KR19980025552A - Low Stress Semiconductor Chip Package - Google Patents

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bonding
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남시백
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김광호
삼성전자 주식회사
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Abstract

상면에 형성된 본딩 패드들을 갖는 반도체 칩; 상기 반도체 칩의 하면과 소정의 접착수단에 의해 접착되어 있는 다이패드; 상기 본딩 패드들에 대응하여 전기적으로 연결된 내부 리드들; 상기 내부 리드들과 일체형으로 형성되어 외부 단자들과 접속을 하기 위한 외부 리드들; 및 상기 반도체 칩, 상기 다이패드, 및 상기 내부 리드들이 내재봉지된 패키지 몸체를 포함하는 반도체 칩 패키지에 있어서, 상기 반도체 칩이 하면에 복수 개의 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 저응력 반도체 칩 패키지를 제공함으로써, 결합력을 증가시켜 계면박리와 다이패드와 반도체 칩의 사이에서 발생되는 패키지 크랙의 발생을 방지하여 패키지의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.A semiconductor chip having bonding pads formed on an upper surface thereof; A die pad bonded to a lower surface of the semiconductor chip by a predetermined bonding means; Internal leads electrically connected to the bonding pads; External leads formed integrally with the internal leads to connect with external terminals; And a package body in which the semiconductor chip, the die pad, and the internal leads are internally encapsulated, wherein the semiconductor chip has a plurality of grooves on a lower surface thereof. As a result, the bonding force is increased to prevent the occurrence of package cracks generated between the interface peel and the die pad and the semiconductor chip, thereby improving the reliability of the package.

Description

저응력 반도체 칩 패키지Low Stress Semiconductor Chip Package

본 발명은 반도체 칩 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 칩과 접착제와의 결합력을 증가시켜 응력의 집중으로 인한 계면 박리 현상의 발생을 방지하여 신뢰성을 향상시킨 반도체 칩 패키지의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor chip package, and more particularly, to a structure of a semiconductor chip package having improved reliability by preventing the occurrence of interfacial delamination due to stress concentration by increasing the bonding force between the semiconductor chip and the adhesive.

최근 반도체 산업에 있어서, 반도체 소자를 외부 환경으로부터 보호하고 외부 단자와의 용이한 연결 및 반도체 소자의 동작에 대한 신뢰성을 확보하기 위하여 에폭시 성형 수지(EMC ; Epoxy Molding Compound)를 사용하여 봉지된 플라스틱 패키지가 주로 사용되고 있다.Recently, in the semiconductor industry, a plastic package encapsulated using an epoxy molding compound (EMC) in order to protect the semiconductor device from the external environment, to ensure easy connection with an external terminal, and reliability of the operation of the semiconductor device. Is mainly used.

도 1은 일반적인 반도체 칩 패키지를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a general semiconductor chip package.

도 1을 참조하면, 일반적인 플라스틱 패키지(70)는 사각형상의 다이패드(74)상에 반도체 칩(72)이 실장되고, 상기 다이패드(74)의 주변에 소정의 간격으로 이격되어 있으며 일정간격으로 배열되어 있는 내부 리드(80)들의 일측과 상기 반도체 칩(72)의 상면에 형성되어 있는 본딩 패드(84)들이 금선(86)으로 연결되며, 상기 다이패드(74), 반도체 칩(72), 본딩 와이어(86), 내부 리드(80)들은 에폭시 성형 수지의 패키지 몸체(88)가 형성되며, 상기 패키지 몸체(88)의 외부로 노출되어 있는 외부 리드(82)들이 실장에 적합한 형상으로 절곡됨으로써 완성된다.Referring to FIG. 1, in a general plastic package 70, a semiconductor chip 72 is mounted on a rectangular die pad 74, and spaced at predetermined intervals around the die pad 74 at regular intervals. Bonding pads 84 formed on one side of the inner leads 80 arranged and the upper surface of the semiconductor chip 72 are connected to the gold wire 86, and the die pad 74, the semiconductor chip 72, The bonding wire 86 and the inner leads 80 are formed with a package body 88 of an epoxy molding resin, and the outer leads 82 exposed to the outside of the package body 88 are bent into a shape suitable for mounting. Is completed.

그리고나서, 이렇게 완성된 반도체 칩 패키지는 신뢰성을 확보하기 위하여 열적 검사 공정(temperature cycling; -65℃~150℃)과 소우크(soak)공정 및 적외선 리플로우(IR Reflow)공정 등과 같은 신뢰성 테스트 공정을 거치게 된다.Then, the semiconductor chip package thus completed is subjected to reliability test processes such as thermal cycling (-65 ° C. to 150 ° C.), soak process, and IR reflow process to ensure reliability. Will go through.

