WO2012144855A2 - 솔더 페이스트용 플럭스, 솔더 페이스트 및 솔더 범프, 그리고 이들의 제조 방법 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a flux for solder paste, a solder paste comprising the same, a solder bump produced using the same, and a method of manufacturing the same.
  • solder bumps are formed on a substrate such as a printed circuit board (PCB) and used as external connection terminals.
  • PCB printed circuit board
  • solder bumps are generally formed by screen printing using plate making. However, when screen printing is used, printing is required in a state in which the plate making is aligned with the substrate, thereby lowering productivity and lowering alignment characteristics of solder bumps.
  • a method of forming a solder bump by forming a film having a pattern on a substrate has been proposed.
  • the film may be chemically impacted by the solder paste, and the constituent material of the film may remain on the substrate, thereby contaminating the substrate.
  • many voids may be generated in the solder bumps due to the outgas. As a result, the characteristics of the solder bumps may be lowered and the defect rate may be increased.
  • the present invention provides a solder bump having a low defect rate and excellent characteristics, a method of manufacturing the same, a flux and solder paste for solder paste applied thereto, and a method of manufacturing the same.
  • the flux for solder paste which concerns on this invention contains resin, a plasticizer, a solvent, and an activator.
  • the plasticizer may be dibutylphthalate (DBP), benzylbutylphthalate (benzylbutylphthalate, BBP), dioctylphthalate (DOP), dioctyl sebacate (DOS) and dioctyl azelate (dioctyl azelate, DOZ). At least one material selected from the group consisting of.
  • the solvent may include at least one substance selected from the group consisting of glycol ethers, glycerin, and alcohols.
  • the alcohol may include at least one material selected from the group consisting of n-hexanol, n-decanol, n-dodecanol, and trimethylnonyl alcohol. .
  • the active agent may comprise a first active agent comprising an acid.
  • the first active agent may include at least a substance selected from the group consisting of succinic acid, adipic acid, palmitic acid, tetratradecanoic acid, and dimethylolpropionic acid. It can contain one.
  • the active agent may further include a second active agent including a halogen-based material.
  • the second active agent is 3-fluoroboron fluoride ethylamide complex, butylamine hydrobromide, butylamine hydrochloride, ethylamine hydrobromide, pyridine hydrobromide, cyclohexylamine hydrobromide, ethylamine hydrochloride, 1, At least one substance selected from the group consisting of 3-diphenylguanidine hydrobromide and 2,3-dibromo-1-propanol.
  • the resin may include at least one material selected from the group consisting of maleic rosin and hydrogenated rosin ester.
  • the resin may contain 15 to 25 parts by weight, 15 to 40 parts by weight of the plasticizer, 20 to 40 parts by weight of the solvent, and 1 to 4 parts by weight of the active agent, based on 100 parts by weight of the total flux for the solder paste. have.
  • the solder paste flux may further include at least one of a thixotropic agent and a dispersant.
  • solder paste according to the present invention the solder paste flux; And solder powder.
  • the solder paste flux may be included in an amount of 8 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the total solder paste.
  • a flux for solder paste is produced by mixing a resin, a plasticizer, a solvent, and an activator.
  • the plasticizer is dibutylphthalate (dibutylphthalate, DBP), benzylbutylphthalate (benzylbutylphthalate, BBP), dioctylphthalate (DOP), dioctyl sebacate (dioctyl sebacate, DOS) and dioctyl azelate (dioctyl azelate) , DOZ) may include at least one material selected from the group consisting of.
  • the solvent may include at least one substance selected from the group consisting of glycol ethers, glycerin, and alcohols.
  • the active agent may comprise a first active agent comprising an acid.
  • the active agent may further include a second active agent including a halogen-based material.
  • the resin may include at least one material selected from the group consisting of maleic rosin and hydrogenated rosin ester.
  • the method for producing a flux for solder paste may include mixing the plasticizer and the solvent; Adding and activating the active agent; And it may include the step of mixing by adding the resin.
  • the solder paste manufacturing method includes the steps of preparing a flux for solder paste prepared according to the above-described method for producing a flux for solder paste; And mixing the flux for solder paste and solder powder.
  • the solder powder may be lead-free solder powder including tin.
  • the method of manufacturing a solder bump according to the present invention includes the steps of preparing a substrate; Forming a dry film having an opening on the substrate; Filling solder paste into the opening; Reflowing the solder paste; And removing the dry film.
  • the dry film includes an acrylic material
  • the solder paste includes a flux including a resin, a plasticizer, a solvent, and an activator, and a solder powder.
  • the plasticizer may be dibutylphthalate (DBP), benzylbutylphthalate (benzylbutylphthalate, BBP), dioctylphthalate (DOP), dioctyl sebacate (DOS) and dioctyl azelate (dioctyl azelate, DOZ). At least one material selected from the group consisting of.
  • the solvent may include at least one substance selected from the group consisting of glycol ethers, glycerin, and alcohols.
  • the active agent may comprise a first active agent comprising an acid.
  • the active agent may further include a second active agent including a halogen-based material.
  • the resin may include at least one material selected from the group consisting of maleic rosin and hydrogenated rosin ester.
  • solder bump which concerns on this invention is manufactured by the manufacturing method of the solder bump mentioned above.
  • the present invention excludes the use of a material that can give a chemical impact to a dry film containing an acrylic material, and uses a material that does not give a chemical impact to a dry film containing an acrylic material. As a result, it is possible to prevent the substrate from being contaminated by remaining of the constituent material of the dry film during the manufacture of the solder bumps, and as a result, the defective rate can be reduced.
  • the active force is complemented by the first activator including the acid so that the solder bumps can be produced with excellent properties.
  • the active force may be improved. That is, when the first active agent having no problem and the second active agent having excellent active power are used together, the use of the second active agent can be suppressed to the maximum, thereby protecting the environment and maximizing the active force.
  • the cavity may have a particle diameter of less than 25 ⁇ m and the volume of the cavity may be less than 10%.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method of manufacturing a solder bump according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A through 2E are cross-sectional views schematically illustrating steps of a method of manufacturing a solder bump according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a photograph before removing the dry film in the process of forming the solder bumps of the production examples and comparative examples.
  • Figure 4 is a photograph after removing the dry film in the process of forming the solder bumps of the production examples and comparative examples.
  • the flux for solder paste and the solder paste according to the present invention can be applied to a method for producing solder bumps using a dry film.
  • solder paste flux and the solder paste, and their manufacturing method will be described first, and then the solder bumps and the manufacturing method thereof will be described in detail.
  • the flux for solder paste according to the present invention includes a resin, a plasticizer, a solvent, and an activator, and may further include additives such as a thixotropic agent and a dispersant.
  • the resin serving as the binder may include various materials, for example, rosin may be used.
  • rosin may be used.
  • maleic rosin rosin maleic resin
  • hydrogenated rosin ester hydrogenated rosin ester
  • tetrahydro-abietic acid or tetradecahydro-7-isopropyl-1,4a-dimethyl-7-isopropyl phenanthrene-1-carboxylic acid may be used as the rosin.
  • the present invention is not limited thereto, and various materials may be used as the resin.
  • the resin may be included by 15 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the total flux for the solder paste. If the resin is less than 15 parts by weight, the surface tension is increased to reduce spreadability and wettability, it may be difficult to evenly weld the soldering site and may cause a defect such as a short. If the resin exceeds 25 parts by weight, the insulation resistance property may not be good.
