KR100494666B1 - 씨시디이미지센서장착 씨에스피 반도체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 씨시디(CCD)용 이미지센서와 비 메모리패키지를 결합할 수 있도록 글래스에 반도체 칩을 탑재하고 이 반도체 칩의 전기적인 신호가 외부와 상호 전달할 수 있도록 글래스에 이방성 전도체 필름을 증착시키고 회로기판을 연결하게 되므로 다수핀을 갖는 패키지와는 달리 실장밀도가 높고 적은 면적을 형성시킬 수 있어 경박단소를 실현할 수 있는 씨시디이미지센서장착 씨에스피 반도체에 관한 것이다.
Description
본 발명은 씨시디이미지센서장착 씨에스피 반도체에 관한 것으로서, 더 자세하게는 씨시디(CCD)용 이미지센서와 비 메모리패키지를 결합할 수 있도록 글래스에 반도체 칩을 탑재하고 이 반도체 칩의 전기적인 신호가 외부와 상호 전달할 수 있도록 글래스에 이방성 전도체 필름을 증착시키고 회로기판을 연결하게 되므로 다수핀을 갖는 패키지와는 달리 실장밀도가 높고 적은 면적을 형성시킬 수 있어 경박단소를 실현할 수 있는 씨시디이미지센서장착 씨에스피 반도체에 관한 것이다.
일반적으로 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서(Image Sensor)는 CCD 촬상소자란 ‘전자의 눈’ 기능을 갖는 반도체 소자이며 영상신호를 전기신호로 변환시켜주는 고체촬상소자의 일정이다. 특히 영상신호를 주사하여 읽어낼 때 전하결합을 이용하여 순차적인 신호로 출력시킴으로 CCD(Charge Coupled Device) Image Sensor란 이름을 얻게 되었으며 일반적으로 줄여서 CCD라고 일컫는다. 그러나 엄밀하게 이야기해서 CCD는 전하결합을 이용한 신호전송방법이며, 센서(Sensor)의 기능은 CCD와 함께 연결되어 있는 포토 다이오드(Photo-Diode)에서 이루어진다.
이러한, CCD는 미세한 화소가 세밀하게 집적된 형태로, 각 화소는 렌즈를 통해서 받은 빛을 전하로 바꾸어서 그 전하를 축적하는 것이 가능하다. 화소는 컨덴서의 기능을 가지고 있는 것이다. 그래서 각 화소의 위치와 전하의 크기를 가지고 명암의 데이터를 얻을 수 있다. 주의할 것은 CCD 자체로서는 컬러 정보를 얻을 수가 없다는 것이다. 단지 빛의 세기만을 알 수가 있다.
CCD이미지센서(Image Sensor)의 종류는 빛은 파장에 따라서 가시광선 영역과 적외선 및 X선 영역으로 나눌 수 있다. 가시광선용 이미지센서는 실리콘을 이용하며, 적외선 이미지센서는 에너지 밴드갭(Energy Band Gap)이 작은 3-5족 물질을 이용하거나 금속반도체결합(Metal Semiconductor Junction)을 이용한다. 또한 CCD 이미지센서는 읽어내는 방식에 따라 프레임트렌스퍼(Frame Transfer:FT)방식, 인터 라인 트랜스퍼(Interline Transfer:IT)방식, 프레임 인터라인 트랜스퍼(Frame Interline Transfer:FIT)방식으로 구분한다.
프레임 트랜스퍼(Frame Transfer:FT)방식은 광감지용 포토다이오드(Photodiode) 배열과 신호전하 축적용 버퍼가 분리되어 있다. 포토다이오드(Photodiode)에서 발생된 전하는 일정시간(1/60 ~ 1/30초) 동안 축적시킨 후 수직 블랭킹(Blanking)기간동안 고속으로 촬상면의 신호를 신호전하 버퍼(Buffer)로 전송한 다음, 한 라인(Line)씩 신호전하를 추출해서 HCCD에 보낸 후 읽어낸다. 버퍼에 있는 모든 전하가 추출되면 그 동안 포토다이오드(Photodiode)에서 발생된 전하를 한꺼번에 이동하여 위의 동작을 반복한다.
인터라인 트랜스퍼(Interline Transfer:IT)방식은 포토다이오드(Photodiode)를 2차원으로 배열하고 포토 다이오드 사이사이에 수직으로 VCCD를 형성하여 광변환 전하를 이동시킬 수 있는 구조가 특징이다. 포토다이오드는 1/60초 또는 1/30초 동안 빛에 의해 발생된 전하를 축적하고 트랜스퍼 게이트(Transfer Gate)에 의해서 바로 옆에 위치한 VCCD에 이동시키고 수직으로 빼낸 다음 HCCD에 의해서 수평으로 한 라인씩 스케닝(Scanning)하여 영상신호를 읽어낸다. FT방식과 달리 화소단위는 포토다이오드와 VCCD로 구성되므로 포토다이오드의 면적과 VCCD의 면적은 서로 트래이드오프(Trade-off)관계를 가진다.
