KR100763961B1 - TBGA semiconductor package and the fabrication method of the same - Google Patents
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Abstract
티비지에이 반도체 패키지와 이의 제조방법를 개시한다. 본 발명은 적어도 하나 이상의 프레임;과, 이 프레임상에 부착되는 것으로 필름과, 필름상에 패턴화된 회로패턴층과, 회로패턴층이외의 부분에 형성되는 광솔더레지스터로 된 회로테이프;와, 회로테이프를 관통하며, 내측벽에 도전성을 가지는 도전층이 형성된 비아홀내에 충진되는 솔더재;와, 솔더재와 접합되는 솔더볼;과, 프레임상에 형성된 캐비티내에 실장되어 솔더볼과 통전되는 반도체 칩을 가지는 반도체 패키지와 이의 제조방법에 관한 것이다. A TV package and a method of manufacturing the same are disclosed. The present invention provides a display device comprising: at least one frame; and a circuit tape comprising a film, a circuit pattern layer patterned on the film, and a photosolder register formed on a portion other than the circuit pattern layer; A solder material penetrating through the circuit tape and filled in a via hole having a conductive layer on the inner wall thereof, a solder ball bonded to the solder material, and a semiconductor chip mounted in a cavity formed on a frame and energizing the solder ball; A semiconductor package and a method of manufacturing the same.
티비지에이, 비아홀, 비아플러깅, 플립칩TV, Via Hole, Via Plugging, Flip Chip
Description
도 1은 종래의 티비지에이 반도체 패키지를 개략적으로 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional TVA semiconductor package;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 티비지에이 반도체 패키지를 절제하여 개략적으로 도시한 단면도, 2 is a schematic cross-sectional view of a TVV semiconductor package according to an embodiment of the present disclosure;
도 3a 내지 도 3h는 도 2의 반도체 패키지를 단계별로 제조한 이후의 상태를 도시한 것으로서,3A to 3H illustrate a state after manufacturing the semiconductor package of FIG. 2 step by step.
도 3a는 필름상에 구리호일이 부착된 이후의 상태를 도시한 단면도,Figure 3a is a cross-sectional view showing a state after the copper foil is attached on the film,
도 3b는 도 3a의 필름에 비아홀을 형성시킨 이후의 상태를 도시한 단면도,3B is a cross-sectional view illustrating a state after forming a via hole in the film of FIG. 3A;
도 3c는 도 3b의 비아홀내에 도전층을 형성시킨 이후의 상태를 도시한 단면도,3C is a cross-sectional view illustrating a state after forming a conductive layer in the via hole of FIG. 3B;
도 3d는 도 3c의 필름에 포토레지스터를 도포, 노광, 현상 및 배면코팅한 이후의 상태를 도시한 단면도,3D is a cross-sectional view showing a state after applying, exposing, developing, and back coating a photoresist to the film of FIG. 3C;
도 3e는 도 3d의 필름에 에칭 및 박리한 이후의 상태를 도시한 단면도,3E is a cross-sectional view showing a state after etching and peeling off the film of FIG. 3D;
도 3f는 도 3e의 필름에 광솔더레지스터를 도포한 이후의 상태를 도시한 단면도,3F is a cross-sectional view illustrating a state after applying a photosolder register to the film of FIG. 3E;
도 3g는 도 3f의 필름에 다중도금층을 형성한 이후의 상태를 도시한 단면도, Figure 3g is a cross-sectional view showing a state after forming a multi-plated layer on the film of Figure 3f,
도 3h는 도 3g의 필름에 프레임이 부착되고, 비아홀에 솔더재가 충진된 이후의 상태를 도시한 단면도,3H is a cross-sectional view illustrating a state after the frame is attached to the film of FIG. 3G and the solder material is filled in the via hole;
도 4는 도 2의 반도체 패키지를 제조하는 과정을 순차적으로 도시한 순서도.4 is a flowchart sequentially illustrating a process of manufacturing the semiconductor package of FIG. 2.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명><Brief description of the main parts of the drawing>
10,20...반도체 패키지 11,21...회로테이프10,20
12,300...접착부재 13,23,310...프레임12,300
14,24...반도체 칩 15...와이어14,24
16...몰딩재 17,27...솔더볼16
21a,31...고분자 필름 21b,37...회로패턴층21a, 31
21c,38...광솔더레지스터 32...금속호일21c, 38 Optical Solder Register 32 Metal Foil
33,200...비아홀 34,230...도전층33,200 ... Viahall 34,230 ... Conductor Floor
35...솔더레지스터 36...배면코팅재35 Solder register 36 Back coating material
39,210,320...도금층 220...솔더재39,210,320 ... plated
본 발명은 티비지에이 반도체 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회로테이프와 프레임과의 결합시 비아홀에 솔더재의 충진율을 향상시키도록 별도의 도전층을 형성시킨 티비지이이 반도체 패키지와 이의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a TVA semiconductor package, and more particularly, to a TVI semiconductor package and a method of manufacturing the same, in which a separate conductive layer is formed to improve a filling rate of a solder material in a via hole when a circuit tape and a frame are combined. will be.
