KR100483460B1 - 확장된 봉지부를 형성하는 탄성중합체를이용한 에프비지에이패키지 - Google Patents

확장된 봉지부를 형성하는 탄성중합체를이용한 에프비지에이패키지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 빔리드가 형성된 테이프를 이용한 에프비지에이 패키지(FBGA package)에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 개구부를 통해 노출되는 빔리드를 봉지하는 봉지재가 원활하게 주입될 수 있는 에프비지에이 패키지에 관한 것이며, 이를 위하여 반도체 칩과 테이프 사이에 개재되는 탄성중합체를 본딩패드에 면한 쪽에서 소정의 각도를 이루도록 형태를 변경한 구조를 개시하고 이와 함께 탄성중합체의 소정의 각도를 이루는 면에서 일부를 반도체 칩의 활성면에 수직으로 형성하는 등의 형태를 변경한 구조를 개시하며, 이러한 구조를 통하여 탄성중합체의 사이로 또는 탄성중합체의 일면을 따라 주입되는 액상의 봉지재가 종래에 비하여 짧은 시간 내에 스며들어 경화될 수 있도록 하고, 그 과정에서 봉지재 내에 기포가 발생되지 않도록 함으로써 에프비지에이 패키지의 제조공정의 수율을 향상할 수 있다.

Description

확장된 봉지부를 형성하는 탄성중합체를 이용한 에프비지에이 패키지 { FBGA package using elastomer which shaping enlarged molding area }
본 발명은 빔리드가 형성된 테이프를 이용한 에프비지에이 패키지(FBGA package ; Fine pitch Ball Grid Array package ; 이하 "FBGA"라 한다)에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 테이프와 반도체 칩 사이에 개재되는 탄성중합체의 형태를 변경함으로써 개구부를 통해 노출되는 빔리드를 봉지하는 봉지재가 원활하게 주입될 수 있는 FBGA에 관한 것이다.
일반적으로, FBGA는 패키지의 솔더 볼과 같은 외부 접속 단자들이 일정한 간격으로 형성된 칩 스케일 패키지(CSP ; Chip Scale Package ; 이하 "CSP"라 한다)를 말하며, 그와 같은 대표적인 것으로는 미국 테세라사(美國 Tessera 社)의 마이크로 비지에이 패키지(μBGA package ; micro Ball Grid Array package)와 같이 빔리드가 형성된 테이프를 이용하여 솔더 볼들을 형성하는 CSP가 있다.
이와 같이 빔리드가 형성된 테이프를 이용한 CSP는 활성면의 중심에 본딩패드들이 형성된 센터패드형(Center pad type)과 활성면의 가장자리에 본딩패드들이 형성된 에지패드형(Edge pad type)으로 구분될 수 있다.
도 1은 종래의 에지패드형 FBGA(100)를 나타낸 단면도이며, 도 2는 종래의 센터패드형 FBGA(100')를 나타낸 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참고로 하여 종래의 FBGA의 구조를 설명하면 다음과 같다.
종래의 FBGA(100, 100')는 본딩패드들(12, 12')이 형성된 반도체 칩(10) 위에 탄성중합체(20, 20')가 접착되며, 탄성중합체(20, 20') 위로 빔리드(30)가 형성된 테이프(40)가 접착되고, 테이프(40)의 사이트(44)를 통하여 빔리드(30)와 연결된 솔더 볼들(50)이 형성된 구조를 갖는다. 이에 더하여, 테이프(40)의 개구부(42, 42')를 통하여 노출되는 빔리드들(30)과 반도체 칩(10)의 외곽을 보호하기 위하여 봉지재로 이루어진 봉지부(60, 60')를 포함한다.
이와 같은 구조를 갖는 FBGA에서, 빔리드와 본딩패드가 연결된 부분을 봉지하는 봉지부를 형성하는 공정은 다음과 같이 진행되는 것이 일반적이다.
