KR100828956B1 - Ｕｓｂ 메모리 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
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    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48638—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/48639—Silver (Ag) as principal constituent
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    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48638—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/48644—Gold (Au) as principal constituent
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    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48638—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/48647—Copper (Cu) as principal constituent
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    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48638—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/48655—Nickel (Ni) as principal constituent
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    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48663—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/48664—Palladium (Pd) as principal constituent
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    • H01L2224/48699—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Aluminium (Al)
    • H01L2224/487—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Aluminium (Al) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48738—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Aluminium (Al) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/48699—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Aluminium (Al)
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    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49113—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting different bonding areas on the semiconductor or solid-state body to a common bonding area outside the body, e.g. converging wires
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    • H01L2224/83101—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus as prepeg comprising a layer connector, e.g. provided in an insulating plate member
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    • H01L2224/85009—Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/85051—Forming additional members, e.g. for "wedge-on-ball", "ball-on-wedge", "ball-on-ball" connections
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    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
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    • H01L2224/85438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399—Material
    • H01L2224/854—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/85438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
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    • H01L2224/85438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
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Abstract

본 발명은 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 ＵＳＢ 규격과 일치하면서도 경박단소화가 가능하고, 또한 다양한 응용과 메모리 용량의 확장이 간편한 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 상면에 다수의 배선 패턴이 형성된 서브스트레이트와, 서브스트레이트의 배선 패턴에 접속된 적어도 하나의 수동 소자와, 서브스트레이트의 배선 패턴에 접속된 적어도 하나의 컨트롤러와, 서브스트레이트의 배선 패턴에 접속된 적어도 하나의 플래시 메모리와, 서브스트레이트 위의 수동 소자, 컨트롤러 및 플래시 메모리를 밀봉하는 봉지부를 포함하고, 서브스트레이트의 일측 하면에 배선 패턴과 도전성 비아로 연결된 적어도 하나의 ＵＳＢ 랜드가 형성된 ＵＳＢ 메모리 패키지가 개시된다.
ＵＳＢ 메모리, ＵＳＢ 랜드, 서브스트레이트, 컨트롤러, 플래시 메모리

Description

ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법{Universal Serial Bus memory package and manufacturing method the same}
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지를 도시한 단면도 및 저면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지를 도시한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지를 도시한 단면도 및 저면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지를 도시한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지가 리셉터클(receptacle)에 결합되는 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지의 제조 방법을 도시한 플로우 챠트이다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지의 제조 방법을 도시한 순차 개략도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지의 제조 방법중 포 워드 폴디드 루프 모드(Forward Folded Loop Mode)를 이용한 와이어 본딩 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지의 제조 방법중 리버스 루프 모드(Reverse Loop Mode)를 이용한 와이어 본딩 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100;,200,300,401,402 본 발명에 의한 ＵＳＢ 메모리 패키지
110; 서브스트레이트 111; 절연층
112a, 112b; 배선 패턴 113; ＵＳＢ 랜드
114; 도전성 비아 115a,115b; 솔더 마스크
120; 수동 소자 121; 솔더
130; 컨트롤러 131; 와이어
132; 접착제 140; 플래시 메모리
141; 와이어 142; 도전성 범프
143; 접착제 150; 봉지부
260; LED 소자 500; 리셉터클
501; 상부 금속 케이스 502; 탄성 걸림턱
503; 하부 금속 케이스 504; 탄성 걸림턱
505; 절연 돌기 506; ＵＳＢ 컨택
507,508; 공간
본 발명은 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는 ＵＳＢ 규격과 일치하면서도 경박단소화가 가능하고, 또한 다양한 응용과 메모리 용량의 확장이 간편한 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 ＵＳＢ 메모리 패키지는 일단에 ＵＳＢ 플러그가 형성된 서브스트레이트와, 상기 ＵＳＢ 플러그의 외측인 서브스트레이트에 전기 접속된 플래시 메모리와, 상기 ＵＳＢ 플러그의 또다른 외측인 서브스트레에 전기 접속되어 상기 플래시 메모리 등을 제어하는 컨트롤러와, 상기 ＵＳＢ 플러그의 또다른 외측인 서브스트레이트에 전기 접속된 수동 소자와, 상기 서브스트레이트에 결합되어 상기 플래시 메모리, 컨트롤러 및 수동 소자를 보호하는 케이스 등으로 이루어져 있다.
이러한 ＵＳＢ 메모리 패키지는 잘 알려진 바와 같이 매우 다양한 형태로 제조 및 판매되고 있으나, 공통적으로 상기 ＵＳＢ 플러그가 서브스트레이트 또는 케이스의 외측으로 일정 길이 돌출된 형태를 한다. 물론, 이러한 ＵＳＢ 플러그는 컴퓨터 등에 장착된 ＵＳＢ 리셉터클에 결합되는 형태를 하며, 그 ＵＳＢ 플러그가 형성된 영역에는 플래시 메모리, 컨트롤러 또는 수동 소자 등이 전혀 실장될 수 없는 구조를 한다.
따라서, 종래의 ＵＳＢ 메모리 패키지는 크기 및 중량을 줄이는데 있어, 상 기 ＵＳＢ 플러그가 걸림돌로 작용하고 있다. 즉, 상기 ＵＳＢ 플러그로 인해, ＵＳＢ 메모리 패키지의 크기나 중량 등을 줄이는데 있어 많은 어려움이 있다.
또한, 종래의 ＵＳＢ 메모리 패키지는 플래시 메모리의 경우 TSOP(Thin Small Outline Pacakge) 또는 FBGA(Fine Ball Grid Array) 형태로 미리 형성된 반도체 패키지를 서브스트레이트에 실장하고, 또한 컨트롤러의 경우 QFP(Quad Flat Pacakge) 또는 FBGA 형태로 미리 형성된 반도체 패키지를 서브스트레이트에 실장하고 있다. 따라서, 종래의 ＵＳＢ 메모리 패키지는 TSOP 또는 FBGA에 이미 메모리 용량이 고정되어 있기 때문에, 메모리 용량을 확장시키는데 어려움이 있고, 또한 이미 완성된 반도체 패키지를 서브스트레이트에 실장하기 때문에, 제조 단가도 비싸지는 문제가 있다.
또한, 종래의 ＵＳＢ 메모리 패키지는 동작 상태를 알리는 LED 소자를 서브스트레이트에 실장하고, 이것이 케이스 외측으로 노출되도록 케이스를 만들어야 줘야 하는 불편한 문제가 있다. 물론, 상기 LED 소자와 케이스 사이의 틈으로 수분이나 외부 이물질이 쉽게 침투할 수 있는 문제도 있다.
