KR20090112506A

KR20090112506A - 잉크젯 방식에 의하여 기판의 전극 패드에 박막 범프를형성하는 방법

Info

Publication number: KR20090112506A
Application number: KR1020080038434A
Authority: KR
Inventors: 이호덕; 임용진; 최은열; 차정학
Original assignee: 주식회사 에이디피엔지니어링
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2009-10-28

Abstract

본 발명은 기판의 전극 패드에 볼 형태의 솔더 범프를 형성하지 않고, 솔더와 동일기능을 갖는 전도성 금속잉크를 잉크젯 방식에 의해 기판의 전극 패드에 박막형태로 범핑함으로써, 초소형화, 고밀도화, 고주파 전송화가 가능한 전자부품의 생산이 가능하도록 한 잉크젯 방식에 의하여 기판의 전극 패드에 박막 범프를 형성하는 방법에 관한 것이다.

템플릿, 기판, 플립 칩, 잉크, 잉크젯

Description

잉크젯 방식에 의하여 기판의 전극 패드에 박막 범프를 형성하는 방법{Method for forming thin film bump electrode pad of board by ink jet process}

본 발명은 잉크젯 방식에 의하여 기판의 전극 패드에 박막 범프를 형성하는 방법에 관한 것으로서, 용융 솔더와 동일 기능을 갖는 전도성 금속잉크를 기판의 전극 패드에 직접 분사하여 박막 형태로 범핑하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 인쇄회로기판(Printed circuit board, PCB)과 같은 외부기판에 칩을 연결하는 방법에는 와이어 본딩 방법(Wire bonding method), 자동 테이프 본딩 방법(Taped automated bonding method), 플립 칩 방법(Flip chip method) 등이 있다.

이들 중 상기 플립 칩 방법은 전기접속의 경로(Electron pathway)가 짧아 속도와 파워를 향상시킬 수 있고 단위 면적당 전극 패드의 수를 증가시킬 수 있다는 장점이 있기 때문에, 우수한 전기적 특성을 필요로 하는 슈퍼컴퓨터에서 휴대용 전 자 제품들까지 넓은 응용분야에 이용되고 있다.

상기 플립 칩 방법은 칩과 외부기판의 양호한 본딩을 위하여 기판(Wafer)에 솔더 범프를 형성할 것이 요구되는데, 이러한 솔더 범프의 제작 기술은 양호한 전도성과 균일한 높이를 가지며 미세 피치(Fine pitch)를 갖는 솔더 범프를 형성하는 방향으로 발달해 왔다. 이와 같은 플립 칩의 대표적인 범프 형성 기술은 범핑되는 물질에 따라 솔더 범프의 특성 및 그 응용범위가 결정되는 특징이 있는데, 범핑 형성 기술로는 솔더 볼을 직접 기판 위에 올리는 솔더 볼 배치 방법과, 전기 도금법(Electroplating) 또는, 스텐실 프린팅(Stencil printing)법과 같이 중간 단계를 거친 후 리플로우(Reflow)에 의하여 솔더 범프를 형성하는 방법 등으로 구분될 수 있다.

도 1은 플립 칩 방법에 의하여 기판의 전극 패드에 솔더 범프를 형성하기 위한 중간 단계에 적용되는 템플릿을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도로서, 도시된 바와 같이, 템플릿(Template)(10)의 일면에는 기판의 전극 패드와 대응되게 반구형상의 캐비티(cavity)(12)들이 형성되어 있다.

템플릿(10)의 캐비티(12)들은 습식 또는 건식 식각(Etching)에 의하여 형성될 수 있으며, 이외에도 레이저에 의해 형성될 수도 있다.

