WO2019013589A1 - 반도체 고정용 자성 테이프 - Google Patents

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WO2019013589A1
WO2019013589A1 PCT/KR2018/007971 KR2018007971W WO2019013589A1 WO 2019013589 A1 WO2019013589 A1 WO 2019013589A1 KR 2018007971 W KR2018007971 W KR 2018007971W WO 2019013589 A1 WO2019013589 A1 WO 2019013589A1
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layer
semiconductor
chip
fixing
magnetic
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PCT/KR2018/007971
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김재영
신운서
천한진
이상원
정철화
김용우
김효민
오명석
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두성산업 주식회사
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    • H01L24/86—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using tape automated bonding [TAB]

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic tape for fixing semiconductor devices, and more particularly, to a magnetic tape for fixing semiconductor devices, which is excellent in adhesion with a solder ball fused to a lower surface of a semiconductor chip and a lower surface of the semiconductor chip,
  • a magnetic tape for semiconductor fixing which can prevent a back spill phenomenon in which a metal for shielding electromagnetic waves is penetrated and has an excellent adhesion with a cooling plate and a thermal conductivity to prevent or minimize damage of the semiconductor chip due to heat generated in the electromagnetic wave shielding step .
  • the semiconductor manufacturing process is divided into a pre-process and a post-process. After the patterning process of inserting a circuit on the wafer in the whole semiconductor process, the wafer is divided into small chip units in the subsequent process, So that the packaging can be safely protected.
  • the semiconductor chip In the packaging process, the semiconductor chip is protected from external stimuli such as chemical reaction and temperature change, and the noise caused by the interference with the adjacent chips, as well as the conductor connection process for allowing the chips cut to a small size to transmit and receive electrical signals.
  • external stimuli such as chemical reaction and temperature change, and the noise caused by the interference with the adjacent chips, as well as the conductor connection process for allowing the chips cut to a small size to transmit and receive electrical signals.
  • Such as an electromagnetic wave shielding process Such as an electromagnetic wave shielding process.
  • a process of loading a semiconductor package using a conventional laser cutting process will be described.
  • a semiconductor chip body 121 is mounted on a semiconductor fixing tape 110 on which a protective layer 111 and a chip fixing layer 112 are stacked.
  • the semiconductor chip 120 is loaded with the solder ball 122 on the surface of the semiconductor chip 120.
  • 110 in order to prevent the back-spill phenomenon in which the metal for shielding electromagnetic waves penetrates the lower surface of the semiconductor chip 120, 110) is cut with a laser to form a pocket into which the semiconductor chip can be loaded.
  • the electromagnetic wave shielding layer 130 is formed using the spray or sputtering method after the semiconductor chip 120 is loaded on the semiconductor fixing tape 110 having the pockets formed therein.
  • the back spill area A may be generated when the pockets are not accurately loaded at the positions where the pockets are formed. This may cause defective products.
  • the complexity of the process increases because a separate process such as a process must be performed.
  • conventional adhesive tapes used for semiconductor devices include an adhesive tape for fixing a lead frame, a tape for bonding a heat sink, a TAB (Tape Automated Bonding) tape, an LOC (Lead On Chip) tape, Is used for the purpose of improving the productivity and yield of the lead frame itself and the entire semiconductor assembly process by fixing the lead of the lead frame.
  • the chip is fixed on the lead frame by the lead frame maker, , Wire bonding, etc., and then sealed with an epoxy molding compound, so that the adhesive tape is contained in the semiconductor device package.
  • the above-mentioned tapes such as the adhesive tape for heat sink adhesion are included in the semiconductor package in the same manner as the lead frame fixing adhesive tape. Therefore, the adhesive tape for electronic parts has excellent adhesive strength as well as general reliability at the semiconductor level, workability at the time of taping, high temperature, humidity, voltage, etc. externally applied from assembly process of semiconductor device to finished product after assembly Of the material.
  • a heat-resistant base film such as a polyimide film is coated with a synthetic rubber base such as a polyacrylonitrile resin, a polyacrylate resin, a resol phenol resin or an acrylonitrile-butadiene copolymer
  • a synthetic rubber base such as a polyacrylonitrile resin, a polyacrylate resin, a resol phenol resin or an acrylonitrile-butadiene copolymer
  • the resin is used alone, or a point adhesive made by changing or mixing with another resin is applied, followed by a coating and drying step, and in the step B (the curing intermediate state of the thermosetting resin, the resin is softened by heating, A step of swelling when it comes into contact with but not completely melting or dissolving) is mainly used.
  • Such a pressure-sensitive adhesive tape has a low adhesive force at a high temperature, causing an excessive bleeding of the pressure-sensitive adhesive during taping, causing the pressure-sensitive adhesive to adhere to the taping device or scattered in unnecessary portions, resulting in defective semiconductor devices, The semiconductor may be damaged by heat generated in the shielding process.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device, which has excellent adhesion with a solder ball fused to a lower surface of a semiconductor chip and a lower surface of the semiconductor chip, It is possible to prevent the back spill phenomenon in which the metal for shielding electromagnetic waves penetrates the lower surface of the semiconductor chip and to improve the adhesion and the thermal conductivity with the cooling plate to prevent or minimize the damage of the semiconductor chip due to heat generated in the electromagnetic wave shielding process A magnetic tape for semiconductor fixing.
  • a semiconductor device comprising: a chip fixing layer for fixing the semiconductor chip in close contact with a bottom surface of a semiconductor chip having a stepped portion formed by a solder ball; And a magnetic thin film layer for preventing a back spill phenomenon in which a metal for shielding electromagnetic waves penetrates between a lower surface of the semiconductor chip and the chip fixing layer, a magnetic field dispersion layer comprising magnetic metal powder and a protective layer, to provide.
  • the thickness of the chip fixing layer may be 5 to 1000 mu m.
  • the metal thin film layer may be a metal foil made of a pure metal of Cu, Al, Sn or Fe, or an alloy containing any one of them, .
  • the magnetic metal powder may be selected from the group consisting of pure iron, carbonyl iron, iron-silicon alloy, iron-silicon-chromium alloy, -Si-Al alloy, Mn-Zn ferrite, Permalloy, and Mo-permalloy.
  • the protective layer may be any one selected from the group consisting of a polyethylene terephthalate film (PET film), a polyimide film (PI film), and a polyethylene film (PE film).
  • PET film polyethylene terephthalate film
  • PI film polyimide film
  • PE film polyethylene film
  • the magnetic field dispersion layer is interposed between the metal thin film layer and the protective layer, the thickness of the chip fixing layer is 5 ⁇ ⁇ or more and 90% or less of the height of the solder ball, The sum of the thicknesses of the chip fixing layer and the magnetic field dispersion layer is not less than 5 ⁇ ⁇ but not more than 90% of the height of the solder ball.
  • the magnetic metal powder may be included in an amount of 1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder.
  • the thickness of the magnetic field dispersion layer may be 10 to 200 ⁇ .
