KR20090036950A - Method for fabricating of flip chip package - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플립 칩 패키지의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 미세 피치의 구현되도록 양산성이 있고 생산 원가가 낮은 솔더 형성 공정을 이용하는 플립 칩 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a flip chip package, and more particularly, to a method for manufacturing a flip chip package using a solder forming process, which is mass-produced and low in production cost, to realize a fine pitch.
전형적인 반도체 패키지는 물론 일부 패키지는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)에 실장하는 방법으로 리드프레임에 의한 솔더링(Soldering) 방식을 이용하고 있다. 그러나, 상기 리드프레임에 의한 솔더링 방식은 공정 진행이 용이하고 신뢰성 측면에서 우수하다는 잇점이 있지만, 반도체 칩과 인쇄회로 기판 사이의 전기적 신호 전달 길이가 긴 것과 관련하여 전기적 특성 측면에서는 불리함이 있다. Some packages, as well as typical semiconductor packages, use soldering by lead frames as a method of mounting on a printed circuit board (PCB). However, the soldering method using the lead frame has advantages in that the process proceeds easily and is superior in terms of reliability. However, the soldering method using the lead frame has disadvantages in terms of electrical characteristics in connection with a long electrical signal transmission length between the semiconductor chip and the printed circuit board.
이러한 문제를 해결하기 위하여 제안된 플립 칩 패키지(Flip Chip Package)는 반도체 칩의 본딩 패드 상에 전기적 연결을 위한 범프(bump)를 형성시켜 반도체 칩과 기판을 연결하는 구조를 갖는다. In order to solve this problem, the proposed flip chip package has a structure for connecting a semiconductor chip and a substrate by forming a bump for electrical connection on a bonding pad of the semiconductor chip.
일반적으로 상기 반도체 칩의 본딩 패드 상에 형성되는 범프는 솔더 범프(Solder Bump), 스터드 범프(Stud Bump), 도금 또는 스크린 프린팅(Screen Printing) 방법으로 형성된 범프, 금속을 증착 및 식각하여 형성시킨 범프 등이 사용된다. In general, bumps formed on the bonding pads of the semiconductor chip may include bumps formed by solder bumps, stud bumps, bumps formed by plating or screen printing, and metals deposited and etched. Etc. are used.
도 1은 종래 스터드 범프 타입 플립 칩 패키지를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a conventional stud bump type flip chip package.
도시된 바와 같이, 상면 및 하면에 각각 다수의 접속 패드(102) 및 볼랜드(104)가 구비되고, 상기 각 접속 패드(102) 상에 솔더(110)가 형성된 기판(100) 상에 상면에 다수의 본딩 패드(122)가 구비되고, 상기 본딩 패드(122) 상에 스터드 범프(130)가 구비된 반도체 칩(120)이 플립 칩 본딩된다. 상기 반도체 칩(120)과 기판(100) 사이에는 솔더(110) 접합부의 피로 수명을 향상시키고 범프(130)가 받는 응력의 일부를 흡수하는 충진재(140)가 형성된다. 상기 기판(100)의 상면에는 상기 반도체 칩(120)을 덮도록 봉지부(150)가 형성되며, 상기 기판(100) 하면의 각 볼랜드(104)에는 솔더볼과 같은 외부접속단자(160)가 부착된다. As shown, a plurality of
상기 플립 칩 패키지는 범프(130)를 통하여 전기적 연결이 이루어지기 때문에 낮은 높이를 갖는 패키지를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 패키지의 동작 속도를 향상시킬 수 있고 소요 전력을 줄일 수 있으며 회로 설계를 단순화시킬 수 있어 패키지의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.Since the flip chip package is electrically connected through the
한편, 플립 칩 패키지를 구성하는 기판의 접속 패드 간의 피치(Pitch)는 솔더 형성 공정의 많은 제약에 의해 일반적으로 약 200㎛ 이상으로 제한되며, 이에 따라, 기판 상에 부착되는 반도체 칩의 패드 간격도 줄일 수 없어 반도체 칩의 크기를 줄일 수 없고, 웨이퍼를 구성하는 반도체 칩의 수는 줄어들게 된다. On the other hand, the pitch between the connection pads of the substrate constituting the flip chip package is generally limited to about 200 μm or more due to many constraints of the solder forming process, and thus, the pad spacing of the semiconductor chips attached on the substrate is also limited. Since the size of the semiconductor chip cannot be reduced, the number of semiconductor chips constituting the wafer is reduced.
