KR101765266B1 - 스프링을 이용하여 두 개 이상의 몰드가 탄성 연결되는 연성 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명의 연성 패키지는 탄성 스트립 기판 상에 몰드 처리되는 복수 몰드 영역, 및 상기 복수 몰드 영역 사이에 스프링 형태로 제공되어 상기 몰드 영역이 상하 자유자재로 휘어지도록 하는 하나 이상의 탄성 영역을 포함한다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 스프링 형태의 탄성 영역이 휘어짐으로써 스트립 기판에 집중되는 스트레스를 흡수하고 분산시키는데 탁월한 효과가 기대된다.

Description

스프링을 이용하여 두 개 이상의 몰드가 탄성 연결되는 연성 패키지 {Flexible semiconductor package having elastic spring for connecting at least two molds}

본 발명은, 상호 분리 배치되는 인접 몰드가 탄성 연결되도록 스프링을 구비하는 연성 패키지에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 밴드에 유연 패키지를 탑재하고 양방향으로 휘어져 팔목 등에 휴대가 가능한 웨어러블 스마트 기기에 있어서, 스트립 형태의 기판 상에 패키지가 형성되는 연성 패키지에서 양방향 자유자재로 휘어질 수 있도록 몰드 영역과 탄성 영역을 규칙적으로 반복 배열하고, 탄성 영역에서 스트레스가 집중되는 점을 고려하여, 탄성 영역에 요철 형태의 스프링을 제공하며, 요철 스프링이 굽어진 후 본래 형상대로 복원되도록 요철 스프링 형태의 기판에 금속 와이어를 결합하는 연성 패키지에 관한 것이다.

현재 반도체 산업은 그 응용 범위를 다양하게 넓혀가고 있다. 이에, 반도체 메모리 등과 같은 집적회로 소자에 대한 패키징 기술도 점점 고용량화, 박형화, 소형화 등에 대한 요구가 높아지고 있고, 이를 해결하기 위한 다양한 솔루션이 개발되고 있다.

특히, 최근에는 휘어짐이 가능한 유연한 집적회로 소자가 개발되고, 나아가 언급한 집적회로 소자를 구비하는 휘어짐이 가능한 유연한 집적회로 패키지가 개발되고 있다.

그러나 종래 유연한 집적회로 패키지는 다음과 같은 두 가지 문제점이 있다.

첫째, 지금까지 유연 집적회로 패키지에 필수적으로 포함되는 연성 PCB는 곡률반경을 강화하고, 양방향에서 조절할 수 있는 적절한 수단이 없다.

가령, 밴드에 유연 집적회로 패키지를 장착할 때, 밴드는 자유자재로 굽어질 수 있어야 하고, 특히 방향에 관계없이 양쪽으로 휘어질 수 있어야 한다.

둘째, 일부 유연 집적회로 패키지를 자유자재로 휘어지도록 구성하는 경우에도 유연 집적회로 패키지의 곡률반경이 지나치게 크면 해당 영역에 스트레스가 집중되고, 집적회로와 기판에 손상을 초래한다.

가령, 유연 집적회로 패키지가 제한 없이 휘어지면, 기판 상에 접합되어 있는 반도체 다이에 스트레스를 주거나 혹은 기판과 반도체 다이를 연결하는 솔더 볼 등에 데미지를 주게 된다.

KR 공개번호 10-2015-0010209

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 양방향으로 휘어질 수 있도록 곡률반경이 강화되는 스프링을 이용하여 두 개 이상의 몰드가 탄성 연결되는 연성 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 지나치게 휘어지는 것을 제한하기 위하여 곡률반경이 조절되는 스프링을 이용하여 두 개 이상의 몰드가 탄성 연결되는 연성 패키지를 제공하는 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 연성 패키지는 부품이 실장되는 장착부와 상기 장착부를 탄성 연결하는 탄성부가 반복적 배열되는 탄성 스트립 기판, 및 상기 장착부 상면에 몰드 처리되는 복수의 패키지를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명의 연성 패키지는 탄성 스트립 기판 상에 몰드 처리되는 복수 몰드 영역, 및 상기 복수 몰드 영역 사이에 스프링 형태로 제공되어 상기 몰드 영역이 상하 자유자재로 휘어지도록 하는 하나 이상의 탄성 영역을 포함한다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 스트립 기판 상에 몰드 영역과 탄성 영역을 반복적으로 배치함으로써 탄성 영역에 집중되는 스트레스를 흡수하거나 분산시키는 효과가 커서 양방향성 연성 패키지 구현에 매우 유용하다.

