KR102632363B1 - Printed circuit board with embedded bridge and semiconductor package comrpising the same - Google Patents
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Abstract
본 개시는 제1배선층 및 상기 제1배선층과 전기적으로 연결된 제1접속비아층을 포함하는 제1연결구조체, 상기 제1연결구조체 상에 배치되며 제2배선층 및 상기 제2배선층과 전기적으로 연결된 제2접속비아층을 포함하는 제2연결구조체, 상기 제1연결구조체 내에 매립되며 상기 제1 및 제2접속비아층을 통하여 상기 제1 및 제2배선층과 각각 전기적으로 연결된 브리지, 및 상기 제1연결구조체 내에 매립되며 상기 제1 및 제2접속비아층을 통하여 상기 제1 및 제2배선층과 각각 전기적으로 연결된 수동부품을 포함하며, 상기 제1 및 제2접속비아층은 각각 접속비아를 포함하며, 상기 제1 및 제2접속비아층의 접속비아는 서로 반대 방향으로 테이퍼진 브리지 내장기판, 그리고 이를 포함하는 반도체 패키지에 관한 것이다.The present disclosure provides a first connection structure including a first wiring layer and a first connection via layer electrically connected to the first wiring layer, a second wiring layer and a first connection structure disposed on the first connection structure and electrically connected to the second wiring layer. A second connection structure including two connection via layers, a bridge embedded in the first connection structure and electrically connected to the first and second wiring layers through the first and second connection via layers, respectively, and the first connection. It includes passive components embedded in the structure and electrically connected to the first and second wiring layers through the first and second connection via layers, respectively, wherein the first and second connection via layers each include connection vias, The connection vias of the first and second connection via layers relate to a bridge embedded substrate tapered in opposite directions, and a semiconductor package including the same.
Description
본 개시는 인쇄회로기판 상에 배치된 전자부품들을 전기적으로 연결할 수 있는 브리지가 인쇄회로기판 내에 내장된 브리지 내장기판, 및 이러한 브리지 내장기판 상에 전자부품들이 실장 된 반도체 패키지에 관한 것이다.The present disclosure relates to a bridge-embedded board in which a bridge capable of electrically connecting electronic components disposed on a printed circuit board is built into the printed circuit board, and a semiconductor package in which electronic components are mounted on the bridge-embedded board.
최근 세트(Set)의 고사양화 및 HBM(High Bandwidth Memory) 채용 등으로 다이 투 다이의 전기적 연결을 위한 인터포저(Interposer) 시장이 성장하고 있으며, 현재는 인터포저의 재료로 실리콘이 주류를 이루고 있다. 다만, 실리콘계 인터포저의 경우 인터포저 자체의 재료적인 비용이 클 뿐만 아니라, TSV(Through Silicon Via) 형성이 복잡하고 비용도 크다는 문제점이 있다.Recently, the interposer market for die-to-die electrical connection is growing due to the higher specifications of sets and the adoption of HBM (High Bandwidth Memory), and silicon is currently the mainstream material for interposers. However, in the case of silicon-based interposers, there is a problem that not only is the material cost of the interposer itself high, but also the formation of TSV (Through Silicon Via) is complicated and expensive.
이를 해결하기 위하여, 다이 투 다이의 전기적 연결이 가능한 실리콘계 인터커넥트 브리지(interconnect bridge)를 포함하는 기판이 개발되고 있다. 다만, 실리콘계 인터커넥트 브리지의 경우 브리지의 실리콘 재료와 기판의 올가닉 재료간의 CTE(Coefficient of Thermal Expansion) 미스매치에 의한 신뢰성 이슈가 존재하며, 또한 파워 인테그리티(Power Integrity) 특성이 저하되는 문제가 있다.To solve this problem, a substrate including a silicon-based interconnect bridge that enables die-to-die electrical connection is being developed. However, in the case of silicon-based interconnect bridges, there is a reliability issue due to CTE (Coefficient of Thermal Expansion) mismatch between the silicon material of the bridge and the organic material of the substrate, and there is also a problem of deterioration of power integrity characteristics.
본 개시의 여러 목적 중 하나는 전자부품들을 서로 전기적으로 연결할 수 있는 회로를 포함하는 브리지가 내장되며, 그럼에도 신뢰성 이슈를 해결할 수 있고, 공정 난이도를 낮출 수 있으며, 또한 파워 인테그리티 특성도 개선할 수 있는 새로운 형태의 브리지 내장기판, 및 이를 포함하는 반도체 패키지를 제공하는 것이다.One of the several purposes of the present disclosure is to build a bridge that includes a circuit that can electrically connect electronic components to each other, and that can still solve reliability issues, reduce process difficulty, and improve power integrity characteristics. The aim is to provide a new type of bridge-embedded board and a semiconductor package including the same.
본 개시를 통하여 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는 복수의 연결구조체를 포함하도록 기판을 구현하며, 이때 하나의 연결구조체 내에 수동부품 및 브리지를 함께 내장하여 브리지 내장기판을 구현하는 것이다.One of several solutions proposed through this disclosure is to implement a board to include a plurality of connection structures, and at this time, implement a bridge-embedded board by embedding passive components and a bridge together in one connection structure.
예를 들면, 일례에 따른 브리지 내장기판은 제1배선층 및 상기 제1배선층과 전기적으로 연결된 제1접속비아층을 포함하는 제1연결구조체; 상기 제1연결구조체 상에 배치되며, 제2배선층 및 상기 제2배선층과 전기적으로 연결된 제2접속비아층을 포함하는 제2연결구조체; 상기 제1연결구조체 내에 매립되며, 상기 제1 및 제2접속비아층을 통하여 상기 제1 및 제2배선층과 각각 전기적으로 연결된 브리지; 및 상기 제1연결구조체 내에 매립되며, 상기 제1 및 제2접속비아층을 통하여 상기 제1 및 제2배선층과 각각 전기적으로 연결된 수동부품; 을 포함하며, 상기 제1 및 제2접속비아층은 각각 접속비아를 포함하며, 상기 제1 및 제2접속비아층의 접속비아는 서로 반대 방향으로 테이퍼진 것일 수 있다.For example, a bridge embedded substrate according to one example includes a first connection structure including a first wiring layer and a first connection via layer electrically connected to the first wiring layer; a second connection structure disposed on the first connection structure and including a second wiring layer and a second connection via layer electrically connected to the second wiring layer; a bridge embedded in the first connection structure and electrically connected to the first and second wiring layers through the first and second connection via layers, respectively; and a passive component embedded in the first connection structure and electrically connected to the first and second wiring layers through the first and second connection via layers, respectively. It includes, wherein the first and second connection via layers each include a connection via, and the connection vias of the first and second connection via layers may be tapered in opposite directions.