  • the plasticizer is added to flexibly modify the rosin, and a material that does not chemically impact the dry film (for example, an acrylic material) may be used.
  • a material that does not chemically impact the dry film for example, an acrylic material
  • the plasticizer dibutylphthalate (DBP), benzylbutylphthalate (BBP), dioctylphthalate (DOP), dioctyl sebacate (DOS) and dioctyl azelate (dioctyl azelate). , DOZ) can be used.
  • the plasticizer may be included in an amount of 15 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the total flux for the solder paste. If the plasticizer is less than 15 parts by weight, the fluidity of the resin may be insufficient and may remain in the dry film when printing the solder paste, which may cause fouling and impact on the dry film. When the plasticizer exceeds 40 parts by weight, the amount of the solvent is relatively small, so that the dissolving power may decrease, thereby causing a problem in the dissolving power of powder additives such as an active agent.
  • the solvent is for adjusting the viscosity, and a material that does not chemically impact the dry film (for example, an acrylic material) may be used.
  • a material that does not chemically impact the dry film for example, an acrylic material
  • glycol ethers, glycerin, alcohols, etc. may be used as a solvent, and among these alcohols, n-hexanol, n-decanol, n-dodecanol (n-dodecanol), trimethylnonyl alcohol (trimethylnonyl alcohol) and the like can be used.
  • trimethylnonyl alcohol include trimethylnonyl tetradecanal, trimethylnonyl heptadecanol, trimethylnonyl cyclohexanol, and the like.
  • the solvent may be included by 20 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the total flux for the solder paste. If the solvent is less than 20 parts by weight, the dissolving power is weak and there is a problem in dissolving powder additives such as active agents. When the solvent exceeds 40 parts by weight, the dry film may be impacted, and thus, the substrate may be contaminated by the residue or the solder paste may be contaminated.
  • the activator removes substrate oxides (e.g., copper oxide films on printed circuit boards) that may occur during solder bump formation to increase solder bump adhesion and allow the solder powder in the solder paste to melt smoothly. do.
  • substrate oxides e.g., copper oxide films on printed circuit boards
  • Such active agents may include a first active agent which is an acidic material, for example, succinic acid, adipic acid, palmitic acid, tetratradecanoic acid, dimethyrolpropionic acid (dimethylolpropionic acid) and the like.
  • the active agent may include a second active agent that is a halogen-based material.
  • the second active agent is trifluoroboron ethylamide complex, butylamine hydrobromide, butylamine hydrochloride, ethylamine hydrobromide, pyridine hydrobromide, cyclohexylamine hydrobromide, ethylamine hydrochloride, 1 , 3-diphenylguanidine hydrobromide, 2,3-dibromo-1-propanol and the like.
  • a first active agent having excellent activity and a second active agent having a high activity, a halogen-based material it is possible to minimize environmental problems while improving the activity.
  • the active agent may be included in an amount of 1 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the total flux for the solder paste. If the activator is less than 1 part by weight, the surface tension in the soldering process is large, the spreadability and wettability is not good, the oxide film of the substrate can not be removed, the adhesion may be poor. When the amount of the activator exceeds 4 parts by weight, the surface tension may be too low, resulting in bridge (short circuit) or Manhattan phenomenon. And the weight ratio of the first active agent: the second active agent may be 1: 2 ⁇ 1: 9. The ratio range of the above-mentioned first active agent: second active agent is appropriately determined in consideration of both environmental and active aspects.
  • the thixotropic agent is added to improve the printability of the solder paste.
  • the thixotropic agent may be selected from hydrogenated castor wax (for example, thixotrol, carnauba wax, etc.), or a mixture of two or more thereof.
  • the present invention is not limited thereto, and various materials may be used as the thixotropic agent.
  • the thixotropic agent may be included in an amount of 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total flux for the solder paste. If the thixotropic agent is less than 5 parts by weight, the fluidity may be lowered to contaminate the dry film during printing, and thus residue may occur when the dry film is removed after solder bump formation, and defects may occur. When the thixotropic agent exceeds 10 parts by weight, the viscosity rises, the thixotropy is high, and the tack characteristics (adhesiveness) may be high when separated from the squeegee during printing, so that the height of the solder bumps may be higher than necessary. . Then, the soldering may not maintain the insulation distance may cause a bridge phenomenon.
  • Dispersants are intended to evenly distribute the various materials in the flux for the solder paste.
  • sodium dioctyl sulfosuccinate may be used as a dispersant.
  • the present invention is not limited thereto, and various materials may be used as the dispersant.
  • the dispersant may be included by 3 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the total flux for the solder paste. If the dispersant is less than 3 parts by weight, poor printing, poor storage safety, and the like may occur. If the dispersant exceeds 7 parts by weight, the insulation resistance may not be excellent.
  • the present invention excludes the use of amines (especially triethanolamine) that can give a chemical impact to a dry film containing an acrylic material, and a substance that does not give a chemical impact to a dry film containing an acrylic material as a plasticizer, a solvent, or the like. use. And the activity is complemented by an activator containing acid.
  • the active force may be improved. That is, when the first active agent having no problem and the second active agent having excellent active power are used together, the use of the second active agent can be suppressed to the maximum, thereby protecting the environment and maximizing the active force.
  • solder bumps having excellent characteristics can be formed without chemical impact on the dry film containing the acrylic material.
  • the acrylic component of the dry film can be prevented from remaining on the substrate due to chemical impact or the like, so that defects such as black spots occurring before the dry film removal or a band formed after the dry film removal can be effectively prevented. That is, by using the flux for solder paste according to the present invention it is possible to produce a solder bump of excellent properties at a low failure rate.
  • the use of the flux for solder paste according to the present invention can reduce voids that may be formed in the solder bumps during solder bump formation.
  • high boiling point chemically compliant materials such as resins, solvents, and plasticizers are used to prevent damage to the dry film. Since these materials remain after solder bump formation or have high humidity, many voids exist in the solder bumps. .
  • a material in which such a problem does not occur may be used as a resin, a solvent, a plasticizer, or the like to effectively reduce the cavity in the solder bump.
  • solder paste which concerns on this invention contains the above-mentioned solder paste flux and solder powder.
  • solder powder various kinds of solder powders suitable for forming solder bumps can be used.
  • solder powder lead-free solder powder containing tin (Sn) may be used. In this way, it does not contain lead, thereby preventing environmental pollution, adverse effects on the human body, and the like.
  • solder powder may include 0.1 to 5 wt% silver, 0.1 to 1 wt% copper, and remaining tin.
  • solder powders having various materials and compositions may be used.
  • the solder paste flux may be included in an amount of 8 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the total solder paste, and the remainder may be solder powder. Within this range, cavities that can occur in solder bumps can be more effectively prevented.
  • the solder paste of the present invention may be applied to a low alpha solder using a material described above as a dispersant, a plasticizer, or the like. Accordingly, it is possible to suppress the emission of electric and magnetic fields due to alpha, a radioactive element. As a result, data loss can be prevented in the memory cells inside the semiconductor during the semiconductor packaging.
  • the present invention is not limited thereto and may be applied to a high alpha solder.
  • a flux for solder paste is prepared by mixing a resin, a plasticizer, a solvent, an activator, a thixotropic agent, a dispersant, and the like.
  • the order of mixing them is not limited to a certain order as long as all materials can be mixed properly.
  • the plasticizer and the solvent may be mixed first, then the activator may be added and mixed, then the resin and the dispersant may be added and mixed, and finally, the thixotropic agent may be added and mixed. This is explained in more detail.
