KR101827359B1 - 혐기성경화제를 이용한 플립 칩 접합방법 및 이에 의해 제조된 플립 칩 패키지 - Google Patents

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고용호
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Abstract

본 발명에 따른 혐기성경화제를 이용한 플립 칩 접합방법은, 칩에 범프를 형성하는 범프형성단계, 기판에 상기 범프와 접촉되는 패드를 형성하는 패드형성단계, 상기 범프 및 상기 패드 중 적어도 어느 하나에 혐기성경화제를 포함하는 접착제를 도포하는 도포단계, 상기 범프와 상기 패드를 가압하며 접합하는 접합단계 및 상기 혐기성경화제를 포함하는 접착제가 내부에서부터 경화되며, 내부의 보이드가 외측으로 배출되거나 축소되는 경화단계를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 혐기성경화제를 포함하는 플립 칩 패키지는, 범프가 형성된 칩, 상기 범프에 대응되는 패드가 형성된 기판 및 상기 범프 및 상기 패드 사이에 구비되어 상기 칩과 상기 기판을 상호 접착시키며, 혐기성경화제를 포함하는 접착제를 포함한다.

Description

혐기성경화제를 이용한 플립 칩 접합방법 및 이에 의해 제조된 플립 칩 패키지{Joining Method of Flip Chip Using Anaerobic Hardener and Flip Chip Package Manufactured by the Same}
본 발명은 혐기성경화제를 이용한 플립 칩 접합방법 및 이에 의해 제조된 플립 칩 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 칩과 기판의 접합 과정에서 혐기성경화제가 혼합된 접착제를 이용함에 따라 접착제 내부의 보이드를 최소화할 수 있도록 하는 혐기성경화제를 이용한 플립 칩 접합방법 및 이에 의해 제조된 플립 칩 패키지에 관한 것이다.
칩과 기판을 접합하기 위한 방법으로 플립 칩(Flip Chip) 접합이 일반적으로 널리 사용되고 있다. 그리고 이와 같은 플립 칩 접합 방법은, 칩의 접합면에 형성된 솔더 범프를 기판의 패드에 맞추어 리플로우 머신으로 리플로우하는 과정을 거쳐 이루어진다.
하지만, 갈수록 모바일 제품의 고사양화가 요구됨에 따라 I/O수가 많아지게 되고, 범프의 피치 크기는 점점 줄어들고 있는 추세이다. 최근에는 피치 크기가 60um이하까지 줄어들게 되었으며, 이에 따라 기존의 리플로우 방식으로 접합하던 칩을 열압착 본딩을 이용해서 접합하게 된다.
다만, 종래의 경우 칩과 기판을 본딩하는 과정에서 일반적으로 에폭시 접착제를 사용하게 되며, 이와 같은 에폭시 접착제는 경화 과정 중 열풍에 접촉하는 가장자리부터 경화가 시작되어 안쪽으로 경화가 진행된다.
이는 가장자리의 경화에 의해 내부의 보이드가 빠져나가지 못하며, 접착제가 경화수축하면서 보이드 크기가 증가되는 문제점이 있다.
이와 같은 현상은 제품의 불량률을 높일 뿐만 아니라, 제품의 신뢰성을 떨어뜨리게 되는 주요 원인인 된다.
일본공개특허 제1994-089945호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 칩과 기판을 접합시키는 접착제의 내부에 존재하는 보이드의 개수 및 크기를 최소화하여 불량률을 낮추고, 제품의 신뢰성을 높일 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 혐기성경화제를 이용한 플립 칩 접합방법은, 칩에 범프를 형성하는 범프형성단계, 기판에 상기 범프와 접촉되는 패드를 형성하는 패드형성단계, 상기 범프 및 상기 패드 중 적어도 어느 하나에 혐기성경화제를 포함하는 접착제를 도포하는 도포단계, 상기 범프와 상기 패드를 가압하며 접합하는 접합단계 및 상기 혐기성경화제를 포함하는 접착제가 내부에서부터 경화되며, 내부의 보이드가 외측으로 배출되거나 축소되는 경화단계를 포함한다.
그리고 상기 경화단계는, 상기 혐기성경화제를 포함하는 접착제를 대기와 차단시킨 상태에서 이루어지도록 할 수 있다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 혐기성경화제를 포함하는 플립 칩 패키지는, 범프가 형성된 칩, 상기 범프에 대응되는 패드가 형성된 기판 및 상기 범프 및 상기 패드 사이에 구비되어 상기 칩과 상기 기판을 상호 접착시키며, 혐기성경화제를 포함하는 접착제를 포함한다.
그리고 상기 범프 및 상기 패드 중 적어도 어느 하나는, 중앙부의 높이가 외곽부의 높이보다 높게 형성된 혐기성경화제를 포함할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 혐기성경화제를 이용한 플립 칩 접합방법 및 이에 의해 제조된 플립 칩 패키지는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 칩과 기판의 접합 과정에서 혐기성경화제를 포함하는 접착제를 사용하므로, 경화 과정에서 보이드가 외부로 배출되거나 크기가 최소화되는 장점이 있다.
둘째, 이에 따라 불량률을 크게 감소시키고, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
셋째, 추가적인 공정이 더 수행될 필요가 없어 기존 공정 설비를 그대로 활용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플립 칩 접합방법에 있어서, 칩과 기판을 준비한 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 플립 칩 접합방법에 있어서, 기판의 패드에 접착제를 도포한 모습을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 플립 칩 접합방법에 있어서, 칩과 기판을 서로 접합한 모습을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 플립 칩 접합방법에 있어서, 혐기성경화제를 포함하는 접착제가 경화되는 과정을 나타낸 도면; 및
