KR20080077588A

KR20080077588A - 칩 온 필름용 배선기판과 그 제조방법, 및 반도체장치

Info

Publication number: KR20080077588A
Application number: KR1020080015505A
Authority: KR
Inventors: 타쿠미 시모지
Original assignee: 스미토모 킨조쿠 고우잔 팩키지 메터리얼즈 가부시키가이샤
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2008-08-25
Also published as: TW200836318A; JP2008205142A

Abstract

본 발명은, 높은 방열성을 갖는 COF용 배선기판을 제공한다.

본 발명의 COF용 배선기판은, 절연필름(1)의 편측면에, 탑재되는 반도체소자(7) 표면에 설치된 전극패드와 접합하기 위한 이너리드(11)와, COF를 탑재하는 외부기판의 단자와 접합하기 위한 아우터리드(12)를 갖는 배선(13)이 설치된 COF용 배선기판의, 반도체칩(7)이 탑재될 예정의 영역 내(14)에서, 이너리드(11)가 존재하지 않는 부분에, 방열판(15)이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

칩 온 필름용 배선기판과 그 제조방법, 및 반도체장치{WIRING BOARD FOR CHIP ON FILM, PREPARING METHOD THEREOF AND SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은, 각종 전기기기에 사용되는 반도체 패키지용 배선기판(配線基板)에 관한 것으로, 특히 박형(薄型) 디스플레이 등에 사용되는 COF에 사용되는 배선기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

근년, 전자기기의 소형화, 경량화, 고기능화는 훌륭하고, 반도체소자의 실장(實裝) 방법에도 보다 고밀도 실장이 가능한 방법이 제안되어, 일부가 실시되고 있다. 이러한 실장방법의 하나로 COF(칩 온 필름: Chip on Film)가 있고, 주로 액정 디스플레이의 드라이버 반도체 패키지로서 사용되고 있다.

COF는, 반도체소자를 필름 캐리어 테프 상에 직접 탑재(搭載)하는 것으로, 이용하는 필름 캐리어 테프를 COF용 배선기판이라 한다. 이 COF용 배선기판은, 폴리이미드필름 등의 절연필름의 편면에 금속배선이 형성된 박형 필름기판이다. COF용 배선기판의 주요 구성은 반도체소자가 탑재되는 에어리어와, 반도체소자의 전극패드를 접합하기 위한 이너리드와, 외부 전극과 접속하기 위한 아우터리드를 갖는 배선 등으로 구성되어 있다.

종래 COF용 배선기판의 배선 패턴을 도 5에 예시하였다. 이와 같은 배선 패턴을 갖는 COF용 배선기판은, 예를 들면 도 6에 도시되어 있는 방법으로 제조된다.

먼저, 도 6(a)에 도시되어 있는 것과 같이, 폴리이미드필름(1) 위에 동박(銅箔)(2)을 적층하여 이루어지는 기재의 동박(2) 표면에 포토레지스트층(3)을 형성한다.

다음에, 형성된 포토레지스트층(3)에 마스크(미도시)를 개재하고(介) 자외선을 조사(照射)하여 소망 패턴으로 감광(感光)시킨다(도 6(b)).

다음에, 포토레지스트층을 현상(現像)하고, 포토레지스트 패턴(4)을 형성한다(도 6(c)).

다음에, 포토레지스트 패턴(4)의 개구부에 노출되는 동박을 에칭하고, 동배선(銅配線) 패턴(5)을 형성하고, 그후 포토레지스트 패턴을 제거한다(도 6(d)).

다음에, 동배선 패턴(5)의 표면에, 반도체소자의 전극패드와 접합하기 위한 Sn, Au 등의 도금층(6)을 형성한다(도 6(e)).

최후로, 이너리드와 아우터리드를 노출시켜 소망하는 보호 레지스트막(膜)을 형성한다(미도시).

이처럼하여 제조된 COF용 배선기판에 반도체소자(7)를 탑재하는 것에는, 반도체소자(7)의 전극패드에 형성된 밤프(8)와 COF용 배선기판의 이너리드(9)를 접합함으로써 행하고, 그후, 이들을 수지(樹脂)(10)로 봉지(封止)하여 도 7에 도시된 것과 같은 반도체장치를 얻는다.