  • the active agent After the addition of the active agent, the active agent is dissolved by stirring for 5 to 35 minutes at a stirring speed of 100 to 160 rpm, for example.
  • the stirring speed and stirring time described above are merely exemplary speeds and times suitable for dissolution of the active agent, and the present invention is not limited thereto.
  • a resin and a dispersant are added and dissolved for 5 to 35 minutes without stirring, and then further stirred for 5 to 20 minutes at a stirring speed of 200 to 400 rpm.
  • the stirring method described above is merely an example of a method suitable for dissolution of the resin and the dispersant, and the present invention is not limited thereto.
  • a thixotropic agent is added and stirred for 5 to 20 minutes at a stirring speed of 300 to 500 rpm to dissolve.
  • the stirring speed and the stirring time described above are merely illustrative of the speed and time suitable for dissolution of the thixotropic agent and the like, and the present invention is not limited thereto.
  • the thixotropic agent When the thixotropic agent is completely dissolved, it is separated from the hot plate and stabilized at room temperature to complete the manufacture of the flux for solder paste.
  • solder paste according to the present invention is prepared by preparing the above-described flux for solder paste and then mixing it with solder powder.
  • the mixing may be performed by a plurality of steps having different stirring speeds and / or stirring times.
  • the stirring speed may be increased step by step.
  • the mixed solder paste may be filled in a predetermined amount in a packaging container, and then defoaming and preparation for shipping may be completed.
  • FIGS. 2A to 2E are cross-sectional views schematically illustrating steps of the method of manufacturing a solder bump according to an embodiment of the present invention.
  • a method of preparing a substrate ST10, forming a pattern on a dry film (ST20), filling a solder paste (ST30), and soldering Reflowing the paste (ST40) and removing the dry film (ST50). Let's look at this in more detail.
  • step ST10 of preparing a substrate as illustrated in FIG. 2A, the substrate 10 having the at least one pad 20 is prepared.
  • an insulating layer 30 having an opening 32 exposing the pad 20 may be formed on the pad 20.
  • the substrate 10 on which the pad 20, the insulating layer 30, etc. are formed may be a printed circuit board (PCB), but the present invention is not limited thereto.
  • step ST20 of forming a pattern of a dry film as shown in FIG. 2B, a dry film 40 having an opening 42 is formed.
  • the dry film 40 may include an acrylic material.
  • the acrylic material may be an acrylic acid-based polyfunctional monomer and an oligomer, and various known materials may be used.
  • the present invention is not limited thereto, and of course, a dry film composed of various materials other than an acrylic material may be used.
  • the dry film 40 After disposing a mask (not shown) on which a predetermined pattern is formed on the dry film 40, the dry film 40 is irradiated with ultraviolet (UV) light and then exposed to light, and then developed to dry film having an opening 42. 40 may be formed.
  • UV ultraviolet
  • the opening 42 has a tapered shape, but various openings 42 may be formed using various exposure methods.
  • the opening part 42 can be formed by various methods other than an exposure method.
  • the solder paste 50 according to the present invention is inserted into the openings 32 and 42 on the insulating layer 30 and the dry film 40. Fill.
  • the solder paste 50 may be filled by printing.
  • the printing speed may be improved and the alignment characteristics of the solder paste may be improved, thereby improving stability.
  • productivity may be improved by 5 to 10 times compared to screen printing, thereby reducing the cost.
  • the solder powder (reference numeral 52 of FIG. 2D) may be formed to have a finer particle size, for example, 2 to 8 ⁇ m, than the existing 20 to 38 ⁇ m, if necessary.
  • the solder paste (reference numeral 50 in FIG. 2C) is reflowed to form the solder bumps 52.
  • This reflow process may be performed at 30 ⁇ 300 °C.
  • the present invention is not limited thereto, and the temperature of the reflow process may vary depending on the composition of the solder paste 50 and other process conditions.
  • the dry film 40 is removed.
  • This dry film 40 may be removed by contacting a specific solvent suitable for removal of the dry film 40.
  • the dry film 40 may be removed by contacting the substrate 10 having the solder bumps 52 formed thereon with a specific solvent or by spraying a specific solvent onto the substrate 10 having the solder bumps 52 formed thereon. have.
  • the dry film 40 may be removed by various methods.
  • Solder paste 50 according to the present invention is composed of a material that does not give a chemical impact on the dry film 40 containing an acrylic material, when manufacturing the solder bumps 52 by using the acrylic of the dry film 40 Residual components can be prevented from contaminating the substrate 10. In addition, it is possible to reduce the voids in the solder bumps 52.
  • the cavity may have a particle diameter of less than 25 ⁇ m and the volume of the cavity may be less than 10%.
  • solder paste flux 110g and trade name SAC 305 (solder powder) 890g into a planetary mixer in a 1L container was stirred to prepare a solder paste.
  • substrate with which the dry film which has an opening part was formed was prepared, the solder paste was filled in the opening part by printing, and after reflowing at the temperature of 30-300 degreeC, the dry film was removed and the solder bump was manufactured.
  • the solder bump was manufactured by the method similar to a manufacture example using this solder paste flux.
  • the photograph before removing a dry film is shown in FIG. 3, and the photograph is shown in FIG. 4 after removing a dry film.
  • the photograph of the solder bump manufactured by the manufacture example and the comparative example is shown in FIG.
  • the acrylic component of the dry film remains and black stains are generated before the dry film is removed, whereas in the production example, such black stains do not occur.
  • the acrylic component of the dry film remains and a band is generated after the dry film is removed, whereas in the manufacturing example, the band is not generated.
  • the cavity occupies about 12%, while in the manufacturing example, the cavity remains at a very low level of about 5%.

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Abstract

본 발명에 따른 솔더 페이스트용 플럭스는, 수지, 가소제, 용제 및 활성제를 포함한다. 상기 가소제가 디부틸프탈레이트(dibutylphthalate, DBP), 벤질부틸프탈레이트(benzylbutylphthalate, BBP), 디옥틸프탈레이트(dioctylphthalate, DOP), 디옥틸세바케이트(dioctyl sebacate, DOS) 및 디옥틸아제레이트(dioctyl azelate, DOZ)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함한다.

Description

솔더 페이스트용 플럭스, 솔더 페이스트 및 솔더 범프, 그리고 이들의 제조 방법
본 발명은 솔더 페이스트용 플럭스, 이를 포함하는 솔더 페이스트, 이를 이용하여 제조된 솔더 범프와, 이들의 제조 방법에 관한 것이다.
집적 회로 기술 분야에서는 인쇄회로기판(PCB) 등의 기판에 솔더 범프를 형성하여 이를 외부 접속 단자로 사용하고 있다.
이러한 솔더 범프는 일반적으로 제판을 이용하는 스크린 인쇄에 의하여 형성된다. 그런데, 스크린 인쇄를 이용하면 제판을 기판에 정렬한 상태에서 인쇄를 하여야 하므로, 생산성이 떨어지고 솔더 범프의 정렬 특성이 낮은 문제가 있다.
이에 패턴을 가지는 필름을 기판에 형성하여 솔더 범프를 형성하는 방법이 제안되었다. 그러나 이 방법에 의하면 솔더 페이스트에 의하여 필름이 화학적으로 충격을 받아 필름의 구성 물질이 기판에 잔존할 수 있고, 이에 의하여 기판이 오염될 수 있다. 또한, 아웃 가스로 인하여 솔더 범프 내부에 공동(void)이 많이 발생할 수 있다. 이에 의하여 솔더 범프의 특성이 저하되고 불량률이 높아질 수 있다.