이와 같이 템플릿(10)에 형성된 캐비티(12)들에 금(Au), 은과 주석 합금(Ag/Sn) 등의 재질을 용융상태로 채워 고형화시킨 후, 전극 패드가 형성된 기판을 뒤집어 고형화 된 솔더 볼을 용융→전이→리플로어의 과정을 거쳐 솔더 범프를 형성할 수도 있고, 반대로 도 3에서와 같이, 템플릿(10)을 뒤집어서 캐비티(12)들 과 기판(20)의 전극 패드(22)들을 얼라인 시킨 후, 고형화 된 솔더 볼(30)을 용융→전이→리플로어 과정을 거쳐 솔더 범프(40)를 형성할 수도 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 템플릿(10)을 이용한 솔더 범핑 방법은, 솔더를 용융하여 템플릿(10)의 캐비티(12)에 주입해야 함으로써 솔더의 양을 어느 정도로 제어할 수 있다는 면이 있으나, 템플릿(10)에 캐비티(12)를 형성하고, 이 캐비티(12)에 용융된 솔더를 주입하여 고형화시킨 후, 템플릿(10)과 기판(20)을 정렬시키고, 템플릿(10)상의 솔더 볼(30)을 가열하여 기판(20)상에 전사하는 과정을 통하여 이루어지므로, 그 과정이 매우 복잡함은 물론 템플릿(10)에 캐비티(12)를 형성한다는 점에서 그 가공비용이 증가하게 되는 단점이 있다.

또한, 최근에는 각종 전자부품이 더욱 소형화되고, 고밀도화, 고주파 전송화가 이루어지고 있는 바, 솔더 범프의 크기 또한 더욱 초소형화(50㎛)되고 있는 추세인데, 이와 같이 솔더 범프를 초소형화 하기 위해서는 템플릿의 캐비티를 더욱 미세하게 가공해야 하는 어려운 문제에 봉착하고 있는 실정이다.

또, 상기 솔더 범프가 도 3에서와 같이 볼 형태로 이루어짐으로써, 기판(20)의 전극 패드(22) 및 칩과의 계면박리현상이 일어날 수 있는데, 이와 같이 계면박리 현상이 일어나게 되면 후속공정이 원활하게 이루어지지 않아 공정시간이 많이 소요됨은 물론 기판(20)의 전극 패드(22)와 칩과의 전송처리가 제대로 이루어지지 않아 결국 불량품의 제조가 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 솔더 범프를 형성하기 위해서는 템플릿(10)을 가열하여야 함으로써, 고온의 작업환경을 조성하여야 하는 바, 가열공정의 추가로 인하여 설비비가 증가 되고, 공정시간이 많이 소요되는 문제점도 있었다.

한편, 전기 도금법의 경우, 중간 단계의 과정을 요구하지 않는다는 면이 있으나, 기판상에 전류회로를 설치하여야 한다는 점과 기판을 전해질의 분위기상에 위치시켜야 한다는 점에서 여러 가지의 제약조건이 있다는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들에 착안하여 안출된 것으로서, 기판의 전극 패드에 볼 형태의 솔더 범프를 형성하지 않고, 솔더와 동일기능을 갖는 전도성 금속잉크를 잉크젯 방식에 의해 기판의 전극 패드에 박막형태로 범핑하도록 함으로써, 초소형화, 고밀도화, 고주파 전송화가 가능한 전자부품의 생산이 가능하도록 한 잉크젯 방식에 의하여 기판의 전극 패드에 박막 범프를 형성하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 계면박리 현상의 우려를 불식하여, 후속 공정을 보다 안정적으로 수행하도록 하고, 제품 불량의 원인을 제거함은 물론, 상온에서 공정이 이루어짐으로써, 가열공정의 배제로 설비비를 줄이고, 공정시간을 단축시킬 수 있도록 한 잉크젯 방식에 의하여 기판의 전극 패드에 박막 범프를 형성하는 방법을 제공하는데에도 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 잉크젯에 의하여 기판의 전극 패드에 박막 범프를 형성하는 방법은, 기판에 칩을 연결하기 위하여 상기 기판의 전극패드에 범프를 형성하는 방법에 있어서, 잉크젯 헤드의 분사기술에 기반을 둔 마이크로 액적분사장치인 박막 범프장치를 이용하여 용융 솔더와 동일 기능을 갖는 전도성의 금속잉크를 기판의 전극패드에 직접 분사하여 박막 형태로 형성 하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 박막 범프장치를 이용하여 전도성의 금속잉크를 최소피치는 50㎛로 기판의 전극 패드에 분사하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯에 의하여 기판의 전극 패드에 박막 범프를 형성하는 방법에 의하면, 기판의 전극 패드에 볼 형태의 솔더 범프가 형성되지 않고, 솔더와 동일기능을 갖는 전도성 금속잉크가 잉크젯 방식에 의해 기판의 전극 패드에 박막형태로 범핑됨으로써, 초소형화, 고밀도화, 고주파 전송화가 가능한 전자부품의 생산이 가능해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 계면박리 현상의 우려를 불식되어, 후속 공정이 보다 안정적으로 수행되고, 제품 불량의 원인이 제거되는 효과도 있다.