그러나 상기 패키지 몸체가 형성되는 성형 공정은 잔류 응력이 발생하지 않는 상태인 약 175℃에서 이루어지며, 성형이 끝난 반도체 칩 패키지는 다시 상온 상태(25℃)고 냉각되는데, 이때 온도변화에 따른 열팽창 계수 차는 반도체 칩 패키지의 휨을 발생시키고, 더불어 반도체 칩 패키지는 잔류 열응력을 내포하게 된다. 그리고, 열적 시험 공정이 진행될 때 에폭시 성형 수지와 리드 프레임, 접착제와 반도체 칩, 반도체 칩과 에폭시 성형 수지의 각 계면에서는 재료간의 열팽창계수 차이에 의한 계면 박리가 발생한다. 더욱이 소우크 공정(85℃,85%)에 의해 반도체 칩 패키지는 강제적으로 수분을 흡수하게 되며, 고온(약 240℃)의 적외선 리플로우 공정에서 반도체 칩 패키지 내에 존재하는 수분은 수증기압을 발생시킴으로써 전형적인 팝콘 크랙(popcorn crack)을 유발시키게 된다.However, the molding process in which the package body is formed is performed at about 175 ° C. in which residual stress does not occur, and the semiconductor chip package is cooled again at room temperature (25 ° C.), wherein the coefficient of thermal expansion according to temperature change The difference causes warpage of the semiconductor chip package and, in addition, the semiconductor chip package contains residual thermal stress. Then, when the thermal test process proceeds, interfacial peeling due to the difference in thermal expansion coefficient between materials occurs at each interface of the epoxy molding resin, the lead frame, the adhesive, the semiconductor chip, the semiconductor chip, and the epoxy molding resin. Furthermore, the soak process (85 ° C, 85%) forces the semiconductor chip package to absorb moisture, and during the high temperature (about 240 ° C) infrared reflow process, the moisture present in the semiconductor chip package generates water vapor pressure. It causes a popcorn crack.

상기한 열응력으로 인한 패키지 크랙과 계면 박리의 발생을 감소시키기 위한 여러 방안들이 소개되어 있다. 그 일 실시예를 소개하면 다음과 같다.Various measures have been introduced to reduce the occurrence of package cracks and interfacial delamination due to the thermal stress. An embodiment thereof is described below.

도 2는 종래 기술에 따른 반도체 칩 패키지의 일 실시예에서 계면박리가 일어난 상태를 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a state in which interfacial peeling occurs in an embodiment of a semiconductor chip package according to the related art.

도 2를 참조하면, 다이패드의 하면에 다수개의 딤플(dimple;76)이 형성되어 있어서, 에폭시 성형 수지재질의 패키지 몸체(88)와의 결합력을 증가시킴으로써 다이패드(74)와 패키지 몸체(88)의 사이의 계면에서의 박리현상을 방지할 수 있도록 하였다. 그러나, 반도체 칩(72)과 접착제(78)의 계면에는 틈(90)이 생겨있다.Referring to FIG. 2, a plurality of dimples 76 are formed on a lower surface of the die pad, and thus, the die pad 74 and the package body 88 are increased by increasing the bonding force of the epoxy molded resin material with the package body 88. The peeling phenomenon at the interface between them was prevented. However, a gap 90 is formed at the interface between the semiconductor chip 72 and the adhesive 78.

상기 소개한 일 실시예에서는 다이패드와 에폭시 성형 수지와의 계면 박리 현상을 감소시키기는 했으나, 반도체 칩과 접착제간의 계면, 그리고 다이패드의 모서리 부분에서 열응력의 집중으로 인한 계면 박리현상이 발생됨으로써, 반도체 칩 패키지의 신뢰성을 감소시킨다.In the above-described embodiment, although the interface peeling phenomenon between the die pad and the epoxy molding resin is reduced, the interface peeling phenomenon occurs due to the concentration of thermal stress at the interface between the semiconductor chip and the adhesive and at the corners of the die pad. Reduce the reliability of the semiconductor chip package.

따라서 본 발명의 목적은 반도체 칩과 접착제와의 결합력을 증가시켜 계면 박리의 발생을 방지하여 고신뢰성의 저응력 반도체 칩 패키지를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a high reliability low stress semiconductor chip package by preventing the occurrence of interfacial peeling by increasing the bonding force between the semiconductor chip and the adhesive.

도 1은 일반적인 반도체 칩 패키지를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a general semiconductor chip package.

도 2는 종래 기술에 따른 반도체 칩 패키지의 일 실시예에서 계면박리가 일어난 상태를 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing a state in which interfacial peeling occurs in an embodiment of a semiconductor chip package according to the prior art.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지의 일 실시예를 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view showing an embodiment of a semiconductor chip package according to the present invention.