둘째, 스프링에 탄성력과 함께 인장력을 제공하여 스트립 기판이 지나치게 굽어져서 실장 반도체 다이가 충돌하는 것을 원천적으로 방지한다.

셋째, 스프링에 복원력을 더 제공하여 유연 패키지가 자유자재로 휘는 동시에 휜 후에는 원래상태로 돌아와 실장 부품의 안정성을 더욱 강화하는 효과가 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 의한 몰드 영역과 탄성 영역이 규칙적으로 반복되는 연성 패키지의 구성 및 그 상태를 각각 나타내는 측단면도들.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 연성 패키지의 구성을 나타내는 측단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 연성 패키지의 구성을 나타내는 측단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 일 실시예에 의한 복원력을 가지는 연성 패키지의 구성을 각각 나타내는 측단면도 및 평면도.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 다른 실시예에 의한 복원력을 가지는 연성 패키지의 구성을 각각 나타내는 측단면도 및 평면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 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 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 반도체 소자 혹은 반도체 패키지의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 양방향으로 휘어지는 스트립 구조의 연성 패키지의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명에 의한 몰드 영역과 탄성 영역이 규칙적으로 반복 배열되는 연성 패키지의 구성이 도시되고, 도 2 및 도 3에는 탄성력에 의하여 위 혹은 아래로 굽어지는 사용상태가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 연성 패키지(100)는 각종 반도체 부품이 실장되는 장착부(110a)와 장착부(110a)를 탄성 연결하는 탄성부(110b)가 반복 배열되는 탄성 스트립 기판(110), 및 장착부(110a) 상면에 몰드 처리되는 복수의 패키지(120)를 포함한다.

복수의 패키지(120)는 탄성부(110b)를 통하여 상호 연결되고, 그 자체로서 소정의 스페이스(space)를 형성하고, 그 스페이스를 통해서 탄성을 가지게 되지만, 탄성부(110b)의 탄성력을 이용하여 탄성 지지됨으로써, 양방향에서 자유자재로 휘어지는 유연 패키지를 구현할 수 있다.

따라서 복수의 패키지(120)는 상호 이격 설치됨으로써, 연성 패키지(100)는 몰드 처리되는 몰드 영역(M)과 몰드 영역(M)을 탄성 연결하는 탄성 영역(S)으로 구분될 수 있다.

이와 같은 탄성 영역(S)은 각 패키지(120)에 실장되는 반도체 다이(D) 상호간에 스트레스를 주지 않도록 하는 버퍼 구역을 제공한다. 이와 같이 해당 탄성 영역(S)은 몰드가 채워져 있지 않기 때문에, 이웃 몰드로부터 충격이 전달되는 것을 차단하고, 이로써 반도체 다이(D)를 보호하게 된다.

통상 유연 패키지의 곡률반경을 증진하기 위하여 패키지의 높이를 최소화하거나, 몰드의 경도를 연성으로 변경하기도 하지만, 본 발명에서는 탄성부(110b)의 탄성 정도를 조절하여 연성 패키지(100)의 곡률반경을 조절할 수 있다.

특히, 본 발명의 탄성 스트립 기판(110)은, 연성 패키지(100)가 반복적으로 휘어지거나 구부러질 때, 해당 부분에서 스트레스를 흡수할 수 있도록 하는 스프링 구조를 가진다.

이와 같이 탄성부(110b)를 이용하여 유연 패키지를 구현하게 되면, 패키징 되는 반도체 다이(D) 및 이를 보호하는 몰드(C)를 유연하게 처리하여 스트레스를 흡수할 수 있도록 설계하지 않더라도 스트레스를 흡수하거나 분산시킬 수 있는 탄성 스프링을 이용하여 상하로 굽어지는 유연 패키지를 구현할 수 있는 장점이 있다.

