KR100778912B1 - Semiconductor Package and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 패키지와 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 와이어 본딩을 하지 않고 플립칩 인터컨넥션(Flip Chip Interconnection) 방식으로 복수개의 칩을 적층구조로 형성하여 소형화 및 고집적화를 구현할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a semiconductor package and a method of manufacturing the same, and to miniaturization and high integration by forming a plurality of chips in a stacked structure by flip chip interconnection without wire bonding.
이를 위해 본 발명은, 사각판형의 몸체를 이루는 몰딩부와, 상기 몰딩부의 하면과 상면 각각에 그의 배면부가 외부로 노출되도록 서로 대향 설치된 제 1칩 및 제 4칩과, 상기 제 1칩과 제 4칩 사이에서 각각 제 1칩 및 제 4칩의 전면부에 솔더범프를 매개로 부착됨과 더불어 각 배면부가 접착제에 의해 서로 접착되는 제 2칩 및 제 3칩과, 각각의 내측단이 몰딩부 내에서 상기 제 1칩과 제 4칩의 가장자리 부분에 솔더범프를 매개로 연결됨과 더불어 외측단은 상기 몰딩부의 측면부 외부로 노출되도록 설치된 PCB와, 상기 PCB의 노출된 부위 하부에 부착되는 복수개의 솔더범프를 포함하여 구성된 반도체 패키지가 제공된다.To this end, the present invention, the molding portion forming a rectangular plate-shaped body, the first chip and the fourth chip and the first chip and the fourth chip which are opposite to each other so that the rear portion is exposed to the outside on each of the lower surface and the upper surface of the molding portion, the first chip and the fourth The second chip and the third chip which are attached to the front surface of the first chip and the fourth chip between the chips through the solder bumps, and each rear part is bonded to each other by an adhesive, and each inner end of the chip is in the molding part. A solder bump is connected to the edges of the first chip and the fourth chip through the solder bumps, and an outer end of the first chip and the fourth chip is connected to the outside of the molding part, and a plurality of solder bumps are attached to the lower portion of the PCB. There is provided a semiconductor package configured to include.
반도체, 패키지, 플립칩Semiconductor, Package, Flip Chip
Description
도 1은 본 발명에 따른 반도체 패키지의 일 실시예의 구성을 나타낸 요부 종단면도1 is a longitudinal cross-sectional view showing main parts of an embodiment of a semiconductor package according to the present invention;
도 2a 내지 도 2f는 도 1의 반도체 패키지의 제조과정을 순차적으로 나타내는 도면2A through 2F sequentially illustrate a process of manufacturing the semiconductor package of FIG. 1.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 패키지의 다른 실시예를 나타낸 요부 종단면도
3 is a longitudinal sectional view showing main parts of another embodiment of a semiconductor package according to the present invention;
* 도면의 주요부분의 참조부호에 대한 설명 *Explanation of Reference Symbols in Major Parts of Drawings
1 - 몰더부 2, 200 - PCB1-
3 - 솔더범프 11 - 제 1칩 3-solder bump 11-1st chip
12 - 제 2칩 13 - 제 3칩 12-2nd chip 13-3rd chip
14 - 제 4칩 11a, 12a, 14b,14a - 솔더범프14-
21, 210 - 배출공21, 210-Outlet
본 발명은 반도체 패키지와 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 와이어 본딩을 하지 않고 플립칩 인터컨넥션(Flip Chip Interconnection) 방식으로 복수개의 칩을 적층구조로 형성한 반도체 패키지와 이 반도체 패키지를 제조하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
주지하는 바와 같이, 근래의 전자제품의 소형화 및 다기능화 추세에 따라 여기에 사용되는 반도체 패키지 또한 소형화 및 고집적화의 요구를 부여받고 있으며, 이에 따라 반도체 산업에서 반도체 패키지의 패키징 기술도 이러한 소형화 및 고집적화에 대한 요구에 부응하는 방향으로 개발이 이루어지고 있다. As is well known, according to the trend of miniaturization and multifunctionalization of electronic products in recent years, the semiconductor package used therein is also required to be miniaturized and highly integrated, and accordingly, the packaging technology of the semiconductor package in the semiconductor industry is also required for such miniaturization and integration Development is being made to meet the demand.
현재에는 이러한 요구에 따라 칩 크기에 거의 근접한 CSP(Chip Size Package) 패키지 및 SCSP(Stacked Chip Size Package) 패키지 등이 개발되어 사용되고 있다.Currently, chip size package (CSP) packages and stacked chip size package (SCSP) packages, which are close to the chip size, have been developed and used according to these requirements.
