KR100271639B1 - Laminated type semiconductor package and fabrication method for semiconductor package and lamination method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 적층형 반도제 패키지에 관한 것으로, 특히 적층이 적층형 가능한 반도체 패키지 및 그 제조방법 및 그 적층방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
첨부한 도 1은 종래의 비지에이(BGA) 패키지를 도시한 종단면도로서, 종래의 비지에이 패키지는 피씨비(PCB)기판(4)을 제작한 후 반도체 칩(7)이 삽입가능한 공간(cavity)을 형성하고 기판(4)의 배면에는 금속판(5)을 접착제(6)로 부착하여 패키지에서 발생하는 열이 방출되도록 하였다.1 is a longitudinal cross-sectional view of a conventional BGA package, which is a cavity in which a
이후 칩(7)을 상기 기판(4)의 공간에 삽입하여 부착하고, 칩(7)과 기판(4)의 인너리드(inner lead)에 금속와이어(2)를 이용하여 전기적 연결을 행한 후 일정 영역을 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy molding compound)(1)를 이용하여 몰딩을 행하고, 기판(4)에 솔더볼(solder ball)(3)을 부착하여 패키지를 완성하였다Thereafter, the
그러나, 상기와 같은 종래의 반도체 패키지는 칩(7)의 배면부에 방열을 위해 부착된 금속판(5)으로 인하여 패키지의 적층이 곤란한 문제점이 있었다.However, the conventional semiconductor package as described above has a problem in that stacking of the package is difficult due to the metal plate 5 attached to the back portion of the
또한, 상기 금속판(5)의 구조에 따른 열방출 특성이 제한적이며, 패키지를 마더보드에 실장한 후 솔더링(soldering)의 오픈/쇼트 테스트(open/short test)가 힘든문제점이 있었던 바, 이에 대한 보완이 요구되어 왔다.In addition, the heat dissipation characteristics according to the structure of the metal plate 5 is limited, there was a problem that the open / short test of the soldering (opening / short test) after mounting the package on the motherboard, for this Supplementation has been required.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 고밀도, 고집적화, 고처리속도로 인하여 패키지에 발생되는 열을 방출시키기에 적당한 적층형 반도체 패키지 및 그 제조방법 및 그 적층방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a stacked semiconductor package suitable for releasing heat generated in a package due to high density, high integration, and high processing speed, a manufacturing method thereof, and a method of laminating the same. There is a purpose.
또한, 패키지의 적층이 가능하여 반도체 패키지의 실장밀도를 높일 수 있는 반도체 패키지 및 그 제조방법 및 그 적층방법을 제공하는데 그 목적이 있다It is also an object of the present invention to provide a semiconductor package, a method for manufacturing the same, and a method for laminating the package, which can be stacked to increase the mounting density of the semiconductor package.
제1도는 종래의 비지에이 패키지를 도시한 종단면도.Figure 1 is a longitudinal cross-sectional view showing a conventional busy package.
제2a도 내지 제2e도는 본 발명의 피씨비 기판의 제조공정을 도시한 공정수순도.2A to 2E are process steps showing the manufacturing process of the PCB substrate of the present invention.
제3도는 본 발명의 피씨비 기판을 도시한 평면도.3 is a plan view showing a PCB substrate of the present invention.
제4a도는 본 발명의 방열금속판을 도시한 평면도.Figure 4a is a plan view showing a heat radiation metal plate of the present invention.
제4b도는 본 발명의 방열금속판을 도시한 종단면도.Figure 4b is a longitudinal cross-sectional view showing a heat radiation metal plate of the present invention.
제5a도는 본 발명의 접착테이프를 도시한 평면도.Figure 5a is a plan view showing the adhesive tape of the present invention.
제5b도는 본 발명의 접착테이프를 도시한 종단면도.Figure 5b is a longitudinal sectional view showing the adhesive tape of the present invention.
제6도는 본 발명의 완성된 서브스트레이트를 도시한 종단면도.6 is a longitudinal sectional view showing a completed substrate of the present invention.
제7a도 내지 제7c도는 본 발명의 패키지의 제조공정을 도시한 공정수순도.7A to 7C are process flowcharts showing the manufacturing process of the package of the present invention.
제8a도는 본 발명의 솔더링이 부착되어 있는 절연막을 도시한 평면도.8A is a plan view showing an insulating film to which the soldering of the present invention is attached.