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 플립 칩 접합방법에 있어서, 칩의 범프와 기판의 패드의 모습을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 플립 칩 접합방법은, 범프형성단계, 패드형성단계, 도포단계, 접합단계 및 경화단계를 포함할 수 있다. 이하에서는 이와 같은 각 과정에 대해 도면을 참조하여 자세히 설명하도록 한다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 칩(10)에 범프(12)를 형성하는 범프형성단계와, 기판(20)에 상기 범프(12)와 접촉되는 패드(22)를 형성하는 패드형성단계가 수행된다.
즉 상기 범프형성단계 및 상기 패드형성단계에서는 상기 칩(10)과 기판(20)의 접합을 위한 범프(12) 및 패드(22)를 각각 형성하게 되며, 이들은 접합 후 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
다음으로 도 2에 도시된 바와 같이 상기 범프(12) 및 상기 패드(22) 중 적어도 어느 하나에 혐기성경화제를 포함하는 접착제(30)를 도포하는 도포단계가 수행된다.
이때 본 실시예의 경우 상기 접착제(30)를 기판(20)의 패드(22)에 도포하는 것으로 하였으나, 이에 제한되지 않고 상기 접착제(30)는 칩(10)의 범프(12)에 도포될 수도 있으며, 또는 범프(12) 및 패드(22) 모두에 도포될 수도 있음은 물론이다.
이때 상기 접착제(30)에는 혐기성경화제가 혼합된다.
상기 혐기성경화제는 대기 중 산소에 의해 경화 반응이 억제되는 특성이 있으며, 대기와 차단되면 경화가 서서히 진행된다. 이와 같은 특성에 따라 상기 혐기성경화제는 대기에 노출된 외측의 경화가 억제되며, 대기와 차단된 내측으로부터 경화가 시작될 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
또한 상기 혐기성경화제가 혼합되는 접착제(30)는 일반적으로 널리 사용되는 에폭시 접착제가 사용될 수도 있으며, 또는 다른 종류의 접착제가 사용될 수도 있음은 물론이다. 그리고 상기 접착제(30)는 페이스트 타입과 필름 타입 등 어떤 형태로도 사용될 수 있다.
이후 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 범프(12)와 상기 패드(22)를 가압하며 접합하는 접합단계가 수행된다.
본 과정에서는 스테이지에 안착된 기판(20)과 칩(10)의 위치를 일치시킨 뒤, 칩(10)을 하향시켜 상기 범프(12)와 상기 패드(22)가 상기 접착제(30)에 의해 접합되도록 한다.
본 과정에서 상기 범프(12)와 상기 패드(22)의 가압에 의해 상기 접착제(30)는 측 방향으로 퍼지게 되어 상기 범프(12) 및 상기 패드(22)를 전체적으로 감싸게 된다.
다음으로, 상기 접착제를 경화시키는 경화단계가 수행되며, 본 단계에 의한 경화 과정은 도 4와 같이 진행될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 혐기성경화제는 대기 중 산소에 의해 경화 반응이 억제되는 특성이 있으며, 대기와 차단되면 경화가 서서히 진행된다. 이와 같은 특성에 따라 상기 혐기성경화제는 대기에 노출된 외측의 경화가 억제되며, 대기와 차단된 내측으로부터 경화가 시작될 수 있다.
즉 도 4에 도시된 바와 같이 접착제(30)는 내부에서부터 경화가 시작되며, 이에 따라 접착제(30) 내에 포함된 보이드(V)는 경화의 진행에 따라 외측으로 밀려나게 된다.
그리고 경화가 가장자리까지 거의 진행된 상태에서, 상기 보이드(V)는 접착제(30)의 측부를 통해 외측으로 배출된다. 또한 미처 배출되지 못한 보이드(V)가 존재한다고 하더라도, 경화 과정에서 크기가 최소화될 수 있다.
즉 본 발명은 칩(10)과 기판(20)의 접합 과정에서 혐기성경화제를 포함하는 접착제를 사용하므로, 경화 과정에서 보이드가 외부로 배출되거나 크기가 최소화되어 불량률을 크게 감소시키고, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 플립 칩 접합방법에 있어서, 칩(10)의 범프(12)와 기판(20)의 패드(22)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예의 경우 범프(12)와 패드(22)의 형태가 전술한 제1실시예와 다르게 형성된다.
구체적으로 본 실시예의 경우 상기 범프(12) 및 상기 패드(22) 중 적어도 어느 하나는, 중앙부의 높이(d2, d4)가 외곽부의 높이(d1, d3)보다 높게 형성되는 특징을 가진다.
이에 따라 도 6과 같이 상기 범프(12)와 상기 패드(22)가 접착제(30)에 의해 접합된 상태에서, 상기 범프(12) 중앙부와 상기 패드(22) 중앙부 사이의 이격거리(d6)는 상기 범프(12) 외곽부와 상기 패드(22) 외곽부 사이의 이격거리(d5)보다 짧게 형성될 것이다.
결과적으로 본 실시예의 경우 상기 범프(12) 중앙부와 상기 패드(22) 중앙부 사이에서 접착제의 부피가 최소화되므로, 상기 접착제(30)의 내부에서부터의 경화가 보다 신속하게 진행될 수 있다.
또한 경화 영역이 빠른 속도로 외곽부로 진행하게 되므로, 보이드(V) 역시 보다 원활하게 외부로 배출된다.
한편 본 실시예의 경우 상기 범프(12) 및 상기 패드(22)는 모두 중앙부의 높이(d2, d4)가 외곽부의 높이(d1, d3)보다 높게 형성되는 것으로 하였으나, 이와 달리 어느 하나만이 중앙부의 높이(d2, d4)가 외곽부의 높이(d1, d3)보다 높게 형성될 수도 있음은 물론이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 칩 12: 범프
20: 기판 22: 패드
30: 접착제 V: 보이드

