KR19980084276A - 반도체 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제조 공정이 단순한 초박형의 반도체 패키지를 제공한다. 이러한 본 발명은 다수의 본딩 패드를 갖는 반도체 칩; 상기 칩의 외부로의 신호 전달 경로를 이루는 것으로써, 내부에는 칩의 본딩 패드와 접속되는 수개의 도전핀이 상,하로 돌출하도록 설치되고, 이 도전핀의 상,하 돌출부에는 솔더 볼이 형성되어 있는 기판; 및 상기 반도체 칩을 기판에 부착시키기 위한 접착제층을 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의한 반도체 패키지는 반도체 칩의 본딩 패드 형성면에 얇은 두께를 갖는 기판이 부착되어 이루어짐으로써 초박형 반도체 패키지를 구현할 수 있다. 또한 기판에 접착제층을 형성한 후, 이에 반도체 칩을 마운트하는 간단한 공정으로 패키지를 제조할 수 있고, 별도의 후속 공정이 없으므로 작업성 및 생산성 측면에서 우위를 점할 수 있다. 또한 본 발명에 의한 반도체 패키지는 기존의 볼 그리드 어레이 패키지가 가지는 솔더 볼 틸트 문제라든가 범프 틸트 문제를 도전핀의 구성으로 간단하게 해소할 수 있으므로 고신뢰성의 패키지를 구현할 수 있다.

Description

반도체 패키지

본 발명은 반도체 패키지, 특히 경박단소형 반도체 패키지에 관한 것이다.

최근의 반도체 패키지 기술은 그 크기를 줄이는데 역점을 두고 있다. 그러나 반도체 칩의 크기를 줄이는데 한계가 있음에 따라, 결국 반도체 패키지 기술이 추구하는 것은 패키지의 외관 크기를 얼마만큼 칩 사이즈에 근접시키느냐에 귀착되고 있다.

상기와 같은 반도체 패키지의 기술 개발은 일명, 칩 사이즈 패키지라 불리우는 패키지를 개발해 내는데까지 왔다.

칩 사이즈 패키지는 패키지의 외관 크기가 반도체 칩의 크기보다 약 1mm가량 큰(또는 칩 부피보다 20%가량 큰) 사이즈의 패키지를 일컫는 것으로써, 이와 같은 칩 사이즈 패키지의 전형적인 한 예가 도 1에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 일반적인 칩 사이즈 패키지는 반도체 칩(1)의 본딩 패드에 소정 높이의 범프(2)가 형성되고 있고, 이 범프(2)를 매개로 두께가 얇은 패턴 필름(3)이 부착되어 있다. 그리고 상기한 패턴 필름(3)의 하면 양측에 칩의 외부로의 신호 전달 경로를 이루는 리드(4)가 연결되어 있으며, 이와 같이 된 구조물은 에폭시 수지 등으로 몰딩되어 형성되는 패키지 몸체(5)에 의해 둘러싸여 있다. 또한 상기 패키지 몸체(5)의 하면 양측으로 패턴 필름(3)에 일단이 연결되어 있는 리드(4)의 타단부가 돌출 및/또는 노출되어 외부 연결단자를 이루고 있다.

이와 같이 된 일반적인 칩 사이즈 패키지는 패키지 몸체(5)의 하면 또는 양측면으로 노출되거나 돌출되는 리드(4)를 보드에 솔더링하는 것에 의하여 실장되어, 소정의 전기적인 신호를 입,출력하는 작용을 하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 일반적인 칩 사이즈 패키지는, 패턴 필름과 리드를 사용함으로써 패키지의 사이즈를 줄이는데 한계가 있고, 또 와이어 본딩이나 범핑에 의한 칩 마운트 또는 인터커넥션을 한 후, 몰딩에 의한 수지 성형을 거쳐 트림/포밍 등의 일련이 공정을 진행하여 제조함으로써 각각의 공정을 수행하는데 많은 시간이 소요되는 등 제조공정상이 난점이 있어, 개선이 요구되었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 와이어 본딩, 몰딩 및 트림/포밍 공정이 필요없이 제조 공정이 단순화된 반도체 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 초박형 반도체 패키지를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 칩 사이즈 패키지의 구조를 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 반도체 패키지의 구조를 보인 단면도.

도 3A 및 도 3B는 본 발명에 사용되는 도전핀의 구조를 보인 도면으로써,

도 3A는 분할형 도전핀의 구조도이고,

도 3B는 일체형 도전핀의 구조도이다.

도 4A 및 도 4B는 본 발명의 기판 구조를 보인 도면으로써,

도 4A는 분할형 도전핀을 갖는 기판의 구조도이고,

도 4B는 일체형 도전핀을 갖는 기판의 구조도이다.

도 5는 본 발명의 기판에 솔더 볼이 형성된 상태도.

도 6은 본 발명의 기판에 칩 부착을 위한 접착층이 형성된 상태도.

도 7은 본 발명의 기판에 칩이 탑재된 상태도.

도 8은 상기의 공정을 거쳐 제작 완료된 본 발명에 의한 반도체 패키지의 구조도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:반도체 칩20:기판

21:도전핀21a:도전핀의 확장부

22:솔더 볼30:접착제층

상기와 같은 본 발명의 목적은, 다수의 본딩 패드를 갖는 반도체 칩; 상기 칩의 외부로의 신호 전달 경로를 이루는 것으로써, 내부에는 칩의 본딩 패드와 접속되는 수개의 도전핀이 상,하로 돌출하도록 설치되고, 이 도전핀의 상,하 돌출부에는 솔더 볼이 형성되어 있는 기판; 및 상기 반도체 칩을 기판에 부착시키기 위한 접착제층을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 반도체 패키지를 제공함으로써 달성된다.

이와 같은 본 발명에 의한 반도체 패키지는 반도체 칩의 본딩 패드 형성면에 얇은 두께를 갖는 기판이 부착되어 이루어짐으로써 초박형 반도체 패키지를 구현할 수 있다. 또한 기판에 접착제층을 형성한 후, 이에 반도체 칩을 마운트하는 간단한 공정으로 패키지를 제조할 수 있고, 별도의 후속공정이 없으므로 작업성 및 생산성 측면에서 우위를 점할 수 있다. 또한 본 발명에 의한 반도체 패키지는 기존의 볼 그리드 어레이 패키지가 가지는 솔더 볼 틸트 문제라든가 범프 틸트 문제를 도전핀의 구성으로 간단하게 해소할 수 있으므로 고신뢰성의 패키지를 구현할 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

첨부한 도 2는 본 발명에 의한 반도체 패키지의 구조를 보인 단면도이고, 도 3A 및 도 3B는 본 발명에 사용되는 도전핀의 예를 보인 정면도이다.

도면에서 참조 부호 10은 반도체 칩으로서, 이 칩(10)에는 그의 액티브 영역의 임의의 위치에 다수개의 본딩 패드들이 형성되어 있으나, 도면에서는 구체적인 도시를 생략하고 있다.

부호 20은 기판으로서, 이 기판(20)은 가능한 한 얇은 두께로 이루어져 있으며, 내부에는 칩(10)의 본딩 패드에 해당하는 위치에 카파(Copper)로 이루어지는 도전핀(21)이 기판이 상,하부로 돌출하도록 설치되어 있으며, 이 도전핀(21)의 상,하부 돌출부에는 솔더 볼(22)이 각각 형성되어 있다. 여기서 도전핀(21)의 상부 솔더 볼(22)은 반도체 칩(10)의 본딩 패드에 접속되고, 하부의 솔더 볼(22)은 실장 기판(도시되지 않음)에 솔더링되게 된다.

부호 30은 접착제층으로서, 이는 반도체 칩(10)을 기판(20)에 부착시키는 작용을 함과 아울러 패키지의 제조시 칩과 기판과의 틈새를 밀폐하여 내부로 습기 등이 침투하는 것을 방지한다. 이러한 접착제층(30)에 대하여는 후술한다.

한편, 상기한 기판(20)의 도전핀(21)은 도 3A 및 도 3B에 나타낸 바와 같이, 상,하부 분할형으로 구성할 수도 있고, 일체형으로 구성할 수도 있는 바, 이 때 어느 경우든지 기판(20)에 설치되었을 때 쉽게 빠지지 않도록 구성함이 중요하다. 이를 위하여 본 실시예에서는 도전핀(21)의 중간부에 확장부(21a)를 형성함으로써 기판(20)의 삽입시 쉽게 빠지지 않도록 하고 있다.

그리고, 상기와 같은 도전핀(21)을 기판(20)에 접속한 상태가 도 4A 및 도 4B에 도시되어 있는데, 도 4A는 분할형 도전핀의 접속 상태이고, 도 4B는 일체형 도전핀의 접속 상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 분할형 도전핀(21)은 상,하부의 확장부(21a)가 서로 마주하도록 접속시킬 수도 있고, 또 상,하부의 핀부를 서로 엇갈리게 한 후, 이들 핀부를 별도의 메탈을 이용하여 서로 연결시킬 수도 있다. 이 경우는 칩의 본딩 패드 배열과 기판의 핀 배열이 정확히 일치하지 않는 경우에 서로 연결시킬 수 있다.

