KR101983168B1

KR101983168B1 - 전자 소자 모듈 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101983168B1
Application number: KR1020140041668A
Authority: KR
Inventors: 유도재; 임재현; 오규환; 류종인
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2019-05-28
Also published as: KR20150116605A; US20150289392A1; US10219380B2

Abstract

본 발명은 몰드부의 외부에 외부 단자를 형성할 수 있는 전자 소자 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 전자 소자 모듈은, 외부 접속용 전극과 실장용 전극을 구비하는 기판, 실장용 전극에 실장되는 적어도 하나의 전자 소자, 전자 소자를 봉지하는 몰드부, 일단이 상기 외부 접속용 전극에 접합되며 상기 몰드부를 관통하는 형태로 몰드부 내에 형성되는 접속 도체들, 및 상기 접속 도체의 타단에 접합되는 외부 단자를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

전자 소자 모듈 및 그 제조 방법{ELECTRIC COMPONENT MODULE AND MANUFACTURING METHOD THREROF}

본 발명은 몰드부의 외부에 외부 단자를 배치할 수 있는 전자 소자 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전자 소자들의 소형화 및 경량화를 실현하기 위해서는 실장 부품의 개별 사이즈를 감소시키는 기술뿐만 아니라, 다수의 개별 소자들을 원칩(One-chip)화하는 시스템 온 칩(System On Chip: SOC) 기술 또는 다수의 개별 소자들을 하나의 패키지로 집적하는 시스템 인 패키지(System In Package: SIP) 기술 등이 요구된다.

또한 소형이면서도 고성능을 갖는 전자 소자 모듈을 제조하기 위해, 기판의 양면에 전자 부품을 실장하는 구조와, 패키지의 양면에 외부 단자를 형성하는 구조도 개발되고 있다.

일본등록특허 제4840508호

본 발명의 목적은 전자 소자 모듈의 몰드부에 외부 단자가 형성된 전자 소자 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전자 소자 모듈은 외부 접속용 전극과 실장용 전극을 구비하는 기판, 상기에 실장용 전극에 실장되는 적어도 하나의 전자 소자, 상기 전자 소자를 봉지하는 몰드부, 일단이 상기 외부 접속용 전극에 접합되며 상기 몰드부를 관통하는 형태로 상기 몰드부 내에 형성되는 접속 도체들, 및 상기 접속 도체의 타단에 접합되는 외부 단자를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 기판의 적어도 어느 한 면에는 절연층이 형성되며, 상기 절연층은 접속 도체와 접촉하도록 구성된다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 전자 소자 모듈 제조 방법은, 외부 접속용 전극과 실장용 전극을 구비한 기판을 준비하는 단계, 상기 실장용 전극에 적어도 하나의 전자 소자를 실장하는 단계, 상기 전자 소자를 봉지하여 몰드부를 형성하는 단계, 상기 몰드부에 비아 홀을 형성하여 상기 외부 접속용 전극을 노출시키는 단계, 및 상기 비아 홀에 도전성 물질을 채워 접속 도체를 형성하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 전자 소자 모듈은 기판의 양면에 전자 소자들이 실장되고, 몰드부에 의해 전자 소자들이 모두 봉지된다. 따라서 하나의 전자 소자 모듈 내에 많은 소자들을 실장하면서도 이들을 외부로부터 용이하게 보호할 수 있다.

또한, 도금 방식을 통해 몰드부에 형성된 비아 홀에 접속 도체를 형성한다. 따라서 양면 몰딩 구조에서도 기판과 외부를 연결하는 도체 경로를 매우 용이하게 구현할 수 있어 제조가 용이하다.

또한, 외부 접속용 전극이 절연층으로 덮여 있는 상태에서 몰드부를 형성한 후, 몰드부에 비아 홀을 형성하면서 절연층을 제거하고 도금 방식으로 접속 도체를 형성한다.

따라서 외부 접속용 전극이 노출되는 시간이 짧고, 고온의 열이 가해지지 않으므로 종래와 같이 기저 금속층(UBM)을 형성하지 않더라도 외부 접속용 전극이 산화되는 것을 억제할 수 있다. 또한 기저 금속층을 형성하지 않으므로 제조가 매우 용이하다는 이점이 있다.

