KR102669030B1 - 반도체 소자의 패키징 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 페키징 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자부품이 실장된 인쇄회로기판을 준비하는 단계(S10); 준비된 인쇄회로기판의 상면으로 EMC(epoxy molding compound)를 일정 두께로 도포하는 EMC 도포단계(S20); EMC가 도포된 인쇄회로기판의 각 부품 사이를 레이저컷팅, 포토리소그래피, 반응성 이온식각, 나노 임프린트 중 하나의 방법을 이용하여 도통홀(Via hole)을 형성시키는 도통홀(Via hole) 형성단계(S30); 전자파 차폐기능이 있는 도전성이 높은 금속재로 이루어진 전자파 차폐재를 무전해 도금이나 전해 도금을 이용하여 EMC 상부면과 수평이 되도록 도통홀(Via hole)을 충진시키는 전자파 차폐재 도통홀(Via hole) 충진단계(S40); EMC 표면과 도통홀(Via hole) 표면 위로 전자파 차폐기능이 있는 도전성이 높은 금속재로 이루어진 전자파 차폐재를 이용하여 균일한 두께가 유지되도록 일정 두께로 코팅하는 전자파 차폐재 코팅단계(S50);를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 페키징 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조립된 반도체 칩 및 기타 소자 등에서 발생되는 유해 전자파를 차단하여 제품의 신뢰성을 향상시키면서 오작동을 방지할 수 있도록 하는 반도체 소자의 패키징 방법에 관한 것이다.
전자 디바이스는 소형화, 경량화, 초박형화, 고집적화, 고기능화 추세에 따라 각 디바이스 간 거리가 가까워짐에 따라 디바이스 상호간 전자파 간섭에 따른 기기의 오동작과 고장, 신뢰성 저하 및 인체에 대한 유해성 문제가 대두되고 있다.
일례로 스마트폰과 같은 휴대형 통신단말에서 전자부품의 전자파를 차폐하는 방법으로, (ⅰ) 각 부품 개별적으로 반도체 칩 등 주요 부품을 금속 캔의 씌우거나(그림 1참조), (ⅱ) 스퍼터링으로 전도성이 높은 Cu, Ag, Al 등의 금속을 코팅하여 유해 전자파를 반사 또는 흡수하여 차폐하는 방법(그림 2 참조)을 이용하고 있다.
(그림 1)
(그림 2)
상술한 금속 캔을 씌우는 경우, 여분의 공간 점유로 박형화에 한계가 있고, 전도성 금속의 스퍼터링에 의한 코팅의 경우 고가의 진공 설비가 필요하고 공정시간이 매우 길어 생산단가가 높아지며, 스퍼터된 금속 원자의 직진성으로 인하여 부품의 상부면에 비하여 측면의 코팅 두께가 얇아 전자파가 횡방향으로 누설되어 디바이스 간의 전자파 차폐 효과가 불충분하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 인쇄회로기판(PCB) 등의 기판 위에 반도체 칩 등 각종 전자제품 일체가 탑재된 상태에서 기판 또는 모듈 레벨에서 각 부품 간 전자파 간섭을 차단할 수 있는 수단을 제공함으로써 부품의 측면 방향으로 방출되는 전자파를 효과적으로 차폐하고 부품의 패키징 공정에 있어서 생산성을 높일 수 있도록 하는 반도체 소자의 패키징 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체 소자의 패키징 방법은 전자부품이 실장된 인쇄회로기판을 준비하는 단계; 준비된 인쇄회로기판의 상면으로 EMC(epoxy molding compound)를 일정 두께로 도포하는 EMC 도포단계; EMC가 도포된 인쇄회로기판의 각 부품 사이를 레이저컷팅, 포토리소그래피, 반응성 이온식각, 나노 임프린트 중 하나의 방법을 이용하여 도통홀(Via hole)을 형성시키는 도통홀(Via hole) 형성단계; 전자파 차폐기능이 있는 도전성이 높은 금속재로 이루어진 전자파 차폐재를 무전해 도금이나 전해 도금을 이용하여 EMC 상부면과 수평이 되도록 도통홀(Via hole)을 충진시키는 전자파 차폐재 도통홀(Via hole) 충진단계; EMC 표면과 충진된 도통홀(Via hole) 표면 위로 전자파 차폐기능이 있는 도전성이 높은 금속재로 이루어진 전자파 차폐재를 이용하여 균일한 두께가 유지되도록 일정 두께로 코팅하는 전자파 차폐재 코팅단계;를 포함하여 이루어진다.