  • the chip fixing layer may include acrylic or silicone adhesive.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a semiconductor device, which includes a magnetic metal powder and which is brought into close contact with a lower surface of a semiconductor chip having a stepped portion due to a solder ball to form a chip fixing layer for fixing the semiconductor chip, And a metal thin film layer and a protective layer for preventing a back spill phenomenon in which a metal for shielding electromagnetic waves penetrates between the lower surface of the semiconductor chip and the chip fixing layer.
  • the magnetic tape for fixing according to the present invention has excellent adhesion with the solder balls fused to the lower surface of the semiconductor chip and the lower surface of the semiconductor chip to prevent the semiconductor fixing magnetic tape from lifting from the semiconductor chip,
  • the back spill phenomenon in which the metal for shielding electromagnetic waves penetrates the lower surface of the semiconductor chip is prevented and the thermal conductivity is excellent so that damage to the semiconductor chip due to heat generated in the electromagnetic wave shielding process can be prevented or minimized, It is possible to reduce the manufacturing cost and the defective rate of the product.
  • 1A is a schematic cross-sectional view illustrating a structure in which a semiconductor chip is loaded on a semiconductor fixing tape having pockets formed by a conventional laser cutting process.
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view illustrating a structure in which an electromagnetic wave shielding process is performed on a semiconductor chip loaded on a semiconductor fixing tape having pockets formed using a conventional laser cutting process.
  • 1C is a schematic cross-sectional view illustrating a structure in which a semiconductor chip mounted on a semiconductor fixing tape having pockets formed therein is subjected to an electromagnetic wave shielding process using a conventional laser cutting process.
  • FIG. 2A is a schematic diagram showing a semiconductor chip fixed on a magnetic tape for fixing semiconductor devices according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a schematic cross-sectional view illustrating a semiconductor chip fixed on a magnetic tape for fixing semiconductor devices according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional perspective view of a magnetic tape for fixing semiconductor devices according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional perspective view of a magnetic tape for fixing semiconductor devices according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a photograph of a lower surface of a semiconductor chip in which an electromagnetic wave shielding step is performed using the semiconductor fixing tape of Comparative Example 1.
  • 5B is a photograph of a lower surface of a semiconductor chip in which an electromagnetic wave shielding process is performed using a magnetic tape for fixing semiconductor devices according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a photograph of the semiconductor chip after fixing the semiconductor chip fixed on the semiconductor fixing magnetic tape according to the embodiment of the present invention.
  • pockets have to be formed on the film using a laser cutting process in order to prevent the back spill in the electromagnetic shielding process.
  • Back spill phenomenon may occur when unsatisfactory size and position conditions are not satisfied to prevent back spill phenomenon and additional process such as laser cutting process must be performed in the electromagnetic wave shielding process to increase the complexity of the process.
  • the adhesive tends to be excessively smeared during the taping operation, causing the adhesive to adhere to the taping device or scattered in unnecessary portions, resulting in defective semiconductor devices, There is a possibility that the semiconductor may be damaged by heat generated in the semiconductor device.
  • the adhesiveness to the semiconductor fixing tape and the cooling plate is low, so that the heat transfer effect is reduced or the electromagnetic shielding metal is not uniformly coated.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device, A magnetic tape for semiconductor fixing capable of preventing or minimizing damage of a semiconductor chip due to heat generated in the electromagnetic wave shielding step.
  • the magnetic tape for fixing includes a chip fixing layer for fixing the semiconductor chip in close contact with a lower surface of a semiconductor chip having a stepped portion due to a solder ball,
  • the deformed shape is retained to prevent damage of the chip from heat generated in the semiconductor shielding process of the sputtering or spraying method and to prevent the back spill phenomenon in which the metal for shielding electromagnetic waves penetrates between the lower surface of the semiconductor chip and the chip-
  • the protective layer 211 can prevent the metal thin film layer 213 from being sheared.
  • the protective layer any one selected from a polyethylene terephthalate film (PET film), a polyimide film (PI film) and a polyethylene film (PE film) may be used.
  • PET film polyethylene terephthalate film
  • PI film polyimide film
  • PE film polyethylene film
  • the thickness of the protective layer is not limited as long as it is flexible enough to serve as a tape. However, in order to prevent the lower surface of the semiconductor chip from being lifted by the elasticity of the protective layer, Preferably 5 to 100 mu m.
  • FIGS. 2A and 2B are schematic views of a semiconductor chip fixed on a magnetic tape for fixing before and after a semiconductor shielding process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is schematic views of a semiconductor chip fixed on a magnetic tape for fixing before and after a semiconductor shielding process according to an embodiment of the present invention.
  • the shape of the semiconductor fixing magnetic tape 210 is deformed along the outer periphery of the plurality of solder balls 222 welded to the lower surface of the semiconductor chip body 221 when the semiconductor chip 220 is loaded, And the shape of the magnetic tape 210 deformed by the softness and the magnetism of the metal thin film layer 213 in the magnetic tape 210 can be maintained without restoring.
  • FIG. 6 is a photograph of the semiconductor chip after fixing the semiconductor chip fixed on the semiconductor fixing magnetic tape according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 it can be seen that the shape of the magnetic tape deformed by the softness and the magnetism of the metal thin film layer in the magnetic tape can be maintained without restoring the shape of the magnetic tape for fixing according to the present invention.
  • This can prevent the phenomenon that the semiconductor chip is lifted from the semiconductor fixing magnetic tape by the solder ball after the semiconductor chip is fixed to the semiconductor fixing magnetic tape according to the present invention. Accordingly, in the semiconductor shielding process of sputtering and spraying It is possible to prevent a back spill phenomenon in which a metal for shielding electromagnetic waves penetrates between the lower surface of the semiconductor chip and the chip fixing layer.
  • the magnetic tape for semiconductor fixing according to the present invention includes the metal thin film layer 213, The semiconductor chip can be easily fixed regardless of its size.
  • the thickness of the metal thin film layer is less than 5 ⁇ ⁇ , the shape of the metal thin film layer may be restored or the metal thin film layer may be sheared when the semiconductor chip is loaded.
  • the thickness of the metal thin film layer is more than 100 m, the metal thin film layer is not easily deformed along the outer circumferential edge of the solder ball, or the thermal conductivity of the metal thin film layer is lowered, and the semiconductor chip is damaged by the heat generated in the semiconductor shielding process. It can be difficult.
  • the metal thin film layer may be a metal thin film commonly used in the art.
  • the metal thin film layer may be a metal foil made of a pure metal of Cu, Al, Sn, or Fe,
  • the metal foil is used as the metal foil layer, the effect of maintaining the shape of the deformed tape when the semiconductor chip is loaded is excellent and the heat conductivity is excellent, so that the heat generated during the semiconductor shielding process can be quickly transferred to the cooling plate, Thus, damage to the semiconductor chip can be prevented.
  • a metal thin film layer produced by a method of manufacturing a metal thin film layer known in the art without using a metal foil, for example, sputtering is difficult to be formed to a desired thickness in the present invention or is formed to a desired thickness, Shear phenomenon may occur.