또한 이와 같은 제조 방법으로 인해, 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈은 구리 재질의 외부 접속용 전극 상에 구리 재질의 접속 도체가 직접 접합되므로 외부 접속용 전극과 접속 도체 상호 간의 접합 신뢰도를 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 소자 모듈을 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 전자 소자 모듈의 내부를 도시한 부분 절단 사시도.
도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 부분 확대 단면도.
도 4a 내지 도 4h는 도 1에 도시된 전자 소자 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도.
도 5 내지 도 9는 각각 본 발명의 다른 실시예들에 따른 전자 소자 모듈을 개략적으로 도시한 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 소자 모듈을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 또한 도 2는 도 1에 도시된 전자 소자 모듈의 내부를 도시한 부분 절단 사시도이고, 도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 부분 확대 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(100)는 전자 소자(1), 기판(10), 몰드부(30), 접속 도체(20), 및 외부 단자(28)를 포함하여 구성될 수 있다.

전자 소자(1)는 수동 소자(1a)와 능동 소자(1b)와 같은 다양한 소자들을 포함하며, 기판 상에 실장될 수 있는 소자들이라면 모두 전자 소자(1)로 이용될 수 있다.

이러한 전자 소자(1)는 후술되는 기판(10)의 일면 또는 양면에 실장될 수 있다. 도 1에서는 기판(10)의 상면에 능동 소자(1b)와 수동 소자(1a)가 함께 실장되고, 하부면에 수동 소자(1a)만 실장되는 경우를 예로 들었다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 전자 소자들(1)의 크기나 형상, 그리고 전자 소자 모듈(100)의 설계에 따라 기판(10)의 양면에서 다양한 형태로 전자 소자들(1)이 배치될 수 있다.

전자 소자들(1)은 플립 칩(flip chip)형태로 기판(10)에 실장되거나 본딩 와이어(2, bonding wire)를 통해 기판(10)에 전기적으로 접합될 수 있다.

기판(10)은 당 기술분야에서 잘 알려진 다양한 종류의 기판(예를 들어, 세라믹 기판, 인쇄 회로 기판, 유연성 기판 등)이 이용될 수 있으며 적어도 어느 한 면에 적어도 하나의 전자 소자(1)가 실장될 수 있다.

기판(10)의 일면 또는 양면에는 다수의 전극들(13, 16)이 형성될 수 있다. 여기서 전극은 전자 소자(1)를 실장하기 위한 다수의 실장용 전극(13)과 외부 단자가 전기적으로 연결되는 다수의 외부 접속용 전극(16)을 포함할 수 있다. 외부 접속용 전극(16)는 후술되는 접속 도체(20)와 전기적으로 연결되기 위해 구비되며, 접속 도체(20)를 통해 외부 단자(28)와 연결된다.

또한 도시하지는 않았지만 기판(10)에는 실장용 전극들(13)이나 외부 접속용 전극들(16) 상호 간을 전기적으로 연결하는 배선 패턴이 형성될 수 있다.

이러한 본 실시예에 따른 기판(10)은 복수의 층으로 형성된 다층 기판일 수 있으며, 각 층 사이에는 전기적 연결을 형성하기 위한 회로 패턴(15)이 형성될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 기판(10)은 전극들(13, 16)과 기판(10)의 내부에 형성되는 회로 패턴(15)들을 전기적으로 연결하는 도전성 비아(14)를 포함할 수 있다.

한편, 기판(10)의 적어도 어느 한 면에는 전해 도금 배선(도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 전해 도금 배선은 후술되는 접속 도체(20)를 전해 도금으로 형성하는 과정에서 이용될 수 있다.

이러한 본 실시예에 따른 기판(10)은 다수의 개별 모듈을 동시에 제조하기 위해 동일한 실장 영역이 다수개 반복적으로 배치된 기판일 수 있으며, 구체적으로 넓은 면적을 갖는 사각 형상이거나 긴 스트립(strip) 형태의 기판일 수 있다. 이 경우, 다수의 개별 모듈 실장 영역별로 전자 소자 모듈이 제조될 수 있다.

몰드부(30)는 기판(10)의 상면에 형성되는 제1 몰드부(31)와, 기판(10)의 하면에 형성되는 제2 몰드부(35)를 포함할 수 있다.

