KR20050075387A - 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프 - Google Patents

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resist layer
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타츠오 카타오카
히로유키 소우토메
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미쓰이 긴조꾸 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프는, 절연 필름 표면에 내부 접속단자, 외부 접속단자 및 이들 접속단자를 연결하는 배선을 가지고, 이 접속단자가 노출되도록 솔더 레지스트층이 도포되어 있으며, 전자부품을 실장할 때에 상기 내부 접속단자에 초음파를 가함으로써 전자부품의 접속단자와 내부 접속단자의 전기적 접속을 확립하는 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프이며, 상기 솔더 레지스트층으로부터 내부 접속단자가 전자부품의 접속단자와 전기적으로 접속하고 있는 부분으로부터 솔더 레지스트층의 가장자리 부분까지의 사이 및 당해 솔더 레지스트층의 도포 가장자리 부분으로부터 1000㎛ 범위 내에 있는 솔더 레지스트층에 의해 보호된 부분의 배선이 거의 직선상으로 형성되어 있으며, 이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프는 초음파를 가했을 때에 응력의 집중이 없어 배선 패턴에 크랙 혹은 단선이 생기기 어렵다.

Description

전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프{Film carrier tape for mounting of electronic part}
본 발명은 전자부품을 초음파 가열을 이용하여 필름 캐리어에 실장할 때에, 필름 캐리어에 형성된 배선 패턴에 크랙 혹은 단선이 생기기 어려운 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 관한 것이다.
반도체 칩 등의 전자부품(디바이스)을 필름 캐리어에 실장하는 방법으로서, 와이어 본딩 방식, TAB 방식, 플립 칩(FC) 방식 등의 실장 방법이 알려져 있으며, 이와 같은 실장방법에서는 필름 캐리어에 전자부품을 실장할 때에 필름 캐리어에 형성된 배선 패턴에 가열하에 초음파를 가함으로써, 접속 부재와 배선 패턴의 접속단자(본딩 패드)를 전기적으로 접속하는 것이 많다. 이와 같은 전자부품의 실장 방법 중, 예를 들어, 금선 등의 도전성 금속세선을 이용한 와이어 본딩 방식에서는, 전자부품에 형성된 범프 전극(디바이스 측 전극)에 도전성 금속세선의 일단부를 접합시키고, 이 도전성 금속세선의 타단부를 필름 캐리어의 내부 단자인 본딩 패드에 접합시킴으로써, 전자부품과 필름 캐리어를 전기적으로 접속하고 있다.
이 와이어 본딩에 대해서 도면을 이용하여 더욱 상세히 설명하면, 도 10에 도시한 바와 같이, 전자부품(80)에는 출력단자에 형성된 범프 전극(81)과 필름 캐리어(89)에 형성된 본딩 패드(88)를 금선(87)을 이용하여 전기적으로 접속할 때에는, 범프 전극(81) 혹은 본딩 패드(88)에 금선을 당접(當接)하고, 본딩 툴(미도시)을 이용하여 가열하에 초음파를 가하여 금선(87)을 범프 전극(81) 및 본딩 패드(88)에 융착시킴으로써 전자부품(80)은 필름 캐리어(89)에 실장된다.
그런데 이와 같은 본딩 패드(88)가 형성되어 있는 필름 캐리어(89)는 대부분 폴리이미드 필름 등으로 이루어진 절연 필름(86)의 표면에 전해동박 등의 도전성 금속박을 점착하고, 이 도전성 금속박의 표면에 감광성 수지층을 도포한 후, 이 감광성 수지층을 원하는 패턴으로 감광하여 현상함으로써 감광성 수지로 이루어진 패턴을 형성시키고, 이 패턴을 마스킹재로 하여 도전성 금속박을 선택적으로 에칭함으로써 감광성 수지로 이루어진 패턴에 대응한 배선 패턴을 형성시키며 이렇게 하여 형성된 배선 패턴의 본딩 패드(88)가 노출되도록 솔더 레지스트층(85)을 형성함으로써 제조된다.
종래부터, 이와 같이 하여 형성된 필름 캐리어(89)에 와이어 본딩에 의해 전자부품(80)을 실장할 때에는, 가열하에 초음파를 가함으로써 금선(87)을 이용하여 범프 전극(81)과 본딩 패드(88)를 전기적으로 접속하고 있으며, 배선을 형성하는 도전성 금속박이 두껍고, 또한 형성되는 배선 폭이 큰 필름 캐리어에 있어서 상기와 같은 초음파에 의한 본딩에 의해서도 특별히 문제는 발생하지 않았다.
그러나 최근에는 전자부품을 고밀도로 실장하기 위해서, Ball Grid Array(BGA), Chip On Film(CSP)과 같이 실장하고자 하는 전자부품과 필름 캐리어가 거의 동등한 면적을 가지는 필름 캐리어가 사용되게 되었으며, 이와 같은 필름 캐리어에 있어서는 매우 얇은 도전성 금속박을 사용함과 동시에 형성되는 배선 폭도 좁아지게 되었다. 또한, BGA, CSP 등에 있어서는, 형성된 배선 패턴 위에 솔더 레지스트층을 도포하고, 이 솔더 레지스트층 위에 접착제 등을 더 이용하여 전자부품을 점착하고, 솔더 레지스트층의 가장자리 부분으로부터 노출된 본딩 패드에 전자부품의 비점착부에 형성된 범프 전극을 금선으로 와이어 본딩함으로써 전자부품의 실장을 하기 때문에, 솔더 레지스트로서 비교적 경질(硬質)의 수지를 사용하는 것이 가능하게 되었다. 따라서 절연 필름 위에 형성된 배선 패턴은 절연 필름(86)과 솔더 레지스트층(85)에 의해 견고하게 협지되어 진동 등에 대한 자유도는 낮아지고 있다.
