KR100696050B1 - Attachment of a stiff heat spreader for fabricating a cavity down plastic chip carrier - Google Patents

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Abstract

우수한 열 소산 특성, 작은 중량, 작은 두께, 작은 휨 및 비틀림의 이점들을 갖는 캐비티 다운 플라스틱 칩 캐리어(cavity down plastic chip carrier)를 제조하기 위한 단단한 열 확산기 소자가 개시된다. 단단한 열 확산기 소자는 제 1 접착 시트를 사용하여 열 확산기와 열 전도성 시트를 접착시킴으로써 형성된다. 제 1 접착 시트는 섬유 보강 수지로 형성되는 프리프레그 또는 프리프레그들이다. 제 2 접착 시트는 회로 기판과 단단한 열 확산기 소자를 접착하기 위해 사용된다. 제 2 접착 시트는 단일 접착층 또는 접착층들의 적층 구조로 이루어진다. 접착층은 접착 물질, 또는 박편이 충진된 접착 물질, 또는 단섬유가 충진된 접착 물질, 또는 입자가 충진된 접착 물질로 형성된다. 제 2 접착 시트는 프리프레그 또는 프리프레그들로 형성되지 않는다. 회로 기판은 전자 칩을 수용하기 위한 개구를 갖는다.A rigid heat spreader element for producing a cavity down plastic chip carrier having the advantages of good heat dissipation properties, small weight, small thickness, small warpage and torsion is disclosed. The rigid heat spreader element is formed by bonding the heat spreader and the thermally conductive sheet using the first adhesive sheet. The first adhesive sheet is a prepreg or prepregs formed of fiber reinforced resin. The second adhesive sheet is used to bond the circuit board and the rigid heat spreader element. The second adhesive sheet is composed of a single adhesive layer or a laminated structure of adhesive layers. The adhesive layer is formed of an adhesive material, an adhesive material filled with flakes, an adhesive material filled with short fibers, or an adhesive material filled with particles. The second adhesive sheet is not formed of prepregs or prepregs. The circuit board has an opening for receiving the electronic chip.

캐비티 다운 플라스틱 칩 캐리어, 열 확산기(heat spreader)Cavity Down Plastic Chip Carrier, Heat Spreader

Description

캐비티 다운 플라스틱 칩 캐리어를 제조하기 위한 단단한 열 확산기의 부착 방법{Attachment of a stiff heat spreader for fabricating a cavity down plastic chip carrier}Attachment method of a stiff heat spreader for fabricating a cavity down plastic chip carrier

도 1은 배선 접착 기술에 따른 종래 기술의 캐비티 다운 칩 캐리어의 횡단면도.1 is a cross-sectional view of a cavity down chip carrier of the prior art in accordance with a wire bonding technique.

도 2는 내장 보강재를 가진 종래 기술의 캐비티 다운 칩 캐리어의 횡단면도.2 is a cross-sectional view of a cavity down chip carrier of the prior art with a built-in reinforcement.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 확산기 소자를 가진 캐비티 다운 칩 캐리어를 제조하기 위하여 사용되는 층들을 보여주는 분해도.3 is an exploded view showing the layers used to fabricate a cavity down chip carrier with a heat spreader element in accordance with one embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 확산기 소자의 횡단면도.4 is a cross-sectional view of a heat spreader element in accordance with one embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내장된 날카로운 커넥터를 가진 캐비티 다운 칩 캐리어를 제조하기 위해 사용되는 층들을 보여주는 분해도.5 is an exploded view showing the layers used to fabricate a cavity down chip carrier with embedded sharp connectors in accordance with one embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 제 2 열 전도성 시트를 가진 캐비티 다운 칩 캐리어를 제조하기 위하여 사용되는 층들을 보여주는 분해도.6 is an exploded view showing the layers used to make a cavity down chip carrier with two second thermally conductive sheets in accordance with one embodiment of the present invention.

도 7은 열 확산기 소자를 가진 다중 칩 캐비티 다운 칩 캐리어를 제조하기 위한 층들을 보여주는 분해도.7 is an exploded view showing the layers for fabricating a multi-chip cavity down chip carrier with a heat spreader element.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1,101,201: 기판 6,10: 열 전도성 시트 1,101,201: substrate 6,10: thermally conductive sheet                 

9,14,15: 접착 촉진제층 11: 홀9,14,15: adhesion promoter layer 11: hole

16: 제 1 접착 시트 17: 단단한 열 확산기 소자 19: 제 2 접착 시트 100: 캐비티 다운 칩 캐리어 102,204: 리세스 캐비티 103,205: 열 확산기DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS 16 first adhesive sheet 17 rigid heat spreader element 19 second adhesive sheet 100 cavity down chip carrier 102 204 recess cavity 103 205 heat spreader

104: 접착층 105: 측벽 106,207: 칩 107: 본딩 와이어 109: 외부 접속 수단 110: 인쇄 회로 보드 202: 구리층 203,206: 접착제 209: 전도성 와이어 211: 땜납 볼
104: adhesive layer 105: side wall 106, 207: chip 107: bonding wire 109: external connection means 110: printed circuit board 202: copper layer 203,206: adhesive 209: conductive wire 211: solder ball

본 발명은 일반적으로 단일 칩 패키지와 다중 칩 패키지를 포함하는 전자 패키지의 제조에 관한 것으로, 특히, 보강재로 부착되어 사용되는 열 확산기를 갖는 다수의 캐비티 다운 칩 패키지의 제조에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention generally relates to the manufacture of electronic packages comprising single chip packages and multiple chip packages, and more particularly to the manufacture of multiple cavity down chip packages with heat spreaders used as attached reinforcements.

반도체 산업의 계속적인 진보에 따라, 전자 회로와 전자 패키징은 통상 실행가능한 한 작은 영역을 사용하도록 설계되어 왔다. 회로 공간은 일반적으로 교신을 위해 필요한 귀중한 자산이며, 전자 회로의 소형화는 일반적으로 속도를 향상시키고, 잡음을 감소시키며 다른 성능상의 이점을 가져온다. 이러한 소형화는 항공 기, 자동차, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 휴대용 캠코더 등과 같은 다양한 장치에 사용되는 전자공학에서 바람직하다. 그러나, 단일 반도체 장치상에 제조되는 트랜지스터들의 개수가 증가함에 따라 반도체 장치에서 발생되는 열의 총량도 증가하기 때문에, 소형화가 증가됨에 따라 열 밀도 문제가 흔히 발생한다. As the semiconductor industry continues to advance, electronic circuitry and electronic packaging have typically been designed to use as small an area as feasible. Circuit space is generally a valuable asset for communication, and miniaturization of electronic circuits generally increases speed, reduces noise, and brings other performance benefits. Such miniaturization is desirable in electronics used in various devices such as aircraft, automobiles, mobile phones, portable computers, portable camcorders, and the like. However, as the number of transistors fabricated on a single semiconductor device increases, the total amount of heat generated in the semiconductor device also increases, so thermal density problems often arise as miniaturization increases.

반도체 칩 패키지의 한가지 타입은 기판, 예를 들면, 세라믹 기판 또는 플라스틱 기판에 부착된 하나 또는 그 이상의 반도체 칩을 포함하며, 세라믹 기판은 세라믹 물질을 절연층으로 사용하며 플라스틱 기판은 플라스틱 베이스 물질을 절연층으로 사용한다. 종래에 칩 캐리어(chip carrier)로 명명되었던 이러한 반도체 칩 패키지는 일반적으로 인쇄 회로 카드 또는 인쇄 회로 보드상에서 상호접속된다. 칩은 몇가지 방식으로 기판에 부착될 수 있다. 현재, 가장 잘 알려진 방식은, 매우 작은 와이어를 칩의 장치 측면으로부터 기판상의 적당한 지점에 부착시킴으로써 전기적 접속이 이루어지는 와이어 본딩(wire bonding)이다. 또다른 부착 방식은 칩을 물리적으로 부착시키고 원하는 전기적 접속을 형성하기 위하여 작은 땜납 볼을 사용하는 것인데, 이는 소위 플립 칩 본딩(flip chip bonding)이라 명명된다.One type of semiconductor chip package includes one or more semiconductor chips attached to a substrate, such as a ceramic substrate or a plastic substrate, where the ceramic substrate uses a ceramic material as an insulating layer and the plastic substrate insulates the plastic base material. Use as a layer. Such semiconductor chip packages, formerly termed chip carriers, are generally interconnected on a printed circuit card or printed circuit board. The chip can be attached to the substrate in several ways. Currently, the best known approach is wire bonding, where electrical connections are made by attaching very small wires from the device side of the chip to appropriate points on the substrate. Another method of attachment is to use small solder balls to physically attach the chip and form the desired electrical connection, which is called flip chip bonding.

