KR100764386B1 - 고온공정에 적합한 절연구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

고온공정에 적합한 절연구조체 및 그 제조방법이 제공된다.

본 발명은, 적어도 그 일면에 소자의 전기적 연결을 위한 전도성 패턴이 형성된 기재; 그리고 상기 전도성 패턴상 소정의 위치에 양극산화법으로 형성된 Al,Ti 및 Mg로 이루어진 그룹 중 선택된 1종의 금속산화물층 패턴;을 포함하는 고온공정에 적합한 절연구조체와,

적어도 그 일면에 소자의 전기적 연결을 위한 전도성 패턴이 형성된 기재를 마련하는 공정; 상기 전도성 패턴이 형성된 기재상에 Al,Ti 및 Mg로 이루어진 그룹 중 선택된 1종의 금속을 PVD법으로 증착함으로써 금속 증착층을 형성하는 공정; 상기 금속 증착층을 양극산화법을 이용하여 산화시켜 금속산화물층을 형성하는 공정; 상기 금속산화물층상에 감광성 필름을 도포한후, 노광, 현상함으로써 소정의 감광성 필름 패턴을 형성하는 공정; 및 상기 감광성 필름 패턴이 형성된 기재 표면을 에칭처리하여 상기 금속산화물층을 제거함으로써 상기 전도성 패턴상에 소망하는 금속산화물층 패턴을 형성하는 공정;을 포함하는 고온공정에 적합한 절연구조체의 제조방법에 관한 것이다.

양극산화법, 절연층, WLP, 절연구조체

Description

고온공정에 적합한 절연구조체 및 그 제조방법{Insulation structure for high thermal condition and its manufacturing method}

도 1은 절연층으로 솔더 레지스터를 형성하는 종래의 절연 구조체의 제조 공정도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 절연 구조체의 개략도이다.

도 3(a-f)은 본 발명의 일실시예에 따른 절연 구조체의 제조공정도이다.

도 4는 본 발명의 절연구조체를 이용하여 WLP(Wafer Level Package)에서 cell간 전기적 연결을 보여주는 개략도이다.

도 5는 도 4의 연속적인 배열도이다.

도 6은 본 발명의 절연구조체를 이용하여 LED 전기적 연결의 연속적 배열을 나타내는 개략도이다.

본 발명은 고온공정에 적합한 절연구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 종래의 에폭시 수지를 절연층으로 사용함이 없이 양극산화법을 이용하여 금속산화물을 절연층으로 이용함으로써 후속하여 고온공정에 부합할 수 있 는 절연구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현재 사용되는 여러 가지 기판 또는 그에 준하는 패키지를 또다른 기판 또는 패키지에 부착할 때, 솔더 페이스트 또는 도전성 페이스트, 열융착법을 이용하여 부착한다. 이때, 페이스트 또는 도전성 물질이 다른 전기적 성질을 갖는 부분과 전기적으로 연결되는 경우를 막기 위해 전기적 절연층(솔더 레지스트, 절연필름등)을 도전성 물질 표면 위에 형성하게 된다.

현재 기판 또는 패키지의 전기적 절연을 위해 빛에 반응하는 물질인 액상의 에폭시형 또는 필름을 이용하여 솔더 레지스터를 형성함이 보통이다. 이러한 솔더레지스터를 형성하는 통상적인 공정이 도 1에 나타나 있다. 도 1과 같이, 종래에는 그 양면에 소정의 전도성 패턴(3)을 갖는 기판(1)의 양면에 솔더 레지스터 형성용 수지(5)를 도포한다. 이후, 이러한 수지(5)를 노광, 현상하고, 경화시킴으로써 소망하는 솔더 레지스터 패턴을 형성할 수 있었다.

그러나 상기 절연재인 솔더 레지스터는 재료의 특성상 열에 약하며, 따라서 현재와 같이 패키지 제작에 요구되는 고온공정에서는 열적 변형에 의해 디라미네이션(delamination) 현상이 발생하며, 이는 기판의 신뢰성에 좋지않은 결과를 준다. 또한 일반 에폭시 계통의 물질은 열저항이 높아 열을 발생시키는 소자의 열방출에 적합하지도 않다.