특히, 상기 도통홀(Via hole)에 충진되는 전자파 차폐재 및 EMC 표면과 충진된 도통홀(Via hole) 표면 위로 코팅되는 전자파 차폐재는 Cu, Ag, Al 중 어느 하나로 구성되고, 상기 전자파 차폐재 코팅단계에 이용되는 전자파 차폐재는 미세한 금속입자가 고분자 수지바인더 물질에 균일하게 분산된 용액을 이용하고, 상기 용액을 스프레이, 디스펜싱, 딥핑 중 어느 하나의 방법으로 도포한 후 건조시키는 공정을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 반도체소자의 패키징 방법을 이용할 경우 인쇄회로기판에 실장된 반도체 칩 등 전자부품의 측면으로부터 방사되는 전자파를 효과적으로 차단하여 각 디바이스간 전자파 내부 간섭을 방지할 수 있고, 기존의 부품 레벨의 전자차 차폐가 아닌 기판(모듈) 레벨의 전자파 차폐에 의한 제품의 신뢰성 향상과 오동작을 방지할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자의 패키징 방법을 도시한 공정상태도,
도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자의 패키징 방법의 공정을 도시한 플로우차트,
도 3은 본 발명에 따른 반도체 소자의 패키징 방법을 이용한 경우의 반도체 부품의 전자파 차폐효과를 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자의 패키징 방법의 공정을 도시한 플로우차트,
도 3은 본 발명에 따른 반도체 소자의 패키징 방법을 이용한 경우의 반도체 부품의 전자파 차폐효과를 개략적으로 도시한 예시도이다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 패키징 방법은 반도체 칩 등 전자부품에서 발생되는 유해한 전자파가 다른 전자부품에 영향을 미치는 것을 차단하여 부품 및 제품의 신뢰성을 향상시키기 위한 것으로, 이를 위해 전자부품이 실장된 인쇄회로기판의 표면에 전자부품의 오염이나 손상을 방지하기 위한 EMC코팅공정과, EMC코팅이 이루어진 각 부품 사이에 도통홀(Via hole)을 형성하는 공정과, 도통홀 내측으로 도전성 금속재로 이루어지는 전자파 차폐재를 충진하는 공정과, EMC코팅 표면과 전자파 차폐재가 코팅된 표면 및 주변으로 도전성 금속재로 이루어진 전자파 차폐재를 추가로 코팅하는 공정으로 이루어진다.
명세서에 첨부된 도면을 참고하면서 본 발명에 따른 반도체 소자의 패키징 방법에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따라 전자부품이 실장된 인쇄회로기판 상면에 반도체 소자의 패키징을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 모식도이고, 도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자의 패키징 방법을 간략한 플로우차트로 도시하고 있다.
도면에 도시된 실시예는 전자부품 등이 실장된 인쇄회로기판의 일부를 개략적으로 도시하고 있는 것으로, 본 발명은 인쇄회로기판에 자수의 전자부품이 실장된 상태에서 전자파 차폐를 위한 패키징 공정이 수행된다.
인쇄회로기판에 실장되는 다수의 전자부품들은 표면실장기술(SMT)을 이용하여 장착되며, 이때 각 전자부품들은 기판 표면의 전기배선을 위한 Cu배선 등과 Au 와이어로 본딩하여 연결된다.
물론, 전자부품들을 실장하는 방법은 와이어본딩 기법 이외에도 solder bump 등을 이용한 flip chip bonding 방법 등으로 전자부품과 기판 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
이와 같이 각종 전자부품이 실장된 인쇄회로기판을 준비(S10)한 후에, 반도체 칩을 비롯한 각 전자부품의 오염방지, 물리적 손상이 화학적 손상(부식, 산화)으로부터 보호하기 위해 EMC(epoxy molding compound)를 사용하여 전체 전자부품을 감싸 밀봉하는 EMC 도포공정(S20)을 수행한다.
EMC 도포공정(S20) 수행 후 도포된 EMC 성분이 경화된 후에 각 전자부품 사이에 미리 정해진 패턴을 따라 도통홀(Via hole)을 형성(S30)시킨다.
상기 도통홀(Via hole)을 형성(S30)시키는 공정은 레이저 컷팅(laser cutting), 포토리소그래피 및 건식식각(반응성 이온식각, reactive ion ething), 나노 임프린트 중 어느 하나의 방법을 사용하여 도통홀(via hole)을 형성시킨다.
상기 도통홀(Via hole) 형성공정(S30)을 통해 각 전자부품 사이에 형성된 도통홀 내측으로 Cu, Al, Ag등의 도전성이 높은 금속으로 이루어지는 전자파 차폐재를 충진시키는 공정(S40)을 수행한다.
상기 도통홀 내측으로 전자파 차폐재를 충진시키는 공정은 무전해 도금이나 전해 도금을 이용하여 충진시킬 수 있으며, 충진되는 높이는 EMC가 도포된 표면과 수평상태가 유지되는 정도로 충진을 시키되, 충진속도가 빠르고 하방에서부터 상방으로 결정이 일어날때 공극(void)이 형성되지 않는 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
도통홀에 전자파 차폐재를 충진시킨 후 마지막 공정으로 EMC표면과 도통홀 상면에 전체적으로 전자파 차폐재를 코팅하는 전자파 차폐 코팅공정(S50)을 수행하게 된다.
