KR100214560B1 - 반도체 멀티칩 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 멀티칩 모듈에 관한 것으로, 종래의 리페어러블 멀티칩 모듈은 복잡한 공정을 필수적으로 거치게 되어 생산성향상에 한계가 있는 문제점이 있었다. 본 발명 반도체 멀티칩 모듈은 다수개의 반도체 칩(11)과, 그 다수개의 칩(11)들이 각각 삽입설치되는 다수개의 삽입공(12a)이 형성되어 있는 고정플레이트(12)와, 그 고정플레이트(12)의 하면에 밀착되며 칩(11)들이 하방으로 이탈되지 않도록 지지하기 위한 실드캡(13)과, 상기 칩(11)들의 상면에 설치되며 칩(11)의 전기적인 신호를 외부로 전달하기 위한 외부단자부(14)와, 상기 실드캡(13)과 외부단자부(14)를 상,하방향으로 클램핑하여 상기 칩들(11)의 이탈을 차단하기 위한 수개의 클램프 스프링(15)을 구비하여서 구성되어, 종래와 같이 복잡한 공정을 거치지 않고 단순조립에 의하여 제조됨으로서 생산시간의 절감에 따른 생산성 향상의 효과가 있고, 결함이 있는 칩의 발견시 클램프 스프링을 해체한 상태에서 양품 칩으로 교환한 다음 클램프 스프링으로 재조립하여 간단히 교체가 이루어지도록 함으로서 불량 칩의 교환이 용이해지는 효과가 있다.

Description

반도체 멀티칩 모듈
본 발명은 반도체 멀티칩 모듈(MULTICHIP MODULE)에 관한 것으로, 특히 단순 조립에 의하여 제조되도록 함으로서 생산성으로 향상시키도록 하는데 적합한 반도체 멀티칩 모듈에 관한 것이다.
일반적인 리페어러블 멀티칩 모듈(REPAIRABLE MULTICHIP MODULE)의 형태가 미국특허 5,250,843에서 소개되고 있는 바, 이는 인캡슐런트(ENCAPSULANT), 메탈(METAL), 절연층(INSULATION LAYER) 등을 칩의 상면에 형성하고, 에칭(ETCHING), 자외선경화 등의 공정을 거쳐 완성하며, 불량 칩의 교환시에는 솔벤트를 이용하여 메탈을 제거하고 우리판에 자외선경화 접착제를 입힌후, 자외선을 선택적으로 주사하여 불량 칩을 제거하거나, 화학적 또는 물리적인 방법을 이용하여 불량 칩을 제거한 다음, 양품 칩으로 교환하고 동일공정을 거쳐 모듈을 완성한다. 이와 같은 일반적인 종래 리페어러블 멀티칩 모듈이 도 1에 도시되어 있는 바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 리페어러블 멀티칩 모듈의 구조를 보인 종단면도로서, 도시된 바와 같이, 종래 리페어러블 멀티칩 모듈은 서브스트레이트(SUBSTRATE)(1)의 상면에 일정두께로 도포된 접착제(2)를 이용하여 다수개의 반도체 칩(CHIP)(3)이 일정간격으로 고정부착되어 있고, 그 다수개의 반도체 칩(3)의 상면에는 인캡슐런트(4)를 이용하여 밀봉되어 있으며, 상기 인캡슐런트(4)의 상면은 상기 칩(3)의 상면에 형성된 다수개의 패드(PAD)(미도시)가 노출되도록 식각되어 전기적인 연결선인 메탈(METAL)(5)에 의하여 각각 연결되어 있고, 그 메탈(5)의 상면에는 전기적인 절연을 위한 절연층(6)이 형성되어 있는 구조로 되어 있다.
도면중 미설명 부호 7는 패터닝 컨덕터(PATTERNING CONDUCTOR)이다.
이와 같이 구성되어 있는 종래 리페어러블 멀티칩 모듈은 서브스트레이트(1)의 상면에 일정 두께로 접착제(2)를 도포하고, 일정 위치에 칩(3)들을 고정부착한다. 이와 같은 상태에서 상기 서브스트레이트(1)의 상면에 부착되어 있는 칩(3)들을 감싸도록 인캡슐런트(4)로 몰딩을 한다. 이와 같은 같은 상태에서 상기 칩(3)들의 상면에 각각 형성되어 있는 패드(미도시)들이 외부로 노출되도록 에칭을 한다. 그런 다음, 상기 패드(미도시)에 연결되도록 인캡슐런트(4)의 상면에 메탈(5)을 형성하는 메탈리제이션공정을 실시한다. 그런 다음, 상기 인캡슐런트(4)의 상면에 일정두께의 절연층(6)을 형성하는 인슐레이션공정을 실시하고, 에칭 및 패터닝 컨덕터(7)형성의 순서로 제조된다.