따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래의 공정과는 달리 전기적 절연을 위하여 알루미늄과 같은 양극산화가 가능한 금속을 PVD법으로 증착한후, 이를 양극산화를 통하여 비전도성 물질로 변형하여 이를 절연층으로 이용함으로써 종래 고온 공정에서 야기되는 문제들을 해결할 수 있는 절연 구조체 및 그 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

적어도 그 일면에 소자의 실장 영역으로 제공되어 상기 소자와 전기적으로 연결되는 전도성 패턴이 형성된 기재; 그리고

상기 전도성 패턴상 소정의 위치에 양극산화법으로 형성된 Al,Ti 및 Mg로 이루어진 그룹 중 선택된 1종의 금속산화물층 패턴;을 포함하는 고온공정에 적합한 절연구조체에 관한 것이다.

또한 본 발명은,

적어도 그 일면에 소자의 전기적 연결을 위한 전도성 패턴이 형성된 기재를 마련하는 공정;

상기 전도성 패턴이 형성된 기재상에 Al,Ti 및 Mg로 이루어진 그룹 중 선택된 1종의 금속을 PVD법으로 증착함으로써 금속 증착층을 형성하는 공정;

상기 금속 증착층을 양극산화법을 이용하여 산화시켜 금속산화물층을 형성하는 공정;

상기 금속산화물층상에 감광성 필름을 도포한후, 노광, 현상함으로써 소정의 감광성 필름 패턴을 형성하는 공정; 및

상기 감광성 필름 패턴이 형성된 기재 표면을 에칭처리하여 상기 금속산화물층을 제거함으로써 상기 전도성 패턴상에 소망하는 금속산화물층 패턴을 형성하는 공정;을 포함하는 고온공정에 적합한 절연구조체의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 절연구조체의 개략단면도이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 절연구조체(10)는, 적어도 그 일면에 소자의 전기적인 연결을 위한 전도성 패턴(13)이 형성된 기재(11); 그리고 상기 전도성 패턴상의 소정의 위치에 양극산화법으로 형성된 Al, Ti 및 Mg로 이루어진 그룹 중 선택된 1종의 금속산화물층 패턴(15);을 포함하여 구성된다.

본 발명에서 상기 기재(11)는 그 양면에 전도성 패턴의 형성이 가능한 것을 말하며, 본 발명은 이의 구체적인 종류에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 기재(11)는 에폭시 수지로 조성될 수 있으며, 또한 통상의 PCB내의 절연층 이거나 산화물로 이루어질 수도 있다. 또한 Si 등과 같은 금속기판일 수도 있다.

또한 본 발명에서 상기 소자의 전기적인 연결을 위한 전도성 패턴(13)은 통상 사용되고 있는 기판, 패키지, 또는 이와 유사한 역할을 하는 구조에서 전기적 연결을 하는 금속을 말하며, 본 발명은 이러한 금속의 구체적인 종류에 제한되지 않는다.

바람직하게는, 상기 전도성 패턴(13)을 Al, Ag, Cu, Pt, Au 및 Ni중 선택된 1종의 금속으로 형성하는 것이다. 그리고 본 발명에서 상기 소자는 파워칩 또는 LED 소자 중 하나인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 절연구조체(10)는, 상기 전도성 패턴상 소정의 위치에 양극산화법으로 형성된 절연층인 금속산화물층 패턴(15);을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 금속산화물층(15)은 Al, Ti 및 Mg로 이루어진 그룹 중 선택된 1종의 금속을 양극산화법을 이용하여 산화시켜 형성함이 바람직하다.

나아가, 본 발명의 절연구조체는 상기 금속산화물층 패턴(15)상에 형성된 상부 기판을 포함할 수 있다. 그리고 만일 상기 소자가 LED 소자면, 상기 상부 기판은 반사판(reflector)임이 바람직하다.

그리고 상기 상부 기판과 상기 산화물층 패턴(15)은 용융접착(eutectic bonding)으로 상호 부착되어 있음이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 용융접착으로 Au/Sn을 이용하는 것이다.

다음으로, 본 발명의 절연구조체의 제조방법을 설명하다.

도 3(a-f)은 본 발명의 일실시예에 따른 절연 구조체의 제조공정도다.

도 3(a)에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 먼저, 적어도 그 일면에 소자의 전기적인 연결을 위한 전도층 패턴(120)이 형성된 기재(110)를 마련한다. 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 상기 기재(110)의 구체적인 종류에 제한되지 않으며, 적 어도 그 일면에 전도층 패턴이 형성될 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 또한 상기 전도성 패턴(120)도 상술한 바와 같이 조성될 수 있다. 그리고 본 발명에서 상기 소자는 파워칩 또는 LED 소자 중 하나인 것이 바람직하다.