몰드부(30)는 기판(10)의 양면에 실장된 전자 소자들(1)을 밀봉한다. 또한 기판(10)에 실장된 전자 소자들(1) 사이에 충진됨으로써, 전자 소자들(1) 상호 간의 전기적인 단락이 발생되는 것을 방지하고, 전자 소자들(1)의 외부를 둘러싸며 전자 소자(1)를 기판 상에 고정시켜 외부의 충격으로부터 전자 소자들(1)을 안전하게 보호한다.

본 실시예에 따른 몰드부(30)는 EMC(Epoxy Molding Compound)와 같이 에폭시 등의 수지재를 포함하는 절연성의 재료로 형성된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에 따른 제1 몰드부(31)는 기판(10)의 일면 전체를 덮는 형태로 형성된다. 또한 본 실시예에서는 모든 전자 소자들(1)이 제1 몰드부(31)의 내부에 매립되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 몰드부(31)의 내부에 매립되는 전자 소자들(1) 중 적어도 하나는 일부가 제1 몰드부(31)의 외부로 노출되도록 구성하는 등 다양한 응용이 가능하다.

제2 몰드부(35)는, 기판(10)의 하면에 형성되며, 내부에 접속 도체(20)가 형성된다.

제2 몰드부(35)는 제1 몰드부(31)와 마찬가지로 전자 소자들(1)을 모두 매립하는 형태로 형성될 수 있으나, 전자 소자들(1)의 일부가 외부로 노출되는 형태로 형성하는 것도 가능하다.

접속 도체(20)는 기판(10)의 적어도 어느 한 면에 접합되는 형태로 배치되며, 일단은 기판(10)과 접합되고 타단은 몰드부(30)의 외부로 노출되어 외부 단자(28)와 연결된다. 따라서 접속 도체(20)는 몰드부(30)를 관통하는 형태로 몰드부(30) 내에 형성된다.

접속 도체(20)는 도전성 재질로 형성될 수 있으며 예를 들어 구리나, 금, 은, 알루미늄 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 접속 도체(20)는 일단 즉, 기판(10) 측으로 갈수록 수평 단면적이 작아지는 원뿔과 유사한 형태로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 기판(10) 측의 수평 단면적이 몰드부(30) 외부면 측의 수평 단면적보다 작에 형성될 수 있다면 다양한 형상으로 변형될 수 있다.

접속 도체(20)의 타단은 도 3에 도시된 바와 같이 기판(1)과 나란한 편평한 형상으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 내측으로 오목하게 형성되거나, 외부로 볼록하게 돌출되는 형상으로 형성될 수도 있다.

또한, 접속 도체(20)의 타단은 몰드부(35)의 외부면과 동일한 평면 상에 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 후술되는 실시예와 같이 타단이 몰드부 내에 배치되도록 구현될 수 있다.

접속 도체(20)의 타단에는 외부 단자(28)가 접합될 수 있다. 외부 단자(28)는 전자 소자 모듈(100)과, 전자 소자 모듈(100)이 실장되는 메인 기판(도시되지 않음)을 전기적, 물리적으로 연결한다. 이러한 외부 단자(28)는 패드 형태로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 범프나 솔더 볼 등과 같은 다양한 형태로 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 접속 도체(20)가 제2 몰드부(35)에만 형성되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 제1 몰드부(35) 내에 형성하는 것도 가능하다.

이상과 같이 구성되는 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(100)은 도 3에 도시된 바와 같이 기판(10)의 표면에 절연층(17)이 형성된다. 절연층(17)은 기판(10)의 일면 또는 양면에 형성되며 기판(10) 상에 형성되어 있는 배선 패턴(미도시)을 덮으며 배선 패턴을 보호한다.

또한 절연층(17)은 기판(10)에 형성된 전극(13, 16)을 부분적으로 덮을 수 있다. 보다 구체적으로, 절연층(17)은 본 실시예에 따른 외부 접속용 전극(16) 중 접속 도체(20)와 접합되지 않은 나머지 부분을 덮을 수 있다. 이에 따라 접속 도체(20)는 외부 접속용 전극(16)과 접합되는 부분에서 절연층(17)과도 접촉하도록 구성된다.

이러한 구성은 기판(10) 제조 과정에서 절연층(17)이 외부 접속용 전극(17)을 완전히 덮도록 하고 그 위에 몰드부(30)를 형성한 후, 접속 도체(20)가 접합되는 부분의 몰드부(30)와 절연층(17)을 제거한 후, 접속 도체(20)를 형성함에 따라 구현될 수 있다. 이에 대해서는 후술되는 제조 방법에서 보다 상세히 설명한다.

