KR101321534B1 - Stacked sensor package - Google Patents
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Abstract
적층형 센서 패키지가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 센서 패키지는, 제2 패키지의 상부에 제1 패키지가 적층되는 패키지 온 패키지 구조로서, 상기 제1 패키지는, 오목부가 형성되고, 내부에 제1 시그널 라인이 형성된 제1 패키지 몸체; 상기 오목부의 상면에 부착된 관성센서칩; 및 상기 제1 패키지 몸체의 외측면에 형성되고, 상기 관성센서칩과 전기적으로 연결되며 외부로 노출된 제1 외부전극을 포함하고, 상기 제2 패키지는, 반도체칩; 상기 반도체칩의 하면과 밀착되어 전달된 열을 외부로 배출하는 열방출 금속패널; 상기 열방출 금속패널과 밀착되며, 내부에 제2 시그널 라인이 형성된 제2 패키지 몸체; 및 상기 제2 패키지 몸체의 외측면에 형성되고, 상기 반도체칩과 전기적으로 연결되며 외부로 노출된 제2 외부전극을 포함한다.Stacked sensor packages are provided. The stacked sensor package according to an embodiment of the present invention has a package on package structure in which a first package is stacked on an upper portion of a second package, wherein the first package has a recess and a first signal line formed therein. A first package body; An inertial sensor chip attached to an upper surface of the concave portion; And a first external electrode formed on an outer surface of the first package body and electrically connected to the inertial sensor chip and exposed to the outside, wherein the second package comprises: a semiconductor chip; A heat dissipation metal panel in close contact with the bottom surface of the semiconductor chip and dissipating heat transferred to the outside; A second package body in close contact with the heat dissipating metal panel and having a second signal line formed therein; And a second external electrode formed on an outer surface of the second package body and electrically connected to the semiconductor chip and exposed to the outside.
Description
본 발명은 적층형 센서 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 센서 패키지와 하나 이상의 반도체 패키지가 수직으로 적층되어 만들어지는 적층형 센서 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a stacked sensor package, and more particularly, to a stacked sensor package in which one sensor package and one or more semiconductor packages are vertically stacked.
센서를 개발하는데 있어서 패키지는 센서를 외부 환경으로부터 차단시키는 동시에 외부와 신호 전달의 통로가 되는 중요한 기능을 한다. 일반적으로 센서 개발에 있어서 패키지 개발비는 70% 이상을 차지하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 센서의 저 가격화를 위해서는 패키지 비용을 줄이는 것이 중요하며 자동차 혹은 IT용의 센서를 개발하는 데 있어서 저 비용 패키지를 개발하기 위한 연구 개발 활동이 지속적으로 이루어지고 있다. 패키지의 저 가격화를 위해 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)를 이용한 플라스틱 패키지 개발에 많은 연구가 진행되고 있다. 플라스틱 패키지의 경우 센서 구조물 칩과 신호처리 반도체 칩을 수평 배치하거나 적층하게 된다. 칩을 수평배치할 경우 신호 연결 라인이 길어져서 기생 용량이 센서 성능에 영향을 미치게 된다. 그리고, 적층할 경우에는 기생 용량은 우수하지만 반도체 칩에서 발생하는 발열에 의해 센서 구조물 칩의 온도가 변화하게 되어 센서 특성이 변화하게 된다. 이와 같은 플라스틱 패키지의 단점에도 불구하고 자동차 혹은 IT 용의 센서의 경우 저 가격화를 위해서 플라스틱 패키지를 이용한 센서의 시장 점유율이 높아지고 있는 추세이다.In the development of the sensor, the package plays an important role in blocking the sensor from the external environment and at the same time providing a path of communication with the outside world. In general, it is known that the package development cost accounts for more than 70% in sensor development. Therefore, it is important to reduce the package cost in order to reduce the price of the sensor, and the research and development activities for the development of the low-cost package in the development of the sensor for the automotive or IT are continuously performed. In order to reduce the cost of the package, a lot of research is being conducted on the development of a plastic package using an epoxy molding compound (EMC). In the case of the plastic package, the sensor structure chip and the signal processing semiconductor chip are horizontally arranged or stacked. When the chip is placed horizontally, the signal connection lines are long, so the parasitic capacitance affects the sensor performance. In the case of lamination, the parasitic capacitance is excellent, but the temperature of the sensor structure chip is changed due to the heat generated from the semiconductor chip, thereby changing the sensor characteristics. Despite the shortcomings of such plastic packages, the market share of sensors using plastic packages is increasing in the case of sensors for automobiles or IT for low cost.
