KR100876891B1 - Semiconductor package and method of controlling shape of the semiconductor package - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 패키지의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 형상 제어 방법을 도시한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a shape control method according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 1에 도시된 반도체 패키지의 형상이 열에 의하여 변형된 것을 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating that the shape of the semiconductor package illustrated in FIG. 1 is deformed by heat.
도 4는 열에 의하여 변형된 반도체 패키지의 형상이 복원된 것을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating that the shape of a semiconductor package deformed by heat is restored.
본 발명은 반도체 패키지 및 반도체 패키지의 형상 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor package and a shape control method of the semiconductor package.
최근 들어, 방대한 데이터를 저장 및 단시간 내 저장된 데이터를 처리하는 반도체 소자를 포함하는 반도체 패키지가 개발되고 있다.Recently, semiconductor packages including semiconductor devices for storing massive data and processing data stored in a short time have been developed.
일반적으로, 반도체 패키지는 웨이퍼 상에 트랜지스터, 저항, 커패시터 등과 같은 소자를 집적하여 반도체 칩을 형성하는 반도체 칩 제조 공정 및 반도체 칩을 웨이퍼로부터 개별화하여 외부 회로 기판 등과 전기적으로 접속 및 취성이 약한 반도체 칩을 외부로부터 인가된 충격 및/또는 진동으로부터 보호하는 패키지 공정에 의하여 제조된다.In general, a semiconductor package is a semiconductor chip manufacturing process for forming a semiconductor chip by integrating devices such as transistors, resistors, capacitors, and the like on a wafer, and a semiconductor chip having a weak electrical connection and brittleness by externalizing a semiconductor chip from a wafer. It is manufactured by a package process that protects it from externally applied shock and / or vibration.
반도체 소자를 포함하는 반도체 패키지는 퍼스널 컴퓨터, 텔레비전 수신기, 가전 제품, 정보통신 기기 등에 적용되고 있다.BACKGROUND Semiconductor packages containing semiconductor devices are applied to personal computers, television receivers, home appliances, information and communication devices, and the like.
최근 들어, 반도체 패키지에 포함된 반도체 칩의 집적도가 크게 증가 됨에 따라 단 시간내에 보다 많은 데이터가 저장 및/또는 처리되고 이로 인해 반도체 칩으로부터는 다량의 열이 발생 된다. 특히, 비 메모리 반도체 칩을 포함하는 반도체 패키지의 경우는 특히 다량의 열이 발생 될 수 있다. 또한, 반도체 패키지가 적용되는 전자 기기는 대부분 많은 열을 발생한다.In recent years, as the degree of integration of a semiconductor chip included in a semiconductor package is greatly increased, more data is stored and / or processed within a short time, thereby generating a large amount of heat from the semiconductor chip. In particular, a large amount of heat may be generated in the case of a semiconductor package including a non-memory semiconductor chip. In addition, most electronic devices to which the semiconductor package is applied generate a lot of heat.
일반적으로, 반도체 패키지는 반도체 칩, 기판, 접착제, 각종 금속, 에폭시 수지를 포함하는 몰딩 부재, 솔더볼 등 다양한 소재를 포함하며, 일반적으로 이들은 모두 상이한 열팽창 계수를 갖는다. 따라서, 전자 기기 및/또는 반도체 패키지의 반도체 칩으로부터 다량의 열이 발생 될 경우 반도체 패키지는 열팽창 계수의 차이에 의하여 쉽게 형상 변형을 일으킨다.In general, semiconductor packages include various materials such as semiconductor chips, substrates, adhesives, various metals, molding members including epoxy resins, solder balls, and the like, and all of them generally have different coefficients of thermal expansion. Accordingly, when a large amount of heat is generated from the semiconductor chip of the electronic device and / or the semiconductor package, the semiconductor package easily causes deformation due to a difference in the coefficient of thermal expansion.
특히, 반도체 패키지가 반복적으로 가열 및 냉각될 경우 반도체 패키지는 물리적/기계적으로 피로하게 되고 이로 인해 반도체 패키지의 수명이 크게 단축될 수 있다.In particular, when the semiconductor package is repeatedly heated and cooled, the semiconductor package may be physically and mechanically fatigued, which may greatly shorten the life of the semiconductor package.