상기 방법들은 세라믹 패키지와 비교하여 저가의 패키징 수단을 위한 플라스틱 패키지에 집적 회로 칩을 설치하기 위하여 사용되어 왔다. 플라스틱 패키지는 또한 감소된 인덕턴스 및 캐패시턴스와 함께, 높은 전류 전달 능력, 짧은 동작 지연 시간을 위한 낮은 유전 상수를 포함하여, 세라믹 패키지와 비교하여 칩 동작에 대한 몇가지 중요한 이점들을 제공하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 플라스틱 패키지가 갖는 저온 안정성이 아직까지 문제가 되고 있다. 이러한 문제는 현재의 플 라스틱 패키지의 개발시에 크게 부각되고 있다. 이러한 문제에 대한 한가지 해결책은 열 슬러그 또는 열 확산기가 패키지의 바닥에 부착되고 인쇄 회로 카드 또는 인쇄 회로 보드를 향해 리세스 캐비티의 개방된 측을 갖는 리세스 캐비티에 칩이 설치되는 캐비티 다운 칩 패키지 구조를 채용하는 것이다.The methods have been used to install integrated circuit chips in plastic packages for low cost packaging means compared to ceramic packages. Plastic packages are also known to provide some important advantages for chip operation compared to ceramic packages, including high current carrying capability, low dielectric constant for short operational delay time, with reduced inductance and capacitance. However, the low temperature stability of the plastic package is still a problem. This problem is highlighted in the development of current plastic packages. One solution to this problem is a cavity down chip package structure in which a heat slug or heat spreader is attached to the bottom of the package and the chip is installed in a recess cavity having an open side of the recess cavity towards the printed circuit card or printed circuit board. To employ.

도 1은 종래의 캐비티 다운 칩 캐리어(100)를 도시한다. 이는 리세스 캐비티(102)를 갖는 플라스틱 배선 기판(101)과 접착층(104)에 의해 상기 기판(101)에 접착되는 열 슬러그 또는 열 확산기(103)를 포함한다. 더욱 향상된 열적 또는 전기적 성능을 위해 기판(101)내의 배선층과 열 확산기를 접속하기 위하여 전기적 및/또는 열적 전도성 층으로 측벽(105)이 형성될 수 있다. 칩(106)은 리세스 캐비티(102) 내측의 열 확산기(103) 상에 설치된다. 전도성 와이어는 칩(106)을 기판(101)에 상호접속하기 위하여 사용된다. 와이어 본딩 프로세스 후에, 캐비티(102)에는 환경적인 침식에 대항하여 본딩 와이어(107)와 칩(106)을 덮어서 보호하기 위하여 밀봉재(108)가 채워진다. 기판(101)을 인쇄 회로 보드(110)에 전기적으로 접속시키는 외부 접속 수단(109)이 기판(101)의 최상부 표면 상의 적당한 영역에 부착된다. 외부 접속 수단(109)은 플라스틱 핀 그리드 어레이(PPGA) 또는 플라스틱 볼 그리드 어레이(PBGA) 또는 플라스틱 기둥 그리드 어레이(PCGA)에서 사용될 때 전도성 핀 또는 땜납 볼 또는 기둥일 수 있다. 대안적인 구조로서, 부가적인 열 흡수기가 더욱 향상된 열 소산을 위해 필요하면 열 확산기(103)의 후면에 부착될 수 있다.1 illustrates a conventional cavity down chip carrier 100. It includes a plastic wiring board 101 having a recess cavity 102 and a heat slug or heat spreader 103 bonded to the substrate 101 by an adhesive layer 104. Sidewalls 105 may be formed of an electrically and / or thermally conductive layer to connect the wiring layer and heat spreader in the substrate 101 for further thermal or electrical performance. The chip 106 is installed on the heat spreader 103 inside the recess cavity 102. Conductive wires are used to interconnect the chip 106 to the substrate 101. After the wire bonding process, the cavity 102 is filled with a sealant 108 to cover and protect the bonding wire 107 and the chip 106 against environmental erosion. External connection means 109 for electrically connecting the substrate 101 to the printed circuit board 110 is attached to a suitable area on the top surface of the substrate 101. The external connection means 109 may be conductive pins or solder balls or pillars when used in plastic pin grid arrays (PPGA) or plastic ball grid arrays (PBGA) or plastic pole grid arrays (PCGA). As an alternative structure, additional heat absorbers may be attached to the backside of the heat spreader 103 if needed for further improved heat dissipation.

캐비티 다운 플라스틱 칩 캐리어의 제조 시에 휨 또는 비틀림의 문제점을 해 결하기 위하여, 때때로 보강재 또는 다수의 구리 층들이 내장될 수 있다. 종래의 예가 도 2에 도시되어 있다. 종래 기술의 캐비티 다운 플라스틱 칩 캐리어, 소위 슈퍼 볼 그리드 어레이 패키지(super ball grid array package)는, 제 1 표면(201a) 및 이 제 1 표면에 맞대어 있는 제 2 표면(201b)을 갖는 회로 기판(201)과, 접착제(203)에 의해 회로 기판(201)의 제 2 표면(201b)에 부착되는 제 1 표면(202a) 상의 내부 구리층(202)을 포함한다. 회로 기판(201)과 구리층(202)의 각각의 중심부 상에는 회로 기판(201)과 구리층(202)을 관통하는 리세스 캐비티(204)를 형성하도록 개구가 형성되어 있다. 열 소산 특성을 향상시키기 위해 열 확산기(205)가 접착제(206)를 사용하여 구리층(202)의 다른 표면(202b)에 부착된다. 칩(207)은 접착제(28)에 의해 리세스 캐비티(204) 내측의 열 확산기(205) 상에 설치된다. 전도성 와이어(209)는 칩(207)을 기판(201)에 상호접속하기 위하여 사용된다. 와이어 본딩 프로세스 후에, 캐비티(204)에는 환경적인 침식에 대항하여 본딩 와이어(209)와 칩(207)을 덮어서 보호하기 위하여 밀봉재가 채워진다. 기판(201)을 인쇄 회로 보드(212)에 전기 접속시키는 땜납 볼(211)은 기판(201)의 제 1 표면(201a) 상의 적당한 영역에 부착된다. 대안적인 구조로서, 더욱 향상된 열 소산을 위해 필요하면 부가적인 열 흡수기가 열 확산기(205)의 제 2 표면(205b)에 부착될 수 있다.In order to solve the problem of bending or torsion in the manufacture of cavity down plastic chip carriers, reinforcements or multiple copper layers may sometimes be embedded. A conventional example is shown in FIG. The prior art cavity down plastic chip carrier, the so-called super ball grid array package, has a circuit board 201 having a first surface 201a and a second surface 201b against the first surface. ) And an inner copper layer 202 on the first surface 202a attached to the second surface 201b of the circuit board 201 by an adhesive 203. An opening is formed on each of the centers of the circuit board 201 and the copper layer 202 to form a recess cavity 204 penetrating the circuit board 201 and the copper layer 202. A heat spreader 205 is attached to the other surface 202b of the copper layer 202 using the adhesive 206 to improve heat dissipation characteristics. The chip 207 is installed on the heat spreader 205 inside the recess cavity 204 by an adhesive 28. Conductive wire 209 is used to interconnect chip 207 to substrate 201. After the wire bonding process, the cavity 204 is filled with a seal to cover and protect the bonding wire 209 and the chip 207 against environmental erosion. Solder balls 211 that electrically connect the substrate 201 to the printed circuit board 212 are attached to appropriate areas on the first surface 201a of the substrate 201. As an alternative structure, additional heat absorbers may be attached to the second surface 205b of the heat spreader 205 as needed for further improved heat dissipation.