본 발명은 불량률이 낮고 우수한 특성을 가지는 솔더 범프 및 이의 제조 방법, 이에 적용되는 솔더 페이스트용 플럭스 및 솔더 페이스트, 그리고 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트용 플럭스는, 수지, 가소제, 용제 및 활성제를 포함한다. 상기 가소제가 디부틸프탈레이트(dibutylphthalate, DBP), 벤질부틸프탈레이트(benzylbutylphthalate, BBP), 디옥틸프탈레이트(dioctylphthalate, DOP), 디옥틸세바케이트(dioctyl sebacate, DOS) 및 디옥틸아제레이트(dioctyl azelate, DOZ)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함한다.
상기 용제는 글리콜에테르류, 글리세린류 및 알코올류로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 알코올류는 n-헥사놀(n-hexanol), n-데칸올(n-decanol), n-도데칸올(n-dodecanol), 트리메틸노닐알코올로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 활성제는 산을 포함하는 제1 활성제를 포함할 수 있다.
상기 제1 활성제는 숙신산(succinic acid), 아디핀산(adipic acid), 팔미트산(palmitic acid), 테트라데칸산(tetradecanoic acid) 및 다이메티롤프로피온산(dimethylolpropionic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 활성제는 할로겐계 물질을 포함하는 제2 활성제를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 활성제는, 3-불화붕소에틸아미드착물, 부틸아민브롬화수소산염, 부틸아민염화수소산염, 에틸아민브롬화수소산염, 피리딘브롬화수소산염, 시클로헥실아민브롬화수소산염, 에틸아민염화수소산염, 1,3-디페닐구아니딘브롬화수소산염 및 2,3-디브로모-1-프로판올로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 수지가 말레익 로진(rosin maleic resin) 및 수소 첨가 로진 에스테르(hydrogenated rosin ester)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 솔더 페이스트용 플럭스 전체 100 중량부에 대하여, 상기 수지가 15~25 중량부, 상기 가소제가 15~40 중량부, 상기 용제가 20~40 중량부, 상기 활성제가 1~4 중량부만큼 포함될 수 있다.
상기 솔더 페이스트용 플럭스는 칙소제 및 분산제 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트는, 솔더 페이스트용 플럭스; 및 솔더 파우더를 포함한다.
상기 솔더 페이스트 전체 100 중량부에 대하여, 상기 솔더 페이스트용 플럭스가 8~15 중량부만큼 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트용 플럭스의 제조 방법은, 수지, 가소제, 용제 및 활성제를 혼합하여 솔더 페이스트용 플럭스를 제조한다. 이때, 상기 가소제가 디부틸프탈레이트(dibutylphthalate, DBP), 벤질부틸프탈레이트(benzylbutylphthalate, BBP), 디옥틸프탈레이트(dioctylphthalate, DOP), 디옥틸세바케이트(dioctyl sebacate, DOS) 및 디옥틸아제레이트(dioctyl azelate, DOZ)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 용제는 글리콜에테르류, 글리세린류 및 알코올류로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 활성제는 산을 포함하는 제1 활성제를 포함할 수 있다.
상기 활성제는 할로겐계 물질을 포함하는 제2 활성제를 더 포함할 수 있다.
상기 수지가 말레익 로진(rosin maleic resin) 및 수소 첨가 로진 에스테르(hydrogenated rosin ester)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 솔더 페이스트용 플럭스의 제조 방법은, 상기 가소제 및 상기 용제를 혼합하는 단계; 상기 활성제를 첨가하여 혼합하는 단계; 및 상기 수지를 첨가하여 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트의 제조 방법은, 상술한 솔더 페이스트용 플럭스의 제조 방법에 따라 제조된 솔더 페이스트용 플럭스를 준비하는 단계; 및 상기 솔더 페이스트용 플럭스와 솔더 파우더를 혼합하는 단계를 포함한다.
상기 솔더 파우더는 주석을 포함하는 무연 솔더 파우더일 수 있다.
본 발명에 따른 솔더 범프의 제조 방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 개구부를 가지는 드라이 필름을 형성하는 단계; 상기 개구부에 솔더 페이스트를 충진하는 단계; 상기 솔더 페이스트를 리플로우하는 단계; 및 상기 드라이 필름을 제거하는 단계를 포함한다. 상기 드라이 필름이 아크릴계 물질을 포함하며, 상기 솔더 페이스트가, 수지, 가소제, 용제 및 활성제를 포함하는 플럭스와, 솔더 파우더를 포함한다. 상기 가소제가 디부틸프탈레이트(dibutylphthalate, DBP), 벤질부틸프탈레이트(benzylbutylphthalate, BBP), 디옥틸프탈레이트(dioctylphthalate, DOP), 디옥틸세바케이트(dioctyl sebacate, DOS) 및 디옥틸아제레이트(dioctyl azelate, DOZ)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함한다.
상기 용제는 글리콜에테르류, 글리세린류 및 알코올류로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 활성제는 산을 포함하는 제1 활성제를 포함할 수 있다.
상기 활성제는 할로겐계 물질을 포함하는 제2 활성제를 더 포함할 수 있다.
상기 수지가 말레익 로진(rosin maleic resin) 및 수소 첨가 로진 에스테르(hydrogenated rosin ester)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 솔더 범프는, 상술한 솔더 범프의 제조 방법에 의하여 제조된다.
본 발명에서는 아크릴계 물질을 포함하는 드라이 필름에 화학적 충격을 줄 수 있는 물질의 사용을 배제하고, 아크릴계 물질을 포함하는 드라이 필름에 화학적 충격을 주지 않는 물질을 사용한다. 이에 따라 솔더 범프의 제조 시에 드라이 필름의 구성 물질이 잔류하여 기판이 오염되는 것을 방지할 수 있으며, 결과적으로 불량률을 저감할 수 있다.
그리고 활성력은 산을 포함하는 제1 활성제에 의하여 보완하여 솔더 범프가 우수한 특성으로 제조될 수 있도록 한다. 이때, 할로겐 물질을 포함하는 제2 활성제를 함께 사용하면 활성력을 향상할 수 있다. 즉, 환경적으로 문제가 없는 제1 활성제와 활성력이 뛰어난 제2 활성제를 함께 사용하면, 제2 활성제의 사용을 최대한 억제하여 환경을 보호하면서도 활성력을 최대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 솔더 범프 형성 시 솔더 범프 내부에 형성될 수 있는 공동(void)을 줄일 수 있다. 일례로, 본 발명에 따르면 공동이 25㎛ 미만의 입경을 가지며 공동의 체적이 10% 미만일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 범프의 제조 방법의 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 범프의 제조 방법의 단계들을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 3은 제조예 및 비교예의 솔더 범프를 형성하는 공정에서, 드라이 필름을 제거하기 전의 사진들이다.
도 4는 제조예 및 비교예의 솔더 범프를 형성하는 공정에서, 드라이 필름을 제거한 후의 사진들이다.