이어, 본 발명에서는 상기 전도성 패턴(120)이 형성된 기재상에 Al, Ti 및 Mg로 이루어진 그룹 중 선택된 1종의 금속을 PVD법으로 증착함으로써 금속 증착층을 형성한다. 이러한 금속들은 후속하는 공정에서 용이하게 양극 산화될 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 PVD법의 종류, 그 구체적인 공정조건에 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 sputtering이나 evaporation법을 이용하여 상기 금속들을 증착하는 것이다.

다음으로, 본 발명에서는 상기 기재상의 금속 증착층을 통상의 양극산화법을 이용하여 산화시킴으로써 도 3(b)와 같이, 금속산화물층(130)으로 변화시킨다. 즉, 그 표면에 금속 증착층이 형성된 기재를 양극으로 하여 전해욕에 침적한후, 전해반응시키는 통상의 양극산화법을 이용하여 용이하게 금속산화물층(130)을 얻을 수 있다.

그리고 본 발명에서는 도 3(c)과 같이, 상기 금속산화물층(130) 상에 감광성 필름(150)을 도포한 후, 노광, 현상함으로써 도 3(d)과 같이, 소정의 감광성 필름 패턴(155)을 형성한다.

후속하여, 도 3(e)과 같이, 상기 감광성 필름 패턴(150')이 형성된 기재 표면을 에칭처리함으로써 상기 금속산화물층(130)을 제거한다. 본 발명에서는 이러한 에칭방법으로 통상의 화학적인 에칭법을 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이어, 본 발명에서는 도 3(f)과 같이, 상기 감광성 필름 패턴(150')를 제거함으로써, 상기 전도성 패턴(120) 상 소정의 위치에 형성된 금속산화물층 패턴(130')을 갖는 절연구조체(100)를 제조할 수 있다.

나아가, 본 발명에서는 본 발명의 절연구조체는 상기 금속산화물층 패턴(130')상에 도시되지 않은 상부 기판을 추가로 부착할 수 있다. 그리고 만일 상기 소자가 LED 소자면, 상기 상부 기판은 반사판(reflector)임이 바람직하다.

그리고 상기 상부 기판과 상기 산화물층 패턴(130')은 용융접착(eutectic bonding)으로 상호 부착함이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Au/Sn을 이용하여 용융접착시키는 것이다.

상기와 같이 마련된 본 발명의 절연구조체는 고온에서 진행되는 WLP(wafer level package)에서 각 소자와 소자의 전기적 연결시 효과적인 절연을 제공할 수 있으며, 아울러, 절연층으로 에폭시 수지를 이용하던 종래기술에서 야기되던 문제들을 효과적으로 극복할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예 )

그 양면에 소정의 구리 전도성 패턴이 형성된 Si기판을 마련한 후, 그 표면에 Al을 sputtering하여 Al 증착층을 형성하였다. 이어, 상기 Al 증착층을 통상의 양극산화법을 이용하여 Al₂O₃ 산화물층으로 변화시킨 후, 그 산화물층상에 감광성 필름을 도포하였다. 후속하여, 상기 감광성 필름을 노광, 현상하여 패턴을 형성한 후, 그 표면을 에칭함으로써 상기 전도성 패턴상에 Al₂O₃ 산화물층 패턴을 형성하였다. 이어, 고온에서 진행되는 WLP(Wafer Level Package)에서 상기 제조된 절연층인 Al₂O₃ 산화물층 패턴상에 Au/Sn 용융접착을 통하여 상부 기판을 부착하였다.

도 4는 본 발명의 절연구조체를 이용하여 고온에서 진행되는 WLP(Wafer Level Package)에서 소자간 전기적 연결을 보여주는 개략도이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 도면부호 210은 WLP에서 소자가 형성 또는 실장 되는 베이스 웨이퍼이며, 220은 전도성 패턴, 230은 소자, 250은 Al₂O₃ 산화물층 패턴, 270은 상부기판(즉, 상부 패키지를 위한 웨이퍼), 그리고 290은 용융접착을 위한 접합층을 나타낸다.

