KR100238044B1 - 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 반도체 칩의 이면, 혹은 반도체 칩이 부착될 대상물의 표면에 사각 형태의 반도체 칩과 닮은꼴로 도포 윤곽선이 형성되도록 적정량의 접착제를 균일하게 도포할 수 있으며, 이에 따라 최상의 접착력을 얻을 수 있다. 더욱이 반도체 칩에 히트 싱크(heat sink) 등과 같은 방열 수단을 부착하는 데 이를 이용할 경우 접착제의 균일한 도포를 통해 방열 효율을 극대화할 수 있다.

Description

반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법

본 발명은, 반도체 칩의 이면 혹은 반도체 칩이 부착될 대상물의 표면에 접착제를 도포하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 최상의 접착력을 얻을 수 있도록 사각의 반도체 칩과 닮은꼴로 도포 윤곽선이 형성되도록 적정량의 접착제를 균일하게 도포하는 접착제 도포방법에 관한 것이다.

정보화 시대라 할 수 있는 오늘날에 이르러 방대한 양의 정보를 신속히 처리할 것이 요구됨에 따라 이를 위한 정보연산 처리기기도 고성능의 것을 필요로 하게 되었으며, 이에서 핵심적인 기능을 수행하는 반도체 칩들도 고성능화될 것이 기대되었다.

이러한 추세에 대처하여 날로 발전을 거듭해온 반도체 기술은 고집적화를 통해 고성능이면서도 소형의 반도체 칩을 생산하기에 이르렀으며, 필연적으로 반도체 칩을 인쇄회로기판에 실장하는 기술도 그에 적합한 형태로 발전하여 왔다.

최근 반도체 칩 실장을 위해 사용되는 방법 가운데 하나로 TCP(Tape Carrier Package)형 반도체 칩을 인쇄회로기판 상에 실장하기 위한 방법이 제시되어 있는 바, 이 방법에 의할 경우 TCP형 반도체 칩과 인쇄회로기판을 도전성 접착제로 접착하며, 이 경우에 도전성 접착제는 인쇄회로기판과 그 위에 부착되는 TCP형 반도체 칩 사이의 간극을 메워 장착 안정성을 높여주는 동시에, 비아(via)를 통해 TCP형 반도체 칩에서 발생되는 열을 인쇄회로기판의 이면에 부착되는 히트 싱크(heat sink)로 전달해주는 방열 경로로서의 역할을 수행한다.

이렇듯 소기의 목적을 달성하기 위해서 필요에 따라 반도체 칩을 인쇄회로기판과 같은 임의의 대상물에 부착하기도 하는데, 이를 위하여 종래에는 반도체 칩의 이면 혹은 반도체 칩이 부착될 대상물의 표면에 비교적 큰 내경을 갖는 도포용 노즐로 접착제를 일정량 분사하고, 반도체 칩을 대상물과 접착할 때 약간의 힘을 가하여 누름으로써, 접착제가 반도체 칩과 대상물이 서로 접착되는 접착면에 고루 분포되도록 하는 접착제 도포방법이 사용되었다.

널리 알려진 바와 같이, 접착제에 의한 접착력은 접착제의 분포 상태에 의해 결정되며, 접착제의 분포 상태는 그 도포량에 영향을 받는다. 이에 비추어 볼 때, 최상의 접착력을 얻기 위해서는 적정량의 접착제가 접착면 전체에 고르게 분포되어야 할 것이다.

하지만, 일반적으로 반도체 칩은 사각 형태인데 반해 상기한 방식으로 도포된 접착제는 반도체 칩에 의한 눌림으로 인해 원형으로 퍼진다. 즉, 접착제에 의한 도포 윤곽선이 원형으로 형성된다. 따라서 접착면 전체에 고루 분포될 정도의 적정량의 접착제가 도포되었다 할지라도 사각의 접착면 네 귀 부분에는 접착제가 미치지 못하게 되며, 접착제의 불균일한 분포로 인해 최상의 접착력을 얻을 수 없게 된다.

한편, 접착제의 일부가 접착면의 경계, 즉 반도체 칩의 에지(edge) 경계를 벗어나 흘러나오게 되어 반도체 칩의 리드간에 단락을 일으키게 되는데, 이러한 상황이 발생되는 것을 방지하기 위해서는 접착제의 도포량을 줄일 수밖에 없으며, 이에 따라 접착제에 의한 접착력은 더욱더 감소하게 된다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여, 반도체 칩의 이면 혹은 반도체 칩이 부착될 대상물의 표면에 도포된 접착제가 반도체 칩의 의한 눌림으로 인해 퍼질 때 반도체 칩의 에지 경계를 벗어나지 않으면서도 접착면 내에 고루 분포되도록 하여 최상의 접착력을 얻는 접착제 도포방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법을 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 접착제의 다양한 도포 형태를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따라 인쇄회로기판에 접착제를 도포한 이후 반도체 칩을 부착한 상태를 도시한 도면.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 인쇄회로기판 11 : 패드

20 : 도포용 노즐 30 : 접착제

40 : 반도체 칩 41 : 리드

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체 칩의 이면 혹은 상기 반도체 칩이 부착될 대상물의 표면에 소정의 도포 방식에 따라 접착제를 균일하게 도포하되; 상기 반도체 칩과 닮은꼴로 도포 윤곽선이 형성되도록 상기 접착제를 도포하는 것을 특징으로 한다.

즉, 임의의 대상물에 사각 형태의 반도체 칩을 부착하기 위해서 그와 닮은 사각 형태로 도포 윤곽선이 형성되도록 접착제를 도포하는 것이다.

여기서, 도포 윤곽선에 의한 면적, 즉 접착제의 도포 면적은 반도체 칩 면적보다 작게 설정하는 것이 바람직하며, 특히 반도체 칩 면적의 80% 크기로 설정하는 것이 적절하다. 이렇게 함으로써 반도체 칩에 의한 눌림으로 인해 접착제가 퍼질 때 반도체 칩의 에지 경계를 벗어나지 않으면서 접착제가 접착면 내에 고루 분포될 수 있다.

그리고 접착제를 도포하기 위한 도포 방식으로는, 접착제의 도포 형태를 용이하게 조절할 수 있는 선 도포 방식을 이용한다. 여기서 선 도포 방식이란 소정 크기의 내경을 갖는 도포용 노즐로 임의 형태의 선을 그리면서 접착제를 분사하는 방식을 의미한다.

이 때 접착제를 도포하기 위한 선의 형태는 다양한 형태일 수 있겠으나, 바람직하게는 지그재그(zigzag) 형태로 하며, 서로 다른 크기를 갖는 동심 사각 형태, 혹은 사각 나선 형태이어도 무방하다.

이에 더하여, 접착면 내에 적정량의 접착제를 균일하게 도포하는 위해서는 도포용 노즐의 내경이나 접착면으로부터의 이격 높이, 이동 속도, 접착제의 분사 압력, 및 도포 회수 등의 공정 변수(parameter)을 적절히 결정할 수 있다.

이하 바람직한 하나의 실시예에 대해 살펴보면 다음과 같다.

여기서는 인쇄회로기판에 접착제를 도포하여 반도체 칩을 부착하는 경우를 예로 들어 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법을 설명하기 위한 도면이다. 여기서 도면 부호 10은 인쇄회로기판이며, 20은 도포용 노즐이다. 그리고 D는 도포용 노즐(20)의 이동 방향을, A는 인쇄회로기판(10)에 도포된 접착제에 의해 형성될 도포 윤곽선을 가상으로 나타낸 것으로, 도포 윤곽선 A에 의한 면적, 즉 접착제의 도포 면적은 앞서 설명한 바대로 반도체 칩 면적의 80% 크기이다.

그리고 이동 방향 D는, 도포 윤곽선 A가 반도체 칩과 닮은 사각 형태로 형성되도록 접착제를 도포하기 위한 일례로서 공정 자동화시 프로그램의 작성과 수정 및 도포 면적의 미세 조정이 용이한 지그재그 형태를 나타내었다. 하지만, 도 2(B) 내지 도 2(D)와 같은 변형된 지그재그 형태나 동심 사각 형태 혹은 사각 나선 형태를 취할 수도 있다. 즉, 도포용 노즐의 이동 방향 D는 도포 윤곽선 A가 사각 형태로 형성되도록 접착제를 도포할 수만 있다면 여하한 형태이어도 무방하다.

또한 도 1에서 c는 도포용 노즐(20)의 내경, h는 접착면으로부터의 이격 높이, v는 도포용 노즐(20)의 이동 속도를 나타내는 것으로서, 이들은 접착제의 분사 압력 p, 선 간격 d, 도포 회수 N과 함께 하기의 표 1에 나타낸 값들로 설정된다.

내경 크기(c)	0.33㎜
이격 높이(h)	0.4㎜
이동 속도(v)	10㎜/sec
분사 압력(p)	4㎏ㆍf/㎠
선 간격(d)	1㎜
도포 회수(N)	4 회

이는 상기 값들을 변화시키면서 접착제를 도포하여 그 도포 상태와 도포량이 최적 상태가 되었을 때의 값들로서, 이 값들을 상기한 최적값보다 작게 하거나 크게 하면 접착제의 도포량이 과소 상태를 이루거나 과다 상태를 이루게 되며, 접착제의 도포 상태가 불균일해진다.

이에 더하여 접착제의 점도 역시 접착제의 도포 상태와 도포량을 결정짓는 요인 가운데 하나인데, 접착제의 점도가 크면 미세한 도포용 노즐에서 접착제가 분사되지 않게 되고, 반대로 접착제의 점도가 작으면 접착제가 도포된 후에 접착면에서 흐르기 때문이다.

한편, 접착제의 점도는 온도에 따라 변화하므로, 접착제를 소정 온도로 항온 유지할 필요가 있는데, 이를 위하여 접착제를 항온기에 넣었다가 사용하며, 이 때의 온도로는 24℃ 내외가 적당하다.

이처럼 적절히 결정지어진 값들에 따라 선 도포 방식으로 접착제를 접착면에 도포한다. 즉, 0.33㎜의 내경 크기를 갖는 도포용 노즐을 인쇄회로기판의 표면으로부터 0.4㎜ 이격된 높이에서 10㎜/sec의 속도를 유지하여 지그재그 형태로 이동시키면서 도포용 노즐을 통해 24℃ 내외로 항온 유지된 접착제를 4㎏ㆍf/㎠ 압력으로 분사하되, 1㎜ 선 간격으로 도포한다. 그리고 도포 방향을 달리하여 총 4 회에 걸쳐 도포한다.

그러면, 도포 윤곽선 A의 내부에는 접착제가 균일하게 도포될 것이다.

이와 같이 접착제가 도포된 인쇄회로기판 위에 반도체 칩을 부착하면, 도 3에 도시된 바와 같은 상태가 된다. 여기서 도면 부호 10은 인쇄회로기판, 11은 패드(pad), 30은 접착제, 40은 반도체 칩, 41은 리드이다.

이에 도시된 바를 보면, 접착제(30)가 반도체 칩(40)의 전체 면적에 상당하는 부분에 고루 분포되어 있음을 볼 수 있다. 이 상태에서 반도체 칩(40)에 의한 눌림으로 인해 접착제(30)가 퍼진다 하더라도 반도체 칩(40)의 에지 경계까지는 여유 부분이 남아 있으므로, 접착제(30)에 의해 반도체 칩(40)의 리드(41)가 상호 간에 단락되는 일은 발생하지 않는다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 반도체 칩의 이면, 혹은 반도체 칩이 부착될 대상물의 표면에 반도체 칩과 닮은꼴로 도포 윤곽선이 형성되도록 적정량의 접착제를 균일하게 도포할 수 있으며, 이에 따라 최상의 접착력을 얻을 수 있다. 더욱이 반도체 칩에 히트 싱크 등과 같은 방열 수단을 부착하는 데 이를 이용할 경우 접착제의 균일한 도포를 통해 방열 효율을 극대화할 수 있다.

Claims (15)

1. 반도체 칩의 이면 혹은 상기 반도체 칩이 부착될 대상물의 표면에 소정의 도포 방식에 따라 접착제를 균일하게 도포하되;

   상기 반도체 칩과 닮은꼴로 도포 윤곽선이 형성되도록 상기 접착제를 도포하는 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 도포 윤곽선에 의한 면적은

   상기 반도체 칩 면적의 80% 크기인 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 도포 방식은

   소정 크기의 내경을 갖는 도포용 노즐로 임의 형태의 선을 그리면서 상기 접착제를 분사하는 선 도포 방식인 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 임의 형태는

   지그재그(zigzag) 형태인 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 임의 형태는

   서로 다른 크기를 갖는 동심 사각 형태인 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 임의 형태는

   사각 나선 형태인 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 도포용 노즐은

   0.33㎜의 내경 크기를 갖는 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.
8. 제 3 항에 있어서, 상기 도포용 노즐은

   접착면으로부터 0.4㎜ 이격된 높이를 갖는 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.
9. 제 3 항에 있어서, 상기 도포용 노즐은

   10㎜/sec의 속도로 이동하는 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.
10. 제 3 항에 있어서, 상기 도포용 노즐은

    상기 접착제를 4 ㎏ㆍf/㎠의 압력으로 분사하는 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.
11. 제 3 항에 있어서, 상기 도포용 노즐은

    상기 접착제를 1㎜의 선 간격으로 분사하는 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.
12. 제 3 항에 있어서,

    상기 접착제를 도포 방향을 달리하여 겹쳐지도록 소정 회수만큼 도포하는 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 소정 회수는

    4 회인 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.
14. 제 3 항에 있어서,

    상기 접착제를 소정 온도로 항온 유지하여 도포하는 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 소정 온도는

    24℃인 반도체 칩 부착을 위한 접착제 도포방법.

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