KR101973430B1 - 팬-아웃 반도체 패키지 - Google Patents

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    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
    • H—ELECTRICITY
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Abstract

본 개시는 관통홀을 갖는 제1연결부재, 제1연결부재의 관통홀에 배치되며 접속패드가 배치된 활성면 및 활성면의 반대측에 배치된 비활성면을 갖는 반도체칩, 제1연결부재 및 반도체칩의 비활성면의 적어도 일부를 봉합하는 봉합재, 및 제1연결부재 및 반도체칩의 활성면 상에 배치된 제2연결부재를 포함하며, 제1연결부재 및 제2연결부재는 각각 반도체칩의 접속패드와 전기적으로 연결된 재배선층을 포함하며, 봉합재는 관통홀의 벽면 및 반도체칩의 측면 사이의 공간을 채우며, 제1연결부재 및 제2연결부재 사이의 공간과 반도체칩의 활성면 및 제2연결부재 사이의 공간으로 적어도 일부가 연장된, 팬-아웃 반도체 패키지에 관한 것이다.

Description

팬-아웃 반도체 패키지{FAN-OUT SEMICONDUCTOR PACKAGE}
본 개시는 반도체 패키지, 예를 들면, 접속단자를 반도체칩이 배치된 영역 외로도 확장할 수 있는 팬-아웃 반도체 패키지에 관한 것이다.
최근 반도체칩에 관한 기술 개발의 주요한 추세 중의 하나는 부품의 크기를 축소하는 것이며, 이에 패키지 분야에서도 소형 반도체칩 등의 수요 급증에 따라 소형의 크기를 가지면서 다수의 핀을 구현하는 것이 요구되고 있다.
이에 부합하기 위하여 제안된 패키지 기술 중의 하나가 팬-아웃 패키지이다. 팬-아웃 패키지는 접속단자를 반도체칩이 배치된 영역 외로도 재배선하여, 소형의 크기를 가지면서도 다수의 핀을 구현할 수 있게 해준다.
본 개시의 여러 목적 중 하나는 구조 안정성이 개선된 팬-아웃 반도체 패키지를 제공하는 것이다.
본 개시를 통하여 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는 봉합재를 특별한 형태로 형성하여 패키지의 구조 안정성을 개선하는 것이다.
예를 들면, 일례에 따른 팬-아웃 반도체 패키지는, 관통홀을 갖는 제1연결부재, 제1연결부재의 관통홀에 배치되며 접속패드가 배치된 활성면 및 활성면의 반대측에 배치된 비활성면을 갖는 반도체칩, 제1연결부재 및 반도체칩의 비활성면의 적어도 일부를 봉합하는 봉합재, 및 제1연결부재 및 반도체칩의 활성면 상에 배치된 제2연결부재를 포함하며, 제1연결부재 및 제2연결부재는 각각 반도체칩의 접속패드와 전기적으로 연결된 재배선층을 포함하며, 봉합재는 관통홀의 벽면 및 반도체칩의 측면 사이의 공간을 채우며, 제1연결부재 및 제2연결부재 사이의 공간과 반도체칩의 활성면 및 제2연결부재 사이의 공간으로 적어도 일부가 연장된 것일 수 있다.
본 개시의 여러 효과 중 일 효과로서 구조 안정성이 개선된 팬-아웃 반도체 패키지를 제공할 수 있다.
도 1은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도다.
도 2는 전자기기의 일례를 개략적으로 나타낸 사시도다.
도 3은 팬-인 반도체 패키지의 패키징 전후를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 4는 팬-인 반도체 패키지의 패키징 과정을 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 5는 팬-인 반도체 패키지가 인터포저 기판 상에 실장되어 최종적으로 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 6은 팬-인 반도체 패키지가 인터포저 기판 내에 내장되어 최종적으로 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 7은 팬-아웃 반도체 패키지의 개략적은 모습을 나타낸 단면도다.
도 8은 팬-아웃 반도체 패키지가 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 9는 팬-아웃 반도체 패키지의 일례를 대략 나타낸 단면도다.
도 10은 도 9의 팬-아웃 반도체 패키지의 개략적인 Ⅰ-Ⅰ' 절단 평면도다.
도 11은 팬-아웃 반도체 패키지의 다른 일례를 대략 나타낸 단면도다.
도 12는 팬-아웃 반도체 패키지의 다른 일례를 대략 나타낸 단면도다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대해 설명한다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 축소될 수 있다.
전자기기
도 1은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도면을 참조하면, 전자기기(1000)는 메인보드(1010)를 수용한다. 메인보드(1010)에는 칩 관련부품(1020), 네트워크 관련부품(1030), 및 기타부품(1040) 등이 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 있다. 이들은 후술하는 다른 부품과도 결합되어 다양한 신호라인(1090)을 형성한다.
칩 관련부품(1020)으로는 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩; 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩; 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩 등이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 형태의 칩 관련 부품이 포함될 수 있음은 물론이다. 또한, 이들 부품(1020)이 서로 조합될 수 있음은 물론이다.
네트워크 관련부품(1030)으로는, Wi-Fi(IEEE 802.11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802.16 패밀리 등), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 다수의 무선 또는 유선 표준들이나 프로토콜들 중의 임의의 것이 포함될 수 있다. 또한, 네트워크 관련부품(1030)이 칩 관련 부품(1020)과 더불어 서로 조합될 수 있음은 물론이다.
기타부품(1040)으로는, 고주파 인덕터, 페라이트 인덕터, 파워 인덕터, 페라이트 비즈, LTCC(low Temperature Co-Firing Ceramics), EMI(Electro Magnetic Interference) filter, MLCC(Multi-Layer Ceramic Condenser) 등이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 다양한 용도를 위하여 사용되는 수동부품 등이 포함될 수 있다. 또한, 기타부품(1040)이 칩 관련 부품(1020) 및/또는 네트워크 관련 부품(1030)과 더불어 서로 조합될 수 있음은 물론이다.
전자기기(1000)의 종류에 따라, 전자기기(1000)는 메인보드(1010)에 물리적 및/또는 전기적으로 연결되거나 그렇지 않을 수도 있는 다른 부품을 포함할 수 있다. 다른 부품의 예를 들면, 카메라(1050), 안테나(1060), 디스플레이(1070), 배터리(1080), 오디오 코덱(미도시), 비디오 코덱(미도시), 전력 증폭기(미도시), 나침반(미도시), 가속도계(미도시), 자이로스코프(미도시), 스피커(미도시), 대량 저장 장치(예컨대, 하드디스크 드라이브)(미도시), CD(compact disk)(미도시), 및 DVD(digital versatile disk)(미도시) 등이 있으며, 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 전자기기(1000)의 종류에 따라 다양한 용도를 위하여 사용되는 기타 부품 등이 포함될 수 있음은 물론이다.