또한, 일례에 따른 반도체 패키지는, 상술한 브리지 내장기판; 및 상기 제2연결구조체 상에 서로 나란하게 배치되며, 각각 상기 제2배선층과 전기적으로 연결된 제1 및 제2전자부품; 을 포함하며, 상기 제1 및 제2전자부품은 상기 브리지를 통해 서로 전기적으로 연결되며, 상기 수동부품은 상기 제1 및 제2전자부품 중 적어도 하나와 평면 상에서 적어도 일부가 중첩되도록 배치된 것일 수 있다.Additionally, a semiconductor package according to one example includes the bridge embedded substrate described above; and first and second electronic components arranged side by side on the second connection structure and each electrically connected to the second wiring layer; It includes, wherein the first and second electronic components are electrically connected to each other through the bridge, and the passive component may be arranged so that at least a portion of the passive component overlaps at least one of the first and second electronic components on a plane. there is.
본 개시의 여러 효과 중 일 효과로서 신뢰성 이슈를 해결할 수 있고, 공정 난이도를 낮출 수 있으며, 또한 파워 인테그리티 특성도 개선할 수 있는 새로운 형태의 브리지 내장기판, 및 이를 포함하는 반도체 패키지를 제공할 수 있다.One of the many effects of the present disclosure is to provide a new type of bridge embedded substrate that can solve reliability issues, reduce process difficulty, and improve power integrity characteristics, and a semiconductor package including the same. .
도 1은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도다.
도 2는 전자기기의 일례를 개략적으로 나타낸 사시도다.
도 3은 3D BGA 패키지가 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 4는 2.5D 실리콘 인터포저 패키지가 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 5는 2.5D 유기 인터포저 패키지가 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 6은 브리지 내장기판을 포함하는 반도체 패키지의 일례를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 7 내지 도 10은 도 6의 브리지 내장기판의 제조 일례를 개략적으로 나타낸 공정도다.1 is a block diagram schematically showing an example of an electronic device system.
Figure 2 is a perspective view schematically showing an example of an electronic device.
Figure 3 is a cross-sectional view schematically showing a case where a 3D BGA package is mounted on the main board of an electronic device.
Figure 4 is a cross-sectional view schematically showing a case where a 2.5D silicon interposer package is mounted on a motherboard.
Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing a case where a 2.5D organic interposer package is mounted on a motherboard.
Figure 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of a semiconductor package including a bridge embedded substrate.
7 to 10 are process diagrams schematically showing an example of manufacturing the bridge embedded substrate of FIG. 6.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대해 설명한다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 축소될 수 있다.Hereinafter, the present disclosure will be described with reference to the attached drawings. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated or reduced for clearer explanation.
전자기기Electronics
도 1은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing an example of an electronic device system.
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.Referring to the drawing, the
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.Chip-
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.Network-related parts (1030) include Wi-Fi (IEEE 802.11 family, etc.), WiMAX (IEEE 802.16 family, etc.), IEEE 802.20, LTE (long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM. , GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G and any other wireless and wired protocols designated as such, but are not limited to, and many other wireless or wired protocols. Any of the standards or protocols may be included. In addition, of course, the network-
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.Other parts (1040) include high-frequency inductors, ferrite inductors, power inductors, ferrite beads, LTCC (low temperature co-firing ceramics), EMI (Electro Magnetic Interference) filter, MLCC (Multi-Layer Ceramic Condenser), etc. , but is not limited to this, and may include passive parts used for various other purposes. In addition, of course, the
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.Depending on the type of
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.The
도 2는 전자기기의 일례를 개략적으로 나타낸 사시도다.Figure 2 is a perspective view schematically showing an example of an electronic device.
도면을 참조하면, 유기 인터포저를 포함하는 반도체 패키지는 상술한 바와 같은 다양한 전자기기에 다양한 용도로써 적용된다. 예를 들면, 스마트 폰(1100)의 바디(1101) 내부에는 마더보드(1110)가 수용되어 있으며, 마더보드(1110)에는 다양한 부품(1120) 들이 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 카메라(1130)와 같이 마더보드(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, 이들 중 일부는 인터포저를 이용하는 반도체 패키지(1121)일 수 있다. 한편, 전자기기는 반드시 스마트 폰(1100)에 한정되는 것은 아니며, 다른 전자기기일 수도 있음은 물론이다.Referring to the drawings, a semiconductor package including an organic interposer is applied to various electronic devices as described above for various purposes. For example, a
반도체 패키지semiconductor package
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.In general, a semiconductor chip integrates numerous microscopic electrical circuits, but it cannot function as a finished semiconductor product by itself, and there is a possibility that it may be damaged by external physical or chemical shock. Therefore, rather than using the semiconductor chip itself, the semiconductor chip is packaged and used in electronic devices as a package.
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.The reason why semiconductor packaging is necessary is because, from the perspective of electrical connection, there is a difference in circuit width between the semiconductor chip and the main board of electronic devices. Specifically, in the case of semiconductor chips, the size of the connection pads and the spacing between the connection pads are very small, whereas in the case of motherboards used in electronic devices, the size of the component mounting pads and the spacing between the component mounting pads are much larger than the scale of the semiconductor chip. . Therefore, it is difficult to directly mount a semiconductor chip on such a motherboard, and packaging technology that can buffer the difference in circuit width between them is required.
이하에서는, 도면을 참조하여 이러한 패키징 기술로 제조되는 반도체 패키지 중 인터포저를 이용하는 것에 대하여 보다 자세히 알아보도록 한다.Below, with reference to the drawings, we will look at the use of an interposer among semiconductor packages manufactured using this packaging technology in more detail.
도 3은 3D BGA 패키지가 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.Figure 3 is a cross-sectional view schematically showing a case where a 3D BGA package is mounted on the main board of an electronic device.
반도체칩 중 그래픽스 프로세싱 유닛(GPU: Graphics Processing Unit)과 같은 어플리케이션 스페셔픽 집적회로(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)는 칩 하나 하나의 가격이 매우 높기 때문에 높은 수율로 패키징을 진행하는 것이 매우 중요하다. 이러한 목적으로, 반도체칩의 실장 전에 수천 내지 수백 만개의 접속패드를 재배선할 수 있는 볼 그리드 어레이(BGA: Ball Grid Array) 기판(2210) 등을 먼저 준비하고, GPU(2220) 등의 고가의 같은 반도체칩을 후속적으로 BGA 기판(2210) 상에 표면 실장 기술(SMT: Surface Mounting Technology) 등으로 실장 및 패키징하고, 그 후 최종적으로 메인보드(2110) 상에 실장하고 있다.Among semiconductor chips, application specific integrated circuits (ASICs), such as graphics processing units (GPUs), are very expensive for each chip, so it is very important to package them at a high yield. For this purpose, a ball grid array (BGA: Ball Grid Array) board (2210) capable of rewiring thousands to millions of connection pads is first prepared before mounting a semiconductor chip, and expensive devices such as GPU (2220) are prepared. The same semiconductor chip is subsequently mounted and packaged on the
한편, GPU(2220)의 경우 고대역폭 메모리(HBM: High Bandwidth Memory)와 같은 메모리(Memory)와의 신호 경로를 최소화하는 것이 필요하며, 이를 위하여 HBM(2240)과 같은 반도체칩을 인터포저(2230) 상에 실장한 후 패키징하고, 이를 GPU(2220)이 실장된 패키지 상에 패키지 온 패키지(POP: Package on Package) 형태로 적층하여 사용하는 것이 이용되고 있다. 다만, 이 경우 장치의 두께가 지나치게 두꺼워 지는 문제가 있으며, 신호 경로 역시 최소화하기에는 한계가 있다.Meanwhile, in the case of GPU (2220), it is necessary to minimize the signal path with memory such as high bandwidth memory (HBM), and for this purpose, a semiconductor chip such as HBM (2240) is used as an interposer (2230). It is used to package the GPU 2220 by mounting it on a package and stacking it in a package on package (POP) form on the package in which the
도 4는 2.5D 실리콘 인터포저 패키지가 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.Figure 4 is a cross-sectional view schematically showing a case where a 2.5D silicon interposer package is mounted on a motherboard.
