KR100207303B1 - 전기핀 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전기 핀 및 그의 제조방법

제1도 및 제2도는 본 발명에 관련된 전기 핀의 서로 다른 실시태양을 보여주는 일부 파단 사시도.

제3도 내지 제19도는 본 발명 제조방법의 일 예를 공정순으로 가리키는 개략 설명도.

제20도 내지 제22도는 본 발명에 따른 핀의 실제장착과정을 순차적으로 가리키는 개략 설명도.

제23도 내지 제30도는 본 발명에 따른 핀을 부착시키는 패키지 기판의 가공공정을 예시하는 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 핀 2 : 핀부재

3 : 헤드부재 4 : 피막

5 : 와이어 6 : 도금층

7 : 수지 8 : 배열구조체

9 : 가공체(

) 10 : 전극판

11 : 오목부 12 : 구리도금부

13 : 세라믹판

본 발명은 전기 핀 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주로 모놀리식IC 또는 하이브리드IC 등에 있어서의 칩소자와 패키지기과의 전극 접속을 도모하는 마이크로 입출력 핀 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 모놀리식IC 또는 하이브리드IC 등에 있어서의 패키지기판에서의 칩의 실제 장착은 패키지기판의 소정위치에 칩을 장착하고, 이 기판의 프린트회로와 칩전극을 와이어 본딩(wire bonding)에 의하여 접속하는 것으로 행하여져 있다.

최근에는 IC의 다기능화, 고밀도화, 경박단소화(輕薄短小化), 그리고 이들의 민생기기(民生機器)에의 급속적인 적용등이 도모되고 있으며, 이에 따라 칩자체의 경박단소화, 저코스트화등이 강하게 요구되는 상황에 있다.

그러나, 상기 와이어 본딩수단에 의하면, 패키지기판과 칩과의 각 전극간에 금속선등으로 되어 있는 리드선을 가교로 하여 납땜하지 않으면 안되기 때문에 칩패키징의 처리작업효율이 낮음은 물론, 이들 칩기판에 있어서의 접속점유면적이 크게 되기 때문에 상기 요구를 만족시키기가 곤란하고 나아가 전송속도가 늦어지는 문제점이 있다.

그래서, 상기 요구를 만족시키기 위한 유효한 수단의 하나로서, 칩과 패키지기판과의 각 전극을 집접 납땜하는 일체화구성을 생각할 수 있다. 이 경우, 상기 각 전극간을 접속하는 초소형의 전기핀이 요구된다.

본 발명의 목적은, 주로 이런 종류의 IC에 있어서의 칩의 패키지기판에의 직접 부착 접속에 의한 경박단소화, 저코스트화, 전송속도의 고속화 등의 점에서 최적인 전기핀을 제공하는 데 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 포토-에칭(photo-etching)을 사용치 않는 상기 전기핀의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기핀은 도전성 핀부재와 이 핀부재의 적어도 1단부에 위치하면서 평면을 가지는 도전성헤드부재로부터 이루어지고, 상기 도전성 핀부재는 그 전장에 걸쳐 일정한 직경을 가진 금속와이어를 절단함으로써 형성되고, 상기 도전성 헤드부재는 상기 절단된 금속와이어의 단부주변을 일체적으로 도금하여서 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 핀은 상기 헤드부재의 확장된 양단면중 적어도 1단면이 단면산화 방지를 겸한 피막을 전극재로 형성하고 있다.

상기 도전성 핀부재와 헤드부재를 갖춘 다수의 핀이 소정의 배치간격으로 정렬 배치되고 상기 핀들의 한쪽 단면이 지지판에 지지되어 제공되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성함으로써, 상기 핀들을 적절한 부재로 지지한 상태에서 칩소자나 프린트기판등의 캐리어에 직접 설치하는 작업이 용이하게 된다.