전자기기(1000)는, 스마트 폰(smart phone), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 태블릿(tablet), 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch), 오토모티브(Automotive) 등일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들 외에도 데이터를 처리하는 임의의 다른 전자기기일 수 있음은 물론이다.
도 2는 전자기기의 일례를 개략적으로 나타낸 사시도다.
도면을 참조하면, 반도체 패키지는 상술한 바와 같은 다양한 전자기기에 다양한 용도로써 적용된다. 예를 들면, 스마트 폰(1100)의 바디(1101) 내부에는 메인보드(1110)가 수용되어 있으며, 메인보드(1110)에는 다양한 부품(1120) 들이 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 카메라(1130)와 같이 메인보드(1110)에 물리적 및/또는 전기적으로 연결되거나 그렇지 않을 수도 있는 다른 부품이 바디(1101) 내에 수용되어 있다. 부품(1120) 중 일부는 칩 관련부품일 수 있으며, 반도체 패키지(100)는, 예를 들면, 그 중 어플리케이션 프로세서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자기기는 반드시 스마트 폰(1100)에 한정되는 것은 아니며, 상술한 바와 같이 다른 전자기기일 수도 있음은 물론이다.
반도체 패키지
일반적으로 반도체칩은 수많은 미세 전기 회로가 집적되어 있으나 그 자체로는 반도체 완성품으로서의 역할을 할 수 없으며, 외부의 물리적 또는 화학적 충격에 의해 손상될 가능성이 존재한다. 그래서 반도체칩 자체를 그대로 사용하지 않고 반도체칩을 패키징하여 패키지 상태로 전자기기 등에 사용하고 있다.
반도체 패키징이 필요한 이유는, 전기적인 연결이라는 관점에서 볼 때, 반도체칩과 전자기기의 메인보드의 회로 폭에 차이가 있기 때문이다. 구체적으로, 반도체칩의 경우, 접속패드의 크기와 접속패드간의 간격이 매우 미세한 반면 전자기기에 사용되는 메인보드의 경우, 부품 실장 패드의 크기 및 부품 실장 패드의 간격이 반도체칩의 스케일보다 훨씬 크다. 따라서, 반도체칩을 이러한 메인보드 상에 바로 장착하기 어려우며 상호간의 회로 폭 차이를 완충시켜 줄 수 있는 패키징 기술이 요구되는 것이다.
이러한 패키징 기술에 의하여 제조되는 반도체 패키지는 구조 및 용도에 따라서 팬-인 반도체 패키지(Fan-in semiconductor package)와 팬-아웃 반도체 패키지(Fan-out semiconductor package)로 구분될 수 있다.
이하에서는, 도면을 참조하여 팬-인 반도체 패키지와 팬-아웃 반도체 패키지에 대하여 보다 자세히 알아보도록 한다.
(팬-인 반도체 패키지)
도 3은 팬-인 반도체 패키지의 패키징 전후를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 4는 팬-인 반도체 패키지의 패키징 과정을 개략적으로 나타낸 단면도다.
도면을 참조하면, 반도체칩(2220)은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs) 등을 포함하는 바디(2221), 바디(2221)의 일면 상에 형성된 알루미늄(Al) 등의 도전성 물질을 포함하는 접속패드(2222), 및 바디(2221)의 일면 상에 형성되며 접속패드(2222)의 적어도 일부를 덮는 산화막 및/또는 질화막 등의 패시베이션막(2223)을 포함하는, 예를 들면, 베어(Bare) 상태의 집적회로(IC)일 수 있다. 이때, 접속패드(2222)는 매우 작기 때문에, 집적회로(IC)는 전자기기의 메인보드 등은 물론, 중간 레벨의 인쇄회로기판(PCB)에도 실장 되기 어렵다.
이에, 접속패드(2222)를 재배선하기 위하여 반도체칩(2220) 상에 반도체칩(2220)의 사이즈에 맞춰 연결부재(2240)를 형성한다. 연결부재(2240)는 반도체칩(2220) 상에 감광성 절연수지(PID)와 같은 절연물질로 절연층(2241)을 형성하고, 접속패드(2222)를 오픈시키는 비아홀(2243h)을 형성한 후, 배선패턴 (2242) 및 비아(2243)를 형성하여 형성할 수 있다. 그 후, 연결부재(2240)를 보호하는 패시베이션층(2250)을 형성하고, 개구부(2251)를 형성한 후, 언더범프금속층(2260) 등을 형성한다. 즉, 일련의 과정을 통하여, 예를 들면, 반도체칩(2220), 연결부재(2240), 패시베이션층(2250), 및 언더범프금속층(2260)을 포함하는 팬-인 반도체 패키지(2200)가 제조된다.
이와 같이, 팬-인 반도체 패키지는 반도체칩의 접속패드, 예컨대 I/O(Input/Output) 단자를 모두 소자 안쪽에 배치시킨 패키지형태이며, 팬-인 반도체 패키지는 전기적 특성이 좋으며 저렴하게 생산할 수 있다. 따라서, 스마트폰에 들어가는 많은 소자들이 팬-인 반도체 패키지 형태로 제작되고 있으며, 구체적으로는 소형이면서도 빠른 신호 전달을 구현하는 방향으로 개발이 이루어지고 있다.
다만, 팬-인 반도체 패키지는 I/O 단자를 모두 반도체칩 안쪽에 배치해야 하는바 공간적인 제약이 많다. 따라서, 이러한 구조는 많은 수의 I/O 단자를 갖는 반도체칩이나 크기가 작은 반도체칩에 적용하는데 어려운 점이 있다. 또한, 이러한 취약점으로 인하여 전자기기의 메인보드에 팬-인 반도체 패키지가 직접 실장 되어 사용될 수 없다. 반도체칩의 I/O 단자를 재배선 공정으로 그 크기와 간격을 확대하였다 하더라도, 전자기기 메인보드에 직접 실장 될 수 있을 정도의 크기와 간격을 가지는 것은 아니기 때문이다.