최근에는 열에 의한 반도체 패키지의 형상 변형을 방지하기 위해서 열팽창 차이가 작은 물질들로 반도체 패키지를 제조하는 방법이 연구되고 있으나, 반도체 패키지의 형상 변경을 근본적으로 방지하기 어려운 실정이다.Recently, in order to prevent deformation of the semiconductor package due to heat, a method of manufacturing a semiconductor package with materials having a small thermal expansion difference has been studied, but it is difficult to fundamentally prevent a shape change of the semiconductor package.
본 발명의 하나의 목적은 열에 의한 반도체 패키지의 형상 변형을 디텍팅 및 변형된 형상을 빠르게 복원하기에 적합한 반도체 패키지를 제공한다.One object of the present invention is to provide a semiconductor package suitable for detecting shape deformation of a semiconductor package by heat and quickly restoring the deformed shape.
본 발명의 다른 목적은 열에 의한 반도체 패키지의 형상 변형을 디텍팅 및 변형된 형상을 빠르게 복원하기에 적합한 반도체 패키지의 형상 제어 방법을 제공한다.Another object of the present invention is to provide a method of controlling a shape of a semiconductor package suitable for detecting shape deformation of the semiconductor package by heat and quickly restoring the deformed shape.
본 발명의 하나의 목적을 구현하기 위한 반도체 패키지는 제1 접속 패드, 제2 접속 패드가 형성된 기판, 상기 기판상에 배치되며 상기 제1 접속 패드와 본딩 된 본딩 패드를 갖는 반도체 칩 및 상기 반도체 칩의 변형에 대응하여 제1 신호를 발생 및 상기 제1 신호에 대응하는 제2 신호에 의하여 상기 반도체 칩의 형상을 복원하는 형상 복원 소자 및 상기 제1 및 제2 신호들을 입출력하기 위해 상기 형상 복원 소자 및 상기 제2 접속 패드를 연결하는 연결 부재를 포함한다.A semiconductor package for realizing an object of the present invention includes a semiconductor chip having a first connection pad, a substrate on which a second connection pad is formed, a semiconductor chip disposed on the substrate and bonded to the first connection pad, and the semiconductor chip. A shape restoring element generating a first signal in response to a deformation of a shape, and restoring a shape of the semiconductor chip by a second signal corresponding to the first signal, and the shape restoring element for inputting / outputting the first and second signals. And a connection member connecting the second connection pad.
반도체 패키지의 상기 기판은 상기 제1 내지 제3 접속 패드들과 대향 하며, 상기 제1 내지 제3 접속 패드들과 전기적으로 연결된 볼 랜드들을 포함한다.The substrate of the semiconductor package opposes the first to third connection pads and includes ball lands electrically connected to the first to third connection pads.
반도체 패키지는 상기 형상 복원 소자를 덮는 몰딩 부재를 포함한다.The semiconductor package includes a molding member covering the shape recovery element.
반도체 패키지의 형상 복원 소자는 상기 반도체 칩상에 배치된다.The shape recovery element of the semiconductor package is disposed on the semiconductor chip.
반도체 패키지의 형상 복원 소자는 적어도 2 개로 이루어질 수 있다.At least two shape restoration elements of the semiconductor package may be provided.
반도체 패키지의 상기 연결 부재는 도전성 와이어 일 수 있다.The connection member of the semiconductor package may be a conductive wire.
반도체 패키지의 상기 압전소자는 상기 기판 및 상기 반도체 칩의 사이에 개재될 수 있다.The piezoelectric element of the semiconductor package may be interposed between the substrate and the semiconductor chip.
본 발명의 다른 목적을 구현하기 위한 반도체 패키지의 형상 제어 방법은 반도체 패키지의 형상 변형에 대응하여 내장된 형상 복원 소자로부터 출력된 제1 신호를 디텍팅 하는 단계, 상기 제1 신호 및 레퍼런스 신호를 비교하여 비교 신호를 발생하는 단계 및 변형된 상기 반도체 패키지의 형상을 복원하기 위해 상기 비교 신호에 대응하는 제2 신호를 상기 형상 복원 소자에 인가하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a shape of a semiconductor package, the method including detecting a first signal output from an embedded shape restoration element corresponding to a shape deformation of the semiconductor package, and comparing the first signal and a reference signal. Generating a comparison signal and applying a second signal corresponding to the comparison signal to the shape recovery element in order to restore the shape of the modified semiconductor package.