자동차 혹은 IT용의 센서와는 달리 항법 장치에 사용되는 센서의 경우에는 가격보다는 패키지의 성능을 높이기 위해 세라믹 패키지가 적용된다. 세라믹 패키지의 경우 플라스틱 패키지에 비해 외부 환경의 차폐성이 우수하기 때문에 신뢰성이 높다.Unlike sensors for automobiles or IT, the sensors used in navigation systems use ceramic packages to increase the package's performance rather than price. The ceramic package is more reliable than the plastic package because of the excellent shielding of the external environment.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 종래의 적층형 센서 패키지 구조를 간략히 설명하기로 한다. 도 1은 종래의 센서모듈 및 반도체칩(ASIC)이 수직으로 적층된 구조를 도시한 단면도이고, 도 2 및 도 3은 종래의 센서모듈 및 반도체칩(ASIC)이 수평으로 나란히 기판에 실장된 구조를 도시한 도면이다.Hereinafter, a conventional stacked sensor package structure will be briefly described with reference to FIGS. 1 to 3. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure in which a conventional sensor module and an ASIC are vertically stacked, and FIGS. 2 and 3 are structures in which a conventional sensor module and an ASIC are mounted side by side on a substrate. Figure is a diagram.
도 1을 참조하면, 센서 패키지(100)는 기판(102), 센서모듈(MEMS 칩)(108), 반도체칩(104) 및 각각을 전기적으로 연결하여 신호를 전달하는 복수의 와이어(106)를 포함한다. 반도체칩(104)은 센서모듈(108)의 상부에 위치하며, 와이어(106)에 의하여 기판(102)의 와이어 본딩 패드(미도시됨)에 전기적으로 연결된다. 센서모듈(108)은 반도체칩(104)의 하부 및 기판(102)의 상면에 부착되고, 와이어(106)에 의하여 반도체칩(104)에 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 1, the
도 2 및 도 3을 참조하면, 다른 구조의 센서 패키지(200)는 기판(202), 센서모듈(MEMS 칩)(208), 반도체칩(204) 및 각각을 전기적으로 연결하여 신호를 전달하는 복수의 와이어(206)를 포함하며, 센서모듈(208)과 반도체칩(204)은 서로 동일한 레벨에서 형성될 수 있다. 즉, 센서모듈(208)과 반도체칩(204)은 모두 기판(202)에 직접 부착될 수 있다.2 and 3, the
도 1 내지 도 3에 도시된 반도체 패키지(100, 200)는 센서 신호처리, 마이크로 프로세서나 마이크로 콘트롤러 기능을 수행하면서 많은 양의 열을 발생시키는데, 반도체칩과 센서모듈이 동일한 기판 상에 실장되어 인접하게 위치하거나, 특히 도 1에서와 같이 상하로 접촉하고 있는 경우에는, 많은 열이 발생하기 때문에, 발생된 열을 외부로 효과적으로 방출시키는 것이 해결해야할 중요한 과제가 되고 있다.The
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상술한 문제점들을 해결할 수 있도록 적층된 반도체칩들 내부의 열을 외부로 신속하게 방출할 수 있는 적층형 센서 패키지를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a stacked sensor package capable of rapidly dissipating heat inside stacked semiconductor chips to the outside in order to solve the above problems.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 센서모듈에서 반도체칩(ASIC)으로 최단거리를 통해 신호 전달이 이루어짐과 동시에 금속배선 간의 기생용량을 최소화할 수 있는 적층형 센서 패키지를 제공하는데 있다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a stacked sensor package capable of minimizing parasitic capacitance between metal wirings while simultaneously transmitting a signal from a sensor module to a semiconductor chip (ASIC).
