JP2007266025A - Chip package structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は一種のチップパッケージ、特にCOB(Chip-On-Board)形態のチップパッケージに関するものである。 The present invention relates to a kind of chip package, in particular, a chip package in a COB (Chip-On-Board) form.
現在、COB(Chip-On-Board)パッケージは、集積回路パッケージにおいて従来良く知られ、主に(1)チップを直接溝を持つ基板上に粘着させ、(2)ボンディングワイヤーを溝に通して基板とチップを電気的に接続させ、(3)チップを封止する、というプロセスを含む。特に、その上にソルダボール(solder ball)を形成してボールグリッドアレイパッケージ(BGA Package)となる。近来、メモリチップパッケージは、COB(Chip-On-Board)の形態に進展しており、従来公知の薄型かつ小型のTSOP(Thin Small Outline Package)の代わりにCOBがよく使われて、しかもより高速化にできない課題を解決することも可能となる。 Currently, COB (Chip-On-Board) packages are well known in integrated circuit packages. Mainly, (1) chips are directly adhered onto a substrate having a groove, and (2) a bonding wire is passed through the substrate. And (3) a process of sealing the chip. In particular, a solder ball is formed thereon to form a ball grid array package (BGA Package). Recently, memory chip packages have progressed to the form of COB (Chip-On-Board), COB is often used instead of the conventionally known thin and small TSOP (Thin Small Outline Package), and higher speed. It is also possible to solve problems that cannot be realized.
図1に示すように、COB型のチップパッケージ構造100は、基本的に硬質基板110、チップ120、複数個のボンディングワイヤー130、及び封止体140を備える。硬質基板110は、上表面111、下表面112、及び溝113を有し、溝113は上表面111と下表面112とを貫通するのでボンディングワイヤーを通過させることができる。通常、硬質基板110は、単/多層PCB(Print Circuit Board)であり、少なくとも一層のガラス繊維含浸樹脂コア層114、内部フィンガー115、及び外接用パッド116を備える銅箔層、及びソルダマスク層117(solder mask)で構成されてかなり厚いものであり、耐熱応力特性が劣って熱抵抗も高すぎる。チップ120は、能動面121及び能動面121と反対側にある背面122を有し、能動面121上に複数個のボンディングパッド(bonding pad)123が形成される。ダイアタッチ層124(die attach layer)を介してチップ120の能動面121を硬質基板110の上表面111に粘着させる。ボンディングパッド123は溝113の内部に設置させており、ボンディングワイヤー130は溝113を通してボンディングパッド123と内部フィンガー115とを接続している。更に、封止体140は硬質基板110の上表面111及び溝113内に形成され、チップ120とボンディングワイヤー130とを封止する。なお、外接用パッド116上に複数個のソルダボールを形成することができる。従って、周知のチップパッケージ構造100においての厚み、放熱性、及び熱応力緩衝特性は不具合となり、改善される必要がある。これに対し、COBからなる改良で上記硬質基板110の代わりにPI(Polyimide)材料で出来る可撓性のある基板を使うと、基板としてのコストは大幅に増加し、かつPI材料の導熱性が劣るのでチップパッケージ構造全体にとって優れる放熱効果を得ることができない。
また、発明者は、特許文献1開示されるマルチーボードBGAパッケージ(Multi-Board BGA Package)を提出する時に、一種のCOB(Chip-On-Board)形態のチップパッケージも開示した。
As shown in FIG. 1, the COB type
The inventor also disclosed a kind of chip package of COB (Chip-On-Board) when submitting a multi-board BGA package disclosed in Patent Document 1.
本発明の第一目的は一種のチップパッケージを提供する。このチップパッケージはCOB形態パッケージであり、まず、溝を有する薄膜基板或は複数個共面の間に形成されるワイヤーボンディング溝を有する薄膜基板を準備し、チップ能動面を直接に薄膜基板上に接着させる。この薄膜基板はパターン金属コア層と少なくとも一つの表面誘電体層で構成され、複数個の内部フィンガーと複数個の外接用パッドを有することにより、チップにとって優れた放熱ルートがある。他に、基板コストの低下、パッケージ全体厚みの低減、及び耐熱応力の向上などを得ることも可能となる。 The first object of the present invention is to provide a kind of chip package. This chip package is a COB type package. First, a thin film substrate having a groove or a thin film substrate having a wire bonding groove formed between a plurality of coplanar surfaces is prepared, and the chip active surface is directly on the thin film substrate. Adhere. This thin film substrate is composed of a patterned metal core layer and at least one surface dielectric layer, and has a plurality of internal fingers and a plurality of external pads, thereby providing an excellent heat dissipation route for the chip. In addition, it is possible to reduce the substrate cost, reduce the overall thickness of the package, and improve the heat stress.
本発明の第二目的は一種のチップパッケージを提供する。このチップパッケージ中では、薄膜基板のパターン金属コア層は複数個の連結バーを有し、これらの連結バーは、外接用パッドと薄膜基板の周縁、内部フィンガーと溝の周縁、或は両者とも連結させることによって、内部フィンガーと外接用パッドを電気メッキすることが可能となり、かつ内部フィンガーと外接用パッドの連結力が増強されるので、接触不良による電気ショットを未然に回避できる。
本発明の第三目的は一種のチップパッケージを提供する。このチップパッケージ中では、パターン金属コア層の外接用パッドは不規則に拡散するよう配置され、かつ表面誘電体層の開孔は円形の排列であるので、放熱能力が向上され、さらに、その上にソルダボール(solder ball)を形成してBGAパッケージになることも可能である。
The second object of the present invention is to provide a kind of chip package. In this chip package, the patterned metal core layer of the thin film substrate has a plurality of connecting bars, and these connecting bars connect the peripheral pad and the peripheral edge of the thin film substrate, the internal finger and the peripheral edge of the groove, or both. By doing so, it becomes possible to electroplate the internal finger and the external pad, and since the connecting force between the internal finger and the external pad is enhanced, an electrical shot due to poor contact can be avoided in advance.
The third object of the present invention is to provide a kind of chip package. In this chip package, the circumscribed pads of the patterned metal core layer are arranged so as to diffuse irregularly, and the openings in the surface dielectric layer are arranged in a circular manner, so that the heat dissipation capability is improved, and further, It is also possible to form a solder ball to form a BGA package.
上記目的を達成するためのチップパッケージは、少なくとも一つの薄膜基板、チップ、複数個のボンディングワイヤー、及び封止体を備える。薄膜基板は、溝或はワイヤーボンディング溝を有し、パターン金属コア層と少なくとも一つの表面誘電体層で構成される。パターン金属コア層に複数個の内部フィンガーと複数個の外接用パッドが形成され、内部フィンガーが溝の周辺に配置される。チップの能動面上にも複数個の電極端が形成される。溝内に向かって複数個の電極端が配置される際に、能動面を薄膜基板に粘着させる。よって、ボンディングワイヤーは溝を通されて電気的に電極端と内部フィンガーとを接続することができる。尚、封止体は薄膜基板上と溝内とに形成され、少なくとも部分的にチップ及びボンディングワイヤーを封止する。 A chip package for achieving the above object includes at least one thin film substrate, a chip, a plurality of bonding wires, and a sealing body. The thin film substrate has a groove or a wire bonding groove, and is composed of a patterned metal core layer and at least one surface dielectric layer. A plurality of internal fingers and a plurality of circumscribed pads are formed on the patterned metal core layer, and the internal fingers are disposed around the groove. A plurality of electrode ends are also formed on the active surface of the chip. When a plurality of electrode ends are arranged in the groove, the active surface is adhered to the thin film substrate. Therefore, the bonding wire can be passed through the groove to electrically connect the electrode end and the internal finger. The sealing body is formed on the thin film substrate and in the groove, and at least partially seals the chip and the bonding wire.
