KR100631944B1

KR100631944B1 - Ｆｂｇａ 패키지

Info

Publication number: KR100631944B1
Application number: KR1020040049483A
Authority: KR
Inventors: 정관호
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2006-10-04
Also published as: KR20060000571A

Abstract

본 발명은 FBGA(fine pitch ball grid array) 패키지에 관하여 개시한다. 개시된 본 발명은 구리배선을 구비하며 중앙부에 캐버티(cavity)가 구비된 기판과 상기 기판 상에 접착제를 매개로 하여 페이스 다운 타입으로 부착된 센터 패드형 반도체 칩과 상기 기판 캐버티를 관통하여 반도체 칩의 본딩 패드와 기판의 구리배선간을 전기적으로 연결시키는 복수개의 본딩 와이어와 반도체 칩을 포함한 기판 상부면과 본딩 와이어를 포함한 기판 캐버티를 밀봉하는 봉지제 및 상기 기판 저면에 구리배선과 연결되도록 부착된 복수개의 솔더 볼을 포함한다. 여기서, 상기 접착제는 기판 구리배선의 구리가 반도체 칩 표면으로 이동(migration)되는 것을 차단하기 위한 차단막과 상기 차단막 상하면 각각에 부착된 접착층으로 구성된다.

Description

ＦＢＧＡ 패키지{Fine pitch ball grid array package}

도 1은 종래의 FBGA 패키지를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 FBGA 패키지를 도시한 단면도.

- 도면의 부요 부분에 대한 부호의 설명 -

110, 210 : 반도체 칩 120, 220 : 기판

130, 230 : 본딩 와이어 140 240 : 봉지제

150, 250 : 솔더 볼 111, 211 : 본딩 패드

121, 221, 221a : 접착 테이프 122, 222 : 구리배선

223 : 솔더 마스크 260 : 차단막

본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FBGA(fine pitch ball grid array) 패키지에 관한 것이다.

현재 전자제품은 더욱 소형화, 경량화, 고속화, 다기능화 되고 있으며, 이를 가능하게 하기 위해 반도체 패키지는 그 크기를 낮추면서 전기적 특성을 향상시키는 방향으로 개발되어져 왔으며, BGA(ball grid array) 패키지가 그 좋은 예이다.

이러한 BGA 패키지에 따르면, 반도체 칩은 회로 패턴을 구비한 기판 상에 부착되며, 반도체 칩의 본딩 패드와 기판의 전극 패드는 본딩 와이어에 의해 상호 연결되고, 반도체 칩 및 본딩 와이어를 포함한 기판 상부면은 봉지제로 몰딩되며, 그리고, 기판의 하부면에는 외부 회로에의 실장 수단인 솔더 볼이 부착된다.

이와 같은 BGA 패키지는 전체 크기가 칩 크기와 유사하기 때문에 실장 면적을 최소화할 수 있고, 아울러, 솔더 볼에 의해 외부 회로와의 전기적 연결이 이루어지므로 전기적 신호 전달 경로의 최소화를 통해 향상된 전기적 특성을 갖는다.

아울러, 칩의 실장 밀도를 높이기 위한 형태로서 최근에 개발된 반도체 칩 패키지로서는 FBGA(fine pitch ball grid array) 패키지가 있다.

이하에서는 도 1을 참조하여 종래의 FBGA 패키지에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 종래의 FBGA 패키지의 단면을 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 종래의 FBGA 패키지는 접착 테이프(121)에 의해 반도체 칩(110)이 그의 본딩 패드(111)가 아래를 향하도록 캐버티(cavity)를 구비한 기판(120) 상에 부착되어 있다.