또한, 종래의 ＵＳＢ 메모리 패키지는 ＵＳＢ 플러그가 어느 한 방향에만 형성되어 있음으로써, 사용자는 ＵＳＢ 메모리 패키지의 방향을 ＵＳＢ 리셉터클에 정확히 맞춰 결합해야 하는 불편한 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 ＵＳＢ 리셉터클에 결합되는 ＵＳＢ 플러그를 제거하는 대신 서브스트레이트의 일면에 ＵＳＢ 규격에 맞는 ＵＳＢ 랜드를 형성함으로써, 그 ＵＳＢ 랜드 위에 각종 소자를 실장할 수 있어 결국 경박단소화할 수 있는 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 패키지 형태가 아닌 다이 형태로 플래시 메모리를 서브스트레이트에 실장하는 동시에 스택 기술 및 와이어 본딩 기술을 적용하고, 또한 컨트롤러 등도 다이 형태로 실장하고 이들을 모두 봉지재로 밀봉함으로써, 메모리 용량을 극대화함은 물론 제조 방법이 간단한 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 LED 소자를 서브스트레이트에 실장함과 아울러 이를 투명 봉지재로 다른 소자 들과 함께 밀봉함으로써, 외부에서 쉽게 동작 상태를 확인할 수 있고 또한 수분이나 외부 이물질의 침투를 적극적으로 억제할 수 있는 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 서브스트레이트의 일면에 ＵＳＢ 규격에 맞는 ＵＳＢ 랜드를 대칭적으로 형성하여 놓음으로써, 어떠한 방향으로도 ＵＳＢ 메모리 패키지를 리셉터클에 결합할 수 있는 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 ＵＳＢ 메모리 패키지는 상면에 다수의 배선 패턴이 형성된 서브스트레이트와, 상기 서브스트레이트의 배선 패턴에 접속된 적어도 하나의 수동 소자와, 상기 서브스트레이트의 배선 패턴에 접속 된 적어도 하나의 컨트롤러와, 상기 서브스트레이트의 배선 패턴에 접속된 적어도 하나의 플래시 메모리와, 상기 서브스트레이트 위의 수동 소자, 컨트롤러 및 플래시 메모리를 밀봉하는 봉지부를 포함하고, 상기 서브스트레이트의 일측 하면에는 상기 배선 패턴과 도전성 비아로 연결된 적어도 하나의 ＵＳＢ 랜드가 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 서브스트레이트중 상기 ＵＳＢ 랜드와 대응하는 상면에는 상기 수동 소자, 컨트롤러 또는 플래시 메모리중 적어도 어느 하나가 상기 배선 패턴에 접속될 수 있다.
또한, 상기 서브스트레이트의 배선 패턴에는 LED 소자가 더 접속될 수 있다. 상기 봉지부는 상기 LED 소자가 외부에서 보일 수 있도록 투명한 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 서브스트레이트중 일측 하면에 형성된 ＵＳＢ 랜드와 대응하는 타측 하면에는 또다른 적어도 하나의 ＵＳＢ 랜드가 더 형성될 수 있다.
상기 일측에 형성된 ＵＳＢ 랜드와 타측에 형성된 ＵＳＢ 랜드는 서로 반대 순서로 배열되어 있으며, 상기 양측의 ＵＳＢ 랜드는 배선 패턴 및 도전성 비아에 의해 상호 연결될 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 접착제에 의해 상기 서브스트레이트에 접착되고, 와이어에 의해 서브스트레이트 상면의 배선 패턴에 접속될 수 있다.
또한, 상기 플래시 메모리는 접착제에 의해 상기 서브스트레이트에 접착되고, 와이어에 의해 서브스트레이트 상면의 배선 패턴에 접속될 수 있다.
또한, 상기 플래시 메모리는 적어도 두 개가 접착제에 의해 스택될 수 있다.
또한, 상기 플래시 메모리와 배선 패턴을 접속하는 와이어는 일단이 1차로 플래시 메모리에 볼 본딩되고, 타단이 2차로 배선 패턴에 스티치 본딩되는 포워드 폴디드 루프 모드(Forward Folded Loop Mode) 방식으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 플래시 메모리와 배선 패턴을 접속하는 와이어는 일단이 1차로 배선 패턴에 볼 본딩되고, 타단이 2차로 플래시 메모리에 미리 형성된 도전성 범프(stud bump)에 스티치 본딩되는 리버스 루프 모드(Reverse Loop Mode) 방식으로 형성될 수 있다.
더불어, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 ＵＳＢ 메모리 패키지의 제조 방법은 상면에 적어도 하나의 배선 패턴이 형성된 서브스트레이트를 구비하고, 상기 서브스트레이트의 배선 패턴에 적어도 하나의 수동 소자를 접속하는 단계와, 상기 서브스트레이트의 상면에 적어도 하나의 컨트롤러 및 플래시 메모리를 접착하는 단계와, 상기 컨트롤러 및 플래시 메모리를 상기 서브스트레이트의 배선 패턴에 와이어로 접속하는 단계와, 상기 서브스트레이트 위의 수동 소자, 컨트롤러, 플래시 메모리 및 와이어를 봉지재로 밀봉하여 봉지부를 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 서브스트레이트는 일측 하면에 상기 배선 패턴과 도전성 비아로 연결된 적어도 하나의 ＵＳＢ 랜드가 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 서브스트레이트중 상기 ＵＳＢ 랜드와 대응하는 상면에는 상기 수동 소자, 컨트롤러 또는 플래시 메모리중 적어도 어느 하나가 상기 배선 패턴에 접속될 수 있다.
또한, 상기 플래시 메모리와 배선 패턴을 접속하는 와이어는 일단이 1차로 플래시 메모리에 볼 본딩되고, 타단이 2차로 배선 패턴에 스티치 본딩되는 포워드 폴디드 루프 모드 방식으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 플래시 메모리와 배선 패턴을 접속하는 와이어는 일단이 1차로 배선 패턴에 볼 본딩되고, 타단이 2차로 플래시 메모리에 미리 형성된 도전성 범프에 스티치 본딩되는 리버스 루프 모드 방식으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 플래시 메모리는 적어도 두 개가 접착제에 의해 스택될 수 있다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법은 ＵＳＢ 리셉터클에 결합되는 종래의 ＵＳＢ 플러그를 제거하는 대신 서브스트레이트의 하면에 ＵＳＢ 규격에 맞는 새로운 ＵＳＢ 랜드를 형성함으로써, 그 ＵＳＢ 랜드와 대응되는 서브스트레이트 상면에 각종 소자(수동 소자, 컨트롤러 및 플래시 메모리)를 실장할 수 있게 되고, 이에 따라 종래에 비해 훨씬 경박단소화된 ＵＳＢ 메모리 패키지를 제공하게 된다.