다음으로, 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈의 제조 방법을 설명한다.

도 4a 내지 도 4h는 도 1에 도시된 전자 소자 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

이를 참조하면, 먼저 도 4a에 도시된 바와 같이 기판(10)을 준비하는 단계가 수행된다. 전술한 바와 같이 기판(10)은 다층 기판일 수 있으며, 양면에 실장용 전극(13)이 형성될 수 있다. 또한 하부면에는 외부 접속용 전극(16)가 형성될 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 기판(10)은 일면 또는 양면에 절연층(17)이 형성된다. 절연층(17)은 전술한 바와 같이 기판(10) 상에 형성된 배선 패턴을 덮으며 형성될 수 있다. 또한 전극(13, 16)의 경우 절연층(17) 내에 완전히 매립되거나, 노출될 수 있다. 그리고 노출되는 전극(13, 16)은 전극 전체가 모두 노출되거나 부분적으로 노출될 수 있다.

구체적으로 본 실시예에 따른 기판(10)의 경우, 실장용 전극(13)은 전체가 완전히 노출되도록 구성되며, 외부 접속용 전극(16)은 전체가 절연층(17)에 덮여 절연층(17) 내에 완전히 매립되는 형태로 구성된다.

이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이 기판(10)의 일면 즉 상면에 전자 소자(1)를 실장하는 단계가 수행된다. 본 단계는 기판(10)의 일면에 형성된 실장용 전극(13) 상에 스크린 프린팅 방식 등을 통해 솔더 페이스트(solder paste)를 인쇄하고, 그 위에 전자 소자들(1)을 안착시킨 후, 리플로우(reflow) 공정을 통해 열을 가하여 솔더 페이스트를 용융 및 경화시킴으로써 수행될 수 있다.

그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 소자(1) 기판(10)의 일면에 안착한 후, 본딩 와이어(2)를 이용하여 기판(10)에 형성된 실장용 전극(13)과 전자 소자(1)의 전극을 전기적으로 연결하는 과정을 통해 수행 될 수도 있다.

한편, 이 과정에서 기판(10)의 외부 접속용 전극(16)이 절연층(17)으로 덮여있지 않고 실장용 전극(13)처럼 노출되어 있다면, 외부 접속용 전극(16)의 노출된 부분은 리플로우(reflow) 공정에서 가해지는 열에 의해 산화되기 쉽다.

그러나 본 실시예에 따른 제조 방법은 외부 접속용 전극(16)이 모두 절연층 (17)으로 덮인 있는 기판(10)을 이용하므로, 이러한 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이어서 기판(10)의 일면에 제1 몰드부(31)를 형성하는 단계가 수행된다. 본 단계는 도 4c에 도시된 바와 같이 먼저 금형(90) 내에 전자 소자(1)가 실장된 기판(10)을 배치하는 단계가 수행된다.

이어서 금형(90) 내부에 성형수지를 주입하여 도 4d에 도시된 바와 같이 제1 몰드부(31)를 형성한다. 이에 기판(10)의 일면 즉 상면에 실장된 전자 소자들(1)은 제1 몰드부(31)에 의해 외부로부터 보호될 수 있다.

이어서 도 4e에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 하부면 상에 전자 소자들(1)을 실장하는 단계가 수행된다. 본 단계는 실장용 전극(13) 상에 스크린 프린팅 방식 등을 통해 솔더 페이스트(solder paste)를 인쇄하고, 그 위에 전자 소자들(1)을 안착시킨 후, 리플로우(reflow) 공정을 통해 열을 가하여 솔더 페이스트를 용융 및 경화시킴으로써 수행될 수 있다.

한편 전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 기판(10)은 외부 접속용 전극(16)이 모두 절연층(17) 내에 매립되어 절연층(17)에 의해 보호되므로, 이 과정에서도 외부 접속용 전극(16)이 산화되는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 도 4f에 도시된 바와 같이 기판(10)의 하부에 제2 몰드부(35)를 형성하는 단계가 수행된다. 본 단계는 도 4c에 도시된 경우와 마찬가지로, 금형(90)내에 기판(10)을 배치한 후, 금형(90) 내부에 성형수지를 주입함에 따라 수행될 수 있다.

이어서, 접속 도체(20)를 형성하는 단계가 수행된다.

