KR100262723B1 - 반도체패키지및이것을사용한반도체모듈 - Google Patents

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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
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Abstract

반도체 패키지의 실장 높이를 축소하고, 부품의 소형화, 실장 면적, 체적의 삭감을 도모한다.
일변(본 실시예에서는 우단)의 대략 일렬로 복수의 전극(4)를 가지는 반도체 소자(3)을, 구부리기 가능한 플렉시블 배선기판(9) 상에 탑재하여, 패키지의 일변에만 배열된 외부 접속용 개구(9b)에 외부 접속용의 도전성 부재인 땜납 볼(13)을 부착한다. 이와 같이 구성된 반도체 패키지(8)은, 플렉시블 배선 기판(9)를 구부리는 것으로, 실장용 기판(7)에 대하여 수평 또는 경사진 상태로 접속할 수 있다. 또, 복수개의 반도체 패키지(8) 사이에 방열기구(15)를 끼어, 기대여 쓰러 뜨려 포갤 수 있고, 이 경우도 실장 높이h를 낮게 억제하는 것이 가능하다.

Description

반도체 패키지 및 이것을 사용한 반도체 모듈
본 발명은 반도체 패키지, 특히 반도체 소자의 전극으로부터 외부 접속용 단자까지의 길이를 같게 하고, 패키지의 일변에서만 외부접속단자를 인출하는 반도체 패키지와, 이것을 사용한 반도체 모듈에 관련된 것이다.
도 11은 종래의 반도체 패키지, 예를 들면 고속으로 동작하는 DRAM 에서 제안되어 사용되고 있는 SVP(Surface Vertical Package)의 외관을 나타내는 사시도, 도 12는 그 내부를 나타내는 평면도이다. 양도면에서, 1은 반도체 패키지, 2는 외부 접속용 리이드, 3은 반도체 소자, 4는 전극, 5는 와이어, 6은 다이패드를 각각 나타낸다. 본 패키지에서는 외부접속용 리이드(2)가 반도체 패키지(1)의 일변에만 배치되어 있다고 하는 특징이 있다. 패키지 내부는 전극(4)가 반도체 소자(3)의 일변에 따라서 대략 일렬로 나란히 배열되어 있고, 외부 접속용 리이드(2)와 전극(4)()는 와이어(5)로 전기적으로 접속되어 있다. 전극(4) 대략 일렬로 배열되어 있고, 또 외부접속용 리이드(2)는 반도체 패키지(1)중에서 전극(4)에 가장 가까운 변에만 배치되어 있기 때문에 전기 배선의 길이가 어느 전극(4)에서도 짧고, 거의 같은 구성으로 되어있다.
이와 같이, 외부접속용 리이드가 반도체 패키지의 한변에만 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지는 일본국 특개평6-61289호 공보, 특개평5-21684호 공보 및 특개평7-321441호 공보 등에서도 제안되어 있다. 특개평6-61289호공보에서는 반도체 패키지의 단변측(短邊側)에 외부 접속용 리이드를 배열하여, 실장 기판에 대하여 수직으로 실장(實裝)함으로서, 실장 면적의 축소화를 도모하는 시도가 이루어지고 있다. 또, 특개평5-21684호 공보에서는 리이드가 붙은 테이프를 패키지의 일변에서만 외부로 연장하여, 이것을 L 자형으로 구부려서 프린트 기판에 실장한 모듈을 제안하고 있다. 또, 특개평7-321441호 공보에서는 반도체 패키지의 일방향으로부터 빼어낸 플렉시블 리이드를 임의의 각도로 꾸부리는 것으로, 배선기판의 전극과의 접촉 면적을 충분히 확보하면서 배선 기판에 대하여 수직 또는 경사 방향으로 실장하는 것이 가능한 반도체 패키지가 제안되어 있다.
