KR20230122892A - 정렬된 솔더볼 및 접착성 소재로 구성되어 있는 본딩필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정렬된 솔더볼 및 접착성 소재로 구성되어 있는 본딩층 및 이를 보호하기 위한 2개의 이형층, 총3층으로 구성되어 있는 본딩필름을 제공한다.
Description
본 발명은 정렬된 솔더볼 및 접착성 소재로 구성되어 있는 본딩필름에 관한 것이다.
최근 전자 기기의 소형화 및 고기능화에 따라 반도체 등의 고밀도화가 요구되어 왔다. 이에 따라 반도체 칩자체의 고집적화뿐 만 아니라, 반도체 패키지의 소형화에 대한 요구가 커지고 있다. 이와 관련하여 솔더 볼을 사용하는 볼 그리드 어레이(이하, BGA라 함) 패키지를 사용하여 반도체 칩을 배선 기판 상에 실장할 수 있는 플립 칩 패키지에 대한 기술이 발전되고 있다.
이러한 반도체의 실장에는 솔더링 플럭스를 BGA나 메인 기판에 도포하고 솔더가 금속결합이 발생하도록 금속 연결부의 표면장력을 감소시켜 기계적으로 튼튼하고 전기적으로 전도성이 있는 접합부를 형성하고, BGA 기판을 배선 기판에 부착할 경우 에폭시 수지로 구성된 언더필(Underfill)용 수지를 기판 사이에 침투시켜 접착력을 향상 시키는 것이 통상적이었다.
구체적으로, BGA 기판이나 웨이퍼에 범프를 형성하기 위해 솔더 볼을 장착하는 공정 은 BGA기판이나 웨이퍼에 솔더링 플럭스를 도포하고 솔더 볼을 장착한 후 솔더링을 수행하는데, 이때 솔더와 기판 간의 접착은 금속간 결합으로 유지되어 외부 충격이 있을 경우 쉽게 솔더 볼이 분리되게 된다. 이러한 점을 해결하기 위해, 솔더볼에 도펀트로 미량의 다른 금속을 첨가하거나, 솔더 볼에 사용되는 합금의 조성을 변화시키는 시도가 있어 왔으나, 이 경우도 기존 솔더 볼에 비해 접착력의 증가가 크지 않아 외부 충격에 쉽게 떨어지는 문제점이 존재하였다.
한편, BGA 기판이나 웨이퍼를 배선 기판에 장착 시 외부충격에 약하기 때문에 이를 보완하기 위해 웨이퍼와 배선 기판 사이에 에폭시 수지로 구성된 언더필 용 접착제를 도포하여 접착력을 강화하는 방법을 사용하여 왔다. 이러한 언더필 공정을 추가하면 접착력은 향상되나, 언더필 공정 전에 발생하는 솔더 볼이 떨어지는 문제가 여전히 존재 하고 공정 추가로 비용이 발생하며, 또한 언더필 공정 중 웨이퍼와 배선 기판 사이에 에폭시 수지의 균일한 도포가 어려운 문제점이 존재하는 실정이었다.
미니 LED나 마이크로 LED의 경우도 반도체 소자의 실장시 발생하는 문제점과 같은 신뢰성 문제점이 발생하며, 개별소자가 너무 작아서 기존 언더필 방법을 사용할 수가 없다.
이를 해결하기 위해 에폭시 솔더링 플럭스가 사용되고 있으나, 액상으로 사용에 불편함이 있어, 에폭시 솔더링 필름을 발명하게 되었다.
본 발명은 정렬된 솔더볼 및 접착성 소재로 구성되어 있는 본딩필름을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 정렬된 솔더볼 및 접착성 소재로 구성되어 있는 본딩층 및 이를 보호하기 위한 2개의 이형층, 총3층으로 구성되어 있는 본딩필름을 제공한다.
본 발명은
제1이형층;
솔더볼 및 접착성 소재로 이루어지는 단층; 접착성 소재, 솔더볼 및 접착성 소재로 이루어지는 다층; 접착성 소재, 솔더볼 필름 및 접착성 소재로 이루어지는 다층을 포함하는, 정렬된 솔더볼 및 접착성 소재로 구성되어 있는 본딩층; 및
제2이형층으로 구성되어 있는 본딩필름을 제공한다.
