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KR101495459B1 - 액정 폴리머 솔더 마스크를 갖는 전자 디바이스 제조 방법 및 관련된 디바이스 - Google Patents

액정 폴리머 솔더 마스크를 갖는 전자 디바이스 제조 방법 및 관련된 디바이스 Download PDF

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KR101495459B1
KR101495459B1 KR1020137018793A KR20137018793A KR101495459B1 KR 101495459 B1 KR101495459 B1 KR 101495459B1 KR 1020137018793 A KR1020137018793 A KR 1020137018793A KR 20137018793 A KR20137018793 A KR 20137018793A KR 101495459 B1 KR101495459 B1 KR 101495459B1
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solder
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mask
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루이스 조셉 주니어. 렌데크
트래비스 엘. 커비
케이시 필립 로드리게즈
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해리스 코포레이션
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Abstract

전자 디바이스를 제조하는 방법은 적어도 하나의 솔더 패드를 갖는 액정 폴리머(LCP) 기판 상에 회로층을 형성하는 단계를 포함한다. 그 방법은 또한 적어도 하나의 솔더 패드와 정렬가능한 내부에 적어도 하나의 천공을 갖는 LCP 솔더 마스크를 형성하는 단계를 포함한다. 그 방법은 LCP 솔더 마스크와 LCP 기판을 함께 정렬하고 라미네이트하며, 그런 후에 적어도 하나의 천공에 솔더 페이스트를 위치시키는 단계를 더 포함한다. 그런 후에 적어도 하나의 회로 컴포넌트가 솔더 페이스트를 사용하여 적어도 하나의 솔더 패드에 부착될 수 있다.

Description

액정 폴리머 솔더 마스크를 갖는 전자 디바이스 제조 방법 및 관련된 디바이스{METHOD OF MAKING AN ELECTRONIC DEVICE HAVING A LIQUID CRYSTAL POLYMER SOLDER MASK AND RELATED DEVICES}
본 발명은 전자 디바이스 제조의 분야 그리고 더 구체적으로, 액정 폴리머 기판 및 솔더 마스크를 갖는 전자 디바이스, 및 관련된 방법에 관한 것이다.
반도체 및 집적회로 기술이 향상됨에 따라서, 감소된 칩 크기, 중량, 및 전력 소비에 대한 요구와 함께, 다수의 입력 및 출력 핀을 갖는 고-기능성 집적회로 컴포넌트를 추구하는 경향이 있다. 결과적으로, 집적회로가 더 작아짐에 따라서, 그들은 이전보다 더 가깝게 함께 배열된 더 작은 출력 핀을 증가적으로 구비한다.
그러므로 이들 집적회로에 일치하기 위해서, 작고, 가깝게 배열된 솔더 패드를 구비한, 이들 집적회로에 일치하는 인쇄 배선 기판에 대한 요구가 있다. 그러나, 핀 사이의 스페이싱의 소형화는 인쇄 회로 기판 상의 솔더 패드의 소형화보다 더 빠른 속도로 현재 발생하고 있다. 결과적으로, 일부 현대적인 디바이스에 있어서 상호연결 기술 갭이 있다.
그러한 디바이스 기능을 구성하기 위해서, 인쇄 배선 기판은 집적회로의 핀을 다루거나, 팬-아웃 패키징을 사용하기 위한 추가적인 라우팅층을 가질 수 있다. 이것은 시스템 소형화를 제한할 수 있는, 집적회로 그 자체보다 더 큰 집적회로의 패키지 크기를 초래한다. 소형화된 디바이스에 대한 이러한 요구에 더해서, 유연하고, 잘 부러지지 않는, 기판으로부터 이들 디바이스를 구성하는 것 역시 일부 경우에 요구된다.
얇고 유연한 인쇄 배선 기판을 구성하는 기판으로서 현재 사용되는 하나의 소재는 액정 폴리머(LCP)이다. LCP에서의 분자는 강성의, 봉과 같은 형상을 가지고, 액체 상에 있을 때 또는 가열되고 용융될 때 결정질 배열을 유지한다. 액정 폴 리머 인쇄 회로의 처리 및 조립(The Processing and Assembly of Liquid Crystalline Polymer Printed Circuits, T.Zhang, W.Johnson, B. Farrell, and M. St. Lawrence, "The processing and assembly of liquid crystalline polymer printed circuits," 2002 Int . Symposium . on Microelectronics , 2002.)은 기판으로 LCP를 사용하는 인쇄 회로 기판의 구성을 논의한다. 포토레지스트는 원하는 회로 패턴을 형성하도록 노출되고, 그리고 전개된, 동 클래드 라미네이트에 처음 적용된다. 그런 후에 실제 회로는 노출된 동을 에칭하는 것에 의해 형성된다. 홀 또는 비아가 기계적 드릴링을 통해 기판에 생성된다. 그런 후에 디스미어링 단계가 비아 또는 홀로부터 잔류물을 제거하도록 수행되고, 그로써 금속 증착을 위한 LCP 물질을 준비한다. 금속화 단계가 다음에 수행되고, 그리고 종래의 솔더 마스크가 LCP 기판에 적용된다. 그런 후에 솔더가 LCP 인쇄 회로 기판의 구성을 완성하도록 종래의 솔더 마스크를 통해 적용된다.