도 5는 팬-인 반도체 패키지가 인터포저 기판 상에 실장되어 최종적으로 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 6은 팬-인 반도체 패키지가 인터포저 기판 내에 내장되어 최종적으로 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도면을 참조하면, 팬-인 반도체 패키지(2200)는 반도체칩(2220)의 접속패드들(2222), 즉 I/O 단자들이 인터포저 기판(2301)을 통하여 다시 한 번 재배선되며, 최종적으로는 인터포저 기판(2301) 상에 팬-인 반도체 패키지(2200)가 실장된 상태로 전자기기의 메인보드(2500)에 실장될 수 있다. 이때, 솔더볼(2270) 등은 언더필 수지(2280) 등으로 고정될 수 있으며, 외측은 몰딩재(2290) 등으로 커버될 수 있다. 또는, 팬-인 반도체 패키지(2200)는 별도의 인터포저 기판(2302) 내에 내장(Embedded) 될 수 도 있으며, 내장된 상태로 인터포저 기판(2302)에 의하여 반도체칩(2220)의 접속패드들(2222), 즉 I/O 단자들이 다시 한 번 재배선되고, 최종적으로 전자기기의 메인보드(2500)에 실장될 수 있다.
이와 같이, 팬-인 반도체 패키지는 전자기기의 메인보드에 직접 실장 되어 사용되기 어렵기 때문에, 별도의 인터포저 기판 상에 실장된 후 다시 패키징 공정을 거쳐 전자기기 메인보드에 실장되거나, 또는 인터포저 기판 내에 내장된 채로 전자기기 메인보드에 실장되어 사용되고 있다.
(팬-아웃 반도체 패키지)
도 7은 팬-아웃 반도체 패키지의 개략적은 모습을 나타낸 단면도다.
도면을 참조하면, 팬-아웃 반도체 패키지(2100)는, 예를 들면, 반도체칩(2120)의 외측이 봉합재(2130)로 보호되며, 반도체칩(2120)의 접속패드(2122)가 연결부재(2140)에 의하여 반도체칩(2120)의 바깥쪽까지 재배선된다. 이때, 연결부재(2140) 상에는 패시베이션층(2150)이 더 형성될 수 있으며, 패시베이션층(2150)의 개구부에는 언더범프금속층(2160)이 더 형성될 수 있다. 언더범프금속층(2160) 상에는 솔더볼(2170)이 더 형성될 수 있다. 반도체칩(2120)은 바디(2121), 접속패드(2122), 패시베이션막(미도시) 등을 포함하는 집적회로(IC)일 수 있다. 연결부재(2140)는 절연층(2141), 절연층(2241) 상에 형성된 재배선층(2142), 접속패드(2122)와 재배선층(2142) 등을 전기적으로 연결하는 비아(2143)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 팬-아웃 반도체 패키지는 반도체칩 상에 형성된 연결부재를 통하여 반도체칩의 바깥쪽에 까지 I/O 단자를 재배선하여 배치시킨 형태이다. 상술한 바와 같이, 팬-인 반도체 패키지는 반도체칩의 I/O 단자를 모두 반도체칩 안쪽에 배치시켜야 하고 이에 소자 사이즈가 작아지면 볼 크기와 피치를 줄여야 하므로 표준화된 볼 레이아웃을 사용할 수 없다. 반면, 팬-아웃 반도체 패키지는 이와 같이 반도체칩 상에 형성된 연결부재를 통하여 반도체칩의 바깥쪽에 까지 I/O 단자를 재배선하여 배치시킨 형태인바 반도체칩의 크기가 작아지더라도 표준화된 볼 레이아웃을 그대로 사용할 수 있는바, 후술하는 바와 같이 전자기기의 메인보드에 별도의 인터포저 기판 없이도 실장될 수 있다.
도 8은 팬-아웃 반도체 패키지가 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도면을 참조하면, 팬-아웃 반도체 패키지(2100)는 솔더볼(2170) 등을 통하여 전자기기의 메인보드(2500)에 실장될 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 팬-아웃 반도체 패키지(2100)는 반도체칩(2120) 상에 반도체칩(2120)의 사이즈를 벗어나는 팬-아웃 영역까지 접속패드(2122)를 재배선할 수 있는 연결부재(2140)를 형성하기 때문에, 표준화된 볼 레이아웃을 그대로 사용할 수 있으며, 그 결과 별도의 인터포저 기판 등 없이도 전자기기의 메인보드(2500)에 실장 될 수 있다.
이와 같이, 팬-아웃 반도체 패키지는 별도의 인터포저 기판 없이도 전자기기의 메인보드에 실장 될 수 있기 때문에, 인터포저 기판을 이용하는 팬-인 반도체 패키지 대비 두께를 얇게 구현할 수 있는바 소형화 및 박형화가 가능하다. 또한, 열 특성과 전기적 특성이 우수하여 모바일 제품에 특히 적합하다. 또한, 인쇄회로기판(PCB)을 이용하는 일반적인 POP(Package on Package) 타입 보다 더 컴팩트하게 구현할 수 있고, 휨 현상 발생으로 인한 문제를 해결할 수 있다.
한편, 팬-아웃 반도체 패키지는 이와 같이 반도체칩을 전자기기의 메인보드 등에 실장하기 위하여, 그리고 외부의 충격으로부터 반도체칩을 보호하기 위한 패키지 기술을 의미하는 것으로, 이와는 스케일, 용도 등이 상이하며, 팬-인 반도체 패키지가 내장되는 인터포저 기판 등의 인쇄회로기판(PCB)과는 다른 개념이다.
이하에서는, 구조 안정성이 개선된 팬-아웃 반도체 패키지에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 9는 팬-아웃 반도체 패키지의 일례를 대략 나타낸 단면도다.
도 10은 도 9의 팬-아웃 반도체 패키지의 개략적인 Ⅰ-Ⅰ' 절단 평면도다.
도면을 참조하면, 일례에 따른 팬-아웃 반도체 패키지(100A)는 관통홀(110H)을 갖는 제1연결부재(110), 제1연결부재(110)의 관통홀(110H)에 배치되며 접속패드(122)가 배치된 활성면 및 활성면의 반대측에 배치된 비활성면을 갖는 반도체칩(120), 제1연결부재(110) 및 반도체칩(120)의 비활성면의 적어도 일부를 봉합하는 봉합재(130), 제1연결부재(110) 및 반도체칩(120)의 활성면 상에 배치된 제2연결부재(140), 제2연결부재(140) 상에 배치된 패시베이션층(150), 패시베이션층(150)의 개구부(151) 상에 형성된 언더범프금속층(160), 언더범프금속층(160) 상에 형성된 접속단자(170), 봉합재(130) 상에 배치된 보강층(183), 보강층(183) 상애 배치된 수지층(184), 및 수지층(184)과 보강층(183)과 봉합재(130)를 관통하며 제1연결부재(110)의 재배선층(112b)의 적어도 일부를 노출시키는 개구부(185)를 포함한다.