미국 특허 제 6,034,427호(J.J.D. Lan 등에 의함)는 플라스틱 캐비티 다운 BGA를 위해 보강재를 사용하는 것을 기재하고 있으며, 여기서 보강재는 먼저 프리프레그에 의해 회로 보드에 부착되고 그 다음에 열 확산기가 접착막을 사용하여 보 강재에 부착된다. 이 방법에서, 열 확산기가 구리 베이스 물질, 예를 들면, 비교적 연성의 물질로 잘 알려진 구리 또는 구리 베이스 합금로 형성될 때, 접착막의 경화 수축은 보강재를 포함하는 회로 보드와 함께 열 확산기를 열 압착하는 동안 휘어지는 것을 유발할 수 있다. U. S. Patent No. 6,034, 427 (by JJD Lan et al.) Describes the use of a reinforcement for plastic cavity down BGAs, where the reinforcement is first attached to the circuit board by prepreg and then the heat spreader using an adhesive film. It is attached to stiffeners. In this method, when the heat spreader is formed of a copper base material, for example, a copper or copper base alloy, which is well known as a relatively soft material, the cure shrinkage of the adhesive film is thermally compressed with the heat spreader together with the circuit board comprising the reinforcement. It can cause bending during the process.

미국 특허 제 6,060,778 호(T.S.Jeong 등에 의함)도 또한 플라스틱 캐비티 다운 BGA를 제조하는 유사한 방법을 개시하고 있는데, 여기서 BGA 패키지는 우수한 열 소산 능력, 작은 중량, 얇은 두께 및 낮은 제조 비용을 갖는 것으로 기재되어 있다. 이 방법은 회로 기판에 부착되는 제 1 열 전도성 층을 사용하는 것을 포함한다. 제 2 열 전도성층(즉, 열 확산기)은 제 1 열 전도성 층을 포함하는 회로 기판에 부착된다. 그러나, 이 방법은 상기 특허의 도 7에 도시되어 있지만 상기 특허의 청구항에는 포함되지 않는다. 이 방법은 미국 특허 제 6034427 호에서 상기 기재되었던 문제점, 즉 제조된 BGA의 휨이 제거되기 어렵다는 동일한 문제점을 가지고 있다.U. S. Patent No. 6,060, 778 (by TSJeong et al.) Also discloses a similar process for producing plastic cavity down BGAs, wherein the BGA package is described as having good heat dissipation capacity, small weight, thin thickness and low manufacturing cost. have. The method includes using a first thermally conductive layer attached to a circuit board. A second thermally conductive layer (ie, a heat spreader) is attached to the circuit board that includes the first thermally conductive layer. However, this method is shown in FIG. 7 of the patent but is not included in the claims of the patent. This method has the same problem as described above in US Patent No. 6034427, that is, the warpage of the produced BGA is difficult to eliminate.

그러므로, 본 발명의 목적은 우수한 열 소산 능력과 작은 중량을 가지며, 휨과 비틀림이 없는, 제조 비용이 낮은 플라스틱 캐비티 다운 칩 캐리어를 형성하는 방법을 제공한다. 간략하게, 본 발명은 먼저 2개 또는 다수의 열 전도성 시트들을 접착시켜 단단한 열 확산기 소자를 형성하고 그 다음에 그 단단한 열 확산 소자를 회로 보드(또는 소위 집적 회로 기판)에 접착시키는 방법을 제공한다. 이 방법은 미국 특허 제 6,034,427 호와 제 6,060,778 호에 의해 제공된 방법들과는 확실히 다른데, 이 두 종래 방법들은 제 1 열 전도성 시트를 회로 보드에 접착시키고 그 후에 이 제 1 열 전도성 시트를 미리 포함하고 있는 회로 보드에 제 2 열 전도성 시트를 접착시킨다. 여기에는 한가지 이상의 명백한 다른 점이 있다. 즉, 본 발명의 방법은 열 전도성 시트들을 접착시키기 위한 접착층으로 프리프레그 또는 프리프레그들을 사용하고 열 전도성 시트를 회로 보드와 접착시키기 위한 접착층으로 프리프레그가 없는 물질을 사용하는 것을 제안하는 반면, 미국 특허 제 6,034,427 호에 제안된 방법은 열 전도성 시트들을 접착시키기 위한 접착층으로 프리프레그가 없는 물질을 사용하고 열 전도성 시트를 회로 기판에 접착시키기 위하여 프리프레그를 사용한다. 본 발명에 따르면, 열 전도성 시트를 접착시키기 위하여 프리프레그를 사용하는 것은 매우 단단한(stiff) 열 확산기 소자를 형성할 수 있다. 단단한 열 확산기 소자가 회로 보드에 부착된 후에, 그 단단한 열 확산기 소자는 결과적인 캐비티 다운 칩 캐리어를 위한 보강재로 사용될 수 있으므로, 결과적인 캐비티 다운 칩 캐리어의 휨과 비틀림이 크게 경감될 수 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a method of forming a low cost plastic cavity down chip carrier with good heat dissipation capability and small weight, and free of warpage and torsion. Briefly, the present invention provides a method of first bonding two or multiple thermally conductive sheets to form a rigid heat spreader element and then bonding the rigid heat spreader element to a circuit board (or so-called integrated circuit board). . This method is quite different from the methods provided by US Pat. Nos. 6,034,427 and 6,060,778, both conventional methods of adhering a first thermally conductive sheet to a circuit board and thereafter a circuit comprising the first thermally conductive sheet in advance. A second thermally conductive sheet is attached to the board. There is one more obvious difference here. That is, the method of the present invention proposes to use prepregs or prepregs as an adhesive layer for adhering thermally conductive sheets and to use a prepreg free material as an adhesive layer for adhering the thermally conductive sheet to a circuit board. The method proposed in patent 6,034,427 uses a prepreg free material as the adhesive layer for bonding the thermally conductive sheets and uses the prepreg to adhere the thermally conductive sheet to the circuit board. According to the present invention, the use of prepregs to bond thermally conductive sheets can form very stiff heat spreader elements. After the rigid heat spreader element is attached to the circuit board, the rigid heat spreader element can be used as a reinforcement for the resulting cavity down chip carrier, so that warpage and torsion of the resulting cavity down chip carrier can be greatly reduced.

그러므로, 본 발명의 목적은 우수한 열 소산 특성, 작은 중량, 작은 두께 및 작은 휨 및 비틀림을 가진 캐비티 다운 플라스틱 칩 캐리어를 제조하기 위한 단단한 열 확산기 소자를 제공하는 것이다.Therefore, it is an object of the present invention to provide a rigid heat spreader element for producing cavity down plastic chip carriers having good heat dissipation properties, small weight, small thickness and small warpage and twist.

본 발명의 또다른 목적은 단단한 제 1 열 확산기 소자를 형성하기 위하여 제 1 열 전도성 시트와 제 2 열 전도성 시트를 접착시키기 위해 제 1 접착 시트를 채용하는 것이다. 임의의 구성을 갖는 제 1 접착 시트는 섬유 보강 수지에 바탕을 둔 프리프레그 또는 프리프레그들이다. 제 2 열 전도성 시트는 전자 칩을 수용하 기 위한 개구를 가지며 전자 칩은 제 1 열 전도성 시트의 표면 상에 직접 부착될 수 있다.It is another object of the present invention to employ the first adhesive sheet to bond the first thermally conductive sheet and the second thermally conductive sheet to form a rigid first heat spreader element. The first adhesive sheet having any configuration is a prepreg or prepregs based on fiber reinforced resin. The second thermally conductive sheet has an opening for receiving the electronic chip and the electronic chip can be attached directly on the surface of the first thermally conductive sheet.