상술한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 실리콘 인터포저(2250) 상에 GPU(2220)와 같은 제1반도체칩과 HBM(2240)과 같은 제2반도체칩을 나란하게(Side-by-Side) 표면 실장한 후 패키징하는 2.5D 인터포저 기술로, 실리콘 인터포저를 포함하는 반도체 패키지(2310)를 제조하는 것을 고려해볼 수 있다. 이 경우 인터포저(2250)를 통하여 수천 내지 수백 만개의 접속패드를 갖는 GPU(2220)와 HBM(2240)을 재배선할 수 있음은 물론이며, 이들을 최소한의 경로로 전기적으로 연결할 수 있다. 또한, 이러한 실리콘 인터포저를 포함하는 반도체 패키지(2310)를 다시 BGA 기판(2210) 등에 실장하여 재배선하면, 최종적으로 메인보드(2110)에 실장할 수 있다. 다만, 실리콘 인터포저(2250)의 경우 실리콘 관통 비아(TSV: Through Silicon Via) 등의 형성이 매우 까다로울 뿐 아니라, 제조 비용 역시 상당한바, 대면적화 및 저 코스트화에 불리하다.As a way to solve the above-mentioned problem, a first semiconductor chip such as
도 5는 2.5D 유기 인터포저 패키지가 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing a case where a 2.5D organic interposer package is mounted on a motherboard.
상술한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 실리콘 인터포저(2250) 대신 유기 인터포저(2260)를 이용하는 것을 고려해볼 수 있다. 예컨대, 유기 인터포저(2260) 상에 GPU(2220)와 같은 제1반도체칩과 HBM(2240)과 같은 제2반도체칩을 나란하게 표면 실장한 후 패키징하는 2.5D 인터포저 기술로 유기 인터포저를 포함하는 반도체 패키지(2320)를 제조하는 것을 고려해볼 수 있다. 이 경우 인터포저(2260)를 통하여 수천 내지 수백 만 개의 접속패드를 갖는 GPU(2220)와 HBM(2240)을 재배선할 수 있음은 물론이며, 이들을 최소한의 경로로 전기적으로 연결할 수 있다. 또한, 이러한 유기 인터포저를 포함하는 반도체 패키지(2310)를 다시 BGA 기판(2210) 등에 실장하여 재배선하면, 최종적으로 메인보드(2110)에 실장할 수 있다. 또한, 대면적화 및 저 코스트화에 유리하다. 다만, 이러한 유기 인터포저를 포함하는 반도체 패키지(2320)의 경우 몰딩 공정을 진행하는 경우 인터포저(2260) 및 칩(2220, 2240)의 몰딩재와의 열팽창계수(CTE) 불일치 등의 이유로 워피지 발생, 언더필수지 채움성 악화, 다이와 몰딩재간 크랙 발생 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 유기 인터포저의 경우 미세패턴을 구현하는데 불리할 수 있다.As a way to solve the above-mentioned problem, it may be considered to use the
상술한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 미세패턴을 갖는 실리콘 계열의 인터커넥션 브리지를 별도로 형성하고, 이를 BGA 기판의 캐비티에 삽입하여 내장시키는 것을 고려해볼 수 있다. 다만, 이 경우 캐비티 형성 및 BGA 기판 내의 대응되는 미세회로 구현이 까다로워, 공정 및 수율 하락의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 문제점들을 모두 해결할 수 있는 새로운 형태의 반도체 패키지가 요구되고 있다.As a solution to the above-described problem, although not specifically shown in the drawings, it may be considered to separately form a silicon-based interconnection bridge with a fine pattern and insert it into the cavity of the BGA substrate. However, in this case, cavity formation and corresponding microcircuit implementation within the BGA substrate are difficult, which may lead to problems with process and yield decline. Accordingly, a new type of semiconductor package that can solve all of these problems is required.
이하에서는, 신뢰성 이슈를 해결할 수 있고, 공정 난이도를 낮출 수 있으며, 또한 파워 인테그리티 특성도 개선할 수 있는 새로운 형태의 브리지 내장기판, 및 이를 포함하는 반도체 패키지에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.Below, a new type of bridge embedded board that can solve reliability issues, reduce process difficulty, and improve power integrity characteristics, and a semiconductor package including the same will be described with reference to the drawings.
도 6은 브리지 내장기판을 포함하는 반도체 패키지의 일례를 개략적으로 나타낸 단면도다.Figure 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of a semiconductor package including a bridge embedded substrate.