Claims (4)

  1. 칩에 범프를 형성하는 범프형성단계;
    기판에 상기 범프와 접촉되는 패드를 형성하는 패드형성단계;
    상기 범프 및 상기 패드 중 적어도 어느 하나에 혐기성경화제를 포함하는 접착제를 도포하는 도포단계;
    상기 범프와 상기 패드를 가압하며 접합하는 접합단계; 및
    상기 혐기성경화제를 포함하는 접착제가 내부에서부터 경화되며, 내부의 보이드가 외측으로 배출되거나 축소되는 경화단계;
    를 포함하고,
    상기 범프 또는 상기 패드 중 적어도 어느 하나는,
    중앙부의 높이가 외곽부의 높이보다 높게 형성되어 상기 접착제의 내부에서부터의 경화가 보다 신속하게 진행되는
    혐기성경화제를 이용한 플립 칩 접합방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경화단계는,
    상기 혐기성경화제를 포함하는 접착제를 대기와 차단시킨 상태에서 이루어지도록 하는 혐기성경화제를 이용한 플립 칩 접합방법.
  3. 범프가 형성된 칩;
    상기 범프에 대응되는 패드가 형성된 기판; 및
    상기 범프 및 상기 패드 사이에 구비되어 상기 칩과 상기 기판을 상호 접착시키며, 혐기성경화제를 포함하는 접착제;
    를 포함하고,
    상기 범프 및 상기 패드 중 적어도 어느 하나는,
    중앙부의 높이가 외곽부의 높이보다 높게 형성되어 상기 접착제의 내부에서부터의 경화가 보다 신속하게 진행되는
    혐기성경화제를 포함하는 플립 칩 패키지.
  4. 삭제
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