본 발명의 또다른 목적은 전자 칩을 수용하기 위한 개구를 갖는 플라스틱 회로 보드와 단단한 제 1 열 확산기 소자를 접착하기 위한 제 2 접착 시트를 채용하는 것이다. 임의의 구성을 가진 제 2 접착 시트는 단일 접착층 또는 다수의 접착층들의 적층구조로 이루어진다. 접착층은 접착 물질, 박편이 충진된(flake-filled) 접착 물질, 섬유가 충진된(fiber-filed) 물질 또는 입자가 충진된(particle-filled) 물질로 형성된다. 접착층은 프리프레그가 아니다.It is another object of the present invention to employ a plastic circuit board having an opening for receiving an electronic chip and a second adhesive sheet for bonding a rigid first heat spreader element. The second adhesive sheet having any configuration consists of a single adhesive layer or a laminated structure of a plurality of adhesive layers. The adhesive layer is formed of an adhesive material, a flake-filled adhesive material, a fiber-filed material or a particle-filled material. The adhesive layer is not a prepreg.

본 발명의 또다른 목적은 제 1 열 전도성 시트와 둘 또는 그 이상의 제 2 열 전도성 시트들을 그 열 전도성 시트들 사이에 제 1 접착 시트를 사용하여 적층함으로써 형성된 단단한 제 2 열 확산기 소자를 제공하는 것이다. 임의의 구성을 가진 제 1 접착 시트는 섬유 보강 수지를 바탕으로 한 프리프레그 또는 프리프레그들이다. 제 2 열 전도성 시트는 전자 칩을 수용하기 위한 개구를 가지며 전자 칩은 제 1 열 전도성 시트의 표면 상에 직접 부착될 수 있다. It is another object of the present invention to provide a rigid second heat spreader element formed by laminating a first thermally conductive sheet and two or more second thermally conductive sheets using the first adhesive sheet between the thermally conductive sheets. . The first adhesive sheet having any configuration is a prepreg or prepregs based on fiber reinforced resin. The second thermally conductive sheet has an opening for receiving the electronic chip and the electronic chip can be attached directly on the surface of the first thermally conductive sheet.

본 발명의 또다른 목적은 전자 칩을 수용하기 위한 개구를 갖는 플라스틱 회로 보드와 제 2 열 확산기 소자를 접착하기 위하여 제 2 접착 시트를 채용하는 것이다. 임의의 구성을 가진 제 2 접착 시트는 단일 접착층 또는 다수의 접착층들의 적층 구조로 이루어진다. 접착층은 접착 물질, 박편이 충진된 접착 물질, 섬유가 충진된 접착 물질, 또는 입자가 충진된 접착 물질로 이루어진다. 접착층은 프리프레그 또는 프리프레그들이 아니다.It is another object of the present invention to employ a second adhesive sheet for bonding a second heat spreader element with a plastic circuit board having an opening for receiving an electronic chip. The second adhesive sheet having any configuration consists of a single adhesive layer or a laminated structure of a plurality of adhesive layers. The adhesive layer consists of an adhesive material, an adhesive material filled with flakes, an adhesive material filled with fibers, or an adhesive material filled with particles. The adhesive layer is not prepregs or prepregs.

본 발명은 휨과 비틀림이 없는 캐비티 다운 플라스틱 칩 캐리어를 제조하기 위해 보강재로 또한 사용할 수 있는 단단한 열 확산기를 제공한다. 이와 동시에, 열 소산 효율이 더욱 높아질 수 있다.The present invention provides a rigid heat spreader that can also be used as a reinforcement to produce cavity down plastic chip carriers that are free of warpage and torsion. At the same time, the heat dissipation efficiency can be further increased.

이제 도 3을 참조로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 개구(2)와 몇개의 타이어(3)를 가진 플라스틱 칩 캐리어 기판(1)이 먼저 제공된다. 상기 기판(1)은 유기 절연층에 의해 분리된 배선 회로층과, 관통 홀과, 전도성 관통홀과, 기판(1)내의 비아와, 타이어(3)의 표면 상의 보호층 및 전극(또는 소위 접착 핑거)과, 전극(또는 소위 랜딩(landing) 패드)과, 표면(4)상의 보호 코팅 및 댐(dam), 및 제 2 표면(5) 상의 보호 코팅 및 전극을 포함할 수 있으며, 이들은 모두 관련 기술에서 공지되어 있다. 예를 들면, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 그래파이트 섬유-보강 구리 또는 구리 합금, 또는 실리콘 카바이드 입자가 충진된 구리 또는 구리 합금 등으로 형성되는 제 1 열 전도성 시트(6)(또는 소위 열 확산기)는 그의 양 표면, 즉, 제 1 표면(7)과 제 2 표면(8)이 화학적 또는 물리적으로 거칠게 된 표면을 가질 수 있다. 제 1 표면(7) 상에는, 예를 들면, 산화물층 또는 결합제과 같은 접착 촉진제층(9)이 접착 특성을 향상시키기 위해 증착된다. 결합제는 실란 결합제, 티타늄 결합제, 지르코늄 결합제, 또는 알루미늄 결합제 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 구리, 구리 합금, 또는 실란 카바이드 입자가 충진된 구리 또는 구리 합금 등으로 형성된, 시트(10)를 통과하는 홀(11)을 가진 제 2 열 전도성 시트(10)(또는 소위 내부 열 전도성 시트)는 그의 양 표면, 즉 제 1 표면(12)과 제 2 표면(13)이 화학적 또는 물리적으로 거칠게 된 표면을 가질 수 있다. 상기 표면(12 및 13) 상에는, 접착 촉진제 층(14 및 15)이 또한 접착 특성을 향상시키기 위해 각각 증착된다. 그러나, 본 발명에 따르면, 접착 촉진제는 산화물 또는 결합제로 제한되지 않는다. 열 확산기(6)의 제 1 표면(7)은 바람직하게는, 예를 들면, 프리프레그 또는 프리프레그들인 섬유 보강 수지인 제 1 접착 시트(16)에 의해 내부 열 전도성 시트(10)의 제 1 표면에 적층된다. 열 압착 후에, 제 1 접착 시트와 함께 열 확산기(6)와 내부 열 전도성 시트(10)를 포함하는 단단한 열 확산기 소자(17)가 완성된다. 단단한 열 확산기 소자(17)는 상기 제 1 접착 시트(16), 예를 들면, 프리프레그가 열 압착 후에 비교적 단단하게 되기 때문에 단단한 샌드위치(sandwich) 구조물이다. 제 1 열 전도성 시트(6)와 제 2 열 전도성 시트(10)가 바람직하게는 동일한 두께를 가지며, 그의 대칭적 샌드위치 구조물은 휨과 비틀림 문제의 발생을 방지하기 위한 최적의 기계적 특성을 제 공할 것이라는 것에 주목해야 한다. 열 소산을 더욱 향상시키기 위하여 열 확산기(6)를 내부 열 전도성 시트(10)에 열적으로 접속시키기 위해 열적 또는 전기적 전도성 층(18)이 또한 증착될 수 있다.Referring now to FIG. 3, according to a preferred embodiment of the invention, a plastic chip carrier substrate 1 having an opening 2 and several tires 3 is first provided. The substrate 1 comprises a wiring circuit layer separated by an organic insulating layer, through holes, conductive through holes, vias in the substrate 1, a protective layer on the surface of the tire 3, and electrodes (or so-called adhesion). Fingers), electrodes (or so-called landing pads), protective coatings and dams on the surface 4, and protective coatings and electrodes on the second surface 5, all of which are related Known in the art. For example, the first thermally conductive sheet 6 (or so-called heat) formed of copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, graphite fiber-reinforced copper or copper alloy, copper or copper alloy filled with silicon carbide particles, or the like The diffuser) may have both surfaces thereof, i.e., the surfaces of which the first surface 7 and the second surface 8 are chemically or physically roughened. On the first surface 7, an adhesion promoter layer 9, for example an oxide layer or a binder, is deposited to improve the adhesion properties. The binder may include a silane binder, a titanium binder, a zirconium binder, an aluminum binder, or the like. For example, a second thermally conductive sheet 10 (or so-called internal heat) having holes 11 through the sheet 10 formed of copper, copper alloys, copper or copper alloys filled with silane carbide particles, or the like. The conductive sheet) may have both surfaces thereof, that is, the surfaces on which the first surface 12 and the second surface 13 are chemically or physically roughened. On the surfaces 12 and 13, adhesion promoter layers 14 and 15 are also deposited respectively to improve the adhesion properties. However, according to the invention, the adhesion promoter is not limited to oxides or binders. The first surface 7 of the heat spreader 6 is preferably formed of a first thermally conductive sheet 10 by a first adhesive sheet 16 which is, for example, a fiber reinforced resin which is a prepreg or prepregs. 1 is laminated on the surface. After thermocompression, the rigid heat spreader element 17 is completed comprising the heat spreader 6 and the internal thermally conductive sheet 10 together with the first adhesive sheet. The rigid heat spreader element 17 is a rigid sandwich structure because the first adhesive sheet 16, for example the prepreg, becomes relatively hard after thermal compression. The first thermally conductive sheet 6 and the second thermally conductive sheet 10 preferably have the same thickness, and their symmetrical sandwich structure will provide optimum mechanical properties to prevent the occurrence of bending and torsion problems. It should be noted that Thermal or electrically conductive layers 18 may also be deposited to thermally connect the heat spreader 6 to the internal thermally conductive sheet 10 to further improve heat dissipation.