COF에 한(限)하지 않고, 반도체장치에서는, 반도체소자의 작동에 의해 다량의 열이 발생한다. 이 열은, 일부가 반도체소자의 이면(裏面)(전극패드가 있는 면을 표면으로 하고 있다)에서 주위 환경으로 방출되고, 일부가 반도체소자와 접합되어 있는 이너리드를 타고가(傳) 반도체장치를 탑재하고 있는 프린트 배선판 등으로 전열(傳熱)되고, 프린트 배선판에서 주위환경으로 방열(放熱)되고, 또한, 잔부가 반도체소자의 표면으로부터 봉지수지와 절연필름을 개재하여 주위환경으로 방열된다. 이 방열이 불충분한 경우, 축적된 열에 의해 반도체소자가 작동불량을 일으킨다. 따라서, 반도체소자가 발생하는 열을 어떻게 효율 좋게 방열시킬까는 반도체장치에 있어서는 중요한 문제가 된다.

종래 COF용 배선기판은, 반도체소자의 표면이 봉지수지와 폴리이미드필름이라 하는 금속에 비하여 열전도율이 낮은 재질로 덮여진 구조를 채용하고 있고, 반도체소자 표면으로부터의 방열효율은 일반적으로 낮은 것으로 되어 있다. 또한, 반도체소자의 작동에 의해 발생한 열은 발생점에서 평면적으로 분산되기 어렵고, 국소적으로 온도가 높게 되기 쉽다는 문제가 있다.

특히 근년 디스플레이의 대형화, 고해상도화에 의해, 반도체소자의 구동 전압 및 동작 주파수는 높게 되고, 이에 의해 반도체소자의 발열량은 크게 증가하고 있다. 더하여, COF용 배선기판 배선의 미세화 요구에 의해, 이너리드의 폭은, 예를들면 15㎛으로 좁아지고, 이너리드를 경유하는 방열 효율은 저하되고 있다. 이러한 것들로, 반도체장치의 방열대책이 보다 심각한 문제가 되고 있다.

종래, 이와 같은 반도체장치의 방열효율을 구조적으로 개선하기 위하여 제안된 것으로는, 절연필름과, 그 절연필름의 한쪽 면상(面上)에 배치된 배선과, 상기 절연필름의 상기 한쪽 면에 대향하도록 배치된 하나 또는 복수의 반도체소자와, 상기 절연체 필름의 다른쪽 면상에 배치된 방열부재를 구비한 반도체장치가 있다(일본국 특개 2006-108356호 공보 단락 [0021] 참조). 즉, 이 특허문헌에서, 제안되고 있는 COF는, 폴리이미드필름을 개재하여 반도체칩의 전극패드측에 방열판을 배설하는 것으로, 당해 폴리이미드필름을 개재한 방열성을 개선하고 있다.

이 구조는 반도체소자 보다도 큰 방열판을 설치할 수 있고, 보다 큰 방열판을 이용함으로써 양호한 방열성을 얻기 쉽다는 이점이 있다. 그러나, 방열판을 배치시킴으로써 COF의 두께와 중량이 증가하게 되어, COF의 소형화, 경량화의 흐름에 역행하게 된다. 더욱이, COF용 배선기판의 제조공정으로, 새롭게 방열판을 배설하는 공정을 부가하지 않으면 안되고, 비용증가의 요인이 되고 있다.

본 발명은, COF에 요구되는 소형화, 경량화의 요구를 만족시키고, 또한, 상기 방열판의 배설과 같은 새로운 공정의 부가를 필요로 하지 않으면서, 높은 방열성을 갖는 COF용 배선기판과 그 제조방법의 제공과, 본 발명의 COF용 배선기판을 이용한 COF의 제공을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 제1발명은, 절연필름의 편측면(片側面)에, 탑재되는 반도체소자 표면에 설치된 전극패드와 접합하기 위한 이너리드와, COF를 탑재하는 외부기판의 단자(端子)와 접합하기 위한 아우터리드를 갖는 배선이 설치된 COF용 배선기판에 있어서, 상기 반도체칩이 탑재될 예정의 영역 내에서, 이너리드가 존재하지 않는 부분에 방열판(A)가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 제2발명은, 상기 제1발명에 더하여 상기 반도체칩이 탑재될 예정의 영역 외의 영역에서 배선이 존재하지 않는 부분에 방열판(B)를 설치하고, 이 방열판(B)와 상기 방열판(A)를 연결한 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 제3발명은, 상기 방열판(A)와 상기 방열판(B)가, 상기 배선과 동일한 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 제4발명은, 상기 제1발명에 따른 COF용 배선기판의 제조방법이고, 상기, 방열판(A), 및 이너리드와 아우터리드를 포함하는 배선을 서브드랙티브법, 어디티브법, 세미어디티브법 중 어느 하나에 의하여 일괄(一括)하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 제5발명은, 상기 제2 또는 제3 발명에 의한 COF용 배선기판의 제조방법이고, 상기 방열판(A) 및 방열판(B), 및 이너리드와 아우터리드를 포함하는 배선을 서브드랙티브법, 어디티브법, 세미어디티브법 중 어느 하나에 의하여 일괄하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 제6발명은, 상기 제1 내지 3 중 어느 하나의 발명에 의한 COF용 배선기판을 이용하여 작성된 반도체장치이다.