그런데, 상기와 같은 종래의 반도체 패키지들은 와이어본딩 또는 플립칩 방식을 사용하여 통상 1 또는 2개 층으로만 구성되는 바, 어느 정도의 소형화에는 성공하고 있으나 고집적화에는 한계가 있었다.
By the way, the conventional semiconductor packages as described above are usually composed of only one or two layers using a wire bonding or flip chip method, it is successful in miniaturization to some extent, but there is a limit to high integration.
이에 본 발명은 상기와 같은 반도체 산업상의 요구에 부응하여, 적어도 4개 이상의 칩을 적층구조로 패키징함으로써 더욱 고집적화되고 실장 신뢰성이 향상될 수 있는 반도체 패키지 및 그의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor package and a method of manufacturing the same, which are more integrated and have improved mounting reliability by packaging at least four or more chips in a stacked structure in response to the demands of the semiconductor industry.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 한 관점에 따르면, 사각판형의 몸체를 이루는 몰딩부; 상기 몰딩부의 하면과 상면 각각에 그의 배면부가 외부로 노출되도록 서로 대향 설치된 제 1칩 및 제 4칩; 상기 제 1칩과 제 4칩 사이에서 각각 제 1칩 및 제 4칩의 전면부에 솔더범프를 매개로 부착됨과 더불어 각 배면부가 접착제에 의해 서로 접착되는 제 2칩 및 제 3칩; 일단은 몰딩부 내에서 상기 제 1칩과 제 4칩의 가장자리 부분의 사이에 솔더범프를 매개로 연결되고, 타단은 상기 몰딩부의 측면부 외부로 노출되도록 설치되는 다수개의 PCB; 그리고, 상기 PCB의 노출된 부위 하부에 부착되는 복수개의 솔더범프를 포함하여 구성된 반도체 패키지가 제공된다.According to an aspect of the present invention to achieve the above object, a molding forming a body of a square plate; A first chip and a fourth chip disposed on the lower surface and the upper surface of the molding part so as to face each other so that their rear parts are exposed to the outside; A second chip and a third chip attached between the first chip and the fourth chip by solder bumps to the front surfaces of the first chip and the fourth chip, respectively, and the rear parts of the first chip and the fourth chip adhered to each other by an adhesive; A plurality of PCBs, one end of which is connected between the edges of the first chip and the fourth chip through a solder bump in a molding part, and the other end of the PCB is exposed to the outside of the side part of the molding part; In addition, a semiconductor package including a plurality of solder bumps attached to a lower portion of an exposed portion of the PCB is provided.
여기서, 상기 PCB에는 그의 내측단에서 외측단으로, 또는 내측단에서 외측 상부면으로 관통하는 배출공이 형성되어, 패키지 내에서 발생할 수 있는 수분 배출이 용이하도록 되어 있다.Here, the PCB is formed with a discharge hole penetrating from the inner end to the outer end, or from the inner end to the outer upper surface, to facilitate the discharge of moisture that may occur in the package.
또한, 본 발명의 다른 한 관점에 따르면, 제 1칩의 전면부에 솔더범프를 매개로 제 2칩의 전면부를 접합하는 단계; 상기 제 1칩의 전면부 가장자리에 솔더범프를 매개로 PCB를 접합하는 단계; 접착제로 상기 제 2칩의 배면부에 제 3칩의 배면부를 부착시키는 단계; 상기 제 3칩의 전면부에 솔더범프를 매개로 제 4칩의 전면부를 접합시킴과 동시에 제 4칩의 전면부 가장자리를 솔더범프를 매개로 상기 PCB 내측단과 접합시키는 단계; 상기 제 1,2,3,4칩 및 PCB에 몰딩재를 사용하여 몰 딩부를 형성시키는 단계; 상기 몰딩부 외측에 위치하는 PCB 하부에 솔더범프를 형성시키는 단계를 포함하여 구성된, 상기 반도체 패키지를 제조하는 방법이 제공된다.Further, according to another aspect of the invention, the step of bonding the front portion of the second chip via the solder bump to the front surface of the first chip; Bonding a PCB to the front edge of the first chip through solder bumps; Attaching a back portion of a third chip to a back portion of the second chip with an adhesive; Bonding the front surface of the fourth chip to the front surface of the third chip through the solder bumps, and bonding the front edge of the fourth chip to the inner end of the PCB through the solder bumps; Forming a molding part by using a molding material on the first, second, third, and fourth chips and the PCB; A method of manufacturing the semiconductor package is provided, including forming solder bumps on a lower portion of a PCB positioned outside the molding part.
