KR19980071549A - 凹판 인쇄방법 및 장치, 범프 또는 배선 패턴의 형성방법 및 장치, 범프전극 및 프린트 배선기판 - Google Patents

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마코트 키노사타
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후루카와 마사노리
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Abstract

본 발명은 페이스트 또는 용융금속을 사용하여, 저비용, 고생산성으로 배선패턴 또는 범프 등을 기판이나 반도체 패키지 등의 기체상에 형성할 수 있는 인쇄방법 및 장치; 범프나 배선패턴의 형성방법 및 장치; 범프전극 및 프린트 배선기판을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인쇄형상으로서의 凹부(6)를 갖는 凹판(5)을 페이스트 또는 용융금속(3)중에 침적하여 凹부에 페이스트 또는 용융금속을 충전시키고, 凹판면에 접하는 면이 평탄한 차폐판(8)을 凹판면에 밀착시키면서 슬라이딩시켜 凹판 표면의 페이스트 또는 용융금속을 제거하면서 凹부 개구면을 차폐하여 凹판면에 차폐판을 밀착시킨후, 차폐판이 밀착된 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중으로 부터 꺼내고, 이어서 차폐판을 凹판면으로 부터 이탈시켜 凹판을 피인쇄체(10)에 밀착시킨후, 凹판을 피인쇄체로 부터 분리하여 페이스트 또는 용융금속을 피인쇄체상에 전사하는 것에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

凹판 인쇄방법 및 장치, 범프 또는 배선 패턴의 형성방법 및 장치, 범프전극 및 프린트 배선기판
본 발명은 페이스트 또는 용융금속을 사용하여, 기판 또는 반도체 패키지 등의 피인쇄체상에 배선패턴 또는 범프전극 등의 범프를 형성하기에 적합한 凹판 인쇄방법 및 凹판 인쇄장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 凹판 인쇄법에 의해 기판 또는 반도체 패키지 등의 기체(基體)상에 배선패턴과 범프 전극 등의 범프를 형성하는 범프형성방법, 배선패턴 형성방법 및 그 장치, 범프전극 및 프린트 배선기판에 관한 것이다.
기판상에 배선패턴을 형성하는 방법으로서 예전에는 도체 페이스트를 사용하여 스템프로 인쇄하는 방식, 스텐실로 마스킹하고 도체를 스프레이하는 방식, 시린지(syringe)로 도체의 패턴을 그리는 방식, 기판의 凹凸에 도체를 부가하여 凸부를 연마하여 凹부를 배선패턴으로 하는 방식, 기판 凹부로의 도체 다이캐스트(die-cast)를 배선패턴으로 하는 방식, 기판표면에 촉매로 배선 패턴을 인쇄하고 금속을 석출시키는 방식, 스텐실을 통해 금속을 진공증착하는 것에 의해 배선패턴을 얻는 방식, 패턴 형상의 고온 다이(die)로 금속박을 누르는 방식등이 알려져 있다.
이들 방법은 기술적인 면으로 부터 감안하면, 패터닝 기술과 제막(製膜)기술로 이루어져 있지만, 현재에서는 주로 패터닝을 인쇄 또는 포토리소그래피(photo lithogaphy)로 행하고 있으며, 제막을 금속박의 붙임 또는 도금으로 행하고 있는데, 대표적인 방법으로서 서브트랙티브(subtractive)법과 애디티브(additive)법이 있다.
상기 서브트랙티브법은 에치드호일법이라고도 불리워지는 바와같이, 에칭에 의한 패터닝을 행하는 것이고, 현재 주류를 이루고 있는 방법이다. 이 방법은 먼저 접합면 측에 미세한 돌기를 갖는 동박을 유리에폭시 기판 등의 표면에 강력하게 프레스하여 붙임으로써 동박 적층판을 만든다. 이 동박측 표면에 포토레지시트를 코팅하고, 배선패턴의 의장을 갖는 포토필름을 겹쳐 노광 현상하는 것에 의해 동박상에 포토레지스트에 의한 마스킹 패턴을 형성하고, 이들을 에칭하는 것에 의해 배선패턴을 형성한다. 이 방법에서는 포토필름의 아트워크(artwork)등도 포함되어 공정이 번잡함과 동시에, 후술하는 애디티브법에 비교하여 고밀도화가 곤란하고, 또한, 신뢰성이 있어 떨어진다는 난점이 있다. 또한, 부자재로서 포토레지스트, 레지스트 박리제, 에칭액 등이 필요하고, 폐액처리등도 포함하면 제조비용이 높아지는 난점도 있다.
상기 애디티브법은 도금법이라고도 불리는 방법으로, 표면에 접착제를 도포한 유리에폭시 등의 기판에 도금부착력 향상을 위한 촉매를 부여하고, 그 위에 코팅한 포토레지스트에 포토필름을 겹쳐 노광하고, 이어서 현상하는 것에 의해 마스킹 패턴을 형성하고, 마스킹이 없는 부분에 무전해 동도금을 실시하여 배선패턴을 형성하는 것이다. 이 방법은 고밀도화와 신뢰성 면에서 서브 트랙티브법 보다 우수하지만 공정이 번잡하고 제조비용이 높다라고 하는 난점이 있다.
한편, 반도체 패키지 상에 범프(bump)전극을 형성하는 방법으로서는, PWB의 배선형성법에 비하여 훨씬 많은 방법이 제안되어 실시되고 있다.
예를들면, 범프전극 크기의 솔더(solder)볼을 패드로 옮겨 패키지의 패드에 리플로우(reflow)하여 접합하는 방법이 BGA 제조 등에서 많이 실시되고 있고, 이 방법은 솔더볼을 패키지측의 회로패드에 접합하는 방법이다. 이 방법에 있어서는 솔더메이커의 공정에서 솔더 융점이상의 고온 기름중에 적하되어 거의 진구형으로된 용융솔더를 냉각, 세정, 분립선별하여 범프전극용 솔더볼이 제조되고, 그 솔더볼을 사용하는 범프전극 형성공정에 있어서, 솔더볼을 흡착노즐로 패키지측의 패드로 이동시키고, 리플로우하여 접합한다.
그러나, 이 방법은 솔더볼이 고가인 것, 범프전극의 직경이 고르지 않아 고저차가 생기고, 기판에 실장할 때에 접합부의 오픈이 발생하는 것, 패키지측 패드의 융착이 불완전한 경우가 있고 범프전극의 결락(欠落)이 발생하는 것, 기판과 패키지의 열팽창율 차에 의한 스트레스로 패키지의 열팽창율 차에 의한 스트레스로 패키지측 범프전극과 기판측 패드와의 접합부에 크랙과 박리가 발생하는 것과 같은 결점이 있다.
그외, 일정길이로 절단한 사(絲)솔더와 리본솔더를 원주상으로 구멍낸 것을 용해하여 솔더볼로서 사용하는 제법과, 원주상으로 구멍내거나 리본솔더를 그대로 패키지의 패드로 이동시켜 리플로우하는 방법도 알려져 있지만, 이 방법에도 상기와 마찬가지의 이유에 의해, 접합부 오픈 발생, 범프의 결락, 패키지측 범프와 기판측 패드의 접합부에 있어 크랙과 박리 발생 등의 결점이 있다.
또한, 솔더를 패키지의 패드상에 인쇄하여 범프전극을 만드는 방법도 알려져 있으며, 이 방법의 인쇄 마스크에는 공판(孔版)과 凹판이 있고, 또한 사용하는 솔더에도 페이스트와 용융솔더가 있어, 이들의 조합으로 여러 가지 방식이 제안되어 있다. 솔더 페이스트를 인쇄하는 방법에서는 인쇄후에 리플로우가 필요하다. 이들의 인쇄법에도 스퀴즈(squeeze)의 압착에 의한 마스크내로의 솔더 충전량의 불균일과 마스크 벗김의 불균일에 의해 범프경이 불균일하고, 그 결과 접합부 오픈이 발생한다라고 하는 결점이 있고, 또한 패키지 측 패드와의 융착의 불완전에 의해서 범프 전극이 결락하거나, 또는 기판과 패키지의 열팽창율 차에 의한 스트레스로 패키지측 범프전극과 기판측 패드와의 접합부에 크랙과 박리가 발생하는 등의 결점이 있다. 또한, 공판 마스크에 의해 크림(cream)솔더를 인쇄하여 범프전극을 형성하는 방법에서는 주로 사용되는 메탈 마스크(애디티브 마스크)의 제조공정으로, 포토리소그래피에 의한 감광수지의 혈자형(穴雌型)이 도금시에 결락하는 것에 의한 마스크의 구멍 결손이 발생하여, 미세한 범프를 형성할 때의 장해가 된다.