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 센서 패키지는, 제2 패키지의 상부에 제1 패키지가 적층되는 패키지 온 패키지 구조로서, 상기 제1 패키지는, 오목부가 형성되고, 내부에 제1 시그널 라인이 형성된 제1 패키지 몸체; 상기 오목부의 상면에 부착된 관성센서칩; 및 상기 제1 패키지 몸체의 외측면에 형성되고, 상기 관성센서칩과 전기적으로 연결되며 외부로 노출된 제1 외부전극을 포함하고, 상기 제2 패키지는, 반도체칩; 상기 반도체칩의 하면과 밀착되어 전달된 열을 외부로 배출하는 열방출 금속패널; 상기 열방출 금속패널과 밀착되며, 내부에 제2 시그널 라인이 형성된 제2 패키지 몸체; 및 상기 제2 패키지 몸체의 외측면에 형성되고, 상기 반도체칩과 전기적으로 연결되며 외부로 노출된 제2 외부전극을 포함한다.A stacked sensor package according to an exemplary embodiment of the present invention for achieving the above object is a package on package structure in which a first package is stacked on an upper portion of a second package, and the first package has a recess formed therein. A first package body having a first signal line formed thereon; An inertial sensor chip attached to an upper surface of the concave portion; And a first external electrode formed on an outer surface of the first package body and electrically connected to the inertial sensor chip and exposed to the outside, wherein the second package comprises: a semiconductor chip; A heat dissipation metal panel in close contact with the bottom surface of the semiconductor chip and dissipating heat transferred to the outside; A second package body in close contact with the heat dissipating metal panel and having a second signal line formed therein; And a second external electrode formed on an outer surface of the second package body and electrically connected to the semiconductor chip and exposed to the outside.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
도 1은 종래의 센서모듈 및 반도체칩(ASIC)이 수직으로 적층된 구조를 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3은 종래의 센서모듈 및 반도체칩(ASIC)이 수평으로 나란히 기판에 실장된 구조를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 센서 패키지와 하부 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 패키지가 적층된 구조를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 적층형 센서 패키지를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a structure in which a conventional sensor module and an ASIC are stacked vertically.
2 and 3 illustrate a structure in which a conventional sensor module and a semiconductor chip (ASIC) are mounted side by side on a substrate.
4 and 5 are cross-sectional views illustrating an upper sensor package and a lower semiconductor package, respectively, according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating a stacked structure of the packages illustrated in FIGS. 4 and 5.
7 is a cross-sectional view illustrating a stacked sensor package according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. When an element is referred to as being "connected to" or "coupled to" with another element, it may be directly connected to or coupled with another element or through another element in between. This includes all cases. On the other hand, when one element is referred to as being "directly connected to" or "directly coupled to " another element, it does not intervene another element in the middle. Like reference numerals refer to like elements throughout. "And / or" include each and every combination of one or more of the mentioned items.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, components and / or sections, it is needless to say that these elements, components and / or sections are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, element or section from another element, element or section. Therefore, it goes without saying that the first element, the first element or the first section mentioned below may be the second element, the second element or the second section within the technical spirit of the present invention.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 센서 패키지 구조를 설명하기로 한다. 도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 센서 패키지와 하부 반도체 패키지를 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 패키지가 적층된 구조를 나타내는 단면도이다.Hereinafter, the stacked sensor package structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6. 4 and 5 are cross-sectional views illustrating an upper sensor package and a lower semiconductor package according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a stacked structure of the package shown in FIGS. 4 and 5.