도 5는 제조예 및 비교예에 의해 제조된 솔더 범프의 사진들이다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트용 플럭스 및 솔더 페이스트는 드라이 필름을 이용한 솔더 범프의 제조 방법에 적용될 수 있다. 이하에서는 솔더 페이스트용 플럭스 및 솔더 페이스트, 그리고 이들의 제조 방법을 먼저 설명한 후에, 솔더 범프 및 이의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
<솔더 페이스트용 플럭스>
본 발명에 따른 솔더 페이스트용 플럭스는 수지, 가소제, 용제 및 활성제를 포함하며, 칙소제, 분산제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
바인더 역할을 하는 수지는 다양한 물질을 포함할 수 있는데, 예를 들어 로진(rosin)을 사용할 수 있다. 이때, 로진으로 수소를 첨가하여 내화학성이 우수한 로진을 사용할 수 있는데, 말레익 로진(rosin maleic resin) 또는 수소 첨가 로진 에스테르(hydrogenated rosin ester)를 사용할 수 있다. 일례로, 로진으로 테트라하이드로-아베이트산(tetrahydro-abietic acid, 또는 tetradecahydro-7-isopropyl-1,4a-dimethyl-7-isopropyl phenanthrene-1-carboxylic acid) 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 수지로 다양한 물질을 사용할 수 있음은 물론이다.
수지는 솔더 페이스트용 플럭스 전체 100 중량부에 대하여 15~25 중량부만큼 포함될 수 있다. 수지가 15 중량부 미만이면, 표면 장력이 증가하여 퍼짐성과 젖음성이 저감되어 솔더링 부위의 고른 융착이 어려울 수 있으며 쇼트 등의 불량이 발생할 수 있다. 수지가 25 중량부를 초과하면, 절연 저항 특성이 좋지 않을 수 있다.
가소제는 로진을 유연하게 개질하기 위하여 첨가되는 것으로, 드라이 필름(일례로, 아크릴계 물질을 포함함)에 화학적 충격을 주지 않는 물질을 사용할 수 있다. 일례로, 가소제로 디부틸프탈레이트(dibutylphthalate, DBP), 벤질부틸프탈레이트(benzylbutylphthalate, BBP), 디옥틸프탈레이트(dioctylphthalate, DOP), 디옥틸세바케이트(dioctyl sebacate, DOS) 및 디옥틸아제레이트(dioctyl azelate, DOZ) 등을 사용할 수 있다.
가소제는 솔더 페이스트용 플럭스 전체 100 중량부에 대하여 15~40 중량부 만큼 포함될 수 있다. 가소제가 15 중량부 미만이면, 수지의 유동성이 부족하여 솔더 페이스트를 인쇄할 때 드라이 필름에 잔사할 수 있어, 오염 불량을 일으킬 수 있으며 드라이 필름에 충격을 줄 수 있다. 가소제가 40 중량부를 초과하면, 상대적으로 용제의 양이 적어져서 용해력이 저하될 수 있고, 이에 의하여 활성제 등의 분말 첨가제의 용해력에 문제가 있다.
용제는 점도를 조절하기 위한 것으로, 드라이 필름(일례로, 아크릴계 물질을 포함함)에 화학적 충격을 주지 않는 물질을 사용할 수 있다. 일례로, 용제로 글리콜에테르류, 글리세린류, 알코올류 등을 사용할 수 있으며, 이 중 알코올류로는 n-헥사놀(n-hexanol), n-데칸올(n-decanol), n-도데칸올(n-dodecanol), 트리메틸노닐알코올(trimethylnonyl alcohol) 등을 사용할 수 있다. 트리메틸노닐알코올로는, 트리메틸노닐 테트라데칸올(trimethylnonyl tetradecanal), 트리메틸노닐 헵타데칸올(trimethylnonyl heptadecanol), 트리메틸노닐 시클로헥사놀(trimethylnonyl cyclohexanol) 등을 사용할 수 있다.
용제는 솔더 페이스트용 플럭스 전체 100 중량부에 대하여 20~40 중량부 만큼 포함될 수 있다. 용제가 20 중량부 미만이면, 용해력이 약하여 활성제 등의 분말 첨가제의 용해에 문제가 있다. 용제가 40 중량부를 초과하면, 드라이 필름에 충격을 줄 수 있으며 이에 따른 잔사에 의하여 기판이 오염되거나 솔더 페이스트가 오염되는 등의 문제가 있다.
활성제는 솔더 범프 형성 시 발생할 수 있는 기판의 산화물(일례로, 인쇄회로기판(PCB)의 구리 산화 피막)을 제거하여 솔더 범프의 접합력을 상승시키고, 솔더 페이스트 내의 솔더 파우더가 원활하게 용융될 수 있도록 한다.
이러한 활성제는 산 물질인 제1 활성제를 포함할 수 있는데, 일례로, 숙신산(succinic acid), 아디핀산(adipic acid), 팔미트산(palmitic acid) 테트라데칸산(tetradecanoic acid), 다이메티롤프로피온산(dimethylolpropionic acid) 등을 포함할 수 있다. 이와 함께, 활성제는 할로겐계 물질인 제2 활성제를 포함할 수 있다. 일례로, 제2 활성제는 3-불화붕소에틸아미드착물, 부틸아민브롬화수소산염, 부틸아민염화수소산염, 에틸아민브롬화수소산염, 피리딘브롬화수소산염, 시클로헥실아민브롬화수소산염, 에틸아민염화수소산염, 1,3-디페닐구아니딘브롬화수소산염, 2,3-디브로모-1-프로판올 등을 포함할 수 있다. 본 발명에서는 환경적인 문제가 없으며 우수한 활성력을 가지는 제1 활성제와, 활성력이 뛰어난 할로겐계 물질인 제2 활성제를 함께 사용하여 활성력을 향상시키면서도 환경 문제를 최소화할 수 있다.
활성제는 솔더 페이스트용 플럭스 전체 100 중량부에 대하여 1~4 중량부만큼 포함될 수 있다. 활성제가 1 중량부 미만이면, 솔더링 공정에서 표면 장력이 커서 퍼짐성과 젖음성이 좋지 않고 기판의 산화 피막을 제거하지 못하여 접합성이 좋지 않을수 있다. 활성제가 4 중량부를 초과하면 표면 장력이 지나치게 낮아져 브릿지(합선) 또는 맨하탄 현상 등이 발생할 수 있다. 그리고 제1 활성제 : 제2 활성제의 중량비는 1:2 ~ 1:9일 수 있다. 상술한 제1 활성제 : 제2 활성제의 비율 범위는 환경적인 측면과 활성력 측면을 모두 고려하여 적절하게 결정된 것이다.
칙소제는 솔더 페이스트의 인쇄성을 향상하기 위하여 첨가되는 것이다. 일례로, 이러한 칙소제로 수소 첨가 캐스터 왁스(hydrogenated castor wax)(예를 들어, 상품명 칙소트롤(thixotrol), 카나우바 왁스(carnauba wax) 등 등 중에서 하나를 선택하여 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 칙소제로 다양한 물질을 사용할 수 있음은 물론이다.
칙소제는 솔더 페이스트용 플럭스 전체 100 중량부에 대하여 5~10 중량부만큼 포함될 수 있다. 칙소제가 5 중량부 미만이면, 유동성이 저하되어 인쇄 시 드라이 필름을 오염시켜 솔더 범프 형성 후 드라이 필름을 제거할 때 잔사가 발생할 수 있어, 불량이 발생할 수 있다. 칙소제가 10 중량부를 초과하면, 점도가 상승하고, 요변성(칙소성)이 높아서 인쇄 시 스퀴지에서 분리될 때 택(tack) 특성(점착성)이 높아서 솔더 범프의 높이가 필요 이상으로 높아질 수 있다. 그러면, 솔더링 시 절연 거리를 유지하지 못하여 브릿지 현상이 발생할 수 있다.