통상적으로, 티비지에이(TBGA, tape ball grid array) 반도체 패키지는 회로 패턴층이 형성된 회로테이프가 열을 방출하는 방열판(heat sink)상에 직접적으로 부착되는 원피스형(one-piece type)과, 지지역할을 하는 스티프너(stiffener)와 방열판으로 된 복수개의 프레임상에 부착되는 투피스형(two-piece type)으로 분류할 수 있다. Typically, a tape ball grid array (TBGA) semiconductor package is a one-piece type in which a circuit tape on which a circuit pattern layer is formed is directly attached onto a heat sink for dissipating heat. It can be classified into a two-piece type attached to a plurality of frames of stiffeners and heat sinks.
이러한 티비지에이 반도체 패키지는 프레임에 형성된 캐비티(cavity)를 통하여 반도체 칩이 실장되고, 반도체 칩과 회로테이프의 회로패턴층이 와이어에 의하여 전기적으로 접속되고, 회로패턴층에 연결된 솔더볼 랜드부에 솔더볼이 부착되는 구조이다. In this TV package, a semiconductor chip is mounted through a cavity formed in a frame, a circuit pattern layer of the semiconductor chip and a circuit tape are electrically connected by wires, and solder balls are connected to a solder ball land part connected to the circuit pattern layer. It is a structure to be attached.
도 1은 종래의 원피스형 티비지에이 반도체 패키지(10)를 도시한 것이다. 1 illustrates a conventional one-piece
도면을 참조하면, 상기 반도체 패키지(10)는 회로패턴층이 형성된 회로테이프(11)와, 상기 회로테이프(11)의 아랫면에 접착부재(12)를 매개로 하여 부착되는 프레임(13)과, 상기 프레임(13)에 형성된 캐비티(13a)에 실장되는 반도체 칩(14)과, 상기 회로테이프(11)와 반도체 칩(14)을 와이어본딩시키는 와이어(15)와, 와이어본딩되는 부분을 몰딩하는 몰딩재(16)와, 상기 회로테이프(11)에 부착되는 솔더볼(17)을 포함한다.Referring to the drawings, the
이러한 구조를 가지는 반도체 패키지(10)는 전기적 성능을 보완하기 위하여 회로테이프(11)에 비아홀(via hole)을 형성시키고, 이 비아홀에 도전성을 가지는 솔더재, 예컨대 솔더페이스트나, 솔더볼을 충진 및 용융시킨다음에 일부 솔더볼(17)과 부착시켜 접지역할을 수행하게 한다. 이렇게 솔더재를 비아홀에 충진시키는 공정을 비아 플러깅 공정(via pulgging process)이라고 한다. 비아 플러깅 공정을 수행하는 방법으로는 스크린 인쇄법이나, 솔더볼을 주입하는 방법등이 있다. The
그런데, 종래의 티비지에이 반도체 패키지(10)는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.By the way, the
상기 회로테이프(11)는 폴리이미드와 같은 박막의 고분자 필름상에 구리호일을 부착시키고, 다수개의 비아홀을 형성시킨다. 그리고, 비아홀 내부에는 솔더재를 충진시켜서 소정의 온도에서 용융시키게 된다. 이러한 비아 플러깅 공정에서 충진되는 솔더재가 응고시 비아홀의 측벽과의 경계면에서 접착이 잘 되지 않아서 보이드(void)를 다수 발생시킨다. 이것은 비아홀의 측벽이 비금속성인 고분자 필름으로 이루어지기 때문이다. 이러한 결과로서, 추후 솔더볼과의 전기적 접속에 대한 신뢰성에 문제가 있으며, 전기적 특성도 저하된다. The
