KR100611865B1 - 전자 장치용 패키지 및 패키징 방법 - Google Patents

전자 장치용 패키지 및 패키징 방법 Download PDF

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Abstract

패키지형 전원(Power Supply In Package: PSIP) 특성을 갖는 패키지(10)는, 더 작은 다이 크기를 이용하기 위해, 다이 외부에 전하 펌프(16)를 포함할 수도 있다. 다이(14)는 볼 그리드 어레이의 솔더 볼(34) 어레이를 갖는 기판에 탑재될 수도 있다. 패키지(40)는 PSIP 능력이 없는 패키지와 동일한 크기를 실질적으로 가질 수 있다. 일 실시예에서, 수동 소자(16)는 에폭시(18)를 사용하여 다이(14)에 탑재될 수도 있다. 다른 실시예에서, 감소된 크기의 수동 소자(32)는 볼더 볼이 없는 영역(33)에 있는 볼 그리드 어레이(34)의 기판(26) 상에 탑재될 수도 있다.

Description

전자 장치용 패키지 및 패키징 방법{LOWER PROFILE PACKAGE WITH POWER SUPPLY IN PACKAGE}
본 발명은, 일반적으로는 집적회로에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 집적 회로 다이를 패키징하는 설계에 관한 것이다.
집적 회로 칩은 실리콘 웨이퍼일 수 있는 기판 상에서 마이크로 전자 프로세싱에 의해 제작될 수 있다. 전형적으로, 스크라이브 선(scribe lines)으로 분리되는 다수의 칩(다이스)은 단일 웨이퍼 상에서 동시에 형성된다. 개개의 다이스 또는 칩은 스크라이브 선상에서 다이싱(dicing) 또는 쏘오잉(sawing)함으로써 분리된다.
개개의 다이스는 외부 회로와 전기적으로 연결될 필요가 없다. 그러나, 다이스는 깨지기 쉽고, 너무 작아서 취급이 용이하지 않다. 더욱이, 다이스는 주변 환경에 의해 오염되고 손상되기 쉬우며, 열이 분산되지 않는다면 작동 중에 과열될 수도 있다. 다이 패키지는 다이에 기계적 지지대(support), 전기적 커넥션, 오염 및 손상 보호, 및 작동 중의 열 분산을 제공한다.
다이를 패키징하는 공정은 다이를 패키지에 부착하고, 패키지의 리드(lead)의 와이어를 다이의 패드에 접착하고, 보호를 위해 다이를 밀봉하는 것을 포함할 수도 있다.
패키지형 전원(Power Supply In Package: PSIP) 설계는 다이에 있는 용량성 전하 펌프를, 다이 외부에 배치되지만 여전히 다이와 동일한 패키지 내에 있는 유도성 전하 펌프로 대체한다. 결과적인 축소된 다이 크기는 제조 비용을 감소시킨다.
외부의 유도성 전하 펌프는, 다이를 갖는 패키지 내에 포함된 인덕터 및 커패시터와 같은 이산 수동 회로 소자(discrete passive circuit elements)를 포함한다. 전하 펌프를 다이에 집적하지 않은 결과로서, 생성된 패키지는 일반적으로 더 크다. 따라서, 비용 절감은 달성될 수 있으나, 그 가격으로는 패키지 크기가 더 크다.
더 큰 패키지 크기는 일부 애플리케이션에서 문제가 될 수 있다. 설계자는, 그렇게 하는 것이 보드 레이아웃의 재설계를 요구하여 더 큰 패키지 크기를 수용할 수도 있기 때문에, PSIP 사용을 망설일 수도 있다. 일부 경우에, 여분의 보드 공간(real estate)은 확보하기 어려울 수도 있다.
따라서, 비 PSIP의 폼 팩터를 실질적으로 유지하는 PSIP 패키지가 필요하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 집적 회로용 패키지의 확장 단면도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 집적 회로용 패키지의 확장 단면도,