도 4를 참조하면, 상부 센서 패키지(400)는 제1 패키지 몸체(402), 관성센서칩(404), 봉지제(408) 및 리드(416)를 포함한다. 봉지제(408)는 관성센서칩에 따라 적용할 수도 있고 적용하지 않을 수도 있다.Referring to FIG. 4, the
제1 패키지 몸체(402)는 소정의 단차를 가지는 오목부(402a)가 형성되고 내부에 전기적 신호를 유도하는 시그널 라인(402b)이 형성된다. 제1 패키지 몸체(402)의 오목부(402a)에 관성센서칩(404)이 안착될 수 있다. 제1 패키지 몸체(402)는 리드(416)와 함께 관성센서칩(404)을 외부로부터 밀폐하여 외기에 취약한 관성센서칩(404)을 보호한다.The
제1 패키지 몸체(402)는 고온 동시소성 세라믹(HTCC)을 포함하여 구성될 수 있다.The
시그널 라인(402b)은 관성센서칩(404)으로부터 발생한 전기 신호를 하부 반도체 패키지(500)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 시그널 라인(402b)의 일부는 도 4의 상하 방향으로 수직하게 형성되어 신호 전달 거리와 배선 간의 중복 영역을 최소화함으로써 불필요한 기생용량을 감소시킬 수 있다.The
관성센서칩(404)은 소정 접착 수단 예컨대 액상의 에폭시나 실리콘(Silicone)이 함유된 접착제에 의하여 제1 패키지 몸체(402)의 오목부(402a)의 일면에 부착되고, 와이어(406)에 의하여 제1 패키지 몸체(402)의 시그널 라인(402b)과 연결된 와이어 본딩 패드(414)에 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서는 와이어 본딩 방식으로 관성센서칩(404)이 본딩되는 예를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 패키지 몸체(402)의 오목부(402a)에 회로패턴층(미도시)이 형성되고 상기 회로패턴층과 플립칩 본딩 방식으로 본딩되어 서로 전기적 신호를 주고 받을 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는 하나의 관성센서칩(404)이 상부 센서 패키지(400)에 포함되는 경우를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상부 센서 패키지(400)는 관성센서칩(404)과 수직으로 적층되는 하나 이상의 반도체칩(미도시됨)을 더 포함할 수도 있다.The
관성센서칩(404)은 이동체의 선형 운동에 따른 가속도 및 회전에 따른 각속도등을 감지하기 위한 센서를 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제조 공정에 따라 구분되는 세라믹 센서 또는 멤스(MEMS) 센서일 수도 있다. 관성센서칩(404)은 3차원의 축 중에서 하나의 축의 관성을 측정하는 센서칩일 수 있다.The
관성센서칩(404)이 안착된 제1 패키지 몸체(402)의 상부에는 커버 역할을 하는 리드(lid)(416)와 리드(416)의 하면 소정 부분에 형성된 게터(418)가 더 구비될 수 있다. 리드(416)는 제1 패키지 몸체(402)와 함께 관성센서칩(404)을 외부와 차단하며, 다른 물질과의 접착 특성이 좋은 코바(kovar) 합금으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 오목부(402a)를 밀폐시킬 수 있는 어떠한 리드(예를 들어, 플라스틱 리드)이어도 무방하다. 게터(418)는 패키지 내부를 진공 혹은 밀봉 실장하였을 때, 패키지 내부 혹은 센서 칩에서 발생하는 탈기체(outgas)를 흡착하여 패키지 내부 환경을 일정하게 유지시켜 주는 역할을 한다. 리드(416)는 AuSn 등의 브레이징금속(미도시)을 사용하여 제1 패키지 몸체(402)의 상면에 브레이징방법 혹은 심웰딩(Seam Welding)으로 부착될 수 있다.An upper portion of the
제1 패키지 몸체(402)의 외측면에는 시그널 라인(402b)에 의해 관성센서칩(404)과 전기적으로 연결되는 제1 외부전극(420)을 포함할 수 있다. 제1 외부전극(420)은 외부로 노출되어 외부 구성요소 예를 들어, 하부 반도체 패키지(500)로 전기적 신호를 송출할 수 있다. 제1 외부전극(420)은 복수로 구비될 수 있으며, 제1 외부전극(420)의 일부는 제1 패키지 몸체(402)의 하면에 형성되어 솔더링에 의해 하부 반도체 패키지(500)와 연결될 수 있으며, 일부는 수직실장을 위해 제1 패키지 몸체(402)의 측면에 형성되어 솔더링에 의해 회로기판에 연결될 수도 있다. 이에 대해서는 본 발명의 다른 실시예 부분에서 상세히 설명한다.The outer surface of the
몇몇 실시예에서 제1 외부전극(420)은 제1 패키지 몸체(402)의 측면으로 노출되는 동시에 제1 패키지 몸체(402)의 상하면으로 노출되도록 구성될 수 있다. 예를 들어 제1 외부전극(420)은 제1 패키지 몸체(402)의 측면과 상하면이 연결되는 모서리 부분에 형성될 수 있다. 이는 후술하는 바와 같이, 제1 외부전극(420)이 하부 반도체 패키지(500)의 제2 외부전극(520)와 상하로 접촉되어 신호를 송수신하거나, 반도체 패키지의 수직실장시 제1 외부전극(420)이 회로기판과 접촉되어 신호를 송수신할 수 있도록 하기 위함이다.In some embodiments, the first