도면을 참조하면, 일례에 따른 반도체 패키지(500)는 브리지 내장기판(100), 및 브리지 내장기판(100) 상에 서로 나란하게 배치된 제1 및 제2전자부품(210, 220)을 포함한다. 브리지 내장기판(100)의 양측에는 제1 및 제2전기연결금속(180, 190)이 배치될 수 있다. 제1 및 제2전자부품(210, 220)은 브리지 내장기판(100)과 각각 제2전기연결금속(190)을 통하여 연결될 수 있다.Referring to the drawings, a semiconductor package 500 according to an example includes a bridge embedded
일례에 따른 브리지 내장기판(100)은 한층 이상의 제1절연층(141)과 제1절연층(141) 상에 각각 배치된 한층 이상의 제1배선층(142)과 제1절연층(141)을 각각 관통하며 제1배선층(142)과 각각 전기적으로 연결된 한층 이상의 제1접속비아층(143)을 포함하는 제1연결구조체(140), 제1연결구조체(140) 상에 배치되며 한층 이상의 제2절연층(151)과 제2절연층(151) 상에 각각 배치된 한층 이상의 제2배선층(152)과 제2절연층(151)을 각각 관통하며 제2배선층(152)과 각각 전기적으로 연결된 한층 이상의 제2접속비아층(153)을 포함하는 제2연결구조체(150), 제1연결구조체(140) 내에 매립되며 제1 및 제2접속비아층(143, 153)을 통하여 제1 및 제2배선층(142, 152)과 각각 전기적으로 연결된 브리지(110), 제1연결구조체(140) 내에 매립되며 제1 및 제2접속비아층(143, 153)을 통하여 제1 및 제2배선층(142, 152)과 각각 전기적으로 연결된 수동부품(120)을 포함한다. 이때, 제1 및 제2접속비아층(143, 153)은 각각 접속비아를 포함하며, 제1 및 제2접속비아층(143, 153)의 접속비아는 서로 반대 방향으로 테이퍼진 형태를 가진다.The bridge embedded
이와 같이, 브리지 내장기판(100)에 기본적으로 한층 이상의 유기 절연층(111)에 회로층(112)과 연결비아층(113)이 형성된 브리지(110)가 제1연결구조체(140) 내에 내장되어 있는바, 종래의 실리콘계 브리지와 달리 제1연결구조체(140) 내에 내장하더라도 CTE 미스매치에 의한 신뢰성 문제를 해결할 수 있다. 또한, 제1연결구조체(140) 내에는 브리지(110) 외에도 이와 동일 레벨에로 수동부품(120)이 내장되어 있다. 수동부품(120)은 커패시터, 인덕터 등 다양한 종류일 수 있다. 이와 같이, 다양한 종류의 수동부품(120)이 브리지(110)와 함께 내장되는 경우, 브리지 내장기판(100) 상에 제1 및 제2전자부품(210, 220)이 배치되는 경우, 수동부품(120)이 제1 및 제2전자부품(210, 220) 중 적어도 하나와 평면 상에서 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있는바, 전기적 연결 경로를 간소화할 수 있다. 예컨대, 수동부품(120)이 제1 및 제2전자부품(210, 220)의 파워 단에 매우 가깝게 연결될 수 있다. 따라서, 파워 인테그리티 특성 등을 안정적으로 향상시킬 수 있다.In this way, the
더불어, 브리지 내장기판(100)은 브리지(110) 및 수동부품(120)이 내장된 제1연결구조체(140) 및 제1연결구조체(140) 상에 배치된 제2연결구조체(150)를 포함하며, 양자는 상술한 바와 같이 제1 및 제2접속비아층(143, 153)의 접속비아가 서로 반대 방향으로 테이퍼진 형태를 갖는, 서로 구별되는 구성요소이다. 이와 같이, 브리지 내장기판(100)은 브리지(110) 및 수동부품(120)을 기준으로 실질적으로 상/하에 각각 전기적 연결 경로인 연결구조체(140, 150)를 포함하는바, 상/하 전기적 연결이 용이하여, 이를 포함하는 반도체 패키지(500), 또는 이러한 반도체 패키지(500)를 포함하는 전자기기의 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, the bridge embedded
또한, 이러한 형태의 브리지 내장기판(100)은 브리지(110)와 수동부품(120)을 서로 동일 레벨로 서로 나란하게 배치하고, 브리지(110)와 수동부품(120)의 일측에 브리지(110)와 수동부품(120)을 매립하는 제1연결구조체(140)를 형성하고, 그 후 브리지(110)와 수동부품(120)의 타측에 제2연결구조체(150)를 형성하는 방법으로 제조할 수 있으며, 이 경우 브리지(110)와 수동부품(120)의 부착이 쉽고, 브리지(110)와 수동부품(120)을 제1연결구조체(140)에 매립한 후 제공되는 편평한 면 상에 제2연결구조체(150)가 형성될 수 있는바, 공정 난이도를 낮출 수 있다. 즉, 브리지(110) 및 수동부품(120) 각각의 제2연결구조체(150)의 제2절연층(151)과 마주하는 최상측면은 제1연결구조체(140)의 제1절연층(141)의 제2연결구조체(150)의 제2절연층(151)과 마주하는 최상측면과 코플래너 할 수 있다. 즉, 대략적으로 공면을 이룰 수 있다.In addition, this type of bridge embedded
한편, 제1 및 제2연결구조체(140, 150)의 제1 및 제2접속비아층(143, 153)은 각각 제1 내지 제3접속비아를 포함할 수 있다. 제1 및 제2접속비아층(143, 153) 각각의 제1접속비아(143a, 153a)는 브리지(110)를 기준으로 서로 반대 방향에서 제1 및 제2배선층(142, 152)을 브리지(110)와 각각 연결할 수 있고, 제1 및 제2접속비아층(143, 153) 각각의 제2접속비아(143b, 153b)는 수동부품(120)을 기준으로 서로 반대 방향에서 제1 및 제2배선층(142, 152)을 수동부품(120)과 각각 연결할 수 있다. 제1 및 제2접속비아층(143, 153) 각각의 제3접속비아(143c, 153c)는 서로 연결될 수 있다. 즉, 1 및 제2접속비아층(143, 153)은 이들 사이에 별도의 배선층 없이 서로 물리적으로 접할 수 있다.Meanwhile, the first and second connection via
한편, 제1접속비아층(143)의 제3접속비아(143c)는 제1 및 제2접속비아(143a, 143b) 보다 높이가 클 수 있다. 이는, 제1접속비아층(143)의 제1 및 제2접속비아(143a, 143b)가 각각 브리지(110) 및 수동부품(120) 상에 배치되는 것과 달리, 제3접속비아(143c)는 브리지(110) 및 수동부품(120)과 나란하게 배치될 수 있기 때문이다. 이때, 브리지(110) 및 수동부품(120) 각각은 제1접속비아층(143)의 제3접속비아(143c)의 상면 및 하면 사이의 레벨에 위치할 수 있다.Meanwhile, the third connection via 143c of the first connection via
한편, 브리지 내장기판(100)은 후술하는 바와 같이 접착층(130)을 통하여 형성될 수 있으며, 이 경우 브리지(110)와 수동부품(120)은 접착층(130) 상에 서로 동일 레벨로 서로 나란하게 배치될 수 있다. 이때, 제1접속비아층(143)의 경우는 제3접속비아(143c)가 접착층(130)을 관통할 수 있으며, 제2접속비아층(153)의 경우는 제1 및 제2접속비아(153a, 153b)가 각각 접착층(130)을 관통할 수 있다. 이러한 관점에서, 제2접속비아층(153)의 제1 및 제2접속비아(153a, 153b)는 각각 제3접속비아(153c) 보다 높이가 클 수 있다. 접착층(130)은 필요에 따라서는 공정 과정에서 제거할 수도 있다. 이 경우에는, 제2접속비아층(153)의 제1 내지 제3접속비아(153a, 153b, 153c)는 높이가 실질적으로 동일할 수 있다.Meanwhile, the bridge embedded
이하에서는, 일례에 따른 반도체 패키지의 각각의 구성요소에 대하여 도면을 참조하여 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, each component of the semiconductor package according to the example will be described in more detail with reference to the drawings.
브리지 내장기판(100)은 브리지(110), 수동부품(120), 제1연결구조체(140), 및 제2연결구조체(150)를 포함한다. 브리지 내장기판(100)은 필요에 따라서 제1 및 제2연결구조체(140, 150) 사이에 배치된 접착층(130)을 더 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라서 제1 및 제2연결구조체(140, 150) 상에 배치된 제1 및 제2패시베이션층(160, 170) 및/또는 제1 및 제2 전기연결금속(180, 190)을 더 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 제1연결구조체(140) 및 제1패시베이션층(160) 사이에 제3연결구조체(195)가 더 배치될 수도 있다.The bridge embedded
브리지(110)는 유기 브리지(110)일 수 있다. 예를 들면, 브리지(110)는 한층 이상의 유기 절연층(111), 유기 절연층(111) 상에 각각 배치된 회로층(112), 및 유기 절연층(111)을 각각 관통하며 회로층(112)과 각각 연결된 연결비아층(113)을 포함할 수 있다. 유기 절연층(111)과 회로층(112)과 연결비아층(113)의 층 수는 도면에 도시한 것 보다 많을 수도 있고, 적을 수도 있다.