전자부품을 실장한 후, 외부 응력으로부터 배선 패턴을 보호한다고 하는 관점에서 보면, 상기와 같이 배선 패턴을 절연 필름과 솔더 레지스트층으로 견고하게 협지하여 보호하는 것은 바람직하다. 그러나 전자부품을 와이어 본딩에 의해 실장할 때에는, 본딩 패드에 초음파를 가하여 배선 패턴에 진동을 가할 필요가 있으며, 배선 패턴이 솔더 레지스트층과 절연 필름으로 견고하게 협지되어 있으면, 본딩 패드에 가해진 초음파의 진동에 의한 영향을 솔더 레지스트층의 가장자리 부분 근방의 배선 패턴이 직접 받게 된다. 게다가, 이와 같은 배선 패턴은 얇은 도전성 금속박으로 형성되어 있으며, 그 폭도 좁아서, BGA 및 CSP 등의 필름 캐리어에 있어서의 배선 패턴의 단선, 배선 패턴에 있어서의 크랙의 발생, 솔더 레지스트층에 있어서의 크랙의 발생 등의 발생확률은 종래의 필름 캐리어 보다 현저하게 높아지는 새로운 문제가 발생한다.
특히, 생산 효율을 높이기 위해 가열하에 출력이 높은 초음파를 단시간 가하여 와이어 본딩을 행하면, 크랙의 발생률, 단선의 발생률, 솔더 레지스트에 있어서의 크랙의 발생률이 현저하게 높아지는 문제가 있으며 이러한 현상은 생산성 향상, 필름 캐리어의 제조 코스트 절감 및 얻어지는 전자부품이 실장된 필름 캐리어의 신뢰성 등에 있어서 매우 커다란 문제가 되고 있다.
도 1은, 본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프의 일례를 도시한 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 형성된 내부 접속단자에 와이어 본딩한 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은, 와이어 본딩한 내부 접속단자의 부분을 확대하여 도시한 확대 평면도이다.
도 4는, 도 3에 있어서의 A-A 단면도이다.
도 5는, 본딩 패드 근방의 배선 패턴에 있어서의 크랙 혹은 단선의 발생 상황을 도시한 도면이다.
도 6은, 본딩 패드 근방의 배선 패턴에 있어서의 크랙 혹은 단선의 발생 상황을 도시한 도면이다.
도 7은, 크랙 혹은 단선이 발생한 부분의 전해구리 입자 구조의 단면의 예를 도시한 전자 현미경 사진이다.
도 8은, 전해구리 단면의 입자구조의 예를 도시한 전자 현미경 사진이다.
도 9는, 본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프의 다른 양태를 도시한 단면도이다.
도 10은, 종래의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 있어서의 와이어 본딩의 상태를 도시한 단면도이다.
본 발명은, 와이어 본딩 시 초음파 가열에 의해 배선 패턴에 크랙 혹은 단선이 생기기 어려운 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프는, 절연 필름 표면에 내부 접속단자, 외부 접속단자 및 이들 접속단자를 연결하는 배선을 가지고, 이 접속단자가 노출되도록 솔더 레지스트층이 도포되어 있으며, 전자부품을 실장할 때에 상기 내부 접속단자에 초음파를 가함으로써 전자부품의 접속단자와 내부 접속단자의 전기적 접속을 확립하는 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 있어서,
상기 솔더 레지스트층으로부터 내부 접속단자가 전자부품의 접속단자와 전기적으로 접속하고 있는 부분으로부터 솔더 레지스트층의 가장자리 부분까지의 사이 및 상기 솔더 레지스트층의 도포 가장자리 부분으로부터 1000㎛ 범위 내에 있는 솔더 레지스트층에 의해 보호된 부분의 배선이 거의 직선상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같은 본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프는, 전자부품과의 사이에서 전기적 접속이 확립되기 전에 있어서의 배선을 구성하는 도전성 금속의 결정 구조와 전자부품과의 사이에 전기적 접속이 확립된 후에 있어서의 배선을 구성하는 도전성 금속의 결정 구조가 동일성을 가지고 있으며, 전자부품과의 전기적 접속을 확립하기 위해 가하는 초음파 및 가열에 의해 도전성 금속의 결정 구조가 실질적으로 변화하지 않도록 구성되어 있다.
상기의 구성을 가지는 본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에서는, 전자부품과의 사이에서 전기적 접속을 확립하기 위해, 가열하에 초음파를 가하는데, 본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 있어서는 이 초음파에 의해 배선 패턴에 가해지는 응력이 집중되기 어려운 구조를 가지고 있기 때문에 응력 집중에 의한 배선의 파단(破斷) 혹은 크랙의 발생을 방지할 수 있음과 동시에, 솔더 레지스트에 있어서의 크랙 발생의 방지에도 효과적이다.
이하, 본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 대해서 구체적인 실시 형태를 나타내어 상세히 설명한다.
도 1은, 본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프의 일례를 도시한 단면도이고, 도 2는, 내부 접속단자에 와이어 본딩한 상태를 도시한 사시도이며, 도 3은, 와이어 본딩한 내부 접속단자의 부분을 확대하여 도시한 확대 평면도이고, 도 4는, 도 3에 있어서의 A-A 단면도이다.
본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프(10)는, 절연 필름(11)과, 이 절연 필름(11)의 적어도 일방면에 형성된 배선 패턴(12)과, 이 배선 패턴(12) 중 내부 접속단자(13) 및 외부 접속단자(14)가 노출되도록 형성된 솔더 레지스트층(15)을 가진다. 또한, 이 솔더 레지스트층(15)으로부터 노출된 내부 접속단자(13) 및 외부 접속단자(14)의 표면에는 통상은 주석, 땜납, 금, 니켈-금 등 용도에 맞춰 도금 처리가 행해지고 있다. 도 1 내지 도 4에 도시한 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 있어서는, 솔더 레지스트층(15)의 표면에 접착제층(27)을 개재하여 전자부품(21)이 배치된다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프(10)는, 절연 필름(11)의 표면에 도전성 금속박을 점착하고, 이 도전성 금속박 표면에 감광성 수지를 더 도포한 후, 이 감광성 수지를 노광하고 현상하여 원하는 패턴을 형성하고, 이 패턴을 마스킹재로 하여 도전성 금속박을 선택적으로 에칭하여 도전성 금속으로 이루어지는 배선 패턴을 형성함으로써 제조 가능하다.
본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프(10)를 형성하는 절연 필름(11)은, 에칭할 때에 산 등과 접촉하므로 이러한 약품이 침투되지 않는 내약품성 및 본딩할 때의 가열에 의해서도 변질되지 않는 내열성을 가지고 있다. 이 절연 필름(11)을 형성하는 소재의 예로서는, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 폴리이미드 등을 들 수 있다. 특히 본 발명에서는 폴리이미드로 이루어진 필름을 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 폴리이미드는 다른 수지와 비교하여 탁월한 내열성을 가짐과 동시에 내약품성도 뛰어나다.
이 폴리이미드 수지의 예로서는, 피로메리트산 2무수물과 방향족 디아민으로부터 합성되는 전방향족 폴리이미드, 비페닐테트라카르본산 2무수물과 방향족 디아민으로부터 합성되는 비페닐 골격을 가지는 전방향족 폴리이미드를 들 수 있다. 특히 본 발명에서는 비페닐 골격을 가지는 전방향족 폴리이미드(예; 상품명: 유피렉스S, 우베흥산(주)제)가 바람직하게 사용된다. 비페닐 골격을 가지는 전방향족 폴리이미드는 다른 전방향족 폴리이미드보다 흡수율이 낮다. 본 발명에서 사용 가능한 절연 필름(11)의 두께는 통상은 25 ~ 125㎛, 바람직하게는 25 ~ 75㎛의 범위 내에 있다.
본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프(10)를 형성하는 절연 필름(11)에는 양 가장자리 부분에 스프로켓 홀(천공)(19), 볼 패드가 노출되는 땜납 볼 홀(18)이 형성되어 있다. 또한, 슬릿, 위치 결정 홀 등(미도시)이 형성되어 있어도 된다.
본 발명에 있어서 이 도전성 금속박으로서는, 동박, 알루미늄박 등을 사용할 수 있다. 여기에서 바람직하게 사용 가능한 동박에는 압연동박 및 전해동박이 있는데, 특히 본 발명에서는 전해동박을 사용하는 경우에 효과적이다.
전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프(10)를 제조할 때에 바람직하게 사용되는 전해동박의 두께는 근래 전자부품의 고밀도 실장이 요구됨에 따라 점차 얇은 것이 사용되고 있으며, 본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에서는 통상 평균 두께로 75㎛ 이하, 바람직하게는 35㎛ 이하의 전해동박을 이용한 경우라도 단선되기 어렵다. 이와 같은 전해동박 두께의 하한치에는 특별히 제한은 없으나, 평균 두께가 5㎛에 미치지 않는 전해동박은 공업적 규모에서 제조하는 것이 곤란하고, 또한, 제조하더라도 이와 같은 평균 두께를 가지는 전해동박을 단독으로 취급하는 것은 현저히 곤란하며, 따라서, 본 발명에서 효과적으로 사용 가능한 전해동박의 평균 두께의 하한치는 5㎛이다.
상기의 도전성 금속박 위에 감광성 수지를 도포하고, 이렇게 하여 형성된 감광성 수지층을 노광하고 현상함으로써, 감광성 수지로 이루어지는 패턴을 형성하고, 이 패턴을 마스킹재로 하여 도전성 금속박을 선택적으로 에칭하는 것에 의해 도전성 금속으로 이루어지는 배선 패턴(12)을 형성한다.
이렇게 하여 형성되는 배선 패턴(12)에는, 전자부품(21)과의 사이에 전기적인 접속을 확립하기 위한 내부 접속단자(13)와 외부 접속단자(14)를 가지고, 이 내부 접속단자(13)와 외부 접속단자(14)는 도전성 금속박을 선택적으로 에칭하는 것에 의해 형성된 배선(16)에 의해 접속되고 있다.
이와 같은 배선 패턴(12)은 도전성 금속박의 선택적인 에칭에 의해 형성된 후에는 전자부품(21)과의 전기적 접속을 확립하기 위한 내부 접속단자(13) 및 이 내부 접속단자(13)에 배선(16)을 개재하여 접속하여 외부와의 접속에 사용되는 외부 접속단자(14)를 이용하여 새로운 전기적 접속을 확립할 필요가 있기 때문에, 이들 단자는 노출된 상태로 유지할 필요가 있으나, 내부 접속단자(13) 및 외부 접속단자(14)를 전기적으로 접속하는 배선(16)은 필름 캐리어 제조 시, 전자부품 실장할 때, 반송할 때 등에 있어서의 배선(16)의 손상을 방지하고, 나아가서는 인접하는 배선과의 전기적 절연성을 확보하기 위해 솔더 레지스트를 도포하여 배선(16)을 보호한다. 도 1 내지 도 3에는 이와 같은 솔더 레지스트의 도포층(즉, 솔더 레지스트층)은 참조부호 15로 나타내고 있다.
이와 같은 솔더 레지스트층(15)은 예를 들어 스크린 마스크 등을 이용하여 솔더 레지스트를 도포하고, 가열 경화시키거나 소정의 형상으로 천공한 솔더 레지스트 형성용 수지 패턴을 가열·압착함으로써 형성할 수 있다.
이와 같이 솔더 레지스트층(15)을 형성함으로써 배선 패턴(12)은 이 솔더 레지스트층(15)에 의해 절연 필름(11)과의 사이에 견고하게 협지되어, 배선 패턴(12)이 외부로부터의 물리적 응력에 의해 손상을 받기 어려워진다.
이와 같이 솔더 레지스트층(15)을 형성함으로써 외부 응력으로부터 배선 패턴(12)을 효과적으로 보호할 수 있는 반면, 솔더 레지스트층(15)이 형성되어 보호되고 있는 부분의 배선 패턴(12)은 솔더 레지스트층(15)과 절연필름(11)과의 사이에 견고하게 고정되어 있기 때문에 배선 패턴 내부에 생기는 응력에 대한 응력 완화성은 저하된다.
본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프(10)에 있어서는, 전자부품(21)과 이 필름 캐리어와의 전기적 접속의 확립을 위해, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이 금선(25) 등의 도전성 금속 세선의 일단부를 전자부품(21)에 형성된 범프 전극(22)에 본딩함과 동시에 타단부를 본딩 툴(30)을 이용하여 배선 패턴(12)의 내부 접속단자인 본딩 패드(13)에 본딩한다. 여기에서 사용되는 본딩 툴(30)은 금선 등의 도전성 금속 세선(25)을 본딩 패드(내부 접속단자)(13)에 압착시켜, 가열하면서 초음파를 가함으로써 도전성 금속 세선(25)을 본딩 패드(13)의 표면에 융착시키는 것이다. 본딩할 때의 가열용 스테이지(40)의 온도는 통상은 120 ~ 200℃ 정도이고, 초음파 출력도 0.5 ~ 1.0W 정도이며, 이와 같은 출력의 초음파에 의해 초음파 금속 세선(25)은 본딩 패드에 융착되는데, 예를 들어 75㎛를 넘는 두꺼운 전해동박이 사용된 경우에는 본딩 패드(13)를 포함하여 배선 패턴(12) 자체가 본딩 툴(30)로부터의 초음파의 영향을 받는다고 생각되지 않았다. 그러나 배선 패턴(12)을 형성할 때에 이용되는 전해동박의 두께가 얇아짐에 따라, 배선 패턴(12)에 크랙 혹은 단선이 발생할 확률이 높아진다. 이와 같은 배선 패턴(12)에 있어서의 크랙 혹은 단선은 무작위로 발생하는 것이 아니라, 크랙 혹은 단선의 발생에는 일정한 패턴이 있다. 즉, 이와 같은 배선 패턴(12)에 발생하는 크랙 혹은 단선은 본딩 툴(30)을 이용하여 가열하에 초음파를 가한 후에 발생하는 것으로, 크랙 혹은 단선이 발생한 개소에 대해서 배선 패턴을 형성하는 전해동박의 결정구조를 조사해 보면, 크랙 혹은 단선이 발생한 개소의 단면의 결정구조는 크랙 혹은 단선이 생기지 않은 부분과 비교하여 크랙 혹은 단선이 발생한 부분의 결정입자는 조대화(粗大化)되고 둥근 형상을 띤 상태가 되며, 이 조대화되고 둥근 형상을 띤 입계(粒界)가 파단점이 되는 점, 이와 같은 파단이 발생하는 부분은 본딩 패드(13)의 초음파를 가하는 부분을 기점으로 하여 솔더 레지스트층(15)측에 집중되고, 솔더 레지스트층(15)의 하면에서는, 솔더 레지스트층(15)의 가장자리 부분(15a)으로부터 1000㎛ 내측까지의 범위에 집중되어 있는 점, 그리고 이와 같은 크랙 및 단선은 배선 패턴(12)의 형상이 급격히 변화하는 점에 집중적으로 발생한다.
일반적으로 배선 패턴의 형성에 사용되는 전해동박은, 미세하게 모난 전착(電着)조직을 가지고 있으며, 이와 같은 전해동박의 조직은 배선 패턴을 형성한 후에도 변하지 않으며, 또한 크랙 혹은 단선이 발생하지 않은 부분의 구성도 사용한 전해동박의 조성과 다르지 않으며, 전해동박, 본딩 전의 배선 패턴 및 본딩 후의 배선 패턴에 있어서, 전해동박의 결정구조가 동일성을 가지고 있으면, 크랙 혹은 단선이 발생하지 않는다. 전해동박으로 한정해서 보면 전해동박의 결정구조는 예를 들어 300℃로 1시간 가열해도 변화하지 않으나, 예를 들어 400℃로 30분간 가열하면 상기 배선 패턴의 크랙 혹은 단선이 생긴 부분과 동일한 전해구리의 결정입자가 조대화하여 둥근 형상을 띤 상태로 재결정되는 것이 확인되었다. 그러나 절연 필름 위에 배선 패턴을 형성하는 공정에는 전해구리를 상기와 같은 가혹한 가열 조건에 노출시키는 공정은 존재하지 않는다. 전자부품과의 사이에 접속을 확립하기 위해 가열하에 초음파를 가하면 그 가열온도는 상기 전해동박을 재결정시키는 온도보다 낮음에도 불구하고 배선패턴에 상기 전해동박을 400℃에서 30분간 가열했을 때에 생기는 열 응력에 해당하는 응력 이상의 응력이 국부에 집중되어 가해지는 것을 알 수 있었다.
즉, 이와 같은 응력은 일방의 단부가 솔더 레지스트층(15)으로 절연필름(11)에 견고하게 고정된 상태에서, 내측 접속단자(본딩 패드)(13)에 가열하에 초음파를 가하면 초음파가 가해진 본딩 패드(13)의 부분으로부터 솔더 레지스트층(15)방향으로 응력은 집중된다. 그리고 이 초음파에 의한 응력은 솔더 레지스트층(15)과 절연필름(11)으로 협지된 배선 패턴(12)에도 이 응력은 전달되나, 이 영향은 솔더 레지스트층(15)의 가장자리 부분(15a)으로부터 1000㎛ 범위 내에 있는 배선 패턴(12)에도 미친다. 특히 솔더 레지스트층(15)의 가장자리 부분(15a)으로부터 1000㎛ 범위 내에 있는 배선 패턴은, 솔더 레지스트층과의 일체성이 높기 때문에 이 부분의 배선 패턴(12)에 초음파에 의한 영향이 나타나면, 이 배선 패턴(12)과 일체화하고 있는 솔더 레지스트층에도 미치는 경우가 많으며 이 부분에서 배선 패턴(12)에 크랙 혹은 단선이 발생하면 그 부분을 보호하는 솔더 레지스트층(15)에도 크랙의 발생 등의 이상이 관찰되는 경우가 많다.
그리고 솔더 레지스트층(15)의 가장자리 부분(15a)으로부터 1000㎛를 넘으면, 솔더 레지스트층(15)과 절연필름(11)에 의한 배선 패턴(12)에 대한 견고한 협지력에 의해 배선 패턴(12)이 견고하게 고정되어 초음파에 의한 응력의 영향은 급속히 감쇄된다.
그러나 솔더 레지스트층(15)으로부터 외측으로 연장된 배선 패턴(12)인 본딩 패드(13) 및 이에 연접하는 배선(16)은, 일방의 단부가 솔더 레지스트층(15)과 절연필름(11)에 의해 견고하게 편측 지지 상태로 형성되어 있기 때문에, 본딩 시의 초음파의 영향을 받기 쉽다. 게다가 솔더 레지스트층의 가장자리 부분(15a)의 내측 1000㎛ 정도의 위치에서 초음파가 차단되므로, 이 가장자리 부분(15a)보다 본딩 패드(13)측에서는 부여된 초음파와 반사된 초음파가 서로 공명하고 혹은 간섭하는 것을 생각할 수 있으며, 이와 같은 간섭 혹은 공명에 의해 증폭된 초음파가 일점에 집중되면 전해구리의 결정입자의 조직도 변화시킬 수 있는 응력이 될 수 있다고 생각된다.
여기서 본 발명자는 평균 두께 18㎛의 전해동박을 이용하여, 도 5에 (a) ~ (e)로 도시한 형상의 배선 패턴을 형성하고, 평균 두께 50㎛의 폴리이미드 필름으로 이루어지는 절연 필름 단부로부터 500㎛의 위치에 가장자리 부분(15a)이 위치하도록 솔더 레지스트를 도포하여 경화시켜서 솔더 레지스트층(15)을 형성하여, 도 5에 도시한 바와 같이 본딩 패드(13)를 형성하고, 본딩 스폿(BS)에 가열하에 초음파를 가하여 배선 패턴에 있어서의 크랙 혹은 단선의 발생 상황을 조사하였다. 이 때에 사용한 장치는 K&S(주)제, 와이어 본딩 장치로 초음파 출력은 3.1W이고, 가열용 스테이지(40)에 의한 가열온도는 200℃이며, 이 조건에서 0.02초간 초음파를 가하여 크랙 혹은 단선의 유무를 조사하였다. 이 시험은 크랙 혹은 단선의 발생상황을 확인하는 촉진시험으로 상기의 초음파 출력 및 온도는 이용한 장치의 최대값으로, 통상의 본딩에 있어서의 부여 에너지의 3배 이상의 에너지를 부여하고 있다. 각 본딩 패드의 형상 및 치수는 도 5에 나타내는 바와 같다. 한편, 본딩 스폿(BS)의 단부로부터 솔더 레지스트층(15)의 가장자리 부분(15a)까지의 거리 A-1은 500㎛이다.