분산제는 솔더 페이스트용 플럭스 내의 다양한 물질들이 고르게 분산되도록 하기 위한 것이다. 일례로, 분산제로 소듐디옥틸설포석시네이트(sodium dioctyl sulfosuccinate) 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 분산제로 다양한 물질을 사용할 수 있음은 물론이다.
분산제는 솔더 페이스트용 플럭스 전체 100 중량부에 대하여 3~7 중량부만큼 포함될 수 있다. 분산제가 3 중량부 미만이면, 인쇄 불량, 저장 안전성 저하 등이 발생할 수 있다. 분산제가 7 중량부를 초과하면, 절연 저항 특성이 우수하지 않을 수 있다.
본 발명에서는 아크릴계 물질을 포함하는 드라이 필름에 화학적 충격을 줄 수 있는 아민류(특히, 트리에탄올아민)의 사용을 배제하고, 아크릴계 물질을 포함하는 드라이 필름에 화학적 충격을 주지 않는 물질을 가소제, 용제 등으로 사용한다. 그리고 활성력은 산을 포함하는 활성제에 의하여 보완한다. 이때, 할로겐 물질을 포함하는 제2 활성제를 함께 사용하면 활성력을 향상할 수 있다. 즉, 환경적으로 문제가 없는 제1 활성제와 활성력이 뛰어난 제2 활성제를 함께 사용하면, 제2 활성제의 사용을 최대한 억제하여 환경을 보호하면서도 활성력을 최대화할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 솔더 페이스트용 플럭스를 사용하면 아크릴계 물질을 포함하는 드라이 필름에 화학적 충격을 주지 않으면서도 우수한 특성을 가지는 솔더 범프를 형성할 수 있다. 특히, 드라이 필름의 아크릴 성분이 화학적 충격 등에 의하여 기판에 잔존하는 것을 방지할 수 있어, 드라이 필름 제거 전에 검은 얼룩이 발생하거나 드라이 필름 제거 후에 띠가 형성되는 등의 불량을 효과적으로 방지할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 솔더 페이스트용 플럭스를 사용하면 우수한 특성의 솔더 범프를 낮은 불량률로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 솔더 페이스트용 플럭스를 사용하면 솔더 범프 형성 시 솔더 범프 내부에 형성될 수 있는 공동(void)을 줄일 수 있다. 종래에는 드라이 필름의 손상을 방지하기 위하여 수지, 용제, 가소제 등으로 끓는 점이 높고 화학적으로 유순한 물질을 사용하였는데, 이러한 물질은 솔더 범프 형성 후에도 잔류하거나 습도가 높기 때문에 솔더 범프 내에 많은 공동이 존재한다. 반면, 본 발명에서는 이러한 문제가 발생하지 않는 물질을 수지, 용제, 가소제 등으로 사용하여 솔더 범프 내의 공동을 효과적으로 줄일 수 있다.
<솔더 페이스트>
본 발명에 따른 솔더 페이스트는 상술한 솔더 페이스트용 플럭스와, 솔더 파우더를 포함한다.
솔더 파우더로는 솔더 범프의 형성에 적합한 다양한 종류의 솔더 파우더를 사용할 수 있다. 일례로, 솔더 파우더로는 주석(Sn)을 포함하는 무연 솔더 파우더를 사용할 수 있다. 이와 같이 납을 포함하지 않아 환경 오염, 인체에의 악영향 등을 방지할 수 있다.
이때, 주석(Sn)과 함께 은(Ag), 구리(Cu)를 포함하여 열충격 내성, 낙하 내성 및 리플로우성 등을 향상할 수 있다. 상술한 특성의 향상을 위하여 솔더 파우더는 0.1~5 중량%의 은, 0.1~1 중량% 구리, 나머지 주석을 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 물질 및 조성을 가지는 솔더 파우더를 사용할 수 있음은 물론이다.
솔더 페이스트 전체 100 중량부에 대하여, 솔더 페이스트용 플럭스가 8~15 중량부만큼 포함되고, 나머지가 솔더 파우더일 수 있다. 이러한 범위 내에서 솔더 범프에 발생할 수 있는 공동을 좀더 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 솔더 페이스트는 분산제, 가소제 등으로 상술한 물질을 사용하여 로우 알파 솔더(low alpha solder)에 적용될 수 있다. 이에 따라 방사성 원소인 알파로 인한 전기장 및 자기장 방출을 억제할 수 있다. 이에 의하여 반도체 패키징 시에 반도체 내부의 메모리셀에서 데이터가 유실되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 하이 알파 솔더(high alpha solder)에 적용될 수도 있다.
<솔더 페이스트용 플럭스 및 솔더 페이스트의 제조 방법>
솔더 페이스트용 플럭스를 제조하는 방법을 먼저 설명한 후에, 솔더 페이스트용 플럭스와 솔더 파우더를 혼합하여 솔더 페이스트를 제조하는 방법을 설명한다. 명확한 설명을 위하여 상술한 설명에서 설명한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
솔더 페이스트용 플럭스를 제조하는 방법에서는 수지, 가소제, 용제, 활성제, 칙소제, 분산제 등을 혼합하여 솔더 페이스트용 플럭스를 제조한다. 이들을 혼합하는 순서는 모든 물질이 적절하게 혼합될 수 있다면 일정한 순서에 한정되는 것은 아니다.
다만, 일례로 가소제 및 용제를 먼저 혼합하고, 그 후에 활성제를 첨가하여 혼합하고, 그 후에 수지 및 분산제를 첨가하여 혼합하고, 마지막으로 칙소제 등을 첨가하여 혼합할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
핫 플레이트에 의하여 150~210℃의 온도로 유지된 상태에서 가소제와 용제를 잘 섞이도록 교반한다. 상술한 150~210℃의 온도는 혼합에 적합한 온도의 예시한 것에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 활성제를 첨가한 후에 일례로 100~160rpm의 교반 속도로 5~35분 동안 교반하여 활성제를 용해한다. 상술한 교반 속도 및 교반 시간은 활성제의 용해에 적합한 속도 및 시간을 예시한 것에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 활성제가 완전해 용해된 후에 수지와 분산제를 첨가하고 교반 없이 5~35분 동안 용해시킨 후, 200~400rpm의 교반 속도로 5~20분 동안 추가로 교반한다. 상술한 교반 방법은 수지 및 분산제의 용해에 적합한 방법을 예시한 것에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
수지 및 분산제가 완전히 용해된 후에 칙소제 등을 투입하고 300~500 rpm의 교반 속도로 5~20분 동안 교반하여 용해시킨다. 상술한 교반 속도 및 교반 시간은 칙소제 등의 용해에 적합한 속도 및 시간을 예시한 것에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
칙소제 등이 완전히 용해되면 핫 플레이트에서 분리하여 상온에서 안정화시켜 솔더 페이스트용 플럭스의 제조를 완료한다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트는, 상술한 솔더 페이스트용 플럭스를 준비한 후에, 이를 솔더 파우더와 혼합하는 것에 의하여 제조된다.
일례로, 플레네터리 혼합기(planetary mixer)에 솔더 페이스트용 플럭스와 솔더 파우더를 투입한 후 혼합기를 이용하여 교반 속도 또는/및 교반 시간을 달리 한 복수의 단계에 의하여 교반을 할 수 있다. 이때, 상술한 복수의 단계에서는 교반 속도를 단계적으로 올릴 수 있다. 이에 의하여 솔더 페이스트용 플럭스와 솔더 파우더를 효과적으로 혼합할 수 있다.