유기 절연층(111)은 절연물질을 포함할 수 있으며, 이때 절연물질은 예컨대 PID(Photo Image-able Dielectric)일 수 있다. 유기 절연층(111)의 각각의 층은 서로 경계가 구분될 수도 있고, 불확실할 수도 있다. 유기 절연층(111)의 재료로 PID를 사용하는 경우 유기 절연층(111)의 두께를 최소화할 수 있으며, 포토 비아홀을 형성할 수 있는바, 회로층(112)과 연결비아층(113)을 용이하게 고밀도로 설계할 수 있다. 예를 들면, 회로층(112)과 연결비아층(113)은 제1연결구조체(140)의 제1배선층(142)과 제2접속비아층(153) 보다 고밀도로 설계할 수 있다. 구체적으로, 회로층(112) 각각의 두께는 제1배선층(142) 각각의 두께보다 얇을 수 있으며, 상/하 간격이 더 좁을 수 있다. 또한, 연결비아층(113) 각각의 연결비아의 평균직경이 제1접속비아층(143) 각각의 접속비아의 평균직경 보다 작을 수 있으며, 높이 또는 두께 역시 더 작을 수 있고, 보다 파인 피치(Fine Pitch)로 비아간 피치가 더 좁을 수 있다. 유기 절연층(111)의 절연물질로 다른 물질을 사용하는 경우라도, 회로층(112)과 연결비아층(113)은 제1배선층(142) 및 제1접속비아층(143) 보다 고밀도로 설계함이 바람직하다.The organic insulating
회로층(112)은 실질적으로 제1 및 제2전자부품(210, 220)을 서로 전기적으로 연결한다. 회로층(112)은 해당 층의 설계에 따라서 다양한 기능을 수행할 수 있으나, 적어도 신호 패턴과 신호 패드를 포함한다. 회로층(112)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질, 구체적으로는 금속 물질을 사용할 수 있다.The
연결비아층(113)은 서로 다른 층에 형성된 회로층(112)을 전기적으로 연결시키며, 그 결과 브리지(110) 내에 전기적 경로를 형성시킨다. 연결비아층(113) 각각은 복수의 연결비아를 포함할 수 있다. 연결비아층(113) 각각의 연결비아는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질, 구체적으로 금속 물질을 포함할 수 있다. 연결비아층(113)은 해당 층의 설계 디자인에 따라서 다양한 기능을 수행할 수 있으나, 적어도 신호 비아를 포함한다. 연결비아층(113) 각각의 연결비아는 도전성 물질로 채워진 필드 타입일 수도 있고, 비아의 벽면을 따라서 도전성 물질이 배치된 컨포멀 타입일 수도 있다. 연결비아층(113) 각각의 연결비아는 제1접속비아층(143) 각각의 접속비아와 서로 동일한 방향의 테이퍼 형상을 가질 수 있다.The connection via
수동부품(120)은 하나 또는 복수 개일 수 있다. 각각의 수동부품(120)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 수동부품(120)은 커패시터, 인덕터 등의 공지의 수동부품일 수 있다. 수동부품(120)은 각각 외부전극을 가질 수 있다. 즉, 수동부품(120)은 각각이 독립된 칩 형 부품일 수 있다. 제1 및 제2전자부품(210, 220) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 수동부품(120)의 직상에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 배치를 통해서 최소한의 전기적 경로를 제공할 수 있으며, 전원공급 안정성 등을 도모할 수 있다.There may be one or more
접착층(130)은 공지의 접착 테이프일 수 있다. 접착층(130)은 제1 및 제2연결구조체(140, 150) 사이에 배치될 수 있다. 브리지(110) 및 수동부품(120)은 접착층(130)에 서로 동일 레벨에 서로 나란하게 부착될 수 있다. 따라서, 브리지(110) 및 수동부품(120)의 접착층(130)과 부착된 각각의 면은 코플래너 할 수 있다. 즉, 대략적으로 공면을 이룰 수 있다. 접착층(130)의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 접착성을 갖는 공지의 절연수지를 포함할 수 있다. 접착층(130)은 공정 중간에 제거될 수도 있다. 이 경우에도, 브리지(110) 및 수동부품(120)의 제1연결구조체(140)로부터 노출되는 각각의 면은 코플래너할 수 있다.The
제1연결구조체(140)는 한층 이상의 제1절연층(141), 제1절연층(141) 상에 각각 배치된 한층 이상의 제1배선층(142), 및 제1절연층(141)을 각각 관통하며 한층 이상의 제1배선층(142)과 연결된 제1접속비아층(143)을 포함한다. 제1연결구조체(140)는 브리지(110) 및 수동부품(120)을 덮는바, 상당한 두께를 가질 수 있다. 즉, 제1연결구조체(140)는 제2 및 제3연결구조체(150, 195) 각각 보다 두꺼울 수 있으며, 제1배선층(142) 및 제1접속비아층(143)의 스케일도 제2 및 제3배선층(152, 192) 및 제2 및 제3접속비아층(153, 193)의 스케일 보다 클 수 있다. 제1절연층(141), 제1배선층(142), 및 제1접속비아층(143)의 층 수는 도면에 도시한 것 보다 많을 수도 있고, 적을 수도 있다.The
제1절연층(141)은 절연물질을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 혼합되거나, 또는 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric)에 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 등이 사용될 수 있다.The first insulating
제1배선층(142)은 해당 층의 설계 디자인에 따라서 제1연결구조체(140) 내에서 다양한 기능을 수행한다. 예를 들면, 그라운드 패턴, 파워 패턴, 신호 패턴 등을 포함할 수 있다. 여기서, 신호 패턴은 그라운드 패턴, 파워 패턴 등을 제외한 각종 신호, 예를 들면, 데이터 신호 등을 포함한다. 또한, 각종 패드를 포함할 수 있다. 제1배선층(142)의 형성물질로는 각각 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질, 구체적으로는 금속 물질을 사용할 수 있다.The
제1접속비아층(143)은 서로 다른 층에 형성된 제1배선층(142)을 서로 전기적으로 연결시켜주며, 또한 제1배선층(142)을 제2배선층(1521), 브리지(110), 수동부품(120) 등과도 전기적으로 연결시켜준다. 그 결과, 제1연결구조체(140) 내에 전기적 경로를 형성시킨다. 제1접속비아층(143) 각각은 복수의 접속비아를 포함할 수 있다. 각각의 접속비아는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질, 구체적으로 금속 물질을 포함할 수 있다. 각각의 접속비아는 그라운드 비아, 파워 비아, 신호 비아 등을 포함할 수 있다. 각각의 접속비아는 도전성 물질로 채워진 필디드 타입일 수도 있고, 비아의 벽면을 따라서 도전성 물질이 배치된 컨포멀 타입일 수도 있다. 각각의 접속비아는 제2접속비아층(153) 각각의 접속비아와 반대 방향의 테이퍼 형상을 가질 수 있다.The first connection via
제2연결구조체(150)는 한층 이상의 제2절연층(151), 제2절연층(151) 상에 각각 배치된 한층 이상의 제2배선층(152), 및 제2절연층(151)을 각각 관통하며 한층 이상의 제2배선층(152)과 연결된 제2접속비아층(153)을 포함한다. 제2연결구조체(150)는 제1연결구조체(140) 보다 얇게 미세 설계로 구현될 수 있다. 예를 들면, 제2배선층(152)과 제2접속비아층(153)은 제1배선층(142)과 제1접속비아층(143) 보다 고밀도로 설계할 수 있다. 구체적으로, 제2배선층(152) 각각의 두께는 제1배선층(142) 각각의 두께보다 얇을 수 있으며, 상/하 간격이 더 좁을 수 있다. 또한, 제2접속비아층(153) 각각의 접속비아의 평균직경이 제1접속비아층(143) 각각의 접속비아의 평균직경 보다 작을 수 있으며, 높이 또는 두께 역시 더 작을 수 있고, 보다 파인 피치(Fine Pitch)로 비아간 피치가 더 좁을 수 있다.The