종래, 기판의 접속 패드 상에 도포되는 솔더는 스텐실 마스크(Stencil mask) 를 이용하는 방법, 솔더 프린팅(Solder printing) 방법 또는 도금 방법으로 형성된다. Conventionally, the solder applied on the connection pad of the substrate is formed by a method using a stencil mask, a solder printing method or a plating method.
상기 스텐실 마스크를 이용한 방법은 스텐실 마스크의 제작에 한계가 있어 피치간의 간격을 줄일 수 없고, 피치간의 간격을 줄이더라도 몇 차례의 사용으로 스텐실 마스크가 파손되어 피치간의 간격을 줄일 경우 양산성을 갖지 못하며, 각 접속 패드 상에 형성되는 솔더가 일정한 크기 및 높이를 갖지 못한다. 또한, 상기 솔더 플린팅 방법으로는 미세 피치를 갖는 패드 상에 솔더를 형성하기가 불가능하다. 이에, 현재는 도금방식을 통해서 솔더를 형성하고 있으나, 상기 도금 공정을 이용한 솔더 형성 공정은 생산 원가가 높다.The method using the stencil mask has a limitation in the production of a stencil mask, and thus cannot reduce the spacing between pitches. However, the solder formed on each connection pad does not have a constant size and height. In addition, it is impossible to form solder on a pad having a fine pitch by the solder printing method. Thus, although solder is currently formed through the plating method, the solder forming process using the plating process has a high production cost.
따라서, 미세 피치를 갖는 플립 칩 패키지를 형성하기 위하여 양산성을 갖추고 생산 원가가 낮은 새로운 솔더 형성 공정이 필요하다. Therefore, in order to form a flip chip package having a fine pitch, a new solder forming process is required, which is mass-producible and low in production cost.
본 발명은 미세 피치의 구현되도록 양산성이 있고 생산 원가가 낮은 솔더 형성 공정을 이용하는 플립 칩 패키지의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a method of manufacturing a flip chip package using a solder forming process, which is mass-produced and low in production cost, to achieve fine pitch.
본 발명에 따른 플립 칩 패키지의 제조 방법은, 미세 피치를 갖는 플립 칩 패키지의 제조 방법에 있어서, 상면에 다수의 접속 패드를 구비하고, 하면에 볼랜드들이 구비된 기판의 상면에 상기 각 접속 패드를 노출시키는 개구부를 구비한 패턴 필름을 부착하는 단계; 상기 각 개구부 내의 솔더를 매립하는 단계; 상기 각 개 구부 내에 매립된 솔더를 경화시키는 단계; 및 상기 패턴 필름을 제거하는 단계를 포함한다.In the method for manufacturing a flip chip package according to the present invention, the method for manufacturing a flip chip package having a fine pitch includes a plurality of connection pads on an upper surface, and each connection pad on an upper surface of a substrate having ball lands on a lower surface thereof. Attaching a pattern film having an opening to be exposed; Embedding solder in each of the openings; Curing the solder embedded in each opening; And removing the pattern film.
상기 패턴 필름을 제거하는 단계 후, 상기 경화된 솔더를 리플로우 시키는 단계를 더 포함한다.After removing the pattern film, the method may further include reflowing the cured solder.
상기 패턴 필름은 하나의 개구부 일측면으로부터 인접하는 개구부의 일측면까지 50 ∼ 150㎛의 간격을 갖도록 패터닝한다.The pattern film is patterned to have a spacing of 50 to 150 μm from one side of one opening to one side of the adjacent opening.
상기 패턴 필름은 10 ∼ 50㎛의 높이를 갖도록 형성한다.The pattern film is formed to have a height of 10 to 50 µm.
상기 경화는 100 ∼ 200℃의 온도에서 열처리하는 방법으로 수행한다.The curing is carried out by heat treatment at a temperature of 100 ~ 200 ℃.
상기 경화는 30 ∼ 300초 동안 수행한다.The curing is carried out for 30 to 300 seconds.
상기 패턴 필름을 제거하는 단계 후, 상기 솔더가 형성된 기판 상에 범프를 구비한 반도체 칩을 플립 칩 본딩 시키는 단계를 더 포함한다.After removing the pattern film, the method may further include flip chip bonding a semiconductor chip having bumps on the soldered substrate.