이렇게 혼합된 솔더 페이스트는 포장 용기에 일정량으로 담은 후 탈포 및 출하 준비를 완료할 수 있다.
<솔더 범프 및 이의 제조 방법>
본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 범프의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 솔더 범프는 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 범프의 제조 방법의 흐름도이고, 도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 범프의 제조 방법의 단계들을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 솔더 범프의 제조 방법은, 기판을 준비하는 단계(ST10), 드라이 필름에 패턴을 형성하는 단계(ST20), 솔더 페이스트를 충진하는 단계(ST30), 솔더 페이스트를 리플로우하는 단계(ST40) 및 드라이 필름을 제거하는 단계(ST50)를 포함한다. 이를 좀더 상세하게 살펴본다.
먼저, 기판을 준비하는 단계(ST10)에서는, 도 2a에 도시한 바와 같이, 적어도 하나의 패드(20)가 형성된 기판(10)을 준비한다. 이때, 기판(10)에는 패드(20) 위에 패드(20)를 노출하는 개구부(32)를 가지는 절연층(30)이 형성될 수 있다. 이러한 패드(20), 절연층(30) 등이 형성된 기판(10)은 인쇄회로기판(PCB) 등일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 드라이 필름의 패턴을 형성하는 단계(ST20)에서는, 도 2b에 도시한 바와 같이, 개구부(42)를 가지는 드라이 필름(40)을 형성한다.
이러한 드라이 필름(40)은 아크릴계 물질를 포함할 수 있다. 예를 들어, 아크릴계 물질로는 아크릴산계 다관능성 단량체 및 올리고머일 수 있고, 이외에도 공지된 다양한 물질을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 아크릴계 물질 이외의 다양한 물질로 구성된 드라이 필름을 사용할 수 있음은 물론이다.
소정의 패턴이 형성된 마스크(도시하지 않음)를 드라이 필름(40) 상에 배치한 후에 드라이 필름(40)에 자외선(UV)를 조사하여 노광한 후에, 이를 현상하여 개구부(42)를 가지는 드라이 필름(40)을 형성할 수 있다. 도면에서는 개구부(42)가 테이퍼된 형태를 가지는 것을 예시하였으나, 다양한 노광 방법을 사용하여 다양한 형상의 개구부(42)를 형성할 수 있음은 물론이다. 또한, 노광 방법 이외의 다양한 방법으로 개구부(42)를 형성할 수 있음은 물론이다.
이어서, 솔더 페이스트를 충진하는 단계(ST30)에서는, 도 2c에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 솔더 페이스트(50)를 절연층(30)과 드라이 필름(40) 상의 개구부(32, 42)에 충진한다. 이때, 인쇄에 의하여 솔더 페이스트(50)를 충진할 수 있다. 이와 같이 기존의 스크린 인쇄와 달리 별도의 제판 없이 직접 인쇄를 하면, 인쇄 속도를 향상하고 솔더 페이스트의 정렬(align) 특성이 향상되어 안정성을 향상할 수 있다. 일례로, 본 발명에 따르면 스크린 인쇄에 비하여 생산성이 5~10배 정도 향상될 수 있고, 이에 의하여 원가를 절감할 수 있다. 또한, 이러한 방법에 따르면 필요에 따라 솔더 파우더(도 2d의 참조부호 52)를 기존의 20~38㎛보다 미세한 입도, 예를 들어 2~8 ㎛로도 형성할 수 있다.
이어서, 솔더 페이스트를 리플로우하는 단계(ST40)에서는, 도 2d에 도시한 바와 같이, 솔더 페이스트(도 2c의 참조부호 50)를 리플로우하여 솔더 범프(52)를 형성한다. 이러한 리플로우 공정은 30~300℃에서 수행될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 솔더 페이스트(50)의 조성 및 다른 공정 조건 등에 의하여 리플로우 공정의 온도가 변할 수 있음은 물론이다.
이어서, 드라이 필름을 제거하는 단계(ST50)에서는, 도 2e에 도시한 바와 같이, 드라이 필름(40)을 제거한다. 이러한 드라이 필름(40)은 드라이 필름(40)의 제거에 적합한 특정 용제에 접촉하여 제거될 수 있다. 일례로, 솔더 범프(52)가 형성된 기판(10)을 특정 용제에 접촉하거나, 특정 용제를 솔더 범프(52)가 형성된 기판(10)에 분무하는 것에 의하여, 드라이 필름(40)을 제거할 수 있다. 이 외에도 다양한 방법에 의하여 드라이 필름(40)을 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 솔더 페이스트(50)는 아크릴계 물질을 포함하는 드라이 필름(40)에 화학적 충격을 주지 않는 물질로 구성되는바, 이를 이용하여 솔더 범프(52)를 제조하면 드라이 필름(40)의 아크릴 성분이 잔류하여 기판(10)이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 솔더 범프(52) 내부의 공동(void)을 줄일 수 있다. 일례로, 본 발명에 따르면 공동이 25㎛ 미만의 입경을 가지며 공동의 체적이 10% 미만일 수 있다.
이하 본 발명을 하기 제조예 및 비교예에 의해 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 제조예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐 이들에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
제조예
핫 플레이트를 180℃의 온도로 유지한 상태에서 400ml의 비커에 34.3 중량부의 디부틸 프탈레이트(가소제)와 28 중량부의 도데칸올(로릴알코올)(용제)를 투입하여 교반하였다.
이어서, 2.5 중량부의 아디핀산(제1 활성제)과 0.5 중량부의 부틸아민염화수소산염(제2 활성제)을 투입 한 후에 130rpm의 교반 속도로 20분 동안 교반하였다.
이어서, 21.5 중량부의 말레익 로진(수지)와 5 중량부의 소듐디옥틸설포석시네이트(sodium dioctyl sulfosuccinate)(분산제)를 첨가하였다. 그리고 교반 없이 20분 동안 용해시킨 후, 300rpm의 교반 속도로 10분 동안 추가로 교반하였다.
이어서, 칙소제로 5 중량부의 수소 첨가 캐스터 왁스, 2.5 중량부의 카나우바 왁스(타입 1), 0.7 중량부의 칙소트롤 ST(thixotrol ST)를 투입한 후에 400rpm의 교반 속도로 10분간 용해시켰다. 그리고 이를 핫 플레이트에서 분리하여 상온에서 안정화하여 솔더 페이스트용 플럭스를 제조하였다.
이렇게 제조된 솔더 페이스트용 플럭스 110g과 상품명 SAC 305(솔더 파우더) 890g을 1L 용기의 플레네터리 혼합기에 넣고 교반하여 솔더 페이스트를 제조하였다.
개구부를 가지는 드라이 필름이 형성된 기판을 준비하고, 인쇄에 의하여 솔더 페이스트를 개구부 내에 충진하고, 30~300℃의 온도에서 리플로우 한 후에 드라이 필름을 제거하여 솔더 범프를 제조하였다.
비교예
59.9 중량부의 부틸디글리콜(BDG)(용제)에 1.0 중량부의 부틸아민염화수소산염(활성제) 및 1.5 중량부의 트리에탄올아민(안정제)를 투입한 후 180℃로 셋팅된 핫 플레트에서 130rpm으로 20분간 교반 및 용해시켰다.
이어서, 활성제가 완전 용해된 후 25 중량부의 수소 첨가 로진을 투입한 후 교반 없이 20분간 용해시킨 후에 300rpm으로 10분간 추가 교반하였다.