제2절연층(151)은 절연물질을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 감광성 절연물질(PID)을 포함할 수 있고, 또는 이와 달리 비감광성 절연물질, 예컨대 ABF를 포함할 수도 있다. 제2배선층(152)도 해당 층의 설계 디자인에 따라서 제2연결구조체(150) 내에서 다양한 기능을 수행한다. 예를 들면, 그라운드 패턴, 파워 패턴, 신호 패턴 등을 포함할 수 있다. 여기서, 신호 패턴은 그라운드 패턴, 파워 패턴 등을 제외한 각종 신호, 예를 들면, 데이터 신호 등을 포함한다. 또한, 각종 패드를 포함할 수 있다. 제2배선층(152)의 형성물질로는 각각 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질, 구체적으로는 금속 물질을 사용할 수 있다.The second
제2접속비아층(153)은 서로 다른 층에 형성된 제2배선층(152)을 서로 전기적으로 연결시켜주며, 또한 제2배선층(152)을 제1배선층(142), 브리지(110), 수동부품(120) 등과도 전기적으로 연결시켜준다. 그 결과, 제2연결구조체(150) 내에 전기적 경로를 형성시킨다. 제2접속비아층(153) 각각은 복수의 접속비아를 포함할 수 있다. 각각의 접속비아는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질, 구체적으로 금속 물질을 포함할 수 있다. 각각의 접속비아는 그라운드 비아, 파워 비아, 신호 비아 등을 포함할 수 있다. 각각의 접속비아는 도전성 물질로 채워진 필디드 타입일 수도 있고, 비아의 벽면을 따라서 도전성 물질이 배치된 컨포멀 타입일 수도 있다. 각각의 접속비아는 제1접속비아층(143) 각각의 접속비아와 반대 방향의 테이퍼 형상을 가질 수 있다.The second connection via
제3연결구조체(195)는 한층 이상의 제3절연층(191), 제3절연층(191) 상에 각각 배치된 한층 이상의 제3배선층(192), 및 제3절연층(191)을 각각 관통하며 한층 이상의 제3배선층(192)과 연결된 제3접속비아층(193)을 포함한다. 제3연결구조체(195)는 제2연결구조체(150)와 마찬가지로 제1연결구조체(140) 보다 얇게 미세 설계로 구현될 수 있다. 예를 들면, 제3배선층(192)과 제3접속비아층(193)은 제1배선층(142)과 제1접속비아층(143) 보다 고밀도로 설계할 수 있다. 구체적으로, 제3배선층(192) 각각의 두께는 제1배선층(142) 각각의 두께보다 얇을 수 있으며, 상/하 간격이 더 좁을 수 있다. 또한, 제3접속비아층(193) 각각의 접속비아의 평균직경이 제1접속비아층(143) 각각의 접속비아의 평균직경 보다 작을 수 있으며, 높이 또는 두께 역시 더 작을 수 있고, 비아간 피치가 더 좁을 수 있다. The
제3절연층(191)은 절연물질을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 감광성 절연물질(PID)을 포함할 수 있고, 또는 이와 달리 비감광성 절연물질, 예컨대 ABF를 포함할 수도 있다. 제3배선층(192)은 해당 층의 설계 디자인에 따라서 제3연결구조체(195) 내에서 다양한 기능을 수행한다. 예를 들면, 그라운드 패턴, 파워 패턴, 신호 패턴 등을 포함할 수 있다. 여기서, 신호 패턴은 그라운드 패턴, 파워 패턴 등을 제외한 각종 신호, 예를 들면, 데이터 신호 등을 포함한다. 또한, 각종 패드를 포함할 수 있다. 제3배선층(192)의 형성물질로는 각각 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질, 구체적으로는 금속 물질을 사용할 수 있다.The third insulating layer 191 may include an insulating material, for example, a photosensitive insulating material (PID), or alternatively, it may include a non-photosensitive insulating material, such as ABF. The third wiring layer 192 performs various functions within the
제3접속비아층(193)은 서로 다른 층에 형성된 제3배선층(192)을 서로 전기적으로 연결시켜주며, 또한 제3배선층(192)을 제1배선층(142), 브리지(110), 수동부품(120) 등과도 전기적으로 연결시켜준다. 그 결과, 제3연결구조체(195) 내에 전기적 경로를 형성시킨다. 제3접속비아층(193) 각각은 복수의 접속비아를 포함할 수 있다. 각각의 접속비아는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질, 구체적으로 금속 물질을 포함할 수 있다. 각각의 접속비아는 그라운드 비아, 파워 비아, 신호 비아 등을 포함할 수 있다. 각각의 접속비아는 도전성 물질로 채워진 필디드 타입일 수도 있고, 비아의 벽면을 따라서 도전성 물질이 배치된 컨포멀 타입일 수도 있다. 각각의 접속비아는 제1접속비아층(143) 각각의 접속비아와 동일한 방향의 테이퍼 형상을 가질 수 있다.The third connection via layer 193 electrically connects the third wiring layers 192 formed in different layers to each other, and also connects the third wiring layer 192 to the
제1 및 제2패시베이션층(160, 170)은 각각 제1 및 제2연결구조체(140, 150) 상에 배치되어 이들을 보호할 수 있다. 제3연결구조체(195)가 더 배치되는 경우에는 제1패시베이션층(160)은 제3연결구조체(195) 상에 배치될 수 있다. 제1 및 제2패시베이션층(160, 170)은 절연물질을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 감광성 절연물질(PID)을 포함할 수 있고, 또는 이와 달리 비감광성 절연물질, 예컨대 ABF를 포함할 수도 있다. 제1 및 제2패시베이션층(160, 170)은 각각 제1 및 제2배선층(142, 152) 또는 제3연결구조체(195)가 더 배치되는 경우에는 제3 및 제2배선층(192, 152)의 적어도 일부를 노출시키는 개구를 가질 수 있다.The first and second passivation layers 160 and 170 may be disposed on the first and
제1 및 제2전기연결금속(180, 190)은 각각 저융점 금속, 예를 들면, 주석(Sn)-알루미늄(Al)-구리(Cu) 등의 솔더(solder) 등으로 형성될 수 있으나, 이는 일례에 불과하며 재질이 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 및 제2전기연결금속(180, 190)은 랜드(land), 볼(ball), 핀(pin) 등일 수 있다. 제1 및 제2전기연결금속(180, 190)은 다중층 또는 단일층으로 형성될 수 있다. 다중층으로 형성되는 경우에는 구리 필라(pillar) 및 솔더를 포함할 수 있으며, 단일층으로 형성되는 경우에는 주석-은 솔더나 구리를 포함할 수 있으나, 역시 이는 일례에 불과하며 이에 한정되는 것은 아니다.The first and second
제1 및 제2전자부품(210, 220)은 각각 반도체칩일 수 있다. 이때, 반도체칩은 각각 소자 수백 내지 수백만 개 이상이 하나의 칩 안에 집적화된 집적회로(IC: Integrated Circuit)를 포함할 수 있다. 이때 집적회로는, 예를 들면, 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 필드 프로그램어블 게이트 어레이(FPGA), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 프로세서칩, 구체적으로는 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리, HBM(High Bandwidth Memory) 등의 메모리 칩이나, 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩, 또는 PMIC(Power Management IC)와 같은 다른 종류일 수도 있음은 물론이다. 제한되지 않는 예로서, 제1전자부품(210)은 AP 등의 프로세서 칩을 포함할 수 있고, 제2전자부품(2200)은 HBM 등의 메모리 칩을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first and second
