KR100448265B1 - 테이프 캐리어필름 및 ｃｏｆ의 제조방법 - Google Patents

Abstract

테이프 캐리어필름 및 COF의 제조방법이 제공된다.

본 발명은, 전기적 배선패턴이 형성된 동박이 적층된 필름상에 주석을 1차 도금한후 열처리하고, 이어, 상기 열처리된 필름 소정의 위치에 솔더 레지스터를 도포하고 열경화시킨 후 주석을 2차도금하는 이중 주석도금공정에 의한 테이프 캐리어필름 및 COF 제조방법에 있어서, 상기 2차 주석도금전에, 솔더 레지스터가 도포되지 않은 영역에서 상기 1차 주석도금층의 두께중 일부를 제거함을 특징으로 하는 테이프 캐리어필름 및 COF 제조방법에 관한 것이다.

Description

테이프 캐리어필름 및 ＣＯＦ의 제조방법{A process of Tin Double Plating at TAPE AUTOMATED BONDING and CHIP on Film}

본 발명은 IC등 전자부품을 실장하는 테이프 캐리어 필름(TAPE CARRIER FILM <Tape Automated Bonding>) 및 COF(Chip on Film)의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는, 본 발명은 이중주석도금으로 테이프 캐리어필름등을 제조하는 공정에 있어서, 그 1차주석도금후 그 도금층 일부를 제거하고, 이어 2차주석도금을 행함으로써 그 최종제품과 반도체 칩과의 이너리드 본딩시 멜팅불량을 개선할 수 있는 테이프 캐리어필름 제조방법에 관한 것이다.

전자제품들의 소형화됨에 따라 그에 사용되는 반도체 IC의 배선도 더욱 미세해질 것이 요구되고 있으며, 이에 따라 TAB, T-BGA, ASIC등과 같은 전자부품 실장용 테이프 캐리어 필름이 널리 사용되고 있다.

이러한 테이프 캐리어 필름을 제조하는 일반적인 공정을 설명하면 다음과 같다. 즉, 먼저 접착제가 점착된 폴리이미드등으로 된 기지필름의 소정의 위치에 펀칭 (punching)을 실시하고, 이어 동박을 접착제가 점착된 필름에 적치시킨다. 그리고 최종제품상태에서 굴절성을 좋게하기 위하여 이렇게 동박이 적층된 필름 이면의 펀칭된 위치에 폴리이미드 잉크를 도포하고 열경화처리한 후, 동박을 에칭하여 전기적 배선패턴을 형성한다.

이와 같이, 배선패턴이 형성된 전자부품 실장용 테이프 캐리어 필름에 후속하여 솔더볼 단자등의 접속부분을 제외하고 회로의 보호층이 되는 솔더레지스터 (solder-resist)를 도포하는데, 이때 통상 솔더 레지스터를 도포한후 주석도금을 행하는 주석 후도금공정이 현재까지 일반적으로 이용되고 있다.

도 1는 이러한 후도금공정에 의해 테이프 캐리어 필름를 제조하는 공정도이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 접착제(15)를 이용하여 폴리이미드 필름(11)에 동박(13)을 적치한 후 전기적 배선패턴을 형성한다. 그리고 배선패턴이 형성된 필름 소정의 위치에 솔더 레지스터(17)를 도포하고 열경화처리하고, 이어 솔더 레지스터가 미도포된 지역에 주석도금(19)을 행함으로써 테이프 캐리어 필름을 제조하였다.

이와 같은 후도금공정에 의해 테이프 캐리어필름을 제조하는 방식은 그 제조공정을 단축시킨다는 점에서 유익하다. 그러나 주석도금액이 솔더 레지스터 계면으로 침투하여 솔더 레지스터가 들뜸으로써 도금을 하고자 하는 부위가 오히려 도금이 되지않는 "동노출" 현상이 발생할 수 있으며, 이에따라 "동노출"이 발생한 부위는 동의 부식으로 인하여 전기적 배선이 이루어진 회로가 취약해지면서 부러지는 현상이 발생하고, 또한 동(copper)의 마이그레이션(migration)으로 인하여 인접한 회로와 단락이 발생한다는 문제가 있었다.