  • the chip fixing layer serves to fix the chip in the semiconductor shielding process.
  • the chip-fixing layer may be formed using a pressure-sensitive adhesive commonly used in the art to fix a semiconductor, and may preferably be an acrylic or silicone pressure-sensitive adhesive.
  • the thickness of the chip fixing layer is less than 5 mu m, the semiconductor chip itself may not be fixed.
  • the thickness of the chip fixing layer is more than 1000 mu m, the thickness of the chip fixing layer may be excessively
  • the metal thin film layer may be thick and the shape of the metal thin film layer may be difficult to deform along the lower surface of the semiconductor chip and the outer circumferential edge of the solder ball, thereby causing a backspill phenomenon during the semiconductor shielding process.
  • the thickness of the chip fixing layer is 5 ⁇ ⁇ or more, 90% or less of the solder ball height, more preferably 5 ⁇ ⁇ or more, The thickness of the chip fixing layer may be 5 ⁇ ⁇ or more. If the thickness of the chip fixing layer is 90% or less of the height of the solder ball, the metal thin film layer may be easily deformed according to the peripheral surface of the semiconductor chip and the outer periphery of the solder ball. So that the chip fixing layer is brought into close contact with the lower surface of the semiconductor chip and the outer peripheral edge of the solder ball.
  • the metal thin film layer may be more easily deformed along the outer peripheral edge of the solder ball and the lower surface of the semiconductor chip, The effect that the fixing layer is brought into close contact with the lower surface of the semiconductor chip and the outer peripheral edge of the solder ball can be more excellent.
  • the thickness of the chip fixing layer may be changed to improve the effect that the metal thin film layer deforms along the outer peripheral edge of the semiconductor chip lower surface and the solder ball.
  • the sum of the thicknesses of the chip-fixing layer and the magnetic-field-dispersive layer is 5 m or more, 90% or less of the solder ball height, more preferably 5 m or more, If the sum of the thicknesses of the chip-fixing layer and the magnetic-field-dispersive layer is 5 m or more and the solder ball height is 90% or less, the metal foil layer is easily deformed along the outer periphery of the solder ball and the lower surface of the semiconductor chip So that the effect that the chip fixing layer adheres to the lower surface of the semiconductor chip and the outer peripheral edge of the solder ball can be excellent.
  • the metal foil layer is more easily deformed depending on the lower surface of the semiconductor chip and the outer periphery of the solder ball So that the effect that the chip fixing layer is brought into close contact with the outer peripheral edge of the solder ball and the lower surface of the semiconductor chip can be more excellent.
  • the magnetic metal dispersion powder may include a magnetic metal powder and a binder.
  • the magnetic metal powder may perform a magnetic field dispersing function.
  • the magnetic metal powder may improve the adhesion of the magnetic metal powder to the cooling plate. Can be improved.
  • the magnetic field dispersion layer includes the magnetic metal powder, the thermal conductivity of the tape can be further improved, so that the effect of cooling the heat generated in the semiconductor shielding process can be further improved.
  • the magnetic metal powder contained in the magnetic field dispersion layer may be selected from the group consisting of pure iron, carbonyl iron, Fe-Si alloy, Fe-Si-Cr alloy, Fe-Si- alloy, permalloy, and molybdenum permalloy), and more preferably carbonyl iron.
  • the magnetic domain dispersion layer may contain at least one selected from the group consisting of acrylic resin, silicone resin, epoxy resin, polyvinyl chloride resin, polyester resin, polyethylene resin and polyurethane resin.
  • the magnetic metal powder may be included in the magnetic field dispersion layer in an amount of 1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder. If the magnetic metal powder is included in an amount of less than 1 part by weight based on 100 parts by weight of the binder, The magnetic field dispersion effect is not expressed at a desired level or the adhesion between the magnetic tape and the cooling plate is lowered and the thermal conductivity of the magnetic tape may be lowered. When the magnetic tape dispersion is more than 90 parts by weight, The lower surface of the semiconductor chip may not be completely adhered to the tape when the semiconductor chip is fixed or may cause shearing of the metal thin film layer due to the protruded magnetic metal powders to lower the thermal conductivity of the metal thin film layer, .
  • the thickness of the magnetic field dispersion layer is less than 10 mu m, the magnetic metal powder may protrude from the surface of the magnetic field dispersion layer, The thermal conductivity of the metal thin film layer may be lowered due to the shear phenomenon of the metal thin film layer due to the magnetic metal powders not completely adhered to the tape or protruded.
  • the thickness exceeds 200 m the thickness of the tape itself increases and the thermal conductivity is lowered Damage to the semiconductor chip may occur due to heat generated in the semiconductor shielding process.
  • the stacking order of the protective layer, the magnetic field dispersing layer, the metal thin film layer, and the chip fixing layer included in the semiconductor fixing magnetic tape according to the present invention is such that the protective layer is the lowest part and the chip fixing layer is the uppermost part, The magnetic thin-film layer, and the chip-immobilization layer may be stacked in this order.
  • a magnetic tape for semiconductor fixing includes a chip fixing layer for fixing the semiconductor chip in close contact with a lower surface of a semiconductor chip having a stepped portion due to a solder ball,
  • the deformed shape is maintained after the shape is deformed so as to be closely contacted with the semiconductor chip so that the chip is prevented from being damaged from the heat generated in the sputtering or spray type semiconductor shielding process and the electromagnetic wave shielding metal is permeated between the lower surface of the semiconductor chip and the chip fixing layer
  • the magnetic metal powder in the chip fixing layer so as not to include a separate magnetic field dispersion layer, and to perform the role of dispersing the magnetic field and increasing the adhesion with the cooling plate.
  • the structure of the protective layer, the metal thin film layer, the chip fixing layer, and the magnetic metal powder contained in the magnetic tape for semiconductor fixing is the same as the above-mentioned contents, and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the semiconductor fixing magnetic tape 400 includes a protective layer 410, a metal thin film layer 430, and a chip fixing layer 420 including a magnetic metal powder and a binder for fixing the semiconductor chip
  • the chip fixing layer 420 including the binder for fixing the semiconductor chip without the magnetic field dispersion layer may have the effect of improving the magnetic field dispersion effect and the adhesion with the cooling plate by including the magnetic metal powder.
  • the binder containing the chip fixing layer may be a binder having adhesive property, which is generally used in the art to fix a semiconductor, and may preferably be an acrylic or silicone adhesive.
  • a silicone resin as a binder 100 parts by weight of a silicone resin as a binder, and 60 parts by weight of carbonyl iron and a solvent were mixed to prepare a composition for forming a magnetic field dispersed layer.
  • the composition for forming a magnetic field dispersion layer was coated on a PET film (thickness: 12 mu m) as a protective layer to form a magnetic field dispersion layer (thickness: 50 mu m).
  • an aluminum foil (thickness: 12 mu m) was provided as a metal thin film layer on the magnetic field dispersion layer.