여기서, 상기 몰딩부는 언더필(underfill) 방식으로 형성될 수 있는데, 이 경우에는 패키지 내부의 복잡한 공간에 공극이 생기지 않게 되므로 상기 PCB에 배출공을 형성해줄 필요가 없으며, 칩과 솔더범프 등의 열팽창계수(CTE) 차에 의한 스트레스가 감소된다.
In this case, the molding part may be formed by an underfill method. In this case, since the voids do not occur in the complex space inside the package, there is no need to form the discharge hole in the PCB, and the coefficient of thermal expansion such as chips and solder bumps. (CTE) The stress caused by the difference is reduced.
이하, 본 발명에 따른 반도체 패키지 및 그의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a semiconductor package and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 패키지를 나타내는 단면도로, 본 발명의 반도체 패키지는 4개의 칩이 플립칩 방식으로 적층 형성된 와이어리스 4스택 패키지(wireless 4 stack package)라 할 수 있다.1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor package according to the present invention. The semiconductor package of the present invention may be referred to as a wireless 4 stack package in which four chips are stacked in a flip chip manner.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 반도체 패키지는, 사각판형의 몸체를 이루는 몰더부(1)의 하부면과 상부면 각각에는 제 1칩(11)과 제 4칩(14)이 그 배면이 외부로 노출되도록 설치되고, 이 제 1칩(11)과 제 4칩(14)의 사이에는 이들보다 작은 크기의 제 2칩(12)과 제 3칩(13)이 나란하게 설치되어 있으며, 몰더부(1)의 측면부에는 그의 외측 하부에 복수개의 솔더범프(3)가 형성된 PCB(2)가 설치된 구조로 되어 있다.That is, in the semiconductor package of the present invention, as shown in FIG. The back surface is installed to be exposed to the outside, and between the
여기서, 상기 제 1칩(11)과 제 4칩(14)의 전면부 가장자리 부분에는 복수개 의 솔더범프(11a, 14a)가 형성되어, 이 솔더범프(11a, 14a)에 의해 몰더부(1) 내부에서 상기 PCB(2)의 내측단과 제 1,4칩(11, 14)이 연결된다.Here, a plurality of
그리고, 상기 제 2칩(12)과 제 3칩(13)은 그들의 배면이 에폭시 수지(15)와 같은 접착제에 의해 서로 접착되어 있으며, 제 2칩(12)은 그의 전면부에 형성된 솔더범프(12a)에 의해 제 1칩(11)에 접합되고, 제 3칩(13)은 제 4칩(14)에 형성된 솔더범프(14b)에 의해 제 4칩(14)의 전면부에 접합된다. The
또한, 상기 PCB(2)에는 그의 내측단에서 외측단으로 관통하는 배출공(21)이 형성되어 있는 바, 이 배출공(21)은 상기 솔더범프(11a, 12a, 14b, 14a)들에 의해 복잡해진 몰더부(1) 내부에서 발생할 수 있는 공극에 차게 되는 수분을 용이하게 배출하기 위해 형성된다.In addition, a
물론, 상기 칩(11, 12, 13, 14)들이 접합되는 부분을 언더필(underfill) 방식으로 채워 몰더부(1)를 형성시키는 경우에는 내부 공간에 공극이 발생할 우려가 없으므로 PCB(2)에 별도의 배출공(21)을 형성할 필요가 없으며, 이 경우 부가적으로 칩과 솔더범프 등의 열팽창계수(CTE) 차이에 의한 스트레스를 줄일 수 있는 이점도 얻게 된다.Of course, when forming the
한편, 상기 솔더범프(11a, 12a, 14b, 14a)들은 볼 형상으로 웨이퍼 상태에서 각 칩에 형성된다.
On the other hand, the solder bumps (11a, 12a, 14b, 14a) are formed in each chip in a wafer shape in a ball shape.
상기와 같이 구성된 반도체 패키지의 제조방법에 대해 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 설명하면 다음과 같다. A method of manufacturing a semiconductor package configured as described above will be described with reference to FIGS. 2A through 2F.