먼저 도 4g에 도시된 바와 같이 제2 몰드부(35)에 비아 홀(37)을 형성한다. 비아 홀(37)은 레이저 드릴(Laser drill)을 이용하여 형성될 수 있다.

비아 홀(37)은 기판(10) 측으로 갈수록 수평 단면적이 작아지는 원추 형태로 전체적인 형상이 형성될 수 있다.

또한 비아 홀(37)을 형성함에 따라 기판에 형성된 절연층(17)의 일부도 몰드부(35)와 함께 제거된다. 즉, 비아 홀(37)은 제2 몰드부(35)와 절연층(17)을 모두 관통하며 외부 접속용 전극(16)을 노출시키는 형태로 형성된다.

이어서 비아 홀(37) 내에 도전성 물질을 충진하거나 도포하여 도 4h에 도시된 바와 같이 접속 도체(20)를 형성한다.

특히 본 실시예에 따른 접속 도체(20)는 도금 공정을 통해 형성할 수 있다. 접속 도체(20)를 구리(Cu) 재질로 형성하는 경우, 동 도금이 수행될 수 있다.

여기서 도금 공정은 전해 도금만으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 기판(10)에 형성되어 있는 전해 도금 배선(도시되지 않음)을 이용하여 기판(10)의 외부 전극 단자(16)에서부터 순차적으로 비아 홀(37)을 채우며 접속 도체(20)를 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 무전해 도금을 이용하는 것도 가능하다.

한편, 본 실시예에 따른 접속 도체(20)는 EMC 표면에 형성되므로 금속 접합이 용이하지 않을 수 있다. 이를 위해, 본 실시예에 따른 제조 방법은, 비아 홀(37)을 형성하는 과정에서 내부 표면의 거칠기를 최대로 형성하여 기계적 접합 메커니즘(Mechanical interlocking, hooking, anchoring theory)을 이용한다. 이에 몰드부가 EMC 재질로 형성되더라도 접속 도체(20)와 비아 홀(37) 내부면의 이종 계면간 접합이 용이하게 형성될 수 있다.

한편, 접속 도체(20)와 몰드부(30) 간의 결합력을 높이기 위해, 먼저 금이나 백금, 팔라듐 등의 촉매 금속을 도금 대상 영역에 배치한 한 후, 실질적인 동 도금을 수행하는 등 다양한 변형이 가능하다.

또한, 본 발명은 상기한 방법에 한정되지 않는다. 예를 들어, 비아 홀(37) 내에 도금 방식으로 접속 도체(20)을 부분적으로 형성 후, 스크린 프린팅 방식으로 도전성 페이스트(paste)를 도포하여 비아 홀(37)을 완전히 매우며 접속 도체(20)를 형성하는 다양한 변형이 가능하다.

이상과 같은 과정을 통해 접속 도체(20)가 형성되면, 접속 도체(20)의 타단에 외부 단자(28)를 형성하여 도 1에 도시된 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(100)을 완성할 수 있다.

여기서 외부 단자(28)는 패드 형태가 아닌, 범프나 솔더 볼 등의 다양한 형태로 형성될 수 있다.

이상과 같은 단계들을 통해 제조되는 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(100)은 기판(10)의 양면에 전자 소자들(1)이 실장되고, 몰드부(30)에 의해 전자 소자들(1)이 모두 봉지된다. 따라서 하나의 전자 소자 모듈(100) 내에 많은 소자들을 실장하면서도 이들을 외부로부터 용이하게 보호할 수 있다.

또한, 도금 방식을 통해 몰드부(30)에 접속 도체(20)를 형성하여 외부 단자(28)와 연결한다. 따라서 양면 몰딩 구조에서도 기판(10)과 외부를 연결하는 도체 경로, 그리고 회로 배선을 매우 용이하게 구현할 수 있어 제조가 용이하다.

한편, 종래의 경우, 구리(Cu) 재질의 외부 접속용 전극(16)에 직접 외부 단자를 형성하는 경우, 외부 접속용 전극(16)의 노출 면을 니켈(Ni)이나 금(Au)으로 도금하여 기저 금속층(UMB; Under Bump Metallurgy)을 형성한 후, 그 위에 외부 단자(28)를 접합하고 있다.