  • a silicon fixing agent layer was applied on the metal thin film layer to form a chip fixing layer (thickness: 10 mu m) to prepare a magnetic tape for semiconductor fixing.
  • An aluminum layer was formed in the same manner as in Example 1 except that a sputtering device was used in place of the aluminum foil to produce a semiconductor fixing tape.
  • 5A and 5B are photographs of the lower surface of the semiconductor chip in which the electromagnetic wave shielding step was performed using the PI tape of Comparative Example 1 and the magnetic tape for fixing semiconductor of Example 1, respectively.
  • Example 1 The magnetic tape for semiconductor fixation of Example 1 and the PI tape of Comparative Example were measured for thermal conductivity according to ASTM E1530. The results are shown in Table 1 below.
  • the magnetic tape for fixing according to Example 1 has a significantly higher thermal conductivity than the PI tape according to Comparative Example 1.

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Abstract

본 발명은 반도체 고정용 테이프 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스프레이 또는 스퍼터링 방식의 반도체 차폐 공정에서 반도체 칩의 하부 면에 전자파 차폐용 금속이 침투되는 백스필 현상을 방지함과 동시에 냉각판과의 밀착력 및 열전도율이 우수하여 상기 스퍼터링 및 스프레이 공정에서 발생하는 열에 의한 반도체 칩의 손상을 방지 또는 최소화할 수 있는 반도체 고정용 테이프 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

반도체 고정용 자성 테이프
본 발명은 반도체 고정용 자성 테이프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 칩 하부면 및 상기 반도체 칩 하부면에 융착된 솔더볼과 밀착력이 우수하여 스프레이 또는 스퍼터링 방식의 반도체 차폐 공정에서 반도체 칩의 하부 면에 전자파 차폐용 금속이 침투되는 백스필 현상을 방지함과 동시에 냉각판과의 밀착력 및 열전도율이 우수하여 상기 전자파 차폐 공정에서 발생하는 열에 의한 반도체 칩의 손상을 방지 또는 최소화할 수 있는 반도체 고정용 자성 테이프에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정은 전공정과 후공정으로 나뉘며, 반도체 전공정에서 웨이퍼 상에 회로를 새겨 넣는 패터닝(patterning) 과정을 마치고 나면 후공정에서 웨이퍼를 작은 칩 단위로 쪼개고, 외부의 다양한 자극으로부터 반도체 칩을 안전하게 보호할 수 있는 패키징(packaging)을 수행하게 된다.
패키징 공정에서는 작은 크기로 절단된 칩이 전기적 신호를 송수신할 수 있도록 하기 위한 도체 연결 공정과 함께, 화학적 반응이나 온도 변화 등 외부 자극으로부터 반도체 칩을 보호하고, 인접하는 칩과의 간섭으로 인한 노이즈를 방지하기 위한 전자파 차폐 공정 등 추가 공정들이 이루어진다.
한편, 반도체 패키지 하부면에 다수의 솔더볼이 형성되어 있는 BGA 반도체 패키지를 스퍼터링 또는 스프레이 방식으로 전자파 차폐 공정을 수행할 경우, 상기 반도체 패키지 하부면에 형성된 솔더볼에 의하여 반도체 패키지 하부면에 전자파 차폐용 금속이 침투할 수 있는 공간이 발생하고, 전자파 차폐 공정 시 이러한 공간으로 전자파 차폐용 금속이 침투하여 반도체 소자의 불량을 야기하는 백스필(back spill) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
도 1a를 참조하여 종래의 레이저 컷 공정을 이용한 반도체 패키지 로딩 과정을 설명하면, 보호층(111) 및 칩 고정층(112)이 적층된 반도체 고정용 테이프(110) 상에 반도체 칩 본체(121) 하부 면에 솔더볼(122)이 융착된 반도체 칩(120)을 로딩하게 되는데, 이 때 상기 반도체 칩(120)의 하부 면에 전자파 차폐용 금속이 침투하는 백스필 현상을 방지하기 위하여 반도체 고정용 테이프(110) 상부 면 중 일부를 레이저로 컷팅하여 반도체 칩이 로딩될 수 있는 포켓을 형성한다.
상기 포켓이 형성된 반도체 고정용 테이프(110) 상에 반도체 칩(120)을 로딩한 후, 스프레이 또는 스퍼터링 방법을 사용하여 전자파 차폐층(130)을 형성하였으나, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이 반도체 칩 로딩 시 포켓이 형성된 위치에 정확하게 로딩되지 않을 경우 백스필 영역(A)이 발생할 수 있고, 이는 제품의 불량을 야기할 수 있고, 칩 고정층(112) 상부 면에 포켓을 형성하기 위해 레이저 컷 공정과 같은 별도의 공정을 실시하여야 하기 때문에 공정의 복잡성이 증가하는 문제점이 있다.
다른 한편, 반도체 장치에 사용되는 종래의 접착테이프에는 리드 프레임 고정용 접착테이프, 방열판 접착용 테이프, TAB(Tape Automated Bonding) 테이프, LOC(Lead On Chip) 테이프 등이 있는데, 리드 프레임 고정용 접착테이프는 리드 프레임의 리드를 고정하여 리드 프레임 자체 및 반도체 조립 공정 전체의 생산성 및 수율 향상을 목적으로 사용되며, 일반적으로 리드 프레임 제조자에 의해 리드 프레임 위에 고정이 되고 반도체 조립업체에게 이송되어 반도체 칩을 탑재, 와이어 본딩 등의 공정을 마친 후 에폭시 몰딩 컴파운드로 밀봉하게 되므로 접착테이프는 반도체 기구 패키지 내에 포함된다. 또한 상술한 방열판 접착용 접착테이프 등의 테이프들도 리드 프레임 고정용 점접착테이프와 마찬가지로 반도체 패키지 내에 포함된다. 따라서, 전자 부품용 점접착 테이프에는 우수한 점접착력은 물론 반도체 수준에서의 일반적인 신뢰성 및 테이핑 시 작업성, 반도체 장치의 조립 공정에서부터 조립 이후의 완제품으로 사용될 때까지 외부로부터 가해지는 고온, 습도, 전압 등의 가혹 조건을 견딜 수 있는 충분한 물성을 갖추어야 한다.
이와 같은 용도로 사용된 전자부품용 점접착테이프로는 폴리이미드 필름과 같은 내열성 베이스 필름 상에 폴리아크릴로니트릴 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 레졸 페놀 수지 또는 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체등의 합성고무계 수지가 단독으로 사용되거나, 다른 수지로 변경 또는 혼합하여 이루어진 점접착제가 도포되고 코팅과 건조 단계를 거쳐 B단계(열경화성 수지의 경화 중간 상태. 그 상태에서의 수지는 가열하면 연화하고 특정 종류의 용제에 접하면 팽윤하지만 완전히 용융 또는 용해하지는 않는 단계)로 전환된 점접착테이프가 주로 사용되고 있다.