예컨대, 본 발명은 연속적인 탄성 스트립 기판(110) 상에 몰드 영역(M)과 탄성 영역(S)이 규칙적으로 반복되고, 몰드 영역(M)은 몰드에 의하여 휘어지기 어렵고, 탄성 영역(S)은 스페이스(space)를 통하여 휘어지기 용이하기 때문에, 탄성 영역(S)에서 스트레스가 집중되는데, 탄성부(110b)는 이러한 스트레스를 흡수하거나 분산시킬 수 있어 유연 패키지 구현에 매우 적합하다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 탄성부(110b)는 탄성 스트립 기판(110)의 위로 볼록한 요철 형태의 스프링으로 구성될 수 있다. 위로 볼록한 요철 형태의 스프링은 하부 방향으로 연성 패키지가 휘어질 때, 패키지를 도 2와과 같이 아래로 당기려는 성질이 있기 때문 스트레스를 그대로 흡수하고 완충하기 매우 용이하다. 또한, 도 3과 같이 반대로 휘어지더라도 요철 형태의 스프링이 벌어지면서 스트레스를 분산시킬 수 있게 된다.

도 4 및 도 5에는 본 발명에 의한 다양한 스프링 구조가 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 탄성부(110b)는 탄성 스트립 기판(110)의 위아래로 볼록한 요철 형태의 스프링으로 구성될 수 있다. 더욱이 반복하여 볼록 오목한 요철 형태를 취하기 때문에, 충격 흡수에 더 효과적이다. 특히 위아래로 반복하여 볼록한 요철 형태의 스프링은 양방향성 구현에 매우 적합하다.

도 5를 참조하면, 탄성부(110b)는 탄성 스트립 기판(100)의 좌우로 볼록한 요철 형태의 스프링으로 구성될 수 있다. 따라서 길이 방향에서 발생되는 스트레스를 흡수하는데 매우 적합하다.

탄성부(110b)는 탄성력을 이용하여 과도한 외력에 대해서도 충격을 모두 흡수할 수 있을 정도로 유연성을 제공하며, 이로써 그 사이에 실장되는 반도체 다이(D)를 외력으로부터 보호할 수 있다. 하지만, 유연성에 비례하여 본래대로 다시 복원되기는 어렵다. 또한 과도하게 굽어지면, 이웃하는 패키지 사이에 충돌의 원인이 되어 인접한 반도체 다이(D)에 직접적인 데미지를 줄 수 있다.

도 6 내지 도 9에는 본 발명에 의한 탄성력 및 복원력을 모두 구비는 연성 패키지의 구성이 각각 도시되어 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 휘어지거나 굽어지더라도 다시 원래 상태로 복원력을 가지기 위하여 지나친 휘어짐을 방지하고 휘어진 후에는 원래 상태로 돌아올 수 있도록 하는 복원부(112)를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 복원부(112)는 강성을 가지는 금속 와이어로 구성될 수 있다.

가령, 탄성 스트립 기판(110)의 길이방향으로 설치되어 길이방향으로 인장력을 제공할 수 있다. 인장력을 강화하기 위하여 기판(110)의 가장자리 양측으로 설치하거나 혹은 3개 이상의 금속 와이어로 설치될 수 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 탄성부(110b)가 위로 볼록한 요철 형태의 스프링 구조를 가질 경우 볼록한 요철 사이에 탄성 접착제를 이용하여 요철에 인장력을 제공할 수 있다. 즉, 탄성 접착제가 양측 요철 사이에 밀착되어 요철이 양측으로 벌어지는 것을 어느 정도 제어할 수 있다.

이와 같이, 일방향 혹은 양방향으로 과도하게 휘어지거나 심지어 굽어져서 인접한 반도체 다이(D) 상호간의 충돌이 올 수 있는 점을 고려하여 여러 가지 탄성력을 보강하는 제어 수단을 구비할 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 9를 참조하면, 탄성 스트립 기판(110)은, 절연 기재, 및 절연 기재 상하면에 형성되는 접속패드나 배선패턴, 접속패드 등을 전기적으로 연결하기 위하여 절연 기재 내에 형성되는 관통 전극이나 재배선 패턴을 포함할 수 있다.