그러나, 상기와 같은 종래 리페어러블 멀티칩 모듈은 메탈리제이션공정, 인슐레이션공정, 에칭공정 등의 복잡한 공정을 필수적으로 거쳐서 완성되기 때문에 생산시간의 절감에 따른 생산성을 향상시키는데 한계가 있는 문제점이 있었다.
또한, 조립후에도 결함이 발생한 칩(3)에 대하여 교체시에는 솔벤트를 이용하여 메탈(5)을 제거하고, 유리판에 자외선경화 접착제를 도포한 후, 자외선을 선택적으로 주사하여 칩(3)을 제거하기 위한 소정면적을 제거하거나, 화학적인 방법 또는 물리적인 방법을 이용하여 칩(3)을 제거하여야하기 때문에 교체가 상당히 번거로운 문제점이 있었다.
본 발명의 주목적은 상기와 같은 여러 문제점을 가지지 않는 반도체 멀티칩 모듈을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 생산시간을 절감하여 생산성을 향상시키도록 하는데 적합한 반도체 멀티칩 모듈을 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 결함이 있는 칩의 교체가 용이한 반도체 멀티칩 모듈을 제공함에 있다.
도 1은 종래 리페어러블 멀티칩 모듈의 구조를 보인 종단면도.
도 2는 본 발명 반도체 멀티칩 모듈의 구성을 보인 종단면도.
도 3은 본 발명 반도체 멀티칩 모듈의 구성을 분해하여 보인 단면도.
도 4a는 본 발명 외부단자부의 구성을 보인 상면도.
도 4b 도 4a의 A-A'선을 절단하여 보인 단면도.
도 4c 본 발명 외부단자부의 구성을 보인 저면도.
도 5a는 본 발명 고정플레이트의 구성을 보인 상면도.
도 5b는 도 5a의 B-B'선을 절단하여 보인 단면도.
도 5c는 본 발명 고정플레이트의 구성을 보인 저면도.
도 6a는 본 발명 실드캡에 탄지부재가 설치된 상태를 보인 상면도.
도 6b는 도 6a의 C-C'선을 절단하여 보인 단면도.
도 7은 본 발명 반도체 멀티칩 모듈에서 결함이 발생된 칩의 교환방법을 설명하기 위한 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * *
11 : 칩 12 : 고정플레이트
12a: 삽입공 13 : 실드캡
14 : 외부단자부 15 : 클램프 스프링
20 : 서브스트레이트 21 : 범프
22 : 솔더볼 30 : 가이드부
30a: 안내공 31 : 안내돌기
41 : 상부실드링 42 : 하부실드링
50 : 탄지수단 51 : 라운드 캡
52 : 지지 스프링 60 : 히트싱크
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 다수개의 반도체 칩과, 상기 다수개의 칩들이 각각 삽입설치되는 다수개의 삽입공이 형성되어 있는 고정플레이트와, 상기 고정플레이트의 하면에 밀착되며 칩들이 하방으로 이탈되지 않도록 지지하기 위한 실드캡과, 상기 칩들의 상면에 설치되며 칩의 전기적인 신호를 외부로 전달하기 위한 외부단자부와, 상기 실드캡과 외부단자부를 상,하방향으로 클램핑하여 상기 칩들의 이탈을 차단하기 위한 수개의 클램프 스프링을 구비하여서 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 멀티칩 모듈이 제공된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 반도체 멀티칩 모듈을 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 반도체 멀티칩 모듈의 구성을 보인 종단면도이고, 도 3은 본 발명 반도체 멀티칩 모듈의 구성을 분해하여 보인 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명 반도체 멀티칩 모듈은 다수개의 반도체 칩(11)과, 그 다수개의 칩(11)들이 각각 삽입설치되는 다수개의 삽입공(12a)이 형성되어 있는 고정플레이트(12)와, 그 고정플레이트(12)의 하면에 밀착되며 칩(11)들이 하방으로 이탈되지 않도록 지지하기 위한 실드캡(SHILD CAP)(13)과, 상기 칩(11)들의 상면에 설치되며 칩(11)의 전기적인 신호를 외부로 전달하기 위한 외부단자부(14)와, 상기 실드캡(13)과 외부단자부(14)를 상,하방향으로 클램핑(CLAMPING)하여 상기 칩(11)들의 이탈을 차단하기 위한 수개의 ㄷ자형 클램프 스프링(CLAMP SPRING)(15)으로 구성된다.