이는 리플로우(reflow) 공정 등의 제조 공정에서 외부 접속용 전극에 가해지는 열에 의해 외부로 노출된 구리가 산화되는 것을 방지하기 위한 구성이다.

그러나 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈 제조 방법은 기판(10)에 직접 외부 단자(28)를 형성하지 않고 기판(10)의 일면에 형성된 몰드부(30) 상에 외부 단자(28)를 형성한다.

보다 구체적으로, 기판(10)의 외부 접속용 전극(16) 상에 절연층(17)이 형성된 상태에서 몰드부(30)를 형성한 후, 몰드부(30)에 비아 홀(37)을 형성하면서 절연층(17)을 제거하고 도금 방식으로 접속 도체(20)를 형성한다.

따라서 외부 접속용 전극(16)이 외부로 노출되는 시간이 짧고, 리플로우 공정 등으로 인한 고온의 열이 가해지지 않으므로 기저 금속층을 형성하지 않더라도 외부 접속용 전극(6)이 산화되는 것을 억제할 수 있다. 또한 기저 금속층을 형성하지 않으므로 제조가 매우 용이하다는 이점이 있다.

또한 이와 같은 제조 방법으로 인해, 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(100)은 구리 재질의 외부 접속용 전극(16) 상에 구리 재질의 접속 도체(20)가 직접 접합된다. 즉, 본 실시예에 따른 외부 접속용 전극(16)과 접속 도체(20)는 접합 면에 기저 금속층과 같은 이종의 금속이 개재되지 않으며, 동일한 금속(예컨대 구리)에 의해 일체로 형성된다.

따라서 외부 접속용 전극(16)과 접속 도체(20) 사이에 이종의 금속에 의한 계면이 없으므로 상호 간의 접합 신뢰도를 확보할 수 있다는 이점이 있다.

한편, 본 실시예에서는 제1 몰드부(31)를 먼저 형성한 후 제2 몰드부(35)를 형성하는 경우를 예로 들었으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 제2 몰드부(35)를 먼저 형성하거나, 제1, 제2 몰드부(31, 35)를 함께 형성하는 등 다양한 응용이 가능하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 소자 모듈의 접속 도체를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(200)은 비아 홀(37)의 내부면이 다수의 경사 구간(38a, 38b)으로 구분된다. 즉, 본 실시예에 따른 비아 홀(37)은 내부면이 다양한 경사각을 갖도록 구성될 수 있다.

본 실시예에 따른 비아 홀(37)의 경우, 외부 접속용 전극(16) 측은 단면적이 완만하게 증가(또는 감소)하는 제1 경사 구간(38a)으로 형성되고, 외부 단자(28) 측은 제1 경사 구간(38a)에 비해 단면적이 빠르게 증가(또는 감소)하는 제2 경사 구간(38b)으로 구분된다.

따라서 기판(10)의 일면과 접속 도체(20)의 외부면에 의해 형성되는 경사각의 경우, 제1 경사 구간(38a)과의 경사각은 제2 경사 구간(38b)과의 경사각보다 크게 형성된다.

여기서, 제2 경사 구간(38b)을 전술한 실시예의 접속 도체(도 1의 20)와 동일한 경사로 형성하는 경우, 제1 경사 구간(38a)에 의해 접속 도체(20)와 외부 접속용 전극(16)이 접합되는 접합면은 면적이 확장된다.

따라서 본 실시예와 같이 경사각이 다른 다수의 경사 구간(38a, 38b)을 갖도록 비아 홀(37)을 형성하는 경우, 외부 단자(28)의 크기와 외부 단자들(28) 사이의 거리는 동일하게 유지하면서 접속 도체(20)와 외부 접속용 전극(16)의 접합면의 면적을 확장할 수 있어 접속 도체(20)와 외부 접속용 전극(16)과의 접합 신뢰성을 높일 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자 소자 모듈의 접속 도체를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(300)은 도 5와 마찬가지로 비아 홀(37)의 내부면이 다수의 경사 구간들(38a, 38b)을 포함하며, 이에 더하여 계단 형태로 형성되는 단차(37a, 37b)를 적어도 하나 구비한다.

본 실시예에 따른 비아 홀(37)은 외부 단자(28)측에 단차(37a, 37b)가 형성되는 경우를 예로 들고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 비아 홀(37) 내부라면 다양한 위치에 다양한 개수가 형성될 수 있다.