본 발명에 따른 전기핀의 제조방법은 도전성 핀부재로 되는 금속 심재(金屬芯材)의 주면(周面)에 다른 종류의 금속재로된 도금층을 입힌 다수개의 와이어를 정렬배치하고 수지재(樹脂材)에 의하여 일체로 경화시켜 형성한 와이어 배열구조체를 구성하고, 이어서 이 구조체를 배열와이어와 직교하는 방향으로 절단하여 실질적으로 핀길이와 같은 두께의 가공체를 얻도록 하며, 이 가공체의 양단면에 있어서의 상기 심재를 중심으로 하는 상기 도금층에 에칭에 의하여 형성한 오목부에 도금으로 도전성헤드부재를 이 심재와 일체로 형성하고, 이 가공체의 한쪽 단면에 지지판을 박리가능하게 펴붙이고, 와이어 사이에 배치된 수지 및 외주도금층을 순차적으로 제거하여 구성함으로써 전기핀을 용이하게 얻을 수가 있다.

첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

제1도 및 제2도에 본 발명에 따른 전기핀의 2개의 태양을 각각 예시하고 있다. 제2도는 본 발명에 관련된 전기핀의 2개의 태양을 각각 예시하고 있다. 이 핀(1)의 하나의 태양은, 제1도에 가리키는 바와 같이, 도전성핀부재(2)와 이 핀부재의 양단부에 이 큰 직경의 도전성 헤드부재(3)로서 이루어져 있다. 제2도에 가리키는 다른 태양은 헤드부재(3)의 단면에 산화방지막을 겸한 도전성 피막(4)을 형성하고 있다. 핀부재(2)는 동 또는 동합금등의 도전성재료로, 예를 들면, 길이(L)가 약 0.6∼0.9㎜, 외경(D)이 약 0.1㎜(두께 0.1㎛의 금 도금에 의한 주면처리층을 포함)로 형성하고 있다. 헤드부재(3)는 핀부재(2)의 단부에 주면을 일체로 둘러싸는 것 같이 형성한 도전도금층으로, 예를 들면, 구리재료로 이루어진다. 또, 도전성 피막(4) 은, 예를 들면, 금과 주석의 합금으로 형성되어 있다. 핀부재(2) 미 헤드부재(3)의 횡단면은 실직적으로 원형상인 것이 바람직하지만, 다른 형상이라도 좋다.

제1도와 제2도에는 도시되어 있지는 않지만, 또 다른 실시태양은, 도전성 핀부재(2)의 한쪽의 단면을 상기 제1 태양의 것으로 구성하고, 다른쪽의 단면은 상기 제2태양의 것으로 구성할 수도 있다.

제3도 이하는 위에서 말한 3태양의 전기핀을 제조하는 공통의 기본공정을 가리키는 도면이다.

제3도에 있어서는, 상기 도전성 핀부재(2)를 이루는 금속와이어(5)가 도시되어 있다. 이 와이어(5)는 상기 핀부재(2)에 큰 두께 0.1mm 정도의 주석 또는 철의 도금층(6)을 입힌 길다란 와이어이다.

이 와이어(5)는 용기형의 배열치구(治具)의 양단사이에 소정의 간격(접속기판에 있어서의 전극간격)으로 유지시킨후 이 치구내에 경화성수지(7)를 넣고 고체화시킨다. 이상태를 제4도에 가리킨다.

고체화된 배열구조체(8)는 제5도에 도시한 바와 같이, 배열한 각 와이어(5)의 길이방향과 직각으로 교차하는 방향으로, 또한, 상기 핀부재(2)의 소정의 길이(L)와 같은 길이(L)로 절단된다.

제6도는 절단된 1개의 가공체(9)를 가리킨다. 상기 설명의 공정에서 이루어지는 이 가공체(9)에는 소정의 간격을 놓고 배치된 소정수의 핀부재(2)가 그 표리면에 대해 양단면이 연장하여 매설되어 있다. 이 가공체(9)의 단면의 일부를 확대하여 본다면, 제7도의 상태로 된다. 이상태로, 이 가공체(9)의 표리양면을 연마하여 그 두께의 일정화 및 단면의 평활화가 행하여진다.

이어서, 이 가공체(9)는 제8도 이하의 처리공정에 따라 제조된다.

제8도의 공정에 있어서, 상기 가공체(9)의 한쪽의 면(하면)에 은페이스트로 칠하고 또는 그 증착에 의하여 도전층(10)이 형성된다.