제1 및 제2전자부품(210, 220)은 각각 액티브 웨이퍼를 기반으로 형성된 것일 수 있으며, 이 경우 각각의 바디를 이루는 모재로는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs) 등이 사용될 수 있다. 바디에는 다양한 회로가 형성되어 있을 수 있다. 각각의 바디에는 제1 및 제2전자부품(210, 220)을 다른 구성요소와 전기적으로 연결하기 위한 접속패드(미도시)가 형성될 수 있으며, 접속패드(미도시)는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 도전성 물질을 포함할 수 있다. 제1 및 제2전자부품(210, 220)은 각각 베어 다이(bare die)일 수 있으며, 이 경우 접속패드(미도시) 상에 범프(미도시)가 배치되어 제2전기연결금속(190)을 매개로 브리지 내장기판(100) 상에 표면 실장 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2전자부품(210, 220)은 패키지드 다이(Packaged Die)일 수도 있다.The first and second
도 7 내지 도 10은 도 6의 브리지 내장기판의 제조 일례를 개략적으로 나타낸 공정도다.7 to 10 are process diagrams schematically showing an example of manufacturing the bridge embedded substrate of FIG. 6.
도 7을 참조하면, 먼저 캐리어(300)를 준비한다. 캐리어(300)는 동박적층판(CCL: Copper Clad Laminate) 형태의 디테치 필름일 수 있다. 다음으로, 캐리어(300) 상에 접착층(130)을 형성한다. 다음으로, 접착층(130) 상에 미리 제조한 브리지(110)와 수동부품(120)을 서로 나란하게 부착한다.Referring to FIG. 7, first prepare the carrier 300. The carrier 300 may be a detach film in the form of a copper clad laminate (CCL). Next, an
도 8을 참조하면, 다음으로 ABF 등을 이용하여 접착층(130) 상에 브리지(110) 및 수동부품(120)을 덮는 제1절연층(141)을 형성하고, 제1절연층(141)에 레이저 드릴 등으로 비아홀을 가공한 후, 도금 공정으로 제1배선층(142)과 제1접속비아층(143)을 형성한다. 다음으로, 일련의 과정을 필요에 따라서 반복하여, 제1연결구조체(140)를 형성한다. 다음으로, 캐리어(300)를 제거하고, 접착층(130)에 남아있는 금속막(미도시) 등을 에칭으로 제거한다.Referring to FIG. 8, next, a first insulating
도 9를 참조하면, 다음으로, 접착층(130)의 제1연결구조체(140)가 형성된 측의 반대측 상에 PID 또는 ABF 등을 이용하여 제2절연층(151)을 형성한다. 필요에 따라서 접착층(130)은 그 전에 제거할 수도 있다. 이 경우에는 제1연결구조체(140)의 브리지(110) 및 수동부품(120)의 일면이 노출되는 측 상에 제2절연층(151)을 형성한다. 다음으로, 포토리소그래피 및/또는 레이저 드릴 등으로 비아홀을 가공한 후, 도금 공정으로 제2배선층(152) 및 제2접속비아층(153)을 형성한다.Referring to FIG. 9, next, a second insulating
도 10을 참조하면, 다음으로, 일련의 과정을 필요에 따라서 반복하여, 제2연결구조체(150)를 형성한다. 이때, 필요에 따라서 반대측에 동일한 방법으로 제3절연층(191)과 제3배선층(192)과 제3접속비아층(193)을 형성하여 제3연결구조체(195)를 형성한다. 다음으로, 필요에 따라서 ABF 등을 이용하여 제1 및 제2패시베이션층(160, 170)을 양측에 형성하고, 각각에 개구를 형성하면, 상술한 일례에 따른 브리지 내장기판(100)을 제조할 수 있다.Referring to Figure 10, next, a series of processes are repeated as necessary to form the
본 개시에서 하측, 하부, 하면 등은 편의상 도면의 단면을 기준으로 유기 인터포저를 포함하는 반도체 패키지의 실장 면을 향하는 방향을 의미하는 것으로 사용하였고, 상측, 상부, 상면 등은 그 반대 방향으로 사용하였다. 다만, 이는 설명의 편의상 방향을 정의한 것으로, 특허청구범위의 권리범위가 이러한 방향에 대한 기재에 의하여 특별히 한정되는 것이 아님은 물론이다.In the present disclosure, the lower side, bottom, lower surface, etc. are used to refer to the direction toward the mounting surface of the semiconductor package including the organic interposer based on the cross section of the drawing for convenience, and the upper side, top, upper surface, etc. are used in the opposite direction. did. However, this direction is defined for convenience of explanation, and it goes without saying that the scope of the patent claims is not particularly limited by the description of this direction.
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, 제1, 제2 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, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수도 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수도 있다.In the present disclosure, the meaning of connected is a concept that includes not only directly connected, but also indirectly connected through an adhesive layer or the like. Additionally, the meaning of being electrically connected is a concept that includes both physically connected cases and non-connected cases. Additionally, expressions such as first, second, etc. are used to distinguish one component from another component and do not limit the order and/or importance of the components. In some cases, the first component may be named the second component, and similarly, the second component may be named the first component without departing from the scope of rights.