도 3은 도 2에 도시한 실시예의 하부 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 그리드 어레이(ball grid array: BGA) 패키지(10)는 다수 개의 솔더 볼(25)을 사용하여 외부 회로에 전기적으로 연결될 수 있는 기판(12)을 포함할 수도 있다. 패키지(10)는 예컨대, 적절한 접착제(18)를 사용하여 기판(12)에 부착된 집적 회로 다이(14)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 낮은 프로파일 수동 소자(16a, 16b) 세트는 다이(14)의 외부에 배치되는 전하 펌프를 형성한다. 소자(16a, 16b)는, 예컨대, 접착제(18)를 사용하여, 다이(14)의 상부 표면에 부착될 수 있다.
전하 펌프 소자(16)는 인덕터 및 커패시터를 포함할 수 있다. 접착제(18)는 에폭시 접착제일 수 있다, 또한, 전하 펌프 소자(16)가 다이(14)의 외부에 있기는 하지만 패키지(10) 내에 배치되므로, 패키지는 패키지형 전원(PSIP)일 수도 있다.
와이어본드(20)는 기판(12)과 수동 소자(16) 사이 뿐 아니라, 기판(12)과 다이(14) 사이에 전기적 커넥션을 제공한다. 보호용 캡슐(24)이 다이(14) 및 소자(16)를 밀봉하여, 몰딩된 어레이 패키지(molded array package: MAP)를 형성한다.
PSIP를 사용함으로써, 다이(14)의 크기를 더 작게 할 수 있다. 그러나, 통상적으로, 패키지(10) 크기는, 소자(16)의 집적도가 부족하기 때문에, 일반적으로 동일한 전자 장치를 포함하는, 비 PSIP 패키지의 폼 팩터를 능가한다.
패키지(10)는 비 PSIP 패키지의 폼 팩터를 실질적으로 유지하여, 동일한 기능을 수행하는 대응 비 PSIP 패키지용 보드에 할당된 공간 내에 고정될 수 있다. 결과적으로, 대응 비 PSIP(하지만, 더 고가인) 패키지의 폼 팩터를 실질적으로 유지하지만, 더 적은 비용을 갖는 콤팩트 패키지(10)가 달성될 수도 있다.
수동 소자(16)는 일부 실시예에서, 16밀(mils)을 넘지 않는 높이를 갖도록 선택될 수도 있다. 이 패키지(10)의 수직 프로파일은, 일부 실시예에서, 핀 그리드 어레이(pin grid array: PGA) 패키징 기법에 비해 상대적으로 낮은 수직 프로파일을 갖는 BGA 패키징 기법을 사용함으로써, 더욱 감소될 수 있다. 패키지의 x, y 크기는, 다이(14) 옆의 기판(12)에 수동 소자(16)를 표면 탑재하기보다는, 접착제(18)와 같은 사용자 분배 에폭시(user-dispensed epoxy) 등의 접착 방법을 사용하여 감소될 수 있다.
도 2를 참조하면, 다른 PSIP 실시예에서, 볼 그리드 어레이(BGA) 패키지(26)는 기판(28)에 탑재된 집적 회로 다이(29)를 포함할 수도 있다. 기판(28)의 상부 표면은 일례에서 캡슐(30)을 사용하여 밀봉될 수도 있다. 패키지(26)는, 기판(28)의 하부 표면에 배치된 다수의 솔더 볼(34)을 이용하여 외부 회로에 전기적으로 접속된다. 인덕터 및 커패시터를 포함한 수동 소자(32a, 32b)는 다이(29)의 외부에 위치하거나 그 밑에 배치되는 전하 펌프를 형성할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 소자(32)는 솔더 볼(34)이 없는 중앙 필드(33) 내의 기판(28) 아래에 부착될 수도 있다. 이어서, 패키지(26)는 솔더 볼(34)을 표면 탑 재함으로써 외부 회로에 부착된다.
일 실시예에서, 수동 소자(32a, 32b)의 높이는 솔더 볼(34)의 높이를 넘어서지 않는다. 결과적으로, 수동 소자(32)는, 수동 소자(32)가 다이(29) 내부에 집적되었다면 발생했었을 패키지(26)의 높이 증가 없이, BGA 기판(28)의 하부 표면에 포함될 수도 있다. 따라서, 패키지(26)는, 그 PSIP 설계 때문에, 그것이 여전히 동일한 폼 팩터를 실질적으로 갖지만, 다이(29)의 크기가 더 작아지는 장점이 있다.
본 발명이 제한된 개수의 실시예에 관해 설명되고 있으나, 당업자는 그들로부터의 다양한 수정 및 변경을 이해할 것이다. 첨부한 청구범위는 본 발명의 진실한 사상 및 범주 내에 있는 그러한 모든 수정 및 변경을 포함하고자 한다.