그런데 이러한 Wafer Level에서의 접합공정시, 소자 사이의 전기적 연결을 위해서는 상기 접합층(290)을 전기적 배선과 전기적으로 절연하는 층이 필요하다. 본 실시예에서는 절연층으로 Al₂O₃ 산화물층(250)을 이용함으로써, 에폭시층을 절연 층으로 이용하는 종래의 WLP(wafer level package)에서 야기되던 용융접착시의 가스발생, 열변형등과 같은 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.

도 5는 도 4의 연속적인 배열을 나타내는 그림이다.

한편, 도 6은 전도성 패턴상에 LED 소자(310)가 탑재된 경우로서, 이 경우에는 Al₂O₃ 산화물층(330)상에 반사판(350)이 용융접착됨을 보이고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 바람직한 실시예를 통하여 상세히 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시예의 내용에 제한되는 것은 아니다. 본원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재범위내에서 다양한 본원발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본원발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 절연층으로 양극산화법으로 형성된 금속산화물층을 이용함으로써 종래의 에폭시 절연층을 사용할 때 야기되는 고온 또는 미세패턴 형성의 제약문제를 해결할 수 있다. 또한 종래 저온공정 대비 300℃ 이상의 공정도 가능하며, 절연층의 두께도 전기적 특성을 고려하여 충분히 조절가능하다. 아울러, 본 발명의 양극산화에 의한 금속산화물 절연층은 열전달 특성이 종래 대비 개선되어 열 발생소자의 열방출에도 유용한 효과가 있다.

Claims (11)

1. 적어도 그 일면에 소자의 실장 영역으로 제공되어 상기 소자와 전기적으로 연결되는 전도성 패턴이 형성된 기재; 그리고

   상기 전도성 패턴상 소정의 위치에 양극산화법으로 형성된 Al, Ti 및 Mg로 이루어진 그룹 중 선택된 1종의 금속산화물층 패턴;을 포함하는 고온공정에 적합한 절연구조체.
2. 제 1항에 있어서, 상기 소자는 파워칩 또는 LED 소자 중 하나인 것을 특징으로 하는 고온공정에 적합한 절연구조체.
3. 제 1항에 있어서, 상기 금속산화물층 패턴상에 형성된 상부 기판을 추가로 포함하는 고온공정에 적합한 절연구조체.
4. 제 3항에 있어서, 상기 상부 기판과 상기 금속산화물층 패턴은 Au/Sn 용융접착(eutectic bonding)으로 상호 부착되어 형성되어 있음을 특징으로 하는 고온공정에 적합한 절연구조체.
5. 제 3항에 있어서, 상기 소자가 LED 소자이며, 상기 상부 기판은 반사판(reflector)인 것을 특징으로 하는 고온공정에 적합한 절연구조체.
6. 제 1항에 있어서, 상기 기재는 Si기판인 것을 특징으로 하는 고온공정에 적합한 절연구조체.
7. 적어도 그 일면에 소자의 전기적 연결을 위한 전도성 패턴이 형성된 기재를 마련하는 공정;

   상기 전도성 패턴이 형성된 기재상에 Al,Ti 및 Mg로 이루어진 그룹 중 선택된 1종의 금속을 PVD법으로 증착함으로써 금속 증착층을 형성하는 공정;

   상기 금속 증착층을 양극산화법을 이용하여 산화시켜 금속산화물층을 형성하는 공정;

   상기 금속산화물층상에 감광성 필름을 도포한후, 노광, 현상함으로써 소정의 감광성 필름 패턴을 형성하는 공정; 및

   상기 감광성 필름 패턴이 형성된 기재 표면을 에칭처리하여 상기 금속산화물층을 제거함으로써 상기 전도성 패턴상에 소망하는 금속산화물층 패턴을 형성하는 공정;을 포함하는 고온공정에 적합한 절연구조체의 제조방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 PVD법은 sputtering과 evaporation 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고온공정에 적합한 절연구조체의 제조방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 금속산화물층 패턴상에 상부 기판을 추가로 부착하는 공정;을 추가로 포함하는 고온공정에 적합한 절연구조체의 제조방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 상부 기판과 상기 금속산화물층 패턴은 Au/Sn 용융접착으로 부착됨을 특징으로 하는 고온공정에 적합한 절연구조체의 제조방법.
11. 제 9항에 있어서, 상기 소자가 LED 소자이며, 상기 상부 기판은 반사판(reflector)임을 특징으로 하는 고온공정에 적합한 절연구조체의 제조방법.

Images