제9도의 공정에서는 , 상기 도전층(10)으로 덮인 가공체(9)를 주석 또는 철로 이루어지는 도금층(6)의 부식액중에 침지하여, 이 도금층(6)이 노출되는 측의 가공체일면을 에칭처리한다. 소요시간의 경과로, 이 일면에는 핀부재(2)를 중심으로 그 도전성에 의해 그 주위가 깊이 침식되고, 부도전체의 수지(7)로 둘러싸인 주변을 향하여서는 얕게 침식된 접시형의 오목부(11)가 각 핀부재(2)에 형성된다.

다음에, 제10도에 있어서는 도금조(淘金槽)중에 담긴 가공체(9)의 상기 도전층(10)을 공통전극으로하여 각 핀부재(2)를 통전하여서, 오목부(11)중에 노출된 핀부재(2)의 선단에 구리도금부(12)를 형성한다. 이 구리도금부(12)는 가공체(9)의 해당면에 따라 연마되고, 제11도에 도시한 바와 같이 평활화되어서 도전성헤드부재(3)로 된다.

제12도에 있어서, 먼저 연마된 헤드부재(3)의 표면에 산화방지를 겸한 전극재로서 금도금에 의한 도전성피막(4)이 형성된다. 그리고, 이 처리는 가공제품의 핀(1)이 기판에서 전극선으로서 실제로 사용되기 전, 공장출하 혹은 저장고의 보관등 시간적 또는 환경적으로 노출될 때 핀부재(2)의 단면 및 헤드부재(3)의 단면이 산화되는 것을 막기위해 채용되는 공정이다.

따라서, 공장내에서 실장(實裝)처리 또는 단시간내에 사용되는 등, 상기 단면의 산화 진행이 적은 경우에는 이 공정이 생략될 수 있다.

제13도 내지 제17도는, 헤드부재(3)의 일면에 도전성피막(4)의 설치가 공을 끝낸 가공체(9)의 다른 측면에 같은 피막의 설치가공을 하는 공정을 가리킨다. 즉, 제13도의 공정에 있어서, 지금까지 전기도금을 위한 공통전극으로서의 기능을 한 도전층(10)을 가공체(9)로부터 제거하여, 타측면에 상기 도전층(10)을 재생하고, 또한, 그 상부에는 세락믹판(13)을 부착한다. 이 세라믹판(13)은 이후의 공정 및 기판에의 실장시에 핀부재(2)의 정렬상태를 지지하는 판으로서의 기능을 한다.

이어서, 타측면의 에칭에 의한 오목부(11)의 형성공정(제15도), 및 이 오목부(11)에의 구리도금부(12)의 형성공정(제16도)을 거쳐, 제17도에 도시한 바와 같이, 가공체(9)의 타측면에도 헤드부재(3)가 형성된다.

그리고, 이 단계에서, 상기 제2도에 예시한 핀(1)을 얻고자 하는 경우, 새로 형성한 헤드부재(3)의 단면에 금 도금에 의한 도전피막(4)을 형성한다.

제18도에 있어서, 방향족계 또는 탄화수소계 등의 유기 용제를 사용하여, 가공체(9)의 정렬된 각 금속와이어(5), (5)간의 수지(7)을 용해 유출 시킨다. 이 수지(7)의 제거에 의하여 각 금속 와이어(5), (5)간에는 공간이 생기지만, 세라믹 판(13)에 의해 각 금속 와이어(5)는 지금까지의 정렬배치 상태로 지지된다.

제19도는 핀 제조의 완성 공정을 가리킨다. 즉, 이 공정에서는 수지(7)의 유출로 생긴 공간에 용해액을 유입시켜서, 지금까지 핀 부재(2)의 외주에 형성되어 있던 도금층(6)을 용해한다. 그 결과, 이 도금층(6)은 제거되고, 핀(1)은 정렬배치된 상태에서 세라믹 판(13)에 지지되어 형성된다.

이 때의 핀(1)의 상태는, 도시한 한쪽 단면에 도전성 피막(4)이 형성되어 있는 경우와는 별도로, 상기 공정도중에 다른쪽의 단면에도 해당피막(4)이 형성되기도 하고 또는 양 단면의 피막 형성이 공히 생략되어 있는 경우도 있다.