더욱이, 1차주석도금을 한후, 오븐기에서 열처리를 해야 하지만 순수도금두께를 정해진 규격대로 해주기 위해서는 이후의 솔더 레지스터 도포후 열경화시간과 조절이 이루어져야 하는데, 이때 초기 열처리시간의 미흡과 솔더 레지스터 도포시간까지 정체로 인하여 도금된 주석층 및 동과의 합금층에서 이성질체의 스트레스로인한 응력이 발생하여 첨상모양의 "휘스커"가 발생한다는 문제가 있었으며, 이러한 "휘스커"는 계속적으로 성장을 하면서 IC등의 실장후에도 인접회로와 단락을 일으켰다.

따라서 본 발명자는 상기 문제점을 해결하기 위하여 이중주석도금을 통하여 테이프 캐리어필름등을 제조하는 방법을 대한민국 특허출원 번호 2001-51986호로 제시한 바 있다. 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 방법에서는 먼저, 접착제(23)를 이용하여 폴리이미드 필름(21)에 동박(22)을 적치한 후 전기적 배선패턴을 형성한다. 이어, 배선패턴이 형성된 필름상에 1차 주석도금(25)을 행한후 그 소정의 위치에 솔더 레지스터(27)를 도포하고 열경화처리시키며, 마지막으로 솔더 레지스터가 미도포된 지역에 2차 주석도금(29)을 행하여 테이프 캐리어 필름을 제조하였다.

이러한 이중주석도금방법은 상술한 후도금공정이 갖는 "동박노출" 이나 "휘스커(whisker)발생" 과 같은 문제점을 해소함에는 효과적이다. 그러나 이러한 이중주석도금방법으로 제조된 최종제품을 이용하여 향후 수요가측에서 반도체 IC칩과 본딩작업을 행할때, 멜팅불량이 발생하는 문제가 있었다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이중 주석도금방법으로 테이프 캐리어필름을 제조할때, 1차 주석도금후 그 도금층의 일부를 제거한후 2차도금을 행함으로써 동박노출이나 휘스커발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 멜팅불량 문제를 해소할 수 있는 테이프 캐리어필름 및 COF 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래의 후도금공정에 의해 제조된 전자부품 실장용 테이프 캐리어 필름의 단면 개략도

도 2는 종래의 이중 주석도금공정으로 제조된 전자부품 실장용 테이프 캐리어 필름의 단면 개략도

도 3은 본 발명에 따른 전자부품 실장용 테이프 캐리어 필름의 제조공정도이다.

도 4는 본 발명의 방법에 따라 제조된 전자부품 실장용 COF의 단면개략도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

31......절연 필름 32......동박

33......접착제 34......1차 주석도금층

35......솔더 레지스터 36......1차 도금층 제거부

37......2차 주석도금층

이하, 본 발명을 설명한다.

상술한 바와 같이, 이중 주석도금방식으로 테이프 캐리어필름을 제조하면 종래의 후도금공정시 초래되는 동박노출 및 휘스커발생문제를 해결하는데 효과적이나, 이러한 이중 주석도금방법으로 제조된 제품은 향후 수요가측에서 IC칩과 본딩하는 후속하는 공정에서 멜팅불량을 유발하는 문제가 있다.

따라서 본 발명자는 상기 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 거듭하였으며, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하는 것으로서 본 발명은 이중 주석도금방법으로 테이프 캐리어필름을 제조함에 있어서, 1차 주석도금후 2차 주석도금전에 그 1차주석도금층 두께 일부를 제거함을 그 특징으로 한다.