최근, 휴대용 전자기기의 증가에 따르는 부품의 소형화, 실장면적, 체적의 삭감의 필요에 의해, 종래의 반도체 패키지의 실장 높이의 축소가 요구되고 있다. 도 13은 도 11 및 도 12에 표시하는 종래의 반도체 패키지(1)을 실장 했을 경우의 측면도이다. 도면에서, 7은 실장용 기판, H는 패키지의 실장 높이를 나타낸다. 종래의 반도체 패키지(1)은 상술한바와 같이 구성되어 실장용 기판7에 대하여 수직으로 실장 되기 때문에 패키지의 실장높이 H가 커진다. 일본국 특개평6-61289호 공보 및 일본국 특개평5-21684호 공보에서 제안된 반도체 모듈에서도 마찬가지로 반도체 패키지를 실장 기판에 대하여 수직으로 실장하기 때문에 실장 높이H가 커진다고 하는 문제가 있었다. 또한, 특개평7-321441호 공보로 제안된 반도체 모듈은 반도체 패키지를 배선 기판에 대하여 경사진 방향으로 실장 하는 방법이 제안되었지만, 반도체 패키지를 지지하기 위한 유지 부재가 필요하기 때문에 부품수가 많아진다고 하는 문제가 있었다. 또, 반도체 패키지의 실장체적을 축소하기 위해서 반도체 패키지를 복수개 포개서 실장하는 경우 고속 동작 시의 발열이 크고 온도가 과잉으로 상승한다는 문제가 있어 실용화가 어려웠다.
본 발명은 상술한바와 같은 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 반도체 패키지 및 복수개의 반도체 패키지를 탑재한 반도체 모듈에서, 실장용 기판에 대한 패키지의 실장 높이를 축소하여 부품의 소형화, 실장면적, 체적의 삭감이 가능하게하는 반도체 패키지와, 이것을 사용한 반도체 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 청구항1의 반도체 패키지는 직사각형의 반도체 소자의 일변에 따라서 배치된 복수개의 전극과, 이 전극과 전기적으로 접속된 일단(一端)이 전극에 근접하여 배치되고, 타단(他端)이 외부 접속용의 개구부에서 노출된 복수 라인의 배선과, 개구부상에 부착된 도전성 부재와, 반도체 소자가 탑재(搭載)되고, 배선 및 도전성 부재가 배치된 플렉시블 배선 기판과, 반도체 소자 및 그 주변을 도전성 부재를 제외하고 밀봉하는 밀봉 수지를 구비한 것이다.
또, 본 발명의 청구항2의 반도체 모듈은 반도체 패키지를 복수개를 기대어 쓰러 뜨려 포개서, 경사지게 실장한 것이다.
또, 본 발명의 청구항3의 반도체 모듈은 반도체 패키지를 복수개를 실장 기판에 대하여 수평 방향으로 포개쌓아서, 플렉시블 배선 기판의 양면에 설정된 동일 위치의 도전성 부재를 서로 상하로 접속하여 실장한 것이다.
또, 본 발명의 청구항4의 반도체 모듈은 복수개의 반도체 패키지 상호간에, 방열 기구를 끼우고 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1인 반도체 패키지의 내부를 나타내는 평면도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1인 반도체 패키지의 내부를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1인 반도체 패키지를 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1인 반도체 패키지를 나타내는 단면도.
도 5는 발명의 실시의 형태 1인 반도체 패키지를 실장한 경우를 나타내는 측면도.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 1인 반도체 모듈을 나타내는 측면도.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 1인 반도체 모듈을 나타내는 측면도.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 2인 반도체 패키지의 내부를 나타내는 단면도.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 2인 반도체 패키지를 나타내는 단면도.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 2인 반도체 모듈을 나타내는 측면도.
도 11은 종래의 반도체 패키지의 외관을 나타내는 사시도.
도 12는 종래의 반도체 패키지의 내부를 나타내는 평면도.
도 13은 종래의 반도체 패키지를 실장한 경우를 나타내는 측면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 반도체 패키지 2 : 외부 접속용 리이드
3 : 반도체 소자 4 : 전극
5 : 와이어 6 : 다이패드
7 : 실장용 기판 8 : 반도체 패키지
9 : 플렉시블배선기판 9a : 내부 접속용 개구
9b : 외부 접속용 개구 10 : 배선
11 : 다이본드재 12 : 밀봉 수지
13 : 땜납 볼 14 : 절단라인
15 : 방열기구
〈발명의 실시의 형태〉
(실시의 형태 1)
도 1∼도 4는 본 발명의 실시의 형태 1인 반도체 패키지를 표시한 도면이고 도 1 및 도 2는 반도체 패키지의 내부를 나타내는 평면도 및 단면도, 도 3 및 도 4는 밀봉 수지로써 밀봉후의 반도체 패키지를 나타내는 평면도 및 단면도이다. 도면에서, 3은 반도체 소자, 4는 전극, 5는 와이어, 8은 반도체 패키지, 9는 플렉시블배선기판, 9a는 내부접속용 개구, 9b는 외부접속용 개구, 10은 배선, 11은 다이본드재(die bonding material), 12는 밀봉 수지, 13은 외부 접속용의 도전성 부재인 땜납 볼, 14는 절단 라인을 각각 나타낸다.