제8b도는 본 발명의 솔더링이 부착되어 있는 절연막을 도시한 종단면도.8B is a longitudinal sectional view showing an insulating film to which the soldering of the present invention is attached.
제9도는 본 발명의 패키지를 적층하는 것을 도시한 종단면도.9 is a longitudinal sectional view showing the stacking of the package of the present invention.
제10도는 본 발명의 적층된 패키지가 마더보드에 실장된 상태를 도시한 종단면도.10 is a longitudinal sectional view showing a state in which a laminated package of the present invention is mounted on a motherboard.
제11도는 열방출 향상을 위해 방열판을 추가로 삽입하여 패키지를 적층하는 것을 도시한 종단면도.FIG. 11 is a longitudinal sectional view illustrating stacking of packages by further inserting a heat sink to improve heat dissipation.
제12도는 본 발명의 다른 실시예로서, 솔더볼을 부착한 패키지를 도시한 종단면도.12 is a longitudinal sectional view showing a package with solder balls as another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
21 : 구리막 22 : 절연기판21
23 : 비아홀 24 : 비아홀 랜드23: Via Hole 24: Via Hole Land
25 : 칩삽입공 26 : 방열금속판25
26a,28a : 홀 28 : 접착테이프26a, 28a: hole 28: adhesive tape
29 : 칩 31 : 와이어29: chip 31: wire
32 : 봉지재 33 : 절연막32: sealing material 33: insulating film
34 : 솔더링 35 : 금속34: soldering 35: metal
37 : 솔더볼37: solder ball
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상면에 회로가 형성되며 비아홀이 형성된 피씨비 기판과, 이 피씨비 기판에 삽입되는 칩과,이 칩과 상기 피씨비 기판의 인너리드를 전기적으로 연결하는 와이어와, 상기 칩과 상기 와이어를 포함하는 일정면적을덮는 몰딩부와, 상기 피씨비 기판의 하면에 부착되며 상기 비아홀에 대응하여 비아홀보다 큰 직경의 홀이 형성되는 방열금속판과, 상기 피씨비 기판과 상기 방열금속판을 관통하도록 형성되고 그 내벽이 도금처리되는 비아홀과, 상기 비아홀에 삽입되어 외부단자가 되는 금속핀으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지가 제공된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a circuit board having a circuit formed on the upper surface and a via hole, a chip inserted into the PCB substrate, a wire electrically connecting the inner lead of the chip and the PCB substrate; A molding part covering the predetermined area including the chip and the wire, a heat dissipation metal plate attached to a lower surface of the PCB, and having a hole having a diameter larger than that of the via hole corresponding to the via hole, and the PCB and the heat dissipation metal plate. A semiconductor package is provided, comprising: a via hole formed to penetrate through the inner wall thereof, and a metal pin inserted into the via hole to become an external terminal.
또한 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 상면에 금속막이 덮여있는 절연기판에 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀의 내벽을 상기 금속막과 전기적으로 접속되도록 도금부를 형성하고, 상기 절연기판에 신호 회로 및 비아홀 랜드를 형성하도록 에칭을 실시하고, 상기 절연기판에 칩이 삽입될 수 있는 칩삽입공을 형성하여 피씨비 기판을 완성하는 단계와, 상기 피씨비 기판의 하면에 접착테이프를 이용하여 방열금속판을 부착하며, 방열금속판과 접촉테이프에 상기 비아홀에 대응하여 비아홀보다 큰 직경의 홀들을 형성하여 서브스트레이트를 완성하는 단계와, 상기 칩삽입공에 칩을 부착하는 단계와, 상기 칩과 상기 피씨비 기판의 인너리드를 연결하도록 와이어를 본딩하는 단계와, 상기 칩과 상기 와이어를 포함하는 일정영역을 봉지재를 이용하여 몰딩하는 단계로 진행되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조방법이 제공된다.In addition, in order to achieve the object of the present invention as described above, via holes are formed in an insulating substrate covered with a metal film on the upper surface, a plating part is formed to electrically connect the inner wall of the via hole to the metal film, and a signal circuit is formed on the insulating substrate. And etching to form a via hole land, forming a chip insertion hole into which the chip can be inserted into the insulating substrate to complete the PCB substrate, and attaching a heat-dissipating metal plate to the lower surface of the PCB substrate by using an adhesive tape. And forming holes having a diameter larger than that of the via holes in the heat dissipation metal plate and the contact tape to correspond to the via holes, completing the substrate, attaching the chip to the chip insertion hole, and the inner of the chip and the PCB substrate. Bonding the wires to connect the leads, and encapsulating a predetermined area including the chips and the wires. There is provided a method of manufacturing a semiconductor package, characterized in that the step of molding by using.