본 발명에 따른 액상형 “에폭시 솔더 페이스트”에 비해 필름형 “에폭시 솔더 필름”은 혼합이 필요하지 않아 바로 사용이 가능하고, 코팅기 등의 설비가 필요하지 않으며, 균일한 두께를 유지하여 균일한 응력 분산이 가능하며, 액상의 온도에 따른 흐름성을 고려하여 도포 및 두께를 맞출 필요가 없어 생산성이 향상될 수 있다.
액상형 “에폭시 솔더 페이스트”를 필름상에 도포하여 필름형 “에폭시 솔더 필름”을 제조할 수 있으나, 솔더볼들이 무작위로 위치되는 것일 뿐, 일정한 패턴으로 정렬할 수 없다.
도 1은 본 발명에 따른 본딩필름의 구조-단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩필름의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED에 맞춘 솔더볼 정렬 디자인이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더볼 정렬된 본딩필름이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 LED 향 150 micron * 150 micron 솔더볼(10㎛) 정렬 디자인 및 본딩 필름이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더볼 20 micron 정렬된 본딩필름이다.
도 7은 본딩필름 제조장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩필름의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED에 맞춘 솔더볼 정렬 디자인이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더볼 정렬된 본딩필름이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 LED 향 150 micron * 150 micron 솔더볼(10㎛) 정렬 디자인 및 본딩 필름이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더볼 20 micron 정렬된 본딩필름이다.
도 7은 본딩필름 제조장치의 모식도이다.
(1) 제1이형층은 이형제 도포층과 기재필름층으로 구성됨
베이스층:
종류: PET,PP 기타 지지체 역할 가능한 필름상
두께: 12 ~ 300 micron, 바람직하기로는 50 ~ 100,
특징:
1) 실리콘 이형제가 기재 필름에 도포 및 건조됨.
2) 이형력을 높이기 위해 불소 소재 이형제를 사용할 수도 있음
3) 정전기 방지를 위해 대전 방지 물질을 이형제에 첨가하여 도포하거나, 이형제 층 또는 반대면에 별도로 도포할 수 있음.
4) 제1이형층의 이형력은 제2이형층의 이형력보다 낮아서, 본딩층 및 제2이형층으로부터 쉽게 박리가 되어야 한다.
(2)“정렬된” 솔더볼 및 접착성 소재로 구성되어 있는 본딩층
솔더볼: 마이크로 반도체 칩과 기판을 연결하고 전기적 신호를 전달하는 미세한 공 모양의 부품, 주원료 주석 은, 동
사이즈: 직경 1 ~ 500 micron
특징:
접착 후 열을 가하여 녹으면 칩과 기판이 전기적으로 연결된다. 금속 조성에 따라 녹는 온도가 결정된다.
크기의 분포도가 넓어서 침강법으로 정제 후 사용함
접착성 소재: 도전볼을 일정 위치에 고정되게 해주는 역할
종류: 에폭시계 수지, 경화제, 환원제 (산화막 제거 및 재산화를 막는 플럭스), 칙소제, 촉매제
접착 주제로 우레탄, 아크릴 소재를 사용할 수도 있다.
두께: 1 ~ 500 micron, (2-1) 솔더볼의 평균 두께, (2-2), (2-3) 솔더볼 평균 두께의 1/2
특징: 몰드상 정렬된 솔더볼이 접착성 소재상으로 전사될 수 있을 만큼의 점착력이 확보되어야 함
(2-1) 가장 간단한 형태이나, 솔더볼이 녹아서 위아래 회로와 연결되기 위해서는 상대적으로 열 및 압력을 많이 필요함
(2-2) (2-1)에 비해서는 상대적으로 적은 열-압력이 필요하나, 압력을 주는 과정에서 볼이 원하지 않는 방향(x-y)으로 이동할 가능성이 있음
(2-3) (2-2)에 비해 솔더볼 필름이 솔더볼의 위치를 잘 유지시킬 수 있음
(3) 제2이형층은 이형제 도포층과 기재필름층으로 구성됨
제1이형층과 구조가 같으나, 이형력은 제1이형층 보다 높음
(2-1) 솔더볼 / 접착성 소재 (단층)
1) 접착성 소재 필름의 경박리 이형필름을 박리한다.