도 4내지 도 7은 도 3의 반도체 칩 패키지에서 뒷면에 홈을 형성시키는 과정을 나타낸 공정도.4 to 7 are process diagrams illustrating a process of forming grooves on a rear surface of the semiconductor chip package of FIG. 3.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10,70 : 반도체 칩 패키지12,72 : 반도체 칩10,70 semiconductor chip package 12,72 semiconductor chip

14,74 : 다이패드16,76 : 딤플(dimple)14,74: die pad 16,76: dimple

18,78 : 접착제20,80 : 내부 리드18,78: adhesive 20,80: internal lead

22,82 : 외부 리드24,84 : 본딩 패드22,82: external lead 24,84: bonding pad

26,86 : 금선28,88 : 패키지 몸체26,86 gold wire 28,88 package body

30,48 : 홈40 : 웨이퍼30,48: groove 40: wafer

42 : 포토 레지스트층44 : 마스크42 photoresist layer 44 mask

46 : 스크라이브 라인46: scribe line

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저응력 반도체 칩 패키지는 상면에 형성된 본딩 패드들을 갖는 반도체 칩; 상기 반도체 칩의 하면과 소정의 접착수단에 의해 접착되어 있는 다이패드; 상기 본딩 패드들에 대응하여 전기적으로 연결된 내부 리드들; 상기 내부 리드들과 일체형으로 형성되어 외부 단자들과 접속을 하기 위한 외부 리드들; 및 상기 반도체 칩, 상기 다이패드, 및 상기 내부 리드들이 내재봉지된 패키지 몸체를 포함하는 반도체 칩 패키지에 있어서, 상기 반도체 칩이 하면에 복수 개의 홈을 갖는 것을 특징으로 한다.A low stress semiconductor chip package according to the present invention for achieving the above object is a semiconductor chip having bonding pads formed on the upper surface; A die pad bonded to a lower surface of the semiconductor chip by a predetermined bonding means; Internal leads electrically connected to the bonding pads; External leads formed integrally with the internal leads to connect with external terminals; And a package body in which the semiconductor chip, the die pad, and the internal leads are internally encapsulated, wherein the semiconductor chip has a plurality of grooves on a lower surface thereof.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 저응력 반도체 칩 패키지를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, a low stress semiconductor chip package according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an embodiment of a semiconductor chip package according to the present invention.

도 3을 참조하면, 반도체 칩(12)이 다이패드(14)의 상면에 접착제(18)로 부착되어 있고, 다이패드(14)와 소정의 거리로 이격되어 있는 내부 리드(20)와 반도체 칩(12)의 상면에 형성되어 있는 본딩 패드(24)가 금선(26)으로 와이어 본딩되어 있으며, 외부 환경으로부터 반도체 칩(12)의 동작에 있어서 신뢰성을 확보하기 위하여 에폭시 성형 수지로 패키지 몸체(28)가 형성되어 있다. 이때 다이패드(14)에 부착된 반도체 칩(12)은 하면은 복수 개의 홈(30)을 갖고 있다. 이러한 형상을 갖는 부분이 접착제(18) 부분내에 있도록 부착되어 있다. 보통 응력이 반도체 칩(12)과 다이패드(14)의 접착 계면 부분에서 패키지 크랙이 발생되나 이렇게 반도체 칩(12)의 하면에 홈(30)들을 갖도록 함으로써 반도체 칩(12)와 접착제(18)와의 결합면적이 증가된다. 결합면적의 증가는 결국 결합력의 증가를 가져와 계면에서의 박리 현상의 발생을 방지할 수 있다. 반도체 칩(12)에서 하면에 홈(30)을 형성시키는 것은 다음과 같은 공정으로 웨이퍼 상태에서 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 3, the semiconductor chip 12 is attached to the upper surface of the die pad 14 by an adhesive 18, and the inner lead 20 and the semiconductor chip spaced apart from the die pad 14 by a predetermined distance. The bonding pads 24 formed on the upper surface of the wire 12 are wire-bonded with gold wires 26, and the package body 28 is made of epoxy molding resin in order to ensure reliability in the operation of the semiconductor chip 12 from an external environment. ) Is formed. At this time, the lower surface of the semiconductor chip 12 attached to the die pad 14 has a plurality of grooves 30. A portion having such a shape is attached so as to be in the adhesive 18 portion. Usually, package cracks occur at the bonding interface portion of the semiconductor chip 12 and the die pad 14, but the semiconductor chip 12 and the adhesive 18 are formed by having the grooves 30 in the lower surface of the semiconductor chip 12. The bond area with is increased. Increasing the bonding area may result in an increase in the bonding force, thereby preventing the occurrence of peeling phenomenon at the interface. Forming the grooves 30 on the lower surface of the semiconductor chip 12 may be performed in the wafer state by the following process.