또한, 본 발명에 의한 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법은 패키지 형태가 아닌 다이 형태로 컨트롤러 및 플래시 메모리를 서브스트레이트에 전기 접속하고, 스택 기술, 와이어 본딩 기술 및 봉지재를 이용한 밀봉 기술을 적용함으로써, 메모리 용량을 쉽게 확장시킴은 물론 제조 방법이 간단한 ＵＳＢ 메모리 패키지를 제공하게 된다.
또한, 본 발명에 의한 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법은 동작 상태를 나타내는 LED 소자를 서브스트레이트에 실장함과 아울러 이를 투명 봉지재로 다른 소자들과 함께 밀봉함으로써, 외부에서 쉽게 동작 상태를 확인할 수 있고 또한 수분이나 외부 이물질의 침투를 적극적으로 억제할 수 있는 ＵＳＢ 메모리 패키지를 제공하게 된다.
또한, 본 발명에 의한 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법은 서브스트레이트의 하면에 ＵＳＢ 규격에 맞는 ＵＳＢ 랜드를 대칭적으로 형성하여 놓음으로써, 어떠한 방향으로도 ＵＳＢ 메모리 패키지를 리셉터클에 결합하여도 정상적으로 사용할 수 있는 ＵＳＢ 메모리 패키지를 제공하게 된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)를 도시한 단면도 및 저면도이다.
먼저 도 1a에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)는 상면에 다수의 배선 패턴(112a)이 형성된 서브스트레이트(110)와, 상기 서브스트레이트(110)의 배선 패턴(112a)에 접속된 적어도 하나의 수동 소자(120)와, 상기 서브스트레이트(110)의 배선 패턴(112a)에 접속된 적어도 하나의 컨트롤러(130)와, 상기 서브스트레이트(110)의 배선 패턴(112a)에 접속된 적어도 하나의 플래시 메모리(140)와, 상기 서브스트레이트(110) 위의 수동 소자(120), 컨트롤러(130) 및 플래시 메모리(140)를 밀봉하는 봉지부(150)를 포함하고, 상기 서브스트레이트(110)의 일측 하면에는 상기 배선 패턴(112a)과 도전성 비아(114)로 연결된 적어도 하나의 ＵＳＢ 랜드(113)를 특징으로 한다.
상기 서브스트레이트(110)는 대략 판상의 절연층(111)을 중심으로, 그것의 상면 및 하면에 다수의 배선 패턴(112a,112b)이 형성되어 있고, 하면의 일측에는 ＵＳＢ 리셉터클(도면에 도시되지 않음)에 전기 접속 또는 분리되는 다수의 ＵＳＢ 랜드(113)가 형성되어 있다. 물론, 상기 상면의 배선 패턴(112a)과 하면의 ＵＳＢ 랜드(113)는 도전성 비아(114)로 상호 전기적으로 접속되어 있다. 상기 절연층(111)은 통상의 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, BT(비스말레마이드 트리아진)수지, FR-4(강화 유리 섬유), FR5, 세라믹, 실리콘, 글래스 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 도면에서 상기 절연층(111)은 1층 구조로 도시되어 있으나, 이러한 1층 구조로 본 발명을 한정하는 것은 아니며 상기 절연층(111)은 층 사이에 배선 패턴이 형성된 다층 구조도 가능하다. 상기 배선 패턴(112a,112b)은 통상의 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 금속 합금 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나가 가능하며 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 배선 패턴(112a)에 도전성 비아(114)로 연결된 ＵＳＢ 랜드(113) 역시 구리, 금, 은, 니켈, 팔라듐, 금속 합금 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나가 가능하며, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 물론, 상기 ＵＳＢ 랜드(113)는 외부로 노출되어 있기 때문에 산화를 방지하고 접 촉 저항을 최소화하기 위해 표면에 금(Au)이 도금됨이 바람직하다. 더불어, 상기 절연층(111)의 표면에는 소정 두께의 솔더 마스크(115a,115b)(절연성 고분자 수지)가 코팅되어 상기 배선 패턴(112a,112b)을 보호하고 있되, 이를 통해서 상기 ＵＳＢ 랜드(113)는 외부로 노출된다. 물론, 하기할 수동 소자(120), 컨트롤러(130) 또는 플래시 메모리(140)의 전기 접속을 위해 배선 패턴(112a)중 일정 영역은 상기 솔더 마스크(115a)를 통해 외부로 노출되어 있다.
상기 수동 소자(120)는 상기 서브스트레이트(110)의 상면에 형성된 배선 패턴(112a)에 전기 접속되어 있다. 예를 들어, 상기 수동 소자(120)는 상기 배선 패턴(112a)에 솔더 또는 납땜(121)되어 있다. 이러한 수동 소자(120)는 저항, 인덕터 또는 캐패시터일 수 있으나, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다. 더욱이, 여기서 상기 수동 소자(120)는 상기 ＵＳＢ 랜드(113)와 대응되는 영역에 접속되어 있다. 즉, 상기 수동 소자(120)는 상기 서브스트레이트(110)의 하면에 형성된 ＵＳＢ 랜드(113)와 대응되는 상면에 형성됨으로써, 종래에 비해 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)의 크기가 감소됨을 알 수 있다. 물론, 이러한 ＵＳＢ 랜드(113)와 대응되는 서브스트레이트(110)의 상면에는 하기할 컨트롤러(130) 또는 플래시 메모리(140)가 전기 접속될 수도 있다. 다르게 말하면, 종래에는 ＵＳＢ 플러그와 대응되는 영역에 어떠한 소자도 형성될 수 없었다. 그러나, 본 발명은 ＵＳＢ 플러그를 채택하지 않고, 서브스트레이트(110)의 하면에 ＵＳＢ 랜드(113)를 형성하고, 그것과 대응되는 서브스트레이트(110)의 상면에 각종 소자(수동 소자(120), 컨트롤러(130) 또는 플래시 메모리(140))를 접속시킴으로써, 종래에 비해 상대적으로 Ｕ ＳＢ 메모리 패키지(100)의 크기를 줄일 수 있게 된다.
상기 컨트롤러(130)는 상기 서브스트레이트(110)의 상면에 접착제(132)로 접착된 동시에, 상면에 형성된 배선 패턴(112a)에 와이어(131)로 전기 접속되어 있다. 이러한 컨트롤러(130)는 주지된 바와 같이 리셉터클을 갖는 컴퓨터와 ＵＳＢ 메모리 패키지(100) 사이의 통신을 제어하는 동시에, 상기 플래시 메모리(140)로부터 데이터를 읽거나, 지우거나 또는 쓰는 동작을 제어한다. 상기 컨트롤러(130)는 종래에 TSOP 또는 FBGA와 같은 패키지 형태였다. 그러나, 본 발명에서는 상기 컨트롤러(130)가 반도체 다이 형태를 한다. 즉, 상기 컨트롤러(130)는 다이 형태로 접착제(132)를 통하여 상기 서브스트레이트(110)의 상면에 접착되고, 또한 와이어(131)로 본딩된다.