한편, 봉합재(130)는 관통홀(110H)의 벽면 및 반도체칩(120)의 측면 사이의 공간을 채우며, 제1연결부재(110) 및 제2연결부재(140) 사이의 공간과 반도체칩(120)의 활성면 및 제2연결부재(140) 사이의 공간으로 적어도 일부가 연장되도록 형성된다. 즉, 봉합재(130)가 제1연결부재(110) 및 반도체칩(120)의 사이에서 대략 "I자(字)"형태로 배치된다. 따라서, 봉합재(130)가 제1연결부재(110)의 신뢰성에 취약한 상면 및 하면의 모서리 부분, 그리고 반도체칩(120)의 신뢰성에 취약한 활성면 및 비활성면의 모서리 부분을 고정시켜줄 수 있는바, 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion: CTE) 미스매치에 따른 열/기계적 스트레스를 완화시킬 수 있으며, 구조 안정성을 도모할 수 있다.
한편, 반도체칩(120)의 활성면 및 제2연결부재(140) 사이의 공간에 있어서, 봉합재(130)는 반도체칩(120)의 활성면의 모서리 부분(C1)까지만 연장될 수 있다. 반도체칩(120)의 활성면의 중앙 부분은 제2연결부재(140)의 절연층(141)과 접할 수 있다. 유사하게, 제1연결부재(110) 및 제2연결부재(140) 사이의 공간에 있어서, 봉합재(130)는 제1연결부재(110)의 내측 모서리 부분(C2)까지만 연장될 수 있다. 제2연결부재(140)의 나머지 부분은 제2연결부재(140)의 절연층(141)과 접할 수 있다. 이와 같이, 봉합재(130)가 제1연결부재(110)의 신뢰성에 취약한 상면 및 하면의 모서리 부분, 그리고 반도체칩(120)의 신뢰성에 취약한 활성면 및 비활성면의 모서리 부분만을 선택적으로 고정시킴으로써, 불필요한 부분까지 블리딩(Bleeding) 되는 것을 방지할 수 있으며, 그 결과 반도체칩(120)의 접속패드(122) 및 제1연결부재(110)의 재배선층(112a)의 표면이 봉합재(130)에 의하여 오염되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 일례에 따른 팬-아웃 반도체 패키지(100A)에 포함되는 각각의 구성에 대하여 보다 자세히 설명한다.
제1연결부재(110)는 반도체칩(120)의 접속패드(122)를 재배선시키는 재배선층(112a, 112b)을 포함하는바 제2연결부재(140)의 층수를 감소시킬 수 있다. 필요에 따라서는, 구체적인 재료에 따라 패키지(100A)의 강성을 유지시킬 수 있으며, 봉합재(130)의 두께 균일성 확보 등의 역할을 수행할 수 있다. 경우에 따라서는, 제1연결부재(110)에 의하여 일례에 따른 팬-아웃 반도체 패키지(100A)가 패키지 온 패키지(Package on Package)의 일부로 사용될 수 있다. 제1연결부재(110)는 관통홀(110H)을 가진다. 관통홀(110H) 내에는 반도체칩(120)이 제1연결부재(110)와 소정거리 이격 되도록 배치된다. 반도체칩(120)의 측면 주위는 제1연결부재(110)에 의하여 둘러싸일 수 있다. 다만, 이는 일례에 불과하며 다른 형태로 다양하게 변형될 수 있으며, 그 형태에 따라서 다른 기능을 수행할 수 있다.
제1연결부재(110)는 절연층(111), 절연층(111) 상에 돌출되어 배치되며 제2연결부재(140)와 접하는 제1재배선층(112a), 및 절연층(111)의 제1재배선층(112a)이 배치된측의 반대측 상에 돌출되어 배치된 제2재배선층(112b)을 포함한다. 제1연결부재(110)는 절연층(111)을 관통하며 제1 및 제2재배선층(112a, 112b)을 전기적으로 연결하는 비아(113)를 포함한다. 제1 및 제2재배선층(112a, 112b)은 접속패드(122)와 전기적으로 연결된다. 제1재배선층(112a)이 절연층(111) 상에 돌출되어 배치되는바 제1연결부재(110)의 내측 모서리 부분에서 절연층(111)과 제2연결부재(140)의 절연층(141) 사이에 단차가 생기게 되며, 따라서 봉합재(130)가 그 사이로 스며들 수 있게 되는바, 상술한 바와 같이 내측 모서리 부분을 고정시켜 줄 수 있다. 봉합재(130)는 제1연결부재(110)의 내측 모서리 부분(C2)에서 제1재배선층(112a)의 측면과 접할 수 있다. 다만, 제1재배선층(112a)의 표면과는 접하지 않을 수 있다.
절연층(111)의 재료는 특별히 한정되는 않는다. 예를 들면, 절연물질이 사용될 수 있는데, 이때 절연물질로는 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
재배선층(112a, 112b)은 반도체칩(120)의 접속패드(122)를 재배선하는 역할을 수행할 수 있으며, 형성물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질을 사용할 수 있다. 재배선층(112a, 112b)은 해당 층의 설계 디자인에 따라 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 그라운드(GrouND: GND) 패턴, 파워(PoWeR: PWR) 패턴, 신호(Signal: S) 패턴 등을 포함할 수 있다. 여기서, 신호(S) 패턴은 그라운드(GND) 패턴, 파워(PWR) 패턴 등을 제외한 각종 신호, 예를 들면, 데이터 신호 등을 포함한다. 또한, 비아 패드, 접속단자 패드 등을 포함할 수 있다.
재배선층(112a, 112b) 중 봉합재(130)에 형성된 개구부(131)를 통하여 노출된 일부 재배선층(112b)의 일부 패턴 상에는 필요에 따라 표면처리층(P)이 더 형성될 수 있다. 표면처리층(P)은 공지된 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 전해 금도금, 무전해 금도금, OSP 또는 무전해 주석도금, 무전해 은도금, 무전해 니켈도금/치환금도금, DIG 도금, HASL 등에 의해 형성될 수 있다.