도 5를 참조하면, 하부 반도체 패키지(500)는 제2 패키지 몸체(502), 반도체칩(504), 열방출 금속패널(506), 봉지제(508)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the
제2 패키지 몸체(502)는 소정의 단차를 가지는 오목부(502a)가 형성되고 내부에 전기적 신호를 유도하는 시그널 라인(502b)이 형성된다. 제2 패키지 몸체(502)의 오목부(502a)에 반도체칩(504)이 안착될 수 있다. 제2 패키지 몸체(502)는 리드(516)와 함께 반도체칩(504)을 외부로부터 밀폐하여 반도체칩(504)을 보호한다.The
제2 패키지 몸체(502)는 고온 동시소성 세라믹(HTCC)을 포함하여 구성될 수 있다.The
시그널 라인(502b)은 상부 센서 패키지(400)의 관성센서 칩(404)으로부터 발생한 전기 신호를 제2 외부전극(520)을 거쳐 하부 반도체 패키지(500)의 반도체칩(504)으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 시그널 라인(502b)의 일부는 도 5의 상하 방향으로 수직하게 형성되어 신호 전달 거리를 최소화할 수 있으며, 배선 간의 중복 영역을 최소화함으로써 불필요한 기생용량을 감소시킬 수 있다.The
도 5에 도시된 예에서, 도면상으로 왼쪽의 시그널 라인(502b)은 와이어 본딩 패드(514)와 좌측 상부에 노출된 제2 외부전극(520) 사이를 연결하도록 구성되어 있으며, 도면상으로 오른쪽의 시그널 라인(502b)은 와이어 본딩 패드(514)와 우측 하부에 노출된 제2 외부전극(520) 사이를 연결하도록 구성되어 으나, 이는 일 단면 상의 도면을 도시한 것으로, 상기 단면과 평행하되 다른 영역을 절단한 단면도에서는 왼쪽의 시그널 라인(502b)이 좌측 하부의 제2 외부전극(520)과 연결될 수 있고, 오른쪽의 시그널 라인(502b)이 우측 상부의 제2 외부전극(520)과 연결될 수도 있다.In the example shown in FIG. 5, the
또한, 반도체칩(504)으로부터 연결된 와이어(530) 및 와이어 본딩 패드(514)가 도면의 수직한 방향을 따라 복수로 구비되기 때문에, 상기 설명한 서로 다른 시그널 라인(502b) 구조가 각 와이어(530) 및 와이어 본딩 패드(514)에 따라 교대로 반복되는 형태일 수 있다.In addition, since a plurality of
반도체칩(504)은 제2 패키지 몸체(502)의 오목부(502a)의 상면에 부착되고, 와이어(530)에 의하여 제2 패키지 몸체(502)의 시그널 라인(502b)과 연결된 와이어 본딩 패드(514)에 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서는 와이어 본딩 방식으로 반도체칩(504)이 본딩되는 예를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 패키지 몸체(502)의 오목부(502a)에 회로패턴층(미도시)이 형성되고 상기 회로패턴층과 플립칩 본딩 방식으로 본딩되어 서로 전기적 신호를 주고 받을 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는 하나의 반도체칩(504)이 하부 반도체 패키지(500)에 포함되는 경우를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 하부 반도체 패키지(400)는 반도체칩(504)과 수직으로 적층되는 하나 이상의 반도체칩(미도시됨)을 더 포함할 수도 있다.The
반도체칩(504)은 관성센서 칩(404)으로부터 전기적 신호를 전달받아서 소정의 연산을 수행할 수 있으며, 시그널 라인(502b)을 통해 전기적 신호로 변환된 결과값을 외부로 전달할 수 있다.The
열방출 금속패널(506)은 반도체칩(504)의 하면에 밀착되어 위치한다. 열방출 금속패널(506)은 반도체칩(504)에 의해 발생한 열을 흡수하여 이를 외부로 방출하는 히트 싱크(heat sink) 역할을 수행할 수 있다. 열방출 금속 패널(506)은 제2 패키지 몸체(502)의 오목부(502a) 상에 위치할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 오목부(502a)의 바닥면에 관통구가 형성되어, 열방출 금속패널(506)의 바닥면이 외측으로 노출되는 형태를 가질 수 있으며, 이러한 경우 열방출 금속패널(506)이 외측으로 노출되기 때문에 열방출 효율이 보다 향상될 수 있다.The heat
열방출 금속패널(506)은 열전도도가 높은 구리-텅스텐(CuW)으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 열방출 효율이 높은 다른 금속 재질로 제작될 수도 있다. 열방출 금속패널(506)의 열방출 효율을 높이기 위해, 열방출 금속패널(506)의 반도체칩(504)의 반대측 바닥면은 반도체칩(504) 측의 상부면에 비해 표면적이 넓게 형성될 수 있으며, 반도체칩(504)의 체적에 비해 열방출 금속 패널(506)의 체적이 크게 형성될 수 있다.The heat
열방출 금속패널(506)은 직접 접촉하는 반도체칩(504)에서 발생한 열 뿐만 아니라, 반도체칩(504) 또는 관성센서칩(404)에 의해 발생한 열이 제1 패키지 몸체(402) 또는 제2 패키지 몸체(502)에 의해 전달된 열을 방출할 수 있도록, 제2 패키지 몸체(502)의 일부와 접촉될 수 있다. 따라서, 관성센서칩(404)에서 발생한 열은 제1 패키지 몸체(402), 제2 패키지 몸체(502)를 거쳐서 직접 방출되거나, 열방출 금속패널(506)에 전달되어 외부로 방출될 수 있다.The heat