상기한 것과 같은 본 발명의 COF용 배선기판에서는, COF용 배선기판의 반도체소자가 탑재될 예정의 영역 내에서, 이너리드가 존재하지 않는 부분에 방열판(A)를 형성하고, 요약하면, 반도체칩이 탑재될 예정의 영역외에서 배선이 존재하지 않는 영역에 방열판(A)와 연결되는 형(形)으로 방열판(B)를 형성한다. 이 때에, 방열판(A)와 방열판(B)는, 이너리드나 아우터리드, 그리고 이들을 갖는 배선과 동일 평면상에 형성된다. 이에 의해 반도체소자가 발(發)하는 열을 이너리드만이 아니라 방열판(A, B)에도 분산시켜, 더욱 방열효과가 높아진다. 따라서, 본 발명의 COF용 배선기판은 종래의 것보다 방열 효과가 높고, 본 발명의 COF용 배선기판을 이용하면 방열효과가 높은 COF를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 방열판(A) 및 방열판(B)와, 이너리드와 아우터리드를 갖는 배선을, 이용하는 마스크를 변경함으로써 서브드랙티브법, 어디티브법, 세미어디티브법 중 어느 하나에 의해 일괄하여 형성할 수 있다. 이를 위하여, 종래의 COF용 배선기판 제조공정에 새로운 공정이나 부재를 추가하거나, 공정을 변경하거나 할 필요가 없다. 따라서, 종래와 동일한 정도의 제조비용으로도, 경제성을 손상시킴 없이, 방열성이 좋은 COF용 배선기판을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 COF용 배선기판의 배선 패턴을 도시하는 평면도이다.

도 2는 도 1의 A-A선에 상당하는 위치에서의 반도체소자를 탑재한 상태의 확대단면도이다.

도 3(a)는 본 발명의 제2실시형태에 따른 COF용 배선기판의 배선부의 패턴을 나타내는 평면도, (b)는 방열판의 확대평면도이다.

도 4는 본 발명에 관한 COF용 배선기판의 제조공정의 주요공정부분을 나타내는 단면도이다.

도 5는 종래의 COF용 배선기판의 배선 패턴을 예시한 평면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 종래의 COF용 배선기판의 제조공정의 주요공정부분을 나타내는 단면도이다.

도 7은 종래 COF용 배선기판에 반도체소자를 탑재한 상태의 확대단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 폴리이미드필름

2 : 동박

3 : 포토레지스트층

4 : 포토레지스트 패턴

5 : 동배선 패턴

6 : 도금층

7 : 반도체소자

8 : 밤프

9, 11 : 이너리드

10 : 수지

12 : 아우터리드

13 : 배선

14 : 반도체소자가 탑재될 예정의 영역

15 : 방열판 A

16 : 방열판 B

본 발명의 제1실시형태에 의한 COF용 배선기판의 배선부의 패턴을 도 1에, COF용 배선기판을 이용하여 작성된 반도체장치의, 도 1의 A-A선을 따른 위치에서의 반도체소자(7)를 탑재한 상태의 확대단면도를 도 2에 예시하였다.

도 1에서, 11은 이너리드, 12는 아우터리드, 13은 이너리드(11)와 아우터리드(12)를 갖는 배선, 파선(破線)으로 에워싸여진 부분(14)은 반도체소자가 탑재될 예정의 영역, 15는 영역(14)의 중앙부(이너리드(11)가 배치되어 있지 않은 부분)에 설치된 방열판(A)이다. 그리고, 상기한 것과 같이, 방열판(15)은 이너리드(11)와 아우터리드(12)를 갖는 배선(13)과 동일 평면상에 구성되어 있기 때문에, 반도체소자의 작동에 수반되어 발생한 열은 이너리드(11)만이 아니고, 방열판(15)에도 전달되어, 방열판(15)으로부터도 방열된다.