상기 플래시 메모리(140) 역시 상기 서브스트레이트(110)의 상면에 접착제(143)로 접착된 동시에, 상면에 형성된 배선 패턴(112a)에 와이어(141)로 전기 접속되어 있다. 이러한 플래시 메모리(140)는 주지된 바와 같이 소정 데이터를 저장할 수 있는 저장 장치이다. 또한, 상기 플래시 메모리(140)는 종래에는 QFP 또는 FBGA와 같은 패키지 형태였으나, 본 발명에서는 반도체 다이 형태를 한다. 즉, 상기 플래시 메모리(140)는 다이 형태로 접착제(143)를 통하여 상기 서브스트레이트(110)의 상면에 접착되고, 또한 와이어(141)로 본딩된다. 여기서, 상기 컨트롤러(130) 및 플래시 메모리(140)를 배선 패턴(112a)에 접속하는 와이어(131,141)는 통상의 골드 와이어, 구리 와이어, 알루미늄 와이어 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으나 본 발명에서 이러한 와이어의 재질을 한정하는 것은 아니다. 물 론, 이러한 컨트롤러(130)와 플래시 메모리(140)는 와이어 외에도 솔더 범프 또는 골드 범프 등에 의해 플립 칩 형태로 상기 서브스트레이트(110)에 접속될 수도 있으며, 본 발명에서 상기 컨트롤러(130) 및 플래시 메모리(140)와 서브스트레이트(110) 사이의 전기 접속 형태를 한정하는 것은 아니다.
상기 봉지부(150)는 상기 서브스트레이트(110) 위의 수동 소자(120), 컨트롤러(130), 플래시 메모리(140) 및 와이어(131,141)를 외부 환경으로부터 보호하기 위해 그것들을 완벽하게 밀봉한다. 여기서, 상기 봉지부(150)의 폭은 상기 서브스트레이트(110)의 폭과 거의 같게 형성된다. 이러한 봉지부(150)는 통상의 에폭시 수지, 실리콘 수지 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 본 발명에서 그 봉지재의 재질을 한정하는 것은 아니다. 하여간 어떠한 봉지재를 이용하여 밀봉한다고 해도, 상기 서브스트레이트(110) 위의 수동 소자(120), 컨트롤러(130), 플래시 메모리(140) 및 와이어(131,141)를 완벽하게 밀봉하기 때문에, 외부의 수분이나 이물질이 상기 구성 요도들에까지 침투하지 못한다. 더욱이, 이러한 봉지부(150)는 소정 두께로 형성되고, 그 강성이 비교적 강하기 때문에, ＵＳＢ 메모리 패키지(100)의 강성도 종래에 비해 훨씬 향상된다.
한편, 도 1b에 도시된 바와 같이 ＵＳＢ 랜드(113)는 서브스트레이트(110)의 하면중 일측에 군집되어 형성될 수 있다. 실제로 이러한 ＵＳＢ 랜드(113)는 종래의 ＵＳＢ 플러그 내측에 형성된 디자인과 같음으로써 ＵＳＢ 규격을 만족한다. 예를 들면, 도면상 상부로부터 GND, D+, D-, Vbus 단자일 수 있다. 물론, 상술한 바와 같이 이러한 ＵＳＢ 랜드(113) 위의 서브스트레이트(110) 위에는 종래와 다르게 수동 소자(120), 컨트롤러(130) 또는 플래시 메모리(140)가 형성될 수 있음으로써, ＵＳＢ 메모리 패키지(100)를 경박단소화할 수 있게 된다. 또한, 패키지 형태가 아닌 반도체 다이 형태로 컨트롤러(130) 및 플래시 메모리(140)를 서브스트레이트(110)에 실장할 수 있음으로써, 예를 들면 메모리 확장성이 뛰어나다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지(200)를 도시한 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지(200)는 앞서 설명한 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)와 거의 동일하다. 따라서, 그 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이 서브스트레이트(110)의 상면에 형성된 배선 패턴(112a)에는 LED 소자(260)가 솔더 또는 납땜(261) 등에 의해 더 접속될 수 있다. 주지된 바와 같이 이러한 LED 소자(260)는 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)의 동작 상태를 사용자에게 알려주는 역할을 한다.
여기서, 상기 LED 소자(260) 역시 봉지부(150)로 완전히 감싸여진 형태를 한다. 따라서, 통상의 검은색 봉지재로 봉지부(150)가 형성되는 경우에는 상기 LED의 동작 상태를 사용자가 관찰할 수 없다. 이에 따라, 본 발명은 상기 봉지부(150)를 투명 봉지재로 형성한다. 이러한 투명 봉지재는 주지된 바와 같이 발광다이오드용 투명성 에폭시 봉지재 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 물론, 도면에서는 상기 봉지 부(150)가 모두 투명 봉지재로 형성한 것을 예로 하여 도시하였으나, 이러한 투명 봉지재는 상기 LED 소자(260) 주변부에만 작용될 수도 있다. 즉, 통상의 컨트롤러(130)나 플래시 메모리(140)와 같은 반도체 집적 회로는 빛에 반응하여 특성을 저하시킬 수도 있으므로, 이부분은 종래와 같이 검은색의 봉지재로 밀봉하고, 상기 LED 소자(260)만 투명 봉지재로 밀봉할 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지(300)를 도시한 단면도 및 저면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지(300)는 앞서 설명한 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)와 거의 동일하다. 따라서, 그 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 의한 ＵＳＢ 메모리 패키지(300)는 서브스트레이트(110)중 일측 하면에 형성된 ＵＳＢ 랜드(113a)(도면중 좌측 영역, 도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 동일)와 대응하는 타측 하면에는 또다른 적어도 하나의 ＵＳＢ 랜드(113b)(도면중 우측 영역)가 더 형성되어 있다. 예를 들면, 도 3b에 도시된 바와 같이 도면상 좌측 영역의 상부로부터 GND, D+, D- 및 Vbus가 ＵＳＢ 랜드(113a)를 이룬다면, 도면상 우측 영역의 상부로부터 Vbus, D-, D+ 및 GND가 ＵＳＢ 랜드(113b)를 이룰 수 있다. 이와 같이 하여, 본 발명은 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)를 어떠한 방향으로 ＵＳＢ 리셉터클(500)에 결합한다고 해도 정상적으로 동작한다. 물론, 이를 위해 약간 복잡한 방식으로 상 기 좌측의 ＵＳＢ 랜드(113a)와 우측의 ＵＳＢ 랜드(113b)를 상호 교차 연결해야 한다.