이와 같이, 본 실시예에 따른 적층형 센서 패키지는 적층된 반도체칩들 내부의 열을 외부로 신속하게 방출할 수 있어서, 오작동 확률이 감소할 수 있으며 소자 신뢰성이 향상될 수 있다.As such, the stacked sensor package according to the present exemplary embodiment may quickly release heat inside the stacked semiconductor chips to the outside, thereby reducing the probability of malfunction and improving device reliability.
반도체칩(504)이 안착된 제2 패키지 몸체(502)의 상부에는 커버 역할을 하는 리드(516)와 리드(516)의 하면 소정 부분에 형성된 게터(518)가 더 구비될 수 있다. 리드(516)는 제2 패키지 몸체(502)와 함께 반도체칩(504)을 외부와 차단하며, 다른 물질과의 접착 특성이 좋은 코바(kovar) 합금으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 오목부(502a)를 밀폐시킬 수 있는 어떠한 리드(예를 들어, 플라스틱 리드)이어도 무방하다. 리드(516)는 AuSn 등의 브레이징금속(미도시)을 사용하여 제2 패키지 몸체(502)의 상면에 브레이징방법 혹은 심웰딩(Seam Welding)으로 부착될 수 있다.A lead 516 serving as a cover and a
제2 패키지 몸체(502)의 외측면에는 시그널 라인(502b)에 의해 관성센서칩(504)과 전기적으로 연결되는 제2 외부전극(520)을 포함할 수 있다. 제2 외부전극(520)은 외부로 노출되어 외부 구성요소 예를 들어, 상부 센서 패키지(400)로 전기적 신호를 송출할 수 있다. 제2 외부전극(520)은 복수로 구비될 수 있으며, 제2 외부전극(520)의 일부는 제2 패키지 몸체(502)의 상면에 형성되어 솔더링에 의해 상부 센서 패키지(400)와 연결될 수 있으며, 일부는 수직실장을 위해 제2 패키지 몸체(502)의 측면에 형성되어 솔더링에 의해 회로기판에 연결될 수도 있다. 이에 대해서는 본 발명의 다른 실시예 부분에서 상세히 설명한다.The outer surface of the
도 6을 참조하면, 상부 센서 패키지(400)는 하부 반도체 패키지(500)의 상부에 배치되고 상/하부 센서 패키지(400)의 각각 대응하는 외부전극(420, 520)의 측면 부분을 솔더링하여 하부 반도체 패키지(500)와 상부 센서 패키지(400)가 적층된 패키지 온 패키지 구조가 형성된다.Referring to FIG. 6, the
몇몇 실시예에서, 제1 외부전극(420)가 제1 패키지 몸체(402)의 하면에 노출되고, 제2 외부전극(520)은 제2 패키지 몸체(502)의 상면에 노출되어, 서로 접촉함으로써 전기적으로 연결될 수 있다.In some embodiments, the first
상부 센서 패키지(400)와 하부 반도체 패키지(500)가 용이하게 결합할 수 있도록 제2 패키지 몸체(502)의 상부에는 돌출부(502c)가 형성되고, 제1 패키지 몸체(402)의 하부에는 상기 돌출부와 대응되는 홈(402c)이 형성될 수 있다.A
본 실시예에 따른 적층형 센서 패키지는, 상부 센서 패키지(400)와 하부 반도체 패키지(500)가 서로 분리되어 각각 독립적으로 위치하며, 특히 관성센서칩(404)에 비해 발열이 많은 반도체칩(504)을 관성센서칩(404)으로부터 분리함으로써 관성센서칩(404)의 온도에 의한 특성 변화를 최소화할 수 있다. 또한, 관성센서칩(404)과 반도체칩(504) 간의 인터페이스를 위한 시그널 라인을 수직방향으로 형성함으로써 라인 길이를 최소화하여 관성센서칩(404)과 반도체칩(504) 간의 시그널 라인 및/또는 배선 간의 오버랩 영역을 최소화하여 기생용량을 저감할 수 있다.In the stacked sensor package according to the present exemplary embodiment, the
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 적층형 센서 패키지를 나타내는 단면도이다. 도 7을 참조하면, 열방출 금속패널(506)의 반도체칩(504) 측의 반대편 면에 요철(506a)이 형성될 수 있다. 열방출 금속패널(506)의 반도체칩(504)과 밀착되는 면의 반대측면에 요철(506a)이 형성됨으로써 외부와의 접촉면적을 증가시켜서 열방출 효율을 증가시킬 수 있다.7 is a cross-sectional view illustrating a stacked sensor package according to another exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, an
또한, 본 실시예에 따른 적층형 센서 패키지는 내부의 신호 라인을 이용해 제1 및/또는 제2 패키지 몸체(402, 502)의 측면이 회로기판(600)에 부착되어, 적층형 센서 패키지가 수직방향으로 회로기판(600)에 실장될 수 있다.In addition, in the stacked sensor package according to the present exemplary embodiment, side surfaces of the first and / or