이어서, 칙소제로 7 중량부의 수소 첨가 캐스터 왁스, 3.5 중량부의 카우나루바 왁스(타입 1), 2.5 중량부의 칙소트롤 ST(thixotrol ST)를 투입한 후에 400rpm의 교반 속도로 10분간 용해시켰다. 그리고 이를 핫 플레이트에서 분리하여 상온에서 안정화하여 솔더 페이스트용 플럭스를 제조하였다.
이 솔더 페이스트용 플럭스를 이용하여 제조예와 동일한 방법에 의하여 솔더 범프를 제조하였다.
제조예 및 비교예의 솔더 범프를 형성하는 공정에서, 드라이 필름을 제거하기 전의 사진을 도 3에 나타내고, 드라이 필름을 제거한 후에 사진을 도 4에 나타내었다. 그리고 제조예 및 비교예에 의해 제조된 솔더 범프의 사진을 도 5에 나타내었다.
도 3을 참조하면, 비교예에서는 드라이 필름의 아크릴 성분이 잔존하여 드라이 필름 제거 전에 검은 얼룩이 발생한 반면, 제조예에서는 이러한 검은 얼룩이 발생하지 않은 것을 알 수 있다. 그리고 도 4를 참조하면, 비교예에서는 드라이 필름의 아크릴 성분이 잔존하여 드라이 필름 제거 후에 띠가 발생한 반면, 제조예에서는 이러한 띠가 발생하지 않은 것을 알 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 비교예에서는 솔더 범프 내부에 공동이 많아 대략 공동이 12% 정도를 차지하는 반면, 제조예에서는 공동이 대략 5% 정도로 매우 낮은 수준으로 남는 것을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면 낮은 불량률로 우수한 솔더 범프를 형성할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (26)

  1. 수지, 가소제, 용제 및 활성제를 포함하고,
    상기 가소제가 디부틸프탈레이트(dibutylphthalate, DBP), 벤질부틸프탈레이트(benzylbutylphthalate, BBP), 디옥틸프탈레이트(dioctylphthalate, DOP), 디옥틸세바케이트(dioctyl sebacate, DOS) 및 디옥틸아제레이트(dioctyl azelate, DOZ)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 솔더 페이스트용 플럭스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용제는 글리콜에테르류, 글리세린류 및 알코올류로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 솔더 페이스트용 플럭스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 알코올류는 n-헥사놀(n-hexanol), n-데칸올(n-decanol), n-도데칸올(n-dodecanol), 트리메틸노닐알코올로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 솔더 페이스트용 플럭스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 활성제는 산을 포함하는 제1 활성제를 포함하는 솔더 페이스트용 플럭스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 활성제는 숙신산(succinic acid), 아디핀산(adipic acid), 팔미트산(palmitic acid), 테트라데칸산(tetradecanoic acid) 및 다이메티롤프로피온산(dimethylolpropionic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 솔더 페이스트용 플럭스.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 활성제는 할로겐계 물질을 포함하는 제2 활성제를 더 포함하는 솔더 페이스트용 플럭스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 활성제는, 3-불화붕소에틸아미드착물, 부틸아민브롬화수소산염, 부틸아민염화수소산염, 에틸아민브롬화수소산염, 피리딘브롬화수소산염, 시클로헥실아민브롬화수소산염, 에틸아민염화수소산염, 1,3-디페닐구아니딘브롬화수소산염 및 2,3-디브로모-1-프로판올로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 솔더 페이스트용 플럭스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수지가 말레익 로진(rosin maleic resin) 및 수소 첨가 로진 에스테르(hydrogenated rosin ester)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 솔더 페이스트용 플럭스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 솔더 페이스트용 플럭스 전체 100 중량부에 대하여, 상기 수지가 15~25 중량부, 상기 가소제가 15~40 중량부, 상기 용제가 20~40 중량부, 상기 활성제가 1~4 중량부만큼 포함되는 솔더 페이스트용 플럭스.
  10. 제1항에 있어서,
    칙소제 및 분산제 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 솔더 페이스트용 플럭스.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 솔더 페이스트용 플럭스; 및
    솔더 파우더
    을 포함하는 솔더 페이스트.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 솔더 페이스트 전체 100 중량부에 대하여, 상기 솔더 페이스트용 플럭스가 8~15 중량부만큼 포함되는 솔더 페이스트.
  13. 수지, 가소제, 용제 및 활성제를 혼합하여 솔더 페이스트용 플럭스를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 가소제가 디부틸프탈레이트(dibutylphthalate, DBP), 벤질부틸프탈레이트(benzylbutylphthalate, BBP), 디옥틸프탈레이트(dioctylphthalate, DOP), 디옥틸세바케이트(dioctyl sebacate, DOS) 및 디옥틸아제레이트(dioctyl azelate, DOZ)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 솔더 페이스트용 플럭스의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 용제는 글리콜에테르류, 글리세린류 및 알코올류로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 솔더 페이스트용 플럭스의 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 활성제는 산을 포함하는 제1 활성제를 포함하는 솔더 페이스트용 플럭스의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 활성제는 할로겐계 물질을 포함하는 제2 활성제를 더 포함하는 솔더 페이스트의 제조 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 수지가 말레익 로진(rosin maleic resin) 및 수소 첨가 로진 에스테르(hydrogenated rosin ester)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 솔더 페이스트의 제조 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 솔더 페이스트용 플럭스의 제조 방법은,
    상기 가소제 및 상기 용제를 혼합하는 단계;
    상기 활성제를 첨가하여 혼합하는 단계; 및
    상기 수지를 첨가하여 혼합하는 단계
    를 포함하는 솔더 페이스트용 플럭스의 제조 방법.
  19. 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항의 솔더 페이스트용 플럭스의 제조 방법에 따라 제조된 솔더 페이스트용 플럭스를 준비하는 단계; 및
    상기 솔더 페이스트용 플럭스와 솔더 파우더를 혼합하는 단계
    를 포함하는 솔더 페이스트의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 솔더 파우더는 주석을 포함하는 무연 솔더 파우더인 솔더 페이스트의 제조 방법.
  21. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 개구부를 가지는 드라이 필름을 형성하는 단계;
    상기 개구부에 솔더 페이스트를 충진하는 단계;
    상기 솔더 페이스트를 리플로우하는 단계; 및
    상기 드라이 필름을 제거하는 단계
    를 포함하고,
    상기 드라이 필름이 아크릴계 물질을 포함하며,
    상기 솔더 페이스트가, 수지, 가소제, 용제 및 활성제를 포함하는 플럭스와, 솔더 파우더를 포함하고,
    상기 가소제가 디부틸프탈레이트(dibutylphthalate, DBP), 벤질부틸프탈레이트(benzylbutylphthalate, BBP), 디옥틸프탈레이트(dioctylphthalate, DOP), 디옥틸세바케이트(dioctyl sebacate, DOS) 및 디옥틸아제레이트(dioctyl azelate, DOZ)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 솔더 범프의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 용제는 글리콜에테르류, 글리세린류 및 알코올류로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 솔더 범프의 제조 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 활성제는 산을 포함하는 제1 활성제를 포함하는 솔더 범프의 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 활성제는 할로겐계 물질을 포함하는 제2 활성제를 더 포함하는 솔더 범프의 제조 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 수지가 말레익 로진(rosin maleic resin) 및 수소 첨가 로진 에스테르(hydrogenated rosin ester)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 솔더 범프의 제조 방법.
  26. 제21항 내지 제25항 중 어느 한 항의 솔더 범프의 제조 방법에 의하여 제조된 솔더 범프.
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