본 실시의 형태의 반도체 패키지(8)의 구성을 도면에 의해서 설명한다. 반도체 소자(3)은 그 일변(본 실시예에서는 우단)에 따라서 일렬로 복수개의 전극(4)를 가지고 있으며, 꾸부리기 가능한 플렉시블 배선 기판(9) 상에 다이본드재11로써 접착되어 있다. 플렉시블배선기판(9)는 패키지의 일변에서만 외부로 인출되는 배선(10)을 가지고 있고, 배선(10)은 전극(4)와 가까운 위치에 대략 일직선으로 배열된 내부 접속용 개구(9a)와 외부 접속용배선기판(9)에서 노출되고 있다. 전극(4)와 내부 접속용 개구(9a)의 사이는 와이어(5)로 접속되어 있다. 도 2(a)에서는 내부 접속용 개구(9a)와 외부 접속용 배선기판(9)가 함께 플렉시블배선기판(9)의 상면에 배치된 경우, 도 2(b)에서는 내부 접속용 개구(9a)가 플렉시블 배선 기판9의 상면에 외부 접속용 배선기판(9)가 플렉시블 배선 기판9의 하면에 배치된 경우를 표시하고 있다.
다음에 상기 한바와 같이 구성된 반도체 소자(3), 와이어(5), 내부 접속용 개구(9a)는 도 3에 도시한 바와 같이 밀봉 수지12로 커버된다. 그 후, 도 (4a),(4b)에 표시하는바와 같이 외부 접속용 배선기판(9)에 외부 접속용의 땜납 볼(13)을 부착하고, 절단 라인(14)로 분리한다. 이와 같이 하여 제작된 반도체 패키지(8)은, 도 5(a),(b)에 도시한 바와 같이 실장용 기판7에 땜납 볼(13)으로 접속된다. 도면에서, h는 패키지의 실장높이를 나타낸다. 본 실시의 형태에 의하면, 플렉시블 배선기판(9)()를 꾸부리는 것으로, 패키지의 실장 높이 h를 종래 보다 낮게 억제하는 것이 가능하다. 또, 도 6에 나타내는 반도체 모듈과 같이, 복수개의 반도체 패키지8를 기대어 쓰러 뜨려 포개어, 경사지게 실장하는 것도 가능하고 이 경우도 실장 높이 h는 낮게 억제할 수 있다.
또, 도 7은 도 6에 나타내는 반도체 모듈의 각 반도체 패키지(8) 사이에, 예를 들면 방열판 등의 방열기구(15)를 배치한 것이다. 복수개의 반도체 패키지(8)를 기대게하여 실장할 때에 반도체 패키지8 사이에 방열기구(15)를 배치함으로 고속으로 동작하는 반도체 소자(3)로부터의 고속 동작시의 발열에 의한 온도의 과상승을 방지하는 것이다. 방열기구(15)는 외부 접속 단자인 땜납 볼(13)과 반대 방향(도면중 화살표 방향)으로 신장하고 있어, 이 반도체 모듈을 장착하는, 예를 들면, 컴퓨터 등의 전자기기의 팬(도시하지 않음)에 의해서 공냉(空冷)할 수 있다. 또, 이 방열기구(15)를 전자기기의 광체(筐體)에 접속하여 방열해도 된다.
이상과 같이 본 실시의 형태에서의 반도체 패키지(8)에 의하면, 반도체 소자(3)을 플렉시블 배선기판(9) 상에 탑재하였기 때문에 이 플렉시블 배선기판(9)를 꾸부리는 것으로 반도체 패키지8을 실장용 기판7에 대하여 경사진 상태로 실장할 수 있어, 패키지의 실장 높이h를 낮게 억제할 수 있기 때문에, 실장체적을 대폭으로 축소하는 것이 가능하다.
실시의 형태 2.