대안적인 방법으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 예를 들면 얇은 구리층인 열적 또는 전기적 전도성 층(18a)이 도 4에 도시된 바와 같이 단단한 열 확산기 소자(17)의 표면 상에 증착될 수 있다. 당연히, 상기 층(18 또는 18a)의 증착 전에 표면을 산 세척 또는 플라즈마 세척하는 것이 바람직하다. 열 확산기(6)의 제 2 표면(8) 상에, 예를 들면, 니켈, 금, 열 전도성 입자가 충진된, 에폭시 수지, 다이어몬드, 카본계 다이어몬드 등의 보호 코팅이 또한 형성될 수 있다. 정상적으로, 제 2 표면(8)은 보호 코팅의 증착 전에 화학적 또는 물리적으로 거칠게 된 표면일 수 있다. 제 2 접착 시트(19)는 기판(1)의 제 2 표면(5)과 내부 열 전도성 시트(10)의 제 1 표면(12) 사이에 놓여진다. 압착에 의해, 제 2 접착 시트(19)가 열 또는 방사선 등과 같은 수단에 의해 경화된 후에 열 확산기 소자(17)는 기판(1)의 제 2 표면(5)에 접착된다. 그러나, 제 1 및 제 2 접착 시트(16 및 19)는 임의의 형태 또는 구성으로 제한되는 것이 아니다. 관련 분야에서 잘 알려진 기술들인, 측벽 도금, 다이 부착, 와이어 본딩, 밀봉재 충진 및 외부 단자 부착 프로세스가 끝난 후에, 도 2에 도시된 캐비티 다운 칩 캐리어(200)가 제조될 수 있다.As an alternative method, according to a preferred embodiment of the invention, a thermal or electrically conductive layer 18a, for example a thin copper layer, is deposited on the surface of the rigid heat spreader element 17 as shown in FIG. Can be. Naturally, it is preferable to acid wash or plasma wash the surface prior to the deposition of the layer 18 or 18a. On the second surface 8 of the heat spreader 6 a protective coating, for example of epoxy resin, diamond, carbon-based diamond, etc., filled with nickel, gold, thermally conductive particles, may also be formed. . Normally, the second surface 8 may be a surface that has been chemically or physically roughened prior to the deposition of the protective coating. The second adhesive sheet 19 is placed between the second surface 5 of the substrate 1 and the first surface 12 of the internal thermally conductive sheet 10. By compression, the heat spreader element 17 is adhered to the second surface 5 of the substrate 1 after the second adhesive sheet 19 has been cured by means such as heat or radiation. However, the first and second adhesive sheets 16 and 19 are not limited to any form or configuration. After the sidewall plating, die attach, wire bonding, seal fill and external terminal attach processes, which are well known in the art, the cavity down chip carrier 200 shown in FIG. 2 may be fabricated.

도 4에 도시된 바와 같은 특정한 형태, 즉, 얇은 열 전도성 층(18a)이 제 1 열 전도성 시트(6)와 제 2 열 전도성 시트(10)를 열으로 접속하기 위하여 증착되어, 결과적인 캐비티 다운 칩 캐리어에 대한 더 양호한 열적 성능이 얻어진다. 그러나, 더 양호한 열적 성능을 가진 이러한 유리한 결과는 미국 특허 제 6,060,778 호에 제시된 방법을 통해서는 얻을 수 없는 것인데, 왜냐하면, 회로 보드의 부착 전에 열 전도성 시트들을 먼저 접착하여 열 확산기 소자를 형성하는 본 발명에 의해 제시된 방법과는 다르게, 종래의 방법은 열 전도성 시트를 회로 보드에 먼저 접착하기 때문이다. A particular shape as shown in FIG. 4, that is, a thin thermally conductive layer 18a is deposited to thermally connect the first thermally conductive sheet 6 and the second thermally conductive sheet 10, resulting in a cavity down. Better thermal performance for the chip carrier is obtained. However, this advantageous result with better thermal performance cannot be obtained through the method presented in US Pat. No. 6,060,778, because the present invention in which the thermally conductive sheets are first adhered to form a heat spreader element prior to attachment of the circuit board. Unlike the method presented by, the conventional method is because the thermally conductive sheet is first adhered to the circuit board.

플라스틱 칩 캐리어 기판(1)은, 단일 층 또는 유전 물질(즉, 절연층을 형성하기 위한 물질)과 전도성 물질의 중첩된 다수의 다른 층들을 갖는 다중 층의 기판 일 수 있으며, 상기 유기 유전체 물질은 예를 들면, 에폭시 수지, 폴리이미드, 비스멜레이미드(bismeleimide) 트리아진, 시안산염 에스테르, 폴리벤조시클로부탄 또는 그의 유리 섬유 합성물 등과 같은, 유기 물질 또는 섬유 보강 유기 물질 또는 입자 보강 유기 물질이다. 플라스틱 칩 캐리어 기판(1)은 바람직하게는 상기 소자에 접착되기 전에 형성되고, 기판을 완전히 통과하는 전도성 관통 홀들이 캐비티 다운 칩 캐리어(200)를 형성하기 위하여 만들어 질 수 있다. 이러한 경우에, 기판(1)의 형성동안 발생하는 경화 수축은 기판(1)이 열 확산기 소자에 접착될 때 휨이나 비틀림을 유발할 수 없을 것이다. The plastic chip carrier substrate 1 may be a single layer or a multi-layered substrate having a plurality of different layers superimposed of a dielectric material (ie, a material for forming an insulating layer) and a conductive material, wherein the organic dielectric material is For example, organic materials or fiber reinforced organic materials or particle reinforced organic materials, such as epoxy resins, polyimides, bismeleimide triazines, cyanate esters, polybenzocyclobutane or glass fiber composites thereof. The plastic chip carrier substrate 1 is preferably formed before adhering to the device, and conductive through holes that completely pass through the substrate may be made to form the cavity down chip carrier 200. In such a case, the cure shrinkage that occurs during the formation of the substrate 1 will not cause warpage or torsion when the substrate 1 is bonded to the heat spreader element.