즉, 서브스트레이트(110)의 일측 하면(좌측 영역)과 타측 하면(우측 영역)에 형성된 ＵＳＢ 랜드(113a,113b) 상호간은 배선 패턴(112b) 및 도전성 비아(114)에 의해 상호 전기적으로 접속된다. 예를 들면, 좌측의 ＵＳＢ 랜드(113)중 GND는 배선 패턴(112b) 및 도전성 비아(114)를 통해 우측의 ＵＳＢ 랜드(113b)중 GND에 연결된다. 좌측의 나머지 D+, D- 및 Vbus도 배선 패턴(112b) 및 도전성 비아(114)를 통하여 우측의 D+, D- 및 Vbus에 위와 같은 연결 방식으로 교차 연결된다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지(401,402)를 도시한 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지(401,402)는 앞서 설명한 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)와 거의 동일하다. 따라서, 그 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 플래시 메모리(140)는 적어도 두 개 이상이 접착제(143)로 스택된 동시에 서브스트레이트(110)에 모두 와이어(141)를 통하여 전기 접속되어 있다. 비록 도면에서는 4개의 플래시 메모리(140)가 스택된 것으로 도시되어 있으나, 이것보다 많은 개수 또는 적은 개수로 스택될 수 있다. 이와 같이 하여 본 발명은 메모리 용량의 확장이 용이하다.
한편, 도 4a에 도시된 ＵＳＢ 메모리 패키지(401)와 도 4b에 도시된 ＵＳＢ 메모리 패키지(402)의 구조는 약간 상이하다. 제조 비용 측면에서는 도 4a에 도시된 ＵＳＢ 메모리 패키지(401)가 유리하나, 신뢰성이나 작업성에서는 도 4b에 도시된 ＵＳＢ 메모리 패키지(402)가 유리하다. 이러한 도 4a 및 도 4b에 도시된 ＵＳＢ 메모리 패키지(401,402)의 차이점을 설명한다.
먼저 도 4a에 도시된 ＵＳＢ 메모리 패키지(401)에서는, 다수의 플래시 메모리(140)와 서브스트레이트(110)의 배선 패턴(112a)을 연결하는 와이어(141)가 포워드 폴디드 루프 모드(Forward Folded Loop Mode) 방식으로 형성되어 있다. 즉, 와이어(141)의 일단이 1차로 플래시 메모리(140)에 볼 본딩되고, 이어서 바깥 방향으로 루프 하이트가 최소화되도록 폴디드(folded)된 후, 마지막으로 타단이 2차로 배선 패턴(112a)에 스티치 본딩된 것이다. 이와 같이 별도의 구조물이나 방법의 추가없이 와이어 본더의 캐필러리 궤적만 적절히 컨트롤함으로써, 플래시 메모리(140)를 서브스트레이트(110)에 전기 접속할 수 있기 때문에 제조 비용 측면에서 유리한 장점이 있다. 그러나, 실제로 와이어(141)에 어느 정도의 강성이 존재하기 때문에, 와이어 본더의 캐필러리 궤적을 이와 같이 컨트롤하기는 까다롭다. 하여간 이와 같은 방법으로 첫번째 플래시 메모리(140)의 와이어(141)가 모두 서브스트레이트(110)에 본eld되면, 두번째 플래시 메모리(140)를 그 위에 접착 및 스택해 놓고 다시 와이어 본딩을 수행한다. 물론, 첫번째 플래시 메모리(140)와 두번째 플래시 메모리(140) 사이에는 절연성 접착제(143)(또는 접착 필름)가 개재됨은 당연하다.
여기서, 컨트롤러(130)도 서브스트레이트(110)에 와이어(131)로 접속되어 있는데, 이는 와이어(131)의 일단이 1차로 컨트롤러(130)에 볼 본딩되고, 이어서 타 단이 2차로 배선 패턴(112a)에 스티치 본딩된 것이다. 이러한 볼 볼딩 형태를 통상 노말 와이어 본딩이라고도 한다.
이어서 도 4b에 도시된 ＵＳＢ 메모리 패키지(402)에서는, 다수의 플래시 메모리(140)와 서브스트레이트(110)의 배선 패턴(112a)을 연결하는 와이어(141)가 리버스 루프 모드(Reverse Loop Mode) 방식으로 형성되어 있다. 즉, 와이어(141)의 일단이 1차로 서브스트레이트(110)의 배선 패턴(112a)에 볼 본딩되고, 이어서 타단이 2차로 플래시 메모리(140)에 미리 형성된 도전성 범프(142)에 스티치 본딩된 것이다. 여기서, 상기 플래시 메모리(140)에는 상술한 바와 같이 도전성 범프(142)를 미리 형성해야 한다. 이러한 도전성 범프(142)는 여러 가지 방법으로 형성할 수 있는데 예를 들면, 땜납 범프, Au 스터드 범프, Au 도금 범프 등일 수 있다. 상기 땜납 범프나 Au 도금 범프는 웨이퍼 상태에서도 형성할 수 있으며, 상기 스터드 범프는 와이어 본더의 캐필러리를 이용하여 와이어의 볼 본딩 공정중 형성할 수도 있다. 즉, 와이어의 볼 본딩후 바로 와이어를 끊음으로써, 상기 스터드 범프를 형성할 수 있다. 이와 같이 하여, 리버스 루프 모드 방식은 플래시 메모리(140)에 미리 도전성 범프(142)를 형성해야 함으로써, 제조 비용이 증가하는 면이 있으나 신뢰성이나 작업성 측면에서는 유리하다. 하여간 이와 같은 방법으로 첫번째 플래시 메모리(140)의 와이어 본딩이 완료되면, 두번째 플래시 메모리(140)를 그 위에 접착 및 스택해 놓고 다시 와이어 본딩을 수행한다. 물론, 첫번째 플래시 메모리(140)와 두번째 플래시 메모리(140) 사이에는 절연성 접착제(143)(또는 접착 필름)가 개재됨은 당연하다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)가 리셉터클(500)(receptacle)에 결합되는 상태를 도시한 단면도이다.
도시된 바와 같이 컴퓨터 등에 장착된 리셉터클(500)은 상부 금속 케이스(501)와 하부 금속 케이스(503)사이에 일정 길이 돌출된 절연 돌기(505)가 형성되고, 그 절연 돌기(505)의 하면에 다수의 ＵＳＢ 컨택(506)이 형성되어 있다. 물론, 상기 상부 금속 케이스(501)와 하부 금속 케이스(503)에는 결합된 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)가 외부로 쉽게 이탈되지 않도록 탄성 걸림턱(502,504)이 형성되어 있다. 또한, 상기 상부 금속 케이스(501)와 절연 돌기(505), 상기 하부 금속 케이스(503)와 절연 돌기(505) 사이에는 소정 공간(507,508)이 형성되어 있다. 통상적으로, 상기 하부 금속 케이스(503)와 절연 돌기(505) 사이에 형성된 공간(508)이 상기 상부 금속 케이스(501)와 절연 돌기(505) 사이에 형성된 공간(507)에 비해 더 크다.
한편, 본 발명에 의한 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)는 종래와 다르게 절연 돌기(505)와 하부 금속 케이스(503) 사이의 공간(508)에 모두 결합된다. 물론, 이와 같이 결합된 상태에서, 상기 ＵＳＢ메모리 패키지(100)에 구비된 다수의 ＵＳＢ 랜드(113)는 상기 리셉터클(500)에 구비된 다수의 ＵＳＢ 컨택(506)에 접속된다. 더불어, 상술한 바와 같이 ＵＳＢ 랜드(113)와 대응하는 서브스트레이트(110)의 소정 영역에도 수동 소자(120), 컨트롤러(130) 또는 플래시 메모리(140)가 위치하기 때문에, 상기 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)의 전체적인 폭은 종래에 비해 대단히 작고 또는 두께 역시 종래에 비해 훨씬 작다. 즉, 종래에는 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)가 상기 하부 금속 케이스(503)와 절연 돌기(505) 사이의 공간(508)뿐만 아니라 상부 금속 케이스(501)와 절연 돌기(505) 사이의 공간(507)에도 끼워졌기 때문에 본 발명에 개시된 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)에 비해 길이가 훨씬 길고 두께도 두꺼웠다.
더불어, 여기서 상기 리셉터클(500)에는 상기 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)가 결합되는 상태만 도시되어 있지만, 실제로 상기 ＵＳＢ 메모리 패키지(2,300,401,402)가 모두 결합 및 분리될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지(401,402)의 제조 방법을 도시한 플로우 챠트이다. 물론, 본 발명은 다른 ＵＳＢ 메모리 패키지(100,200,300)의 제조 방법도 이와 유사하므로 이에 대한 제조 방법의 설명은 생략하도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 ＵＳＢ 메모리 패키지(401,402)의 제조 방법은 수동 소자 표면 실장 단계(S1)와, 웨이퍼 백그라인딩/접착 필름 부착/웨이퍼 소잉 단계(S2)와, 서브스트레이트 베이크/제1플라즈마 세척 단계(S3)와, 반도체 다이 접착 단계(S4)와, 제2플라즈마 세척 단계(S5)와, 와이어 본딩 단계(S6)와, 제3플라즈마 세척 단계(S7)와, 몰딩 단계(S8)와, 마킹 단계(S9)와, 패키지 싱귤레이션 단계(S10)를 포함한다.
여기서, 상기 서브스트레이트 베이크/제1플라즈마 세척 단계(S3), 제2플라즈마 세척 단계(S5), 제3플라즈마 세척 단계(S7)는 제품의 신뢰성과 접착력 향상을 위해 고온에서 건조시키거나 각종 유기물 등을 플라즈마 가스 등으로 제거하는 공 정으로 경우에 따라 생략 또는 스킵(skip)할 수 있는 공정들이다. 따라서, 이러한 공정 들에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
계속해서, 도 7a 내지 도 7g는 본 발명에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지(401,402)의 제조 방법을 도시한 순차 개략도이다. 이를 참조하여, 본 발명에 의한 주요 ＵＳＢ 메모리 패키지(401,402)의 제조 방법을 순차적으로 설명한다.
먼저 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 수동 소자 표면 실장 단계(S1)가 수행된다. 이러한 단계(S1)에서는 상면 및 하면에 다수의 배선 패턴(112a,112b)이 형성되고, 하면의 일측 영역에 다수의 ＵＳＢ 랜드(113)가 형성된 서브스트레이트(110)를 구비한 후, 그것의 상면에 형성된 배선 패턴(112a)에 적어도 하나의 수동 소자(120)를 실장한다. 예를 들면, 서브스트레이트(110)의 배선 패턴(112a)에 솔더 페이스트(121)(Sn/Pb 또는 Lead Free Solder)를 스크린 프린팅(Screen Printing)한 후, 그것에 수동 소자(120)를 마운트(mount)한다. 이어서, 상기 서브스트레이트(110)를 고온(150~250℃)의 퍼니스(Furnace)에 투입하여 리플로우(Reflow)시킨 후 냉각함으로써, 상기 수동 소자(120)가 서브스트레이트(110)에 단단하게 전기 접속되도록 한다. 물론, 이후에는 솔더 페이스트(121)의 잔류물 등을 지용성 또는 수용성에 따라 적절하게 분류하여 클리닝한다. 이러한 클리닝에 의해 이후 수행되는 와이어 본딩 작업시 와이어가 배선 패턴에 정확하게 본딩된다. 한편, 여기서 중요한 점은 서브스트레이트(110)에 구비된 ＵＳＢ 랜드(113)와 대응되는 상부 영역에 상술한 수동 소자(120), 하기할 컨트롤러(130) 또는 플래시 메모리(140)가 전기 접 속된다는 점이다. 즉, 종래와 같이 ＵＳＢ 플러그로 인한 공간의 낭비없이 ＵＳＢ 랜드(113)와 대응되는 영역에도 소정 소자를 실장함으로써, 경박단소화된 ＵＳＢ 메모리 패키지를 구현하게 된다.
이어서 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼 백그라인딩/접착 필름 부착/웨이퍼 소잉 단계(S2)가 수행된다. 상기 웨이퍼 백그라인딩은 웨이퍼(w)의 두께를 초박형으로 하기 위해 웨이퍼의 후면을 그라인딩 및 폴리싱(Grinding and Polishing)하는 공정이다. 또한, 상기 접착 필름(143) 부착은 2층 이상의 반도체 다이를 용이하게 스택하기 위해 접착제(접착 필름)(143)를 접착하는 공정이다. 마지막으로, 상기 웨이퍼 소잉은 낱개의 반도체 다이(컨트롤러(130) 또는 플래시 메모리(140))를 다이아몬드 블레이드(wb) 등을 이용하여 낱개로 분리하는 공정이다. 이때 낱개의 반도체 다이 저면에는 접착제(143)가 부착된 상태가 된다. 이하의 설명에서 상기 반도체 다이는 컨트롤러(130) 또는 플래시 메모리(140)로 정의한다.
이어서 도 7c에 도시된 바와 같이, 반도체 다이 접착 단계(S4)가 수행된다. 즉, 서브스트레이트(110)의 상면에 컨트롤러(130) 및 플래시 메모리(140)가 접착제(143)(132)로 접착된다. 물론, 상기 접착제(143)(132) 대신 통상의 접착 필름도 가능하다.