本発明の第一実施例では、溝型金属薄膜上にワイヤーボンディングチップを搭載するパッケージを披露する。図2に示すように、チップパッケージ200は基本的に薄膜基板210、チップ220、複数個のボンディングワイヤー230、及び封止体240を備える。薄膜基板210は、パターン金属コア層212と少なくとも一つの表面誘電体層で構成され、細長い溝211を有し、この溝211は薄膜基板210の上下表面を貫通する。パターン金属コア層212は、複数個の内部フィンガー213と複数個の外接用パッド214とを有し、内部フィンガー213は溝211の周辺に配置され、外接用パッド214は方陣状或は双/多直線で排列されることができる。内部フィンガー213と対応の外接用パッド214とはパターン金属コア層212の電気導通バー212A(図4参照)を介して電気的に接続される。本実施例において、パターン金属コア層212は、一般のフレキシブルプリント回路基板に使う銅箔厚み(約35μm)より厚くなり、60μmから100μmの厚みを持ち、薄膜基板210にして適当な硬度となり、且つ電気的な接続及び放熱ルートをも提供しているので、同時に周知のフレキシブルプリント回路基板に使うPI誘電体コア層及び銅箔配線層の代わりに使用され、より高放熱効果、より薄型化、かつより低コスト等が望まれる。ほかに、薄膜基板210の表面誘電体層は、二層にすることができ、第一表面誘電体層215と第二表面誘電体層216を有し、この二層の間にパターン金属コア層212が挟まる。第一表面誘電体層215及び第二表面誘電体層216は一般的なグリーンソルダマスク(green solder mask)かブラックソルダマスク(black solder mask)を選んで使うこととなる。一方、第一表面誘電体層215はパターン化される必要があり、外接用パッド214及び内部フィンガー213を露出するため、複数個の開孔217または溝孔(図4に示すように、溝孔は溝211を形成する所定位置の両側にある)の少なくともいずれかを形成し、第二表面誘電体層216ではパターン化される必要がない。第一表面誘電体層215の材質はできるだけ感光性誘電材料、たとえば、グリーンソルダマスク(green solder mask)を選んで、第二表面誘電体層216では一般な無感光性誘電材料、たとえば、ブラックソルダマスク(black solder mask)を使用するだけでよい。
In the first embodiment of the present invention, a package in which a wire bonding chip is mounted on a grooved metal thin film will be shown. As shown in FIG. 2, the
チップ220には、能動面221及び能動面221と対応する一背面222を有し、運算時に発熱する集積回路素子は能動面221の上に設置される。能動面221上に複数個の電極端223、たとえば、ボンディングパッド(bonding pad)或はバンプ(bump)が形成され、それらの電極端223は能動面221の中央か周辺に位置して単列か多列で配置される。溝内に向かって複数個電極端が配置される際に、ダイアタッチ層224(die attach layer)を介して能動面を薄膜基板に粘着させ、ボンディングワイヤー230が溝211を通過することができるので電気的に電極端223と内部フィンガー213とが接続される。他に、薄膜基板210上と溝211内に封止体240が形成され、少なくとも一部でチップ220とボンディングワイヤー230とを封止する。一部でチップ220の側面を覆うか或は完全にチップ220を密封する封止体240はモールド樹脂(mold compound)、下部充填材料(underfill material)、或はディスペンス樹脂(dispense compound)などを使うことができる。チップパッケージ200の構造によれば、更に複数個のソルダボール(solder ball)250を具備することができ、それらのソルダボール(solder ball)250が外接用パッド214上に設置されることによって、COBとBGAとを兼ねるパッケージとなる。
The
このチップパッケージ200の構造により、パターン金属コア層212がチップ220の能動面221にとても接近して、チップ220の能動面221から出る熱は自然にパターン金属コア層212に沿って発散され、よって、COB薄膜パッケージとしての放熱効果が著しく改善される。他に、基板コストの削減、パッケージ全体厚みの減少、及び耐熱応力の向上などの効果を得ることも可能である。
Due to the structure of the
図4のように、パターン金属コア層212は、できるだけ更に複数個の第一連結バー218を持ち、それらの第一連結バー218で外接用パッド214と薄膜基板210の周縁とを連結し、あるいは、パターン金属コア層212は更に複数個の第二連結バー219を持ち、それらの第二連結バー219で内部フィンガー213と溝211の周縁とを連結する。この実施例では、パターン金属コア層212は同時に第一連結バー218と第二連結バー219とを有するので、内部フィンガー213及び外接用パッド214の上面に一電気メッキ層260を形成し易くなり、かつ内部フィンガー213と外接用パッド214の固定力が従来より一段と強くなる。パッケージする前に、第一連結バー218は、外接用パッド214やワイヤーバー212Aを介して両薄膜基板210間にあるダイシングラインのメッキ連結バー21に連結し、第二連結バー219は、内部フィンガー213を介してメッキ連結バー22に連結し、このメッキ連結バー22は薄膜基板210上に溝211を設ける所に位置する。そして、内部フィンガー213と外接用パッド214との漏出面に電気メッキ層260(たとえば、Ni−Au層)が形成されることができる。更に、電気メッキ層260によって、内部フィンガー213、外接用パッド214、及びパターン金属コア層212のワイヤーバー212Aが同時に安定することが可能で、第一表面誘電体層215及び第二表面誘電体層216の形成が比較的容易にできるため、不当の電気ショットを回避し、内部フィンガー213の配置をもっと狭ピッチにすることが可能となる。
As shown in FIG. 4, the patterned