본 실시예에 따른 적층형 센서 패키지는 3차원 공간의 가속도 또는 각속도를 측정하기 위한 것으로, X축, Y축 및 Z축 방향의 값을 측정하기 위해, 3개의 적층형 센서 패키지가 서로 수직한 방향으로 실장될 수 있다. 예를 들어 이전 실시예에 따른 적층형 센서 패키지가 Z축 방향의 가속도를 측정하기 위한 센서인 경우, 본 실시예에 따른 적층형 센서 패키지는 X축 또는 Y축 방향의 가속도를 측정하기 위한 센서에 해당할 수 있다.The stacked sensor package according to the present embodiment is for measuring acceleration or angular velocity in a three-dimensional space, and in order to measure values in the X-, Y-, and Z-axis directions, three stacked sensor packages are mounted in a direction perpendicular to each other. Can be. For example, when the stacked sensor package according to the previous embodiment is a sensor for measuring acceleration in the Z-axis direction, the stacked sensor package according to the present embodiment may correspond to a sensor for measuring acceleration in the X-axis or Y-axis direction. Can be.
이 경우, 제1 및/또는 제2 패키지 몸체(402, 502)의 측면이 회로기판과 맞닿는 형태로 실장될 수 있다.In this case, side surfaces of the first and / or
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
400: 상부 센서 패키지 402: 제1 패키지 몸체
404: 관성센서칩 406: 와이어
414; 와이어 본딩 패드 416: 리드
418: 게터 420: 제1 외부전극
500: 하부 반도체 패키지 502: 제2 패키지 몸체
504: 반도체칩 506: 열방출 금속패널400: upper sensor package 402: first package body
404: inertial sensor chip 406: wire
414; Wire bonding pad 416: lead
418: getter 420: first external electrode
500: lower semiconductor package 502: second package body
504: semiconductor chip 506: heat dissipation metal panel
Claims (10)
상기 제1 패키지는,
오목부가 형성되고, 내부에 제1 시그널 라인이 형성된 제1 패키지 몸체;
상기 오목부의 상면에 부착된 관성센서칩; 및
상기 제1 패키지 몸체의 외측면(外側面)의 내부에 형성되고, 상기 제1 시그널 라인을 통해 상기 관성센서칩과 전기적으로 연결되며 외부로 노출된 복수의 제1 외부전극을 포함하고,
상기 복수의 제1 외부전극의 적어도 일부는 상기 제1 패키지 몸체의 하면에 형성되고,
상기 제2 패키지는,
반도체칩;
상기 반도체칩의 하면과 밀착되어 전달된 열을 외부로 배출하는 열방출 금속패널;
상기 열방출 금속패널과 밀착되며, 내부에 제2 시그널 라인이 형성된 제2 패키지 몸체; 및
상기 제2 패키지 몸체의 외측면의 내부에 형성되고, 상기 제2 시그널 라인을 통해 상기 반도체칩과 전기적으로 연결되며 외부로 노출된 복수의 제2 외부전극을 포함하고,
상기 복수의 제2 외부전극의 적어도 일부는 상기 제2 패키지 몸체의 상면에 형성되고,
상기 제1 외부전극의 적어도 일부와 상기 제2 외부전극의 적어도 일부는 솔더링으로 연결되는, 적층형 센서 패키지.A package on package structure in which a first package is stacked on top of a second package,
The first package,
A first package body having a recess formed therein and having a first signal line formed therein;
An inertial sensor chip attached to an upper surface of the concave portion; And
A plurality of first external electrodes formed inside the outer surface of the first package body and electrically connected to the inertial sensor chip through the first signal line and exposed to the outside;
At least a portion of the plurality of first external electrodes is formed on the bottom surface of the first package body,
The second package,
Semiconductor chip;