또한, 반도체 칩(110)의 본딩 패드(111)와 기판(120)의 구리(Cu)배선(122)은 캐버티를 관통한 본딩 와이어(130)에 의해 상호 연결되어 있다. 그리고, 반도체 칩(110)을 포함한 기판(120)의 상부면과 본딩 와이어(130)를 포함한 기판(120)의 캐버티는 EMC(epoxy molding compound)와 같은 봉지제(140)로 몰딩되어 있으며, 구리배선(122)의 볼 랜드 상에 기판(120)의 실장을 위한 솔더 볼(150)이 부착된 구조로 이루어진다.

그러나, 이와 같은 구조의 FBGA 패키지는 그 자체로는 커다란 문제가 없지만, 그 제조 후 패키지의 신뢰성 조건인 THB(temperature humidity bias)나 HAST (high acceleration stress test) 등에 관한 테스트를 실시하게 되면, 기판 구리배선에 존재하는 구리(Cu)가 반도체 칩의 본딩패드 형성면으로 이동(migration)되고, 이렇게 이동된 구리로 인해 칩의 전기적 불량이 발생되어 결국 그 신뢰성을 확보하기 어렵다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 기판 구리배선에 존재하는 구리가 칩 표면으로 이동하는 것을 차단할 수 있도록 한 FBGA 패키지를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 기판 구리배선에 존재하는 구리가 칩 표면으로 이동하는 것을 차단함으로써 신뢰성이 확보되도록 한 FBGA 패키지를 제공함에 그 다른 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 FBGA 패키지는 구리배선을 구비하며 중앙부에 캐비티(cavity)가 구비된 기판; 상기 기판 상에 접착제를 매개로 하여 본딩 패드가 형성된 중앙부가 상기 캐비티와 대응되게 페이스 다운 타입으로 부착된 센터 패드형 반도체 칩; 상기 기판 캐비티를 관통하여 상기 반도체 칩의 본딩 패드와 상기 기판의 구리배선 사이를 전기적으로 연결하는 복수 개의 본딩 와이어; 상기 반도체 칩을 포함한 상기 기판 상부면과 상기 본딩 와이어를 포함한 상기 기판의 캐비티를 밀봉하는 봉지제; 및 상기 기판 저면에 상기 구리배선과 연결되도록 부착된 복수 개의 솔더 볼을 포함하는 FBGA 패키지에 있어서, 상기 접착제는 상기 기판 구리배선의 구리가 상기 반도체 칩 표면으로 이동(migration)되는 것을 차단하기 위한 차단막과, 상기 차단막 상하면 각각에 형성되어 상기 반도체 칩 및 기판과 부착되는 접착층으로 구성된다.

(실시예)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 FBGA 패키지의 단면을 도시한 것으로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 FBGA 패키지는 접착제에 의해 중앙에 본딩패드(211)가 형성된 센터 패드형 반도체 칩(210)이 그의 본딩 패드(211)가 아래를 향하도록 캐버티 (cavity)를 구비한 기판(220) 상에 페이스 다운(face down)타입으로 부착되어 있다.

여기서, 기판(220)에는 구리(Cu)배선(222)과, 구리배선(222)의 전극 패드를 노출시키도록 솔더 마스크(223)가 형성되어 있다.

또한, 반도체 칩(210)과 기판(220)을 부착시키는 접착제는 차단막(260)과 접착막(221, 221a)으로 형성되어 있는데, 차단막(260) 상부면과 하부면에 접착막 (221, 221a)이 형성되어 있다. 다시 말해, 접착제는 접착막(221, 221a) 사이에 차단막(260)이 개재된 구조로 이루어진다. 이러한 접착제에 의해 반도체 칩(210)과 기판(220)이 부착된다.

여기서, 차단막(260)은 0.01∼0.30mm의 두께로 형성되는데, 차단막(260)은 기판(220)과 동일하게 캐버티를 구비한 형상이거나, 또는, 기판(220)의 캐버티를 중심으로 분할된 형상으로 형성된다. 그리고, 차단막(260)은 FR4, FR5 및 BT 레진으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나의 물질로 이루어진다.