그러나, 이러한 점접착테이프는 고온에서 점착력이 낮아 테이핑 작업시 점접착제의 과도한 번짐 현상이 발생하여 점접착제가 테이핑 장치에 묻거나 불필요한 부위에 흩어져 반도체 장치의 불량을 야기하고, 열 전달 기능이 없어 반도체 차폐 공정상 발생하는 열에 의해 반도체가 손상될 우려가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하려는 기술적 과제는 반도체 칩 하부면 및 상기 반도체 칩 하부면에 융착된 솔더볼과 밀착력이 우수하여 스프레이 또는 스퍼터링 방식의 반도체 차폐 공정에서 반도체 칩의 하부 면에 전자파 차폐용 금속이 침투하는 백스필 현상을 방지함과 동시에 냉각판과의 밀착력 및 열전도율이 우수하여 상기 전자파 차폐 공정에서 발생하는 열에 의한 반도체 칩의 손상을 방지 또는 최소화할 수 있는 반도체 고정용 자성 테이프를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 솔더 볼로 인해 단차가 형성된 반도체 칩 하부면과 밀착되어 상기 반도체 칩을 고정시키기 위한 칩 고정층, 스퍼터링 또는 스프레이 방식의 반도체 차폐 공정상 발생하는 열로부터 칩의 손상 방지 및 반도체 칩의 하부 면과 상기 칩 고정층 사이에 전자파 차폐용 금속이 침투되는 백스필 현상을 방지하기 위한 금속 박막층, 자성체 금속 분말을 포함하는 자기장 분산층 및 보호층을 포함하는 반도체 고정용 자성 테이프를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 칩 고정층의 두께는 5 ~ 1000 ㎛일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 금속 박막층은 Cu, Al, Sn 또는 Fe의 순금속 또는 이 중 선택된 어느 하나를 포함하는 합금으로 이루어지고 5 ~ 100㎛의 두께를 갖는 금속박(metal foil)일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 자성체 금속 분말은 순철, 카보닐철, 철-규소 합금(Fe-Si alloy), 철-규소-크롬 합금(Fe-Si-Cr alloy), 샌더스트(Fe-Si-Al alloy), 망간-아연 페라이트(Mn-Zn ferrite), 퍼멀로이(Permalloy) 및 몰리브덴 퍼멀로이(Mo-permalloy)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 보호층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET film), 폴리이미드 필름(PI film) 및 폴리에틸렌 필름(PE film) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 자기장 분산층은 상기 금속 박막층 및 보호층 사이에 개재되고 상기 칩 고정층의 두께가 5 ㎛ 이상이되 상기 솔더 볼 높이의 90% 이하이거나, 상기 칩 고정층 및 금속 박막층 사이에 개재되고 상기 칩 고정층과 자기장 분산층의 두께의 합이 5 ㎛ 이상이되 상기 솔더 볼 높이의 90% 이하일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 자성체 금속 분말은 상기 바인더 100중량부에 대하여 1 ~ 90중량부로 포함될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 자기장 분산층의 두께는 10 ~ 200㎛일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 칩 고정층은 아크릴 또는 실리콘 점착제를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 자성체 금속 분말을 포함하고, 솔더 볼로 인해 단차가 형성된 반도체 칩 하부면과 밀착되어 상기 반도체 칩을 고정시키기 위한 칩 고정층, 스퍼터링 또는 스프레이 방식의 반도체 차폐 공정상 발생하는 열로부터 칩의 손상 방지 및 반도체 칩의 하부 면과 상기 칩 고정층 사이에 전자파 차폐용 금속이 침투되는 백스필 현상을 방지하기 위한 금속 박막층 및 보호층을 포함하는 반도체 고정용 자성 테이프를 제공한다.
본 발명에 따른 반도체 고정용 자성 테이프는 반도체 칩 하부면 및 상기 반도체 칩 하부면에 융착된 솔더볼과 밀착력이 우수하여 반도체 고정용 자성 테이프가 반도체 칩으로부터 들뜨는 현상을 방지하여 전자파 차폐용 금속을 균일하게 코팅할 수 있으며, 반도체 칩의 하부 면에 전자파 차폐용 금속이 침투하는 백스필 현상을 방지함과 동시에 열전도율이 우수하여 전자파 차폐 공정에서 발생하는 열에 의한 반도체 칩의 손상을 방지 또는 최소화할 수 있어 반도체 제조 원가 절감 및 제품의 불량률을 감소시킬 수 있다.
도 1a는 종래의 레이저 컷팅 공정을 이용하여 포켓이 형성된 반도체 고정용 테이프 상에 반도체 칩이 로딩된 구조를 도시한 단면 모식도이다.
도 1b는 종래의 레이저 컷팅 공정을 이용하여 포켓이 형성된 반도체 고정용 테이프 상에 로딩된 반도체 칩에 대하여 전자파 차폐 공정이 수행된 구조를 도시한 단면 모식도이다.
도 1c는 종래의 레이저 컷팅 공정을 이용하여 포켓이 형성된 반도체 고정용 테이프 상에 로딩된 반도체 칩에 대하여 전자파 차폐 공정이 수행된 구조를 도시한 단면 모식도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 고정용 자성 테이프 상에 고정되는 반도체 칩을 도시한 모식도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 고정용 자성 테이프 상에 고정된 반도체 칩을 도시한 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 고정용 자성 테이프의 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 고정용 자성 테이프의 단면 사시도이다.
도 5a는 비교예1의 반도체 고정용 테이프를 사용하여 전자파 차폐 공정을 수행한 반도체 칩 하부 면의 사진이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 고정용 자성 테이프를 사용하여 전자파 차폐 공정을 수행한 반도체 칩 하부 면의 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 고정용 자성 테이프 상에 고정되어 있던 반도체 칩을 제거한 후의 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
상술한 바와 같이 폴리이미드 필름과 같은 기존의 반도체 고정용 테이프는 전자파 차폐 공정 시 백스필 현상을 방지하기 위하여 레이저 컷 공정을 이용하여 필름 상에 포켓을 형성하여야 했으며, 이러한 포켓은 반도체 칩 하부 면의 백스필 현상을 방지하기에 적절한 크기 및 위치 조건을 불만족할 시 백스필 현상이 발생할 수 있고, 전자파 차폐 공정 시 레이저 컷 공정과 같은 추가 공정을 수행해야 하기 때문에 공정의 복잡성이 증가하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 반도체 고정용 테이프는 경도가 낮아 테이핑 작업시 접착제의 과도한 번짐 현상이 발생하여 접착제가 테이핑 장치에 묻거나 불필요한 부위에 흩어져 반도체 장치의 불량을 야기하고, 열 전달 기능이 없어 반도체 차폐 공정상 발생하는 열에 의해 반도체가 손상될 우려가 있었다. 이 뿐만 아니라, 반도체 고정용 테이프 및 냉각판과의 밀착성이 낮아 열 전달 효과가 감소되거나 전자파 차폐용 금속이 균일하게 코팅되지 않는 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 스퍼터링 또는 스프레이 방식의 반도체 차폐 공정에서 반도체 칩의 하부 면에 전자파 차폐용 금속이 침투하는 백스필 현상을 방지함과 동시에 냉각판과의 밀착력 및 열전도율이 우수하여 상기 전자파 차폐 공정에서 발생하는 열에 의한 반도체 칩의 손상을 방지 또는 최소화할 수 있는 반도체 고정용 자성 테이프를 제공한다.