도 3에 본 발명에 따른 제2실시형태에 따른 COF용 배선기판의 배선부의 패턴을 예시하였다. 본 예에서는, 도 1에 도시한 예에 더하여, 반도체소자가 탑재될 예정의 영역(14) 이외의 영역에서 배선(13)이 배설되어 있지 않은 부분에 방열판(16(B))이 설치되어 있다. 그리고, 방열판(15)와 방열판(16)은 연결되어 있고(도 3(b) 참조), 방열판(15)에 전달된 열의 일부는 방열판(16)에 전달되고, 방열판(16)으로부터도 방열된다. 따라서 방열 효과가 더욱 높아진다.

다음에, 본 발명의 COF용 배선기판의 제조방법에 대하여 도 4를 이용하여 설명한다.

도 4는, COF용 배선기판의 제조공정을 이해하기 쉽게 하기 위하여, 주요공정으로 얻어진 것의 단면을 예시한 것이다.

우선 도 4(a)에 도시되어 있는 것과 같이 폴리이미드필름(1)과 동박(2)으로 이루어지는 기재의 동박(2)의 표면에 포토레지스트층(3)을 형성한다.

다음에, 형성된 포토레지스트층(3)에 마스크를 개재하고 자외선을 조사하여 소망하는 패턴으로 감광시킨다(도 4(b)). 이 때 사용하는 마스크의 패턴으로서는, 제품배선 패턴에, 반도체소자가 탑재되는 영역(14) 내이고 또한 이너리드(11)가 존재하지 않는 영역에 설치되는 방열판(15)이 넣어진(조입) 것을 이용한다.

다음에, 종래의 COF용 배선기판의 제조방법과 동일한 포토레지스트층(3)을 현상하고, 포토레지스트 패턴(4)을 형성한다(도 4(c)).

다음에, 포토레지스트 패턴(4)의 개구부에 노출되는 동박을 에칭하고, 동배선 패턴(5)을 형성하고, 그후 포토레지스트 패턴(4)을 제거한다(도 4(d)).

다음에, 동배선 패턴(5)의 표면에, 반도체소자의 전극패드와 접합하기 위한 Sn 및/또는 Au 등의 도금층(6)을 형성한다(도 4(e)).

그리고 최후에 이너리드(11)와 아우터리드(12)를 노출시켜 소망하는 보호 레지스트막을 형성한다(미도시).

도 4 및 도 5와 전술한 종래기술인 도 6을 비교하면, 이용하는 마스크의 패턴을 바꾸는 것 이외, 큰 변경을 가하는 것 없이, 종래기술에서 본 발명의 COF용 배선기판을 얻는 것이 가능한 것을 알 수 있다. 또한 새로운 부재를 필요로 하지 않는다는 것도 알 수 있다.

또한, 상기의 예는, 서브드랙티브법에 의해 본 발명의 COF용 배선기판을 제조하는 것이지만, 공지의 어디티브법이나 세미어디티브법으로도 동일하게 제조할 수 있다.

[실시예]

두께 35㎛ 폴리이미드필름의 편면에, 두께 8㎛의 동박이 설치된 시판되는 동(銅)폴리이미드기판(스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤제 제품명 S'perflex)의 동박 표면에 액상 레지스트를 도포하고, 도 1에 도시된 배선(13)과 방열판(15)을 형성하기 위한 패턴을 갖는 마스크를 개재하여 자외선을 조사하였다.

이어, 이를 현상하고, 에칭용 포토레지스트 패턴을 얻었다.

이어, 염화제2구리(銅)를 주성분으로 하는 에칭액을 이용하여 포토레지시트 패턴의 개구부에 노출되어 있는 동박을 에칭에 의해 제거하고, 계속하여 잔존하는 포토레지스트 패턴을 제거하고 폴리이미드필름 표면에 배선(13)과 방열판(15)을 작성하였다.