이러한 설계는 얇고, 유연한 인쇄 회로 기판의 생성을 허용하지만, 가깝게 이격된 핀을 갖는 집적회로의 부착에 대해서 위에 설명된 바와 동일한 결함을 여전히 겪는다. 그러한 바와 같이, 인쇄 회로 기판에 집적회로를 연결하는 추가적인 방법이 요구된다.
그러므로 위에 언급된 배경의 관점에서, 기판에 전자 컴포넌트를 효과적으로 부착하는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명에 부합하는 이러한 그리고 다른 목적, 특징 및 이점이 적어도 하나의 솔더 패드를 포함하는 액정 폴리머(LCP) 기판 상에 회로층을 형성하는 단계를 포함하는 전자 디바이스를 제조하는 방법에 의해 제공된다. 적어도 하나의 솔더 패드와 정렬가능한 내부에 적어도 하나의 천공을 갖는 LCP 솔더 마스크가 형성될 수 있다. LCP 솔더 마스크 및 LCP 솔더 기판은 함께 정렬되고 라미네이트될 수 있고, 적어도 하나의 천공에 솔더 페이스트를 위치시킬 수 있다. 적어도 하나의 회로 컴포넌트가 솔더 페이스트를 사용하여 적어도 하나의 솔더 패드에 부착될 수 있다.
이러한 방법은 종래 기술보다 더 얇은 전자 디바이스의 생성, 및 종래 기술보다 더 미세한 피치를 갖는 솔더 패드의 어레이에 전자 컴포넌트를 효과적으로 부착하는 능력을 포함하지만 그것에 한정되는 않는 다수의 이점을 나타낸다.
적어도 하나의 솔더 패드는 어레이 패턴으로 배열된 복수의 솔더 패드를 포함할 수 있고, 솔더 페이스트를 위치시키는 것은 예를 들어, 솔더 스텐실을 사용하여 솔더 페이스트를 위치시키는 것을 포함할 수 있다.
덧붙여, 적어도 하나의 회로 컴포넌트를 부착하는 것은 솔더 페이스트를 가열하는 것에 의해 수행될 수 있다. 또한, LCP 솔더 마스크와 LCP 기판을 함께 라미네이트하는 것은 LCP 솔더 마스크와 LCP 기판에 열과 압력을 가하는 것에 의해 행해질 수 있다. 이러한 열과 압력은 예를 들어, 오토클레이브에서 적용될 수 있다.
LCP 솔더 마스크는 LCP 솔더 마스크 기판에 적어도 하나의 천공을 펀칭 및/또는 레이저 밀링하는 것에 의해 수행될 수 있다. 또한, 회로층은 선택적 증착 및/또는 선택적 에칭에 의해 형성될 수 있다. 적어도 하나의 회로 컴포넌트는 적어도 하나의 집적회로를 포함할 수 있고, LCP 솔더 마스크는 0.0015 인치보다 작은 두께를 가질 수 있다.
디바이스 관점에서는 전자 디바이스에 관한 것이다. 전자 디바이스는 액정 폴리머(LCP) 기판, 및 적어도 하나의 솔더 패드를 포함하는 LCP 기판 상의 회로층을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 솔더 패드와 정렬된 적어도 하나의 천공을 갖는 LCP 기판 상의 LCP 솔더 마스크가 있을 수 있다. 용융된 접합이 LCP 솔더 마스크와 LCP 기판 사이에 있다. 덧붙여, 적어도 하나의 천공에 솔더가 있을 수 있다. 적어도 하나의 회로 컴포넌트는 솔더를 통해 적어도 하나의 솔더 패드에 전기적으로 결합될 수 있다.
이러한 방법은 종래 기술보다 더 얇은 전자 디바이스의 생성, 및 종래 기술보다 더 미세한 피치를 갖는 솔더 패드의 어레이에 전자 컴포넌트를 효과적으로 부착하는 능력을 포함하지만 그것에 한정되는 않는 다수의 이점을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따라서 전자 디바이스를 제조하는 방법의 흐름도이다.
도 2a-2f는 본 발명의 전자 디바이스의 순차적인 도식화된 횡단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자 디바이스를 제조하는 더 구체적인 방법의 흐름도이다.
