KR100390946B1 - 반도체 소자의 패키지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 패키지 방법에 관한 것으로서, 웨이퍼와 필름을 접착하기 위해 사용되는 엘라스토머 대신 전기적인 접속을 가능하게 하는 플렉시블 메탈을 포함한 필름을 사용함으로써, 웨이퍼 상태에서 직접 패키지를 제작할 수 있어 공정비용 및 공정 시간을 단축 할 수 있는 반도체 소자의 패키지 방법을 제시함에 있다.

Description

반도체 소자의 패키지 방법{Method of packaging a semiconductor device}

본 발명은 반도체 소자의 패키지 방법에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼와 필름을 접착하기 위해 사용되는 엘라스토머 대신 전기적인 접속을 가능하게 하는 플렉시블 메탈을 포함한 필름을 사용함으로써, 웨이퍼 상태에서 직접 패키지를 제작할 수 있어 공정비용 및 공정 시간을 단축 할 수 있는 반도체 소자의 패키지 방법에 관한 것이다.

통상, 반도체 소자의 패키지 방법에는 QFP 타입(Quad Flat Package type) 이나 BGA(Ball Grid Array) 형태의 패키지가 널리 사용되고 있다. 특히, 팬 아웃(Fan out) 구조의 u-BGA를 이용한 반도체 소자의 패키지 방법은 다른 패키지 방법에 의해 높은 효율성을 보여 그에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

BGA를 이용한 반도체 소자의 패키지 방법을 간략하게 설명하면, 우선 소정의 구조로 형성된 반도체 칩 상부에 엘라스토머(elastomer)의 접착층이 붙어 있는 PI 필름(PI film)이 위치된 후, 소정의 열처리공정에 의해 접착층이 녹아 반도체 칩과 PI 필름이 접착되게 된다. 또한, PI 필름의 중앙에는 홀이 형성되어 있고 그 최상단에는 리드(lead)가 위치된다. 이후, 리드 본딩 기구를 이용하여 반도체 칩과 PI 필름간의 전기적 신호가 가능하도록 리드본딩이 이루어진다.

리드본딩후, 인캡슐레이션(encapsulation)공정을 통해 리드 및 홀로 노출된 내부회로를 보호하기 위해 인캡슐런트로 PI 필름의 중앙에 형성된 홀이 몰딩된다.이후, PI 필름 상부에 다수의 솔더 볼(solder ball)이 부착되어 BGA의 반도체 소자가 패키지화된다.

전술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 u-BGA 패키지 방법은 반도체 칩 상부에 엘라스토머의 접착층을 접착한 후, 리드본딩 공정이 이루어진다. 이후, 인캡슐레이션을 한 후, 솔더 볼을 부착하여 패키지하는 방법으로 이루어진다.

그러나 u-BGA 패키지 방법은 반도체 칩과 PI 필름을 접착하기 위한 엘라스토머가 고가이어서 이를 대처할 만한 기술연구가 활발히 진행중에 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 u-BGA 패키지 방법을 이용한 반도체 소자를 패키지화공정중 문제가 되는 제조 비용을 줄이기 위한 반도체 소자의 패키지 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼와 필름을 접착하기 위해 종래 기술에서 사용되는 엘라스토머 대신 전기적인 접속을 가능하게 하는 플렉시블 메탈을 포함한 필름을 사용함으로써, 웨이퍼 상태에서 직접 패키지를 제작할 수 있어 공정비용 및 공정 시간을 단축 할 수 있는 반도체 소자의 패키지 방법을 제공함에 있다.

도 1(a) 내지 도 1(e)는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 패키지 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 필름을 확대하여 도시한 평면도.

도 3은 도 1에 도시된 플렉시블 메탈과 볼랜드를 확대하여 도시한 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 웨이퍼 2 : 필름

3 : 플렉시블 메탈 4 : 볼 랜드

5 : 작업 툴 6 : 본딩 툴

7 : 접촉부 8 : 인캡슐런트

9 : 칩 패드 10 : 유입구

11 : 유출구 12 : 다이싱 휠

13 : 솔더 볼

본 발명은 소정의 작업 툴내에 웨이퍼를 위치한 후, 그 상부에 플렉시블 메탈과 볼랜드가 형성된 필름을 안착시키는 단계와; 본딩 툴을 이용하여 상기 플렉시블 메탈과 웨이퍼를 전기적으로 접속하는 단계와; 상기 작업 툴을 조작하여 상기 웨이퍼와 필름을 분리한 후, 그 사이에 인캡슐런트를 주입하는 단계와; 상기 작업 툴로부터 상기 웨이퍼와 필름을 꺼낸후, 다이싱 휠을 이용하여 단일 칩으로 분리하는 단계와; 상기 볼랜드 상부에 솔더 볼을 안착시키는 단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1(a) 내지 도 1(e)는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 패키지 방법을 설명하기 위해 도시한 반도체 소자의 패키지 단면도이다.