상기 전자파 차폐 공정에 이용되는 전자파 차폐재는 도전성이 높은 Cu, Ag, Al 등의 미세입자가 고분자 수지 바인더 물질에 균일하게 분산된 용액을 이용하게 되며, 이러한 금속성 입자가 첨가된 고분자수지 바인더 용액을 스프레이, 디스펜싱, 딥핑 등의 방법으로 도포하게 되며, 도포 후 건조시키는 과정이 이루어진다.
상기 전자파 차폐재의 코팅공정 중 EMC 코팅면의 윗면을 평탄하게 유지되도록 CMP(chemical mechanical polishing, 화학기계적 연마)공정을 추가하여 수행할 수 있으며, 상기 CMP공정은 고밀도 반도체 공정에서 사용되는 웨이퍼 표면 평탄화기술로 업게에서 널리 사용되고 있어 이에 대한 설명은 생략한다.
이와 같이, 본 발명은 인쇄회로기판 상면에 실장되는 각종 전자부품들에 대해서 전체적으로 EMC도포를 수행하고, 각 전자부품 간에 식각작업을 통해 도통홀을 형성시킨 후 형성된 도통홀 내부에 도전성 금속재로 이루어진 전자파 차폐재를 충진시킨 다음, EMC 표면과 도통홀 상면을 전체적으로 도전성 금속재로 이루어지는 전자파 차폐재를 일정 두께로 코팅하는 공정을 통해 인쇄회로기판에 실장되는 모든 전자부품에 대해 패키징이 이루어지게 된다.
이와 같은 공정으로 패키징이 이루어진 인쇄회로기판의 일부 개략도 도 3에 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판에 실장된 전자부품에서는 동작과 함께 전자파가 발생되는데, 이때 전자부품에서 발생되어 주변으로 빠져나가는 전자파중 측방으로 나가는 전자파는 각 전자부품 사이의 도통홀에 충진도니 전자파 차폐재에 의해 흡수되어 다른 전자부품에 영향을 미치지 않게 되고, 상부로 빠져나가는 전자파 역시 상면에 코팅된 전자파 차폐재에 흡수되어 다른 전자부품에 영향을 미치지 못하게 된다.
물론, 다른 전자부품에서 발생되는 전자파 역시 도통홀에 충진된 전자파 차폐재 및 상면에 코팅된 전자파 차폐재에 의해 흡수 또는 반사되어 다른 전자부품에 영향을 미칠 수가 없게 됨으로써 각 전자부품의 동작이 원활하게 이루어질 수 있도록 하고, 전자부품의 성능 및 품질이 유지되어 제품의 신뢰성을 높일 수 있도록 한다.
10 : 인쇄회로기판 12 : 전자부품
14 : 금속와이어
20 : EMC 25 : 도통홀(Via hole)
30,40 : 전자파 차폐재
14 : 금속와이어
20 : EMC 25 : 도통홀(Via hole)
30,40 : 전자파 차폐재
Claims (2)
- 전자부품이 실장된 인쇄회로기판을 준비하는 단계;
상기 준비된 인쇄회로기판의 상면으로 EMC(epoxy molding compound)를 일정 두께로 도포하는 EMC 도포단계;
상기 EMC가 도포된 인쇄회로기판의 각 전자부품 사이를 레이저컷팅, 포토리소그래피, 반응성 이온식각, 나노 임프린트 중 어느 하나의 방법을 이용하여 도통홀(Via hole)을 형성시키는 도통홀(Via hole) 형성단계;
무전해 도금이나 전해 도금을 이용하여 전자파 차폐기능을 가지는 금속재로 이루어진 전자파 차폐재를 EMC 상부면과 수평이 되도록 도통홀(Via hole)을 충진시키되, 하방에서부터 상방으로 결정이 일어날 때 공극(void)이 형성되지 않도록 하는 전자파 차폐재 도통홀(Via hole) 충진단계;
상기 EMC의 표면과 상기 충진된 도통홀(Via hole) 표면 위로 전자파 차폐기능을 가지는 금속재로 이루어진 전자파 차폐재를 코팅하고, 상기 코팅된 면을 평탄화하는 전자파 차폐재 코팅단계;를 포함하고,
상기 도통홀에 충진되는 전자파 차폐제는,
Cu 또는 Al 인 도전성 금속이고,
상기 EMC의 표면과 상기 도통홀 표면 위로 코팅되는 전자파 차폐제는,
Cu 또는 Al 인 미세입자가 포함된 고분자 수지 바인더 물질에 균일하게 분산된 용액이며,
상기 용액은,
스프레이, 디스펜싱, 딥핑 중 어느 하나의 방식으로 코딩되고, 건조되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패키징 방법. - 삭제
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