도 4내지 도 7은 도 3의 반도체 칩 패키지에서 반도체 칩의 하면에 홈을 형성시키는 과정을 나타낸 공정도이다.4 to 7 are process diagrams illustrating a process of forming a groove in a lower surface of a semiconductor chip in the semiconductor chip package of FIG. 3.

먼저 도 4에서와 같이 웨이퍼(40)의 하면에 포토 레지스트를 도포하여 포토 레지스트층(42)을 형성시킨다. 여기서 사용된 포토 레지스트는 일반적으로 웨이퍼 공정에서 사용되는 포토 레지스트가 사용될 수 있다. 웨이퍼(40)의 뒷면에 형성된 포토 레지스트층(42)의 상부에 도 5에서와 같이 노광용 마스크(44)를 덮는다. 이때 마스크(44)의 홈들은 스크라이브 라인(46)의 내측 부분이 노출되도록 되어 있다. 이러한 상태에서 노광시킨다. 노광이 완료된 웨이퍼(40)를 에칭하면 도 6에서 보여지듯이 스크라이브 라인(46)의 내측 부분에 복수 개의 홈(48)들이 형성된다. 이렇게 홈(48)이 형성된 상태에서 마스크(44)를 제거하고 포토 레지스트층(42)을 제거시키면 도 7에서와 같이 스크라이브 라인(46)의 내측 부분에 홈(48)들이 형성된 웨이퍼(40)를 얻을 수 있다. 그리고 웨이퍼 절단 공정을 거쳐 이루어진 각각의 반도체 칩은 하면에 홈을 갖게 된다. 이와 같이 반도체 칩의 하면에 홈을 갖게 하는 것은 웨이퍼 공정에서 용이하게 이루어질 수 있다.First, as shown in FIG. 4, a photoresist is applied to the lower surface of the wafer 40 to form a photoresist layer 42. As the photoresist used herein, a photoresist generally used in a wafer process may be used. An exposure mask 44 is covered on the photoresist layer 42 formed on the rear surface of the wafer 40 as shown in FIG. 5. In this case, the grooves of the mask 44 are configured to expose the inner portion of the scribe line 46. It exposes in this state. Etching the wafer 40 after the exposure is completed, a plurality of grooves 48 are formed in the inner portion of the scribe line 46 as shown in FIG. When the mask 44 is removed and the photoresist layer 42 is removed while the groove 48 is formed, the wafer 40 having the grooves 48 formed on the inner portion of the scribe line 46 is formed as shown in FIG. 7. You can get it. Each semiconductor chip formed through the wafer cutting process has a groove on its lower surface. As such, having a groove on the lower surface of the semiconductor chip may be easily performed in a wafer process.

따라서 본 발명에 의한 구조에 따르면, 반도체 칩과 접착제와의 결합력을 증가시켜 계면박리와 패키지 크랙의 발생을 방지하여 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점(利點)이 있다.Therefore, according to the structure according to the present invention, by increasing the bonding force between the semiconductor chip and the adhesive, there is an advantage that can improve the reliability of the package by preventing the occurrence of interfacial peeling and package cracks.

Claims (2)

상면에 형성된 본딩 패드들을 갖는 반도체 칩; 상기 반도체 칩의 하면과 소정의 접착수단에 의해 접착되어 있는 다이패드; 상기 본딩 패드들에 대응하여 전기적으로 연결된 내부 리드들; 상기 내부 리드들과 일체형으로 형성되어 외부 단자들과 접속을 하기 위한 외부 리드들; 및 상기 반도체 칩, 상기 다이패드, 및 상기 내부 리드들이 내재봉지된 패키지 몸체를 포함하는 반도체 칩 패키지에 있어서, 상기 반도체 칩이 하면에 복수 개의 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 저응력 반도체 칩 패키지.A semiconductor chip having bonding pads formed on an upper surface thereof; A die pad bonded to a lower surface of the semiconductor chip by a predetermined bonding means; Internal leads electrically connected to the bonding pads; External leads formed integrally with the internal leads to connect with external terminals; And a package body in which the semiconductor chip, the die pad, and the internal leads are internally encapsulated, wherein the semiconductor chip has a plurality of grooves on a lower surface thereof. 제 1항에 있어서, 상기 반도체 칩의 홈들이 웨이퍼 공정에서 에칭하여 형성된 것을 특징으로 하는 저응력 반도체 칩 패키지.The low stress semiconductor chip package of claim 1, wherein the grooves of the semiconductor chip are formed by etching in a wafer process.
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