상기 반도체 칩을 플립 칩 본딩 시키는 단계 후, 상기 반도체 칩과 기판 사이에 충진재를 형성하는 단계; 상기 기판의 상면에 상기 반도체 칩을 덮도록 봉지부를 형성하는 단계; 및 상기 기판 하면의 볼랜드에 외부접속단자를 형성하는 단계를 더 포함한다.After the flip chip bonding of the semiconductor chip, forming a filler between the semiconductor chip and the substrate; Forming an encapsulation part on an upper surface of the substrate to cover the semiconductor chip; And forming an external connection terminal in the ball land on the lower surface of the substrate.
본 발명은 개구부를 갖도록 패터닝된 패턴 필름을 사용하여 솔더를 형성하기 위한 마스크를 형성하여, 플립 칩 패키지를 형성하기 위한 솔더를 형성함으로써 미세 피치를 갖는 플립 칩 패키지를 형성할 수 있다.The present invention can form a flip chip package having a fine pitch by forming a mask for forming solder using a pattern film patterned to have an opening, and forming a solder for forming a flip chip package.
또한, 솔더 형성을 위하여 패턴 필름을 사용함으로써 생산 단가를 낮출 수 있고, 기판 상에 균일하게 솔더를 형성할 수 있어 솔더 형성 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. In addition, by using the pattern film for solder formation, the production cost can be lowered, and the solder can be uniformly formed on the substrate, thereby improving the reliability of the solder formation process.
본 발명은 종래 스텐실 마스크나 도금 방식이 아닌 미세한 패턴을 형성하기 위한 식각 공정이 자유로운 패턴 필름을 사용하여 솔더를 형성하기 위한 개구부를 구비한 마스크를 형성하고, 솔더를 상기 개구부 내에 프린팅하는 방법으로 매립하여 형성한다. 따라서, 식각 공정이 자유로은 패턴 필름을 사용하여 솔더를 형성함으로써 미세 피치를 갖는 플립 칩 패키지를 형성할 수 있다.The present invention forms a mask having an opening for forming solder using a pattern film free of etching process for forming a fine pattern, which is not a conventional stencil mask or plating method, and is embedded by a method of printing solder in the opening. To form. Accordingly, a flip chip package having a fine pitch may be formed by forming a solder using a pattern film free of etching.
또한, 솔더 형성을 위하여 패턴 필름을 사용함으로써 생산 단가를 낮출 수 있고, 기판 상에 균일하게 솔더를 형성할 수 있어 솔더 형성 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. In addition, by using the pattern film for solder formation, the production cost can be lowered, and the solder can be uniformly formed on the substrate, thereby improving the reliability of the solder formation process.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 플립 칩 패키지의 제조 방법을 도 2a 내지 도 2e를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a flip chip package according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 2E.
도 2a를 참조하면, 회로 배선(미도시)이 형성되고, 상면에 다수의 접속 패드(202)가 형성되며 하면에 볼랜드(204)들이 구비된 기판(200) 상에 패턴 필름(270)을 부착한다.Referring to FIG. 2A, a circuit wiring (not shown) is formed, a plurality of
상기 패턴 필름(270)은 필름(272)과 상기 기판(200)과 대향하는 상기 필름(272) 면에 형성된 접착제(274)로 이루어지며, 상기 패턴 필름(270)은 상기 기판(200)의 각 접속 패드(202)의 부분이 외부로 노출시키는 개구부(T)를 갖도록 패터닝되어 있다.The
상기 기판(200)의 각 접속 패드(202)가 외부로 노출되도록 형성된 패턴 필름(270)은 종래 스텐실 마스크와 달리 패턴 형성을 위한 식각 공정의 제약이 없어 자유롭게 패터닝 공정을 수행하여 개구부(T)를 형성할 수 있으며, 이에 따라, 기판(200)의 각 접속 패드(202)는 50 ∼ 150㎛의 피치 간격을 갖도록 형성할 수 있다. The
따라서, 상기 패턴 필름(270)의 개구부(T)는 하나의 개구부(T) 일측면으로부터 인접하는 개구부(T)의 일측면까지 50 ∼ 150㎛의 간격을 갖도록 형성되며, 상기 패턴 필름(270)은 10 ∼ 50㎛의 높이를 갖도록 형성한다. Therefore, the opening T of the