이하에, 본 발명의 실시의 형태 2를 도면에 의해서 설명한다. 도 8은 본 발명의 실시의 형태 2인 반도체 패키지의 내부를 나타내는 단면도, 도 9는 밀봉 수지로써 밀봉 후의 상태를 나타내는 단면도이다. 도8 및 도9는, 도 2, 도 4와 동일하며, 해당 부분에는 동일부호를 부착하여 설명을 생략한다. 전술한 실시의 형태 1에서는 플렉시블 배선기판(9)의 한 면에만 외부 접속용의 도전성 부재인 땜납 볼(13)을 설치하였지 만, 본 실시의 형태에서는 외부 접속용 배선기판(9)를 플렉시블 배선 기판9의 양면으로 오픈하여 (도 8),땜납 볼(13)을 양면에 부착한 것이다(도 9). 본 실시의 형태에 의한 반도체 패키지를 사용한 반도체 모듈을 도 10에 나타낸다. 본 모듈은 복수개의 반도체 패키지를 플렉시블 배선기판(9)의 양면에 설정된 동일 위치의 땜납 볼(13)을 상하에 접속함으로써 실장용 기판7에 대하여 수평방향으로 배치하여 포개 쌓아 실장한 것이다. 이상과 같이 구성된 반도체 모듈로서는 실장 높이h를 낮게 유지한 채로, 다수의 패키지를 실장하는 것이 가능하다. 또, 패키지 사이에 방열기구(15)를 끼우는 것으로, 고속으로 동작하는 반도체 소자(3)으로부터의 고속 동작 시의 발열에 의한 온도의 과잉 상승을 방지할 수 있다. 방열기구(15)는 외부접속 단자인 땜납 볼(13)과 반대의 방향(도면중 화살표 방향)으로 신장하고 있고 이 반도체 모듈을 장착하는 예를 들면 컴퓨터 등의 전자기기의 팬(도시하지 않음)에 의해서 공냉할 수 있다. 또, 이 방열기구(15)를 전자기기의 광체에 접속하여 방열해도 된다.
또, 상기 실시의 형태 1 및 2에서 반도체 소자(3)의 전극(4)와 플렉시블 배선기판(9)의 내부 접속용 개구(9a)를 와이어(5)로 접속하고 있지만, 와이어 이외의 빔 리이드와 범프라는 접속방법이라도 좋다. 또, 외부 접속용의 도전성 부재로서 땜납 볼(13)을 사용하였지 만, 별도의 금속 또는 도전성 접착제라도 가능하다. 또, 전극(4)와 내부 접속용 개구(9a)및 외부접속용 배선기판(9)는 각각 일직선 상에 배치되어 전극(4)로부터 외부 접속용 배선기판(9)까지의 길이는 거의 일정하게 유지되고 있지만 전극(4)의 배열이 직선 상 이 아니면 내부 접속용 개구(9a)및 외부접속용 배선기판(9)의 위치를 각각 전극(4)의 배열에 맞추어서 이동시켜, 전극(4)로부터 외부 접속용 배선기판(9)까지의 길이를 일정하게 유지할 수 있다. 또, 배선(10)으로서는 일층만의 예를 표시했지만, 다층 배선이라도 가능하다. 또, 본 발명의 반도체 패키지8에 실장용 기판7과의 위치 결정을 하기 위한 돌기 등을 설치하는 것도할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에서의 반도체 패키지 및 반도체 모듈에 의하면, 반도체 소자를 플렉시블 배선 기판 상에 탑재하여 패키지의 일변에만 외부 접속용의 도전성 부재를 배치하였기 때문에 플렉시블 배선 기판을 꾸부리는 것으로 반도체 패키지를 실장용 기판에 대하여 수평 또는 경사진 상태로 접속할 수 있어, 패키지의 실장 높이를 낮게 억제할 수 있어 실장 체적을 대폭 축소하는 것이 가능하다.
또, 복수개의 반도체 패키지 상호간에 방열 기구를 설치하였기 때문에 반도체 소자로부터의 고속 동작 시의 발열에 의한 온도의 과상승(過上昇)을 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 직사각형의 반도체 소자의 한 변에 따라서 배치된 복수개의 전극과, 상기 전극과 전기적으로 접속된 일단이 상기 전극에 근접하여 배치되고, 타단이 외부 접속용의 개구부에서 노출된 복수 라인의 배선과,
    상기 개구부에 부착된 도전성 부재와,
    상기 반도체 소자가 탑재되고, 상기 배선 및 상기 도전성부재가 배치된 플렉시블 배선기판과,
    상기 반도체 소자 및 그 주변을 상기 도전성 부재를 제외하고 밀봉하는 밀봉 수지를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
  2. 제 1 항의 반도체 패키지를 복수개 기대어 쓰러 뜨려 포개어 쌓아 비스듬히 실장한 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
  3. 제 1 항의 반도체 패키지를 복수개 실장 기판에 대하여 수평 방향으로 배치하여 포개어 쌓아, 플렉시블 배선기판의 양면에 설치된 동일 위치의 도전성 부재를 서로 상하로 접속하여 실장한 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    복수개의 반도체 패키지 상호간에 방열기구를 끼우고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
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