일반적으로, 이중주석도금으로 제조된 테이프 캐리어필름(TAB)의 이너리드와 IC칩의 범퍼(bump)에 열과 압력을 가하여 접합시키는데, 이러한 본딩은 별도의 접착제를 사용하지 않고 열과 압력에 의해 도금된 주석을 녹여 붙여서 이루어진다. 따라서 만일 형성된 순수 주석도금층의 두께가 일정미만이면 본딩이 되더라도 접합력(Pull strength)이 저하되어 멜팅불량이 발생할 수 있다.

통상의 이중 주석도금공정에서 1차주석도금층은 후속하는 열처리 및 열경화처리공정을 통하여 모두 동-주석합금층을 구성하기 때문에, 실제 본딩에 참여하는 주석도금층은 2차 주석도금층상에 존재하는 주석도금층이라고 할 수 있다. 따라서 멜팅불량을 해소하기 위해서는 가급적 2차주석도금층 두께를 증대시킬 필요가 있으나, 전체 도금층두께 자체가 수요가 스펙에 따라 제한이 있으므로 이 또한 한계가 있다.

그러므로 본 발명은 이중 주석도금공정으로 테이프 캐리어필름을 제조시, 전체적으로 동-주석합금층을 구성하는 1차 주석도금층의 일부를 제거한 후, 2차 주석도금을 행함으로써 수요가의 스펙을 충족하면서 상대적으로 2차 주석도금층의 두께를 증대시켜 멜팅불량을 제거함을 그 특징으로 하는 것이다.

따라서 본 발명은, 전기적 배선패턴이 형성된 동박이 적층된 필름상에 주석을 1차 도금한후 열처리하고, 이어, 상기 열처리된 필름 소정의 위치에 솔더 레지스터를 도포하고 열경화시킨 후 주석을 2차도금하는 이중 주석도금공정에 의한 테이프 캐리어필름 제조방법에 있어서,

상기 2차 주석도금전에, 솔더 레지스터가 도포되지 않은 영역에서 상기 1차 주석도금층의 두께중 일부를 제거함을 특징으로 하는 테이프 캐리어필름 및 COF 제조방법에 관한 것이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3는 본 발명에 따른 전자부품 실장용 테이프 캐리어 필름 제조공정도이다.

도 3(a)에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 먼저, 절연필름(31)에 동박(32)을 적층하고, 그 적층된 동박을 에칭하여 배선패턴이 형성된 필름을 마련한다. 이때, 상기 절연필름은 글라스에폭시, 폴리에스테르, 폴리이미드등과 같은 수지필름으로 이루어질 수 있는데, 보다 바람직하게는, 폴리이미드 필름으로 상기 절연필름을 형성한다.

그리고 접착제(33)를 이용하여 상기 절연필름(31)상에 동박(32)이 접합적층하고, 이어, 상기 동박(32) 표면에 포토레지스터를 도포하고, 포토레지스터가 도포된 필름 소정의 위치에 노광한 후 현상하는 공정을 통하여 배선배턴을 형성한다.

동박이 적층된 필름상에 배선패턴이 형성되면, 다음으로 도 3(b)와 같이 배선패턴이 형성된 필름을 1차로 주석을 무전해도금(34)처리한다. 이때 통상 60~70℃의 온도에서 2~3초동안 무전해도금하는데, 이로부터 대략 0.08~0.12㎛ 두께로 도층층이 일반적으로 형성된다.

그리고 상기 주석도금후, 주석도금층의 열적 응력을 해소하기 위하여 상기 1차도금된 필름을 120~140℃로 유지되고 있는 오븐기에서 열처리하는데, 이때 20~90분동안 열처리함이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 0.07∼0.15Kg/㎠의 압력으로 질소개스를 열처리동안 주입하는 것이다. 이러한 열처리공정은 주석도금층, 동박층 및 주석도금이 결합된 금속간화합물층의 열적 응력을 이완시켜 휘스커를 방지할 수 있도록 하는 역할을 한다.