프레임 인터라인 트랜스퍼(Frame Interline Transfer:FIT)방식 FIT방식은 FT와 IT방식의 장점을 살려서 고안되었다. FT방식은 기계적 셔터(Shutter)를 사용해야 한다는 점과 블루(Blue)특성이 나쁘다는 치명적인 단점 때문에 오늘날 고급 카메라에 사용되지 않고 있으나 스메어(Smear)가 거의 없다는 독특한 장점을 가지고 있다.
디지털카메라는 은염카메라의 필름에 해당하는 부분을 CCD(Charge Coupled Device)가 담당한다. 이 CCD는 카메라의 필름에 해당하는 CCD의 사이즈가 일반 35mm필름에 비해 매우 작기 때문에 동일 웨이퍼의 면적에 보다 많은 집적을 해서 가격이 저렴하게 제조하는 것이다. 그렇지만 면적이 넓은 CCD가 감도가 좋은 것은 사실이다. CCD의 면적이 넓을수록 받아들일 수 있는 빛의 양이 늘어나므로 상대적으로 충실한 표현이 가능하다. 현재 35mm필름과 같은 면적의 CCD가 개발되고는 있지만 가격이 고가라는 문제 때문에 많이 사용되고 있지 않다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위기 위한 것으로서 그 목적은 CCD용 이미지센서와 비 메모리패키지를 결합할 수 있도록 글래스에 반도체 칩을 탑재하고 이 반도체 칩의 전기적인 신호가 외부와 상호 전달할 수 있도록 글래스에 이방성 전도체 필름을 증착시키고 회로기판을 연결하게 되므로 실장밀도가 높고 적은 면적을 형성시킬 수 있어 경박단소를 실현할 수 있도록 하는 데 있다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
본 발명은 CCD용 이미지센서와 비메모리 모듈용 패키지가 결합되는 기술에 관한 것으로서, 도 1 또는 도 2에서 보는 바와 같이 내부의 회로패턴에 의한 전기적인 신호를 외부와 상호 전달할 수 있도록 하며 웨이퍼상에서 저면에 다수의 층으로 범프(11)가 형성되는 반도체 칩(10)과, 상기 반도체 칩(10) 저면에 결합시키는 공정에 의해 압착되면서 전기적 신호가 전달될 수 있도록 이방성전도체필름(31)이 상부에 연결되는 글래스(30)와, 상기 글래스(30)의 좌우측에 각각 연결되어 표면에 형성된 미세한 회로패턴으로 외부와 전기적인 신호를 출력할 수 있도록 하는 회로기판(20)이 연결되는 구성을 갖는다.
상기 반도체 칩(10)은 외부와 전기적인 신호를 전달할 수 있도록 본드패드(12)가 형성되어 있다.
상기 반도체 칩(10)에 형성된 범프(11)는 본드패드(12)에 복수 이상층으로 적층형성되어 있다.
상기 펌프(11)는 서로 다른 재질을 함유하면서 복수개 이상으로 적층되어 있으며 최 하위층은 티라늄(Ti)과 크롬(Cr)을 형성하며, 두 번째 층은 텅스텐(W), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 리티움(Ni)등 가장 많은 재료가 함유되어 있으며, 마지막으로 최 상위층에는 금(Au) 재질로 되어 있다.
상기 이방성전도체필름(31)은 내부에 불규칙으로 전도체를 형성하고 있다가 외부의 물리적인 압력에 의해 눌려진 부위에 전도체가 달라 붙어 전기적인 신호가 흐를 수 있도록 되어 있다.
상기 글래스(30)에는 이방성전도체필름(31)이 형성 당시에 또는 반도체 칩(10)의 범프(21) 등에 의해 눌려 내측부로 이동하는 것을 방지하여 글래스나 칩의 다른 부분과 전기적으로 잘못 접속되지 않도록 하고, 글래스(30)와 반도체 칩(10)사이에 공간을 형성하도록 하는 프로텍터(32)가 설치되어 있다. 프로텍터(32)는 도1에 나타나듯이 글래스(30)와 반도체 칩(10) 사이에 위치하며, 글래스(30)와 반도체 칩(10)이 겹치는 내측부 영역을 둘러싸듯이 형성되어 이방성전도체필름(31)이 글래스(30)와 반도체 칩(10) 사이 공간으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기 글래스(30)는 프로텍터(32)가 연결되는 부위의 내측부에 일정한 공간을 형성하여 탑재되는 반도체 칩(10)에서 형성되는 열이 외부로 방출될 수 있도록 열방출부(33)가 형성되어 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 CCD용 이미지센서와 비메모리 모듈용 패키지가 결합되는 기술에 관한 것으로서, 도 1 또는 도 2에서 보는 바와 같이 CCD용 이미지센서와 비메모리모듈용 패키지가 결합되기 위해 먼저 복수개의 회로기판(20)에 각각 범프(21)를 형성시키게 되므로 회로기판(20)의 미세한 회로패턴과 범프(21)간에 전기적인 신호가 상호 전달될 수 있도록 하는 것이다.