도 1을 참조하면, 열 확산기(103)는 일반적으로 구리 또는 구리 베이스 합금으로 형성된다. 구리 시트는 실제 동작 온도가 약 300-400℃에 접근할 때 연화되는 것으로 알려져 잇다. 실제 경험에 따르면, 구리로 만들어진 열 확산기가 예를 들어 0.5 밀리미터 이하로 너무 얇으면, 열 확산기(103)가 변형이 쉽기 때문에 플라스틱 칩 캐리어(100)를 형성하는 제조 프로세스 동안 열 확산기(103)를 처리하는 것이 매우 어려워진다. 그러므로, 구리로 제조된 열 확산기(103)의 두께는 0.5 밀리키터 보다 큰 것이 바람직하다. 그러나, 0.5 밀리미터 이하의 더 얇은 열 확산기(103)가 요구되면, 더 높은 기계적 강도를 갖는 열 확산기(103)를 형성하기 위해 사용되는 구리 베이스 합금이 바람직하다. 구리 베이스 합금의 합금 성분의 함유량은 5 wt%(구리 베이스 합금의 총 중량에 대한 중량 퍼센트) 이하의 예를 들면, C194 또는 C305 구리 합금이 좋으며, 바람직하게는 0.5wt% 이하의 예를 들면, C151 구리 합금이 바람직한데, 왜냐하면 첨가되는 구리 성분의 함유량이 높을 수록 구리 베이스 합금의 열 전도성은 낮아지기 때문이다. 본 발명에서 구리는 0.1wt% 이하의 부수적인 합금 성분 함유량을 가진 구리 합금을 의미한다는 것에 주목해야 한다. Referring to FIG. 1, the heat spreader 103 is generally formed of copper or a copper base alloy. Copper sheets are known to soften when the actual operating temperature approaches about 300-400 ° C. In practical experience, if the heat spreader made of copper is too thin, for example 0.5 millimeters or less, the heat spreader 103 may be removed during the manufacturing process of forming the plastic chip carrier 100 because the heat spreader 103 is easy to deform. It becomes very difficult to handle. Therefore, the thickness of the heat spreader 103 made of copper is preferably larger than 0.5 milliliters. However, if a thinner heat spreader 103 of 0.5 millimeters or less is desired, the copper base alloy used to form the heat spreader 103 with higher mechanical strength is preferred. The content of the alloy component of the copper base alloy is preferably 5 wt% or less (weight percent relative to the total weight of the copper base alloy), for example, C194 or C305 copper alloy, preferably 0.5 wt% or less, for example The C151 copper alloy is preferred because the higher the content of the added copper component, the lower the thermal conductivity of the copper base alloy. It should be noted that copper in the present invention means copper alloys having an incidental alloying component content of 0.1 wt% or less.

그러나, 0.5 밀리미터보다 큰 구리로 형성된 열 확산기(103)의 두께에 대한 제한은 샌드위치 소자(17)가 사용될 때 해제될 수 있다. 예를 들면, 프리프레그를 사용하는 0.254 밀리미터의 두께를 갖는 내부 열 전도성 구리 시트(10)에 적층된 0.254 밀리미터의 두께를 가진 구리 열 확산기(6)는, 캐비티 다운 칩 캐리어(200)를 제조하기 위한 제조 프로세스에 쉽게 적용되는 충분히 단단하고 두꺼운 소자(17)를 형성할 수 있다. 결과적인 칩 캐리어의 휨 문제를 해결하기 위하여 상기 소자(17)의 더 높은 기계적 강도가 요구되면, 열 확산기(6)와 내부 열 전도성 시트(10) 사이의 제 1 접착 시트(16)는 또한 2개 또는 다수의 프리프레그일 수 있다. 제 1 및 제 2 열 전도성 시트는 또한 휨 문제의 개선으로 귀결되는 최적의 결과를 제공하는 것으로 판명된 동일한 두께를 갖는 것이 바람직하다. However, the limitation on the thickness of the heat spreader 103 formed of copper larger than 0.5 millimeters can be lifted when the sandwich element 17 is used. For example, a copper heat spreader 6 having a thickness of 0.254 millimeters laminated to an internal thermally conductive copper sheet 10 having a thickness of 0.254 millimeters using prepregs may be used to fabricate the cavity down chip carrier 200. It is possible to form a sufficiently hard and thick element 17 that is easily adapted to the manufacturing process for the same. If higher mechanical strength of the element 17 is required to solve the resulting chip carrier warpage problem, then the first adhesive sheet 16 between the heat spreader 6 and the internal thermally conductive sheet 10 may also be It may be dog or multiple prepregs. It is preferred that the first and second thermally conductive sheets also have the same thickness, which has been found to provide optimum results resulting in improvement of the warpage problem.

상기 소자(17)를 환경적으로 침식으로부터 더 완전히 보호하기 위하여, 상기 소자(17)의 측벽은 또한 예를 들면, 니켈, 금, 에폭시 수지 등의 보호층(17a)으로 덮일 수 있다. 금속 코팅이 상기 측벽 상에 증착될 때, 열 소산을 위한 표면 영역이 증가되기 때문에 열 소산이 또한 동시에 증가된다. In order to more fully protect the device 17 from environmental erosion, the sidewalls of the device 17 may also be covered with a protective layer 17a, for example nickel, gold, epoxy resin or the like. When a metal coating is deposited on the sidewalls, heat dissipation is also increased at the same time because the surface area for heat dissipation is increased.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제 2 접착 시트(19)는 하나의 접착층 또는 다수의 접착 층들의 적층 구조로 이루어진다. 접착층은 접착 물질, 단섬유가 충진된 접착 물질, 박편이 충진된 접착 물질, 또는 입자가 충진된 접착 물질로 이 루어진다. 직물 섬유가 상기 접착 물질내에 채워지지 않기 때문에, 접착층은 본 발명에서 프리프레그가 아닐 수 있다. 접착 물질의 예는, 예를 들면 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 및 아크릴 수지 등의 수지와, 예를 들면 에폭시 아크릴 수지, 에폭시 부타디엔 수지 및 에폭시 우레탄 수지 등과 같은 공중합체와, 예를 들면 에폭시 수지/할로겐화된 폴리하이드록시스틸렌 혼합물과 에폭시 수지/페놀 수지 혼합물 등의 중합체 혼합물일 수 있다. 유기 물질은 또한 실리콘, 할로겐 또는 포스파이트(phosphite) 등에 의해 변형될 수 있다. 텅스텐 단섬유, 아라미드 단섬유, 유리 단섬유 등과 같은 금속, 유기 또는 무기 물질로 형성된 단섬유가 기계적 강도를 증가시키거나 제 2 접착 시트의 열 팽창 계수를 감소시키기 위해 유기 물질 내에 채워질 수 있다. 박편 또는 입자가 또한 동일한 목적을 위해 유기 물질 내에 채워질 수 있다. 박편의 예는 은 박편 또는 그래파이트 박편 일 수 있으며, 입자의 예는 실리카 입자, 바륨 황산염 입자, 점토, 칼슘 카보네이트 입자, 멜라민 입자, 폴리스틸렌 입자, 구리 입자 또는 은 입자 등일 수 있다. 접착 물질은 화학 촉매, 산화방지제, 레오로지컬(rheological)제, 결합제 및 착색제와 같은 몇가지 다른 첨가물을 포함할 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the second adhesive sheet 19 is composed of one adhesive layer or a laminated structure of a plurality of adhesive layers. The adhesive layer is composed of an adhesive material, an adhesive material filled with short fibers, an adhesive material filled with flakes, or an adhesive material filled with particles. Since the fabric fibers are not filled in the adhesive material, the adhesive layer may not be a prepreg in the present invention. Examples of the adhesive material include, for example, resins such as epoxy resins, polyimide resins, polyurethanes and acrylic resins, and copolymers such as epoxy acrylic resins, epoxy butadiene resins and epoxy urethane resins, for example epoxy Polymer mixtures such as resin / halogenated polyhydroxystyrene mixtures and epoxy resin / phenol resin mixtures. The organic material may also be modified by silicon, halogen or phosphite or the like. Short fibers formed of metal, organic or inorganic materials such as tungsten short fibers, aramid short fibers, glass short fibers, and the like may be filled in the organic material to increase the mechanical strength or reduce the coefficient of thermal expansion of the second adhesive sheet. The flakes or particles may also be filled in the organic material for the same purpose. Examples of the flakes may be silver flakes or graphite flakes, and examples of the particles may be silica particles, barium sulfate particles, clay, calcium carbonate particles, melamine particles, polystyrene particles, copper particles or silver particles and the like. The adhesive material may include several other additives such as chemical catalysts, antioxidants, rheological agents, binders and colorants.