본 발명은 이제, 본 발명의 바람직한 실시예가 도시되는 첨부된 도면을 참조하면서 이하에 더 완전하게 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 많은 다른 형태로 구현될 수 있고 여기 제시된 실시예로 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 그보다는 이들 실시예는 본 개시가 철저해지고 완전해지며, 해당 기술분야의 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하도록 제공된다. 동일한 번호는 전체에 걸쳐 동일한 부재를 말하고, 프라임 기호는 대안적인 실시예에서 유사한 부재를 나타내도록 사용된다.
도 1, 및 도 2a-2f의 흐름도(50)에 대해 처음으로 언급하면서, 이제 전자 디바이스를 제조하는 방법이 설명된다. 시작(블록(52)) 후에, 적어도 하나의 솔더 패드(15)를 포함하는 회로층(14)이 액정 폴리머(LCP) 기판(12) 상에 형성된다(블록(54)에서).
LCP는 그것이 높은 인장 강도를 가져서, 마모와 손상에 대한 높은 저항을 제공한다는 사실을 포함하는, 여러 가지 이유로 유연한 인쇄 회로 기판을 형성하기에 특히 유리한 소재이다. 일반적으로, LCP는 또한 고온에서의 높은 기계적 강도, 높은 화학적 저항, 고유한 난연성, 및 양호한 내후성을 가진다. 덧붙여, LCP는 높은 Z-축 열 팽창 계수를 가지며, 상대적으로 비활성이다. LCP는 방향족 또는 할로겐화 탄화수소, 강산, 염기, 케톤, 및 다른 공격적인 산업 물질을 포함하는, 상승된 온도에서의 대부분의 화학물질의 존재 하의 응력 균열을 견딘다. 해당 기술분야의 당업자는 본 발명에 따른 전자 디바이스의 생산에 사용될 수 있는 다양한 LCP가 있다는 것을 이해해야만 한다.
다음으로, 적어도 하나의 솔더 패드(15)와 정렬가능한 내부에 적어도 하나의 천공(17)을 갖는 LCP 솔더 마스크(16)가 형성된다(블록(56)). 천공(17)은 예를 들어, 0.001 인치 내지 0.002 인치만큼 작거나, 더 작을 수 있다. LCP 솔더 마스크(16) 및 LCP 기판(12)이 정렬되고, 그런 후에 함께 라미네이트된다(블록(58)). "정렬"에 의해, 천공(17)이 솔더 패드(15)를 포함한다는 것이 의도된다. 이러한 정렬은 처음에, LCP 솔더 마스크(16)와 LCP 기판(12)을 대략적으로 정렬하도록 고정물 또는 가이드를 사용하는 것에 의해 수행될 수 있고, 그런 후에 최종 정렬에 도달하도록 현미경 하에 정렬을 미세하게 조정할 수 있다. 이러한 방법은 0.0005 인치 내지 0.001 인치의 범위에서 정렬의 위치 정확성을 유리하게 허용한다.
LCP로부터 기판(12)과 솔더 마스크(16) 모두를 구성하는 것에 의해, 그들은 접착제를 사용하지 않고 함께 라미네이트될 수 있고, 결과 디바이스의 총 두께를 감소시킬 수 있다. 덧붙여, LCP로부터 기판(12)과 솔더 마스크(16) 모두를 구성하는 것에 의해, 이들 두 개의 층이 일치될 수 있고(예를 들어, 동일한 유전 상수, 손실 탄젠트, 열 팽창 계수 등을 가짐), 라디오주파수(RF) 디바이스의 구성에 특히 유용한 배열을 구성할 수 있다. 덧붙여, 솔더 마스크(16)를 구성하기 위한 LCP의 사용을 통해 일부 종래 기술의 솔더 마스크보다 더 얇은 솔더 마스크가 만들어진다(예를 들어, 0.002+ 인치 두께와 대조적으로 .001 인치 두께). 덧붙여, LCP 솔더 마스크(16)는 일부 종래 기술의 솔더 마스크에 비해 우월한 두께 균일성을 나타낸다. 또한, LCP 솔더 마스크(16)는 종래의 솔더 마스크의 500 볼트/mil과 대조적으로, 대략적으로 3500 볼트/mil의 절연 강도를 가져서, 종래의 솔더 마스크보다 더 양호한 전기적 격리를 제공한다.
그런 후에 솔더 페이스트(20)가 천공(17)에 위치된다(블록(60)). 그런 후에 집적회로(22)와 같은, 회로 컴포넌트는 핀이 솔더 페이스트(20)와 접촉하도록 솔더 마스크(16) 위에 위치되고, 솔더 페이스트를 사용하여 그것에 부착된다(블록(62)). 블록(64)은 방법의 종료를 나타낸다.
본 발명에 부합하는 전자 디바이스를 제조하는 더 구체적인 방법이 이제 도 3의 흐름도(50')를 참조하여, 그리고 또한 도 2a-2f를 참조하여 설명된다. 시작(블록(52')) 후에, 회로층(14)이 LCP 기판(12) 상에 형성된다(블록(54')). 여기서, 회로층(14)은 어레이 패턴으로 배열된 복수의 솔더 패드(15)를 포함한다. 덧붙여, 여기서, 회로층(14)은 선택적 증착 및/또는 선택적 에칭의 적합한 공정에 의해 형성된다. 회로층(14)을 형성하는 다른 방법 역시 사용될 수 있다는 것이 이해되어야만 한다.
다음으로, 그 방법은 .0015 인치보다 작은 두께를 갖는, LCP 솔더 마스크(16)에 복수의 것들 중 적어도 하나의 솔더 패드(15)와 정렬가능한 적어도 하나의 천공(17)을 펀칭 및/또는 레이저 밀링하는 단계를 포함한다(블록(56')). 그런 후에 LCP 솔더 마스크(16) 및 LCP 기판(12)은 오토클레이브에서 열과 압력의 적용을 통해 함께 정렬되고 라미네이트된다(블록(58')). 오토클레이브는 등방성 압력(즉, 모든 방향에서 동일한 압력)을 유리하게 제공하고, LCP가 라미네이션 공정 동안 변형하는 것을 방지하게 한다. 라미네이션 동안 오토클레이브의 사용이 바람직하지만, 프레스(비활성 분위기에서 가능함) 역시 라미네이션을 수행하도록 사용될 수 있다.
솔더 페이스트(20)는 솔더 스텐실의 사용에 의해 천공(17)에 위치된다(블록(60')). 그런 후에 집적회로(22)가 솔더 페이스트(20)를 가열하고, 그런 후에 녹이고 재-경화시키는 것에 의해 솔더 패드(15)에 부착된다(블록(62')). 블록(64')은 방법의 종료를 나타낸다.
완성된 전자 디바이스(10)가 도 2f에 도시된다. 전자 디바이스(10)는 적어도 하나의 솔더 패드(15)를 포함하는 LCP 기판 상의 회로층(14)을 갖는, LCP 기판(12)을 포함한다. LCP 솔더 마스크(16)는 LCP 기판(12) 상에 있고, 솔더 마스크는 적어도 하나의 솔더 패드(15)와 정렬된 적어도 하나의 천공(17)을 가진다. LCP 솔더 마스크(16)와 LCP 기판(12) 사이에 용융된 접합(18)이 있다. 이러한 용융된 접합(18)은 LCP 솔더 마스크(16)와 LCP 기판(12)의 용융 및 결합 동안 형성되고, 횡단면화된 디바이스의 사진에서 쉽게 볼 수 있다.
전기적으로 전도성 물질(21)(명시적으로 용융된 솔더)이 천공(17)에 있다. 집적회로(22)가 전기적으로 전도성 물질(21)을 통해 솔더 패드(15)에 전기적으로 결합된다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 솔더 패드(15)를 포함하는 액정 폴리머(LCP) 기판(12) 상의 회로층(14)을 형성하는 단계(54);
    LCP 솔더 마스크(16)의 LCP와 상기 LCP 기판(12)의 LCP는 일치되고, 상기 적어도 하나의 솔더 패드(15)와 정렬가능한 내부에 적어도 하나의 천공(17)을 갖는 상기 LCP 솔더 마스크(16)를 형성하는 단계(56);
    상기 LCP 솔더 마스크(16)는 상기 LCP 기판(12)과 접촉하고 그리고 상기 적어도 하나의 천공(17)은 상기 적어도 하나의 솔더 패드(17)를 둘러싸서 위치되도록 상기 LCP 솔더 마스크(16)와 상기 LCP 기판(12)을 함께 정렬하는 단계(58);
    상기 LCP 솔더 마스크(16)와 상기 LCP 기판(12)에 열과 압력을 가하는 단계를 포함하는, 상기 LCP 솔더 마스크(16)와 상기 LCP 기판(12)을 함께 라미네이트하는 단계(58);
    상기 적어도 하나의 천공(17)에 솔더 페이스트(20)를 위치시키는 단계(60); 및
    상기 솔더 페이스트(20)를 사용하여 상기 적어도 하나의 솔더 패드(15)에 적어도 하나의 회로 컴포넌트(22)를 부착하는 단계(62);를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 솔더 패드(15)는 어레이 패턴으로 배열된 복수의 솔더 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 솔더 페이스트(20)를 위치시키는 단계는 솔더 스텐실을 사용하여 상기 솔더 페이스트(20)를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 회로 컴포넌트(22)를 부착하는 단계는 상기 솔더 페이스트(20)를 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스의 제조 방법.
  5. 제 1항, 제 3항 및 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열과 압력을 가하는 단계는 오토클레이브에서 수행되는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스의 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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