도 2b를 참조하면, 상기 패턴 필름(270) 상에 솔더(210)를 배치시키고 스퀴지(Squeegee)와 같은 도구를 사용하여 상기 패턴 필름(270)의 각 개구부(T) 내부로 상기 솔더(210)를 매립하여 상기 기판(200의 각 접속 패드(202) 상에 솔더(210)를 형성한다. Referring to FIG. 2B, the
이때, 상기 패턴 필름(270)은 상기 기판(200)의 휨과 같은 변형에 관계없이 기판(200)의 모든 부분에서 동일한 높이를 갖도록 부착되기 때문에, 상기 개구부(T) 내에 매립되는 솔더(210)는 상기 각 접속 패드(202) 상에 동일한 높이로 형성되며, 이에 따라, 솔더 조인트 부분에서의 신뢰성이 향상된다. In this case, since the
도 2c를 참조하면, 상기 각 접속 패드(202) 상에 솔더(210)가 형성된 기판을 열처리하여 상기 솔더(210)를 경화시킨다. 상기 경화는 100 ∼ 200℃의 온도에서 30 ∼ 300초 동안 수행된다. Referring to FIG. 2C, the substrate on which the
도 2d를 참조하면, 상기 기판(200) 상에 부착된 패턴 필름을 제거한다. 이 때, 상기 솔더(200)는 열처리에 의해 경화되어 있기 때문에 상기 패턴 필름의 제거시 형태가 변경되거나 상기 패턴 필름과 함께 제거되지 않는다.Referring to FIG. 2D, the pattern film attached to the
도 2e를 참조하면, 상기 기판(200)의 각 접속 패드(202) 상에 경화된 솔더(210)를 리플로우 시켜 플립 칩 본딩을 위한 형태로 변형시킨다. 그런 다음, 공지된 방법에 따라, 상기 접속 패드(202)와 동일한 피치로 본딩 패드(222)가 구비되고, 상기 본딩 패드(222) 상에 범프(230)가 형성된 반도체 칩(220)을 상기 기판(200) 상에 플립 칩 본딩 시킨다. 이때, 상기 리플로우는 상기 반도체 칩(220)의 플립 칩 본딩 전에 수행되지 않고, 상기 반도체 칩(220)의 플립 칩 본딩시 진행할 수 있다. Referring to FIG. 2E, the cured
그런 다음, 상기 반도체 칩(220)과 기판(200) 사이에 충진재(240)를 형성하고, 상기 기판(200)의 상부에 상기 반도체 칩(220)을 덮도록 봉지부(250)를 형성한 후, 상기 기판(200) 하면의 볼랜드(204)에 솔더볼을 부착하여 플립 칩 패키지의 제조를 완료한다. After that, a
이상에서와 같이, 본 발명은 종래 스텐실 마스크나 도금 방식이 아닌 패턴 필름을 사용하여 솔더를 형성하기 위한 개구부를 갖는 마스크를 형성하고, 솔더를 프린팅하는 방법으로 상기 개구부 내에 매립하여 형성함으로써 미세 피치를 갖는 플립 칩 패키지를 형성할 수 있다.As described above, the present invention forms a mask having an opening for forming solder by using a pattern film other than a conventional stencil mask or plating method, and forms a fine pitch by embedding it in the opening by printing a solder. The flip chip package can be formed.
또한, 솔더 형성을 위하여 패턴 필름을 사용함으로써 생산 단가를 낮출 수 있고, 기판 상에 균일하게 솔더를 형성할 수 있어 솔더 형성 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. In addition, by using the pattern film for solder formation, the production cost can be lowered, and the solder can be uniformly formed on the substrate, thereby improving the reliability of the solder formation process.
이상, 여기에서는 본 발명을 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.As mentioned above, although the present invention has been illustrated and described with reference to specific embodiments, the present invention is not limited thereto, and the following claims are not limited to the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention. It can be easily understood by those skilled in the art that can be modified and modified.
도 1은 종래 스터드 범프 타입 플립 칩 패키지를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional stud bump type flip chip package.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 플립 칩 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.2A to 2E are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing a flip chip package according to an exemplary embodiment of the present invention.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2007-10-10 KR KR1020070102262A patent/KR20090036950A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9196538B2 (en) | 2012-08-06 | 2015-11-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor package and method of fabricating the same |
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