다음으로, 도 3(c)와 같이, 상기 1차주석도금후 열처리된 필름 소정의 위치에 솔더 레지스터(35)를 도포한 후 열경화처리하는데, 이러한 열경화처리시 단자를 구성하는 동성분이 1차 도금된 주석도금층으로 확산되어 1차도금층중 순수 주석도금층두께는 0이 된다.

이때, 상기 열경화처리는 오븐기에서 50~60℃의 온도에서 20~40분동안 열경화시킨후, 120~140℃의온도에서 50~60분 동안 열경화시키는 2단 열경화시킴이 바람직하다.

한편, 상술한 바와 같이, 본 발명은 상기 열경화처리공정후 상기 솔더 레지스터가 도포되지 않은 영역에서 1차 주석도금층의 두께중 일부(36)를 후속하는 2차 주석도금공정전에 제거함을 특징으로 한다(도 3(d)).

즉, 배선패턴이 형성된 필름상에 2~3초동안 통상적인 방법으로 주석도금을 행할 경우, 그 도금층두께가 0.12㎛에 이르게 되고, 이에따라 후속하는 2차도금에서 도금할 수 있는 도금층 두께가 제한되어 맬팅불량 문제를 회피할 수 없다. 그러므로 본 발명에서는 그 2차주석도금전 1차도금된 도금층 일부를 제거함으로써 상대적으로 2차도금층 두께를 늘릴 수 있어 맬팅불량을 방지할 수 있는 것이다.

본 발명에서는 1차 주석도금된 도금층을 제거함에 있어서 그 구체적인 도금층 제거방법에 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 상기 1차주석 도금된 도금층을 질산용액과 삼인산나트륨용액에 각각 침적시켜 도금층을 제거하는 것이다. 보다 바람직하게는, 상기 열경화처리된 필름을 질산농도 40~80%의 질산용액과 삼인산나트륨의 농도 30~70g/L의 삼인산나트륨용액에 침적시켜 상기 1차도금층을 제거하는 것이다. 그리고 상기 삼인산나트륨 용액과 질산용액의 온도는 25~55℃와 25~45℃로 각각 제어함이 바람직하다.

또한 이렇게 도금층중 일부를 제거할때, 그 제거되는 도금층 두께를0.05~0.1㎛의 범위로 함이 바람직하다.

그리고 도 3(e)에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 상기 1차 주석 도금층 일부가 제거된 필름 부위에 2차로 주석을 무전해도금(37)을 행한다. 이러한 2차주석도금은 60~70℃온도에서 150~230초동안 행함이 바람직하다. 또한, 그 도금층의 두께는 0.4~0.6㎛로 제한함이 바람직하다. 이러한 2차도금된 필름은 오븐기등에서 다시 열처리되는데, 이때 그 열처리온도를 120~140℃, 열처리시간은 60~90분으로 제한함이 바람직하다.

이와 같이 상기 2차 주석도금된 필름을 열처리하면, 동의 확산에 따라 2차 주석도금층은 동·주석합금층과 순수 주석층으로 구성되어 진다. 그런데 본 발명에서는 상술한 바와 같이, 1차 주석도금층 일부를 제거한 후 2차 주석도금을 행하기 때문에, 1차 주석도금층을 행하지 않은 종래의 이중주석도금방법에 비하여 상대적으로 2차 주석도금층의 두께를 효과적으로 늘릴 수 있다.

그러므로 본 발명은 테이프 캐리어필름 및 COF를 제조함에 있어서 이중 주석도금방식을 채택함으로써 동박노출이나 휘스커발생을 효과적으로 방지할 수 있으며, 아울러 그 2차주석도금전 1차 주석도금층 일부를 제거함으로써 그 제조된 제품을 IC칩과 본딩하는 후속하는 공정에서 야기되는 멜팅불량 문제를 방지할 수 있는 것이다.