상기 외부단자부(14)는 도 4에 도시된 바와 같이, 다층회로기판인 서브스트레이트(20)와, 그 서브스트레이트(20)의 하면에 형성되며 상기 칩(11)들의 상면에 형성되어 있는 다수개의 패드(미도시)에 각각 접촉되는 다수개의 범프(BUMP)(21)와, 상기 서브스트레이트(20)의 상면에 설치되며 외부로 전기적인 신호를 전달하기 위한 다수개의 솔더볼(SOLDER BALL)(22)로 구성된다.
상기 고정플레이트(12)는 도 5에 도시된 바와 같이, 안내공(30a)이 각각 형성된 수개의 가이드부(30)가 수개 설치되고, 상기 외부단자부(14)의 서브스트레이트(20) 하면에는 조립시 상기 안내공(30a)에 안내되어서 정확한 조립이 이루어지도록 수개의 안내돌기(31)가 설치된다.
상기 서브스트레이트(20)의 하면 가장자리에는 상부실드링(UPPER SHILD RING)(41)이 설치되고, 고정플레이트(12)의 상면가장자리에는 상기 상부실드링(41)에 대응되도록 하부실드링(LOWER SHILD RING)(42)이 설치되어 칩(11)들을 외부환경으로 부터 보호하도록 구성된다.
상기 칩(11)들의 하부에는 칩(11)을 탄력지지하기 위한 탄지수단(50)이 각각 설치되어 있으며, 이와 같은 탄지수단(50)은 도 6에 도시된 바와 같이, 칩(11)의 하부에 설치되는 라운드 캡(ROUND CAP)(51)과, 그 라운드 캡(51)을 탄성지지하는 지지 스프링(52)으로 구성된다.
그리고, 상기 실드캡(13)의 하부에는 칩(11)의 동작시 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 히트싱크(HEAT SINK)(60)가 설치된다.
또한, 상기 클램프 스프링(15)의 상,하단부 내측에는 각각 고정돌기(15a)가 형성되고, 그 고정돌기(15a)가 고정되는 서브스트레이트(20)와 히트싱크(60)의 상,하면 가장자리에는 각각 고정홈(20a)(60a)이 형성되어 클램프 스프링(15)의 설치시 고정돌기(15a)가 고정홈(20a)(60a)에 삽입됨으로서 클램프 스프링(15)이 쉽게 이탈되지 않도록 설치된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명 반도체 멀티칩 모듈의 조립방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 실드캡(13)의 상면에 고정플레이트(12)를 위치시키고, 그 고정플레이트(12)에 형성된 다수개의 삽입공(12a)의 내측에 탄지수단(50)을 각각 삽입설치한다.
그런 다음, 상기 탄지수단(50)의 상면에 반도체 칩(11)이 위치되도록 칩(11)의 고정플레이트(12)의 삽입공(12a)에 각각 삽입한다. 이와 같은 상태에서 상기 서브스트레이트(20)의 하면에 형성된 다수개의 범프(21)가 상기 칩(11)의 상면에 형성된 패드(미도시)에 각각 접촉되도록 외부단자부(14)를 고정플레이트(12)의 상부에 설치한다. 이때 고정플레이트(12)의 상면에 형성되어 있는 가이드부(30)의 안내공(30a)에 외부단자부(14)의 서브스트레이트(20) 하면에 형성된 안내돌기(31)가 안내되며, 상기 고정플레이트(12)와 서브스트레이트(20)의 사이에 형성되는 공간부(C)에 질소(N2)가스가 주입된 상태로 상,하부실드링(41)(42)이 밀착되어 진공상태를 유지하기 때문에 칩(11)이 습기 등의 외부환경으로 부터 보호되게 된다.
상기와 같은 상태에서 상기 실드캡(13)의 하부에 히트싱크(60)를 설치하고, 마지막으로 상기 서브스트레이트(20)와 히트싱크(60)에 각각 형성된 고정홈(20a)(60a)에 클램프 스프링(15)의 고정 돌기(15a)가 삽입되도록 수개의 클램프 스프링(15)을 설치하여 완성한다.