再び図2に示すように、並び方として、外接用パッド214は不規則的拡散にすれば放熱面積が拡大でき、開孔217は円形な排列にすればソルダボール(solder ball)250を設置し易くなる。ゆえに、第一表面誘電体層215の開孔217は、外接用パッド214より小さく外接用パッド214の周辺を覆う。第一表面誘電体層215としてソルダマスク(solder mask)を使う場合、外接用パッド214をSMDパッド(solder mask defined pad)にすることができる。
As shown in FIG. 2 again, as a way of arrangement, if the circumscribed
図3Aから図3Iに参考して上述のチップパッケージ200の製造プロセスを説明する。先ず、図3Aに示すように、金属薄膜10は、60μmから100μm程度の厚みを提供する。そして、露光、現像、及びエッチングなどの技術を利用して金属薄膜10をパターン化し、図3Bに示すように、金属薄膜10がパターン化された後、内部フィンガー213と外接用パッド214とを有する上述パターン金属コア層212を構成する。尚、本実施例において、図4に示すように、外接用パッド214は第一連結バー218を介してダイシングラインに位置するメッキ連結バー21に連結され、内部フィンガー213は第二連結バー219を介して溝211に位置するメッキ連結バー22に連結され、この際に溝211はまだ形成されていない。次に、図3Cに示すように、プリント技術を利用してパターン金属コア層212の下表面と上表面にそれぞれ第一表面誘電体層215及び第二表面誘電体層216を形成する。ここで、複数個の開孔217と溝孔が内部フィンガー213と外接用パッド214とを露出するように第一表面誘電体層215上に形成される。次に、図3Dに示すように、メッキプロセスを行い、内部フィンガー213及び外接用パッド214の漏出表面上に電気メッキ層260を形成した後、溝211を設置する。図3Eに示すように、溝211が形成された後、上記薄膜基板210を得ることができる。本実施例において、溝211を形成する際に、第二連結バー219が除去され、第一連結バー218が薄膜基板210内に保留されるため、溝211を形成する時に起きるバー(burr)問題を少なくすることができる。そして、図3Fに示すように、ダイアタッチ(die attach)ステップを行い、チップ220の能動面221を薄膜基板210の上表面に貼付け、ここで、チップ220の電極端223は溝211内に露出する。次に、図3Gに示すように、ワイヤーボンディングステップを行い、ワイヤーボンディングされて形成するボンディングワイヤーは溝211を通過して電極端223と内部フィンガー213とを接続する。また、図3Hに示すように、モルディング(molding)技術を利用して封止ステップを行うと、薄膜基板210の上表面と溝211内とに形成される封止体240は少なくとも一部のチップ220及びボンディングワイヤー230を封止し、外接用パッド214を電気的に接続できるような状態にする。この後、リフロー(reflow)やソルダボール接合技術によってソルダボール250を外接用パッド214上に接合する。最後に、ダイシングステップを行って、図2に示すチップパッケージ200を得ることができる。
A manufacturing process of the above-described
本発明の第二実施例には、上記溝211を有する単一な薄膜基板210の代わりに、複数個の薄膜基板210を使うこととなり、このチップパッケージは上記のようなチップ220、ボンディングワイヤー230、封止体240、及び図5に示す第一薄膜基板310、第二薄膜基板320などで構造される。チップ220の能動面221は同時に第一薄膜基板310と第二薄膜基板320に貼着され、図5と図6に示すように、第一薄膜基板310と第二薄膜基板320とは互い共面関係を持ち、第一薄膜基板310と第二薄膜基板320との間に少なくとも一つのワイヤーボンディング溝330を形成することによって、ボンディングワイヤーにワイヤーボンディング溝330を容易に通過させることができる。第一薄膜基板310は、パターン金属コア層311と少なくとも一つの表面誘電体層312とを備え、パターン金属コア層311は複数個の内部フィンガー313と複数個の外接用パッド314とを有し、内部フィンガー313はワイヤーボンディング溝330の周辺に排列されて、外接用パッド314ではグリッドアレイ(grid array)状で配列される。同様に、第二薄膜基板320は、パターン金属コア層321と少なくとも一つの表面誘電体層322を持ち、パターン金属コア層321は複数個の内部フィンガー323と複数個の外接用パッド324とを有する。チップパッケージに対し、互いに分離している第一薄膜基板310と第二薄膜基板320とはストレスバッファー(stress buffer)を起こし、即ち、チップパッケージを外部の印刷回路基板に表面接合する場合、熱循環による熱応力が互い共面関係を持ちしかも分離している第一薄膜基板310と第二薄膜基板320とにより分散されて、上方のチップに影響を直接に与えないよう、有効にチップと薄膜基板310、320と間の剥離を避けられる。更にCOB形態パッケージの薄型化、放熱性の向上、及び基板コストの低下などの効果を達成することもできる。
本発明の保護範囲は特許申請範囲で限定されて、この保護範囲に基準して、本発明の精神と範囲内に触れるどんな変更や修正は本発明の保護範囲に属する。
In the second embodiment of the present invention, a plurality of
The scope of protection of the present invention is limited by the scope of patent application, and any change or modification that comes within the spirit and scope of the present invention based on this scope of protection belongs to the protection scope of the present invention.