먼저, 칩 준비단계로서 웨이퍼 상태로 각 칩에 솔더범프(11a, 12a, 14a, 14b)를 형성시킨 후 절단작업(wafer sawing)을 통해 칩들을 준비한다.First, as the chip preparation step,
그 다음으로, 도 2a에 도시된 바와 같이 제 1칩(11)과 제 2칩(12)을 접합시킨다.Next, as shown in FIG. 2A, the
이어, 도 2b에 도시된 것과 같이 상기 제 1칩(11)의 전면부 가장자리를 따라 형성된 솔더범프(11a)를 매개로 PCB(2)를 제 1칩(11)과 연결되도록 접합시킨다.Subsequently, as shown in FIG. 2B, the PCB 2 is bonded to the
이 상태에서 도 2c에 도시된 것과 같이, 상기 제 2칩(12)의 배면에 접착제로서 에폭시 수지(15)를 도포하여 제 3칩(13)의 배면을 접합시킨다.In this state, as shown in FIG. 2C, an
이와 다르게, 상기 제 2칩(12)과 제 3칩(13)을 접착시키기 위한 접착제로서 상기 에폭시수지와 함께 필름 접착제(film adhesive)를 사용할 수도 있을 것이다.Alternatively, a film adhesive may be used together with the epoxy resin as an adhesive for bonding the
그리고,도 2d에 도시된 것과 같이, 상기 제 3칩(13)의 전면부와 PCB(2)의 내측단 상부에 제 4칩(14)을 부착시킨 후, 이를 몰딩작업을 위한 금형(미도시)에 넣어 도 2e에 도시된 것과 같이 몰더부(1)를 형성시킨다. And, as shown in Figure 2d, after attaching the
끝으로, 상기 PCB(2)의 외측부 하부에 마더보드 실장을 위한 솔더범프(3)를 형성시킴으로써 패키지 제조작업이 완료된다.Finally, the package manufacturing operation is completed by forming a solder bump (3) for mounting the motherboard under the outer portion of the PCB (2).
한편, 상기 몰더부(1)를 형성하는 작업은 상기와 같이 금형에 의하지 않고, 칩(11, 12, 13, 14)들의 접합부위를 언더필(underfill) 방식으로 채움으로써도 가능하며, 이 경우 전술한 바와 같이 PCB(2)에 배출공(21)을 형성할 필요가 없게 된다.On the other hand, the operation of forming the
전술한 반도체 패키지 및 그의 제조방법의 실시예의 설명은 단지 예시 목적 이며 본 발명은 이에 국한되지 아니하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능할 것이다.The description of the embodiments of the above-described semiconductor package and its manufacturing method is for illustrative purposes only, and the present invention is not limited thereto, and various changes and implementations may be made without departing from the spirit of the present invention.
예컨대, 도 3은 본 발명의 반도체 패키지의 다른 실시예를 보여주고 있는 것으로, 이 실시예의 반도체 패키지는 다른 구성부는 전술한 첫번째 실시예와 동일하나, PCB(200)에 형성되는 배출공(210)이 그의 내측단에서 외측 상부면으로 관통하도록 형성되어 있다는 것이 다르다.
For example, Figure 3 shows another embodiment of the semiconductor package of the present invention, the semiconductor package of this embodiment, the other components are the same as the first embodiment described above, but the
상기와 같은 본 발명의 반도체 패키지는 다음과 같은 이점들을 갖는다.The semiconductor package of the present invention as described above has the following advantages.
첫째, 와이어본딩을 하지 않고 플립칩(Flip Chip) 연결방식을 이용하므로 소자간의 연결 길이가 단축되어 잡음성분이 줄어들게 되고 전기적인 성능이 우수해짐과 더불어, 여러가지 다른 형태의 디자인 변형이 용이하고 응용 영역이 넓어진다.First, since the flip chip connection method is used without wire bonding, the connection length between devices is shortened, noise component is reduced, and electrical performance is excellent. This widens.
둘째, 제 1칩(11)과 제 4칩(14)의 배면이 패키지 외측으로 향하고 있으므로 몰더부(1)를 칩 높이와 동일하게 형성할 수 있으며, 이에 따라 패키지의 두께를 최소화할 수 있다.Second, since the rear surfaces of the
셋째, 패키지를 실장하여 가동했을 때 발생하는 열을 제 1,4칩(11, 14)들의 배면을 통해 방출하게 되어 열배출 성능도 향상된다.
Third, heat generated when the package is mounted and operated is discharged through the back of the first and
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