단차(37a, 37b)에 의해, 비아 홀(37)은 대략 수직 방향으로 배치되는 측벽(37a)과, 측벽(37a)에서 수평 단면적을 확장 또는 축소하는 방향으로 배치되는 적어도 하나의 수평 확장면(37b)을 포함할 수 있다.

이와 같은 비아 홀(37)의 구조는 후술되는 접속 도체(20)의 형성 과정에서 형성되는 도금 물질과 비아 홀(37)간의 기계적 앵커링(Mechanical Anchoring) 결합력을 더 확보하기 위한 구성이다.

본 실시예에 따른 몰드부(30)는 EMC로 형성된다. 일반적으로 열경화성 수지인 EMC의 표면에는 도금 즉, 금속의 접합이 용이하지 않은 것으로 알려져 있다.

따라서 본 실시예에 따른 제조 방법은 EMC 표면에 도전체를 도금하기 위해 기계적 접합 메커니즘(Mechanical interlocking, hooking, anchoring theory) 또는 앵커 효과(anchoring effect)을 이용한다. 이는 점착제가 피착제 표면의 불규칙한 구조(요철)에 침투하여 기계적인 맞물림에 의해 접합되는 메커니즘을 의미한다.

즉 본 실시예에 따른 제조 방법은 EMC로 형성된 비아 홀(37)의 내부 표면을 최대한 거칠게 형성하고, 도금 공정에서 앵커 효과에 도금 물질이 비아 홀(37)의 내부 표면에 결합되는 방법을 이용한다.

이를 위해, 본 실시예에서는 레이저를 이용하여 비아 홀(37)을 형성하는 과정에서 비아 홀(37)의 내부 표면 거칠기(surface roughness, 또는 조도 粗度)를 가능한 한 증가시켜 불규칙한 구조를 형성한다. 여기서 표면 거칠기는 레이저의 종류나 스팟 크기, 및 레이저의 파워를 조절함에 따라 증가시킬 수 있다.

수평 확장면(37b)은 레이저의 조사 방향 수직한 면으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 완만한 경사면으로 형성되는 것도 가능하다. 즉, 따라서 본 실시예에 따른 수평 확장면(37b)은 측벽(37a)에 비해 레이저의 조사 방향과 직각에 가깝게 형성되는 면으로 정의될 수 있다.

이러한 수평 확장면(37b)은 레이저의 스팟이 넓은 면적으로 조사될 수 있으므로 비아 홀(37)(37) 내면의 거칠기를 증가시킬 수 있다. 이에, 수평 확장면에 의해 접속 도체(20)가 보다 견고하게 비아 홀(37)에 결합될 수 있다.

한편, 레이저만으로 최적의 거칠기를 얻기 어려운 경우, 식각 공정을 부가적으로 수행할 수도 있다. 즉, 비아 홀(37) 내에 에칭 액을 주입하고 일정 시간 후에 제거하여 거칠기를 증가시켜 이용하는 등 다양한 응용이 가능하다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자 소자 모듈의 접속 도체를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(400)은 비아 홀 내의 절연층(17)이 모두 제거되지 않고 부분적으로 제거된다. 따라서 절연층(17)은 비아 홀 내에 일부가 남게 되며, 특히 외부 접속용 전극(16)과 접속 도체(20) 사이에 부분적으로 개재될 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자 소자 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(500)은 접속 도체(20)가 비아 홀(37)을 완전히 채우지 않고 일부만을 채우도록 구성된다. 그리고 외부 단자(28)의 일부가 비아 홀(37)의 내부로 유입되어 남은 공간을 채우도록 구성된다.

이 경우, 외부 단자(28)의 일부가 돌기 형태로 비아 홀(37)에 삽입되므로, 접합 도체(10)나 몰드부(35)와의 결합력을 높일 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자 소자 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(600)은 도 1에 도시된 전자 소자 모듈(100)과 유사하게 구성되며 몰드부(31)가 기판(10)의 한 면에만 형성된다는 점에서 차이가 있다. 이 경우 하나의 몰드부(31)만을 형성하므로 제조 공정이나 제조 비용을 줄일 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

100, 200, 300, 400, 500, 600: 전자 소자 모듈
1: 전자 소자
10: 기판
16: 외부 접속용 전극
17: 절연층
20: 접속 도체
28: 외부 단자
30: 몰드부
31: 제1 몰드부
35: 제2 몰드부
37: 비아 홀
37a: 비아 홀 측벽
37b: 수평 확장면