한편, 도 4은 본 발명에 따른 제조된 전자부품 실장용 COF의 단면개략도로서 , 상술한 테이프 캐리어 필름 제조공정과 동일한 조건으로 제조할 수 있다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예 1)

접착제를 이용하여 폴리이미드 필름에 동박을 접착하여 , 그 접착된 동박에 배선패턴을 형성한 후 동박을 에칭하였다. 그리고 이 배선 패턴이 형성된 필름 4,000개 마련하여, 아래와 같이 각 사례별 1,000개씩 다른 제조조건으로 테이프 캐리어 필름을 제작하였다.

사례 1

사례 1에서는, 배선 패턴이 형성된 동박의 소정의 위치에 솔더 레지스터 도포후 오븐기에서 60℃ 온도에서 30분동안 1단계 열경화하고, 이어 120℃ 온도에서 60분동안 2단계 열경화하였다.

그리고 솔더 레지스터가 도포되지 않은 동박에 65℃의 온도에서 170초동안 주석도금을 실시하여 두께 0.4∼0.6㎛의 도금층을 형성하였으며, 이후 140℃ 온도에서 70분 오븐기에서 열처리를 실시하여 테이프 캐리어 필름을 제조하였다.

사례 2

사례 2에서는, 배선 패턴이 형성된 필름을 65℃의 온도에서 170초동안 주석도금을 실시하여 두께 0.4∼0.6㎛의 도금층을 형성하였으며, 이어, 120℃ 온도에서 90분동안 오븐기에서 열처리를 실시하였다.

이렇게 열경화처리된 필름 소정의 위치에 솔더 레지스터를 도포하였으며, 이후 오븐기에서 60℃ 온도에서 30분동안 1차 열경화하고 120℃ 온도에서 60분동안 2단계 열경화처리하여 테이프 캐리어 필름을 제조하였다.

사례 3

사례 3에서는, 배선패턴이 형성된 동박 소정의 위치에 650℃의 온도에서 2∼3초동안 1차 주석도금을 실시하여 두께 0.08∼0.12㎛ 정도의 도금층을 형성하였으며, 이어, 오븐기에서 140℃ 온도에서 20분동안 열처리를 실시하였다. 그리고 그 소정의 위치에 솔더 레지스터 도포한후, 오븐기에서 60℃ 온도에서 30분동안 1단계 열경화처리하고, 120℃ 온도에서 60분동안 2단계 열경화처리를 실시하였다.

다음으로, 이러한 열경화처리된 필름을 65℃의 온도에서 170초동안 2차 주석도금을 실시하여 두께 0.4∼0.6㎛ 정도의 도금층을 형성하였으며, 이후, 오븐기에서 140℃ 온도에서 70분동안 열처리하여 테이프 캐리어 필름을 제조하였다.

사례 4

사례 4에서는, 배선 패턴이 형성된 필름상에 65℃의 온도에서 2초∼3초동안 1차 주석도금을 실시하여 두께 0.08㎛∼0.12㎛정도의 도금층을 형성한후, 오븐기에서 140℃ 온도에서 20분동안 열처리하였다. 그리고 솔더 레지스터를 소정의 위치에 도포한 후, 오븐기에서 60℃ 온도에서 30분동안 1단계 열경화처리하고 120℃ 온도에서 60분동안 2단계 열경화처리를 실시하였다.

이와 같이 열경화처리된 필름을 질산농도가 55%이고 35℃를 유지하고 있는 질산용액과 그 농도가 40g/L이고 45℃를 유지하고 있는 삼인산나트륨용액에 침적하여 1차 도금된 주석층을 0.05㎛∼0.1㎛ 제거하였으며, 이후, 65℃ 온도에서 170초동안 2차 주석도금을 실시하여 두께 0.4㎛∼0.6㎛ 정도의 도금층을 형성하였다. 그리고 오븐기에서 140℃ 온도에서 70분간 열처리를 실시하여 최종제품을 제조하였다.