빔리드들을 본딩패드에 연결한 후, 탄성중합체와 접착된 면의 반대면에서 테이프 위로 커버필름(Cover film)을 부착하며, 커버필름을 아래로 하여 정렬한다. 니들(Needle)과 같은 도구를 이용하여 반도체 칩의 외곽을 따라 테이프 위로 액상의 봉지재를 도포한 후, 경화시킴으로써 봉지부를 형성한다. 이때, 본딩패드가 센터패드인 경우에는 센터패드를 따라 형성된 한 쌍의 탄성중합체의 사이로 액상의 봉지재를 주입하는 주입공정을 더 포함한다.
즉, 본딩패드가 형성된 방향에 면하여 형성되는 탄성중합체의 일면을 봉지면이라 하며, 한 쌍의 탄성중합체의 각 봉지면을 따라 액상의 봉지재가 주입되어 봉지부를 형성한다. 이와 같은 봉지면은 센터패드형 FBGA의 경우 서로 마주보고 형성되고, 에지패드형 FBGA의 경우는 서로 반대방향으로 형성됨은 자명하다.
위에서 기술된 주입공정에 대하여 상세히 설명하면, 센터패드들을 따라 형성된 테이프의 개구부의 일 끝면에서 액상의 봉지재가 도포된 후 일정시간 방치됨으로써 모세관 현상 등에 의하여 도포된 봉지재가 약 450㎛의 좁은 간격을 두고 이격된 한 쌍의 탄성중합체의 사이로 스며들며, 테이프의 개구부의 다른 끝면에서 일부 배출되도록 하고, 탄성중합체 사이의 봉지재를 경화하여 노출된 빔리드들을 보호하는 봉지부를 형성하는 공정을 의미한다.
이상과 같이, 일반적인 봉지공정과 주입공정을 통해 형성되는 FBGA의 봉지부는 액상의 봉지재가 도포된 후 경화되는 과정에서, 봉지부 내에 기포(Void)가 형성되는 등의 불량이 발생할 수 있다. 봉지부 내에 기포가 형성된 경우에는 FBGA의 구조상 반도체 칩의 크랙(Crack)과 같은 결함을 초래할 수 있으며, 개구부를 통해 노출된 빔리드들을 외부로부터 완전하게 보호하지 못하는 등의 손실이 발생할 수 있다. 이러한 손실은 결국 FBGA 제조공정의 수율을 저하시킬 수 있다.
센터패드형 FBGA의 경우 일반적인 봉지공정 이전에 주입공정이 실시되어야 하며, 주입공정에 의해 형성되는 봉지부는 액상의 봉지재가 잘 스며들지 못하고, 완전히 스며들기 위해서 액상의 봉지재가 일정시간동안 방치되어야 하고, 또한 도포된 봉지재가 탄성중합체의 사이로 스며들어 반대편으로 배출되는 과정에서 기포가 형성될 수 있다.
본 발명의 목적은 탄성중합체의 봉지면을 소정의 각도로 형성한 센터패드형 에프비지에이 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 탄성중합체의 봉지면을 소정의 각도로 형성한 에지패드형 에프비지에이 패키지를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 본딩패드들이 형성된 활성면을 갖는 반도체 칩과; 빔리드들이 형성되어 있으며, 빔리드들의 끝단들이 본딩패드에 대응하여 노출되는 개구부와 빔리드들의 일부가 노출되는 격자형의 사이트들을 포함하는 테이프와; 개구부를 제외한 테이프에 접착되는 상면과 본딩패드를 제외한 활성면에 접착되는 하면을 가지며, 본딩패드가 형성된 곳에 면한 봉지면을 포함하는 탄성중합체와; 개구부를 통해 노출되는 빔리드들이 봉지되며, 봉지면을 따라 형성되는 봉지부; 및 각 사이트에서 빔리드 위에 형성되는 솔더 볼들;을 포함하는 에프비지에이 패키지에 있어서, 탄성중합체의 봉지면이 테이프로부터 소정의 각도를 이루며 형성됨으로써 상면이 하면에 비하여 넓게 형성되고, 그에 따라 하면 쪽에서 확장된 봉지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 에프비지에이 패키지를 제공한다.