Claims

외부 접속용 전극과 실장용 전극을 구비하는 기판;
상기 실장용 전극에 실장되는 적어도 하나의 전자 소자;
상기 적어도 하나의 전자 소자를 봉지하는 몰드부;
일단이 상기 외부 접속용 전극에 접합되며 상기 몰드부를 관통하는 접속 도체들; 및
상기 접속 도체의 타단에 접합되는 외부 단자;
를 포함하고,
상기 기판은 상기 외부 접속용 전극을 부분적으로 덮는 절연층을 구비하며,
상기 접속 도체는 상기 외부 접속용 전극과 연결되는 부분에 상기 접속 도체의 직경을 축소하는 형태의 홈이 형성되고,
상기 절연층은 일부가 상기 홈에 삽입되어 상기 외부 접속용 전극과 상기 접속 도체 사이에 개재되는 전자 소자 모듈.
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제1항에 있어서, 상기 접속 도체는,
상기 외부 접속용 전극 측으로 갈수록 단면적이 작아지는 형상으로 형성되는 전자 소자 모듈.
제1항에 있어서, 상기 접속 도체는,
단면적이 더디게 증가하는 제1 경사 구간과, 상기 제1 경사 구간에 비해 단면적이 빠르게 증가하는 제2 경사 구간을 포함하는 전자 소자 모듈.
제5항에 있어서,
상기 제1 경사 구간은 상기 외부 접속용 전극 측에 형성되고, 상기 제2 경사 구간은 상기 외부 단자 측에 형성되는 전자 소자 모듈.
제1항에 있어서, 상기 접속 도체는,
계단 형태로 형성되는 단차를 적어도 하나 포함하는 전자 소자 모듈.
제1항에 있어서, 상기 접속 도체는,
타단이 상기 몰드부 내에 배치되며, 상기 외부 단자는 일부가 상기 몰드부 내에 충진되어 상기 접속 도체와 접합되는 전자 소자 모듈.
제1항에 있어서, 상기 몰드부는,
EMC(Epoxy Molding Compound)로 형성되는 전자 소자 모듈.
제1항에 있어서, 상기 접속 도체는,
전해 도금 방식으로 상기 몰드부 내에 형성되는 전자 소자 모듈.
외부 접속용 전극과 실장용 전극을 구비한 기판을 준비하는 단계;
상기 실장용 전극에 적어도 하나의 전자 소자를 실장하는 단계;
상기 적어도 하나의 전자 소자를 봉지하여 몰드부를 형성하는 단계;
상기 몰드부에 비아 홀을 형성하여 상기 외부 접속용 전극을 노출시키는 단계; 및
상기 비아 홀에 도전성 물질을 채워 접속 도체를 형성하는 단계;
를 포함하며,
상기 기판을 준비하는 단계는 상기 외부 접속용 전극 전체를 덮는 절연층이 형성된 기판을 준비하는 단계이고,
상기 비아 홀을 형성하는 단계는 레이저 드릴을 이용하여 상기 몰드부를와 상기 절연층을 제거하되, 상기 비아 홀 내에서 상기 절연층이 부분적으로 상기 외부 접속용 전극을 덮도록 상기 절연층을 제거하는 단계를 포함하며,
상기 접속 도체는 상기 외부 접속용 전극와 연결되는 부분에 상기 접속 도체의 직경을 축소하는 형태의 홈이 형성되고,
상기 절연층은 일부가 상기 홈에 삽입되어 상기 외부 접속용 전극과 상기 접속 도체 사이에 개재되는 전자 소자 모듈 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 몰드부를 형성하는 단계는,
상기 기판의 양면에 모두 몰드부를 형성하는 단계인 전자 소자 모듈 제조 방법.
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제11항에 있어서, 상기 비아 홀을 형성하는 단계는,
상기 비아 홀 내에 단차에 의한 수평 확장면을 적어도 하나 형성하는 단계를 포함하는 전자 소자 모듈 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 접속 도체를 형성하는 단계 이후,
상기 접속 도체에 외부 단자를 접합하는 단계를 더 포함하는 전자 소자 모듈 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 외부 단자를 접합하는 단계는,
상기 비아 홀 내에서 상기 외부 단자가 상기 접속 도체에 접합되는 전자 소자 모듈 제조 방법.
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