구체적으로 본 발명에 따른 반도체 고정용 자성 테이프는 솔더 볼로 인해 단차가 형성된 반도체 칩 하부면과 밀착되어 상기 반도체 칩을 고정시키기 위한 칩 고정층, 상기 칩 고정층이 상기 솔더 볼의 외주연을 따라 밀착되도록 형상이 변형된 후 변형된 형상이 유지되어 스퍼터링 또는 스프레이 방식의 반도체 차폐 공정상 발생하는 열로부터 칩의 손상 방지 및 반도체 칩의 하부 면과 상기 칩 고정층 사이에 전자파 차폐용 금속이 침투되는 백스필 현상을 방지하기 위한 금속 박막층, 자성체 금속 분말을 포함하는 자기장 분산층 및 보호층을 포함한다.
먼저, 본 발명의 반도체 고정용 자성 테이프에 포함되는 보호층에 대하여 설명한다.
상기 보호층(211)은 금속 박막층(213)의 전단현상을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 보호층으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET film), 폴리이미드 필름(PI film) 및 폴리에틸렌 필름(PE film) 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 보호층의 두께는 테이프의 역할을 수행할 수 있을 정도의 가요성을 갖는 두께라면 제한되지 않으나, 반도체 칩 고정 시 솔더 볼에 의해 반도체 칩 하부 면이 상기 보호층의 탄성에 의해 들뜨지 않도록 하기 위하여 바람직하게는 5~100 ㎛일 수 있다.
다음으로, 본 발명의 반도체 고정용 자성 테이프에 포함되는 금속 박막층에 대하여 설명한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 고정용 자성 테이프 상에 고정된 반도체 칩의 반도체 차폐 공정 수행 전 후에 대한 모식도이다.
도 2b에 도시된 바와 같이 반도체 칩(220) 로딩 시 상기 반도체 칩 본체(221) 하부 면에 융착된 복수개의 솔더 볼(222)의 외주연을 따라 반도체 고정용 자성 테이프(210)의 형상이 변형될 수 있으며, 상기 자성 테이프(210) 내 금속 박막층(213)의 연성 및 자성에 의하여 변형된 자성 테이프(210)의 형상이 복원되지 않고 유지될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 고정용 자성 테이프 상에 고정되어 있던 반도체 칩을 제거한 후의 사진이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 반도체 고정용 자성 테이프는 상기 자성 테이프 내 금속 박막층의 연성 및 자성에 의하여 변형된 자성 테이프의 형상이 복원되지 않고 유지될 수 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 반도체 칩이 본 발명에 따른 반도체 고정용 자성 테이프에 고정된 후 상기 솔더 볼에 의해 반도체 칩이 반도체 고정용 자성 테이프로부터 들뜨는 현상을 방지할 수 있으며, 이에 따라 스퍼터링 및 스프레이 방식의 반도체 차폐 공정에서 반도체 칩의 하부 면과 칩고정층 사이에 전자파 차폐용 금속이 침투하는 백스필 현상을 방지할 수 있다. 또한, 종래 엘라스토머(elastomer)를 구비하는 반도체 고정용 테이프는 반도체 칩 하부면에 융착된 솔더 볼의 크기가 클 경우, 일 예로 솔더 볼의 직경이 150㎛ 이상일 경우 반도체 칩 로딩 시 상기 엘라스토머의 탄성에 의해 반도체 칩 하부면과 반도체 고정용 테이프 간 공간이 발생하여 반도체 차폐 공정에서 백스필 현상이 발생하는 문제점이 있었으나, 본 발명의 반도체 고정용 자성테이프는 금속 박막층(213)을 구비함으로써, 솔더 볼의 크기와 관계 없이 반도체 칩의 고정이 용이한 장점이 있다.
상기 금속 박막층의 두께는 5 ~ 100 ㎛일 수 있고, 만일 상기 금속 박막층의 두께가 5㎛ 미만일 경우, 반도체 칩 로딩 시 변형된 금속 박막층의 형상이 복원되거나 금속 박막층의 전단 현상이 발생할 우려가 있고, 100 ㎛를 초과할 경우, 금속 박막층이 솔더 볼의 외주연을 따라 변형되기 어렵거나 금속 박막층의 열전도율이 저하되어 반도체 차폐 공정에서 발생하는 열에 의하여 반도체 칩이 손상되는 등 본 발명의 목적을 달성하기에 어려울 수 있다.
또한 상기 금속 박막층은 당업계에서 통상적으로 사용하는 금속 소재의 박막을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 Cu, Al, Sn 또는 Fe의 순금속 또는 이 중 선택된 어느 하나를 포함하는 합금으로 이루어진 금속박(metal foil)을 사용할 수 있으며, 상기 금속 박막층으로 금속박을 사용할 경우 반도체 칩 로딩 시 변형된 테이프의 형상이 유지되는 효과가 우수함과 동시에 열전도율이 우수하여 반도체 차폐 공정상 발생하는 열을 냉각판으로 빠르게 전달할 수 있고, 이에 따라 반도체 칩의 손상을 방지할 수 있다. 만일, 금속박을 사용하지 않고 당업계에서 공지된 금속 박막층의 제조 방법, 일예로 스퍼터링과 같은 방법으로 제조한 금속 박막층은 본 발명에서 목적하는 두께로 형성하기 어렵거나 목적하는 두께로 형성하더라도 금속 박막층의 전단 현상이 발생할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 반도체 고정용 자성 테이프에 포함되는 칩 고정층에 대하여 설명한다.
상기 칩 고정층은 반도체 차폐 공정 상에서 칩을 고정하는 역할을 한다.
상기 칩 고정층은 당업계에서 통상적으로 반도체를 고정시키는데 사용되는 점착제를 이용하여 형성될 수 있으며, 바람직하게는 아크릴 또는 실리콘 점착제일 수 있다.
상기 칩 고정층의 두께는 5 ~ 1000 ㎛일 수 있으며, 만일 상기 칩 고정층의 두께가 5㎛ 미만일 경우, 반도체 칩 자체가 고정되지 않을 수 있고, 1000㎛를 초과할 경우, 칩 고정층의 두께가 과도하게 두꺼워서 금속 박막층이 반도체 칩 하부 면과 솔더 볼의 외주연에 따라 형상이 변형되기 어려울 수 있으며, 이에 따라 반도체 차폐 공정 중에 백스필 현상이 발생될 우려가 있다.