상기 접착층의 선택은 캐비티 다운 칩 캐리어의 휨과 비틀림을 감소시키기 위하여 필수적이다. 현대의 산업 분야에서는, 열경화성 수지를 기준으로 형성된 접착 물질이 주류였다. 이러한 통상적인 열경화성 수지는 일반적으로 높은 온도에서 경화되고 실내 온도에서 냉각된다. 그러므로, 이 접착 물질은 경화 단계에서 발생하는 경화 수축을 보상하기 위하여 충분히 연화되는(즉, 낮은 기계적 탄성율(mechenical modulus)을 갖는) 것이 바람직하다. 정상적으로, 접착 전에 열경화성 수지를 부분적으로 경화시키고 접착 물질의 CTE 및 기계적 탄성율을 낮추는 것은 휨 없는 양호한 접착에 도움이 된다. 실제적인 경험에 따르면, 그 자체가 높은 기계적 탄성율을 갖는 프리프레그로는 캐비티 다운 칩 캐리어에 대하여 휨없는 양호한 접착을 얻는 것이 어렵다. 휨없는 양호한 접착을 성취하기 위하여, 더 높은 탄성율을 제공하는 너무 과도한 충진재 로딩(loading) 또는 높은 CTE를 제공하는 너무 적은 충진재 로딩은 바람직하지 않다. 또한, 접착층의 CTE는 150ppm/℃ 이하인 것이 바람직하며, 100ppm/℃ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 50ppm/℃ 이하인 것이 가장 바람직하다. The choice of adhesive layer is essential to reduce warping and torsion of the cavity down chip carrier. In the modern industrial field, adhesive materials formed on the basis of thermosetting resins have been mainstream. Such conventional thermosetting resins are generally cured at high temperatures and cooled at room temperature. Therefore, it is desirable for this adhesive material to be sufficiently softened (ie having a low mechanical modulus) to compensate for the cure shrinkage occurring in the curing step. Normally, partially curing the thermosetting resin prior to adhesion and lowering the CTE and mechanical modulus of the adhesive material aids in good adhesion without bending. Practical experience shows that prepregs, which themselves have high mechanical modulus, are difficult to obtain good adhesion without bending to the cavity down chip carrier. To achieve good adhesion without warping, too much filler loading providing higher modulus or too little filler loading providing high CTE is undesirable. Moreover, it is preferable that CTE of an adhesive layer is 150 ppm / degrees C or less, It is more preferable that it is 100 ppm / degrees C or less, It is most preferable that it is 50 ppm / degrees C or less.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 단단한 열 확산기 소자는 단단한 열 확산기 소자의 바깥쪽으로 돌출된 날카로운 커넥터를 가질 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 날카로운 커넥터(20)는 내부 열 전도성 시트(10)의 제 1 표면(12) 상에 형성된다. 예를 들면 산화층 또는 결합제과 같은 접착 촉진제(14)가 또한 동일한 표면(12) 상에 형성된다. 압력과 열을 사용하여, 삽입된 소자(17)는 제 2 접착 시트(19)에 의해 회로 기판(1)에 접착된다. 동시에, 날카로운 커넥터(20)는 접착 시트(19)를 관통하고 미리정렬된 접촉 패드를 회로 기판(1)의 제 2 표면(5) 상에 접촉시킨다. 당연히, 커넥터(20)가 접착 시트(19)를 쉽게 통과 할 수 있도록, 접착 전에 소정의 접속 위치에 레이저 또는 기계적 드릴링에 의해 홀들이 형성될 수 있다. 전기적 전도성 또는 열 전도성의 날카로운 커넥터(20)는 임의의 형태 및 구성일 수 있다. 이러한 종류의 접속은 샌드위치 소자(17)가 특히 접지면(들)에 전기 접속될 때 접지 전위로서 작용하도록 하고 트랜지스터에 의해 발생된 열을 샌드위치 소자(17)에 전도시키는 열 전도 경로를 제공하고, 또한 결과적인 플라스틱 캐비티 다운 칩 캐리어의 전기적 및 열 성능을 더욱 개선시킨다. According to a preferred embodiment of the present invention, the rigid heat spreader element may have a sharp connector projecting out of the rigid heat spreader element. As shown in FIG. 5, a sharp connector 20 is formed on the first surface 12 of the inner thermally conductive sheet 10. Adhesion promoters 14, such as, for example, oxide layers or binders, are also formed on the same surface 12. Using pressure and heat, the inserted element 17 is bonded to the circuit board 1 by the second adhesive sheet 19. At the same time, the sharp connector 20 penetrates the adhesive sheet 19 and contacts the pre-aligned contact pads on the second surface 5 of the circuit board 1. Naturally, holes may be formed by laser or mechanical drilling at a predetermined connection position before bonding so that the connector 20 can easily pass through the adhesive sheet 19. The electrically conductive or thermally conductive sharp connector 20 can be of any shape and configuration. This kind of connection provides a thermal conduction path for the sandwich element 17 to act as a ground potential, especially when electrically connected to the ground plane (s), and to conduct heat generated by the transistor to the sandwich element 17, It further improves the electrical and thermal performance of the resulting plastic cavity down chip carrier.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 단단한 열 확산기 소자는 2개 또는 그 이상의 제 2 열 전도성 시트를 사용하여 형성될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 열 전도성 시트(23)는 제 1 접착 시트(25)를 사용하여 제 1 열 전도성 시트(22)에 접착되며, 부가적인 제 2 열 전도성 시트(22)는 부가적인 제 1 접착 시트(26)를 사용하여 제 2 열 전도성 시트(23)에 접착된다. 또한, 2개의 제 2 열 전도성 시트(23,24)는 전자 칩을 수용하기 위하여 시트들(23,24)을 통과하는 홀(27)을 갖는다. 접착 촉진층(29), 예를 들면, 산화층 또는 결합제층은 접착 특성을 향상시키기 위해 제 1 및 제 2 열 전도성 시트의 표면 상에 각각 형성될 수 있다. 그러므로, 2개의 제 2 열 전도성 시트(23,24)를 갖는 단단한 열 확산기 소자(28)가 형성된다. 이 단계에서, 단단한 열 확산기 소자(28)는 캐비티 다운 플라스틱 칩 캐리어를 만들기 위한 제 2 접착 시트(31)를 사용하여 플라스틱 회로 기판(30)에 접착될 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 제 1 접착 시트(23,24)는 프리프레그인 반면, 제 2 접착 시트(31)는 프리프레그 또는 프리프레그들로 형성되지 않은 접착 물질이다.According to a preferred embodiment of the invention, the rigid heat spreader element can be formed using two or more second thermally conductive sheets. As shown in FIG. 6, the second thermally conductive sheet 23 is bonded to the first thermally conductive sheet 22 using the first adhesive sheet 25, and the additional second thermally conductive sheet 22 is An additional first adhesive sheet 26 is used to bond to the second thermally conductive sheet 23. In addition, the two second thermally conductive sheets 23 and 24 have holes 27 passing through the sheets 23 and 24 to accommodate the electronic chip. An adhesion promoter layer 29, for example an oxide layer or a binder layer, may be formed on the surfaces of the first and second thermally conductive sheets, respectively, to improve the adhesion properties. Therefore, a rigid heat spreader element 28 having two second thermally conductive sheets 23 and 24 is formed. In this step, the rigid heat spreader element 28 can be bonded to the plastic circuit board 30 using a second adhesive sheet 31 to make the cavity down plastic chip carrier. As described above, the first adhesive sheets 23 and 24 are prepregs, while the second adhesive sheets 31 are adhesive materials not formed of prepregs or prepregs.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 칩 캐리어는 단일 칩 패키지로 제한되는 것은 아니며 다중 칩 패키지도 포함한다. 다중 칩 패키지의 통상적인 예가 도 7에 도시되어 있다. 회로 기판(32)은 반도체 칩을 각각 수용할 수 있는 2개의 개 구(33,34)를 갖는다. 압력과 열을 사용하여, 열 확산기 샌드위치 소자(35)가 접착 시트(36)에 의해 회로 기판(32)에 부착되어, 2칩 칩 캐리어를 제조하기 위해 사용될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the chip carrier is not limited to a single chip package but also includes a multichip package. A typical example of a multichip package is shown in FIG. The circuit board 32 has two openings 33 and 34 that can each accommodate a semiconductor chip. Using pressure and heat, a heat spreader sandwich element 35 can be attached to the circuit board 32 by an adhesive sheet 36 and used to make a two chip chip carrier.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 칩 캐리어는 산업적인 대량 생산을 위해 접착 시트에 의해 회로 기판 패널에 샌드위치 소자 패널을 부착시킴으로써 형성될 수 있다. 패널은 임의의 형태 또는 구성, 예를 들면 스트라이프 형태 등일 수 있다. 그러나, 그러한 경우에, 대형 회로 기판 패널이 휨 문제를 자연스럽게 확대시키기 때문에 접착 시트의 신중한 선택이 더욱 요구될 것이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the chip carrier can be formed by attaching a sandwich element panel to a circuit board panel by an adhesive sheet for industrial mass production. The panel can be of any shape or configuration, for example a stripe shape or the like. However, in such cases, careful selection of adhesive sheets will be further required because large circuit board panels naturally expand the warping problem.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 캐비티 다운 회로 보드(소위 기판)는 관련 분야의 당업자들에 의해 응용될 수 있는, 저항 장치, 필터, 또는 오실레이터, 레이저 다이오드, 수직 캐비티 표면 방사 레이저 등과 같은 전자적, 광학적 또는 광전자 장치의 임의의 다른 칩 타입들도 또한 수용할 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, a cavity down circuit board (so-called substrate) is an electronic device such as a resistor device, a filter or an oscillator, a laser diode, a vertical cavity surface emitting laser, or the like, which can be applied by those skilled in the art. Any other chip type of optical or optoelectronic device may also be accommodated.