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비아홀 내벽으로 도전성을 가지는 소재를 형성시켜서 비아홀내에 충진되는 솔더재와의 접착력을 높여서, 이와 부착되는 솔더볼과의 전기적 접속에 대한 신뢰성을 향상시킨 티비지에이 반도체 패키지와 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, by forming a conductive material on the inner wall of the via hole to increase the adhesion to the solder material filled in the via hole, to improve the reliability of the electrical connection with the solder ball attached thereto It is an object of the present invention to provide a GE semiconductor package and a method of manufacturing the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 티비지에이 반도체 패키지는,In order to achieve the above object, the TV package semiconductor package according to an aspect of the present invention,
적어도 하나 이상의 프레임; At least one frame;
상기 프레임상에 부착되는 것으로, 고분자 필름과, 상기 필름상에 패턴화된 금속재로 된 회로패턴층과, 상기 회로패턴층이외의 부분에 형성되는 광솔더레지스터로 된 회로테이프;A circuit tape attached to the frame, the circuit tape comprising a polymer film, a circuit pattern layer made of a metal material patterned on the film, and a photosolder register formed on a portion other than the circuit pattern layer;
상기 회로테이프를 관통하며, 내측벽에 도전성을 가지는 도전층이 형성된 비아홀내에 충진되는 솔더재; A solder material penetrating the circuit tape and filled in a via hole in which an electrically conductive layer is formed on an inner wall;
상기 솔더재와 접합되는 솔더볼; 및A solder ball bonded to the solder material; And
상기 프레임상에 형성된 캐비티에 실장되어 솔더볼과 통전되는 반도체 칩;을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a semiconductor chip mounted on the cavity formed on the frame and energized with the solder balls.
본 발명의 다른 측면에 따른 티비지에이 반도체 패키지의 제조방법은,According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a TVei semiconductor package is provided.
고분자 필름과 금속 호일을 라미네이팅시키는 제1 단계;A first step of laminating the polymer film and the metal foil;
상기 호일이 부착된 필름을 통하여 비아홀을 다수개 형성시키는 제2 단계;A second step of forming a plurality of via holes through the film to which the foil is attached;
상기 비아홀의 내측벽으로 도전성을 가지는 도전층을 형성시키는 제3 단계;A third step of forming a conductive conductive layer on the inner wall of the via hole;
상기 금속호일을 패턴화시켜서 회로패턴층을 형성시키는 제4 단계;A fourth step of patterning the metal foil to form a circuit pattern layer;
상기 필름의 아랫면에 접착제를 매개로 하여 프레임을 부착시키는 제5 단계; 및A fifth step of attaching the frame to the lower surface of the film through an adhesive; And
상기 비아홀내에 솔더재를 충진시키는 제6 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a sixth step of filling a solder material in the via hole.
게다가, 상기 도전층은 무전해도금법이나 스퍼터링법에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the conductive layer is formed by any one method selected from electroless plating and sputtering.