비아(113)는 서로 다른 층에 형성된 재배선층(112a, 112b)을 전기적으로 연결시키며, 그 결과 제1연결부재(110) 내에 전기적 경로를 형성시킨다. 비아(113) 역시 형성물질로는 도전성 물질을 사용할 수 있다. 비아(113)는 도전성 물질로 완전히 충전될 수 있으며, 단면 형상이 모래시계 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 비아(113)는 재배선층(112a, 112b)의 비아용 패드와 동시에 형성되어 경계 없이 일체화될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
반도체칩(120)은 소자 수백 내지 수백만 개 이상이 하나의 칩 안에 집적화된 집적회로(Intergrated Circuit: IC)일 수 있다. 집적회로는, 예를 들면, 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 반도체칩(120)은 액티브 웨이퍼를 기반으로 형성될 수 있으며, 이 경우 바디(121)를 이루는 모재로는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs) 등이 사용될 수 있다. 바디(121)에는 다양한 회로가 형성되어 있을 수 있다. 접속패드(122)는 반도체칩(120)을 다른 구성요소와 전기적으로 연결시키기 위한 것으로, 형성물질로는 알루미늄(Al) 등의 도전성 물질을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 바디(121) 상에는 접속패드(122)를 노출시키는 패시베이션막(123)이 형성될 수 있으며, 패시베이션막(123)은 산화막 또는 질화막 등일 수 있고, 또는 산화막과 질화막의 이중층일 수도 있다. 패시베이션막(123)을 통하여 반도체칩(120)의 활성면의 모서리 부분은 제2연결부재(140)의 절연층(141)과 단차를 가질 수 있으며, 그 사이로 봉합재(130)가 스며들어 수 있게 되는바, 상술한 바와 같이 모서리 부분을 고정시켜 줄 수 있다. 봉합재(130)는 활성면의 모서리 부분(C1)에서 패시베이션막(123)의 적어도 일부를 덮을 수 있다.
반도체칩(120)의 비활성면은 제1연결부재(110)의 제2재배선층(112b)의 상면 보다 아래에 위치할 수 있다. 예를 들면, 반도체칩(120)의 비활성면은 제1연결부재(110)의 절연층(111)의 상면보다 아래에 위치할 수 있다. 반도체칩(120)의 비활성면과 제1연결부재(110)의 제2재배선층(112b)의 상면의 높이 차이는 2㎛ 이상, 예를 들면, 5㎛ 이상일 수 있다. 이때, 반도체칩(120)의 비활성면 모퉁이에서 발생하는 크랙을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 봉합재(130)를 적용하는 경우의 반도체칩(120)의 비활성면 상의 절연거리의 편차를 최소화할 수 있다.
봉합재(130)는 제1연결부재(110) 및/또는 반도체칩(120)을 보호할 수 있다. 봉합재(130)는 제1연결부재(110) 및 반도체칩(120)의 비활성면을 덮는다. 또한, 봉합재(130)는 관통홀(110H)의 벽면 및 반도체칩(120)의 측면 사이의 공간을 채우며, 제1연결부재(110) 및 제2연결부재(140) 사이의 공간과 반도체칩(120)의 활성면 및 제2연결부재(140) 사이의 공간으로 적어도 일부가 연장된다. 즉, 봉합재(130)가 제1연결부재(110) 및 반도체칩(120)의 사이에서 대략 "I자(字)" 형태로 배치된다. 따라서, 봉합재(130)가 제1연결부재(110)의 신뢰성에 취약한 상면 및 하면의 모서리 부분, 그리고 반도체칩(120)의 신뢰성에 취약한 활성면 및 비활성면의 모서리 부분을 고정시켜줄 수 있는바, 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion: CTE) 미스매치에 따른 열/기계적 스트레스를 완화시킬 수 있으며, 구조 안정성을 도모할 수 있다. 한편, 봉합재(130)가 관통홀(110H)을 채움으로써, 구체적인 물질에 따라 접착제 역할을 수행함과 동시에 버클링을 감소시킬 수 있다.
봉합재(130)의 구체적인 물질은 특별히 한정되는 않는다. 예를 들면, 절연물질이 사용될 수 있는데, 이때 절연물질로는 무기필러 및 절연수지를 포함하는 재료, 예컨대 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들에 무기필러와 같은 보강재가 포함된 수지, 구체적으로 ABF, FR-4, BT, 등이 사용될 수 있다. 봉합재(130)가 무기필러를 포함하는 경우 제1연결부재(110)의 신뢰성에 취약한 상면 및 하면의 모서리 부분, 그리고 반도체칩(120)의 신뢰성에 취약한 활성면 및 비활성면의 모서리 부분의 충격(열/기계)을 완화시킬 수 있다. 필요에 따라서는, 열경화성 수지나 열가소성 수지가 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 재료를 사용할 수도 있다.
제2연결부재(140)는 반도체칩(120)의 접속패드(122)를 재배선하기 위한 구성이다. 제2연결부재(140)를 통하여 다양한 기능을 가지는 수십 수백의 접속패드(122)가 재배선 될 수 있으며, 후술하는 접속단자(170)를 통하여 그 기능에 맞춰 외부에 물리적 및/또는 전기적으로 연결될 수 있다. 제2연결부재(140)는 절연층(141), 절연층(141) 상에 배치된 재배선층(142), 및 절연층(141)을 관통하며 재배선층(142)을 연결하는 비아(143)를 포함한다. 일례에 따른 팬-아웃 반도체 패키지(100A)에서는 제2연결부재(140)가 단층으로 구성되나, 복수의 층일 수도 있다.
절연층(141)의 물질로는 절연물질이 사용될 수 있는데, 이때 절연물질로는 상술한 바와 같은 절연물질 외에도 PID 수지와 같은 감광성 절연물질을 사용할 수도 있다. 즉, 절연층(141)은 감광성 절연층일 수 있다. 절연층(141)이 감광성의 성질을 가지는 경우, 절연층(141)을 보다 얇게 형성할 수 있으며, 보다 용이하게 비아(143)의 파인 피치를 달성할 수 있다. 절연층(141)은 절연수지 및 무기필러를 포함하는 감광성 절연층일 수 있다. 절연층(141)이 다층인 경우, 이들의 물질은 서로 동일할 수 있고, 필요에 따라서는 서로 상이할 수도 있다. 절연층(141)이 다층인 겨우, 이들은 공정에 따라 일체화 되어 경계가 불분명할 수도 있다.
재배선층(142)은 실질적으로 접속패드(122)를 재배선하는 역할을 수행할 수 있으며, 형성물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질을 사용할 수 있다. 재배선층(142)은 해당 층의 설계 디자인에 따라 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 그라운드(GrouND: GND) 패턴, 파워(PoWeR: PWR) 패턴, 신호(Signal: S) 패턴 등을 포함한다. 여기서, 신호(S) 패턴은 그라운드(GND) 패턴, 파워(PWR) 패턴 등을 제외한 각종 신호, 예를 들면, 데이터 신호 등을 포함한다. 또한, 비아 패드, 접속단자 패드 등을 포함할 수 있다.
노출된 재배선층(142)에는 필요에 따라 표면처리층(미도시)이 형성될 수 있다. 표면처리층(미도시)은 당해 기술분야에 공지된 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 전해 금도금, 무전해 금도금, OSP 또는 무전해 주석도금, 무전해 은도금, 무전해 니켈도금/치환금도금, DIG 도금, HASL 등에 의해 형성될 수 있다.