Claims (28)

  1. 기판과,
    상기 기판 상에 탑재된 집적 회로 다이와,
    상기 다이 상에 탑재되고 상기 다이에 전기적으로 연결된 수동 소자를 포함하되,
    상기 소자의 높이는 16밀(mils)을 넘지 않는
    전자 장치용 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판에 부착된 다수의 솔더 볼을 갖는 볼 그리드 어레이를 포함한
    전자 장치용 패키지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소자는 상기 다이 상에 접착성으로 부착된
    전자 장치용 패키지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접착성 부착은 사용자 분배 에폭시(user-dispensed epoxy)인
    전자 장치용 패키지.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 소자 및 상기 다이는 와이어본드를 사용하여 상기 기판에 전기적으로 접속되는
    전자 장치용 패키지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 소자는 인덕터인
    전자 장치용 패키지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 소자는 커패시터인
    전자 장치용 패키지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 패키지는 몰딩된 어레이 패키지(molded array package)인
    전자 장치용 패키지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 패키지는 패키지형 전원(Power Supply In Package: PSIP) 기술을 사용하는
    전자 장치용 패키지.
  10. 기판과,
    상기 기판에 탑재된 집적 회로 다이와,
    상기 기판에 부착된 다수의 솔더 볼을 구비한 볼 그리드 어레이와 - 상기 기판은 상기 볼이 없는 영역을 포함함 - ,
    상기 영역에 탑재되고 상기 다이에 전기적으로 연결된 수동 소자를 포함하는 전하 펌프 - 상기 기판으로부터 상기 소자의 높이는 상기 기판으로부터 상기 볼의 높이 이하임 - 를 포함하는
    전자 장치용 패키지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 소자는 상기 기판에 표면 탑재되는
    전자 장치용 패키지.
  12. 삭제
  13. 재 10 항에 있어서,
    상기 소자는 인덕터인
    전자 장치용 패키지.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 소자는 커패시터인
    전자 장치용 패키지.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 패키지는 몰딩된 어레이 패키지인
    전자 장치용 패키지.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 패키지는 패키지형 전원(Power Supply In Package) 기술을 사용하는
    전자 장치용 패키지.
  17. 기판을 형성하는 단계와,
    상기 기판 상에 집적 회로 다이를 탑재하는 단계와,
    상기 패키지에서 상기 다이에 연결된 전하 펌프를 구비하는 패키지를 형성하는 단계와,
    상기 다이 상에 수동 소자를 탑재하고 상기 소자를 상기 다이에 전기적으로 연결하는 단계 - 상기 소자의 높이는 16밀을 넘지 않음 - 를 포함하는
    방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    다수의 솔더 볼을 갖는 볼 그리드 어레이를 상기 기판에 부착하는 단계를 포함하는
    방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 소자를 상기 다이에 접착성으로 부착하는 단계를 포함하는
    방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    사용자 분배 에폭시를 사용하여 상기 소자를 접착성으로 부착하는 단계를 포함하는
    방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    와이어 본드를 사용하여, 상기 소자를 상기 기판에 전기적으로 접속하고, 상 기 다이를 상기 기판에 접속하는 단계를 포함하는
    방법.
  22. 제 17 항에 있어서,
    몰딩된 어레이 패키지를 형성하는 단계를 포함하는
    방법.
  23. 제 17 항에 있어서,
    패키지형 전원(Power Supply In Package) 기술을 사용하는 단계를 포함하는
    방법.
  24. 기판을 형성하는 단계와,
    상기 기판에 집적 회로 다이를 탑재하는 단계와,
    상기 다이에 연결된 전하 펌프를 포함하는 패키지를 형성하는 단계와,
    다수의 솔더 볼을 갖는 볼 그리드 어레이를 상기 기판 - 상기 기판은 상기 볼이 없는 영역을 포함함 - 에 부착하는 단계와,
    상기 영역에 수동 소자를 탑재하고, 상기 소자를 상기 다이에 전기적으로 연결하는 단계 - 상기 기판으로부터 상기 소자의 높이는 상기 기판으로부터 상기 볼의 높이 이하임 - 를 포함하는
    방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 소자를 상기 기판에 표면 탑재하는 단계를 포함하는
    방법.
  26. 삭제
  27. 제 24 항에 있어서,
    몰딩된 어레이 패키지를 형성하는 단계를 포함하는
    방법.
  28. 제 24 항에 있어서,
    패키지형 전원(Power Supply In Package) 기술을 사용하는 단계를 포함한
    방법.
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