이어, 주석도금액을 이용하여 이너리드 등에 주석도금을 행하고, 도 1에 도시된 패턴을 갖는 COF용 배선기판을 얻었다. 또한, 상기 각 공정에서 적용된 온도조건, 시간조건 등은 일반적인 것이었다.

이어, 이너리드부, 아우터리드부 등의 도금이 필요로 되는 부분만이 개구부로서 얻어지도록 솔다레지스트(일립화성주식회사제 SN-9000)를 도포하고, 120℃, 90분의 조건으로 솔다레지스트를 열경화시켰다.

이어, 얻어진 COF용 배선기판의 이너리드에 반도체소자의 전극에 설치된 밤프가 접합하도록 배치하고, 가열압착하고, 수지봉지하여 도 2에 도시된 것과 같은 구성의 반도체장치를 작성하였다. 이 반도체장치의 작동상태를 체크하였으나 이상은 없었다.

[비교예]

이어, 배선부가 도 1의 배선패턴과 동일하고 방열판(15)을 위한 패턴만이 없는 마스크를 이용한 이외는 상기 실시예와 동일한 방법으로 작성한 COF용 배선기판을 얻었다.

그리고, 얻어진 COF용 배선기판의 이너리드에 반도체소자의 전극에 설치된 밤프가 접합하도록 배치하고, 가열압착하고, 수지봉지하여 도 2에 그 주요부가 도시되는 구성의 반도체장치를 작성하였다. 이 반도체장치의 작동상태를 체크하였으나 이상은 없었다.

이어 상기 실시예의 반도체장치와 비교예의 반도체장치를, 각각 동일 프린트 배선판에 탑재하고, 각각에 동일한 부하를 걸어 반도체장치의 표면온도를 비교하였다. 그 결과, 실시예의 반도체장치의 온도는 100℃, 비교예의 반도체 장치의 온도는 120℃로, 본 발명에 따른 COF용 배선기판을 사용하면, 약 20℃의 반도체장치의 온도 상승을 막을 수 있다는 것을 알 수 있었다.

Claims

절연필름의 편측면에, 탑재되는 반도체소자 표면에 설치된 전극패드와 접합하기 위한 이너리드와, COF를 탑재하는 외부기판의 단자와 접합하기 위한 아우터리드를 갖는 배선이 설치된 COF용 배선기판에 있어서, 상기 반도체칩이 탑재될 예정의 영역 내에서, 이너리드가 존재하지 않는 부분에 방열판(A)를 배치한 것을 특징으로 하는 COF용 배선기판.
청구항 1에 있어서,

상기 반도체칩이 탑재될 예정의 영역 외의 영역에서 배선이 존재하지 않는 영역에 방열판(B)를 설치하고, 방열판(B)와 상기 방열판(A)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 COF용 배선기판.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 방열판(A)와 상기 방열판(B)가, 상기 배선과 동일한 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 COF용 배선기판.
절연필름의 편측면에, 탑재되는 반도체소자 표면에 설치된 전극패드와 접합하기 위한 이너리드와, COF를 탑재하는 외부기판의 단자와 접합하기 위한 아우터리드를 갖는 배선이 설치된 COF용 배선기판에 있어서, 상기 반도체칩이 탑재될 예정의 영역 내에서, 이너리드가 존재하지 않는 부분에 방열판(A)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 COF용 배선기판을 제조할 때에, 상기 방열판(A), 및 이너리드와 아우터리드를 포함하는 배선을 서브드랙티브법, 어디티브법, 세미어디티브법 중 어느 하나에 의하여 일괄하여 형성하는 것을 특징으로 하는 COF용 배선기판 제조방법.
절연필름의 편측면에, 탑재되는 반도체소자 표면에 설치된 전극패드와 접합하기 위한 이너리드와, COF를 탑재하는 외부기판의 단자와 접합하기 위한 아우터리드를 갖는 배선이 설치된 COF용 배선기판에 있어서, 상기 반도체칩이 탑재될 예정의 영역 내에서, 이너리드가 존재하지 않는 부분에 방열판(A)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 COF용 배선기판을 제조할 때에, 상기 방열판(A) 및 방열판(B), 및 이너리드와 아우터리드를 포함하는 배선을 서브드랙티브법, 어디티브법, 세미어디티브법 중 어느 하나에 의하여 일괄하여 형성하는 것을 특징으로 하는 COF용 배선기판 제조방법.
청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 COF용 배선기판을 이용하여 작성된 반도체장치.