electroless copper plating is performed by immersing the substrate in a plating solution so that not only the inner wall of the hole but also all parts of the substrate are plated.

무전해 동도금은 동박 표면에 존재하는 산화물이나 이물질, 특히 유지분 등을 산 또는 알칼리 계면활성제가 포함된 약품으로 제거하는 탈지 과정, 동박의 표면에 미세한 거칠기를 만들어 도금단계에서 동입자가 균일하게 밀착되도록 하는 소프트 부식 과정, 촉매처리에 앞서 낮은 농도의 촉매약품에 기판을 담가 촉매처리 단계에서 사용되는 약품이 오염되거나 농도가 변화하는 것을 방지하는 예비 촉매 처리 과정, 기판의 동박 및 에폭시면에 촉매입자를 입혀주는 촉매 처리 과정, 촉매처리를 통해 Pd-Sn이 기판의 표면 및 홀 내벽에 도포된 상태에서 동도금의 전도성 및 친화력을 높이기 위한 Sn과 Pb를 강제로 이온화시키는 작업을 수행하는 활성화 과정, 무전해 동도금 과정으로 구성되어 있다.Electroless copper plating is a degreasing process that removes oxides and foreign substances, especially oils and fats, present on the surface of copper foil with chemicals containing acid or alkali surfactants. Soft corrosion process, pre-catalytic process to immerse the substrate in a low concentration of catalyst chemical prior to catalysis, to prevent contamination or change of concentration of the chemical used in the catalytic treatment step, catalyst particles on the copper foil and epoxy surface of the substrate Activation process of forcibly ionizing Sn and Pb to increase the conductivity and affinity of copper plating while Pd-Sn is applied to the surface of the substrate and the inner wall of the hole through the catalyst treatment. It consists of a thawing plating process.

한편, 동도금은 두께에 따라 헤비 동도금(Heavy Copper, 2㎛이상), 미디엄 동도금(Medium Copper, 1~2㎛), 라이트 동도금(Light Copper, 1㎛이하)으로 각각 구분되며, 여기에서는 미디엄 동도금 또는 라이트 동도금으로 0.5~1.5㎛로 무전해동도금층(203)을 형성한다.Meanwhile, copper plating is classified into heavy copper plating (heavy copper, 2㎛ or more), medium copper plating (medium copper, 1 ~ 2㎛), and light copper plating (light copper, 1㎛ or less) according to the thickness. The electroless copper plating layer 203 is formed by light copper plating at 0.5 to 1.5 µm.

도 2d를 참조하면, 패턴 도금에 견디는 드라이 필름(204)을 적층한 후에, 도 2e를 참조하면, 2차 레이저 드릴을 사용하여 홀을 가공하는데 1차 레이저 드릴 가공보다 홀경이 작게 되도록 가공한다.Referring to FIG. 2D, after laminating the dry film 204 that withstands pattern plating, and referring to FIG. 2E, the hole diameter is processed to be smaller than that of the primary laser drill in the hole machining using the secondary laser drill.

드라이 필름(204)은 통상적으로 D/F로 표기하며, D/F는 필름 형태로된 감광재와 신축성을 부여하기 위한 Mylar 필름 및 Cover 필름으로 이루어져 있다. Cover 필름은 D/F를 동박적층판에 입히는 라미네이션 공정에서 벗겨낸다. Mylar 필름은 라미네이션 후에도 남아 포토 레지스트 필름을 보호하며, 현상 공정에 앞서 벗겨낸다.The dry film 204 is commonly referred to as D / F, and the D / F is made of a photosensitive material in the form of a film and a Mylar film and a cover film for imparting elasticity. The cover film is peeled off in the lamination process where D / F is coated on the copper clad laminate. Mylar film remains after lamination to protect the photoresist film and is stripped off prior to the development process.