비아(143)는 서로 다른 층에 형성된 재배선층(142), 접속패드(122) 등을 전기적으로 연결시키며, 그 결과 패키지(100B) 내에 전기적 경로를 형성시킨다. 비아(143)의 형성 물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질을 사용할 수 있다. 비아(143)는 도전성 물질로 완전히 충전될 수 있으며, 또는 도전성 물질이 비아의 벽을 따라 형성된 것일 수도 있다. 또한, 형상이 테이퍼 형상, 원통형상 등 당해 기술분야에 공지된 모든 형상이 적용될 수 있다.
제1연결부재(110)의 재배선층(112a, 112b)의 두께는 제2연결부재(140)의 재배선층(142)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 제1연결부재(110)는 반도체칩(120) 이상의 두께를 가질 수 있는바, 이에 형성되는 재배선층(112a, 112b) 역시 그 스케일에 맞춰 보다 큰 사이즈로 형성할 수 있다. 반면, 제2연결부재(140)의 재배선층(142)은 제2연결부재(140)의 박형화를 위하여 제1연결부재(110)의 재배선층(112a, 112b) 대비 상대적으로 작게 형성할 수 있다.
패시베이션층(150)은 제2연결부재(140)를 외부의 물리적 화학적 손상 등으로부터 보호하기 위한 부가적인 구성이다. 패시베이션층(150)은 제2연결부재(140)의 재배선층(142)의 적어도 일부를 노출시키는 개구부(151)를 가질 수 있다. 이러한 개구부(151)는 패시베이션층(150)에 수십 내지 수천 개 형성될 수 있다.
패시베이션층(150)의 재료로는 제2연결부재(140)의 절연층(141) 보다 엘라스틱 모듈러스가 큰 물질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 유리섬유(Glass Cloth, Glass Fabric)는 포함하지 않으나, 무기필러 및 절연수지를 포함하는 ABF(Ajinomoto Build-up Film) 등이 사용될 수 있다. ABF 등을 사용하는 경우, 패시베이션층(150)에 포함된 무기필러의 중량퍼센트는 제2연결부재(140)의 절연층(141)에 포함된 무기필러의 중량퍼센트 보다 클 수 있다. 이러한 조건에서 신뢰성 향상이 가능하다. 패시베이션층(150)으로 ABF 등을 사용하는 경우, 패시베이션층(150)은 무기필러를 포함하는 비감광성 절연층일 수 있으며, 신뢰성 향상에 효과적일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
언더범프금속층(160)은 부가적인 구성으로, 접속단자(170)의 접속 신뢰성을 향상시켜주며, 그 결과 패키지(100A)의 보드 레벨 신뢰성을 개선해준다. 언더범프금속층(160)은 패시베이션층(150)의 개구부(151)를 통하여 노출된 제2연결부재(140)의 재배선층(142)과 연결된다. 언더범프금속층(160)은 패시베이션층(150)의 개구부(151)에 공지의 도전성 물질, 즉 금속을 이용하여 공지의 메탈화(Metallization) 방법으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
접속단자(170)는 팬-아웃 반도체 패키지(100A)를 외부와 물리적 및/또는 전기적으로 연결시키기 위한 부가적인 구성이다. 예를 들면, 팬-아웃 반도체 패키지(100A)는 접속단자(170)를 통하여 전자기기의 메인보드에 실장될 수 있다. 접속단자(170)는 도전성 물질, 예를 들면, 솔더(solder) 등으로 형성될 수 있으나, 이는 일례에 불과하며 재질이 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 접속단자(170)는 랜드(land), 볼(ball), 핀(pin) 등일 수 있다. 접속단자(170)는 다중층 또는 단일층으로 형성될 수 있다. 다중층으로 형성되는 경우에는 구리 필러(pillar) 및 솔더를 포함할 수 있으며, 단일층으로 형성되는 경우에는 주석-은 솔더나 구리를 포함할 수 있으나, 역시 이는 일례에 불과하며 이에 한정되는 것은 아니다.
접속단자(170)의 개수, 간격, 배치 형태 등은 특별히 한정되지 않으며, 통상의 기술자에게 있어서 설계 사항에 따라 충분히 변형이 가능하다. 예를 들면, 접속단자(170)의 수는 반도체칩(120)의 접속패드(122)의 수에 따라서 수십 내지 수천 개일 수 있으며, 그 이상 또는 그 이하의 수를 가질 수도 있다. 접속단자(170)가 솔더볼인 경우, 접속단자(170)는 언더범프금속층(160)의 패시베이션층(150)의 일면 상으로 연장되어 형성된 측면을 덮을 수 있으며, 접속 신뢰성이 더욱 우수할 수 있다.
접속단자(170) 중 적어도 하나는 팬-아웃 영역에 배치된다. 팬-아웃 영역이란 반도체칩(120)이 배치된 영역을 벗어나는 영역을 의미한다. 팬-아웃(fan-out) 패키지는 팬-인(fan-in) 패키지에 비하여 신뢰성이 우수하고, 다수의 I/O 단자 구현이 가능하며, 3D 인터코넥션(3D interconnection)이 용이하다. 또한, BGA(Ball Grid Array) 패키지, LGA(Land Grid Array) 패키지 등과 비교하여 패키지 두께를 얇게 제조할 수 있으며, 가격 경쟁력이 우수하다.
보강층(183)은 팬-아웃 반도체 패키지(100A)에서 발생하는 워피지를 개선하기 위한 부가적인 구성으로, 예를 들면, 봉합재(130)로 사용되는 물질, 예를 들면, 열경화성 수지필름의 경화 수축을 보강층(183)이 잡아주어 워피지를 개선할 수 있다. 보강층(183)은 봉합재(130) 대비 상대적으로 엘라스틱 모듈러스가 클 수 있으며, 열팽창계수가 작을 수 있다. 이 경우, 워피지 개선 효과가 특히 우수하다.
보강층(183)은 심재, 무기필러, 및 절연수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 보강층(183)은 언클레드 동박적층판(Unclad CCL), 프리프레그(Prepreg)등일 수 있다. 이와 같이, 유리섬유(Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재를 포함하는 경우 엘라스틱 모듈러스를 상대적으로 크게 구현할 수 있으며, 무기필러를 포함하는 경우 무기필러의 함량을 조절하여 열팽창계수를 상대적으로 작게 구현할 수 있다. 보강층(183)은 경화 상태(c-stage)로 부착될 수 있으며, 이 경우 봉합재(130)와 보강층(183) 사이의 경계면이 대략 선형일 수 있다. 한편, 무기필러는 실리카, 알루미나 등일 수 있으며, 수지는 에폭시수지 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
수지층(184)은 부가적인 구성으로 보강층(183) 상에 배치된다. 수지층(184)은 봉합재(130)와 동일 또는 유사한 재료, 예를 들면, 무기필러 및 절연수지를 포함하되 심재는 포함하지 않는 절연물질, 즉 ABF 등을 이용하여 형성할 수 있다. 보강층(183)이 심재 등을 포함하는 경우, 보강층(183) 자체로는 개구부(185)를 형성하기 어려우나, 수지층(184)을 부가하는 경우, 개구부(185)를 용이하게 형성할 수 있다. 개구부(185)는 봉합재(130)와 보강층(183)과 수지층(184)을 관통하며 제1연결부재(110)의 재배선층(112c)의 적어도 일부를 노출시킨다. 개구부(185)는 마킹(Marking)용 개구부로 활용될 수 있다. 또는, 패키지 온 패키지(Package on Package) 구조에 있어서 패드(Pad) 노출을 위한 개구부로 활용 될 수도 있다. 또는, 표면실장(Surface Mounted Technology: SMT) 부품이 실장 되기 위한 개구부로 활용 될 수도 있다. 수지층(184)을 배치하는 경우 워피지 개선에 보다 용이할 수 있다.
패시베이션층(150) 및 수지층(184) 모두 무기필러 및 절연수지를 포함하되 심재를 포함하지 않는 절연물질, 예를 들면, ABF 등을 사용하는 경우, 즉 서로 동일한 조성의 재료를 사용하는 경우, 패시베이션층(150) 및 수지층(184)에 의하여 패키지(100A)가 대칭 효과를 가질 수 있으며, 이러한 대칭 효과에 의하여 패키지(100A)의 워피지가 보다 효과적으로 감소할 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 필요에 따라서는 제1연결부재(110)의 관통홀(110H)의 내벽에 금속층이 더 배치될 수 있다. 즉, 반도체칩(120)의 측면 주위가 금속층으로 둘러싸일 수도 있다. 금속층을 통하여 반도체칩(120)으로부터 발생하는 열을 패키지(100) 상부 및/또는 하부로 효과적으로 방출시킬 수 있으며, 효과적으로 전자파 차폐가 가능하다. 또한, 필요에 따라서는 제1연결부재(110)의 관통홀(110H) 내에 복수의 반도체칩이 배치될 수도 있으며, 제1연결부재(110)의 관통홀(110H)이 복수 개이고, 각각의 관통홀 내에 반도체칩이 배치될 수도 있다. 또한, 반도체칩 외에 별도의 수동부품, 예를 들면, 컨덴서, 인덕터 등이 함께 관통홀(110H) 내에 함께 봉합될 수 있다. 또한, 패시베이션층(150) 상에 접속단자(170)와 실질적으로 동일 레벨에 위치하도록 표면실장부품이 실장 될 수도 있다.
도 11은 팬-아웃 반도체 패키지의 다른 일례를 대략 나타낸 단면도다.
도면을 참조하면, 다른 일례에 따른 팬-아웃 반도체 패키지(100B)는 반도체칩(120)의 활성면에 활성면의 테두리를 따라 패시베이션막(123)에 연속적으로 형성된 댐(123D)이 더 배치된다. 이러한 댐(123D)에 의하여 반도체칩(120)의 활성면과 제2연결부재(140)의 절연층(141)은 단차를 가질 수 있으며, 봉합재(130)는 그 사이로 스며들 수 있다. 봉합재(130)는 활성면의 모서리 부분(C1)에서 댐(123D)과 접할 수 있다. 이러한 댐(123D)에 의하여 봉합재(130)는 활성면의 모서리 부분(C1)까지만 스며들 수 있으며, 과도한 블리딩(Bleeding)을 방지할 수 있다. 한편, 패시베이션막(123)은 반도체칩(120)의 활성면의 최외곽 테두리와 이격될 수 있으며, 이 경우 이격된 공간으로 봉합재(130)가 스며들어 고정 효과가 더욱 우수할 수 있다. 그 외에 다른 설명은 상술한 바와 실질적으로 동일한바, 자세한 설명은 생략한다.
도 12는 팬-아웃 반도체 패키지의 다른 일례를 대략 나타낸 단면도다.
도면을 참조하면, 다른 일례에 따른 팬-아웃 반도체 패키지(100C)는 반도체칩(120)의 활성면에 노출된 접속패드(122) 상에 형성되며 패시베이션막(123, 124) 상으로 연장된 돌출범프(125)가 더 배치된다. 이러한 돌출범프(125)에 의하여 반도체칩(120)의 활성면과 제2연결부재(140)의 절연층(141)은 단차를 가질 수 있으며, 봉합재(130)는 그 사이로 스며들 수 있다. 봉합재(130)는 활성면의 모서리 부분(C1)에서 돌출범프(125)와 접할 수 있다. 이러한 돌출범프(125)에 의하여 봉합재(130)는 활성면의 모서리 부분(C1)까지만 스며들 수 있으며, 과도한 블리딩(Bleeding)을 방지할 수 있다. 한편, 패시베이션막(123, 124)은 반도체칩(120)의 활성면의 최외곽 테두리와 이격될 수 있으며, 이 경우 이격된 공간으로 봉합재(130)가 스며들어 고정 효과가 더욱 우수할 수 있다. 한편, 패시베이션막(123, 124)은 산화막 및/또는 질화막 등을 포함하는 제1패시베이션막(123) 및 PSPI 등의 감광성 폴리머 물질을 포함하는 제2패시베이션막(124)으로 구성될 수 있다. 그 외에 다른 설명은 상술한 바와 실질적으로 동일한바, 자세한 설명은 생략한다.
본 개시에서 연결된다는 의미는 직접 연결된 것뿐만 아니라, 접착제 층 등을 통하여 간접적으로 연결된 것을 포함하는 개념이다. 또한, 전기적으로 연결된다는 의미는 물리적으로 연결된 경우와 연결되지 않은 경우를 모두 포함하는 개념이다. 또한, 제 1, 제 2 등의 표현은 한 구성요소와 다른 구성요소를 구분 짓기 위해 사용되는 것으로, 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 경우에 따라서는 권리범위를 벗어나지 않으면서, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수도 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로 명명될 수도 있다.