이하, 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 FBGA(200)를 나타낸 단면도이며, 도 3b는 도 3a의 탄성중합체(120)를 나타낸 사시도이다. 도 3a 및 도 3b를 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 FBGA(200) 및 탄성중합체(120)의 구조를 설명하면 다음과 같다.
도 3a의 FBGA(200)는 본딩패드들(112)이 활성면(114)의 중심을 따라 형성된 센터패드들로 구성된 반도체 칩(110)을 적용한 센터패드형 FBGA를 나타내고 있으며, 반도체 칩(110)의 활성면(114) 위에 한 쌍의 탄성중합체(120)가 접착되고, 탄성중합체(120) 위로 빔리드(130)가 형성된 테이프(140)가 접착된 후, 테이프(140)의 사이트(144)를 통하여 빔리드(130)와 연결된 솔더 볼들(150)이 형성된 구조를 갖는다. 이에 더하여, 테이프(140)의 개구부(142)를 통하여 노출되는 빔리드들(130)과 반도체 칩(110)의 외곽을 보호하기 위하여 액상의 봉지재가 경화되어 형성되는 봉지부(160)를 포함한다.
테이프는 폴리이미드(Polyimide)와 같은 재질이 주로 사용되며 테이프의 일면에 금(Au)과 같은 금속물질이 도금(Plating) 및 에칭(Etching) 공정 등을 통하여 개구부와 사이트들에서 노출되도록 빔리드들이 형성되고, 탄성중합체는 열경화성 수지(Thermosetting resin) 등이 사용될 수 있다. 또한, 액상의 봉지재는 실리콘(Silicone) 또는 에폭시(Epoxy) 계열의 봉지재가 사용될 수 있으며, 그 중에서 실리콘 계열의 봉지재로 봉지되는 것이 바람직하다.
도 3b에 나타난 한 쌍의 탄성중합체(120)는 각각 개구부를 제외한 테이프에 접착되는 상면(122)과 본딩패드를 제외한 활성면에 접착되는 하면(124) 및 본딩패드가 형성된 곳에 면하여 형성되는 봉지면(126)을 포함한다.
종래의 탄성중합체가 테이프에서 수직으로 형성된 봉지면을 갖고 있음에 비하여, 본 발명에 따른 봉지면은 테이프에서 본딩패드가 형성된 반대방향으로 소정의 각도(C)를 이루며 활성면을 향하여 형성된 것을 특징으로 한다. 즉, 약 45° 내지 75°의 각도로 경사진 봉지면을 이루며, 이러한 봉지면은 센터패드들을 중심으로 서로 마주보고 형성되어 있다.
따라서, 소정의 각도(C)로 형성된 봉지면 사이로 주입되는 액상의 봉지재는 활성면과 대응하는 부분에서 종래의 수직한 봉지면 사이(A)로 주입되는 때보다 확장된 영역(B)으로 주입되고 경화되어 확장된 봉지부를 형성한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센터패드형 FBGA(300)의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 4를 참고로 하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 FBGA(300)의 구조를 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 4의 FBGA(300)는 도 3a와 같이 센터패드형 FBGA의 단면을 나타내고 있으며, 한 쌍의 탄성중합체(220)가 이루는 봉지면(226)이 테이프(240)로부터 소정의 각도를 이루며 형성될 때, 도 3과는 달리 반도체 칩(210)의 활성면(214)에 근접한 부분에서 활성면(214)에 수직으로 형성된 것을 특징으로 한다. 이와 같은 변형된 봉지면(226)은 빔리드(230)가 센터패드(212)에 연결될 때, 탄성중합체(220)가 일정한 형태로 변형됨으로 해서 빔리드(230)를 지지할 수 있도록 하기 위한 것이다.