상기 자기장 분산층이 상기 금속 박막층 및 보호층 사이에 개재될 경우, 상기 칩 고정층의 두께는 5 ㎛ 이상이되, 상기 솔더 볼 높이의 90% 이하, 더욱 바람직하게는 5 ㎛ 이상이되, 상기 솔더 볼 높이의 60% 이하일 수 있으며, 상기 칩 고정층의 두께는 5 ㎛ 이상이되, 상기 솔더 볼 높이의 90% 이하일 경우 금속 박막층이 반도체 칩 하부 면과 솔더 볼의 외주연에 따라 형상이 변형되기에 용이할 수 있고, 이에 따라 칩 고정층이 상기 반도체 칩 하부면과 솔더 볼의 외주연에 밀착되는 효과가 우수할 수 있다. 또한 상기 칩 고정층의 두께는 5 ㎛ 이상이되, 상기 솔더 볼 높이의 60% 이하일 경우 금속 박막층이 반도체 칩 하부 면과 솔더 볼의 외주연에 따라 형상이 변형되기에 더욱 용이할 수 있고, 이에 따라 칩 고정층이 상기 반도체 칩 하부면과 솔더 볼의 외주연에 밀착되는 효과가 더욱 우수할 수 있다.
또한, 상기 자기장 분산층이 상기 칩 고정층 및 금속 박막층 사이에 개재될 경우 상기 금속 박막층이 반도체 칩 하부 면과 솔더 볼의 외주연에 따라 형상이 변형되는 효과를 향상시키기 위하여 상기 칩 고정층의 두께는 변경될 수 있으며, 이 경우 상기 칩 고정층과 자기장 분산층의 두께의 합이 5 ㎛ 이상이되, 상기 솔더 볼 높이의 90% 이하, 더욱 바람직하게는 5 ㎛ 이상이되, 상기 솔더 볼 높이의 60% 이하일 수 있으며, 상기 칩 고정층과 자기장 분산층의 두께의 합이 5 ㎛ 이상이되, 상기 솔더 볼 높이의 90% 이하일 경우 금속 박막층이 반도체 칩 하부 면과 솔더 볼의 외주연에 따라 형상이 변형되기에 용이할 수 있고, 이에 따라 칩 고정층이 상기 반도체 칩 하부면과 솔더 볼의 외주연에 밀착되는 효과가 우수할 수 있다. 또한 상기 칩 고정층과 자기장 분산층의 두께의 합이 5 ㎛ 이상이되, 상기 솔더 볼 높이의 60% 이하일 경우 금속 박막층이 반도체 칩 하부 면과 솔더 볼의 외주연에 따라 형상이 변형되기에 더욱 용이할 수 있고, 이에 따라 칩 고정층이 상기 반도체 칩 하부면과 솔더 볼의 외주연에 밀착되는 효과가 더욱 우수할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 반도체 고정용 자성 테이프에 포함되는 자기장 분산층에 대하여 설명한다.
상기 자기장 분산층은 자성체 금속 분말 및 바인더를 포함하며, 상기 자성체 금속 분말은 자기장 분산 기능을 수행할 수 있고, 이와 동시에 상기 자성체 금속 분말의 자성으로 인해 냉각판과의 밀착성이 향상됨에 따라 테이프의 열전도율이 향상될 수 있다. 또한, 상기 자기장 분산층은 자성체 금속 분말을 포함함으로써 보다 테이프의 열전도율을 향상시킬 수 있으므로 반도체 차폐 공정상 발생하는 열을 냉각시키는 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 자기장 분산층에 포함되는 자성체 금속 분말은 순철, 카보닐철, 철-규소 합금(Fe-Si alloy), 철-규소-크롬 합금(Fe-Si-Cr alloy), 샌더스트(Fe-Si-Al alloy), 퍼멀로이(Permalloy) 및 몰리브덴 퍼멀로이(Mo-permalloy))로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상, 더욱 바람직하게는 카보닐 철일 수 있다.
상기 자기장 분산층은 자성체 금속 분말의 에 포함되는 바인더는 아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지 및 폴리우레탄 수지 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 자성체 금속 분말은 상기 바인더 100중량부에 대하여 1 ~ 90중량부로 자기장 분산층에 포함될 수 있으며, 만일 상기 자성체 금속 분말이 상기 바인더 100중량부에 대하여 1중량부 미만으로 포함될 경우, 자기장 분산층의 자기장 분산 효과가 목적하는 수준으로 발현되지 않거나 제조되는 자성 테이프와 냉각판과의 밀착력이 저하되어 자성 테이프의 열전도율이 저하될 수 있고, 90중량부를 초과할 경우 자기장 분산층 표면에 자성체 금속 분말들이 돌출되어 반도체 칩 고정 시 반도체 칩 하부면이 테이프와 완전히 밀착되지 않거나 돌출된 자성체 금속 분말들에 의하여 금속 박막층의 전단 현상을 야기하여 금속 박막층의 열전도율을 저하시키는 등 본 발명의 목적을 달성하기에 어려울 수 있다.
한편, 상기 자기장 분산층의 두께는 10 ~ 200㎛일 수 있으며, 만일 상기 자기장 분산층의 두께가 10㎛ 미만일 경우, 자기장 분산층 표면에 자성체 금속 분말들이 돌출되어 반도체 칩 고정 시 반도체 칩 하부면이 테이프와 완전히 밀착되지 않거나 돌출된 자성체 금속 분말들에 의하여 금속 박막층의 전단 현상을 야기하여 금속 박막층의 열전도율을 저하될 수 있고, 200㎛를 초과할 경우 테이프 자체의 두께가 증가하여 열전도율이 저하되고 이에 따라 반도체 차폐 공정에서 발생하는 열에 의하여 반도체 칩의 손상이 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 고정용 자성 테이프에 포함되는 보호층, 자기장 분산층, 금속 박막층 및 칩 고정층의 적층 순서는 보호층이 최하부, 칩 고정층이 최상부에 위치하되, 자기장 분산층 및 금속 박막층의 적층 순서는 바뀔 수 있으며, 바람직하게는 보호층, 자기장 분산층, 금속 박막층 및 칩 고정층 순으로 적층될 수 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이 보호층, 금속 박막층, 자기장 분산층 및 칩 고정층 순으로 적층될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 또 다른 양태의 반도체 고정용 자성 테이프는 솔더 볼로 인해 단차가 형성된 반도체 칩 하부면과 밀착되어 상기 반도체 칩을 고정시키기 위한 칩 고정층, 상기 칩 고정층이 상기 솔더 볼의 외주연을 따라 밀착되도록 형상이 변형된 후 변형된 형상이 유지되어 스퍼터링 또는 스프레이 방식의 반도체 차폐 공정상 발생하는 열로부터 칩의 손상 방지 및 반도체 칩의 하부 면과 상기 칩 고정층 사이에 전자파 차폐용 금속이 침투되는 백스필 현상을 방지하기 위한 금속 박막층 및 보호층을 포함하고 상기 칩 고정층은 자성체 금속 분말을 포함한다. 이 경우 별도의 자기장 분산층을 포함하지 않고, 상기 칩 고정층에 자성체 금속 분말을 포함시켜 칩 고정층이 자기장 분산 및 냉각판과 밀착력을 증가시키는 역할까지 수행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태의 반도체 고정용 자성 테이프에 포함되는 보호층, 금속 박막층, 칩 고정층 및 자성체 금속 분말의 구성은 앞서 상술한 내용과 동일하기 때문에 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반도체 고정용 자성 테이프의 단면 모식도이다. 도 4를 참조하면, 상기 반도체 고정용 자성 테이프(400)는 보호층(410), 금속 박막층(430) 및 자성체 금속 분말 및 반도체 칩을 고정하기 위한 바인더를 포함하는 칩 고정층(420)을 포함하며, 자기장 분산층을 별도로 구비하지 않고 반도체 칩을 고정하기 위한 바인더를 포함하는 칩 고정층 (420)이 자성체 금속 분말을 포함함으로써 자기장 분산 효과 및 냉각판과의 밀착력을 향상 효과를 가질 수 있다.