10金属薄膜、21、22 連結バー、200 チップパッケージ構造、210 薄膜基板、211 溝、212 パターン金属コア層、212A ワイヤーバー、213 内部フィンガー、214 外接用パッド、215 第一表面誘電体層、216 第二表面誘電体層、217 開孔、218 第一連結バー、219 第二連結バー、220 チップ、221 能動面、222 背面、223 電極端、224 ダイアタッチ層、230 ボンディングワイヤー、240 封止体、250 ソルダボール、260 電気メッキ層、310 第一薄膜基板、311 パターン金属コア層、312 表面誘電体層、313 内部フィンガー、314 外接用パッド、320 第二薄膜基板、321 パターン金属コア層、322 表面誘電体層、323 内部フィンガー、324 外接用パッド、330 ワイヤーボンディング溝 10 metal thin film, 21, 22 connecting bar, 200 chip package structure, 210 thin film substrate, 211 groove, 212 pattern metal core layer, 212A wire bar, 213 internal finger, 214 external pad, 215 first surface dielectric layer, 216 Second surface dielectric layer, 217 opening, 218 first connection bar, 219 second connection bar, 220 chip, 221 active surface, 222 back surface, 223 electrode end, 224 die attach layer, 230 bonding wire, 240 sealing body , 250 solder balls, 260 electroplated layer, 310 first thin film substrate, 311 pattern metal core layer, 312 surface dielectric layer, 313 internal finger, 314 external pad, 320 second thin film substrate, 321 pattern metal core layer, 322 Surface dielectric layer, 323 Gar, 324 circumscribing pad, 330 a wire bonding groove
Claims (18)
能動面上に複数個の電極端が形成され、該電極端が溝内に向かって配置される際に該能動面を該薄膜基板に貼着するチップと
溝を通過して電気的に該電極端と該内部フィンガーとを接続する複数個のボンディングワイヤーと、
該薄膜基板上と該溝内とに形成され、少なくとも一部で該チップ及び該ボンディングワイヤーを封止する封止体と、
を備えることを特徴とするチップパッケージ構造。 A groove having a patterned metal core layer and at least one surface dielectric layer, the patterned metal core layer having a plurality of internal fingers and a plurality of external pads, A thin film substrate in which internal fingers are arranged around the groove;
A plurality of electrode ends are formed on the active surface, and when the electrode ends are arranged in the groove, the electrode is electrically passed through the chip and the groove for attaching the active surface to the thin film substrate. A plurality of bonding wires connecting the extreme and the internal fingers;
A sealing body that is formed on the thin film substrate and in the groove and seals the chip and the bonding wire at least partially;
A chip package structure comprising:
複数個の電極端が能動面上に形成され、該電極端が該ワイヤーボンディング溝内に向かって配置される際に該能動面を該薄膜基板に貼着するチップと、
ワイヤーボンディング溝を通過して電気的に該電極端と該内部フィンガーを接続する複数個のボンディングワイヤーと、
該薄膜基板上と該ワイヤーボンディング溝内に形成され、少なくとも一部で該チップと該ボンディングワイヤーとを封止する封止体と、
を備えることを特徴とするチップパッケージ構造。 At least one wire bonding groove is formed therebetween, and has a patterned metal core layer and at least one surface dielectric layer, wherein the patterned metal core layer includes a plurality of internal fingers and a plurality of plurality of inner fingers. A plurality of thin film substrates having a coplanar relationship, wherein the internal fingers are arranged around the wire bonding grooves,
A plurality of electrode ends formed on the active surface, and a chip for adhering the active surface to the thin film substrate when the electrode ends are disposed toward the wire bonding groove;
A plurality of bonding wires that electrically connect the electrode ends and the internal fingers through the wire bonding grooves;
A sealing body which is formed on the thin film substrate and in the wire bonding groove and seals the chip and the bonding wire at least partially;
A chip package structure comprising:
11. The chip package structure according to claim 10, wherein each thin film substrate further includes a second surface dielectric layer, so that the patterned metal core layer is sandwiched between both surface dielectric layers.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006084870A JP2007266025A (en) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | Chip package structure |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011159944A (en) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Single-layer on-chip package board and method of manufacturing the same |
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2006
- 2006-03-27 JP JP2006084870A patent/JP2007266025A/en active Pending
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