또, 종래에서와 같이 템플릿의 캐비티에 채워진 솔더 볼을 용융시키고자 가열시키는 공정이 배제됨으로써, 상온에서 공정이 가능해지는 바, 설비비가 줄어 원가가 절감됨은 물론 공정시간이 단축되는 매우 유용한 효과도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 적용되는 잉크젯 방식의 박막 범프장치를 개략적으로 도시 한 구성도이고, 도 5는 도 4의 박막 범프장치에 의하여 기판의 전극 패드에 박막 범프가 형성된 상태를 도시한 단면도이다.

참고로, 본 발명을 설명함에 있어서, 종래에 있어서와 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 부여하여 설명하고, 그 반복되는 설명은 생략하여 설명하기로 한다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 잉크젯 헤드의 분사기술에 기반을 둔 마이크로 액적분사장치인 박막 범프장치(50)가 구비되어 있다.

상기 박막 범프장치(50)는 금속 잉크를 최소피치 50㎛로 그 분사속도와 토출량을 제어하면서 분사가 가능한 것이다.

따라서, 금(Au), 은과 주석 합금(Ag/Sn) 등의 재질을 용융상태로 한 솔더와 동일 기능을 갖는 전도성의 금속잉크를 박막 범프장치(50)에 주입하고, 이를 노즐(60)을 통해 이송되는 기판(20)의 전극 패드(22)에 순차적으로 분사하면서 도 4 및 도 5에서와 같이 박막 범프(100)를 직접 형성하면 된다.

이와 같이, 박막 범프장치(50)를 이용하여 기판(20)의 전극 패드(22)에 박막의 범프(100)를 형성하게 됨으로써, 그 공정이 매우 간편해지게 되어 공정시간이 현저하게 단축될 수 있다.

또한, 종래에서와 같이 솔더 범핑을 위한 중간 단계인 템플릿이 배제됨으로써, 템플릿에 캐비티를 형성하는 공정이 없어져서 공정이 단순화되고, 상기 템플릿의 캐비티에 채워진 솔더 볼을 전이→리플로어 하는 공정이 배제됨으로써, 솔더 볼을 전이하기 위하여 템플릿을 가열하지 않아도 되는 바, 상온에서 공정을 수행할 수 있게 되어 설비비가 줄어듦에 따라 원가가 다운됨은 물론 전체적인 공정시간이 단축되게 된다.

또, 볼 형상의 솔더 범프 대신 박막의 범프(100)가 형성됨으로써, 계면박리 현상의 우려가 줄어들게 되는 바, 후속 공정이 보다 안정적으로 진행됨은 물론 제품 불량의 원인이 제거되기도 한다.

도 1은 종래에 플립 칩 방법에 의하여 기판의 전극 패드에 솔더 범프를 형성하기 위하여 중간 단계에 적용되는 템플릿을 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 종래의 템플릿을 이용하여 기판의 전극 패드에 솔더 범프를 형성하는 과정을 나타낸 공정도.

도 4는 본 발명에 적용되는 잉크젯 방식의 박막 범프장치를 개략적으로 도시한 구성도.

도 5는 도 4의 박막 범프장치에 의하여 기판의 전극 패드에 박막 범프가 형성된 상태를 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

20 : 기판 22 : 전극 패드

50 : 박막 범프장치 52 : 노즐

100 : 박막 범프

Claims

기판에 칩을 연결하기 위하여 상기 기판의 전극패드에 범프를 형성하는 방법에 있어서,

잉크젯 헤드의 분사기술에 기반을 둔 마이크로 액적분사장치인 박막 범프장치를 이용하여 용융 솔더와 동일 기능을 갖는 전도성의 금속잉크를 기판의 전극패드에 직접 분사하여 박막 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식에 의하여 기판의 전극 패드에 범프를 형성하는 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 박막 범프장치를 이용하여 전도성의 금속잉크를 최소피치는 50㎛로 기판의 전극 패드에 분사하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식에 의하여 기판의 전극 패드에 범프를 형성하는 방법.