이와 같은 상태에서, 실장(實裝)공정으로 이송된다. 제20내지 제22도에서는 이 실장공정을 가리킨다. IC 칩용 세라믹기판(20)의 프린트 회로에 있어서의 각 접속부(21)에는 미리 납층(22)이 형성되어 있다. 이 납층(22)이 있는 접속부(21)는 그 배치간격이 세라믹판(13)에 지지된 핀(1)의 정렬상태와 일치하고 있기 때문에, 이들 핀(1)과 접속부(21)가 일치하는 위치에 기판(20)상에 세라믹판(13)을 점위(占位)시켜 (제20도), 각 접속부(21)의 납층(22)상에 각 핀(1)를 밀착시키고 이 접촉부분을 가열에 의한 납땜처리를 행함으로써, 제21도에 도시한 바와 같이, 각 접속부(21)에 대한 핀(1)의 접속이 행하여진다.

제22도에 도시한 최종 공정에서, 지금까지 핀(1)을 정렬상태에서 지지하고 있던 세라믹판(13)을 도전층(10)과 함께 벗긴다.

그 결과, 이들 핀(1)은 그 한쪽(아래쪽단)의 세라믹기판(20) 상에 있는 각 접속부(21)에 전기적으로 확실하게 고정되어 기립하고, 다른쪽 단(위쪽 단)은 IC칩의 각 전극을 수취할 수 있게 된다.

제23도 내지 제30도는 상기 세라믹기판(20)의 구성공정을 가리킨다. 즉, IC칩의 시일드 기판 및 전극 기판으로서의 기능을 하는 세라믹 기판(20)의 표면에는 사전에 프린트회로와 접속부(21)가 형성되고 있고(제23도), 이 표면에는 포토레지스트층(photoresist layer)(23)(제24도)이 마련된다.

제25도에 있어서, 접속부(21)는 마스크(24)에 상당하는 부분이 덮혀져서, 광원(25)으로부터 상기 포토레지스트층(23)의 노출을 막고 포토레지스트층(23)은 마스크(24)의 개구를 통해 광선에 노출되어 노광역(23a)이 경화된다.

제26도의 공정에 있어서, 포토레지스트층(23)을 세정 에칭 또는 스크라이빙(scribing)등의 수단에 의해, 그 미경화역이 제거된다. 그 결과, 경화된 노광역(23a)이 접속부(21)의 각 주변에 돌출되어 둘러싸인 상태로 남게 된다.

제27도에 있어서, 둘러싸인 접속부(21)의 한쪽은 도금처리에 의하여, 은 또는 주석으로 된 층(26)이 덮인다.

또, 제28도의 공정에서, 상기 층(26) 위에 은 또는 주석의 금속 층(27)이 형성된다.

제29도에 있어서, 경화에 있어서 남겨져 있던 노광역(23a)을 에칭 도는 스크라이빙 수단에 의하여 제거한다. 그후, 제30도에 있어서, 상기 2층(26 및 27)을 가열처리하여, 양층 금속의 합금화를 행하고, 상기 납층(22)을 형성하다.

본 발명에 따른 전기핀의 구성에 의하면, 모놀리식 IC 또는, 하이브리드 IC와 같은 칩소자가 패키지기판에 직접 접속이 가능하게 되어서, 집적회로의 경박단소화 및 경제성을 도모함은 물론, 전송특성을 매우 효율적으로 높일 수 있다.

전기핀의 헤드부재는, 핀부재의 단부의 주면에 위치하는 도금 도전체로서 그 단면이 핀 부재의 단면보다도 도금양만큼 확대되어 있기 때문에, 핀의 고정강도는 헤드부재를 형성하고 있지 않은 경우에 비해 높다.

그리고, 이 헤드 부재의 단면에 상화되지 않은 전극재로 이루어진 피막을 형성함으로써, 핀 제조후의 실제설치까지의 기간중에 있을 수 있는 상기 단면의 산화가 사전에 방지되고, 실장시에 있어서의 접속불량 또는 큰 접속 저항을 발생하는 등의 사고를 적게 할 수가 있다.