상기 형상 복원 소자는 상기 반도체 패키지에 내장된 반도체 칩의 변형에 대응하여 상기 제1 신호를 발생하거나, 상기 형상 복원 소자는 상기 반도체 패키지에 내장된 반도체 칩이 실장 된 기판의 변형에 대응하여 상기 제1 신호를 발생한다.The shape restoration element generates the first signal in response to the deformation of the semiconductor chip embedded in the semiconductor package, or the shape restoration element corresponds to the deformation of the substrate on which the semiconductor chip embedded in the semiconductor package is mounted. Generates a signal.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 패키지 및 반도체 패키지의 형상 제어 방법에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.Hereinafter, the semiconductor package and the shape control method of the semiconductor package according to the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments, Those skilled in the art will be able to implement the present invention in various other forms without departing from the spirit of the present invention.
반도체 패키지Semiconductor package
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 패키지의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 반도체 패키지(100)는 기판(10), 반도체 칩(20), 형상 복원 소자(30) 및 연결 부재(40)를 포함한다. 도 1의 참조부호 50은 반도체 패키 지(100)가 실장 되는 인쇄회로기판이고, 참조부호 60은 몰딩 부재이다.Referring to FIG. 1, the
기판(10)은 제1 접속 패드(12), 제2 접속 패드(14) 및 볼 랜드(16)를 포함한다. 이에 더하여, 기판(10)은 볼 랜드(16) 상에 배치된 솔더볼(18)을 더 포함할 수 있다.The
기판(10)은 플레이트 형상을 가질 수 있고, 기판(10)의 중앙부에는, 예를 들어, 관통공이 형성된다.The
제1 접속 패드(12)는, 예를 들어, 기판(10)의 하면의 관통공 주변에 배치된다. 제1 접속 패드(12)는 기판(10)의 하면에 형성된 일부 볼 랜드(16) 전기적으로 연결될 수 있다.The
제2 접속 패드(14)는, 예를 들어, 기판(10)의 상면 에지에 배치된다. 제2 접속 패드(14)는 기판(10)을 관통하는 도전성 비아를 통해 기판(10)의 하면에 형성된 볼 랜드(16)에 전기적으로 접속된다.The
반도체 칩(20)은 데이터를 저장하는 데이터 저장부(미도시), 데이터를 처리하는 데이터 처리부(미도시) 및 데이터 저장부와 데이터 처리부와 전기적으로 연결된 본딩 패드(22)를 포함한다.The
반도체 칩(20)은 기판(10)의 상면에 배치된다. 반도체 칩(20) 및 기판(10)의 사이에는 접착 부재(21)가 개재되며, 반도체 칩(20) 및 기판(10)은 접착 부재(21)에 의하여 상호 부착된다.The
본 실시예에서, 본딩 패드(22)는 기판(10)과 마주하도록 배치되며, 기판(10)에 형성된 관통공을 통해 노출되도록 반도체 칩(20)의 중앙부에 배치된다.In the present embodiment, the
반도체 칩(20)의 본딩 패드(22) 및 기판(10)의 제1 접속 패드(12)는 도전성 와이어와 같은 도전 부재(25)에 의하여 전기적으로 연결된다. 이에 더하여, 도전 부재(25) 및 본딩 패드(22)는 몰딩 부재(27)에 의하여 몰딩 될 수 있다.The