이어서 도 7d에 도시된 바와 같이, 와이어 본딩 단계(S6)가 수행된다. 즉, 컨트롤러(130)와 서브스트레이트(110)의 배선 패턴(112a)을 와이어(131)로 상호 접속하고, 플래시 메모리(140)와 서브스트레이트(110)의 배선 패턴(112a)을 와이어(141)로 상호 접속한다. 여기서, 상기 플래시 메모리(140)는 다수개가 스택된 형 태일 수도 있으며, 이러한 플래시 메모리(140)의 스택을 위해 와이어 본딩 방식은 크게 포워드 폴디드 루프 모드 방식 또는 리버스 루프 모드 방식중 어느 하나로 수행될 수 있다.
상기 포워드 폴디드 루프 모드 방식은 와이어(141)의 일단을 1차로 플래시 메모리(140)에 볼 본딩하고, 이어서 바깥 방향으로 루프 하이트가 최소화되도록 폴딩한 후, 마지막으로 타단을 2차로 배선 패턴(112a)에 스티치 본딩한다. 이에 대해서는 아래에서 더욱 상세하게 설명한다.
또한, 상기 리버스 루프 모드 방식은 와이어(141)의 일단을 1차로 배선 패턴(112a)에 볼 본딩하고, 이어서 타단을 2차로 플래시 메모리(140)에 미리 형성된 도전성 범프(142)에 스티치 본딩한다. 이에 대해서도 아래에서 더욱 상세하게 설명한다.
한편, 도면에서는 상기 포워드 폴디드 루프 모드 방식으로 와이어(141)가 본딩된 상태가 도시되어 있다.
이어서 도 7e에 도시된 바와 같이 몰딩 단계(S8)가 수행된다. 이러한 몰딩 단계(S8)에서는, 서브스트레이트(110) 위의 수동 소자(120), 컨트롤러(130), 적어도 하나의 플래시 메모리(140) 및 와이어(131,141)가 에폭시 수지 또는 실리콘 수지와 같은 봉지재로 밀봉됨으로써, 소정 형태의 봉지부(150)가 형성된다. 물론, 이러한 봉지부(150)는 트랜스퍼 몰드를 이용한 몰딩 방법 또는 디스펜서를 이용한 인캡슐레이션 방법으로 형성될 수 있다.
이어서 도 7f에 도시된 바와 같이 마킹 단계(S9)가 수행된다. 이러한 마킹 단계(S9)에서는 잉크 또는 레이저와 같은 마킹 부재(m)를 이용하여 상기 봉지부(150)의 표면에 제품명 및 제조 회사와 같은 각종 정보를 마킹한다.
마지막으로 도 7g에 도시된 바와 같이 싱귤레이션 단계(S10)가 수행된다. 이러한 싱귤레이션 단계(S10)에서는 소잉 펀치 또는 소잉 블레이드(sb) 등을 이용하여 상기 봉지부(150) 및 서브스트레이트(110)를 함께 절단함으로써, 낱개의 ＵＳＢ 메모리 패키지(100)를 얻게 된다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지(401)의 제조 방법중 포워드 폴디드 루프 모드(Forward Folded Loop Mode)를 이용한 와이어 본딩 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
먼저 도 8a에 도시된 바와 같이 서브스트레이트(110)의 상면에 컨트롤러(130) 및 플래시 메모리(140)를 접착한다.
이후, 도 8b에 도시된 바와 같이 컨트롤러(130)는 통상의 노말 와이어 본딩 방법을 이용하여 컨트롤러(130)와 서브스트레이트(110)를 와이어(131)로 전기 접속하고, 플래시 메모리(140)는 포워드 폴디드 루프 모드 방식을 이용하여 플래시 메모리(140)와 서브스트레이트(110)를 와이어(141)로 전기 접속한다. 즉, 와이어(131)의 일단을 컨트롤러(130)에 1차로 볼 본딩하고, 타단을 2차로 배선 패턴(112a)에 스티치 본딩하여 컨트롤러(130)와 서브스트레이트(110) 사이를 전기 접속한다. 이어서 와이어(141)의 일단을 1차로 플래시 메모리(140)에 볼 본딩하고, 이어서 바깥 방향으로 루프 하이트가 최소화되도록 폴딩(folding)하며, 마지막으로 타단을 2차로 배선 패턴(112a)에 스티치 본딩한다. 이와 같이 하여, 플래시 메모리(140)에 형성되는 와이어(141)의 루프 하이트가 최소화되도록 한다.
물론, 이러한 와이어 본딩 후에는 도 8c에 도시된 바와 같이 하면에 접착제(143)(또는 접착 필름)가 개재된 다른 플래시 메모리(140)를 스택하여 놓고, 상술한 바와 같이 포워드 폴디드 루프 모드 방식을 이용하여 와이어 본딩을 순차적으로 수행한다.
이와 같은 포워드 폴디드 루프 모드 방식에 의하면, 별도의 구조물이나 방법의 추가없이 와이어 본더의 캐필러리 궤적만 적절히 컨트롤함으로써, 와이어 본딩을 완료할 수 있다. 따라서, 다수의 플래시 메모리(140)를 스택하는데 있어 제조 비용이 저렴한 장점이 있다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지(142)의 제조 방법중 리버스 루프 모드(Reverse Loop Mode)를 이용한 와이어 본딩 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
먼저 도 9a에 도시된 바와 같이 서브스트레이트(110)의 상면에 컨트롤러(130) 및 플래시 메모리(140)를 접착한다.
이후, 도 9b에 도시된 바와 같이 컨트롤러(130)는 통상의 노말 와이어 본딩 방법을 이용하여 컨트롤러(130)와 서브스트레이트(110)를 와이어(131)로 전기 접속하고, 플래시 메모리(140)에는 리버스 루프 모드 방식을 위해 도전성 범프(142)를 미리 형성한다. 이러한 도전성 범프(142)는 여러 가지 방법으로 형성할 수 있는데 예를 들면, 웨이퍼 상태에서 땜납 범프를 형성하거나 Au 도금 범프를 형성한다. 또는 와이어 본더 장비의 캐필러리를 이용하여 스터드 범프를 형성할 수도 있다. 도면에서는 상기 도전성 범프(142)로서 예를 들면 와이어 및 캐필러리를 이용한 스터드 범프가 도시되어 있다.
이어서 도 9c에 도시된 바와 같이 와이어의 일단을 1차로 서브스트레이트(110)의 배선 패턴(112a)에 볼 본딩하고, 이어서 타단을 2차로 플래시 메모리(140)에 미리 형성된 도전성 범프(142)에 스티치 본딩한다. 즉, 리버스 루프 모드 방식으로 와이어 본딩을 수행한다.