또한, 본 발명의 FBGA 패키지는 반도체 칩(210)의 본딩 패드(211)와 기판(220)의 구리배선(222)은 캐버티를 관통한 본딩 와이어(230)에 의해 상호 연결되어 있으며, 본딩 와이어(230)에 의해 반도체 칩(210)의 본딩 패드(211)와 기판(220)의 구리배선(222)이 전기적으로 연결되어 있다.

이러한 반도체 칩(210)을 포함한 기판(220)의 상부면과 본딩 와이어(230)를 포함한 기판(220)의 캐버티는 EMC(epoxy molding compound)와 같은 봉지제(240)로 몰딩되며, 구리배선(222)의 볼 랜드 상에는 기판(220)의 실장을 위한 솔더 볼(250)이 부착된 구조로 본 발명의 FBGA 패키지는 이루어진다.

이와 같은 구조로 된 본 발명의 FBGA에 따르면, 반도체 칩(210)과 기판(220)을 부착시키는 접착제는 차단막(260)과 접착막(221, 221a)으로 형성되어 있으며, 특히, 차단막(260)은 기판(220)과 동일하게 캐버티를 구비한 형상이거나, 또는, 기판 (220)의 캐버티를 중심으로 분할된 형상으로 형성되어 있다.

이러한 차단막(260)의 형상에 의해 차단막(260)을 부착함에 따라 발생할 수 있는 반도체 칩(210)의 휘어짐 현상을 방지할 수 있으며, 뿐만 아니라, 반도체 칩을 적층할 경우 와이어 본딩 영역이 개방되어 있으므로 반도체 칩과 기판을 전기적으로 연결하는 와이어 본딩이 용이하다.

또한, 차단막(260)은 FR4, FR5 및 BT 레진으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나의 물질로 이루어져 있는데, 이러한 물질은 구리배선(222)에 존재하는 구리(Cu)의 이동(migration)을 차단하는 물질로서, 그 결과, 구리배선(222)의 구리가 반도체 칩 (210)의 본딩 패드(211) 표면으로 이동하는 것을 방지한다.

이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 반도체 칩과 기판을 접착하는 접착제에 차단막을 형성시킴으로써, 기판의 구리배선을 형성하는 구리가 반도체 칩으로 이동하는 것을 차단할 수 있으며, 그에 따라 FBGA 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims

구리배선을 구비하며 중앙부에 캐비티(cavity)가 구비된 기판; 상기 기판 상에 접착제를 매개로 하여 본딩 패드가 형성된 중앙부가 상기 캐비티와 대응되게 페이스 다운 타입으로 부착된 센터 패드형 반도체 칩; 상기 기판 캐비티를 관통하여 상기 반도체 칩의 본딩 패드와 상기 기판의 구리배선 사이를 전기적으로 연결하는 복수 개의 본딩 와이어; 상기 반도체 칩을 포함한 상기 기판 상부면과 상기 본딩 와이어를 포함한 상기 기판의 캐비티를 밀봉하는 봉지제; 및 상기 기판 저면에 상기 구리배선과 연결되도록 부착된 복수 개의 솔더 볼을 포함하는 FBGA 패키지에 있어서,

상기 접착제는 상기 기판 구리배선의 구리가 상기 반도체 칩 표면으로 이동(migration)되는 것을 차단하기 위한 차단막과, 상기 차단막 상하면 각각에 형성되어 상기 반도체 칩 및 기판과 부착되는 접착층으로 구성된 것을 특징으로 하는 FBGA 패키지.
제 1 항에 있어서,

상기 차단막은 상기 기판과 동일하게 캐비티를 구비한 형상이거나, 또는, 상기 기판 캐비티를 중심으로 분할된 형상인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 FBGA 패키지.
제 1 항에 있어서,

상기 차단막은 0.01∼0.30mm의 두께를 갖는 특징으로 하는 FBGA 패키지.
제 1 항에 있어서,

상기 차단막은 FR4, FR5 및 BT 레진으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 FBGA 패키지.