정면처리로 D/F의 밀착성을 높인 기판에 라미네이터를 이용하여 D/F를 입히며, 라미네이션시에는 기판과의 밀착성을 추가로 확보하기 위하여 가열된 롤러로 D/F를 열압착한다. Cover 필름을 벗겨내고 Mylar 필름은 남겨 놓아 감광재인 포토레지스트 필름을 보호한다.D / F is applied to the substrate that has improved the adhesion of D / F by the front face treatment, and during lamination, D / F is thermo-compressed with a heated roller to secure additional adhesion with the substrate. Peel off the cover film and leave the Mylar film to protect the photoresist film, a photoresist.

D/F(204)의 라미네이션을 수행할 때에는 특히 먼지와 같은 이물질이 오염되는 것을 철저하게 방지하여야 한다.When performing lamination of the D / F 204, in particular, it is necessary to thoroughly prevent contamination of foreign substances such as dust.

라이네이션 공정의 품질에 영향을 미치는 요소로는 압착용 롤러의 온도, 압착속도, 기판의 온도 등이 있다. Factors affecting the quality of the lining process include the temperature of the pressing roller, the pressing speed, and the temperature of the substrate.

도 2f를 참조하면, 1차 레이저 드릴을 사용하여 가공된 홀에 구리를 적층하고, 2차 드릴을 사용하여 가공된 홀에 솔더를 적층한다. 솔더는 PBGA인 경우에 Sn과 Pb의 비율이 63%대 37%를 나타내고 있으며, Sn과 Pb와 Ag로 이루어진 경우에 62%, 36%, 2%로 이루어져 있으며, CSP도 PBGA와 동일한 성분으로 구성되어 있다. 그리고, 솔더는 CBGA인 경우에 Sn대 Pb의 비율이 10% 대 90%로 이루어져 있다.Referring to FIG. 2F, copper is laminated in holes processed using a primary laser drill, and solder is deposited in holes processed using a secondary drill. In the case of PBGA, the ratio of Sn and Pb is 63% vs. 37%, and in the case of PBGA, 62%, 36%, and 2% are made of Sn, PbGA, and CSP. It is. In the case of CBGA, the solder has a ratio of Sn to Pb of 10% to 90%.

도 2g를 참조하면, 패턴 도금을 사용하여 드라이 필름(204)을 제거하며, 도 2h를 참조하면, 플래시 에칭을 사용하여 무전해 동도금층(203)을 제거한다.Referring to FIG. 2G, the dry film 204 is removed using pattern plating, and referring to FIG. 2H, the electroless copper plating layer 203 is removed using flash etching.

그리고, 구리의 산화방지를 위하여 표면처리를 하며 기판에 대한 최종적인 마무리 처리를 한다. 이는 솔더 레지스트(202)로 덮이지 않고 노출된 동박부위가 산화되는 것을 방지하고, 실장되는 부품의 납땜성을 향상시키며, 좋은 전도성을 부여하기 위한 것이다. 표면처리에 대한 대표적인 공법으로 HASL(Hot Air Solder Levelling) 공법이 많이 사용되었으나, 최근 표면처리에 대한 여러가지 요구에 의하여 새로운 방법이 채택되고 있으며, 여기에서는 OSP(Organic Solderability Preservation) 처리를 한다.Then, surface treatment is performed to prevent oxidation of copper and final finishing treatment is performed on the substrate. This is to prevent oxidation of the exposed copper foil portion without being covered with the solder resist 202, to improve solderability of the component to be mounted, and to impart good conductivity. HASL (Hot Air Solder Leveling) has been widely used as a representative method for surface treatment. Recently, a new method has been adopted due to various requirements for surface treatment, and here, OSP (Organic Solderability Preservation) treatment is performed.

OSP는 프리플렉스(Pre-flux)라고 하며, 유기 용제형과 수용성으로 구분한다. 유기용제형은 롤코팅, 스프레이 등을 이용하여 기판전체에 수지피막을 도포하는 방식을 사용한다. 유기용제형 프리플렉스는 사용비율이 점차 감소하고 있다.OSP is called pre-flux and is divided into organic solvent type and water soluble. The organic solvent type uses a method of applying a resin film to the entire substrate by using a roll coating or spray. The organic solvent type preplex is gradually decreasing its use ratio.

수용성의 프리플렉스의 경우에는 고열에 대한 내열성이 없어 사용에 어려움이 있었으나, 최근 내열성이 개선되고, 가격이 저렴한 제품이 개발되어 사용되고 있다. 일반적으로 프리플렉스 코팅방식은 다른 표면처리 공법에 비하여 내열성 및 납땜성이 떨어지는 문제가 있다.In the case of water-soluble preplexes, there is a difficulty in use because there is no heat resistance against high heat, but recently, heat resistance is improved and low-cost products have been developed and used. In general, the preflex coating method has a problem inferior in heat resistance and solderability compared to other surface treatment methods.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 플립칩 BGA/CSP 기판에 대하여 50㎛이하의 솔더 레지스트 오픈을 가능하도록 하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, there is an effect to enable the solder resist opening of 50㎛ or less with respect to the flip chip BGA / CSP substrate.

또한, 본 발명에 따르면, 플립칩 BGA/CSP 기판에 대하여 120㎛이하의 플립칩 범프 피치 실현이 가능하도록 하는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the flip chip bump pitch of 120 μm or less can be realized with respect to the flip chip BGA / CSP substrate.

또한, 본 발명에 따르면, 플립칩 BGA/CSP 기판에 대하여 범프 인쇄공정과 평판화 공정이 삭제되어 해당 공정에서 사용하는 메탈 마스크, 평탄화 지그 등의 비용이 절감되는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the bump printing process and the flattening process are eliminated with respect to the flip chip BGA / CSP substrate, thereby reducing the cost of the metal mask, planarizing jig, and the like used in the process.

또한, 본 발명에 따르면, 플립칩 BGA/CSP 기판에 대하여 있어서 표면처리를 Ni/Ai 도금이 아닌 Cu/Sn 도금을 사용하여 비용이 절감되는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the surface treatment of flip chip BGA / CSP substrate using the Cu / Sn plating rather than Ni / Ai plating has the effect of reducing the cost.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 플립칩 범프의 형성 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for carrying out the method of forming a flip chip bump according to the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, as claimed in the following claims Without departing from the gist of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains to the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 플립칩 범프 형성 방법의 순서도이다.1A to 1F are flow charts of a flip chip bump forming method according to the prior art.

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 일실시예에 따른 플립칩 범프 형성 과정의 순서도이다.2A to 2H are flowcharts of a flip chip bump forming process according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

201 : 절연재 202 : 솔더 레지스트201: insulating material 202: solder resist

203 : 무전해 도금층 204 : 드라이 필름203: electroless plating layer 204: dry film

205 : 구리패드층 206 : 솔더205: copper pad layer 206: solder

Claims (4)

절연재 상부에 필름 타입의 솔더 레지스트를 적층하고, 제1 차 레이저 가공하여 상기 솔더 레지스트를 오픈하는 제 1 단계;A first step of laminating a film type solder resist on an insulating material and opening the solder resist by first laser processing; 상기 제 1 단계 이후에, 무전해 동도금층을 형성하고, 드라이 필름을 적층하며, 제 2차 레이저 가공하여 상기 드라이 필름을 오픈하는 제 2 단계;A second step of forming an electroless copper plating layer after the first step, laminating a dry film, and opening the dry film by second laser processing; 상기 제 1 단계에서 상기 솔더 레지스트의 오픈된 부위에 구리 패드를 충진하고, 상기 제 2 단계에서 상기 드라이 필름의 오픈된 부위에 솔더를 충진하는 제 3 단계; 및A third step of filling a copper pad in the open portion of the solder resist in the first step, and a solder in the open portion of the dry film in the second step; And 상기 드라이 필름과 상기 무전해 동도금층을 에칭하고, 표면처리를 하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 플립칩 범프 형성 방법.And etching the dry film and the electroless copper plating layer and performing a surface treatment. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 가공은, YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 레이저 또는 CO2 레이저를 사용하여 가공하는 것을 특징으로 하는 플립칩 범프 형성 방법.The laser processing is a flip chip bump forming method characterized in that the processing using a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser or CO 2 laser. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 단계의 솔더 레지스트 오픈 사이즈는 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 플립칩 범프 형성 방법.And a solder resist open size of the first step is 50 μm or less. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 단계의 범프 피치는 120㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 플립칩 범프 형성 방법.The bump pitch of the first step is 120㎛ or less characterized in that the bump formation method.
KR1020030085961A 2003-11-29 2003-11-29 Method which the flip-chip bump forms KR100567103B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030085961A KR100567103B1 (en) 2003-11-29 2003-11-29 Method which the flip-chip bump forms

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030085961A KR100567103B1 (en) 2003-11-29 2003-11-29 Method which the flip-chip bump forms

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050052109A true KR20050052109A (en) 2005-06-02
KR100567103B1 KR100567103B1 (en) 2006-03-31

Family

ID=37248233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030085961A KR100567103B1 (en) 2003-11-29 2003-11-29 Method which the flip-chip bump forms

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100567103B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100871066B1 (en) * 2007-07-23 2008-11-27 성균관대학교산학협력단 Method for manufacturing a high strength solder bump through forming mini bump
US8486760B2 (en) 2009-10-01 2013-07-16 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Method of manufacturing substrate for flip chip and substrate for flip chip manufactured using the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101194448B1 (en) 2011-03-09 2012-10-24 삼성전기주식회사 Method for manufacturing printed circuit board

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100871066B1 (en) * 2007-07-23 2008-11-27 성균관대학교산학협력단 Method for manufacturing a high strength solder bump through forming mini bump
US8486760B2 (en) 2009-10-01 2013-07-16 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Method of manufacturing substrate for flip chip and substrate for flip chip manufactured using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR100567103B1 (en) 2006-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100430203B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
CN101826496B (en) Printed wiring board and manufacturing method thereof
US5316788A (en) Applying solder to high density substrates
JP4682294B2 (en) Semiconductor package substrate structure having electrical connection pad metal protective layer and manufacturing method thereof
US6689639B2 (en) Method of making semiconductor device
US7462555B2 (en) Ball grid array substrate having window and method of fabricating same
US20080223610A1 (en) Bga package substrate and method of fabricating same
KR100393363B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
EP2591497B1 (en) Method to form solder deposits on substrates
EP2747529B1 (en) Wiring board
US20120228013A1 (en) Defective conductive surface pad repair for microelectronic circuit cards
EP1722616A2 (en) Technique for defining a wettable solder joint area for an electronic assembly substrate
KR100557549B1 (en) Method for forming bump pad of flip-chip and the structure thereof
TW201417196A (en) Package substrate, package structure and methods for manufacturing same
US5965944A (en) Printed circuit boards for mounting a semiconductor integrated circuit die
JP2007116145A (en) Method for manufacturing circuit substrate equipped with plural solder connection parts on upper surface thereof
KR100393864B1 (en) Semiconductor device
US5877560A (en) Flip chip microwave module and fabrication method
US7910156B2 (en) Method of making circuitized substrate with selected conductors having solder thereon
US7115496B2 (en) Method for protecting the redistribution layer on wafers/chips
US6838009B2 (en) Rework method for finishing metallurgy on chip carriers
US20140362550A1 (en) Selective wetting process to increase solder joint standoff
KR100567103B1 (en) Method which the flip-chip bump forms
WO2003100850A1 (en) Substrate, wiring board, semiconductor package-use substrate, semiconductor package and production methods for them
US20080131996A1 (en) Reverse build-up process for fine bump pitch approach

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130111

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131224

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150202

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160111

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee