KR19980073899A - Vijay A semiconductor package and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
비지에이 반도체 패키지 및 그 제조방법을 개시한다. 본 발명에 따른 비지에이 반도체 패키지는 반도체 칩을 탑재한 금속재질의 기판과, 상기 칩과 와이어본딩에 의해 연결된 리드를 포함한 것으로, 상기 리드는 그 하면에 접촉되게 구모양으로 형성된 다수의 전도성잉크를 포함하여 된 것을 특징으로 한다. 또한 그 제조방법은 반도체 칩을 탑재한 기판과, 상기 칩과 와이어본딩에 의해 연결된 리드를 포함하여 된 비지에이(BGA) 반도체 패키지의 제조방법에 관한 것으로, 식각법(etching) 및 스탬핑에 의하여 금속재질의 리드프레임을 만드는 1단계와, 상기 리드에 절연테이프를 부착하는 2단계와, 상기 리드와 전기도통되도록 리드의 하면에 다수의 전도성잉크를 도포하는 3단계와, 상기 반도체칩의 단자와 리드를 와이어본딩하는 4단계와, 상기 리드들과 와이어본딩된 칩을 수지로 몰딩하는 5단계와, 몰딩층 밖으로 돌출된 상기 리드 및 댐바를 절단하는 6단계를 포함하여 된 것을 특징으로 한다. 본 발명을 채용함으로써, 원가절감과, 제조공정수 감소와, 효과적인 열방출 및, 향상된 강도등의 효과가 있다.Disclosed are a semiconductor package and a method of manufacturing the same. According to the present invention, a BG semiconductor package includes a metal substrate on which a semiconductor chip is mounted, and a lead connected to the chip by wire bonding. The lead includes a plurality of conductive inks formed in a spherical shape to be in contact with the bottom surface thereof. It is characterized by including. In addition, the manufacturing method relates to a manufacturing method of a BGA semiconductor package including a substrate on which a semiconductor chip is mounted, and a lead connected to the chip by wire bonding, and a metal by etching and stamping. 1 step of making a lead frame of the material, 2 steps of attaching insulating tape to the lead, 3 steps of applying a plurality of conductive ink to the lower surface of the lead to be electrically conductive with the lead, and the terminal and the lead of the semiconductor chip 4 steps of wire-bonding, 5 steps of molding the leads and the wire-bonded chip with a resin, and 6 steps of cutting the leads and dam bars protruding out of the molding layer. By employing the present invention, there are effects such as cost reduction, reduction in the number of manufacturing steps, effective heat dissipation, and improved strength.
Description
본 발명은 비지에이(BGA, Ball Grid Array) 반도체 패키지와 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ball grid array (BGA) semiconductor package and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 반도체 패키지는 기억소자인 집적회로 칩을 리드프레임에 의해 지지하여 다른 부품과의 조립과정을 거쳐 이루어지게 되는 것으로서, 이때, 리드프레임의 리드가 반도체 패키지의 내부와 외부를 연결하여 주는 도선(lead)의 역할을 하게 된다.In general, a semiconductor package is formed by supporting an integrated circuit chip, which is a memory device, by a lead frame and assembling with other components. In this case, a lead that leads the lead frame to connect the inside and the outside of the semiconductor package. act as a lead.
도 1은 일반적인 반도체 패키지를 나타내 보인 개략적 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 사각기판상의 방열판(11; 또는 패드)위에 기억소자인 반도체 칩(12)이 탑재되고, 상기 반도체 칩(12)의 주위 즉, 방열판(11)의 테두리부에는 리드(14)가 예들 들면, 양면 절연 테이프와 같은 접착제(13)에 의해 부착되어 있다. 그리고, 상기 반도체 칩(12)과 내부 리드(14)는 와이어(15)에 의해 본딩되어 그 상부 및 하부가 몰딩재(17)에 의해 봉지되고, 상기 내부 리들(14)의 끝단에는 외부 리드(16)가 접속되어 그 일부가 상기 몰딩재의 외부로 돌출되어 있는 구조를 이루고 있다.1 is a schematic cross-sectional view showing a general semiconductor package. As shown in the figure, a semiconductor chip 12, which is a storage element, is mounted on a heat sink 11 (or pad) on a square substrate, and a lead (around the periphery of the heat sink 11, ie, around the semiconductor chip 12) is mounted. 14 is attached, for example, by an adhesive 13 such as a double-sided insulating tape. In addition, the semiconductor chip 12 and the inner lead 14 are bonded by the wire 15, and upper and lower portions thereof are sealed by the molding material 17, and an outer lead (eg, an outer lead) is formed at an end of the inner rib 14. 16) is connected, and a part of it forms the structure which protrudes out of the said molding material.
그러나, 이러한 반도체 패키지는 그 구조나 기능에 따라 칩온보드(chip on board) 패키지, 리드온칩(lead on chip)패키지, 비지에이(BGA) 패키지등 여러 가지로 구분된다. 특히, 비지에이 반도체 패키지는 리드(lead)에 솔더볼(solder ball)을 형성하여 외부기판의 연결단자와 접촉되어 전기도통 가능하게 구성된다.However, such semiconductor packages are classified into chip on board packages, lead on chip packages, and BGA packages according to their structure or function. In particular, the BG semiconductor package is formed in the lead (solder ball) to form a solder ball (solder ball) in contact with the connecting terminal of the external substrate is configured to be electrically conductive.
종래의 비지에이 반도체 패키지에 채용되는 리드프레임은 미츠비시 가스 케미컬의 비티(BT)수지를 사용하여 만들어졌다. 인쇄회로기판 에칭방법을 채용하여 만들어지는 박판형 기판과 마찬가지로 리드프레임이 만들어지며, 리드프레임에서의 입출력단자 연결은 리드프레임 기판 내부에 통공을 가공하여 상하를 통전시켜 연결하고 있다.The lead frame employed in the conventional Vishay IC package is made using Mitsubishi Gas Chemical's BT resin. The lead frame is made like a thin board made by using a printed circuit board etching method, and the input / output terminal connection in the lead frame is connected to the upper and lower sides by processing a through hole inside the lead frame substrate.
최근 리드프레임형 비지에이 패키지로는 푸지추(Fujitsu)에서 리드프레임형 미세 피치 비지에이 반도체 패키지를 개발하였으나 이는 리드프레임의 상부와 하부를 차례로 반에칭(half etching)하여 단자를 제작하는 방법을 사용한다. 또한, 제안된 리드프레임형 비지에이 반도체 패키지로서 스탬핑(stamping) 및 반에칭 기술을 적용하여 입출력 단자를 제조하는 것을 특징으로 한다.Recently, Fujitsu developed leadframe-type fine-pitch Vishay IC package as lead frame type package, but this method uses half etching of upper and lower parts of lead frame to manufacture terminals. do. In addition, the proposed lead frame type BGA semiconductor package is characterized by fabricating input and output terminals by applying the stamping (stamping) and anti-etching techniques.
그러나, 상기한 종래의 반도체 패키지는 그 기판을 고가의 비티(BT)수지를 사용하기 때문에 가격 경쟁률이 떨어지고, 제작공정수가 많으며, 고분자 수지이므로 전기적안정성 및 열적안정성이 결여되는 문제점이 있다. 특히, 상용화되고 있는 박리형 기판인 경우는 칩 및 주변기기로부터 발생된 열에 의하여 얇은 조각으로 갈라지며 크랙이 발생하여 변형이 쉽게 일어난다.However, the conventional semiconductor package described above has a problem in that the price competition rate is low because the substrate uses expensive BT resin, the number of manufacturing processes is high, and the polymer resin is poor in electrical stability and thermal stability. In particular, in the case of a commercially available peelable substrate, the chip is broken into thin pieces by heat generated from the chip and the peripheral device, and cracks easily occur and deformation easily occurs.
또한, 금속을 사용하는 리드프레임 타입의 경우, 미세 피치 제작시, 입출력 에칭을 적용하여 미소부분만을 남기고 반에칭함으로써 에칭후 응력으로 인하여 변형이 쉽고, 가공상의 어려움이 있다. 소재를 두꺼운 것을 사용할 경우에는 미세피치 제작이 어렵고, 자칫, 과다에칭으로 치수 안정성이 결여된다.In addition, in the case of a lead frame type using a metal, when fabricating a fine pitch, by applying an input-output etching and semi-etching leaving only a minute part, deformation is easy due to stress after etching, and there is a difficulty in processing. If a thick material is used, it is difficult to produce fine pitches, and over-etching often results in lack of dimensional stability.
그리고, 압입(coining)제작방법을 사용할 경우에는 이중으로 압인을 해야하기 때문에 리드의 변형이 쉽고 기술적인 난이도가 커져 가공상의 어려움이 있다.In addition, when using a coining (coining) manufacturing method it is necessary to double stamping, the deformation of the lead is easy and the technical difficulty is increased, there is a difficulty in processing.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 전기적/열적 안정성을 향상시키고 변형률이 작으며, 가공이 수월하고 치수 안정성이 있는 비지에이 반도체 패키지와 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a Vishay IC package and a method of manufacturing the same, which improve electrical / thermal stability, have a low strain rate, are easy to process, and have dimensional stability.
도 1은 일반적인 반도체 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating a general semiconductor package.
도 2는 본 발명에 따른 비지에이 반도체 패키지에 채용되는 리드프레임을 개략적으로 도시한 평면도이다.2 is a plan view schematically showing a lead frame employed in a BG semiconductor package according to the present invention.
도 3는 본 발명에 따른 반도체 패키지의 리드프레임에서 도 2의 'A'부분을 발췌하여 개략적으로 도시한 평면도이다.3 is a plan view schematically illustrating an 'A' portion of FIG. 2 in a lead frame of a semiconductor package according to the present invention.
도 4는 도 3의 'B'부분을 발췌하여 개략적으로 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view schematically showing an 'B' portion of FIG.
도 5는 경화작업후의 리드프레임을 개략적으로 도시한 단면도이다.5 is a schematic cross-sectional view of a lead frame after a hardening operation.
도 6은 칩이 부착된 리드프레임을 개략적으로 도시한 단면도이다.6 is a schematic cross-sectional view of a lead frame to which a chip is attached.
도 7은 와이어본딩된 리드프레임을 개략적으로 도시한 단면도이다.7 is a schematic cross-sectional view of a wire bonded leadframe.
도 8은 몰딩된 반도체 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.8 is a schematic cross-sectional view of a molded semiconductor package.
도 9는 리드와 댐바가 절단된 반도체 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.9 is a cross-sectional view schematically illustrating a semiconductor package in which leads and dam bars are cut.
도 10은 솔더볼이 채용된 반도체 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.10 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor package employing solder balls.
도 11은 도 10에 도시된 솔더볼의 배열을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 11 is a view schematically illustrating an arrangement of the solder balls illustrated in FIG. 10.
도 12는은 몰딩후의 불균일한 단면을 균일하게 하는 공정을 도시한 도면이다.FIG. 12 is a diagram showing a process of uniformizing a nonuniform cross section after molding.
도면의 주요 부분에 대한 부호 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
11...방열판12, 30...반도체칩11 ... heat sink 12, 30 ... semiconductor chip
13...접착제14...내부 리드13.Glue 14 ... Inner Lead
15...와이어16...외부 리드15 ... wire 16 ... external lead
17...몰딩재20...리드프레임17 Molding material 20 Lead frame
21...다이패드24...절연테이프21.Diap 24.Insulating tape
25...전도성잉크26...접착테이프25 ... conductive ink 26 ... adhesive tape
27...골드 와이어28...솔더볼27.Gold wire 28.Solder ball
22, 23...리드22, 23 ... lead
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체 칩을 탑재한 금속재질의 기판과, 상기 칩과 와이어본딩에 의해 연결된 리드를 포함한 비지에이 패키지에 있어서, 상기 리드는 그 하면에 접촉되게 구모양으로 형성된 다수의 전도성잉크를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention relates to a BG package including a metal substrate on which a semiconductor chip is mounted, and a lead connected to the chip by wire bonding, wherein the lead is formed in a spherical shape to be in contact with the bottom surface thereof. It characterized in that it contains a conductive ink.
상기 기판의 재질은 구리와 구리합금 및 니켈-철 합금중 어느 하나로 이루어지며, 상기 리드는 전도성잉크에 부착되어 외부기판의 단자와 결합되는 솔더볼을 더 구비하여 된다.The material of the substrate is made of any one of copper, copper alloy, and nickel-iron alloy, and the lead is further provided with a solder ball attached to a conductive ink and coupled to a terminal of an external substrate.
그리고, 상기 전도성잉크들은 상호 편평도를 유지하기 위해 냉간에서 다이와 펀치를 이용해 냉간강압의 다듬질 가공으로 만들어진다.The conductive inks are then made by cold finishing finishing using a die and punch in cold to maintain mutual flatness.
다른 특징에 있어서, 본 발명은 반도체 칩을 탑재한 기판과, 상기 칩과 와이어본딩에 의해 연결된 리드를 포함하여 된 비지에이 반도체 패키지의 제조방법에 있어서, 식각법(etching) 및 스탬핑에 의하여 금속재질의 리드프레임을 만드는 1단계와, 상기 리드에 절연테이프를 부착하는 2단계와, 상기 리드와 전기도통되도록 내부리드의 하면에 다수의 전도성잉크를 도포하는 3단계와, 상기 반도체 칩의 단자와 리드를 와이어본딩하는 4단계와, 상기 리드들과 와이어본딩된 칩을 수지로 몰딩하는 5단계와, 몰딩층 밖으로 돌출된 상기 리드 및 댐바를 절단하는 6단계를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention is a manufacturing method of a BG semiconductor package comprising a substrate on which a semiconductor chip is mounted, and a lead connected to the chip by wire bonding, wherein the metal material is formed by etching and stamping. 1 step of making a lead frame of the step, 2 steps of attaching insulating tape to the lead, 3 steps of applying a plurality of conductive ink to the lower surface of the inner lead to be electrically conductive with the lead, and the terminal and the lead of the semiconductor chip 4 steps of wire-bonding, 5 steps of molding the leads and the wire-bonded chip with a resin, and 6 steps of cutting the leads and dam bars protruding out of the molding layer.
바람직하게는, 상기 금속기판은 구리와, 구리합금 및 니켈-철 합금중 어느 하나로 이루어지고, 상기 3단계는 전도성잉크들이 상호 편평도를 유지하기 위해 냉간에서 다이와 펀치를 이용해 냉간 강압을 하는 다듬질 가공단계를 포함한다.Preferably, the metal substrate is made of one of copper, a copper alloy and a nickel-iron alloy, and the third step is a finishing processing step in which the conductive inks are cold-pressed by using a die and a punch in cold to maintain mutual flatness. It includes.
상기 3단계는 스크린 프린팅법과, 금속마스크를 이용한 방법과, 분사 및 투여방법과, 점묘법중 어느 하나로 전도성잉크를 도포하는 단계를 포함하며, 도포된 전도성잉크를 연삭 및 절단공정으로 편평도를 유지하는 단계를 포함한다.The three steps include applying the conductive ink to any one of a screen printing method, a method using a metal mask, a spraying and dispensing method, and a point dropping method, and maintaining flatness of the applied conductive ink by grinding and cutting. It includes.
이하, 첨부된 도면을 도면을 참조하여 본 발명에 따른 비지에이 반도체 패키지와 그 제조방법의 실시예들을 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 반도체 패키지의 리드프레임에서 도 1의 'A'부분을 발췌하여 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 3은 도 2의 'B'부분을 발췌하여 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 4는 경화작업후의 리드프레임을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 5는 칩이 부착된 리드프레임을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 6은 와이어본딩된 리드프레임을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 7은 몰딩된 반도체 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 8은 리드와 댐바가 절단된 반도체 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 9는 솔더볼이 채용된 반도체 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 10은 도 9에 도시된 솔더볼의 배열을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 11은 몰딩후의 불균일한 단면을 균일하게 하는 공정을 도시한 도면이다.Hereinafter, exemplary embodiments of a BG semiconductor package and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a plan view schematically illustrating an 'A' portion of FIG. 1 in a lead frame of a semiconductor package according to the present invention. 3 is a cross-sectional view schematically showing an 'B' portion of FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a lead frame after a hardening operation. 5 is a schematic cross-sectional view of a lead frame to which a chip is attached. 6 is a schematic cross-sectional view of a wire bonded lead frame. 7 is a schematic cross-sectional view of a molded semiconductor package. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating a semiconductor package in which leads and dam bars are cut. 9 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor package employing a solder ball. FIG. 10 is a view schematically illustrating an arrangement of the solder balls illustrated in FIG. 9. FIG. 11 is a view showing a process for making non-uniform cross section after molding. FIG.
본 발명에 따른 비지에이 반도체 패키지는 종래와 마찬가지로 반도체 칩을 탑재한 기판과, 상기 칩과 와이어본딩에 의해 연결된 리드 및 몰딩부를 포함하여 된다. 이때, 상기 기판(21)과 리드(22)(23)들을 일체로 하여 구성된 것을 리드프레임(20)이라 하며 도 2에 도시된 바와 같다. 이러한 리드프레임(20)은 화학적인 방법으로 식각법을 이용하여 만들어지거나, 기계적인 방법인 스탬핑가공으로 만들어지는데, 상기 리드프레임(20)은 일반적으로 사용하고 있는 고분자수지인 값 비싼 비티(BT)수지 대신에 값 싼 금속을 사용한다. 금속은 여러 가지가 있지만 구리와 구리합금 및 니켈-철 합금을 사용하는 것이 바람직하다.The semiconductor package according to the present invention includes a substrate on which a semiconductor chip is mounted, a lead and a molding part connected to the chip by wire bonding as in the prior art. In this case, the substrate 21 and the leads 22 and 23 are integrally formed as a lead frame 20 and are illustrated in FIG. 2. The lead frame 20 is made using an etching method in a chemical method, or is made of a stamping process, a mechanical method, the lead frame 20 is expensive expensive BT that is generally used polymer resin Use cheap metal instead of resin. Although there are various metals, it is preferable to use copper, a copper alloy, and a nickel-iron alloy.
리드프레임(20)의 다이패드(21)와 리드(22)(23)들이 만들어지면, 도 3에 도시된 바와 같이, 리드(22)들의 상면에 절연테이프(24)를 접착하게 된다. 이 절연테이프(24)는 리드(22)들의 강도 향상 및 리드들간의 간격유지를 목적으로 접착되어지며, 리드(22)들간의 절연작용도 하게 된다. 리드(도 2의 22)와 리드(도 2의 23)는 일반적으로 별개인 것과 일체인 것의 두 종류가 있으나, 본 발명에서는 일체인 것을 가지고 설명한다. 리드와 리드가 일체인 것은 통상적으로 반도체 칩과 와이어본딩되는 부위를 내부 리드라 칭하고, 외부기기의 단자와 결합되는 부위를 외부 리드라 칭한다. 이러한 리드(22)(23)의 상면의 절연테이프(24)가 부착된 면에 상기 리드(22)와 전기도통되도록 전도성잉크(25)를 각 리드별로 한 개씩 도포한다. 전도 성잉크의 재질은 여러 가지가 있을 수 있겠지만, 구리와 은과 금과 파라듐과 로듐 및 상기한 재질들의 합금 중에서 어느 한가지인 것이 바람직하다.When the die pad 21 and the leads 22 and 23 of the lead frame 20 are made, as shown in FIG. 3, the insulating tape 24 is adhered to the upper surfaces of the leads 22. The insulating tape 24 is bonded for the purpose of improving the strength of the leads 22 and maintaining the spacing between the leads, and also insulates the leads 22. Although the lead 22 (FIG. 2) and the lead 23 (FIG. 2) generally have two types, separate and integral, the present invention will be described with the integral. In general, the lead and the lead are integrally referred to as an internal lead, and a portion coupled with a terminal of an external device is referred to as an external lead. One conductive ink 25 is applied to each lead so as to be electrically connected to the lead 22 on the surface to which the insulating tape 24 on the upper surface of the leads 22 and 23 is attached. The conductive ink may have a variety of materials, but is preferably any one of copper, silver, gold, palladium, rhodium, and alloys of the above materials.
도 3에서 전도성잉크(25)가 도포된 부위인 'B'부위를 확대하여 보면 도 4에 도시된 바와 같다. 상기 리드(22)의 단면은 사각형이며, 그 상면에 놓인 전도성잉크(25)는 구형이다. 상기 전도성잉크(25)는 네가지 방법에 의하여 리드의 상면에 도포된다. 그 방법들은 실크스크린 프린팅(silk screen printing)법, 메탈마스크(metal mask)를 이용한 도포법, 분사(injection) 및 투여(dispensing)법을 이용한 도포법, 점묘(dotting)법에 의한 도포법등이 있다. 이러한 네가지 방법중에 적어도 하나의 방법으로 도포된 전도성잉크(25)는 상호 편평도를 유지하기 위해 냉간에서 다이와 펀치를 이용해 냉간 강압을 하는 다듬질가공을 거치게 된다. 이러한 다듬질 가공을 거친 리드프레임이 도 5에 나타내였다. 특히, 전도성잉크(25)의 높이는 절연테이프(24)의 높이와 동일한 것이 바람직하다. 상기 다듬질 가공은 그 공정 전후에 전처리와 후처리를 행하여진 후에 이루어지며, 공정이 마무리된 전도성잉크(24)는 그 단면이 거의 사각형의 형태를 가지게 된다.In FIG. 3, an enlarged view of the 'B' portion of the conductive ink 25 is shown in FIG. 4. The cross section of the lid 22 is quadrangular, and the conductive ink 25 on the upper surface is spherical. The conductive ink 25 is applied to the upper surface of the lid by four methods. The methods include silk screen printing, coating using a metal mask, coating using injection and dispensing, and coating by dotting. . The conductive ink 25 coated in at least one of the four methods is subjected to a cold finishing process using a die and a punch in cold to maintain mutual flatness. The lead frame subjected to this finishing process is shown in FIG. 5. In particular, the height of the conductive ink 25 is preferably the same as the height of the insulating tape 24. The finishing process is performed after the pretreatment and the posttreatment before and after the process, and the conductive ink 24 having the process finished has a substantially rectangular cross section.
상기한 전도성잉크(25)와 절연테이프(24)들이 상호 편평도가 유지되도록 다듬질 가공이 마루리되면, 다이패드(21) 상면에 접착테이프(26)를 장착하고 접착테이프(26)의 상면에는 반도체 칩(30)이 안착된다.When the finishing process is finished such that the conductive ink 25 and the insulating tape 24 maintain the flatness, the adhesive tape 26 is mounted on the upper surface of the die pad 21, and the semiconductor chip is disposed on the upper surface of the adhesive tape 26. 30 is seated.
반도체 칩(30)이 다이패드(21) 상면에 놓이게 되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 반도체 칩(30)의 단자와 리드(22)들을 골드와이어(gold wire)로 잇게 하는 와이어 본딩 과정을 거치게 된다. 이로써 반도체 칩과 리드는 서로 전기도통하게 되어 전기적 신호를 타단에 연결될 외부기기와 교류하게 된다.When the semiconductor chip 30 is placed on the upper surface of the die pad 21, as shown in FIG. 7, a wire bonding process for connecting the terminals and the leads 22 of the semiconductor chip 30 with gold wires is performed. Going through. As a result, the semiconductor chip and the lead are electrically connected to each other to exchange electrical signals with external devices to be connected to the other end.
리드프레임의 리드(22)와 반도체 칩(30)이 전기도통되도록 와이어본딩되면 도 8에 도시된 바와 같이, 몰딩수지로 리드프레임 전면에 걸쳐 몰딩하게 된다. 몰딩과정 완료되면, 리드프레임은 몰딩수지 내부로 잠겨지고 밖으로 돌출되는 것은 리드(23)뿐이며 전체적으로 직육면체형태를 띠게 된다.When the lead 22 of the lead frame and the semiconductor chip 30 are wire-bonded to be electrically conductive, as shown in FIG. 8, the lead 22 and the semiconductor chip 30 are molded over the entire lead frame with a molding resin. When the molding process is completed, the lead frame is locked into the molding resin, and only the lead 23 protrudes out of the molding resin.
몰딩과정이 마무리된 반도체 패키지는 몰딩수지 밖으로 돌출된 리드프레임의 리드(23)를 잘라내고 리드들을 연결하고 있는 댐바도 역시 잘라내게 되어 도 9와 같은 단면을 나타내게 된다.In the semiconductor package after the molding process, the lead 23 of the lead frame protruding out of the molding resin is cut out, and the dam bar connecting the leads is also cut out to have a cross section as shown in FIG. 9.
외부기기의 접속단자와 연결될 리드(23)가 잘라진 반도체 패키지는 전도성잉크(25)의 상면에 도 10에 도시된 바와 같이 솔더볼(28)을 접착한다. 이 솔더볼(28)은 반도체 칩(30)과 와이어본딩된 리드들과 전도성잉크를 통해 전기도통되므로 외부기기의 접속단자와 연결되어 전기적신호를 주고 받게 되는 전달자 역할을 한다.A semiconductor package in which a lead 23 to be connected to a connection terminal of an external device is cut, adheres a solder ball 28 to an upper surface of the conductive ink 25 as shown in FIG. 10. The solder ball 28 is electrically conducting through the semiconductor chip 30, wire-bonded leads, and conductive ink, so that the solder ball 28 is connected to a connection terminal of an external device, and serves as a transmitter for transmitting and receiving an electrical signal.
또한, 상기 리드(22)의 상면에 놓인 전도성잉크(25)와, 이 전도성잉크(25)의 상면에 놓인 솔더볼(28)은 리드들마다 교차적으로 형성되어 반도체 패키지는 도 11과 같은 표면구조를 가지게 된다. 교차적으로 형성된 솔더볼은 공간적으로 여유가 있기 때문에 종래에 비해 실장이 수월하게 한다.In addition, the conductive ink 25 placed on the upper surface of the lead 22 and the solder ball 28 placed on the upper surface of the conductive ink 25 are alternately formed for each lead so that the semiconductor package has a surface structure as shown in FIG. Will have Interleaved solder balls are easier to mount than conventional ones because they have space to spare.
한편, 상기 솔더볼(28)은 전도성잉크(25)와 접촉된 상태에서 반도체 패키지에 놓여져야 한다. 도 12a에 나타낸 바와 같이 전도성잉크(25)들간의 높이가 불균일해져 몰딩수지층 밖으로 전도성잉크(25)가 나오지 못하면 몰딩수지층 상면에 솔더볼(28)을 접촉해도 전기적 도통이 없다. 이런 경우는 몰딩 실시후, 리드와 댐바를 절단할 때 많이 발생된다. 따라서, 몰딩후, 몰딩수지층 밖으로 전도성잉크의 노출을 위해서는 몰딩수지층을 연삭공정 및 절단공정을 통해 균일하게 해야 한다. 상기 연삭공정과 절단공정을 마친 반도체 패키지를 도 12b에 나타내었다. 이로써, 전도성잉크(25)들간의 높이가 균일해지고, 절연테이프(24)도 균일한 높이를 유지하게된다.On the other hand, the solder ball 28 should be placed in the semiconductor package in contact with the conductive ink 25. As shown in FIG. 12A, when the conductive ink 25 is not uniform and the conductive ink 25 does not come out of the molding resin layer, even when the solder ball 28 is in contact with the upper surface of the molding resin layer, there is no electrical conduction. This is often the case when cutting leads and dam bars after molding. Therefore, after molding, in order to expose the conductive ink out of the molding resin layer, the molding resin layer should be uniformly processed through a grinding process and a cutting process. The semiconductor package after the grinding and cutting processes is shown in FIG. 12B. As a result, the height between the conductive inks 25 becomes uniform, and the insulating tape 24 also maintains a uniform height.
상기한 특징적 제조방법으로 만들어지고, 특징적 구성을 가진 반도체패키지는 다음과 같이 작동을 한다.The semiconductor package made by the above-described characteristic manufacturing method and having a characteristic configuration operates as follows.
리드프레임의 다이패드 상면에 반도체 칩이 놓이게 되고 이 반도체 칩은 리드프레임의 리드들과 전기도통되도록 와이어본딩 된다. 상기한 리드들의 상면에 전도성잉크가 도포되고, 이 전도성잉크의 상면에는 솔더볼이 놓여지게 되어 외부기기의 접속단자와 결합된다. 따라서, 외부기기의 전기적 신호는 솔더볼을 통해 전도성잉크를 지나게 되고 리드를 따라 반도체 칩으로 전해지고 반도체 칩으로부터 나온 전기적 신호는 그 역으로 외부기기의 접속단자에 전해진다. 이때, 이러한 과정을 되풀이하면서 반도체 칩과 외부기기에 의해 열이 발생되어 반도체 패키지의 휘어짐 및 크랙 등을 유발시키지만, 본 발명에서는 리드프레임 기판을 금속으로 하였기 때문에 방열효과가 뛰어나 열을 효과적으로 방출하게 된다. 또한 리드프레임 제작시 기존 소재를 그대로 사용하여 에칭 또는 스탬핑하므로 미세피치 가공이 수월하다. 그리고, 리드를 여러번 압인하여 리드를 만드는 것 대신에 전도성잉크를 도포하여 사용하기 때문에 치수안정성이 유지되고, 향상된 강도를 가지게 된다.A semiconductor chip is placed on an upper surface of the die pad of the lead frame, and the semiconductor chip is wire-bonded to electrically conduct with the leads of the lead frame. The conductive ink is coated on the upper surfaces of the leads, and solder balls are placed on the upper surfaces of the conductive ink, and are coupled to the connection terminals of the external device. Therefore, the electrical signal of the external device passes through the conductive ink through the solder ball and is transmitted to the semiconductor chip along the lead, and the electrical signal from the semiconductor chip is transmitted to the connection terminal of the external device. At this time, while the process is repeated, heat is generated by the semiconductor chip and the external device, causing bending and cracking of the semiconductor package. However, in the present invention, since the lead frame substrate is made of metal, the heat dissipation effect is excellent and the heat is effectively released. . In addition, it is easy to fine pitch processing by etching or stamping using the existing material as it is when manufacturing the lead frame. In addition, since the conductive ink is applied to the lead instead of pressing the lead several times, the dimensional stability is maintained and the improved strength is achieved.
상기한 본 발명에 따른 비지에이 반도체 패키지는 다음과 같은 효과가 있다.The BG semiconductor package according to the present invention has the following effects.
첫째, 원소재 비용이 절감된다.First, raw material costs are reduced.
본 발명에서는 일반적으로 사용되고 있는 고분자 수지인 값 비싼 비티(BT) 수지대신에 값싼 금속 예컨대, 구리와, 구리합금 및 니켈-철 합금을 사용함으로써, 적은 단가의 비지에이 리드프레임을 제작할 수 있다.In the present invention, a low cost BIA lead frame can be manufactured by using an inexpensive metal such as copper, a copper alloy, and a nickel-iron alloy instead of an expensive BT resin, which is a polymer resin generally used.
둘째, 방열 효율이 향상된다.Second, heat dissipation efficiency is improved.
종래의 박리형 리드프레임은 칩 및 주변기기로부터 발생되는 열에 의하여 휘어지거나, 얇은 조각으로 갈라지며, 크랙이 발생되지만, 본 발명에 따른 비지에이 반도체 패키지에 채용되는 리드프레임은 금속재질로 대체함으로써, 변형이 근원이 되는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 장점을 지닌다.Conventional peelable leadframes are bent or cracked by heat generated from chips and peripherals, and cracks are generated, but the leadframes employed in the BG semiconductor package according to the present invention are deformed by replacing them with metal materials. It has the advantage of effectively dissipating this source of heat.
셋째, 리드의 변형이 적다.Third, the deformation of the lead is small.
본 발명에 따른 비지에이 반도체 패키지에 채용된 리드프레임은 그 재질이 금속이므로 칩 및 주변기기로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있어 종래에 비해 리드의 변형이 적은 이점이 있다. 또한, 외부기기와 연결되는 입출력단자를 전도성잉크로 만들기 때문에, 외부기기와 연결시의 구부림, 진동, 충격등으로 발생되는 변형을 방지할 수 있다.Since the lead frame employed in the BG semiconductor package according to the present invention is made of a metal, it is possible to effectively release heat generated from the chip and the peripheral device. In addition, since the input and output terminals connected to the external device are made of conductive ink, deformation caused by bending, vibration, impact, etc. when connecting to the external device can be prevented.
넷째, 강도가 향상된다.Fourth, strength is improved.
종래의 리드프레임은 에칭으로 제작시에 두꺼운 소재를 사용하여 반에칭을 하기 때문에 미세피치 가공이 어려우나, 본 발명에서는 리드프레임 제작시에 반에칭을 적용하지 않고 기존 소재를 그대로 사용하여 에칭 또는 스탬핑 가공을 하므로 미세피치 가공이 수월하며 강도가 종래에 비해 향상된다.Conventional lead frames are difficult to fine pitch because they are etched using a thick material at the time of fabrication by etching, but in the present invention, etching or stamping is performed using the existing materials as they are without applying semi-etching during lead frame fabrication. Since the fine pitch processing is easy and the strength is improved compared to the conventional.
다섯째, 실장이 수월하다.Fifth, the implementation is easy.
본 발명에 따른 비지에이 반도체 패키지는 입출력단자인 리드를 전도성잉크와 솔더볼로 대체하여 그 만큼 피치상의 여유가 있기 때문에 실장이 쉽다.In the BG semiconductor package according to the present invention, the lead, which is an input / output terminal, is replaced with conductive ink and solder balls so that the pitch can be easily increased.
상기한 본 발명에 따른 비지에이 반도체 패키지의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.The manufacturing method of the BG semiconductor package according to the present invention has the following effects.
첫째, 제조비용이 절감된다.First, manufacturing costs are reduced.
본 발명에서는 일반적으로 사용되고 있는 고분자 수지인 값 비싼 비티(BT)수지 대신에 값 싼 금속을 사용하므로, 적은 단가의 리드프레임을 만들 수 있다. 또한, 종래의 리드프레임은 박리형 기판을 사용하여 만들기 때문에 제조공정이 많고, 수율저하 및 적층두께 조절, 솔더마스크 크랙 등 제조비용이 많았으나, 금속을 이용하여 제작함으로써 제조공정이 단순해지고, 전체 두께조절이 수월하며, 박리공정과 포토솔더 레지스트 도포 및 드릴공정이 필요하지 않기 때문에 수율 향상은 물론 리드프레임 제조비용이 절감되는 이점이 있다.In the present invention, inexpensive metal is used instead of expensive BT resin, which is a polymer resin that is generally used. In addition, the conventional lead frame is made of a peelable substrate, so the manufacturing process is high, and the manufacturing cost is high, such as yield reduction, lamination thickness control, and solder mask cracking. It is easy to control the thickness and does not require a peeling process, a photosolder coating and a drill process, thereby improving yield and reducing leadframe manufacturing costs.
둘째, 미세한 피치제작이 가능하다.Second, fine pitch production is possible.
비지에이 반도체패키지의 리드프레임을 에칭으로 제작시에 두꺼운 소재를 사용하여 반에칭을 하기 때문에 미세피치 제작이 어려우나, 본 발명에서는 리드프레임 제작시에 반에칭을 적용하지 않고 기존 소재를 그대로 사용하여 에칭 또는 스탬핑하므로 미세피치 가공이 수월한 이점이 있다.Although it is difficult to produce fine pitch because the semi-etched lead frame of the BG semiconductor package is manufactured by etching, in the present invention, the etching is performed by using the existing material as it is without applying the anti-etching during the lead frame fabrication. Or stamping has the advantage of easy fine pitch processing.
셋째, 솔더볼 접착시 치수안정성이 있다.Third, there is dimensional stability when solder ball bonding.
본 발명은 리드프레임의 리드에 전도성잉크를 도포하여 입출력단자를 만든 후에 압인공정을 통해 편평도를 유지시켜 솔더볼을 접속하기 때문에 치수 안정성을 가지는 이점이 있다.The present invention has an advantage of having a dimensional stability because the conductive ink is applied to the lead of the lead frame to make the input and output terminals to connect the solder ball by maintaining the flatness through the stamping process.
넷째, 몰딩후, 후처리가 필요없다.Fourth, after molding, no post-treatment is necessary.
본 발명에 따른 비지에이 반도체 패키지 제조방법은 리드프레임이 완성된 후 수지몰딩시, 전도성잉크가 평활도를 유지함으로써, 몰딩후 전도성 잉크의 불균일한 돌출성으로 행하여만 하는 후처리(편평도를 주기 위한 가공)를 행할 필요가 없는 이점이 있다.In the method for manufacturing a BG semiconductor package according to the present invention, after the lead frame is completed, the conductive ink maintains the smoothness during the resin molding, so that the post-treatment (processing to give flatness) must be performed only after uneven protrusion of the conductive ink after molding. There is an advantage that does not need to be performed.
본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참도로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예들이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described in terms of the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |