KR20080020385A - 플립 칩 패키지 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플립 칩 패키지 형성 방법(Method For Forming Flip Chip Package)을 개시한다. 개시된 본 발명의 플립 칩 패키지 형성 방법은, 히터블록 상에 기판을 배치시키는 단계와, 상기 기판 상에 범프를 매개로 하여 반도체 칩을 부착시키는 단계 및 상기 기판 및 범프에 열을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 열을 인가하는 단계는 상기 히터블록과 기판 사이에 실리콘 패널을 개재시켜 상기 실리콘 패널에 의해 상기 기판의 전 영역에 열이 균일하게 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

플립 칩 패키지 형성 방법{Method For Forming Flip Chip Package}

도 1은 종래의 플립 칩 패키지 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 플립 칩 패키지 형성 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

21 : 인쇄회로기판 22 : 솔더볼

23 : 반도체칩 24 : 히터블록

25 : 실리콘패널 26 : 전극단자

본 발명은 플립 칩 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 실리콘 패널을 이용한 플립 칩 패키지의 형성 방법에 관한 것이다.

휴대용 전자제품이 소형화되면서 이에 반도체가 실장될 공간은 더욱 줄어들고, 제품은 더욱 다기능화되고 있다. 따라서 단위체적당 실장효율을 높이기 위해서 패키지는 경박단소화에 부응할 수 밖에 없다.

이 중에서도 플립칩 본딩 방법을 이용한 패키지는 경박단소화, 고기능화, 고 성능화 및 고속화를 실현시킬 수 있고 제조 단가를 낮출 수 있어 저가격의 전자제품 구현을 위해 많이 사용되고 있다. 또한, 이러한 패키지는 종래의 와이어 본딩방법을 이용한 패키지보다, 처리할 수 있는 소비전력이 높고 뛰어난 열성능을 갖는다.

게다가, 플립칩 본딩 방법은 리플로우 솔더링 공정을 이용하여 솔더 범프를 접합하므로 자기 정렬 효과(Self-aligning effect)를 얻을 수 있으며, 반도체 칩 내부 회로 패턴에서 패드의 위치를 필요에 따라 결정할 수 있으므로 회로설계를 단순화시키고 회로선의 길이를 감소시켜 전기적 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 회로선에 의한 저항이 감소하여 소요 전력과 저항열을 줄일 수 있어, 패키징 방법 중에서 집적 밀도가 가장 높은 방법이다.

도 1은 종래의 플립 칩 패키지 형성 방법을 설명하기 위한 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 종래의 플립 칩 본딩은 반도체 칩 본딩을 하기 위해 요구되는 예열을 위한 히터블록(heater block ; 14)상에 일면에 솔더 페이스트(도시안됨)가 도포되고, 전극단자(15) 구비된 인쇄회로기판(11)을 배치한다.

그리고, 상기 전극단자(15)가 구비된 인쇄회로기판(14) 상에 솔더 범프(12)를 매개로 하여 반도체 칩(11)을 부착한다. 그리고 나서, 상기 반도체 칩과(11)과 인쇄회로기판(11)이 배치된 히터블록(14)에 열을 가하여, 상기 반도체 칩(11)을 인쇄회로기판(11) 상에 실장하여 플립 칩 패키지를 구성한다.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 플립 칩 패키지는, 본딩 공정시 일반적인 메탈 패널 및 플레이트만을 사용하여 열전달 관리를 하여 본딩하는 것이 일반적이다.

그렇기 때문에, 열전도의 차이에 의한 재질의 불량이 발생하거나 반복적인 열전도 관리가 힘들다는 문제점이 발생한다.

또한, 메탈 패널 및 플레이트 만을 사용하는 종래의 플립 칩 본딩 방식은 열이 가해지는 부분의 각 위치별 온도가 상이하여, 반도체 칩과 인쇄회로기판간의 본딩 시에 결합력이 약해져 불량을 발생시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열전달 차이에 의해 발생하는 불량을 현저히 감소시킬 수 있는 플립 칩 패키지를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 인쇄회로기판과 반도체 칩간의 결합력을 증가시킬 수 있는 플립 칩 패키지를 제공함에 그 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 히터블록 상에 기판을 배치시키는 단계; 상기 기판 상에 범프를 매개로 하여 반도체 칩을 부착시키는 단계; 및 상기 기판 및 범프에 열을 인가하는 단계; 를 포함하고, 상기 열을 인가하는 단계는 상기 히터블록과 기판 사이에 실리콘 패널을 개재시켜 상기 실리콘 패널에 의해 상기 기판의 전 영역에 열이 균일하게 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 플립 칩 패키지 형성 방법을 제공한다.

여기서, 상기 기판은 상기 히터블록 상에 실리콘 패널을 배치시킨 후, 상기 실리콘 패널 상에 배치되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 기판은 그 하면에 실리콘 패널을 부착시킨 후, 상기 히터블록 상에 배치시키는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명의 기술적 원리를 간략하게 설명하면, 본 발명은 반도체 칩과 인쇄회로기판 간을 본딩하는 플립 칩 패키지 형성 방법에 있어서, 히터 블록과 인쇄회로기판 사이에 실리콘 패널을 개재시킨 후, 열을 인가하여 상기 반도체 칩과 인쇄회로기판 간을 본딩시켜 플립 칩 패키지를 구성한다.

이 경우, 본 발명은 메탈 패널 및 플레이트만을 사용하는 종래의 플립 칩 본딩 공정과 달리, 히트 블록과 인쇄회로기판 사이에 실리콘 패널을 개재시켜 열을 인가하여 본딩함으로서, 열전달을 용이하게 하여 열이 인가되는 위치별로 각 온도의 편차를 줄일 수 있어, 그에 따른 플립 칩 본딩 공정 중 반도체 칩과 인쇄회로기판의 일정하지 못한 본딩에서 발생하는 오류를 감소시킬 수 있다.

또한, 반도체 칩과 동일한 열팽창계수를 갖는 물질인 실리콘 패널을 사용하여 플립 칩 본딩함으로서, 열팽창계수에 의한 피로 및 재질 변형 등의 공정 불량을 감소시킬 수 있다.

자세하게, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 플립 칩 본딩을 설 명하기 위한 공정별 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

도 2a를 참조하면, 인쇄회로기판과 반도체 칩간을 본딩하기 위하여 예열을 위한 히터블록(24)을 마련하고, 상기 히터블록(24) 상에 실리콘 패널(25)을 개재시킨다.

그리고, 도 2b와 같이, 상기 실리콘 패널(25) 상에 전극단자(26)가 구비된 인쇄회로기판(21)을 배치시킨다.

마지막으로, 도 2c를 참조하면, 상기 인쇄회로기판(21) 상에 구비된 전극단자(26)상에 솔더 범프(22)를 형성하고, 상기 솔더 범프(22)를 매개로 하여 반도체 칩(23)을 부착시킨다. 그런 다음, 열을 인가하여 상기 인쇄회로기판(21)과 반도체 칩(23)을 본딩시켜 플립 칩 패키지를 구성한다.

이 경우, 본 발명은 인쇄회로기판과 반도체 칩간을 본딩하여 플립 칩 패키지를 구성하는데 있어서 히터블록 상에 실리콘 패널을 개재시켜 본딩함으로서, 종래의 메탈 패널 및 플레이트보다 뛰어난 평탄도를 갖는 실리콘 패널이, 인쇄회로기판에 열전달을 고르게 해주어 열을 인가하는 공정 중에 기인한 불량을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 히터블록 자체에 실리콘 패널을 개재시켜 플립 칩 본딩 공정을 진행함으로서, 다른 추가적인 공정 없이 실리콘 패널이 부착된 히터블록 상에 인쇄회로기판의 배치만으로 플립 칩 본딩 공정을 진행할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 도시하지는 않았지만 플립 칩 본딩 공정에 있어서, 본 발명의 실시예에서의 실리콘 패널을 히터블록 상에 먼저 개재시켜 공정을 진행하는 것과 다르게, 인쇄회로기판 일면에 먼저 실리콘 패널을 개재시켜 진행하는 공정에도 본 발명을 적용시킬 수 있다.

자세하게, 먼저 전극단자가 구비된 인쇄회로기판 일면에 먼저 실리콘 패널을 개재시킨다. 그리고 나서, 상기 실리콘 패널 일면에 히터블록을 부착시킨 후, 상기 실리콘 패널이 개재된 인쇄회로기판 상에 솔더 범프를 매개로 반도체 칩을 부착한다. 그 다음, 열을 인가하여 인쇄회로기판과 반도체 칩간을 본딩하여 플립 칩 패키지를 구성한다.

이 경우, 본 발명은 히터블록과 인쇄회로기판 사이에 실리콘 패널을 개재시켜 플립 칩 본딩함으로서, 본 발명의 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 인쇄회로기판 일면에 실리콘 패널을 개재시켜 플립 칩 본딩함으로서, 종래의 플립 칩 본딩 공정에 사용되던 모든 공정 진행 순서를 그대로 사용할 수 있다.

게다가, 본 발명은 반도체 칩과 동일한 재료의 실리콘 패널을 사용하여 플립 칩 본딩함으로서, 인쇄회로기판과 반도체 칩간의 재질의 변형에 의한 불량을 감소시킬 수 있다.

그 이외의 나머지 공정 단계들은 전술한 본 발명의 실시예의 그것과 동일하며, 여기서는 그 설명을 생략하도록 한다.

결국, 본 발명의 플립 칩 패키지 형성 방법은, 인쇄회로기판과 히터블록 사이에 실리콘 패널을 개재시켜 플립 칩 본딩 공정을 진행함으로서, 열전달을 용이하게 하여 열이 인가되는 위치별로 각 온도의 편차를 줄일 수 있다.

또한, 본딩되는 위치의 각 온도의 편차를 줄임으로서, 그에 따른 플립 칩 본딩 공정 중 반도체 칩과 인쇄회로기판의 일정하지 못한 본딩에서 발생하는 오류를 감소시킬 수 있다.

게다가, 상기와 같이 플립 칩 본딩 공정 중 반도체 칩과 인쇄회로기판의 일정하지 못한 본딩에서 발생하는 오류를 감소시킴으로서, 인쇄회로기판과 반도체 칩간의 결합력을 향상시킬 수 있다.

한편, 전술한 본 발명의 실시예들에서는 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 플립 칩 본딩 공정시 인쇄회로기판과 히터블록사이에 실리콘 패널을 개재시켜 공정을 진행함으로서, 열전달을 용이하게 하여 열이 인가되는 위치별로 각 온도의 편차를 줄일 수 있어, 열전달 관리를 용이하게 할 수 있다.

따라서, 본 발명은 열전달 관리를 용이하게함으로서, 그에 따른 플립 칩 본딩 공정 중 반도체 칩과 인쇄회로기판의 일정하지 못한 본딩에서 발생하는 오류를 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 반도체 칩과 인쇄회로기판의 일정하지 못한 본딩에서 발생하는 오류를 감소시킴으로서, 그에 따른 인쇄회로기판과 반도체 칩간의 결합력을 증가시킬 수 있다.

게다가, 본 발명은 반도체 칩과 동일한 열팽창 계수를 갖는 물질인 실리콘 패널을 사용함으로서, 열팽창계수의 차이에 기인하는 재질의 변형에 의한 불량을 감소시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 히터블록 상에 기판을 배치시키는 단계;

   상기 기판 상에 범프를 매개로 하여 반도체 칩을 부착시키는 단계; 및

   상기 기판 및 범프에 열을 인가하는 단계; 를 포함하고,

   상기 열을 인가하는 단계는 상기 히터블록과 기판 사이에 실리콘 패널을 개재시켜 상기 실리콘 패널에 의해 상기 기판의 전 영역에 열이 균일하게 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 플립 칩 패키지 형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판은 상기 히터블록 상에 실리콘 패널을 배치시킨 후, 상기 실리콘 패널 상에 배치되도록 하는 것을 특징으로 하는 플립 칩 패키지 형성 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판은 그 하면에 실리콘 패널을 부착시킨 후, 상기 히터블록 상에 배치시키는 것을 특징으로 하는 플립 칩 패키지 형성 방법.

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