도 1(a)를 참조하면, 우선, 패키지화하기 위한 소정의 웨이퍼(1) 및 웨이퍼(1)와 접속되기 위한 필름(2)이 마련된다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 필름(2)은 웨이퍼(1) 상단에 위치한 칩 패드(chip pad; 9)와 전기적인 접속을 가능하게 하는 접촉부(7)를 포함한 플렉시블 메탈(flexible metal; 3)과 후에 인쇄회로보드(printed circuit board; PCB)에 실장이 가능하게 하기 위해 솔더 볼(solder ball; 13)이 위치할 볼 랜드(ball land; 4)로 구성된다. 여기서, 플렉시블 메탈(3)은 웨이퍼(1)와 필름(2)의 높이를 조절할 수 있도록 스프링형태의 원형 또는 다각형으로 이루어짐과 아울러 금 또는 구리와 같은 전도성 물질로 형성된다.

도 1(b)를 참조하면, 이후, 작업 툴(5) 내의 소정 부위에 웨이퍼(1)가 배치됨과 아울러 그 상부에 필름(2)이 배치된다. 이후, 열압착 방식의 본딩 툴(bonding tool; 6)에 의해 플렉시블 메탈(3)의 접촉부(7)와 웨이퍼(1) 상단에 위치된 칩 패드(9)가 전기적으로 접속하기 위한 플렉시블 메탈(3) 본딩작업이 이루어진다.

도 1(c)를 참조하면, 이후, 작업 툴(5)을 조작하여 웨이퍼(1) 상부에 위치된 필름(2)을 들어올려 웨이퍼(1)와 필름(2) 간에 소정의 공간을 형성한다. 이후, 공간은 작업 툴(5)의 유입구(10)를 통해 유입되는 인캡슐런트(8)에 의해 채워진다. 이때, 인캡슐런트(8) 주입공정시 발생되는 공기는 유출구(11)를 통해 외부로 배기된다.

도 1(d)를 참조하면, 이후, 작업 툴(5)로부터 웨이퍼(1)와 필름(2)을 꺼낸 후, 다이싱 휠(dicing wheel; 12)을 이용한 절단 작업에 의해 단일 칩이 형성된다.

도 1(e)를 참조하면, 이후, 필름(2) 상단에 형성된 볼랜드(4)에 솔더 볼(13)이 위치된다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 웨이퍼와 필름을 전기적으로 접속하기 위해 종래 기술에서 사용되는 엘라스토머 대신 전기적인 접속을 가능하게 하는 플렉시블 메탈을 포함한 필름을 사용하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 웨이퍼와 필름을 접착하기 위해 사용되는 엘라스토머 대신 전기적인 접속을 가능하게 하는 플렉시블 메탈을 포함한 필름을 사용함으로써, 웨이퍼 상태에서 직접 패키지를 제작할 수 있어 공정비용 및 공정 시간을 단축 할 수 있다.

Claims (2)

1. (a) 소정의 작업 툴내에 웨이퍼를 위치시키는 단계;

   (b) 상기 웨이퍼의 상부에 볼랜드와, 일단에 상기 볼랜드가 접속되고 타단에 접촉부가 부착되는 스프링 형태의 플렉시블 메탈이 형성된 필름을 안착시키는 단계;

   (c) 본딩 툴을 이용하여 상기 플렉시블 메탈의 접촉부와 상기 웨이퍼를 전기적으로 접속시키는 단계;

   (d) 상기 작업 툴을 조작하여 상기 플렉시블 메탈의 접촉부가 상기 웨이퍼와 접속된 상태로 상기 웨이퍼와 상기 필름을 분리한 후, 그 사이에 인캡슐런트를 주입하는 단계;

   (e) 상기 작업 툴로부터 상기 웨이퍼와 필름을 꺼낸후, 다이싱 휠을 이용하여 단일 칩으로 분리하는 단계; 및

   (f) 상기 볼랜드 상부에 솔더 볼을 안착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 반도체 소자의 패키지 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 플렉시블 메탈은 원형 또는 다각형으로 이루어지되, 금 또는 구리로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패키지 방법.