또한, 도금법에 의해 범프전극을 형성하는 방법으로서는 주로 다음의 3가지 방법이 알려져 있다. 즉, 초기의 방법은 액체 레지스트의 얇은 피막으로 패드 주위를 마스킹하고, 전해도금으로 범프전극을 작성하는 방법이었지만, 이 도금은 횡으로 넓어지는 경향이 있어서 범프전극의 다핀(多 pin)화에는 부적당하고, 그래서, 다음으로, 두꺼운 드라이필름에 포토리소그래피로 깊은 구멍을 형성하고 거기에 전해도금을 행하고 범프의 도금두께를 확보하는 제법으로 이행했다. 그러나, 이 방법도 고비용이라는 결점이 있어서, 현재에는 얇은 액체레지스트와 무전해 도금에 의해 범프 높이를 높이면서 범프전극의 다핀화를 꾀하고, 또한, 비용의 저감을 꾀하고자 하고 있지만 아직 그 목적은 충분히 달성되어지고 있지 않다.
또한, 종래의 반도체 패키지의 내부 접합용 와이어 본딩 기술을 응용한 범프전극의 형성법도 제안되어 있고, 그것은 캐펄래리(capillary) 선단부에서 금속세선에 방전하는 것에 의해 형성된 볼을 그대로 패드에 접합하여 범프전극으로 하는 것이다. 이 방법의 포인트는 불필요하게 된 와이어부의 절단법에 있고, 여러 가지의 방법이 있지만, 모두 범프높이의 균일성면에서는 부족하다는 난점이 있다. 이에 대한 대응책으로서는 누름 지그와 연마로 레벨링하기도 하고, 리플로우로 용융시켜 구형을 정돈하는 등의 방법이 있다. 그러나, 이 방법에서는 범프의 일괄형성이 불가능하기 때문에, 생산성이 나쁘다는 결점이 있고, 범프전극의 다핀화로의 적용이 곤란하다.
그외 범프전극의 형성방법과 반도체 패키지의 접합법으로서는 디스펜서(dispenser)로 공급한 솔더와 도전성 접착제에 의한 범프전극의 형성방법, 포토리소그래피제법에 의한 도전성감광수지의 범프전극 형성방법, 이방성 도전성 수지에 의한 반도체 패키지의 접합법, 수퍼솔더의 응집력에 의한 범프전극의 형성방법등이 제안되어 있지만, 각각 제조비용과 접합품질에 문제를 안고 있다.
이처럼, 종래 방법에 의하면, 범프의 고밀도화, 또는 접합부 오픈의 발생과 범프의 결락 또는 패키지측 범프와 기판측 패드의 접합부에 있어 크랙과 박리의 발생등이 없는 고신뢰성, 범프전극 형성의 고생산성 및 범프전극의 형성 비용저감 등의 요구를 충분히 만족하고 있지는 않다.
본 발명의 과제는 이같은 문제점을 해결하고, 페이스트 또는 용융금속을 사용하여, 저비용 고생산성으로 배선패턴 또는 범프전극 등의 범프 등을 피인쇄체인 기판, 반도체 패키지 등에 형성할 수 있는 인쇄방법 및 인쇄장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 과제는 기판에 실장될 때의 접합부 오픈 발생이 없고, 또한 범프의 결락과 패키지측 범프와 기판측 패드의 접합부에 있어 크랙과 박리 발생등이 없는 신뢰성이 우수한 범프전극 등의 범프를 기판과 반도체 패키지 등의 기판상에 저비용, 고생산성으로 형성할 수 있는 범프 형성방법 및 그 장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 과제는 기판에 실장될 때의 접합부 오픈의 발생이 없고, 범프의 결락 또는 패키지측 범프와 기판측 패드의 접합부에 있어 크랙과 박리 발생등이 없는 신뢰성이 우수한 범프전극을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 과제는 배선패턴을 고밀도로 형성할 수 있고, 복잡한 배선패턴을 용이하게 형성할 수 있는 배선패턴 형성방법 및 그 장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 과제는 선단면 형상이 두께와 폭의 아스펙트(aspect)비로 1:5 보다도 두껍고 좁은 형상인 배선패턴을 갖는 프린트배선기판을 제공하는 것에 있다.
도 1은 본 발명의 凹판 인쇄방법을 설명하기 위한 장치의 일예를 모식적으로 보이는 단면도이다.
도 2(a) 및 (b)는 각각 엑시머(excimer)레이져에 의해 인쇄용 凹판의 凹부를 형성하는 방법의 일예를 모식적으로 보이는 설명도이다.
도 3(a)-(c)는 엑시머레이져에 의한 애블레이션(ablation)가공의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 엑시머레이져에 의해 형성되는 凹판의 凹부 형상을 보이는 설명도이다.
도 5(a) 및 (b)는 예각의 추(錐)형상 범프를 형성한 경우의 효과를 보이는 설명도이다.
도 6(a) 및 (b)는 주(柱)상 범프의 형성모양을 보이는 설명도이다.
도 7은 횡전(橫轉)방식에 의해 추(錐)형 범프를 형성하는 모양을 보이는 설명도이다.
도 8은 추형 범프측면의 결손부 발생을 방지하기 위한 범프자형(雌型) 凹을 보이는 설명도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 .... 기밀덮개 2 .... 용융금속조
3 .... 용융금속 4 .... 불활성 가스
5 ,,,, 인쇄용 凹판 6 .... 인쇄형상으로서의 凹부
7 .... 가감압 장치 8 .... 차폐판
9 .... 凹부에 충전된 용융금속
10 ... 피인쇄체 11 ... 가압용 장치
12 ... 엑시머 레이져 발진기
13 ... 엑시머 레이져광 14 ... 미러(거울)
15 ... 가공패턴 결정용 차광판
16 ... 패터닝후의 엑시머레이져광
17 ... 축소율이 큰 이미지 렌즈
18 ... 축소율이 작은 이미지 렌즈
19 ... 높은 에너지밀도로 집광된 레이져광
20 ... 낮은 에너지밀도로 집광된 레이져광
21 ... 플라스틱판
22 ... 테이퍼(taper)가 작은 가공구멍
23 ... 테이퍼가 큰 가공구멍
24 ... 원자 25 ... 전자의 궤도
26 ... 차광판 27 ... 전자의 기저궤도
28 ... 여기궤도
29 ... 공유결합의 분해(cleavage)에 의해서 폴리머로 부터 이탈한 단원자
30 ... 원주형 凹부 31 ... 원추형 凹부
32 ... 꼭지잘린 원추형 凹부
33 ... 각주형 凹부 34 ... 각추형 凹부
35 ... 꼭지잘린 각추형 凹부
36 ... 반도체 패키지(package)
37 ... 추형범프 38 ... 만곡된 기판
39 ... 기판 40 ... 상단면에 凹凸가 있는 기판측 패드
41 ... 범프 선단 상세부 42 ... 스터드(stud) 범프
43 ... 주상범프 44 ... 범프 결손측면부
45 ... 범프결손 보충형상
본 발명의 상기 과제는, 인쇄형상으로서의 凹부에 페이스트 또는 용융금속이 충전된 凹판을 피인쇄체에 밀착시킨후, 凹판을 피인쇄체로 부터 분리하는 것에 의해 페이스트 또는 용융금속을 피인쇄체상에 전사하는 凹판 인쇄방법에 있어서, 인쇄형상으로서의 凹부를 갖는 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중에 침적하여 凹부에 페이스트 또는 용융금속을 충전시키고, 凹판면에 접하는 면이 평탄한 차폐판을 凹판면에 밀착시키면서 슬라이딩(摺動)시켜 凹판표면의 페이스트 또는 용융금속을 제거하면서 凹부 개구면을 차폐하여 凹판면에 차폐판을 밀착시킨후, 차폐판이 밀착된 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중으로 부터 꺼내고, 이어서 차폐판을 凹판면으로 부터 이탈시켜 凹판을 피인쇄체에 밀착시킨후, 凹판을 피인쇄체로 부터 분리하여 페이스트 또는 용융금속을 피인쇄체상에 전사하는 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄방법에 의해서 달성된다.
이같은 凹판 인쇄방법에 의하면, 凹판의 인쇄상태로서의 凹부에 페이스트 또는 용융금속을 반복 충전하여 인쇄를 반복하는 것에 의해 용이하게 배선패턴과 범프등이 얻어지고, 또한 사용하는 재료도 저렴하고 종류도 적어서, 저비용 고생산성으로 배선패턴 또는 범프전극 등의 범프 등을 기판과 반도체 패키지 등의 기체(基體)상에 형성할 수 있다.
상기 본 발명의 凹판 인쇄방법에 있어서는 인쇄형상으로서의 凹부를 갖는 凹판을 페이스트 또는 용융금속중에 침적하여 凹부에 페이스트 또는 용융금속을 충전시키고, 凹판면에 접하는 면이 평탄한 차폐판을 凹판면에 밀착시키면서 슬라이딩시켜 凹판 표면의 페이스트 또는 용융금속을 제거하면서 凹부 개구면을 차폐하여 凹판면에 차폐판을 밀착시키는 것에 의해, 凹부내의 페이스트 또는 용융금속의 충전량이 정량화된다. 즉, 凹판면에 접합는 면이 평탄한 차폐판을 凹판면에 밀착시키면서 슬라이딩시켜 凹판 표면의 페이스트 또는 용융금속을 제거하면서 凹부 개구면을 차폐하여 凹판면에 차폐판을 밀착시키는 것에 의해, 凹부에 충전된 페이스트 또는 용융금속을 凹부 개구면에 있어서 凹판 표면과 같은 평면으로 하면서 차단판을 凹판면에 밀착시킨 상태로 하는 것에 의해서, 페이스트 또는 용융금속이 凹부에 과부족하지 않게 충전되어 정량화 되고, 인쇄형상으로서의 凹부에 대응하는 량의 페이스트 또는 용융금속을 피인쇄체상에 전사할 수 있다. 또한, 凹판면에 접합는 면이 평탄한 차폐판이 凹판면에 밀착하는 것에 의해 凹부 개구면으로 부터의 페이스트 또는 용융금속의 새나옴을 억제할 수 있고, 페이스트 또는 용융금속의 피인쇄체상의 불필요한 부분으로의 전사, 또는 피인쇄체상에 전사되는 페이스트 또는 용융금속의 인쇄형상의 변형을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 凹판 인쇄방법에 있어서는 인쇄형상으로서의 凹부를 갖는 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중에 침적하기 전에, 해당 凹판을 진공 또는 감압분위기 하에 두는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 凹부에 존재하는 가스가 탈기되어 凹판을 페이스트 또는 용융금속중에 침적한 때에 凹부의 말단세부까지 페이스트 또는 용융금속이 보다 잘 충전되게 된다. 또한, 그때, 진공 또는 감압분위기에 접하는 페이스트 또는 용융금속 중의 기포도 제거되기 때문에 凹부에 페이스트 또는 용융금속이 충분히 충전되게 된다.
또한, 인쇄형상으로서의 凹부를 갖는 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중에 침적할 때에, 페이스트 또는 용융금속에 감압을 행하는 것이 바람직하고, 이것에 의해 페이스트 또는 용융금속을 凹부의 말단 세부까지 밀어넣을 수 있어 보다 양호하게 충전시킬 수 있다.
금속을 함유하는 페이스트와 용융금속을 사용하여 본 발명의 凹판 인쇄를 행하는 경우에는 금속의 산화를 방지하기 위해 감압분위기를 불활성가스 분위기로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 凹판 인쇄를 행하는 경우에는 凹부내의 용융금속이 용융상태로 어느 정도 또는 페이스트가 미고형상태로 어느정도 凹판을 피인쇄체에 밀착시킨후, 凹판을 피인쇄체로 부터 분리하여 용융금속 또는 페이스트를 피인쇄체상에 전사하는 것이 바람직하며, 이것에 의해 피인쇄체상에 전사된 용융금속 또는 페이스트를 피인쇄체에 강고하게 접착시킬 수 있다. 또한, 凹부 내의 용융금속이 용융상태로 있는 사이 또는 페이스트가 미고형상태로 있는 사이에 凹판을 피인쇄체에 밀착시킨후 냉각하고, 凹부내의 용융금속 또는 페이스트가 고화한 후에 凹판을 피인쇄체로 부터 분리하여 용융금속 또는 페이스트를 피인쇄체상에 전사하여도 좋으며, 이것에 의해 피인쇄체와 강고하고 접착하고, 정확한 인쇄상태를 갖는 용융금속 또는 페이스트를 피인쇄체상에 전사할 수 있다.
또한, 사용하는 용융금속의 표면장력이 큰 경우에는, 차폐판을 용융금속이 충전되어 있는 인쇄형상의 凹부 개구면으로 부터 제거하면, 용융금속이 스스로의 표면장력에 의해 물방울상(粒滴狀)으로 분리되어지려고 하기 때문에, 특히 인쇄형상으로서의 凹부가 미소한 선상(線狀)인 경우에 있어서는 凹부에 충전되어 있는 선상의 용융금속이 분단되어 선상의 인쇄가 되지 않을 염려가 있지만, 이 같은 경우에는 차폐판이 밀착된 凹판을 용융금속 중으로 부터 꺼내에 그대로 냉각하여 凹부 내의 용융금속이 융점이하의 온도로 되고나서 차폐판을 凹판면으로 부터 이탈시켜 凹판을 피인쇄체에 밀착시킨후, 凹부내의 용융금속이 융점이상으로 될 때까지 가열하고, 이어서 냉각하여 凹부내의 용융금속이 융점이하로 된 때에 피인쇄체로 부터 분리하여 용융금속을 피인쇄체상에 전사하는 것에 의해서 선상의 인쇄를 정확하게 행할 수 있다.
피인쇄체상에 전사된 인쇄형상의 페이스트 또는 용융금속이 피인쇄체상에 보다 양호하게 고착시키기에는 凹부내의 용융금속이 용융상태로 있는 사이 또는 페이스트가 미고형상태로 있는 사이에 凹판을 피인쇄체에 압압하면서 밀착시킨후, 凹판을 피인쇄체로 부터 분리하여 페이스트 또는 용융금속을 피인쇄체상에 전사하는 것이 바람직하다.
본 발명의 凹판 인쇄방법에 있어서, 인쇄상태로서의 凹부를 형성하는 凹판의 재료로서는 플라스틱판, 특히 탄력성을 갖는 플라스틱판이 바람직하다.
플라스틱판을 사용하면 금속을 사용하는 경우에 비하여 비용을 경감할 수 있고, 특히 탄력성을 갖는 플라스틱판을 사용하면 인쇄형상으로서의 凹부에 페이스트 또는 용융금속이 충전된 凹판을 피인쇄체에 압압하면서 밀착시킬 때에 凹판면이 피인쇄체면에 양호하게 밀착하고 凹부 개구면으로 부터의 페이스트 또는 용융금속의 새나옴을 억제할 수 있고, 페이스트 또는 용융금속의 피인쇄체상의 불필요한 부분에의 전사, 또는 피인쇄체상에 전사되는 페이스트 또는 용융금 속의 인쇄형상 변형을 방지할 수 있다.
또한, 플라스틱 판에 인쇄형상으로서의 凹부를 형성하는 방법으로서는 엑시머레이져 가공에 의한 방법이 바람직하고, 엑시며 레이져 가공에 의해 凹부 벽면이 매끈매끈한 배선 패턴과 범프 등의 미세한 인쇄형상을 형성할 수 있다.
본 발명의 凹판 인쇄방법에 사용되어지는 페이스트로서는 대표적으로 도전성 접착제, 이방성 도전성 접착제, 도전성 폴리머, 크림솔더, 주석 페이스트, 은 페이스트, 은 팔라듐 페이스트, 카본 페이스트 등을 들 수 있고, 또한 용융금속으로서는 대표적으로 공정솔더, 고온솔더, 저온솔더, 주석, 은, 팔라듐 등을 들 수 있다.
본 발명에 의한 凹판 인쇄는 예를들면 다음과 같은 凹판 인쇄장치에 의해 용이하게 행할 수 있다. 즉, 인쇄형상으로서의 凹부에 페이스트 또는 용융금속이 충전된 凹판을 피인쇄체에 밀착시킨 후, 凹판을 피인쇄체로 부터 분리하는 것에 의해 페이스트 또는 용융금속을 피인쇄체상에 전사하는 凹판 인쇄장치에 있어서, 페이스트 또는 용융금속을 내부에 보지하고 공간부를 갖는 기밀덮개, 기밀덮개 내부의 공간부를 감압 또는 가압하는 수단, 및 페이스트 또는 용융금속 중에 침적된 凹판 면에 밀착시키면서 슬라이딩시켜 凹판면에 밀착시키는 차폐판을 갖는 장치에 의해, 임의의 수단을 사용하여, 인쇄형상으로서의 凹부를 갖는 凹판을 기밀덮개 내의 페이스트 또는 용융금속 중에 침적하고, 차폐판을 凹판면에 밀착시키면서 슬라이딩시켜 凹판 표면의 페이스트 또는 용융금속을 제거하면서 凹부 개구면을 차단하여 凹판면에 차폐판을 밀착시킨 후, 차폐판이 밀착된 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중으로 부터 꺼내고, 이어서 차폐판을 凹판면으로 부터 이탈시켜 凹판을 피인쇄체에 밀착시킨후, 凹판을 피인쇄체로부터 분리하여 페이스트 또는 용융금속을 피인쇄체상에 전사하는 것에 의해, 凹판 인쇄를 행할 수 있다.
이 凹판 인쇄장치에 있어 차폐판으로서는 凹판면과 접하는 면이 평탄한 부재를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 표면이 평활하고 고발수성, 저마찰성, 내열성 및 내용제성을 가지고 있는 테프론 등의 플라스틱 판 또는 시트 등이 바람직하다.
다음으로, 범프의 형성방법 및 배선 패턴의 형성방법에 대하여 설명한다.
상기 凹판 인쇄방법에 있어서, 인쇄형상으로서의 凹부가 범프자형(雌型) 凹부 및/또는 배선패턴에 대응하는 홈형상인 凹판을 사용하는 것에 의해, 용이하게 기판상에 범프 및/또는 배선패턴을 형성할 수 있다.
즉, 범프자형 凹부 및/또는 배선패턴에 대응하는 홈형상을 갖는 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중에 침적하여 凹부에 페이스트 또는 용융금속을 충전시키고, 凹판면에 접하는 면이 평탄한 차폐판을 凹판면에 밀착시키면서 슬라이딩시켜 凹판 표면의 페이스트 또는 용융금속을 제거하면서 凹부 개구면을 차폐하여 凹판면에 차폐판을 밀착시킨후, 차폐판이 밀착된 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중으로 부터 꺼내고, 이어서 차폐판을 凹판면으로 부터 이탈시켜 凹판을 기체(基體)에 밀착시킨후, 凹판을 기체로 부터 분리하여 페이스트 또는 용융금속을 기체상에 전사하는 것에 의해서, 기체상에 범프 및/또는 배선패턴을 형성할 수 있다.
상기의 범프 및/또는 배선패턴의 형성방법에 있어서는 상기 凹판 인쇄방법에 있어서와 마찬가지의 이유에 의해, (1)범프 자형 凹부 및/또는 배선패턴에 대응하는 홈형상을 갖는 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중에 침적하기 전에, 그 凹판을 진공 또는 감압분위기하에 두는 것, (2)범프 자형 凹부 및/또는 배선 패턴에 대응하는 홈형상을 갖는 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중에 침적한 때에 페이스트 또는 용융금속에 가압하여 凹부에 페이스트 또는 용융금속을 충전시키는 것, (3) 감압분위기를 불활성 가스분위기로 하는 것, (4) 凹부 내의 용융금속이 용융상태로 어느 정도 또는 페이스트가 미고형상태로 어느정도 凹판을 기체에 밀착시킨 후, 凹판을 기체로 부터 분리하여 용융금속 또는 페이스트를 기체상에 전사하는 것, (5) 凹부 내의 용융금속이 용융상태에 있는 사이 또는 페이스트가 미고형상태에 있는 사이에 凹판을 기체에 밀착시킨 후 냉각하고, 凹부 내의 용융금속 또는 페이스트가 고화한 후, 凹판을 기체로 부터 분리하여 용융금속을 기체상에 전사하는 것, (6) 배선 패턴에 대응하는 미소의 홈형상을 갖는 凹판을 사용하는 때는 차폐판이 밀착된 凹판을 용융금속 중으로 부터 꺼내어 그대로 냉각하여 凹부 내의 용융금속이 융점이하의 온도가 되고나서 차폐판을 凹판면으로 부터 이탈시켜 凹판을 기체에 밀착시킨 후, 凹부내의 용융금속이 융점이상이 될 때까지 가열하고, 이어서 냉각하여 凹부내의 용융금속이 융점이하로 된 때에 凹판을 기체로 부터 분리하여 용융금속을 기체상에 전사하는 것, (7) 凹부 내의 용융금속이 용융상태에 있는 사이 또는 페이스트가 미고형상태에 있는 사이에 凹판을 기체에 압압하면서 밀착시킨 후, 凹판을 기체로 부터 분리하여 용융금속 또는 페이스트를 기체상에 전사하는 것, (8) 범프 자형 凹부 및/또는 배선패턴에 대응하는 홈형상을 형성하는 凹판의 재료로서 플라스틱판, 특히 탄력성을 갖는 플라스틱판을 사용하는 것, (9) 플라스틱판에 범프 자형 凹부 및/또는 배선패턴에 대응하는 홈형상을 형성하는 방법으로서 엑시머 레이져 가공법을 사용하는 것, 등이 바람직하다.
상기의 범프형성 방법에 의하면, 기판에 실장하는 때에 접합부 오픈 발생이 없고, 또한 범프의 결락과 패키지측 범프와 기판측 패드의 접합부에 있어 크랙과 박리 발생이 없는 신뢰성이 우수한 범프전극 등의 범프를 기판과 반도체 패키지 등의 기체상에 저비용, 고생산성으로 형성할 수 있다. 또한, 플라스틱판에 엑시머 레이져 가공에 의해 범프자형 凹부를 형성하는 것에 의해, 원주형상, 추형상 또는 꼭지달린 추형상의 범프 자형 凹부를 용이하게 형성할 수 있고, 이것에 의해, 기판에 실장하는 때의 접합부 오픈의 발생이 없고, 또한 패키지측 범프와 기판측 패드의 접합부에 있어 크랙과 박리 발생등이 없는 범프를 반도체패키지 등의 기체상에 형성하여, 신뢰성이 우수한 범프전극을 얻을 수 있다.
또한, 상기 배선패턴 형성방법에 의하면, 배선패턴에 대응하는 홈형상의 폭과 깊이를 자유롭게 조정할 수 있기 때문에, 종래 방법에서는 형성이 곤란했던 선단면(線斷面) 형상이 두께와 폭의 아스펙트비로 1:5보다도 두껍고 좁은 형상인 배선패턴의 형성도 용이하게 행할 수 있다. 이것에 의해, 배선패턴의 단면적을 저하시키지 않은 채 배선패턴의 폭을 가늘게 할 수 있기 때문에, 저저항을 유지하면서 고밀도의 배선패턴을 형성할 수 있다.
또한, 범프자형 凹부 및 배선패턴에 대응하는 홈형상이 혼재하는 凹판을 사용하는 것에 의해, 기판상에 범프 및 배선패턴을 동시에 형성할 수 있다.
또한, 범프 자형 凹부 및/또는 배선패턴에 대응하는 홈형상을 갖는 凹판을 사용하고, 기체로서 종래의 제법에 의해 배선패턴등이 형성되어 있는 프린트 배선기판을 사용하는 것에 의해, 프린트 배선기판상에 범프 및/또는 배선패턴을 중첩하여 형성할 수 있다. 이것에 의해, 종래 제법에 의해 배선패턴등이 형성되어 있는 프린트 배선기판에 있어 배선패턴상 및/또는 레지스트 피복상에 본 발명의 방법에 의한 패턴을 형성하고, 배선패턴의 접합부 및/또는 교차부를 레지스트 피복의 유무만으로 나눌 수 있기 때문에 복잡한 배선패턴의 프린트 배선기판을 얇게, 용이하게, 저비용으로 제조할 수 있다.
상기와 같은 범프 및/또는 배선패턴의 형성은 예를들면, 다음과 같은 장치에 의해 용이하게 행할 수 있다.
즉, 凹부에 페이스트 또는 용융금속이 충전된 凹판을 기체에 밀착시킨후, 凹판을 기체로 부터 분리하는 것에 의해 페이스트 또는 용융금속을 기체상에 전사하는 범프 및/또는 배선패턴의 형성장치에 있어서, 페이스트 또는 용융금속을 내부에 보지하고 공간부를 갖는 기밀덮개, 기밀덮개 내부의 공간부를 감압 또는 가압하는 수단, 및 페이스트 또는 용융금속 중에 침적된 凹판면에 밀착시키면서 슬라이딩시켜 凹판 표면의 페이스트 또는 용융금속을 제거하면서 凹부 개구면을 차폐하여 凹판면에 밀착시키는 차폐판을 갖는 장치에 의해, 임의의 수단을 사용하여, 범프자형 凹부 및/또는 배선 패턴에 대응하는 홈형상을 갖는 凹판을 기밀덮개 내의 페이스트 또는 용융금속중에 침적하고, 차폐판을 凹판면에 밀착시키면서 슬라이딩시켜 凹판 표면의 페이스트 또는 용융금속을 제거하면서 凹부 개구면을 차폐하여 凹판면에 차폐판을 밀착시킨 후, 차폐판이 밀착된 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중으로 부터 꺼내고, 이어서 차페판을 凹판면으로 부터 이탈시켜 凹판을 기체에 밀착시킨 후, 凹판을 기체로 부터 분리하여 페이스트 또는 용융금속을 기체상에 전사하는 것에 의해, 기체상에 범프 및/또는 배선패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
이하, 도면을 통하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
실시예
도 1은 본 발명의 凹판 인쇄방법을 설명하기 위한 장치의 일예를 모식적으로 보이는 단면도이다.
도 1에 있어서 기밀덮개 (1)의 하부는 용융금속조 (2)가 있고, 조내에는 배선패턴 또는 범프전극용의 소재로써 공정솔더 또는 고온솔더 등의 용융금속 (3)이 용해온도 이상으로 유지되어 저장되어 있고, 그 상부의 덮개 내부에는 용융금속 (3)의 산화를 방지하기 위한 질소가스 등의 불활성 가스 (4)가 충전되어 있다.
도 1 단계 A에 있어서, 인쇄형상으로서의 凹부 (6)을 갖고 약간의 탄력을 갖는 플라스틱제의 인쇄용 凹판 (5)를 기밀덮개 (1)내의 불활성 가스 (4)중에 위치시키고, 가감압장치 (7)에 의해 불활성가스 (4)를 감압하는 것에 의해서 凹판 (5)의 인쇄형상으로서 凹부 (6)에 있는 가스를 탈기시킨 후, 탈기된 凹판 (5)의 인쇄형상으로서의 凹부 (6)의 말단세부에 까지 용융금속 (3)의 충전을 촉진시켰다.
다음으로, 단계 B에 있어서, 凹판 (5)의 凹부 (6)의 세부에 까지 용융금속 (3)의 충전이 행해진 후, 凹판 (5)의 凹부 개구측 표면에 접하는 면이 평탄한 차폐판 (8)을 凹판 (5)의 면에 밀착시키면서 슬라이딩시키고 凹판 (5) 표면의 용융금속 (3)을 제거하면서 凹부 (6) 개구면을 차폐하여 凹판 (5)의 면에 차폐판 (8)을 밀착시켰다.
이에 의해, 凹판 (5)의 면과 차폐판 (8)과의 사이에 용융금속 (3)을 남기지 않도록 하면서 凹부 (6)내의 용융금속 (3)의 충전량이 정량화 되었다.
다음으로, 단계 C에 있어서, 차폐판 (8)을 밀착시킨 채 凹부 (6)에 용융금속 (9)가 충전된 凹판 (5)를 용융금속 (3)중으로 부터 꺼내고, 凹판 (5)의 凹부 (6)이 상향의 수평이 되게 한 후 차폐판 (8)을 슬라이드시켜 凹판 (5)의 면으로 부터 이탈시켰다.
다음으로, 단게 D에 있어서, 열충격의 완화를 위해 예열을 행한 패키지 등의 피인쇄체 (10)을, 피인쇄면을 하측으로 향하게하고, 위치를 맞춘후 凹판 (5)와 밀착시켜, 상하 반전하였다. 이어서, 패키지 등의 피인쇄체 (10)과 凹판 (5)상으로 부터 가압용 장치 (11)에 의해서 약간의 압이 가해지면, 플라스틱재료로 이루어진 凹판 (5)가 가지고 있는 탄력성에 의해서, 凹판 (5)의 凹부 (6)에 충전된 용융금속 (9)는 패키지 등의 피인쇄체 (10)의 패드로의 밀착이 촉진되고 확보되었다.
단계 E에 있어서, 곧이어 凹판 (5)와 패키지 등의 피인쇄체 (10)이 냉각되고, 凹부 (6)내의 용융금속 (9)가 고화된 후에, 凹판 (5)를 패키지 등의 피인쇄체 (10)으로 부터 분리하는 것에 의해, 凹판 (5)의 凹부 (6)에 충전된 용융금속 (9)는 凹부 (6)의 내부형상 그대로 패키지 등의 피인쇄체 (10)에 전사되었다.
이와같이 하여, 에를들면 상기 인쇄형상으로서의 凹부 (6)형상이 범프의 자형형상인 凹부 (6)을 갖는 凹판 (5)를 사용하는 것에 의해서, BGA와 CSF패키지의 범프, 플립칩(flip chip)의 접속용 범프 등을 저렴하고 균일하게 형성할 수 있다.
한편, 凹판 (5)의 凹부 (6)의 제조로서는 기계가공과, 포토리소그래피 도금에 의해 제작하는 등의 방법이 생각되어지지만, 제작하고자 하는 범프와 배선이 미세하게 되는 만큼 이들 방법은 곤란하고 고가로 되는 난점이 있다.
이에 대한 대응책으로서, 플라스틱판에 엑시머레이져에 의해 인쇄형상의 파냄가공을 행하는 것에 의해서, 인쇄형상으로서의 凹부 (6)의 미소한 범프 자형 형상의 凹부와 미세한 배선패턴에 대응하는 홈구조를 플라스틱판에 형성할 수 있었다.
도 2(a) 및 (b)는 엑시머레이져에 의해 인쇄용 凹판의 凹부를 형성하는 방법의 일예를 모식적으로 보이는 설명도이다.
도 2에 있어서, 엑시머레이져 발진기 (12)로 부터 조사되는 레이져광 (13)은 광로 도중의 미러(mirror) (14)에 의해서 방향 결정과 광축 벗어남의 보정이 행해진 뒤, 가공 패턴 결정용 차광판 (15)에 의해서 정형되고, 패터닝 후의 엑시머레이져광 (16)은 이미지렌즈 (17) 또는 (18)로 필요한 에너지 밀도로 집광되고, 凹판용의 소재 플라스틱판 (21)의 표면에 조사되어 애블레이션 가공이 행해진다. 그 결과, 도 2(a)에 나타난 바와같이, 집광율이 큰 이미지 렌즈 (17)에 의해서 고 에너지 밀도로 집광된 레이져 광 (19)로 테이퍼가 작은 가공구멍 (22)가, 도 2(b)에 나타난 바와같이, 집광율이 작은 이미지렌즈 (18)에 의해 저에너지 밀도로 집광된 레이져광 (20)으로 테이퍼가 작은 가공구멍 (23)이 가공된다.
도 3(a)-도3(b)는 엑시머레이져에 의한 애블레이션 가공을 설명하기 위한 개념도이다.
플라스틱 등의 고분자는 도3(a)와 같이, 인접하는 원자 (24) 끼리 서로의 전자 궤도 (25)가 일점에서 접하는 것에 의해 공유결합되어 고체로 되어 있다. 거기에 도 3(b)와 같이 차광판 (26)에 의해 조사범위가 한정된 레이져광 (13)이 조사되면, 전자의 기저궤도 (27)이 여기되고, 전자는 보다 외측의 여기궤도 (28)을 돌게되어 인접원자와의 공유결합이 성립하지 않게 된다. 그 결과, 결합이 분해(애블레이션)되고, 폴리머이었던 개체가 20나노초 정도의 단시간에 단원자 (29)로 되어 가스화하고 급팽창 하기 때문에, 이탈된 단원자 (29)는 개구부로 부터 비산하고, 매우 미세한 분자레벨의 애블레이션 가공이 가능하게 된다.
이같은 분자레벨의 애블레이션 가공에 사용되는 것은 주로 KrF 가스의 248nm 또는 ArF 가스의 193nm의 엑시머레이져의 단파장 자외선이며, 광의 해상도가 높아지는 것에도 기여하여, 매우 미세한 애블레이션 가공이 가능하게 된다.
엑시머레이져는 단 펄스광이기 때문에, 가공은 펄스 횟수에 비례하여 파내어지는 양이 된다. 이 때문에, 관통되지 않을 정도의 펄스 조사 횟수에 의해서, 플라스틱판에 인쇄형상으로서의 凹부를 임의의 깊이로 파내는 가공을 할 수 있다.
또한, 파내어지는 凹부의 측벽면은 엑시머레이져광을 반사하고, 엑시며레이져광의 흡수에너지가 감쇄하기 때문에, 애블레이션 값을 초과하지 않는 凹부의 측벽각도가 가공테이퍼로 된다. 이것을 유효하게 이용하면, 이미지렌즈를 교환하여 집광율을 변경하거나, 레이져 발진기의 방전전압을 승강시키는 것에 의해 출력의 증감을 하거나, 광로 도중에 설치된 광학 액티네이터 감쇄율을 조정하는 것에 의해, 凹부 측벽의 테이퍼각의 부여방향을 제어할 수 있다.
이와같이, 엑시머레이져에 의한 추의 선단각도의 설정도 자유롭고, 플라스틱 판에 인쇄형상으로서의 凹부를 둔각과 예각의 추형상 등을 자유롭게 가공하는 것이 가능하며, 예를들면 도 4와 같이 원추형 (30), 원추형 (31), 꼭지잘린 원추형 (32) 등의 凹부도 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 凹부의 수평단면이 원형인 것만이 아니며, 예를들면 차광판 (26)의 개구형상을 4각으로 하는 것에 의해 4각주형 (33), 4각추형 (34), 꼭지잘린 4각 추형 (35) 등도 용이하게 형성할 수 있다.
이같은 凹부를 형성하는 것에 의해서, 특히 예각의 추형상 범프 자형 凹부를 갖는 凹판을 사용하여, 예각의 추형상의 범프를 반도체 패키지 (36) 등에 형성한 경우, 도 5(a)와 같이 만곡한 기판 (38)이거나, 도 5(b)와 같이 기판 (39) 상단면에 凹凸이 있는 기판측 패드 (40)의 경우, 범프 선단 세부 (41)이 용이하게 변형하여 만곡과 凹凸를 흡수하기 때문에 종래의 접속범프의 형상에서 많이 발생하고 있는 오픈 등의 접합불량 발생을 방지할 수 있다.
또한, 기판과 패키지의 열팽창율 차에 의한 스트레스를 저감하기 위해, 도 6(a)와 같이 리플로우 시의 패키지를 보지하여 파임을 방지하는 스터드 범프 (42)와 추형상의 범프 (37)을 병용하는 것에 의해, 도 6(b)와 같은 주상범프 (43)을 실현시킬 수 있다.
이 추형상의 범프 (37)에 의해서, 종래 곤란했었던 주상 범프 접합의 실현이 용이하게 되고, BGA와 CSP, 플립칩 등의 범프형 접속부에 있어 기판 패키지의 열팽창율 차에 의한 스트레스를 저감하고, 크랙 발생을 방지할 수 있기 때문에, 고신뢰화를 이룰 수 있다.
또한, 인쇄형상으로서의 凹부 (6)이 PWB와 같은 프린트 배선기판상에 형성해야 할 배선패턴에 대응하는 홈형상인 凹판 (5)를 사용하는 것에 의해, 기판상에 배선패턴을 형성할 수 있다.
이 배선패턴의 형성방법은 PWB와 배선패턴 형성에 사용된 용융금속과의 결합력이 강고한 만큼 형성에 유리하기 때문에, 기판표면에 미세한 凹凸가 풍부하게 존재하는 다공질의 세라믹 기판과 그 전단계인 그린시트에 배선패턴을 형성하기에 적합하다. 또한, 凹판 (5)를 기판표면에 밀착시켜 홈형상인 凹부 내의 용융금속을 기판표면에 압압하고 있는 시점에서 초음파에 의한 진동을 인가하는 것에 의해 용융금속의 기판에 대한 고착력을 보강시킬 수 있다.
한편, 형성하고자 하는 배선패턴이 미세한 경우, 충전량 정량화 차폐판 (8)을 용융금속 (3)이 충전되어 있는 배선패턴에 대응하는 凹부 개구면으로 부터 제거하면, 용융금속 (3)이 스스로의 표면장력에 의해 무수한 물방울 상으로 분리되고, 연속되어지는 배선패턴이 분단되어 버릴 염려가 있다. 그 경우에는 차폐판 (8)이 밀착되어 차폐되어 있는 凹판 (5)가 용해금속조 (2)로 부터 끌어 올려진 때, 용융금속 (3)이 냉각되어 고화할 때까지 기다려 차폐판 (8)을 凹판 (5) 표면으로 부터 이탈시킨 뒤, PWB용 기판에 밀착시켜 재가열하고, 가압용 장치 (11)에 의해 약간의 압을 가하면서 냉각하고, 용융금속 (3)이 고화한 후에 기판과 凹판 (5)를 분리시키는 것에 의해 미세한 배선패턴도 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 플라스틱판에 엑시머레이져에 의해 배선패턴에 대응하는 홈구조를 형성하는 것에 의해, 홈의 폭과 깊이를 자유롭게 변경할 수 있고, 배선패턴 단면형상의 두께와 폭의 아스펙트비도 용이하게 변경할 수 있다.
프린트 배선기판 제조중 가장 많이 사용되고 있는 제조방법인 서브트랙티브법에 있어서, 가장표층부의 배선패턴에 사용되는 동박의 두께는 18㎛가 표준적이다. 한편, 배선패턴의 폭은 아직 100㎛정도도 있고, 그 단면형상의 두께와 폭의 아스펙트 비는 1:5로 얇게하여 넓은 형상이다.
배선패턴과 같은 홈형상을 갖는 凹판 (5)와 용융금속 (3)을 사용한 PWB기판에서는 홈형상에 의해 배선단면을 조정할 수 있기 때문에 단면형상의 두께와 폭의 아스펙트 비를 1:5보다 두꺼운 형으로 할 수 있고, 종래의 제법에서는 실현 곤란한 두께칫수가 폭칫수보다 큰 종형의 배선단면을 갖는 배선패턴을 PWB 기판상에 형성하는 것도 가능하다.
이에 의해, 배선패턴의 단면적을 저하시키지 않은채 패턴의 폭을 가늘게 할 수 있기 때문에, 저저항을 유지하면서 고밀도인 배선패턴을 형성할 수 있다.
상기와 같은 범프 또는 배선패턴의 형성방법에 의하면, 凹부 (6)에 페이스트 또는 용융금속 (3)을 반복 충전하여 인쇄를 행하는 것에 의해 용이하게 범프와 배선패턴 등이 얻어지고, 다른 제법에 비해 매우 높은 생산효율을 실현할 수 있다. 게다가, 범프와 배선의 패턴 형성 재료로서는 저렴한 잉고트 또는 자동공급용 선재가 그대로 사용가능하고, 또한, 부재료도 질소가스와 같은 저렴한 불활성가스와 凹판 마스크 세정제 이외에 거의 아무것도 필요로 하지 않기 때문에, 저비용으로 범프와 배선패턴을 기판과 반도체 패키지 등의 기판상에 형성할 수 있다.
또한, 상기의 범프 또는 배선패턴의 형성방법을 간편한 장치로 실현할 수 있기 때문에, 예를들면 패키지의 범프형성을 실장공정의 라인 사이드에서도 실시하는 것이 가능하고, 범프형성시의 열이 남아있는 사이에 기판상에 마운트(mount) 하고 리플로우 로를 통과시키는 것에 의해, 패키지의 품질보증상 문제시되고 있는 열충격 횟수를 저감시킬 수 있다.
상기에 있어서는 용융금속을 사용하는 경우에 대하여 설명했지만, 도전성 접착제, 이방성 도전접착제, 도전성 폴리머, 크림솔더, 주석페이스트, 은페이스트, 은팔라듐 페이스트, 카본페이스트 등으로 대표되는 페이스트를 이용하는 것도 가능하다. 다만, 도전성 접착제, 이방성 도전접착제, 도전성 폴리머, 카본페이스트 등을 사용하는 경우에는 용융이 불필요하고, 용융에 관계되는 가열과 냉각의 필요도 없고, 각 페이스트에 따른 경화수단을 강구한 뒤 패키지 또는 기판상으로 부터 凹판을 분리시키면 좋다.
한편, 크림솔더, 주석페이스트, 은페이스트, 은팔라듐 페이스트 등을 사용하는 경우에는 이들을 상온에서 凹판의 凹부에 충전한 후, 패키지 또는 기판상에 凹판을 밀착시킨 채 리플로우를 행하여 페이스트를 용융시키고, 냉각하여 고화한 후에 凹판을 분리시키면 좋다.
이같이 용융시킬 필요가 있는 페이스트를 사용하는 경우에는 통상은 패키지와 기판 등의 피인쇄면을 상향으로 하고, 그위에 凹판의 凹부 개구부를 하향으로 한 형으로 위치 맞춤을 행하고, 밀착시켜 리플로우를 행하지만, BGA와 CSF의 추형 범프를 형성할 때에는 패키지 및 凹판을 도 7과 같이 범프 길이방향으로 횡회전시킨 상태로 가열, 용융, 냉각, 교화를 행하는 것이 바람직하다.
용융시킬 필요가 있는 페이스트 중에는 체적비로 약 50% 내외의 플럭스가 함유되어 있고, 이 때문에 용융후의 금속은 凹판 (5)의 凹부 (6)내의 공간을 모두 점유할 수 없고, 추형 범프의 선단부분을 상방으로 향하여 형성한 경우, 凹부 (6)의 상단은 비중이 가벼운 플럭스에 의해 충전되어지고, 소정의 범프형성에 대하여 선단부분이 부족한 형상으로 되어 버리지만, 凹판 (5)를 횡으로 회전시킨 추형 범프의 형성방법에 의하면 선단부분의 결손부 (44)를 추형 범프의 측면으로 이동시키는 것이 가능하게 되기 때문에, 리플로우 후의 주상범프 형상은 추상의 범프형상에 의해서 실현할 수 있는 리플로우 후의 주상범프와 거의 같게되어, 스트레스 경감효과를 유지할 수 있다.
이 추형범프의 측면 결손부 (44)는 필요하면 도 8과 같이 상부로 확장한 범프 자형 凹부를 범프결손 보충형 (45)로 하는 것에 의해서 어느 정도 회피할 수 있다.
본 발명의 凹판 인쇄방법 및 凹판 인쇄장치에 의하면, 페이스트 또는 용융금속을 사용하여, 저비용, 고생산성으로 배선범프 또는 범프전극 등의 범프 등을 피인쇄체인 기판이나 반도체 패키지 등에 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 범프형성방법 및 범프형성장치에 의하면, 기판에 실장할 때의 접합부 오픈 발생이 없고, 범프의 결락이나 패키지측 범프와 기판측 패드의 접합부에 있어 크랙과 박리발생이 없는 신뢰성이 우수한 범프전극 등의 범프를 기판이나 반도체 패키지 등의 기체상에 저비용, 고생산성으로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기판에 실장할 때의 접합부 오픈발생이 없고, 범프의 결락 또는 패키지측 범프와 기판측 패드의 접합부에 있어 크랙과 박리 발생이 없는 신뢰성이 우수한 범프전극을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 배선패키지 형성방법 및 배선패턴형성장치에 의하면, 배선패턴을 고밀도로 형성할 수 있고, 복잡한 배선패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 선단부 형상이 두께와 폭의 아스펙트비로 1:5보다도 두껍고 좁은 형상인 배선패턴을 기체상에 갖는 프린트 배선기판을 얻을 수 있다.

Claims (31)

  1. 인쇄형상으로서의 凹부에 페이스트 또는 용융금속이 충전된 凹판을 피인쇄체에 밀착시킨후, 凹판 피인쇄체로 부터 분리하는 것에 의해 페이스트 또는 용융금속을 피인쇄체상에 전사하는 凹판 인쇄방법에 있어서,
    인쇄형상으로서의 凹부를 갖는 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중에 침적하여 凹부에 페이스트 또는 용융금속을 충전시키고, 凹판면에 접하는 면이 평탄한 차폐판을 凹판면에 밀착시키면서 슬라이딩시켜 凹판표면의 페이스트 또는 용융금속을 제거하면서 凹부 개구면을 차폐하여 凹판면에 차폐판을 밀착시킨후, 차폐판이 밀착된 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중으로 부터 꺼내고, 이어서 차폐판을 凹판면으로 부터 이탈시켜 凹판을 피인쇄체에 밀착시킨후, 凹판을 피인쇄체로 부터 분리하여 페이스트 또는 용융금속을 피인쇄체상에 전사하는 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    인쇄형상으로서의 凹부를 갖는 凹판 페이스트 또는 용융금속 중에 침적하고, 페이스트 또는 용융금속을 가압하여 凹부에 페이스트 또는 용융금속을 충전시키는 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    인쇄형상으로서의 凹부를 갖는 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중에 침적하기전에, 凹판을 진공 또는 감압분위기하에 두는 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    감압분위기가 불활성가스 분위기인 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한항에 있어서,
    凹부내의 용융금속이 용융상태로 있는 사이 또는 페이스트가 미고형상태로 있는 사이에 凹판을 피인쇄체에 밀착시킨 후, 凹판을 피인쇄체로부터 분리하여 용융금속 또는 페이스트를 피인쇄체로 부터 분리하여 용융금속 또는 페이스트를 피인쇄체상에 전사하는 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄방법.
  6. 제 1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서,
    凹부 내의 용융금속이 용융상태에 있는 사이 또는 페이스트가 미고형상태로 있는 사이에 凹형판을 피인쇄체에 밀착시킨 후 냉각하고, 凹부내의 용융금속 또는 페이스트가 고화된 후에 凹판을 피인쇄체로 부터 용융금속 또는 페이스트를 피인쇄체상에 전사하는 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한항에 있어서,
    凹인판을 피인쇄체에 압압하면서 밀착시킨후, 凹판을 피인쇄체로 부터 분리하여 페이스트 또는 용융금속을 피인쇄체 상에 전사하는 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄방법.
  8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한항에 있어서,
    차폐판이 밀착된 凹판을 용융금속 중으로 부터 꺼내 그대로 냉각하여 凹부내의 용융금속이 융점이하의 온도로 되고나서 차폐판을 이탈시켜 凹판을 피인쇄체에 압압하면서 밀착시켜 凹부내의 용융금속이 융점이상으로 될 때까지 가열하고, 이어서 냉각하여 凹부내의 용융금속이 융점이하로 되었을 때에 凹판을 피인쇄체로 부터 분리하여 용융금속을 피인쇄체상으로 전사하는 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄방법.
  9. 제 1항 내지 제 8 항 중 어느 한항에 있어서,
    인쇄형상으로서의 凹부를 갖는 凹판이 플라스틱 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄방법.
  10. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한항에 있어서,
    인쇄형상으로서의 凹부를 갖는 凹판이 탄력성을 갖는 플라스틱 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄방법.
  11. 제 9항 내지 제 10항에 있어서,
    인쇄형상으로서의 凹부를 엑시머레이저 가공에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄방법.
  12. 인쇄형상으로서의 凹부에 페이스트 또는 용융금속이 충전된 凹판을 피인쇄체에 밀착시킨 후, 凹판을 피인쇄체로 부터 분리하는 것에 의해 페이스트 또는 용융금속을 피인쇄체상에 전사하는 凹항판 인쇄장치에 있어서,
    페이스트 또는 용융금속을 내부에 보지하고 공간부를 갖는 기밀덮개, 기밀덮개 내부의 공간부를 감압 또는 가압하는 수단, 및 페이스트 또는 용융금속중에 침적된 凹 판면에 밀착시키면서 슬라이딩시켜 凹판 표면의 페이스트 또는 용융금속을 제거하면서 凹지부 개구면을 차폐하여 凹 판면에 밀착시키는 차폐판을 갖고, 임의의 수단에 의해 인쇄형상으로서의 凹부를 갖는 凹판을 기밀덮개내의 페이스트 또는 용융금속 중에 침적하고, 차폐판을 凹판면에 밀착시키면서 슬라이딩시켜 凹판 표면의 페이스트 또는 용융금속을 제거하면서 凹부 개구면을 차단하여 凹판면에 차폐판을 밀착시킨 후, 차폐판이 밀착된 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중으로 부터 꺼내고, 이어서 차폐판을 凹판면으로 부터 이탈시켜 凹판을 피인쇄체에 밀착시킨 후, 凹판을 피인쇄체로 부터 분리하여 페이스트 또는 용융금속을 피인쇄체상에 전사하도록 한 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄장치.
  13. 인쇄형상으로서의 凹부가 범프자형 凹부인 凹판을 사용하고, 제 1항 내지 제 8 항중 어느 한항 기재의 凹판 인쇄방법에 의해 기체상에 범프를 형성하는 것을 특징으로 하는 범프 형성방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    범프자형 凹부를 갖는 凹판이 플라스틱 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    범프자형 凹부를 갖는 凹판이 탄력성을 갖는 플라스틱재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  16. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    범프자형 凹부를 엑시머레이져 가공에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  17. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    엑시머레이져 가공에 의해 범프자형 凹부를 원주형상, 추형상 또는 꼭지잘린 추형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  18. 인쇄형상으로서의 凹부가 배선패턴에 대응하는 홈형상인 凹판을 사용하고, 제 1항 내지 제 11항중 어느 한항 기재의 凹판 인쇄방법에 의해 기체상에 배선패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 배선패턴 형성방법.
  19. 인쇄형상으로서의 凹부가 범프자형 凹부 및 배선패턴에 대응하는 홈형상인 凹판을 사용하고, 제 1항 내지 제 11항중 어느 한항 기재의 凹판 인쇄방법에 의해 기체상에 범프 및 배선패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 범프 및 배선패턴 형성방법.
  20. 인쇄형상으로서의 凹부가 범프자형 凹부 및/또는 배선패턴에 대응하는 홈형상인 凹판을 사용하고, 제 1 항내지 제 11항중 어느 한항 기재의 凹판 인쇄방법에 의해 프린트배선기판상에 범프 및/또는 배선패턴을 중첩하여 형성하는 것을 특징으로 하는 범프 및 배선패턴 형성방법.
  21. 인쇄형상으로서의 凹부가 배선패턴에 대응하는 홈형상인 凹판을 사용하고, 제 1 항내지 제 11항중 어느 한항 기재의 凹판 인쇄방법에 의해 프린트 배선기판의 표면 또는 이면(裏面)의 배선패턴상 및/또는 레지스트 피복상에 배선패턴을 형성하고, 배선패턴의 접합부 및/또는 교차부를 형성하는 것을 특징으로 하는 배선패턴 형성방법.
  22. 제 18 항 내지 제 21 항중 어느 한 항에 있어서,
    홈형상의 단면이 깊이와 폭의 아스펙트비로 1:5보다도 깊고 좁은 형상인 것을 특징으로 하는 배선패턴 형성방법.
  23. 凹부에 페이스트 또는 용융금속이 충전된 凹판을 기체에 밀착시킨 후, 凹판을 기체로 부터 분리하는 것에 의해 페이스트 또는 용융금속을 기체상에 전사하는 범프 및/또는 배선패턴의 형성장치에 있어서,
    페이스트 또는 용융금속을 내부에 보지하고 공간부를 갖는 기밀덮개, 기밀덮개 내부의 공간부를 감압 또는 가압하는 수단, 및 페이스트 도는 용융금속 중에 침적된 凹판면에 밀착시키면서 슬라이딩시켜 凹판 표면의 페이스트 또는 용융금속을 제거하면서 凹부 개구면을 차폐하여 凹판면에 밀착시키는 차폐판을 갖고, 임의의 수단에 의해, 범프자형 凹부 및/또는 배선패턴에 대응하는 홈형상을 갖는 凹판을 기밀덮개 내의 페이스트 또는 용융금속중에 침적하고, 차폐판을 凹판면에 밀착시키면서 슬라이딩시켜 凹판 표면의 페이스트 또는 용융금속을 제거하면서 凹부 개구면을 차폐하여 凹판면에 차폐판을 밀착시킨 후 차폐판이 밀착된 凹판을 페이스트 또는 용융금속 중으로 부터 꺼내고, 이어서 차폐판을 凹판면으로 부터 이탈시켜 凹판을 기체에 밀착시킨 후, 凹판을 기체로 부터 분리하여 페이스트 또는 용융금속을 기체상에 전사하도록 한 것을 특징으로 하는 범프 및/또는 배선패턴 형성장치.
  24. 기체상에 용융금속으로 형성된 원주형상, 추형상 또는 꼭지잘린 추형상의 범프를 갖는 것을 특징으로 하는 범프전극.
  25. 페이스트 또는 용융금속으로 형성된 선단면 형상이 두께와 폭의 아스펙트비로 1:5 보다도 두껍고 좁은 형상인 배선패턴을 기체상에 갖는 것을 특징으로 하는 프린트 배선기판.
  26. 프린트 배선기판의 표면 또는 이면의 배선패턴상 및/또는 레지스트 피복상에 페이스트 또는 용융금속으로 이루어지는 배선패턴을 갖고, 배선패턴의 접합부 및/또는 교차부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프린트 배선기판.
  27. 제 26항에 있어서,
    페이스트 또는 용융금속으로 이루어지는 배선패턴의 선단면 형상이 두께와 폭의 아스펙트비로 1:5보다도 두껍고 좁은 형상인 것을 특징으로 하는 프린트 배선기판.
  28. 인쇄형상으로서의 凹부에 페이스트 또는 용융금속이 충전된 凹판을 피인쇄체에 밀착시킨 후, 凹판을 피인쇄체로 부터 분리하는 것에 의해 페이스트 또는 용융금속을 피인쇄체상에 전사하는 凹판 인쇄방법에 있어서,
    인쇄형상으로서의 凹 부를 갖는 凹판이 플라스틱 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 플라스틱 재료로서 탄성을 갖는 것을 사용함을 특징으로 하는 凹판 인쇄방법.
  30. 인쇄형상으로서의 凹부에 페이스트 또는 용융금속이 충전된 凹판을 피인쇄체에 밀착시킨 후, 凹판을 피인쇄체로 부터 분리하는 것에 의해 페이스트 또는 용융금속을 피인쇄체상에 전사하는 凹판 인쇄장치에 있어서,
    인쇄형상으로서의 凹부를 갖는 凹판이 플라스틱 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 凹판 인쇄장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 플라스틱 재료로서 탄력성을 갖는 것을 사용함을 특징으로 하는 凹판 인쇄장치.
KR1019980005329A 1997-02-21 1998-02-20 凹판 인쇄방법 및 장치, 범프 또는 배선 패턴의 형성방법 및 장치, 범프전극 및 프린트 배선기판 KR19980071549A (ko)

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