칩내장형 PCB 공정을 위한 칩 표면처리 공정에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 칩을 기판에 내장하기 위해 상용화된 CSR사의 bluetooth chip을 이용하여 표면의 솔더볼을 제거하고 PCB소재와 공정을 이용하는 embedded active PCB 공정에 관한 연구를 하였다. 솔더볼이 제거된 칩과 PCB는 구리 도금 공정으로 연결되었으나 열 충격시 표면처리를 하지 않았을 시 칩의 표면과 ABF 간의 de-lamination 현상이 발견되었고, 이를 해결하기 위해 칩의 polyimide passivation layer에 디스미어와 플라즈마 공정을 이용하여 조도 형성을 하는 연구를 진행하였다. SEM(Scanning Electron Microscope) 과 AFM(Atomic Force Micrometer)을 통하여 표면을 관찰하였고, XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 이용하여 표면의 화학적 구조의 변화를 관찰하였다. 실험결과 플라즈마 처리 시 표면 조도형성이 되었으나 그 밀도가 조밀하지 못하였지만 디스미어 공정과 함께 처리하였을 시 조도의 조밀도가 높아 열 충격을 가하였을 시에도 칩의 polyimide layer와 ABF간의 de-lamination 현상이 발견되지 않았다.In this paper, the research of IC embedded PCB process is carried out. For embedding chips into PCB, solder-balls on chips were etched out and ABF(Ajinomoto Build-ip Film), prepreg and Cu foil was laminated on that to fabricate 6 layer build-up board. The chip of which solder ball was removed was successfully interconnected with PCB by laser drilling and Cu plating. However, de-lamination phenomenon occurred between chip surface and ABF during reflow and thermal shock. To solve this problem, de-smear and plasma treatment was applied to PI(polyimide) passivation layer on chip surface to improve the surface roughness. The properties of chip surface(PI) was investigated in terms of AFM(Atomic Force Micrometer), SEM and XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy). As results, nano-size anchor was evenly formed on PI surface when plasma treatment was combined with de-smear(NaOH+KMnO4) process and it improved thermal shock reliability ($260^{\circ}C$-10sec solder floating).