상기와 같이, 다른 제조공정 조건하에서 제조된 최종 제품에 대한 동노출과 휘스커 발생정도를 측정함과 아울러, 반도체 IC 칩과의 본딩시, 그 본딩에 따른 멜팅불량 여부를 하기 표 1에 나타내었다

	불량 발견횟수	총시료갯수	총불량발생수	비고
	동노출				휘스커	멜팅불량
사례 1	132	6	5	1000	143	종래예
사례 2	20	91	14	1000	126
사례 3	17	9	168	1000	194	비교예
사례 4	11	4	2	1000	17	발명예 1

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 이중 주석도금방식을 이용하면서도 그 2차 주석도금전 1차 주석도금층 일부를 제거하는 사례 4의 경우는 동노출,휘 스커 및 멜팅불량이 거의 없음을 알 수 있다.

이에 대하여, 주석후도금공정 및 선도금공정으로 테이프 캐리어 필름을 제조하는 사례 1~2의 경우 그 멜팅불량정도는 우수하나 동노출 및 휘스커가 발생하여 신뢰성있는 제품의 제조가 어려움을 알 수 있다.

또한 이중 주석도금방법을 이용하나 그 2차 주석도금전 1차 주석도금층을 제거하지 않는 사례 3의 경우는 동노출과 휘스커 발생에 따른 불량은 해소할 수 있지만, 그 멜팅불량이 다수 발생하였으며, 이로부터 실제 순수 주석층의 두께가 일정 범위내에 들지 못함을 알 수 있다.

(실시예 2)

실시예 1의 사례 4와 동일한 조건으로 테이프 캐리어 필름을 제조하였다. 다만, 이때 1차 주석도금층을 제거조건을 하기 표 1과 같이 달리하였으며, 그 각각의 조건으로 시료 1000개를 제작하여 그 멜팅불량 여부를 평가하였으며, 그 결과를 또한 하기 표 2에 나타내었다.

		질산	삼인산나트륨	시료갯수	맬팅불량수
		온도(℃)	농도(%)			온도(℃)	농도(g/L)
발명예	2	25	45	35	30	1000	5
	3	25	55	45	40	1000	23
	4	35	45	35	30	1000	4
	5	35	55	45	40	1000	1

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 질산과 삼인산나트륨의 농도를 최적화하고, 그 온도범위가 적절하게 제어된 질산용액과 삼인산나트륨용액을 이용하여 1차 주석도금층 일부를 제거함으로써, 멜팅불량 정도를 효과적으로 감소시킬 수 있음을 알수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 이중 주석도금방법으로 테이프 캐리어필름을 제조할때, 1차 주석도금후 그 도금층의 일부를 제거한후 2차도금을 행함으로써 동박노출이나 휘스커발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 멜팅불량을 효과적으로 방지할 수 있는 테이프 캐리어필름 및 COF 제조에 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 전기적 배선패턴이 형성된 동박이 적층된 필름상에 주석을 1차 도금한후 열처리하고, 이어, 상기 열처리된 필름 소정의 위치에 솔더 레지스터를 도포하고 열경화시킨 후 주석을 2차도금하는 이중 주석도금공정에 의한 테이프 캐리어필름 및 COF 제조방법에 있어서,

   상기 2차 주석도금전에, 솔더 레지스터가 도포되지 않은 영역에서 상기 1차 주석도금층의 두께중 일부를 제거함을 특징으로 하는 테이프 캐리어필름 및 COF 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 1차 주석도금층 두께를 0.05~0.1㎛의 범위로 제거함을 특징으로 하는 테이프 캐리어필름 및 COF 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 열경화처리된 필름을 질산농도 40~80%의 질산용액과 삼인산나트륨의 농도 30~70g/L의 삼인산나트륨용액에 침적시켜 상기 1차도금층을 제거하는 것을 특징으로 하는 테이프 캐리어필름 및 COF 제조방법.