A heat dissipation metal panel in close contact with the bottom surface of the semiconductor chip and dissipating heat transferred to the outside;
A second package body in close contact with the heat dissipating metal panel and having a second signal line formed therein; And
A plurality of second external electrodes formed inside the outer surface of the second package body and electrically connected to the semiconductor chip through the second signal line and exposed to the outside;
At least some of the plurality of second external electrodes are formed on an upper surface of the second package body,
At least a portion of the first external electrode and at least a portion of the second external electrode are connected by soldering, the stacked sensor package.
상기 제2 패키지 몸체는 고온 동시소성 세라믹(HTCC)을 포함하는, 적층형 센서 패키지.The method of claim 1,
The second package body comprises a high temperature cofired ceramic (HTCC), stacked sensor package.
상기 제1 패키지 몸체는 고온 동시소성 세라믹(HTCC)을 포함하는, 적층형 센서 패키지.The method of claim 1,
The first package body comprises a high temperature cofired ceramic (HTCC), stacked sensor package.
상기 열방출 금속패널은 구리-텅스텐(CuW)으로 구성된, 적층형 센서 패키지.The method of claim 1,
The heat dissipation metal panel is a copper tungsten (CuW), stacked sensor package.
상기 열방출 금속패널의 상기 반도체칩 방향의 반대편 면에는 요철이 형성된, 적층형 센서 패키지.5. The method of claim 4,
The uneven surface of the heat dissipation metal panel on the opposite side of the semiconductor chip direction is formed, the stacked sensor package.
상기 제2 패키지 몸체의 상부에는 돌출부가 형성되고,
상기 제1 패키지 몸체의 하부에는 상기 돌출부와 대응되는 홈이 형성된, 적층형 센서 패키지.The method of claim 1,
A protrusion is formed on an upper portion of the second package body,
The stacked sensor package having a groove corresponding to the protrusion is formed below the first package body.
상기 복수의 제1 외부전극의 다른 적어도 일부는 상기 제1 패키지 몸체의 측면에 형성되고,
상기 복수의 제2 외부전극의 다른 적어도 일부는 상기 제2 패키지 몸체의 측면에 형성된, 적층형 센서 패키지.The method of claim 1,
At least a part of the other of the plurality of first external electrodes is formed on the side of the first package body,
And at least another portion of the plurality of second external electrodes is formed on a side surface of the second package body.
상기 제1 시그널 라인 및 제2 시그널 라인의 일부는 상기 제1 및 제2 패키지가 적층된 수직 방향으로 형성된, 적층형 센서 패키지.The method of claim 1,
A portion of the first signal line and the second signal line are formed in a vertical direction in which the first and second packages are stacked.
상기 제1 패키지의 상부에는,
상기 제1 패키지 몸체의 상기 오목부를 밀폐시키는 리드가 형성된, 적층형 센서 패키지.The method of claim 1,
On top of the first package,
The stacked sensor package of claim 1, wherein a lid is formed to seal the recess of the first package body.
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