상기 방열금속판과 상기 접착테이프에는 상기 비아홀과 동일한 위치에 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.The heat dissipation metal plate and the adhesive tape are characterized in that a hole is formed at the same position as the via hole.
또한, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 제1 패키지에 솔더링이 형성된 절연막을 얹는 단계와, 이 절연막에 제2 패키지를 얹는 단계와, 상기 제1, 제2 패키지의 비아홀과 상기 솔더링에 금속핀을 삽입하는 단계와, 통상의 리플로우 공정을 통해 상기 솔더링을 용융시켜 각 패키지 사이에 전기적인 연결을 하는 단계로 수행함을 특징으로 하는 반도체 패키지 적층방법이 제공된다.In addition, in order to achieve the object of the present invention as described above, the step of placing an insulating film formed with soldering on the first package, the step of placing a second package on the insulating film, via holes and the soldering of the first and second packages A method of stacking semiconductor packages is provided by inserting a metal pin and melting the soldering through a conventional reflow process to perform electrical connection between the packages.
이하, 본 발명의 적층형 반도체 패키지 및 그 제조방법 및 그 적층방법을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the multilayer semiconductor package of the present invention, a method of manufacturing the same, and a method of laminating the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 피씨비 기판의 제조공정을 도시한 공정수순도이다.2A to 2E are process flowcharts showing the manufacturing process of the PCB substrate of the present invention.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 피씨비 기판은 상면에 구리 (Cu) 막(21)이 덮여있는 절연기판(22)에 비아홀(via hole)(23)을 형성하고 상기 비아홀 (23)의 내벽을 상기 구리막(21)과 전기적으로 접속되도록 도금부(21a)를 형성하고, 상기 절연기판(22)에 신호 회로 및 비아홀 랜드(via hole land)(24)를 형성하도록 에칭을 실시하고, 상기 절연기판(22)에 칩이 삽입될 수 있는 칩삽입공(25)을 형성하는 공정수순으로 제조된다.As shown in the drawing, in the PCB substrate according to the present invention, a
첨부한 도 3은 상기와 같은 수순에 의해 완성된 피씨비 기판을 도시한 평면도로서, 상기 칩삽입공(25)을 중심으로 다수개의 비아홀(23)과 비아홀 랜드(24)가 사각형상을 이루면서 형성되어 있다.FIG. 3 is a plan view showing the PCB substrate completed by the above procedure, wherein a plurality of
첨부한 도 4a는 본 발명의 방열금속판을 도시한 평면도이고, 도 4b는 본 발명의 방열금속판을 도시한 종단면도이다.4A is a plan view showing the heat dissipation metal plate of the present invention, and FIG. 4B is a longitudinal sectional view showing the heat dissipation metal plate of the present invention.
또한, 도 5a는 본 발명의 접착테이프를 도시한 평면도이고, 도 5b는 본 발명의 접착테이프를 도시한 종단면도이다.5A is a plan view showing the adhesive tape of the present invention, and FIG. 5B is a longitudinal cross-sectional view showing the adhesive tape of the present invention.