마찬가지로, 이러한 와이어 본딩 후에는 도 9d에 도시된 바와 같이 하면에 접착제(143)(또는 접착 필름)가 개재된 다른 플래시 메모리(140)를 스택하여 놓고, 상술한 바와 같이 리버스 루프 모드 방식을 이용하여 와이어 본딩을 순차적으로 수행한다.
이와 같은 리버스 루프 모드 방식에 의하면, 제조 비용이 증가하는 측면이 있기는 있으나 신뢰성이나 작업성 측면에서 유리하다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법은 ＵＳＢ 리셉터클에 결합되는 종래의 ＵＳＢ 플러그를 제거하는 대신 서브스트레이트의 하면에 ＵＳＢ 규격에 맞는 새로운 ＵＳＢ 랜드를 형성함으로써, 그 ＵＳＢ 랜드와 대응되는 서브스트레이트 상면에 각종 소자(수동 소자, 컨트롤러 및 플래시 메모리)를 실장할 수 있게 되고, 이에 따라 종래에 비해 훨씬 경박단소화된 ＵＳＢ 메모리 패키지를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법은 패키지 형태가 아닌 다이 형태로 컨트롤러 및 플래시 메모리를 서브스트레이트에 전기 접속하고, 스택 기술, 와이어 본딩 기술 및 봉지재를 이용한 밀봉 기술을 적용함으로써, 메모리 용량을 쉽게 확장시킴은 물론 제조 방법이 간단한 ＵＳＢ 메모리 패키지를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법은 동작 상태를 나타내는 LED 소자를 서브스트레이트에 실장함과 아울러 이를 투명 봉지재로 다른 소자들과 함께 밀봉함으로써, 외부에서 쉽게 동작 상태를 확인할 수 있고 또한 수분이나 외부 이물질의 침투를 적극적으로 억제할 수 있는 ＵＳＢ 메모리 패키지를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법은 서브스트레이트의 하면에 ＵＳＢ 규격에 맞는 ＵＳＢ 랜드를 대칭적으로 형성하여 놓음으로써, 어떠한 방향으로도 ＵＳＢ 메모리 패키지를 리셉터클에 결합하여도 정상적으로 사용할 수 있는 ＵＳＢ 메모리 패키지를 제공하는 효과가 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 ＵＳＢ 메모리 패키지 및 그 제조 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다 양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (17)

  1. 상면에 다수의 배선 패턴이 형성된 서브스트레이트와,
    상기 서브스트레이트의 배선 패턴에 접속된 적어도 하나의 수동 소자와,
    상기 서브스트레이트의 배선 패턴에 접속된 적어도 하나의 컨트롤러와,
    상기 서브스트레이트의 배선 패턴에 접속된 적어도 하나의 플래시 메모리와,
    상기 서브스트레이트 위의 수동 소자, 컨트롤러 및 플래시 메모리를 밀봉하는 봉지부를 포함하고,
    상기 서브스트레이트의 일측 하면에는 상기 배선 패턴과 도전성 비아로 연결된 적어도 하나의 ＵＳＢ 랜드가 형성된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 서브스트레이트중 상기 ＵＳＢ 랜드와 대응하는 상면에는 상기 수동 소자, 컨트롤러 또는 플래시 메모리중 적어도 어느 하나가 상기 배선 패턴에 접속된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 서브스트레이트의 배선 패턴에는 LED 소자가 더 접속된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 봉지부는 상기 LED 소자가 외부에서 보일 수 있도록 투명한 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 서브스트레이트중 일측 하면에 형성된 ＵＳＢ 랜드와 대응하는 타측 하면에는 또다른 적어도 하나의 ＵＳＢ 랜드가 더 형성된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 일측에 형성된 ＵＳＢ 랜드와 타측에 형성된 ＵＳＢ 랜드는 서로 반대 순서로 배열되어 있으며, 상기 양측의 ＵＳＢ 랜드는 배선 패턴 및 도전성 비아에 의해 상호 연결된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 접착제에 의해 상기 서브스트레이트에 접착되고, 와이어에 의해 서브스트레이트 상면의 배선 패턴에 접속된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 플래시 메모리는 접착제에 의해 상기 서브스트레이트에 접착되고, 와이어에 의해 서브스트레이트 상면의 배선 패턴에 접속된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 플래시 메모리는 적어도 두 개가 접착제에 의해 스택된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 플래시 메모리와 배선 패턴을 접속하는 와이어는 일단이 1차로 플래시 메모리에 볼 본딩되고, 타단이 2차로 배선 패턴에 스티치 본딩되는 포워드 폴디드 루프 모드(Forward Folded Loop Mode) 방식으로 형성된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 플래시 메모리와 배선 패턴을 접속하는 와이어는 일단이 1차로 배선 패턴에 볼 본딩되고, 타단이 2차로 플래시 메모리에 미리 형성된 도전성 범프(stud bump)에 스티치 본딩되는 리버스 루프 모드(Reverse Loop Mode) 방식으로 형성된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지.
  12. 상면에 적어도 하나의 배선 패턴이 형성된 서브스트레이트를 구비하고, 상기 서브스트레이트의 배선 패턴에 적어도 하나의 수동 소자를 접속하는 단계와,
    상기 서브스트레이트의 상면에 적어도 하나의 컨트롤러 및 플래시 메모리를 접착하는 단계와,
    상기 컨트롤러 및 플래시 메모리를 상기 서브스트레이트의 배선 패턴에 와이어로 접속하는 단계와,
    상기 서브스트레이트 위의 수동 소자, 컨트롤러, 플래시 메모리 및 와이어를 봉지재로 밀봉하여 봉지부를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하 는 ＵＳＢ 메모리 패키지의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 서브스트레이트는 일측 하면에 상기 배선 패턴과 도전성 비아로 연결된 적어도 하나의 ＵＳＢ 랜드가 더 형성된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 서브스트레이트중 상기 ＵＳＢ 랜드와 대응하는 상면에는 상기 수동 소자, 컨트롤러 또는 플래시 메모리중 적어도 어느 하나가 상기 배선 패턴에 접속된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지의 제조 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 플래시 메모리와 배선 패턴을 접속하는 와이어는 일단이 1차로 플래시 메모리에 볼 본딩되고, 타단이 2차로 배선 패턴에 스티치 본딩되는 포워드 폴디드 루프 모드 방식으로 형성된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지의 제조 방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 플래시 메모리와 배선 패턴을 접속하는 와이어는 일단이 1차로 배선 패턴에 볼 본딩되고, 타단이 2차로 플래시 메모리에 미리 형성된 도전성 범프에 스티치 본딩되는 리버스 루프 모드 방식으로 형성된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지의 제조 방법.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 플래시 메모리는 적어도 두 개가 접착제에 의해 스택된 것을 특징으로 하는 ＵＳＢ 메모리 패키지의 제조 방법.
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