더욱이, 제4 단계에서는, Moreover, in the fourth step,
호일의 윗면에 포토레지스터를 도포하는 단계;Applying a photoresist to the top surface of the foil;
상기 포토레지스터를 노광 및 현상하는 단계;Exposing and developing the photoresist;
상기 포토레지스터가 도포되는 반대되는 필름의 전면에 에칭방지용 소재를 전면도포하는 단계; 및Front coating the anti-etching material on the entire surface of the opposing film to which the photoresist is applied; And
상기 호일을 에칭하여 회로패턴층을 형성하고, 잔류하는 포토레지스터와 에칭방지용 소재를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Etching the foil to form a circuit pattern layer, and removing the remaining photoresist and the material for preventing etching.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 티비지에이 반도체 패키지와 이의 제조방법을 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, a TVA semiconductor package and a method of manufacturing the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 티비지에이 반도체 패키지(20)를 도시한 것이다.2 illustrates a
도면을 참조하면, 상기 반도체 패키지(20)는 회로테이프(21)와, 상기 회로테이프(21)의 아랫면에 부착되는 프레임(23), 예컨대 방열판(heat spreader)과, 상기 프레임(23)에 형성된 캐비티(23a)에 실장되는 반도체 칩(24)을 포함한다.Referring to the drawings, the
상기 회로테이프(21)는 폴리이미드와 같은 고분자필름(21a)과, 상기 필름(21a)상에 부착되어서 패턴화된 금속호일, 이를테면 구리로 된 회로패턴층(21b)과, 상기 회로패턴층(21b)이 형성되지 않은 부분에 형성되는 광솔더레지스터(PSR,photo solder resistor,21c)를 포함한다.The
상기 반도체 칩(24)은 상기 회로패턴층(21b)과 제1 와이어(25a)에 의하여 와이어본딩되어 있다. 와이어본딩되는 부분을 포함하여 반도체 칩(24)은 몰딩재(미도시)로 몰딩되어 있다.
The
그리고, 상기 회로테이프(21)에는 비아홀(200)이 형성되어 있고, 상기 비아홀(200)의 바닥면에는 귀금속으로 된 도금층(210)이 도금되어 있다. 상기 비아홀(200)에는 솔더재(220)가 충진되고, 상기 솔더재(220)는 접지기능을 하는 솔더볼(27)과 접합되어 있다. 이때, 상기 비아홀(200)의 측벽으로는 도전성을 가지는 도전층(230)이 형성되어 있다. In addition, a via
상기 도전층(230)은 도전성이 우수한 금속재, 예컨대 구리로 형성되어 있으며, 그 두께는 0.1 내지 5 마이크로미터정도가 바람직하다. 이러한 두께를 가지는 도전층(230)은 추후 비아 플러깅 공정에서 충진되는 솔더재(220)가 용융되어 응고시 경계면에서 상호 견고하게 접촉되는 것을 가능하게 한다. 또한, 상기 도전층(230)은 무전해도금법이나, 스퍼터링법에 의해서 형성시킬 수가 있다.The
이러한 구조를 가지는 티비지에이 반도체 패키지의 제조방법을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.The manufacturing method of the TVA semiconductor package having such a structure will be described sequentially.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 예에 따른 티비지에이 반도체 패키지를 단계별로 제조한 이후의 상태를 도시한 것이고, 도 4는 이러한 단계를 순차적으로 도시한 순서도이다.3A to 3H illustrate a state after fabrication of a TVA semiconductor package in stages according to an example of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart sequentially illustrating these stages.
우선, 폴리이미드와 같은 고분자 수지로 된 필름(31)과, 금속호일, 예컨대 구리호일(32)을 각각 준비한 다음에, 상기 고분자 필름(31)의 윗면에 구리호일(32)을 라미네이팅하게 된다.(도 3a,S10)First, a
상기 구리호일(32)이 필름(31)상에 부착되면, 타발등에 의하여 비아홀(33)을 다수개 형성시킨다. 이때, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 릴타입으로 공급되는 필름(31)상에는 양 가장자리로 스프라킷 홀(sproket hole)도 공히 형성되는 것이 바람직하다.(도 3b,S20)When the
이어서, 상기 비아홀(33) 내측벽으로는 도전성을 가지는 소재로 된 도전층(34)을 형성시킨다. 상기 도전층(34)은 이를테면 구리로 된 층으로서, 그 두께는 0.1 내지 5 마이크로미터정도이다. 이러한 박막의 두께를 가지는 도전층(34)은 무전해도금법이나, 스퍼터링법에 의하여 형성시키는 것이 가능하다고 할 것이다.(도 3c,S30) Subsequently, a