이에 도시한 바와 같이, 상기 접착테이프(28)와 방열금속판(26)은 상기 비아홀(23)이 형성된 위치와 동일한 위치로 다수개의 홀(26a)(28a)이 형성되어 있다.As shown in the drawing, the
첨부한 도 6은 본 발명의 서브스트레이트를 도시한 종단면도로서, 본 발명의 서브스트레이트는 상기 피씨비 기판의 하면에 상기 접착테이프(28)를 부착시키고, 이 접착테이프(28)에 상기 방열금속판(26)을 부착시켜서 완성한다.6 is a longitudinal cross-sectional view of the substrate of the present invention, wherein the substrate of the present invention attaches the
상기와 같이 피씨비 기판에 접착테이프(28)와 방열금속판(26)을 부착하여 서브스트레이트를 완성하면, 상기 서브스트레이트는 상기 피씨비 기판의 비아홀(23)이 상기 방열금속판(26)의 홀(26a)와 연통하게 된다.When the substrate is completed by attaching the
첨부한 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 패키지의 제조공정을 도시한 공정수순도로서, 상기와 같이 완성된 서브스트레이트의 칩삽입공(25)에 칩(29)을 부착하고, 상기 칩(29)과 상기 피씨비 기판의 인너리드를 연결하도록 와이어(31)를 본딩하고, 상기 칩(29)과 상기 와이어(31)를 포함하는 일정영역을 봉지재(32)를 이용하여 몰딩하면 본 발명의 적층형 반도체 패키지가 완성된다.7A to 7C are process flowcharts illustrating the manufacturing process of the package according to the present invention, wherein the
상기와 같은 구성의 반도체 패키지는 상기 비아홀(23)에 외부단자가 되는 금속핀을 삽입한 후 이 금속핀을 보드에 부착시킴으로써 실장할 수 있다.The semiconductor package having the above-described configuration may be mounted by inserting a metal pin to be an external terminal into the
상기와 같은 과정을 통해 제조된 반도체 패키지를 적층시키는 과정을 첨부한 도 9를 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.A process of stacking the semiconductor packages manufactured through the above process will be described with reference to FIG. 9.
먼저, 제 1패키지를 상기 방열금속판(26)이 위로 오도록하여 놓고 이 방열금속판(26)의 상면에 솔더링(solder ring)이 형성된 절연막을 얹는다.First, the first package is placed so that the heat
상기 절연막은 도 8a 내지 도 8b에 도시한 바와 같이, 고리(ring) 형상의 솔더링(34)이 상기 비아홀(23)과 동일한 위치에 형성되어 있는 형상의 막으로서, 적층되는 패키지 간의 절연을 위해 삽입되는 것이다.As shown in FIGS. 8A to 8B, a ring-shaped
이후 상기 절연막(33) 위에 제2 패키지를 제1 패키지와 동일하게 방열금속판 (26)이 위로 오도록 하여 얹고, 상기 제1 패키지와 제2 패키지의 비아홀(23)과 상기 솔더링(34)에 외부 단자로 사용할 수 있는 금속핀(35)을 삽입하고, 통상의 리플로우 공정을 통해 상기 솔더링(34)을 용융시켜 각 패키지 사이에 전기적인 연결을 하는 단계로 패키지의 적층을 수행한다.Subsequently, the second package is placed on the insulating
첨부한 도 10은 본 발명의 적층된 패키지를 마더보드에 실장한 상태를 도시한 종단면도이다.10 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a state in which a laminated package of the present invention is mounted on a motherboard.
이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 적층된 패키지는 상기 금속판(35)의 머리부분을 마더보드(40)에 부착시키는 방법으로 실장한다.As shown in the figure, the laminated package of the present invention is mounted by attaching the head of the
첨부한 도 11은 본 발명의 다른 실시예로서, 패키지의 방열금속판(26)에 절연막(33)을 얹기 전 패키지의 열방출 향상을 위해 별도의 방열금속판(41)을 추가로 삽입하여 패키지를 적층하면 종래의 기술보다 뛰어난 열방출 효과를 기대할 수 있다.11 is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention, in which a separate heat-dissipating
또한, 도 12에 도시한 바와 같이, 외부단자로 쓰이는 금속핀(35)에 솔더볼( 37)을 부착한 형태의 패키지를 사용할 수 있다In addition, as illustrated in FIG. 12, a package in which a
본 발명에 의해 제작된 반도체 패키지는 적층이 가능하므로 실장밀도를 높일 수 있는 효과가 있다.Since the semiconductor package manufactured by the present invention can be laminated, there is an effect of increasing the mounting density.
또한, 방열판의 부착 및 추가가 용이하므로 고처리속도의 패키지에도 대응할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the heat sink is easy to attach and add, there is an effect that can cope with a package of high processing speed.
또한, 패키지의 외부단자인 금속핀이 패키지를 적층한 후에도 그 일단이 외부로 노출되어 있으므로 패키지를 보드에 실장하고나서 실장불량 테스트의 실시가 용이한 효과가 있다In addition, since the metal pin, which is an external terminal of the package, is exposed to the outside even after laminating the package, it is easy to perform a bad test after mounting the package on a board.
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