수성 플립-칩 세척의 한계(I)

2011년 5월 16일, 월요일 / Andy Mackie 작성 [이력 참조]

이 포스트는 이번 달에 구리-필라 플립-칩 어플리케이션에 사용되는 용매제의 수성(물을 사용하는) 세척의 한계에 관해 아래와 같은 질문을 해온 한 한국의 고객으로 인해 작성하게 되었습니다. 수성 세척을 실행할 수 없거나/가능하지 않게 되기 전에 피치가 어느 정도까지 내려갈 수 있는가?: 40미크론? 20미크론? 5미크론?

좋은 질문입니다. 지금 단정적인 해답은 갖고 있지 않지만, 일관성이 있어 보이는 업계의 일치된 의견은 알고 있습니다. 조금 후에 그 질문에 대한 답은 드리겠지만, 우선은 “과연 ‘수성’ 세척이란 무엇인가?” 에 관해 알아 볼 필요가 있습니다:

-        탈 이온화(DI) 수를 사용하는가?

-        물에 계면활성제를 첨가하는가?

-        감화제가 섞인 물인가?

-        혼합(오일/수성) 단계 인가?

-        위의 모두가 해당되는가?

DI 된 물 자체는 신뢰성과 “환경친화적”인 측면에서는 이상적인 세척용액이 될 수도 있겠지만, 약하게 소수성이 있는 표면에서 조차도 발생하는 습성불량, 많은 저분자 중량의 유기 솔벤트와 비교했을 경우의 높은 점도, 그리고 용매제(레진이 좋은 보기)로 사용되는 고분자에 대한 용해불량 등으로 인해 순수한 솔벤트로 사용하기에는 적합하지 않은 것으로 판단됩니다.

또한 감화제와 계면활성제를 구별하는 것이 중요합니다:

- 계면활성제: 일반적으로 비이온 계면활성제: 가장 흔한 것은 소수성  카본 체인이 붙어 있는 친수성 폴리에틸렌 반 글리콜
-  감화제: 일반적으로 RMA 및 비세척 용매제에서 고분자 중량산과 화학적으로 반응하는 기본적인 화학물질

물에 표면반응 에이전트(계면활성제)를 타면 덜 친수성이 있는 표면의 습성을 높이는데 도움이 될 것입니다. 이온 계면활성제에 비해서 비이온 계면활성제는 두 가지 측면에서 좋습니다; a) 만일 적절히 세척되지 않았을 경우에 전기적인 문제를 야기할 수 있는 이온 잔재물이 남지 않음,  b) 최적의 표면습성 향상(이른바 “CMC”) 은 아주 낮은 계면활성제 농도에서 일어나지만, 이것이 완전히 세척되는 것을 어렵게 만드는 것에 유의해야 함.

가장 일반적인 비이온 계면활성제의 구조는 다음과 같습니다:

               CxHy-(OC₂H₄)_n-OH

반면에, 감화제는 단순히 산/베이스 반응 방식이며 일반적으로 아민 화학을 이용하여 다음과 같이 표시됩니다:

               R’R”NR’” + RCO₂H ---> R’R”NR’”H+ + RCO₂-

기본적인 감화제는 수성용액에서 레진의 용해도를 대량으로 증가시키기 위한 목적으로 사용되며, 계면활성제는 단순히 소수성의 표면에 습성을 증가시키기 위한 것입니다. 복잡해지는 것은 감화된 레진이 이제는 계면활성제의 역할도 할 수 있게 되는 것을 여러분이 알게 될 때입니다.

이러한 주제를 다루게 된 것은 소형의 피치 플립-칩 어플리케이션과 관련되었기 때문인데, 이제 우리는 칩 아래에서의 수성 솔루션을 얻기 위해서 다른 방식과 함께 탈 이온수와 적은 양의 비이온 계면활성제를 대부분은 같이 사용하는 있는 것을 볼 수 있습니다.

이쯤에서 그만 두는 것이 좋을 것 같네요. 다음에 계속하겠습니다. 언제든지 이 주제와 관련해서 의견도 주시고 이메일도 보내세요.

힘내세요! 

Andy