본 발명의 새로운 형태가 하나 또는 그 이상의 특정한 실시예들을 참조로 기재되었지만, 관련 기술 분야의 당업자들은 본 발명의 다양한 응용 및 변경이 가능한 것으로 이해해야 한다. 그러므로, 본 발명의 범위는 하기의 청구항들에 의해서만 제한되어야 한다.Although a new form of the invention has been described with reference to one or more specific embodiments, those skilled in the art should understand that various applications and modifications of the invention are possible. Therefore, the scope of the present invention should be limited only by the following claims.

상기 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 먼저 2개 또는 다수의 열 전도성 시트를 접착시키고 그 다음에 단단한 열 확산 소자를 회로 보드와 접착시킴으로써, 우수한 열 소산 능력과 작은 중량을 가지며, 휨과 비틀림이 없는, 제조 비용이 낮 은 플라스틱 캐비티 다운 칩 캐리어를 형성할 수 있다.As described above, according to the present invention, by first bonding two or a plurality of thermally conductive sheets and then bonding a hard heat diffusion element with the circuit board, it has excellent heat dissipation ability and a small weight, and is warped and twisted. Can produce a low cost plastic cavity down chip carrier.

Claims (6)

캐비티 다운 플라스틱 칩 캐리어를 제조하기 위해 단단한 열 확산기 소자를 회로 보드에 부착시키는 방법에 있어서,A method of attaching a rigid heat spreader element to a circuit board for manufacturing a cavity down plastic chip carrier, 제1 표면 및 상기 제1 표면에 맞대어 있는 제2 표면과, 칩을 수용하기 위해 사용되는 개구를 갖는 플라스틱 회로 기판을 제공하는 단계 -상기 개구는 상기 플라스틱 회로 기판을 관통함- 와,Providing a plastic circuit board having a first surface and a second surface opposed to the first surface and an opening used to receive the chip, the opening penetrating the plastic circuit board; 제1 표면 및 상기 제1 표면에 맞대어 있는 제2 표면을 갖는 제1 열 전도성 시트를 제공하는 단계와,Providing a first thermally conductive sheet having a first surface and a second surface opposed to the first surface; 제1 표면 및 상기 제1 표면에 맞대어 있는 제2 표면과, 상기 칩을 수용하기 위한 개구를 갖는 제2 열 전도성 시트를 제공하는 단계 -상기 개구는 상기 제2 열 전도성 시트를 관통함- 와,Providing a second thermally conductive sheet having a first surface and a second surface against the first surface and an opening for receiving the chip, the opening penetrating the second thermally conductive sheet; 섬유 보강 수지로 형성된 적어도 하나의 프리프레그(prepreg)층인 제1 접착 시트를 이용하여, 상기 제1 열 전도성 시트의 상기 제1 표면을 상기 제2 열 전도성 시트의 상기 제2 표면에 접착시키는 단계와,Bonding the first surface of the first thermally conductive sheet to the second surface of the second thermally conductive sheet using a first adhesive sheet that is at least one prepreg layer formed of a fiber reinforced resin; , 프리프레그 없이 형성된 제2 접착 시트를 이용하여, 상기 제2 열 전도성 시트의 상기 제1 표면을 상기 회로 기판의 상기 제2 표면에 접착시키는 단계Bonding the first surface of the second thermally conductive sheet to the second surface of the circuit board using a second adhesive sheet formed without prepreg 를 포함하는, 단단한 열 확산기 소자를 회로 기판에 부착시키는 방법.And attaching the rigid heat spreader element to the circuit board. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 접착 시트는 적어도 하나의 프리프레그로 형성되는, 단단한 열 확산기 소자를 회로 기판에 부착시키는 방법.The method of claim 1, wherein the first adhesive sheet is formed of at least one prepreg. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 접착 시트는 적어도 하나의 접착층으로 형성되는, 단단한 열 확산기 소자를 회로 기판에 부착시키는 방법.The method of claim 1, wherein the second adhesive sheet is formed of at least one adhesive layer. 캐비티 다운 플라스틱 칩 캐리어를 제조하기 위해 단단한 열 확산기 소자를 회로 보드에 부착시키는 방법에 있어서,A method of attaching a rigid heat spreader element to a circuit board for manufacturing a cavity down plastic chip carrier, 제1 표면 및 상기 제1 표면에 맞대어 있는 제2 표면과, 칩을 수용하기 위해 사용되는 개구를 갖는 플라스틱 회로 기판을 제공하는 단계 -상기 개구는 상기 플라스틱 회로 기판을 관통함- 와,Providing a plastic circuit board having a first surface and a second surface opposed to the first surface and an opening used to receive the chip, the opening penetrating the plastic circuit board; 제1 표면 및 상기 제1 표면에 맞대어 있는 제2 표면을 갖는 제1 열 전도성 시트를 제공하는 단계와,Providing a first thermally conductive sheet having a first surface and a second surface opposed to the first surface; 다수의 제2 열 전도성 시트를 제공하는 단계 -상기 다수의 제2 열 전도성 시트 각각은 제1 표면 및 상기 제1 표면에 맞대어 있는 제2 표면과 상기 칩을 수용하기 위한 개구를 포함함- 와,Providing a plurality of second thermally conductive sheets, each of the plurality of second thermally conductive sheets including a first surface and a second surface abutting the first surface and an opening for receiving the chip; 적어도 하나의 프리프레그층인 제1 접착 시트를 이용하여, 상기 제1 열 전도성 시트의 상기 제1 표면을 상기 다수의 제2 열 전도성 시트중 하나의 상기 제2 표면에 접착시키는 단계 -상기 다수의 제2 열 전도성 시트는 추가적인 제1 접착 시트로 서로 접착되어 있으며, 상기 접착 단계 이후 상기 제1 열 전도성 시트의 상기 제2 표면 및 상기 다수의 제2 열 전도성 시트중 하나의 상기 제1 표면은 공기중에 노출됨- 와,Bonding the first surface of the first thermally conductive sheet to the second surface of one of the plurality of second thermally conductive sheets using a first adhesive sheet that is at least one prepreg layer; The second thermally conductive sheets are bonded to each other with an additional first adhesive sheet, wherein after the adhering step the second surface of the first thermally conductive sheet and the first surface of one of the plurality of second thermally conductive sheets are air Exposed during 프리프레그 없이 형성된 제2 접착 시트를 이용하여, 상기 다수의 제2 열 전도성 시트중 하나의 상기 제1 표면을 상기 회로 기판의 상기 제2 표면에 접착시키는 단계Bonding the first surface of one of the plurality of second thermally conductive sheets to the second surface of the circuit board using a second adhesive sheet formed without prepreg 를 포함하는, 단단한 열 확산기 소자를 회로 기판에 부착시키는 방법.And attaching the rigid heat spreader element to the circuit board. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 접착 시트는 적어도 하나의 프리프레그로 형성되는, 단단한 열 확산기 소자를 회로 기판에 부착시키는 방법.5. The method of claim 4, wherein the first adhesive sheet is formed of at least one prepreg. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 접착 시트는 적어도 하나의 접착층으로 형성되는, 단단한 열 확산기 소자를 회로 기판에 부착시키는 방법.The method of claim 4, wherein the second adhesive sheet is formed of at least one adhesive layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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