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. The expression 'example' used in the present disclosure does not mean identical embodiments, but is provided to emphasize and explain different unique features. However, the examples presented above do not exclude being implemented in combination with features of other examples. For example, even if a matter explained in a specific example is not explained in another example, it can be understood as an explanation related to the other example, as long as there is no explanation contrary to or contradictory to the matter in the other example.
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.The terminology used in this disclosure is used to describe examples only and is not intended to limit the disclosure. At this time, singular expressions include plural expressions, unless the context clearly indicates otherwise.
Claims (10)
상기 제1연결구조체 상에 배치되며, 제2배선층 및 상기 제2배선층과 전기적으로 연결된 제2접속비아층을 포함하는 제2연결구조체;
상기 제1연결구조체 내에 매립되며, 상기 제1 및 제2접속비아층을 통하여 상기 제1 및 제2배선층과 각각 전기적으로 연결된 브리지; 및
상기 제1연결구조체 내에 매립되며, 상기 제1 및 제2접속비아층을 통하여 상기 제1 및 제2배선층과 각각 전기적으로 연결된 수동부품; 을 포함하며,
상기 제1 및 제2접속비아층은 각각 접속비아를 포함하며,
상기 제1 및 제2접속비아층의 접속비아는 서로 반대 방향으로 테이퍼진,
브리지 내장기판.
A first connection structure including a first wiring layer and a first connection via layer electrically connected to the first wiring layer;
a second connection structure disposed on the first connection structure and including a second wiring layer and a second connection via layer electrically connected to the second wiring layer;
a bridge embedded in the first connection structure and electrically connected to the first and second wiring layers through the first and second connection via layers, respectively; and
Passive components embedded in the first connection structure and electrically connected to the first and second wiring layers through the first and second connection via layers, respectively; Includes,
The first and second connection via layers each include a connection via,
The connection vias of the first and second connection via layers are tapered in opposite directions,
Bridge built-in board.
상기 브리지 및 상기 수동부품은 서로 동일 레벨에서 서로 나란하게 상기 제1연결구조체에 각각 매립된,
브리지 내장기판.
According to claim 1,
The bridge and the passive component are each embedded in the first connection structure parallel to each other at the same level,
Bridge built-in board.
상기 제1 및 제2연결구조체는 각각 상기 제1 및 제2배선층 및 상기 제1 및 제2접속비아층이 배치되는 제1 및 제2절연층을 포함하며,
상기 브리지 및 상기 수동부품 각각의 상기 제2절연층과 마주하는 최상측면은 상기 제1절연층의 상기 제2절연층과 마주하는 최상측면과 코플래너(Coplanar)한,
브리지 내장기판.
According to claim 2,
The first and second connection structures include first and second insulating layers on which the first and second wiring layers and the first and second connection via layers are disposed, respectively,
The uppermost side facing the second insulating layer of each of the bridge and the passive component is coplanar with the uppermost side facing the second insulating layer of the first insulating layer,
Bridge built-in board.
상기 제1 및 제2접속비아층은 각각 제1 내지 제3접속비아를 포함하며,
상기 제1 및 제2접속비아층 각각의 제1접속비아는 상기 브리지를 기준으로 서로 반대 방향에서 상기 제1 및 제2배선층을 상기 브리지와 각각 연결하고,
상기 제1 및 제2접속비아층 각각의 제2접속비아는 상기 수동부품을 기준으로 서로 반대 방향에서 상기 제1 및 제2배선층을 상기 수동부품과 각각 연결하며,
상기 제1 및 제2접속비아층 각각의 제3접속비아는 서로 연결된,
브리지 내장기판.
According to claim 2,
The first and second connection via layers each include first to third connection vias,
The first connection vias of each of the first and second connection via layers respectively connect the first and second wiring layers to the bridge in opposite directions with respect to the bridge,
The second connection vias of each of the first and second connection via layers respectively connect the first and second wiring layers to the passive component in opposite directions with respect to the passive component,
The third connection vias of each of the first and second connection via layers are connected to each other,
Bridge built-in board.
상기 제1접속비아층의 제3접속비아는 상기 제1접속비아층의 제1 및 제2접속비아 보다 높이가 크며,
상기 브리지 및 상기 수동부품은 각각 상기 제1접속비아층의 제3접속비아의 상면 및 하면 사이의 레벨에 위치하는,
브리지 내장기판.
According to claim 4,
The third connection via of the first connection via layer is taller than the first and second connection vias of the first connection via layer,
The bridge and the passive component are each located at a level between the upper and lower surfaces of the third connection via of the first connection via layer,
Bridge built-in board.
상기 제1 및 제2연결구조체 사이에 배치된 접착층; 을 더 포함하며,
상기 브리지 및 상기 수동부품은 서로 동일 레벨에서 서로 나란하게 상기 접착층에 각각 부착되어 상기 제1연결구조체에 각각 매립된,
브리지 내장기판.
According to claim 4,
an adhesive layer disposed between the first and second connection structures; It further includes,
The bridge and the passive component are each attached to the adhesive layer in parallel with each other at the same level and each embedded in the first connection structure,
Bridge built-in board.
상기 제1접속비아층의 제3접속비아는 상기 접착층을 관통하며,
상기 제2접속비아층의 제1 및 제2접속비아는 각각 상기 접착층을 관통하는,
브리지 내장기판.
According to claim 6,
The third connection via of the first connection via layer penetrates the adhesive layer,
The first and second connection vias of the second connection via layer each penetrate the adhesive layer,
Bridge built-in board.
상기 제1연결구조체는 상기 제2연결구조체 보다 두꺼운,
브리지 내장기판.
According to claim 1,
The first connection structure is thicker than the second connection structure,
Bridge built-in board.
상기 브리지는 유기 절연층, 상기 유기 절연층 상에 배치된 회로층, 및 상기 유기 절연층을 관통하며 상기 회로층과 연결된 연결비아층을 포함하는,
브리지 내장기판.
According to claim 1,
The bridge includes an organic insulating layer, a circuit layer disposed on the organic insulating layer, and a connection via layer that penetrates the organic insulating layer and is connected to the circuit layer.
Bridge built-in board.
상기 제2연결구조체 상에 서로 나란하게 배치되며, 각각 상기 제2배선층과 전기적으로 연결된 제1 및 제2전자부품; 을 포함하며,
상기 제1 및 제2전자부품은 상기 브리지를 통해 서로 전기적으로 연결되며,
상기 수동부품은 상기 제1 및 제2전자부품 중 적어도 하나와 평면 상에서 적어도 일부가 중첩되도록 배치된,
반도체 패키지.The bridge built-in board according to any one of claims 1 to 9; and
first and second electronic components arranged side by side on the second connection structure and each electrically connected to the second wiring layer; Includes,
The first and second electronic components are electrically connected to each other through the bridge,
The passive component is arranged so that at least a portion of the passive component overlaps at least one of the first and second electronic components on a plane,
Semiconductor package.
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