도 7은 본 발명 반도체 멀티칩 모듈에서 결함이 발생된 칩의 교환방법을 설명하기 위한 단면도로서, 도시된 바와 같이, 완제품으로 조립후 또는 사용중에 결합이 있는 칩(11)이 발견시에는 클램프 스프링(15)들을 해체하고, 서브스트레이트(20)를 분리한 후, 결함이 있는 칩(11)을 양호한 칩(11)으로 교환한 다음, 질소가스가 주입되는 상태에서 상기와 동일한 방법으로 조립하면 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명 반도체 멀티칩 모듈은 다수개의 반도체 칩과, 그 다수개의 칩들이 각각 삽입설치되는 다수개의 삽입공이 형성되어 있는 고정플레이트와, 그 고정플레이트의 하면에 밀착되며 칩들이 하방으로 이탈되지 않도록 지지하기 위한 실드캡과, 상기 칩들의 상면에 설치되며 칩의 전기적인 신호를 외부로 전달하기 위한 외부단자부와, 상기 실드캡과 외부단자부를 상,하방향으로 클램핑하여 상기 칩들의 이탈을 차단하기 위한 수개의 클램프 스프링을 구비하여서 구성되어, 종래와 같이 복잡한 공정을 거치지 않고 단순조립에 의하여 제조됨으로서 생산시간의 절감에 따른 생산성 향상의 효과가 있고, 결함이 있는 칩의 발견시 클램프 스프링을 해체한 상태에서 양품 칩으로 교환한 다음 클램프 스프링으로 재조립하여 간단히 교체가 이루어지도록 함으로서 불량 칩의 교환이 용이해지는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 다수개의 반도체 칩(11)과, 상기 다수개의 칩(11)들이 각각 삽입설치되는 다수개의 삽입공(12a)이 형성되어 있는 고정플레이트(12)와, 상기 고정플레이트(12)의 하면에 밀착되며 칩(11)들이 하방으로 이탈되지 않도록 지지하기 위한 실드캡(13)과, 상기 칩(11)들의 상면에 설치되며 칩(11)의 전기적인 신호를 외부로 전달하기 위한 외부단자부(14)와, 상기 실드캡(13)과 외부단자부(14)를 상,하방향으로 클램핑하여 상기 칩(11)들의 이탈을 차단하기 위한 클램프 스프링(15)으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 멀티칩 모듈.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 외부단자부(14)는 다층회로기판인 서브스트레이트(20)와, 상기 서브스트레이트(20)의 하면에 형성되며 상기 칩(11)들의 상면에 형성되어 있는 다수개의 패드(미도시)에 각각 접촉되는 다수개의 범프(21)와, 상기 서브스트레이트(20)의 상면에 설치되며 외부로 전기적인 신호를 전달하기 위한 다수개의 솔더볼(22)로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 멀티칩 모듈.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 고정플레이트(12)의 상면에는 안내공(30a)이 각각 형성된 수개의 가이드부(30)가 수개 설치되고, 상기 외부단자부(14)의 서브스트레이트(20) 하면에는 조립시 상기 안내공(30a)에 안내되어서 정확한 조립이 이루어지도록 수개의 안내돌기(31)가 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 멀티칩 모듈.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 서브스트레이트(20)의 하면 가장자리에는 상부실드링(41)이 설치되고, 고정플레이트(12)의 상면가장자리에는 상기 상부실드링(41)에 대응되도록 하부실드링(42)이 설치되어 칩(11)들을 외부환경으로 부터 보호하도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 멀티칩 모듈.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 칩(11)들의 하부에는 칩(11)을 탄력지지하기 위한 탄지수단(50)이 각각 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 멀티칩 모듈.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 탄지수단(50)은 상기 칩(11)의 하부에 설치되는 라운드 캡(51)과, 그 라운드 캡(51)을 탄성지지하는 지지 스프링(52)으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 멀티칩 모듈.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 실드캡(13)의 하부에는 칩(11)의 동작시 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 히트싱크(60)가 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 멀티칩 모듈.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 클램프 스프링(15)의 상,하단부 내측에는 각각 고정돌기(15a)가 형성되고, 그 고정돌기(15a)가 고정되는 서브스트레이트(20) 상면과 히트싱크(60)의 하면 가장자리에는 각각 고정홈(20a)(60a)이 형성되어 클램프 스프링(15)의 설치시 고정돌기(15a)가 고정홈(20a)(60a)에 삽입될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 멀티칩 모듈.
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