즉, 도 3a와 같이 소정의 각도로 형성된 봉지면은 빔리드가 연결되는 과정에서 빔리드를 지지하는 과정에서 과중한 압력을 받을 수 있기 때문에 도 4와 같이 변형된 형태로 봉지면을 형성한 구조를 나타내었다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에지패드형 FBGA(400)의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 5를 참고로 하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에지패드형 FBGA(400)의 구조를 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 5의 FBGA는 도 3a와 달리 에지패드형 FBGA(400)의 단면을 나타내고 있으며, 탄성중합체(320)가 이루는 봉지면(326)은 테이프(340)에서 본딩패드(312)가 형성된 반대방향으로 소정의 각도를 이루며 반도체 칩(310)의 활성면(314)을 향하여 형성된 것을 특징으로 한다. 즉, 약 45° 내지 75°의 각도로 경사진 봉지면(326)을 이루며, 이러한 봉지면(326)은 서로 반대방향을 향하여 형성되어 있다.
본 발명에 따른 에프비지에이 패키지는 소정의 각도로 형성된 주입면을 갖는 탄성중합체를 이용하여 액상의 봉지재가 도포된 후 경화되어 형성되는 봉지부가 확장됨으로써, 봉지부 내에 기포가 형성되거나 기포로 인한 반도체 칩의 크랙과 같은 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 봉지부의 영역이 확장됨을 통하여 액상의 봉지재가 탄성중합체 사이로 스며드는 시간이 단축되며 FBGA 제조공정의 전체적인 작업시간이 단축될 수 있다. 결과적으로 확장된 봉지부를 형성함에 따라 개구부를 통해 노출된 빔리드들을 외부로부터 보호할 수 있으며, 나아가 FBGA 제조공정의 수율을 향상할 수 있다.
도 1은 종래의 에프비지에이 패키지의 일 예를 나타낸 단면도,
도 2는 종래의 에프비지에이 패키지의 다른 예를 나타낸 단면도,
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 에프비지에이 패키지를 나타낸 단면도,
도 3b는 도 3a의 탄성중합체를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에프비지에이 패키지를 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에프비지에이 패키지를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
10, 110, 210, 310 : 반도체 칩 12, 12', 112, 212, 312 : 본딩패드
20, 20', 120, 220, 320 : 탄성중합체 30, 130, 230, 330 : 빔리드
40, 140, 240, 340 : 테이프 42, 42', 142 : 개구부
44, 144 : 사이트 50, 150 : 솔더 볼
60, 60', 160 : 봉지부
100, 100', 200, 300, 400 : 에프비지에이 패키지
122 : 상면 124 : 하면
126, 226, 326 : 봉지면

Claims (4)

  1. 본딩패드들이 형성된 활성면을 갖는 반도체 칩;
    빔리드들이 형성되어 있으며, 상기 빔리드들의 끝단들이 상기 본딩패드에 대응하여 노출되는 개구부와 상기 빔리드들의 일부가 노출되는 격자형의 사이트들을 포함하는 테이프;
    상기 개구부를 제외한 상기 테이프에 접착되는 상면과 상기 본딩패드를 제외한 상기 활성면에 접착되는 하면을 가지며, 상기 본딩패드가 형성된 곳에 면한 봉지면을 포함하는 탄성중합체;
    상기 개구부를 통해 노출되는 상기 빔리드들이 봉지되며, 상기 봉지면을 따라 형성되는 봉지부; 및
    상기 각 사이트에서 상기 빔리드 위에 형성되는 솔더 볼들;
    을 포함하는 에프비지에이 패키지에 있어서,
    상기 탄성중합체의 봉지면이 상기 테이프로부터 소정의 각도를 이루며 형성됨으로써 상기 탄성중합체의 상면이 상기 탄성중합체의 하면에 비하여 넓게 형성되고, 그에 따라 상기 하면 쪽에서 확장된 봉지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 에프비지에이 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 소정의 각도는 상기 본딩패드가 형성된 반대방향으로 약 45°인 것을 특징으로 하는 에프비지에이 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 본딩패드는 상기 활성면의 중심을 따라 형성된 센터패드들인 것을 특징으로 하는 에프비지에이 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 본딩패드는 상기 활성면의 외곽을 따라 형성된 에지패드들인 것을 특징으로 하는 에프비지에이 패키지.
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