형상 복원 소자(30)는, 예를 들어, 반도체 칩(20)상에 배치된다. 본 실시예에서, 형상 복원 소자(30)는 외부에서 가해진 압력에 대응하여 전기적 신호를 발생 및 외부에서 인가된 전기적 신호에 의하여 형상이 변경되는 물리적/기계적 특성을 갖는 압전 세라믹 소자일 수 있다.The
비록 도 1에는 반도체 칩(20) 상에 하나의 형상 복원 소자(30)가 배치된 것이 도시 및 설명되고 있지만, 형상 복원 소자(30)는 반도체 칩(20) 상에 복수개가 배치될 수 있다. 반도체 칩(20) 상에 복수개가 배치된 형상 복원 소자(30)들은 국부적으로 반도체 칩(20)의 형상이 변형되었을 때 변형이 발생된 부분의 형상을 선택적으로 복원할 수 있다.Although FIG. 1 illustrates that one
또한, 본 실시예에서, 형상 복원 소자(30)는 반도체 칩(20) 상에 배치되지만, 이와 다르게 형상 복원 소자(30)는 반도체 칩(20) 및 기판(10) 사이에 개재될 수 있다. 형상 복원 소자(30)가 반도체 칩(20) 및 기판(10) 사이에 개재될 경우, 반도체 칩(20)의 변형 및 기판(10)의 변형을 동시에 복원할 수 있다.Also, in the present embodiment, the
본 실시예에서, 형상 복원 소자(30)는 반도체 칩(20) 상에 접착 부재 등을 통해 부착될 수 있다. 이와 다르게, 형상 복원 소자(30)는 박막 처리 공정 등을 통해 반도체 칩(20)에 일체로 형성될 수 있다.In the present embodiment, the
형상 복원 소자(30)는 입/출력 패드(32)를 포함한다. 형상 복원 소자(30)의 입출력 패드(32)는 형상 복원 소자(30)에 인가된 압력에 의하여 발생 된 전기적 신호를 출력 또는 형상 복원 소자(30)의 형상을 변형시키기 위해 외부에서 인가된 전기적 신호가 인가된다.The
본 실시예에서, 형상 복원 소자(30)는, 예를 들어, 열에 의하여 반도체 칩(20)이 열팽창 되는 도중 발생 된 변형에 대응하여 제1 신호를 발생하고, 제1 신호는 입/출력 패드(32)를 통해 출력된다.In the present embodiment, the
한편, 형상 복원 소자(30)는 입/출력 패드(32)를 통해 인가된 제2 신호에 의하여 형상이 변형되고, 형상 복원 소자(30)의 형상 변형에 따라 반도체 칩(20)의 변형된 형상을 복원시킨다. 본 실시예에서, 제2 신호는 제1 신호에 근거하여 발생 된 신호로 정의된다.Meanwhile, the
형상 복원 소자(30)의 입/출력 패드(32)를 통해 제1 신호 및 제2 신호를 입/출력하기 위해 형상 복원 소자(30)의 입/출력 패드(32) 및 기판(10)의 제2 접속 단자(14)는 도전 부재(35)에 의하여 전기적으로 연결된다. 도전 부재(35)는, 예를 들어, 도전성 와이어 일 수 있다.The input /
몰딩 부재(60)는 형상 복원 소자(30) 및 도전 부재(35)를 덮어, 외부에서 인가된 충격 및/또는 진동을 흡수하여 반도체 칩(20)이 충격 및/또는 진동에 의하여 파손되는 것을 방지한다.The
본 실시예에서, 몰딩 부재(60) 역시 열에 의하여 형상이 변경될 수 있으나, 몰딩 부재(60)의 형상 변경 역시 형상 복원 소자(30)에 의하여 원 상태로 복원이 가능하다.In the present embodiment, the molding
반도체 소자의 형상 제어 방법Shape control method of semiconductor device
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 형상 제어 방법을 도시한 순서도이다. 도 3은 도 1에 도시된 반도체 패키지의 형상이 열에 의하여 변형된 것을 도시한 단면도이다.2 is a flowchart illustrating a shape control method according to an embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view illustrating that the shape of the semiconductor package illustrated in FIG. 1 is deformed by heat.