이러한 절연 기재는 휘어지거나 구부러질 수 있는 폴리머 재질로 형성될 수 있다. 기재는 대표적으로 폴리이미드(PI), 폴리에스터(polyester), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 테플론(Teflon), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 기타 중합체(polymeric)로 형성될 수 있다.

패키지(120)는, 탄성 스트립 기판(110) 상에 수직으로 적층되는 하나 이상의 반도체 다이(D), 및 반도체 다이(D)를 커버하는 몰드(C)를 포함한다.

다만, 탄성력을 제공하는 요철 형태의 스프링에 의하여 양측 패키지(120)가 자유롭게 굽어지기 때문에, 실장 반도체 다이(D)는 반드시 휘어질 것을 요건으로 하지 않는다. 마찬가지로, 몰드(C)는 실장 반도체 다이(D)의 스트레스를 흡수하기 위하여 휘어지거나 구부려지는 재질로 형성되는 것이 바람직하지만, 반드시 이와 같은 유연한 폴리이미드 혹은 고무 재질로 형성될 필요는 없다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 양방향으로 휘어지는 스트립 타입 연성 패키지에서 휘어질 때 발생되는 스트레스를 가장 효과적으로 흡수할 수 있는 코일 형태의 탄성 스프링 영역을 몰드 사이에 배치하여 유연 패키지를 구현하며, 반대로 지나치게 굽어질 때 발생되는 인접 칩 사이의 충돌을 방지하고 휘어진 후 다사 본래대로 복원되도록 하는 복원 금속 와이어를 더 구비하는 구성을 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

100: 연성 패키지 110: 탄성 스트립 기판
110a: 장착부 110b: 탄성부
112: 복원부 120: 패키지

Claims (10)

1. 웨어러블 스마트 기기에 탑재되고 양방향으로 휘어져 휴대 시 굽어지고, 비 휴대 시 복원력에 의하여 원래 형태대로 복원되는 연성 패키지에 있어서,
   상기 연성 패키지는,
   부품이 실장되는 장착부와 상기 장착부를 탄성 연결하는 탄성부가 반복적으로 배열되는 탄성 스트립 기판; 및
   상기 장착부 상면에 몰드 처리되는 복수의 패키지를 포함하고,
   상기 탄성부는 상기 탄성 스트립 기판의 위, 아래, 혹은 위아래로 반복해서 볼록한 요철 형태의 스프링 구조이고, 상기 스프링 구조에 의하여 상기 연성 패키지가 당겨질 때 상기 탄성 스트립 기판이 신축 가능하며,
   상기 탄성 스트립 기판은 상기 스프링에 인장력을 제공하여 지나친 휘어짐을 방지하고, 상기 휘어짐 후 다시 원래대로 복원되도록 하는 복원부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 연성 패키지.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 복원부는 상기 탄성 스트립 기판의 길이 방향으로 연장되는 금속 와이어로 구성되는 것을 특징으로 하는 연성 패키지.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 복원부는 상기 스프링의 요철 사이에 제공되는 탄성 접착제로 구성되는 것을 특징으로 하는 연성 패키지.
8. 웨어러블 스마트 기기에 탑재되고 양방향으로 휘어져 휴대 시 굽어지고, 비 휴대 시 복원력에 의하여 원래 형태대로 복원되는 연성 패키지에 있어서,
   상기 연성 패키지는,
   탄성 스트립 기판 상에 몰드 처리되는 복수 몰드 영역; 및
   이웃하는 상기 몰드 영역 사이에 스프링 형태로 제공되어 상기 몰드 영역이 상하 자유자재로 휘어지도록 하는 하나 이상의 탄성 영역을 포함하고,
   상기 탄성 영역은,
   요철 스프링 타입의 탄성부, 및
   상기 요철 스프링에 인장력을 제공하는 복원부를 포함하며,
   상기 요철 스프링 타입에 의하여 상기 연성 패키지가 당겨질 때 상기 탄성 영역이 신축 가능하며,
   상기 복원부에 의하여 상기 탄성부가 지나치게 휘어지는 것을 방지하고, 상기 휘어짐 후 다시 원래대로 복원되는 것을 특징으로 하는 연성 패키지.
   
9. 삭제
10. 삭제

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