상기 도전층(34)이 비아홀(33) 내부에 형성되면, 상기 구리호일(32)의 윗면에 포토레지스터(35)를 도포하고, 노광 및 현상하여 패턴을 형성시킨다. 또한, 상기 구리호일(32)과 반대되는 위치에 해당되는 필름(31)의 아랫면에는 추후 에칭시 다른 부위의 파먹힘 현상을 방지하기 위하여 배면코팅재(36)를 전면도포하게 된다.(도 3d,S40)When the
다음으로, 소정의 에칭액을 이용하여 에칭공정을 수행하게 되어서, 상기 필름(31)의 윗면에 회로패턴층(37)을 형성시키고, 이후 잔류하는 포토레지스터(35)나 배면코팅재(36)를 제거하게 된다. 이로서, 상기 필름(31)의 윗면에는 일정한 설계규칙으로 이루어진 회로패턴층(37)이 완성된다.(도 3e,S50)Next, an etching process is performed using a predetermined etching solution to form a
상기 회로패턴층(37)이 완성된 다음에는, 호일(32)중 회로패턴층(37)이 형성되지 않은 영역에 광솔더레지스터(38)를 형성시킨다. 즉, 광솔더레지스터 원소재를 상기 필름(31)상에 인쇄하고, 노광, 현상 및 건조하여서 회로패턴층(37) 이외의 부분에 광솔더레지스터(38)를 형성하게 된다.(도 3f,S60)
After the
이어서, 상기 회로패턴층(37)의 윗면에 와이어본딩성의 향상 및 산화를 방지하기 위하여 다중도금층(39)을 형성시킨다. 이를테면, 상기 회로패턴층(37)의 윗면에 하지도금층으로 니켈도금층(39a)을 형성시킨 다음에, 그 윗면에 귀금속인 금도금층(39b)을 순차적으로 형성시킨다.(도 3g,S70)Subsequently, a
다음으로, 상기 필름(31)의 아랫면에 접착제(300)를 매개로 하여 프레임(310)을 부착시킨다. 이때, 상기 프레임(310)의 윗면에는 상기 비아홀(33)과 상응한 위치에 해당되는 영역에 은도금층(320)을 형성시키는 것이 추후 솔더재와의 접착력을 향상시키기 위하여 유리하다고 할 것이다.(S80)Next, the
상기 프레임(310)상에 부착된 필름(31)에 형성된 비아홀(33)에는 비아 플러깅 공정을 통하여 솔더재(330)가 충진된다. 즉, 별도로 마련된 상기 비아홀(33)과 상응한 패턴이 형성된 스크린 마스크를 상기 회로패턴층(37)이 형성된 필름(31)상의 정위치에서 밀착시킨 다음에, 솔더볼과 플럭스가 혼합된 페이스트로 솔더재(330)를 스퀴지를 이용하여 일방향으로 밀어서 상기 비아홀(33) 내에 이를 충진시키게 된다.(도 3h,S90)The via
후속 공정으로는 상기 솔더재(330)를 용융하여 응고시킨다음, 반도체 칩을 이전의 다른 공정으로 형성된 프레임(310)의 캐비티에 실장하고, 와이어본딩 및 몰딩재를 이용하여 몰딩하여 하나의 티비지에이 반도체 패키지를 완성하게 된다. In the subsequent process, the
이상의 설명에서와 같이, 본 발명의 티비지에이 반도체 패키지와 이의 제조방법은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. As described above, the TVA semiconductor package and a method of manufacturing the same of the present invention can obtain the following effects.
첫째, 비아홀 내측벽에 도전성을 가지는 층이 형성됨에 따라 비아 플러깅 공정시 충진되는 솔더재와의 접착력이 향상된다.First, as the conductive layer is formed on the inner wall of the via hole, adhesion to the solder material filled during the via plugging process is improved.
둘째, 비아홀과 솔더볼의 경계면에서 보이드가 발생되는 현상이 최소화되어서 전기적 성능이 우수하게 되고, 반도체 패키지의 신뢰성을 확보할 수 있다.Second, voids are generated at the interface between the via hole and the solder ball, thereby minimizing electrical performance and ensuring the reliability of the semiconductor package.
셋째, 투피스형의 프레임을 사용하는 반도체 패키지 대신에 비아홀이 형성된 이중층의 구리패턴층이 형성된 필름으로 그 역할을 대신할 수 있게 되어서 제조원가가 절감된다.Third, instead of a semiconductor package using a two-piece frame, a film having a double layer copper pattern layer formed with via holes can be substituted, and manufacturing cost is reduced.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변화 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various changes and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (4)
Priority Applications (1)
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