도 2 및 도 3을 참조하면, 단계 S10에서, 반도체 패키지(100)로부터 고온의 열이 발생 또는 반도체 패키지(100)에 고온의 열이 인가될 경우, 반도체 패키지(100)의 몰딩 부재(60), 반도체 칩(20) 및 기판(10)의 열팽창 계수들의 차이에 의하여 반도체 패키지(100)는, 예를 들어, 볼록한 휨(warpage)이 발생 될 수 있다.2 and 3, in step S10, when high temperature heat is generated from the
도 3에 도시된 바와 같이 반도체 패키지(100)에 휨이 발생 될 경우, 반도체 패키지(100)의 휨에 대응하여 형상 복원 소자(30)에는 압력이 가해지고, 형상 복원 소자(30)는 형상 복원 소자(30)에 인가된 압력에 대응하는 제1 신호를 발생한다.As shown in FIG. 3, when warpage occurs in the
제1 신호는 연결 부재(35), 제2 접속 패드(14), 볼 랜드(16) 및 솔더볼(18)을 통해 인쇄회로기판(50)에 실장된 신호 처리 모듈(미도시)에서 디텍팅된다. 본 실시예에서, 신호 처리 모듈은 실시간 또는 지정된 시간 간격으로 제1 신호를 디텍팅 할 수 있다.The first signal is detected in a signal processing module (not shown) mounted on the printed
단계 S20에서, 신호 처리 모듈은 디텍팅 된 제1 신호를 기 설정된 레퍼런스 신호와 비교하여 비교 신호를 발생하는 비교 모듈을 포함한다. 이때, 레퍼런스 신호는 실험 등에 의하여 허용 가능한 반도체 패키지(100)의 변형량과 대응하는 신호 레벨 범위를 갖는다. 이와 다르게, 신호 처리 모듈은 룩-업 테이블에 저장된 레퍼런스 데이터들 및 제1 신호를 차등 증폭기 등을 통하여 비교하여 비교 신호를 발생 할 수 있다.In operation S20, the signal processing module includes a comparison module configured to generate a comparison signal by comparing the detected first signal with a preset reference signal. In this case, the reference signal has a signal level range corresponding to the amount of deformation of the
도 4는 열에 의하여 변형된 반도체 패키지의 형상이 복원된 것을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating that the shape of a semiconductor package deformed by heat is restored.
도 2 및 도 4를 참조하면, 단계 S30에서, 신호 처리 모듈은 디텍팅 된 제1 신호 및 레퍼런스 신호의 비교에 의하여 산출된 비교 신호에 대응하는 제2 신호를 발생한다. 본 실시예에서, 신호 처리 모듈로부터 발생된 제2 신호는 인쇄회로기판(50), 솔더볼(18), 볼 랜드(16), 제2 접속 패드(14), 연결 부재(35)를 통해 형상 복원 소자(30)로 인가되고, 제2 신호에 의하여 형상 복원 소자(30)는 반도체 패키지(100)의 휨 방향과 반대 방향으로 변형되어 반도체 패키지(100)의 휨을 제거하여 반도체 패키지(100)를 원래 상태로 복원시킨다.2 and 4, in step S30, the signal processing module generates a second signal corresponding to the comparison signal calculated by comparing the detected first signal and the reference signal. In the present embodiment, the second signal generated from the signal processing module is reconstructed through the printed
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 반도체 패키지 내에 형상 복원 소자를 내장하고, 반도체 패키지의 형상 변형을 형상 복원 소자로부터 전기적 신호 형태로 디텍팅하고, 디텍팅된 전기적 신호에 대응하여 형상 복원 소자에 반도체 패키지의 형상 변형을 보정하기 위한 전기적 신호를 제공하여 반도체 패키지가 어떠한 환경에서도 형상 변형이 발생되지 않도록 하는 효과를 갖는다.As described above in detail, the semiconductor package includes a shape restoring element, detects the shape deformation of the semiconductor package from the shape restoring element in the form of an electrical signal, and responds to the detected electrical signal. By providing an electrical signal for correcting the shape deformation of the semiconductor package has an effect that the shape deformation does not occur in any environment.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이 해할 수 있을 것이다.Although the detailed description of the present invention has been described with reference to the embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art will have the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the art.
Claims (12)
Priority Applications (1)
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KR1020070065488A KR100876891B1 (en) | 2007-06-29 | 2007-06-29 | Semiconductor package and method of controlling shape of the semiconductor package |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102281041A (en) * | 2010-06-08 | 2011-12-14 | 湖南嘉业达电子有限公司 | Method for insulation and moisture-proofness of piezoelectric ceramic frequency device chip in radial vibration mode |
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2007
- 2007-06-29 KR KR1020070065488A patent/KR100876891B1/en not_active IP Right Cessation
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