또, 적립으로 배열되어 지지판에 지지된 다수의 전기 핀 무리는 그 배열 피치를 칩소자나 프린트기판 등의 캐리어 부재의 전극의 피치와 일치 시킬 수가 있음과 동시에, 실장부재에 그 배열 상태대로 지지하여 바꾸어 옮기고, 그후, 지지부재를 제거할 수가 있다. 따라서, 예를 들면, 그 지지 상태에서 조여 붙이고 자동장치를 걸어서 핀 무리를 일시에 캐리어 부재에 배치하여 이 핀 무리의 헤드를 통하여 납땜 할 수가 있다.

본 발명에 따른 제조방법에 의하면, 핀 양단면에 헤드 부재를 가지는 전기핀을 용이하게 마련할 수 있음은 물론 동시에 다수개를 제조할 수가 있다.

에칭처리기술은 종래 잘 알려진 화학적 에칭 및 전기적 에칭기술을 사용할 수 있고, 일들 기술은 이질의 포토에칭(photoetching)을 사용치 않기 때문에, 처리장치의 구성이 비교적 용이함과 동시에 제품의 품질관리가 용이하고, 고품질을 얻을 수가 있다.

Claims (6)

1. 도전성 핀부재 및 이 핀부재의 적어도 1단부에 위치하면서 평면을 가지는 도전성헤드부재로 이루어지고, 상기 도전성 핀부재는 그 전장이 일정한 직경을 가진 금속와이어를 절단함으로써 형성되고, 상기 도전성 헤드부재는 상기 절단된 금속와이어의 단부주변을 일체적으로 도금하여서 형성된 것을 특징으로 하는 전기핀.
2. 제1항에 있어서, 상기 헤드부재의 적어도 1단부면이 단면산화방지를 겸한 피막을 전극재로 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전기핀.
3. 제1항에 있어서, 상기 헤드부재를 갖춘 도전성 핀부재로 이루어지는 다수의 핀이 정해진 간격으로 정렬배치되고 상기 핀들의 한쪽 단면이 지지판에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 전기핀.
4. 도전성핀부재로 되는 금속심재의 주면에 다른 종류의 금속재로 이루어진 도금층을 입힌 다수의 와이어를 정렬 배치하고, 수지재에 의하여 일체로 경화시켜 형성한 와이어 배열구조체를 형성하고, 이어서 이 구조체를 배열와이어와 직교하는 방향으로 절단하여 핀길이와 같은 두께의 가공체를 얻도록 하고, 이 가공체의 양단에 있어서의 상기 심재를 중심으로 하는 상기 도금층에 에칭수단에 의하여 형성한 오목부에 도금수단으로 도전성헤드부재를 심재와 일체로 형성하고, 이 가공체의 한쪽의 단면에 지지판을 박리 가능하게 펴붙인후 와이어들간의 수지 및 외주도금층을 순차로 제거하는 단계를 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 핀의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 가공체의 양단면에 있는 도전성헤드부재의 적어도 어느 한쪽의 전극재에 의한 피막형성공정을, 상기 지지판의 설치 단계 이전의 공정중에 포함하는 것을 특징으로 하는 전기핀의 제조방법.
6. 도전성 핀부재로 되는 금속심재의 주면에 다른 종류의 금속재로 되는 도금층을 형성한 다수의 와이어를 치구내에서 서로 정해진 간격으로 정열 배치하고, 이들 각 와이어를 정열배치한 사이에 수지를 충전하여 일체로 경화시킨 와이어 배열구조체를 형성하고, 이 배열구조체를 정해진 길이만큼 상기 와이어의 길이방향과 직교하는 방향으로 절단하여 가공체를 형성하고, 이 가공체의 일측 단면에 공통전극으로서의 도전층을 마련하고, 타측 단면의 상기 도금층만을 에칭에 의하여 움푹 들어가도록 하여, 상기 심재를 중심으로 하는 오목부를 형성하고, 이 오목부를 도금수단에 의하여 형성된 도전성 헤드부재의 평면 단면에 전극재를 도금하고, 이 가공체의 타단에 있어서의 상기 전극층의 제거하에 헤드부재를 형성한 측의 단면에 새로 형성한 전극층을 통하여 지지판을 부착하고, 상기 타단에 상기 헤드부재 형성공정을 반복하여 도전성 헤드부재를 형성하고, 그런다음 와이어들 사이의 수지 및 핀부면의 도금층을 용해 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기핀의 제조방법.

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