2) “정렬된” 솔더볼 몰드와 합지한다.
3) 몰드를 분리한다.
4) 경박리 이형필름을 합지한다.
(2-2) 접착성 소재 / 솔더볼 / 접착성 소재 (다층)
1) 제작된 “솔더볼 / 접착성 소재 (단층)”에서 경박리 이형필름을 박리한다.
2) 다층 제품을 위해 이형력을 높인 이형필름 상에 제작된 접착성 소재 필름을 단층 제품과 합지한다.
3) 합지 압력 및 온도를 조절하여 솔더볼이 필름의 중앙에 위치하도록 한다.
(2-3) 접착성 소재 / 솔더볼 필름 / 접착성 소재 (다층)
1) 몰드 제작 (디자인 → 포토마스크 제작 → PDMS A 필름 준비 → 미세 실리카 입자 코팅 → 열처리 → 여분 입자 제거 → 노광 및 열처리 → 배리어 입자 코팅 → PDMS C 필름 준비 → 합지 및 탈착 → 노광 및 필름 열처리)
6) 몰드와 솔더볼간의 접착력을 PDMS의 경화제 함량 및 점착부여제의 함량으로 조절함
7) 솔더볼의 몰드상 위치 채움성을 높이기 위해서 배리어 입자의 크기를 조절함
8) 솔더볼 입자 코팅: 10 ~ 20 micron 솔더볼 입자 코팅
9) 여분 입자 제거 : 에어를 사용하여 여분 입자 제거하여 “정렬된 솔더볼 몰드”를 제작
10) 바인더 도포 : 솔더볼이 정렬된 몰드상 비전도성 바인더를 도포
11) 전사 필름 합지 : 압력의 변화를 준 다단 롤러 사용하여 바인더의 두께를 조절한다.
12) 광경화제 경화: UV-A 경화기 통과
13) 몰드 박리 : 몰드 박리하여 전사 필름 상 “정렬된” 솔더볼 필름 제작
14) 다층 제품을 위해 이형력을 높인 이형필름 상에 제작된 접착성 소재 필름을 솔더볼 필름과 합지한다.
15) 반대면에 절차 16을 실시한다.
16) 합지 압력 및 온도를 조절하여 솔더볼이 필름의 중앙에 위치하도록 한다.
실시예
“정렬된” 솔더볼 몰드
1) 몰드 제작 (디자인 → 포토마스크 제작 → PDMS A 필름 준비 → 미세 실리카 입자 코팅 → 열처리 → 여분 입자 제거 → 노광 및 열처리 → 배리어 입자 코팅 → PDMS C 필름 준비 → 합지 및 탈착 → 노광 및 필름 열처리)
2) 몰드와 솔더볼간의 접착력을 PDMS의 경화제 함량 및 점착부여제의 함량으로 조절함
3) 솔더볼의 몰드상 위치 채움성을 높이기 위해서 배리어 입자의 크기를 조절함
4) 솔더볼 입자 코팅: 10 ~ 20 micron 솔더볼 입자 코팅
5) 여분 입자 제거 : 에어를 사용하여 여분 입자 제거하여 “정렬된 솔더볼 몰드”를 제작
접착성 소재 필름 층
1) 코팅액 준비: 에폭시, 경화제, 플럭스, 첨가제, 용제를 일정 비율로 넣고 교반기를 이용하여 약 30분간 교반한 후 진공 장치를 이용하여 약 15분간 탈포하여 코팅액을 준비한다.
2) 이형필름에 코팅 : 콤마 코팅기 또는 그라비아 코팅기를 이용하여 중박리 이형필름상에 코팅액을 일정 두께로 도포한다.
3) 건조 : 열 건조 오븐을 이용하여 110도에서 약 3분간 건조한다.
4) 경박리 이형필름 합지 : 합지 장치를 이용하여 코팅면에 경박리 이형필름을 합지한다.
Claims (1)
- 솔더볼 및 접착성 소재로 이루어지는 단층; 접착성 소재, 솔더볼 및 접착성 소재로 이루어지는 다층; 접착성 소재, 솔더볼 필름 및 접착성 소재로 이루어지는 다층을 포함하는, 정렬된 솔더볼 및 접착성 소재로 구성되어 있는 본딩층; 및
제2이형층으로 구성되어 있는 본딩필름.
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