한편, CCD용 이미지센서는 반도체 칩(10)에 형성되는 본드패드(12)에 범퍼(11)를 웨이퍼 상에서 형성시키게 된다.
이 반도체 칩(10)의 범퍼(11)는 서로 다른 재료가 함유된 복수 이상의 층을 형성하고 있다. 상술한 바와 같이 범프(11)는 서로 다른 재질을 함유한 각 층 중의 최 하위층은 티라늄(Ti)과 크롬(Cr)을 형성하며, 두 번째 층은 텅스텐(W), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 리티움(Ni)등 가장 많은 재료가 함유되어 있으며, 마지막으로 최 상위층에는 금(Au) 재질로 되어 있다.
또한 반도체 칩(10)이 안착되는 글래스(30)는 외부로부터 반사되는 빛이 통과될 수 있도록 하는 것으로 상단의 좌측과 우측에는 이방성전도체필름(31)(anisotropic conductive adhesive films)이 형성되어 있어 반도체 칩(10)과 전기적인 신호를 상호 전달할 수 있게 된다.
이 이방성전도체필름(31)은 반도체 칩(10)을 안착시키는 공정중에 표면 상부가 반도체 칩(10)의 범퍼(11)에 눌려지게 되면서 눌려져 압착된 부위에 이방성전도체필름(31) 내부의 도전체들이 모여들면서 압착된 부위만 전기신호가 통전되는 것이다.
따라서, 이방성전도체필름(31)은 반도체 칩(10)의 범퍼(11)에 의해 눌려지는 부위에 전기적인 신호가 상호 전달되면서 반도체 칩(10)의 전기적인 신호가 본드패드(12)와 범퍼(11)를 거쳐 이방성전도체필름(31)에 거치게 된다.
또한, 글래스(30)는 탑재된 반도체 칩(10)이 동작으로 인한 열을 이방성전도체필름(31)의 측부에 연결되는 프로텍터(32)간에 형성되는 열방출부(33)에 방출될 수 있도록 되어 있다.
이와 같이 작용하는 본 발명은 CCD용 이미지센서와 비 메모리패키지를 결합할 수 있도록 글래스에 반도체 칩을 탑재하고 이 반도체 칩의 전기적인 신호가 외부와 상호 전달할 수 있도록 글래스에 이방성 전도체 필름을 증착시키고 회로기판을 연결하게 되므로 다수핀을 갖는 패키지와는 달리 실장밀도가 높고 적은 면적을 형성시킬 수 있어 경박단소를 실현할 수 있는 잇점을 갖는다.
또한 본 발명은 반도체 칩에 형성시키는 전체의 본드 패드를 한번에 본딩할 수 있게 되므로 공정 단계가 축소되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 씨시디이미지센서장착 씨에스피 반도체의 단면구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 씨시디이미지센서장착 씨에스피 반도체의 부분 확대 단면도이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호설명-
10; 반도체 칩 11,21;범프
12;본드패드 20;회로기판
30;글래스 31;이방성전도체필름
32;프로텍터 33;열방출부
Claims (5)
- 내부의 회로패턴에 의한 전기적인 신호를 외부와 상호 전달할 수 있도록 하며 웨이퍼상에서 저면에 다수의 층으로 범프(11)가 형성되는 반도체 칩(10)과,상기 반도체 칩(10) 저면에 결합시키는 공정에 의해 압착되면서 전기적 신호가 전달될 수 있도록 이방성전도체필름(31)이 상부에 연결되는 글래스(30)와,상기 글래스(30)의 좌우측에 각각 연결되어 표면에 형성된 미세한 회로패턴으로 외부와 전기적인 신호를 출력할 수 있도록 하는 회로기판(20)이 연결되어 이루어진 씨시디이미지센서장착 씨에스피 반도체에 있어서,상기 글래스(30)에는 상기 이방성전도체필름(31)을 상기 글래스(30)의 내측부로부터 배제하는 프로텍터(32)가 설치되어 상기 내측부에서는 상기 글래스(30)와 상기 반도체 칩(10) 사이에 일정한 공간을 형성하여 상기 반도체 칩(10)에서 형성되는 열이 외부로 방출될 수 있도록 열방출부(33)가 형성되는 것을 특징으로 하는 씨시디이미지센서장착 씨에스피 반도체.
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