본 개시에서 사용된 일례 라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일례들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일례에서 설명된 사항이 다른 일례에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일례에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
본 개시에서 사용된 용어는 단지 일례를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
1000: 전자기기 1010: 메인보드
1020: 칩 관련 부품 1030: 네트워크 관련 부품
1040: 기타 부품 1050: 카메라
1060: 안테나 1070: 디스플레이
1080: 배터리 1090: 신호 라인
1100: 스마트 폰 1101: 스마트 폰 바디
1110: 스마트 폰 메인보드 1111: 메인보드 절연층
1112: 메인보드 배선 1120: 부품
1130: 스마트 폰 카메라 2200: 팬-인 반도체 패키지
2220: 반도체칩 2221: 바디
2222: 접속패드 2223: 패시베이션막
2240: 연결부재 2241: 절연층
2242: 재배선층 2243: 비아
2250: 패시베이션층 2260: 언더범프금속층
2270: 솔더볼 2280: 언더필 수지
2290: 몰딩재 2500: 메인보드
2301: 인터포저 기판 2302: 인터포저기판
2100: 팬-아웃 반도체 패키지 2120: 반도체칩
2121: 바디 2122: 접속패드
2140: 연결부재 2141: 절연층
2142: 재배선층 2143: 비아
2150: 패시베이션층 2160: 언더범프금속층
2170: 솔더볼 100: 반도체 패키지
100A~100C: 팬-아웃 반도체 패키지
110: 제1연결부재 111: 절연층
112a, 112b: 재배선층 113: 비아
112: 반도체칩 121: 바디
122: 접속패드 123, 124: 패시베이션막
125: 돌출범프 130: 봉합재
131: 개구부
140: 제2연결부재 141: 절연층
142: 재배선층 143: 비아
150: 패시베이션층 151: 개구부
160: 언더범프금속층 170: 접속단자
183: 보강층 184: 수지층
185: 개구부

Claims (19)

  1. 관통홀을 갖는 제1연결부재;
    상기 제1연결부재의 관통홀에 배치되며, 접속패드가 배치된 활성면 및 상기 활성면의 반대측에 배치된 비활성면을 갖는 반도체칩;
    상기 제1연결부재 및 상기 반도체칩의 비활성면의 적어도 일부를 봉합하는 봉합재; 및
    상기 제1연결부재 및 상기 반도체칩의 활성면 상에 배치된 제2연결부재; 를 포함하며,
    상기 제1연결부재 및 상기 제2연결부재는 각각 상기 반도체칩의 접속패드와 전기적으로 연결된 재배선층을 포함하며,
    상기 봉합재는 상기 관통홀의 벽면 및 상기 반도체칩의 측면 사이의 공간을 채우며, 상기 제1연결부재 및 상기 제2연결부재 사이의 공간과 상기 반도체칩의 활성면 및 상기 제2연결부재 사이의 공간으로 적어도 일부가 연장되고,
    상기 반도체칩의 활성면 및 상기 제2연결부재 사이의 공간에 있어서,
    상기 봉합재는 상기 반도체칩의 활성면의 모서리 부분까지만 연장된,
    팬-아웃 반도체 패키지.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체칩의 활성면의 중앙부분은 상기 제2연결부재의 절연층과 접하는,
    팬-아웃 반도체 패키지.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1연결부재 및 상기 제2연결부재 사이의 공간에 있어서,
    상기 봉합재는 상기 제1연결부재의 내측 모서리부분까지만 연장된,
    팬-아웃 반도체 패키지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1연결부재의 나머지 부분은 상기 제2연결부재의 절연층과 접하는,
    팬-아웃 반도체 패키지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1연결부재는 절연층, 상기 절연층 상에 돌출되어 배치되며 상기 제2연결부재와 접하는 제1재배선층, 및 상기 절연층의 상기 제2연결부재가 배치된측의 반대측 상에 돌출되어 배치된 제2재배선층을 포함하며,
    상기 봉합재는 상기 제1재배선층의 측면과 접하는,
    팬-아웃 반도체 패키지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉합재는 무기필러 및 절연수지를 포함하는,
    팬-아웃 반도체 패키지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 봉합재 상에 배치된 보강층; 을 더 포함하며,
    상기 보강층은 상기 봉합재 보다 엘라스틱 모듈러스가 큰,
    팬-아웃 반도체 패키지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 보강층은 심재, 무기필러, 및 절연수지를 포함하는,
    팬-아웃 반도체 패키지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 보강층 상에 배치된 수지층; 을 더 포함하며,
    상기 수지층은 무기필러 및 절연수지를 포함하는,
    팬-아웃 반도체 패키지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 수지층과 상기 보강층과 상기 봉합재를 관통하며, 상기 제1연결부재의 재배선층의 적어도 일부를 노출시키는 개구부; 를 더 포함하는,
    팬-아웃 반도체 패키지.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2연결부재 상에 배치된 패시베이션층; 을 더 포함하며,
    상기 패시베이션층은 무기필러 및 절연수지를 포함하는,
    팬-아웃 반도체 패키지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 수지층의 조성과 상기 패시베이션층의 조성이 동일한,
    팬-아웃 반도체 패키지.
  17. 관통홀을 갖는 제1연결부재;
    상기 제1연결부재의 관통홀에 배치되며, 접속패드가 배치된 활성면 및 상기 활성면의 반대측에 배치된 비활성면을 갖는 반도체칩;
    상기 제1연결부재 및 상기 반도체칩의 비활성면의 적어도 일부를 봉합하는 봉합재; 및
    상기 제1연결부재 및 상기 반도체칩의 활성면 상에 배치된 제2연결부재; 를 포함하며,
    상기 제1연결부재 및 상기 제2연결부재는 각각 상기 반도체칩의 접속패드와 전기적으로 연결된 재배선층을 포함하며,
    상기 봉합재는 상기 관통홀의 벽면 및 상기 반도체칩의 측면 사이의 공간을 채우며, 상기 제1연결부재 및 상기 제2연결부재 사이의 공간과 상기 반도체칩의 활성면 및 상기 제2연결부재 사이의 공간으로 적어도 일부가 연장되고,
    상기 반도체칩의 활성면에는 상기 접속패드, 및 상기 활성면을 덮으며 상기 접속패드의 적어도 일부를 노출시키는 패시베이션막이 배치되며,
    상기 봉합재는 상기 활성면의 모서리부분에서 상기 패시베이션막의 적어도 일부를 덮는,
    팬-아웃 반도체 패키지.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 반도체칩의 활성면에는 상기 활성면의 테두리를 따라 상기 패시베이션막에 연속적으로 형성된 댐이 더 배치되며,
    상기 봉합재는 상기 활성면의 모서리부분에서 상기 댐과 접하는,
    팬-아웃 반도체 패키지.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 반도체칩의 활성면에는 상기 노출된 접속패드 상에 형성되며 상기 패시베이션막 상으로 연장된 돌출범프가 더 배치되며,
    상기 봉합재는 상기 활성면의 모서리부분에서 상기 돌출범프와 접하는,
    팬-아웃 반도체 패키지.
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