그 결과, 도 5(a)로 도시한 본딩 스폿(BS)에서부터 솔더 레지스트층(15)측이 직선상으로 형성되어 있는 배선 패턴에서는 크랙 혹은 단선은 발생하지 않았다. 이에 비해 도 5에 (b)로 도시한 본딩 패드(13)가 협착된 배선에 연접된 배선 패턴에서는 협착부에서 단선이 발생했다. 또한, 5에 (c)로 도시한 바와 같이 본딩 패드가 폭 방향으로 거의 직각으로 넓어진 배선과 연접한 배선 패턴에서는, 이 직각으로 넓어진 부분, 즉 배선 패턴이 급격히 변화되는 변곡점에서 크랙이 발생했다. 그리고 도 5에 (d)로 도시한 바와 같이 본딩 패드(13)로부터 약 45도 각도로 넓어진 배선에 있어서는, 이 본딩 패드(13)와 배선의 접합부분에서 단선했다. 그리고 도 5에 (e)로 도시한 바와 같이, 본딩 패드(13)와 동일한 폭의 배선이 접합하고 있으나 이 배선이 솔더 레지스트층의 바로 앞에서 약 30도 각도로 꺾어져서 형성되어 있는 배선 패턴에 있어서도 이 꺾어진 점, 즉 배선이 급격히 변화하는 변곡점에서 배선 패턴에 크랙이 발생하였다.
이와 같이 본딩 패드(13)에 접합되는 배선이 본딩 스폿(BS)으로부터 솔더 레지스트층에 이르는 영역에서 급격히 변화하는 변곡점을 가지면, 이 변곡점에서 단선 혹은 크랙이 발생한다. 그리고 이와 같이 단선 혹은 크랙이 발생한 부분의 단면을 전자 현미경으로 보면, 도 7에 도시한 바와 같이 전해구리의 결정 입자가 조대화하여 둥근 형상을 띤 상태로 재결정되고 있으며, 크랙 혹은 단선이 발생하지 않은 부분 및 도 5의 (a)에 도시한 배선 패턴에 있어서의 전해구리의 결정입자의 전자 현미경 사진(도 8)과는 명확히 상이하며, 이 단선 혹은 크랙이 발생한 부분에서는 전해구리의 재결정화가 발생하고 있다. 그리고 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 급격한 변곡점을 가지고 있지 않고 거의 직선적으로 형성된 배선 패턴에서는 이와 같은 전해구리의 결정 입자의 조대화(재결정화)는 관찰되지 않으며 이 전해구리의 결정구조는 이용한 전해동박의 결정구조와 동일성을 가지고 있다.
도 5에 (a) ~ (e)로 도시한 배선 패턴은 동일한 절연 필름상에 형성된 것으로, 또한 동일한 본딩 툴을 이용하여 초음파를 가하고 있는 점에서, 이것들이 거친 이력은 동일하다고 할 수 있으므로, 배선 패턴에 크랙 혹은 단선이 발생하는 것은 배선 패턴의 형상에 따른 것이며 배선 패턴의 가장자리 부분이 급격히 변화되면 이 변곡점에 본딩 시의 초음파 및 가열에 의한 응력이 집중되어 이 변곡점 부분의 전해구리의 입자 구조가 변화되고, 조대화된 구리 입자 계면에 있어서의 결합력의 저하에 따라 크랙 혹은 단선이 발생한다. 따라서 본딩 시에 초음파 및 가열에 의한 응력이 일점에 집중되지 않는 형상의 배선 패턴을 형성함으로써, 배선 패턴에 있어서의 크랙의 발생 혹은 단선의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 그리고 상기 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 크랙 혹은 단선의 발생은 배선 패턴의 변곡점에 집중되고 있으며 이러한 변곡점을 가지지 않는 거의 직선상의 배선 패턴에는 크랙 혹은 단선은 발생하고 있지 않으므로, 적어도 본딩 스폿에서부터 솔더 레지스트층에 이르는 사이에 배선 패턴의 가장자리 부분이 급격히 변화하는 변곡점을 형성하지 않도록 즉, 거의 직선적이 되도록 배선 패턴을 형성함으로써 본딩 툴로부터의 초음파 및 진동 에너지에 의한 열 응력의 집중화를 방지할 수 있다.
여기에서 크랙 혹은 단선이 발생시키지 않기 위해서는, 배선 패턴의 가장자리 부분이 5도를 넘는 각도로 교차하는 경우에는 응력의 집중이 관찰되며, 또한 전해구리 입자의 재결정화가 관찰된다. 또한, 배선 패턴이 곡선상인 경우에는 만곡부 전후에 있어서의 접선의 최소 교차각이 5도를 넘으면 응력의 집중이 관찰된다.
따라서, 본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 있어서는 적어도 상기 영역에 있어서 배선 패턴은 거의 직선적으로 형성할 필요가 있으며, 배선 패턴의 가장자리 부분에 교차각이 발생하는 경우라도 교차각이 5도 이하가 되도록 배선 패턴을 거의 직선상으로 형성할 필요가 있다.
상기의 본딩 툴로부터의 초음파 및 가열에 의한 단선 혹은 크랙의 발생은 본딩 스폿(BS)으로부터 솔더 레지스트층(15)의 가장자리 부분(15a)까지의 배선 패턴(12)에 발생하는 것에 대해서 조사한 것으로, 전술한 바와 같이 본딩 툴에 의한 초음파 및 열은 형성된 배선 패턴을 전달 수단으로 하여 전파되기 때문에 솔더 레지스트층(15)의 가장자리 부분(15a) 근방에 있어서는 상기와 동일하게 작용한다. 그러나 본딩 포인트(BP)로부터 멀어짐에 따라 응력은 감쇄하고 솔더 레지스트층(15)의 가장자리 부분(15a)으로부터 1000㎛ 보다 먼 곳에서는 솔더 레지스트층과 절연 필름에 의해 협지력이 응력보다 크기 때문에 응력의 집중은 발생하지 않으므로 본딩에 의한 크랙 혹은 단선은 관찰되지 않는다.
본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 있어서는, 이 솔더 레지스트층(15)의 가장자리 부분(15a)으로부터 1000㎛ 범위 내에 형성된 배선 패턴은 거의 직선상으로 형성되어 있으며, 이 범위 내에 형성된 배선 패턴에는 급격히 변화하는 변곡점은 형성되어 있지 않다.
즉, 도 6에는 (f) ~ (j)에는, 도 5에 있어서의 (a) ~ (e)에 대응하는 형태의 배선 패턴이 형성되어 있는데, (g) ~ (j)에는 솔더 레지스트층(15)의 하부에 직선 패턴이 급격히 변화하는 변곡점이 존재하는 양태가 도시되어 있다.
이와 같은 배선 패턴의 본딩 스폿(BS)에 도 5에 도시한 배선 패턴에 있어서의 것과 동일한 장치를 이용하여, 가열용 스테이지(40)의 가열 온도 200℃로 하여, 본딩 툴로부터 최대 출력[초음파 출력 3.1W, 온도 200℃]의 초음파를 0.02초간 가한 후, 유기용매를 이용하여 솔더 레지스트층(15)을 용해 제거하고, 이 솔더 레지스트층(15) 아래에 존재하고 있던 배선 패턴에 대해 크랙 혹은 단선의 유무를 조사한 바, 본딩 패드와 거의 직선적으로 배선 패턴이 형성된 (f)로 도시한 배선 패턴(12)에는 단선 및 크랙은 발생하지 않았다. 또한, 이 배선 패턴에 대해, 초음파를 가하기 전후에서, 이 전해구리의 입자 조직을 전자 현미경을 이용하여 조사하였으나, 입자 조직의 변화는 관찰되지 않았다. 즉, 이와 같이 거의 직선상으로 형성된 배선 패턴(12)에서는, 본딩 패드(13)에 가해진 초음파는 한 개소에 집중되는 일 없이 전체적으로 균등하고 작용하고, 열 에너지도 분산되기 때문에 크랙 혹은 단선을 발생시키지 않는다.
이에 비해, 도 6의 (g)로 도시한 배선 패턴에서는 협착 부분에 단선이 관찰되고, (h)로 도시한 배선 패턴에서는 직선 패턴이 넓어지는 부분에서 배선 패턴이 거의 직각으로 굴절하고 있어, 이 부분에 크랙이 발생했다. 그리고 (i) 및 (j)로 도시한 배선 패턴에서는 배선 패턴이 급격히 변화하는 변곡점에 크랙의 발생이 관찰되었다.
그리고 상기와 같이 크랙 혹은 단선이 발생한 부분의 배선 패턴의 단면을 전자 현미경으로 관찰한 결과, 상기와 마찬가지로 전해구리의 결정 입자가 조대화하여 둥근 형상을 띤 상태로 재결정되는 것이 확인되었다. 이와 같은 크랙 혹은 단선의 발생 상황은 상기 솔더 레지스트층(15)이 마련되어 있지 않은 영역에서의 것과 동일하다. 또한, 이와 같은 크랙 혹은 단선의 발생에 동반하여 솔더 레지스트층에도 크랙이 발생하는 경우가 많다.
상기와 같은 초음파에 의한 크랙 혹은 단선의 발생은, 솔더 레지스트층(15)의 가장자리 부분(15a)으로부터 1000㎛의 영역(A-2)에서 관찰되나, 1000㎛를 넘는 영역에서는 초음파에 의한 크랙 혹은 단선의 발생은 관찰되지 않았다.
상술한 시험은 이용한 장치의 최대출력으로 초음파를 가하였기 때문에, 거의 100%에 가까운 확률로 크랙 및 단선의 발생을 재현하는 것이 가능하였는데, 예를 들어 금선을 이용한 통상의 와이어 본딩 시에 이용하는 초음파는 상기에서 이용한 초음파의 출력과 비교하면 매우 작은 출력의 초음파이므로, 크랙 혹은 단선이 발생할 확률은 적어지나, 크랙 혹은 단선이 발생한 필름 캐리어(불량품)에 대하여, 크랙이 발생한 개소 혹은 단선 개소를 전자 현미경을 이용하여 입자 구조를 관찰하면, 상기와 마찬가지로 전해구리의 결정 입자가 조대화하여 둥근 형상을 띤 상태로 재결정화되고 있으며, 또한 크랙 혹은 단선이 발생한 개소도 상기와 같이 배선 패턴의 가장자리 부분이 급격히 변화하는 변곡점 근방이다.
따라서, 그 확률은 낮아지지만 배선 패턴에는 고출력의 초음파를 가한 경우와 동일한 현상이 발생하고 있으며 전자 부품과의 전기적 접속을 확보할 때에는 본딩 스폿(BS)으로부터 일정한 범위 내에 형성하는 배선 패턴을 거의 직선상으로 형성함으로써 크랙의 발생 및 단선의 발생을 미연에 방지할 수 있으며 이에 기인하는 불량률을 낮게 억제할 수 있다.
전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 있어서의 배선 패턴은 실장하고자 하는 전자부품에 있어서의 범프 전극의 위치 및 필름 캐리어에 있어서의 외부 접속단자의 위치를 고려하여 형성되는 것이 일반적이며, 이와 같은 배선 패턴에 있어서의 크랙 혹은 단선의 발생 원인에 대해서 엄격한 해석은 행해지고 있지 않았다. 이 때문에 배선 패턴을 설계할 때에는, 한정된 스페이스(절연 필름 위의 배선 패턴 형성 스페이스)를 어떻게 효과적으로 이용할 것인가 하는 점에 근거하여 배선 패턴이 형성되어 있으며 배선 패턴의 형상을 결정함에 있어서 크랙 혹은 단선의 발생확률이 감안된 적은 없었으며, 또한 이용되는 전해동박이 어느 정도의 두께를 가지고 있으면 초음파에 의한 단선 혹은 크랙의 발생을 감안할 필요성도 존재하고 있지 않았다.
그러나 최근의 전자부품의 고밀도 실장의 요구에 따라 전해동박은 현저하게 얇아지고 있으며, 이와 같은 상황하에서는 종래는 크랙 혹은 단선의 발생에는 관계가 없다고 생각되고 있던 초음파까지도 크랙 혹은 단선의 발생요인이 되는 것을 알게 되었다. 그리고 본 발명은 이와 같은 초음파에 기인하는 크랙 혹은 단선의 발생을 미연에 방지할 수 있는 배선 패턴을 가지는 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프이다. 본 발명에 따르면 전자부품을 실장한 후의 회로 불량의 발생을 미리 회피할 수 있다.
본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프는, 상기와 같이 전자부품(21)을 실장할 때에, 전자부품(21)과 필름 캐리어 테이프를 도전성 금속세선(25)을 이용하여 초음파에 의해 와이어 본딩하는 타입이나, 본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프는, 도 1 내지 도 3에 나타내는 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 9a에는 절연 필름(11)에 슬릿이 형성되어 있으며, 전자부품(21)은 절연 필름(11)의 배선 패턴(12)이 형성되어 있지 않은 면에 배치되고, 슬릿 내에 위치하는 범프 전극(22)은 본딩 패드(13)와 도전성 금속세선(25)에 의해 전기적으로 접속되는 형태의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프가 도시되어 있다. 이와 같은 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 있어서도 도전성 금속세선(25)을 본딩 패드(13)에 융착할 때에는 초음파를 사용하는 점에서 배선 패턴을 상술한 바와 같이 형성함으로써 동일한 효과를 발휘한다.
또한, 도 9b에는 디바이스 홀을 가지는 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프가 도시되어 있으나, 이 경우에 있어서도 전자부품(21)의 범프 전극(22)과 본딩 패드(13)는 초음파로 도전성 금속세선(25)을 융착시킴으로써 전기적 접속을 확립하는 것에 의해, 배선 패턴을 상술한 바와 같이 형성함으로써 마찬가지의 효과를 발휘한다.
한편, 도 9a, 도 9b에 도시한 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 있어서, 도 1에 있어서의 것과 동일한 부재에는 동일한 참조부호를 붙이고 있다.
또한, 전자부품을 실장할 때에 내부 접속단자를 전자부품의 범프 전극에 직접 당접시켜서 내부 접속단자에 초음파를 가함으로써 범프 전극에 내부 접속단자를 직접 접속시키는 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프가 있는데, 이와 같은 경우에 있어서도 배선 패턴을 상술한 바와 같이 형성함으로써 마찬가지의 효과를 발휘한다.
본 발명의 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 따르면, 전자부품과의 사이에 전기적 접속을 확립할 때에 내부 접속단자에 초음파를 가하여도 배선 패턴의 단선 혹은 크랙이 발생하기 어려워진다. 특히 배선 패턴을 얇은 전해동박을 이용하여 형성한 경우에도 배선 패턴에 단선 혹은 크랙이 발생하기 어렵다.
또한, 본 발명에 따르면, 솔더 레지스트층에도 크랙 등이 발생하기 어려워진다.

Claims (5)

  1. 절연 필름 표면에 내부 접속단자, 외부 접속단자 및 이들 접속단자를 연결하는 배선을 가지고, 이 접속단자가 노출되도록 솔더 레지스트층이 도포되어 있으며, 전자부품을 실장할 때에 상기 내부 접속단자에 초음파를 가함으로써 전자부품의 접속단자와 내부 접속단자의 전기적 접속을 확립하는 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프에 있어서,
    상기 솔더 레지스트층으로부터 내부 접속단자가 전자부품의 접속단자와 전기적으로 접속하고 있는 부분으로부터 솔더 레지스트층의 가장자리 부분까지의 사이 및 상기 솔더 레지스트층의 도포 가장자리 부분으로부터 1000㎛ 범위 내에 있는 솔더 레지스트층에 의해 보호된 부분의 배선이 거의 직선상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 내부 접속단자가 본딩 패드이며, 전자부품의 접속단자와 당해 본딩 패드를 도전성 금속 세선을 이용한 와이어 본딩에 의해 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 내부 접속단자의 전기적 접속부분과 솔더 레지스트층의 가장자리 부분까지의 사이 및 상기 솔더 레지스트층의 도포 가장자리 부분으로부터 1000㎛ 범위 내에 있는 솔더 레지스트층에 의해 보호된 부분의 배선이 급격히 변화하는 변곡점을 가지지 않도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 내부 접속단자, 외부 접속단자 및 이 둘을 연결하는 배선으로 이루어지는 배선 패턴이 전해동박을 선택적으로 에칭하는 것에 의해 형성되어 있으며, 적어도 상기 내부 접속단자 및 배선을 형성하는 전해동박의 결정 구조가 와이어 본딩 전과 와이어 본딩 후에 동일성을 가지는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 배선 패턴이 평균 두께 5 ~ 35㎛의 전해동박을 선택적으로 에칭하는 것에 의해 형성된 것인 것을 특징으로 하는 전자부품 실장용 필름 캐리어 테이프.
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