도전성접착제를 사용해 대규모집적회로(LSI)와 인쇄회로기판(PCB)를 접속하는 기술의 개발이 유럽지역을 중심으로 활발히 전개되고 있다.
이런 가운데 최근 스웨덴 스톡홀름에서는 접착제를 사용하는 접속기술에관한 국제학술회의(Adhesives in Electronics96)가 열렸다.
일본의 닛케이 일렉트로닉스지에 따르면 이번 회의에는 스웨덴의 연구기관IVF와 에릭슨, 핀란드의 노키아, 네덜란드의 필립스, 독일의 톰슨 멀티미디어 등 유럽지역 기업 및 단체들이 대거 참가했으며 이밖에 일본과 미국기업들도 참여했다.
특히 이들 업체는 이번 회의에서 자신들이 적극 개발하고 있는 도전성접착제사용 접속기술의 일부를 공개해 비상한 관심을 모았다.
이들은 주로 접착제를 사용하는 실장공정이나 접속신뢰성, 실용사례 등을보고했다.
전반적으로 이번 회의에서 유럽업체들이 발표한 전도성접착제에 관한 연구는크게 베어칩 LSI의 플립칩 실장을 목표로 하는 경우와 정사각평형패키지(QFP) 등의 표면실장부품의 실장을 목표로 하는 경우로 나누어진다. 플립칩실장을 겨냥하는 경우는 비용절감에 목적을 두고 있다. 이에 대해 표면실장부품의 실장을 노리는 경우는 - (주석-납)공정땜납의 대체를 목적으로 하고있다.
이 두 가지 중에서는 플립칩 실장에 대한 응용연구쪽이 많았다.
지금까지 플립칩 실장에서는 베어칩 LSI에 고융점납땜이나 (금) 범프(돌기)를 형성해 기판에 접속하는 방법이 사용되어 왔다.
고융점납땜 범프는 웨이퍼단계에서 범프를 형성하는 시간과 비용이 든다.
범프의 경우 기기제조업체는 비교적 손쉽게 범프를 형성할 수 있다. 그러나칩의 (알루미늄)패드에 한 점씩 범프를 형성하기 때문에 스루푸트(시스템의 효율성)가 그다지 높지 않다.
이에 대해 도전성접착제를 사용하면 칩에 범프를 형성하지 않고 기판과 접속할 수 있는 가능성이 있다. 범프형성의 공정이 생략되면 결과적으로 경비는내려가게 된다.
이번 회의에서 스웨덴의 IVF는 유리에폭시기판 및 플렉시블기판에 이방성도전필름(ACF:Anisotropic Conductive Film)을 공급해 베어칩을 플립칩 실장한기판의 시제품을 선보였다.
이방성도전필름은 칩 전체에 발랐다.
필름 그 자체가 칩과 기판간 열팽창계수의 차이를 완화시켜 주기 때문에칩기판의 틈새에 봉지수지를 채워넣지 않아도 된다.
IVF는 패드에 범프를 형성한 테스트칩과 범프가 없는 테스트칩을 사용, 접속후 고온고습.온도방치.온도사이클 등의 시험을 실시해 접속신뢰성을 확인했다. 범프가 없는 칩을 사용하는 경우는 응력(하중에 견디는 힘)을 완화하기쉬운 플렉시블기판을 사용하는 쪽이 접속신뢰성은 높다.
이는 IVF가 스웨덴 국내외의 기업과 함께 추진하고 있는 "납땜을 사용하지않는 플립칩 실장의 연구개발프로젝트"의 일환이다. 주로 자동차관련 제조업체가 채용할 의사를 비추고 있는 것으로 IVF측은 말한다.
이방성도전성접착제로 접속하는 경우는 기판상의 칩을 하나씩 열압착하는것이 보통인데 스루푸트는 높지 않다.
이 문제를 해결하기 위해 미국 루슨트 테크놀로지는 기판상 복수의 칩을일괄적으로 열압착해 접속하는 기술을 개발했다. 페이스트(풀)모양의 이방성도전성접착제를 스크린인쇄로 플렉시블기판에 공급하는 것이다.
기판에 칩을 탑재한 후 기판 전체에 실리콘막을 덮는다. 이어 기판의 아랫방향으로부터 공기를 빼내는 것과 동시에 윗방향에서는 N⁴(질소)를 불어 넣는다. 이렇게 하면 실리콘막이 칩을 기판에 눌러 붙인다. 칩을 하나씩 열압착하는 방법보다 비용을 낮출 수 있다는 게 루슨트측의 설명이다.
또 64핀의 칩에 범프를 형성하지 않고 플렉시블기판에 플립칩을 실장한 결과, 5천7백60개의 접속점을 모두 접속할 수 있었다. 그러나 단락이 불량한접속점도 있었다.
한편 필립스는 도전성접착제를 사용해 반도체칩을 유리기판에 실장한 실용례를 보고했다. 거리계측시스템의 센서회로가 그것으로 포토다이오드를 이방성도전필름으로 유리기판에 플립칩실장했다.
유리기판에는 발광다이오드나 반사경도 올려 놓았다. 발광다이오드는 측면의전극을 등방성의 도전성접착제를 기판에 접착하고 또 다른 측면의 전극은와이어 본딩접속했다. 유리기판은 플렉시블기판을 매개로 해 신호처리회로가있는 유리에폭시기판에 접속한다. 플렉시블기판과 유리기판의 접속에도 이방성도전필름을 이용했다.
등방성의 도전성접착제를 사용하는 접속기술에서는 톰슨 멀티미디어와 IVF가공동으로 유리에폭시기판에 베어칩 LSI를 플립칩 실장하는 기술을 발표했다.
톰슨 멀티미디어는 이 기술을 자사 위성방송수신회로의 믹서IC에 응용할계획이며, 연내 실용화할 예정이다.
이 기술에서는 등방성도전성페이스트를 기판에 스크린인쇄한다. 칩을 탑재해도전성페이스트를 가열, 경화시키고 나서 칩과 기판의 틈새에 봉지수지를채워 넣었다. 이 결과 접속저항은 20-30밀리오옴이 됐다.
신기성 기자