상기 칩 고정층 포함되는 바인더는 당업계에서 통상적으로 반도체를 고정시키는데 사용되는 점착 성능이 있는 바인더를 이용할 수 있으며, 바람직하게는 아크릴 또는 실리콘 점착제일 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
(실시예1)
바인더로서 100중량부의 실리콘 수지, 및 60중량부의 카보닐철 및 용매를 혼합하여 자기장 분산층 형성용 조성물을 제조하였다. 제조된 자기장 분산층 형성용 조성물을 보호층으로서 PET 필름(두께: 12 ㎛) 상에 코팅하여 자기장 분산층(두께: 50 ㎛)을 형성하였다. 다음으로, 상기 자기장 분산층 상에 금속 박막층으로서 알루미늄 포일(두께: 12 ㎛)을 구비하였다. 상기 금속 박막층 상에 실리콘 점착제를 도포하여 칩 고정층(두께: 10㎛)을 형성하여 반도체 고정용 자성 테이프를 제조하였다.
(실시예2)
실시예1과 동일하게 실시하되, 알루미늄 포일 대신 스퍼터링 장치를 이용하여 알루미늄 층을 형성하여 반도체 고정용 테이프를 제조하였다.
(비교예1)
폴리이미드 필름(두께: 12 ㎛)상에 내열성 실리콘 점착층(두께: 10㎛)이 형성된 PI 테이프를 준비하였다.
(실험예1)
실시예1 및 실시예2의 자성 테이프 및 비교예1의 PI 테이프 상에 반도체 칩(솔더 볼의 높이: 30㎛)을 고정시킨 후, 타겟 금속으로 은(Ag)을 사용한 스퍼터링 방식으로 전자파 차폐 공정을 실시하였다. 전자파 차폐 공정을 수행한 후, 반도체 칩 하부 면에 은(Ag)에 의한 백스필 현상이 발생하였는지 확인하였다.
5a 및 도 5b는 각각 비교예1의 PI 테이프 및 실시예1의 반도체 고정용 자성 테이프를 이용하여 전자파 차폐 공정을 수행한 반도체 칩 하부 면의 사진이다.
도 5a를 참조하면, 반도체 칩 가장자리 부분에 은이 침투되어 백스필 현상이 발생한 것을 확인할 수 있다.
반면, 도 5b를 참조하면, 백스필 현상이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.
한편, 실시예2에 따른 반도체 고정용 테이프는 알루미늄 층의 전단 현상이 발생하여 반도체 칩 고정 시 반도체 고정용 자성 테이프가 반도체 칩 하부면과 밀착되지 않고 들뜨는 현상이 발생하였다.
(실험예2)
실시예1의 반도체 고정용 자성 테이프 및 비교예의 PI 테이프를 ASTM E1530에 준거하여 열전도율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
구분 열전도율(W/mK)
실시예1 2.55
비교예1 0.8
상기 표 1을 참조하면, 실시예1에 따른 반도체 고정용 자성 테이프의 열전도율이비교예1에 따른 PI 테이프보다 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다. 이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 솔더 볼로 인해 단차가 형성된 반도체 칩 하부면과 밀착되어 상기 반도체 칩을 고정시키기 위한 칩 고정층;
    스퍼터링 또는 스프레이 방식의 반도체 차폐 공정상 발생하는 열로부터 칩의 손상 방지 및 반도체 칩의 하부 면과 상기 칩 고정층 사이에 전자파 차폐용 금속이 침투되는 백스필 현상을 방지하기 위한 금속 박막층;
    자성체 금속 분말 및 바인더를 포함하는 자기장 분산층; 및
    보호층;
    을 포함하는 반도체 고정용 자성 테이프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 칩 고정층의 두께는 5 ~ 1000 ㎛인 반도체 고정용 자성 테이프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 박막층은 Cu, Al, Sn 또는 Fe의 순금속 또는 이 중 선택된 어느 하나를 포함하는 합금으로 이루어지고 5 ~ 100㎛의 두께를 갖는 금속박(metal foil)인 반도체 고정용 자성 테이프
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자성체 금속 분말은 순철, 카보닐철, 철-규소 합금(Fe-Si alloy), 철-규소-크롬 합금(Fe-Si-Cr alloy), 샌더스트(Fe-Si-Al alloy), 망간-아연 페라이트(Mn-Zn ferrite), 퍼멀로이(Permalloy) 및 몰리브덴 퍼멀로이(Mo-permalloy)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 고정용 자성 테이프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보호층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET film), 폴리이미드 필름(PI film) 및 폴리에틸렌 필름(PE film) 중에서 선택된 어느 하나인 반도체 고정용 자성 테이프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 분산층은 상기 금속 박막층 및 보호층 사이에 개재되고 상기 칩 고정층의 두께가 5 ㎛ 이상이되 상기 솔더 볼 높이의 90% 이하이거나,
    상기 칩 고정층 및 금속 박막층 사이에 개재되고 상기 칩 고정층과 자기장 분산층의 두께의 합이 5 ㎛ 이상이되 상기 솔더 볼 높이의 90% 이하인 반도체 고정용 자성 테이프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자성체 금속 분말은 상기 바인더 100중량부에 대하여 1 ~ 90중량부로 포함되는 반도체 고정용 자성 테이프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 분산층의 두께는 10 ~ 200㎛인 반도체 고정용 자성 테이프.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 칩 고정층은 아크릴 또는 실리콘 점착제를 포함하는 반도체 고정용 자성 테이프.
  10. 자성체 금속 분말을 포함하고, 솔더 볼로 인해 단차가 형성된 반도체 칩 하부면과 밀착되어 상기 반도체 칩을 고정시키기 위한 칩 고정층;
    스퍼터링 또는 스프레이 방식의 반도체 차폐 공정상 발생하는 열로부터 칩의 손상 방지 및 반도체 칩의 하부 면과 상기 칩 고정층 사이에 전자파 차폐용 금속이 침투되는 백스필 현상을 방지하기 위한 금속 박막층; 및
    보호층;
    을 포함하는 반도체 고정용 자성 테이프.
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