일체형인 경우는 도 4B에 나타낸 바와 같이, 접속한다.

상기와 같은 도전핀의 기판 접속에서 특히 주의하여야 할 것은 도전핀이 기판의 상,하부로 약간씩 돌출되어 칩과의 연결 및 실장 보드와의 연결에 무리가 없게 하여야 하는 것이다.

상기와 같은 공정으로 기판의 제작이 완료되면, 기판(20)의 상,하부로 돌출된 도전핀(21) 부위에 솔더를 리플로워시켜 솔더 볼(22)을 각각 형성한다. 이와 같은 상태가 도 5에 나타나 있다.

그런 다음, 기판(20)의 상면에 칩 부착을 위한 접착제층(30)을 형성하는바, 이는 도 6에 나타낸 바와 같이, 중앙부에 함몰부가 형성되는 대략 사각 형상을 하고 있다.

여기서, 중앙의 함몰부의 크기(D)는 칩의 크기보다 약간 작게 하여 칩을 탑재하였을 때, 칩이 양측의 돌출부에 올려지도록 한다. 그리고 양측 돌출부의 폭(C)은 칩이 센터에 놓이도록 형성하는데, 대략 5∼50Mil까지 칩의 디자인에 따라 조정할 수 있다.

또한, 접착제층(30)의 함몰부 바닥면으로부터 기판까지의 크기(A)는 솔더 볼(22)보다 1∼2Mil 정도 낮게 하여 칩의 탑재하고 가압할 때 칩의 본딩 패드와 솔더 볼이 강하게 접속할 수 있도록 한다. 그리고 접착제층(30)의 전체 높이는 상기한 A 높이를 제외하고 칩의 센터 높이에 해당하는 두께로 형성한다.

상기한 바와 같은 접착제층(30)의 제작 후에는 이 접착제층(30)의 상부에 반도체 칩(10)을 탑재하고 기판을 가열한 후 압력을 가하여 칩을 마운팅한다. 이 때 진공을 사용하여 칩과 접착제층 사이의 에어를 벤트하는 방법으로 마운팅하는 것이 더 좋다.

상기와 같은 칩 마운트 상태가 도 7에 나타나 있고, 접착제층에 탑재된 칩을 가압한 상태가 도 8에 나타나 있다.

도 8에서와 같이 칩을 가압하게 되면, 칩이 하부로 눌려지면서 접착제층(30)이 칩의 측면을 감싸게 되어 외부의 습기 등이 침투하는 것을 방지하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 패키지는 소정의 도전핀이 설치되어 있는 기판에 반도체 칩을 접착제를 매개로 부착하는 간단한 공정으로 제작할 수 있고, 또 칩과 그 하부에 위치하는 얇은 기판만으로 이루어짐으로써 초박형의 반도체 패키지를 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 패키지는 반도체 칩의 본딩 패드 형성면에 얇은 두께를 갖는 기판이 부착되어 이루어짐으로써 초박형 반도체 패키지를 구현할 수 있다. 또한 기판에 접착제층을 형성한 후, 이에 반도체 칩을 마운트하는 간단한 공정으로 패키지를 제조할 수 있고, 별도의 후속공정이 없으므로 작업성 및 생산성 측면에서 우위를 점할 수 있다. 또한 본 발명에 의한 반도체 패키지는 기존의 볼 그리드 어레이 패키지가 가지는 솔더 볼 틸트 문제라든가 범프 틸트 문제를 도전핀의 구성으로 간단하게 해소할 수 있으므로 고신뢰성의 패키지를 구현할 수 있다.

이상에서는 본 발명에 의한 반도체 패키지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (5)

1. 다수의 본딩 패드를 갖는 반도체 칩;

   상기 칩의 외부로의 신호 전달 경로를 이루는 것으로써, 내부에는 칩의 본딩 패드와 접속되는 수개의 도전핀이 상,하로 돌출하도록 설치되고, 이 도전핀의 상,하 돌출부에는 솔더 볼이 형성되어 있는 기판; 및

   상기 반도체 칩을 기판에 부착시키기 위한 접착제층을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 반도체 패키지.
2. 제1항에 있어서, 상기 도전핀은 상,하 핀부로 분리 형성되어 기판상에서 서로 접속된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
3. 제2항에 있어서, 상기 분할형 도전핀의 상,하 핀부가 기판상에서 서로 엇갈리게 배치되고, 이들 상,하 핀부는 별도의 메탈에 의해 접속된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
4. 제1항에 있어서, 상기 도전핀은 상,하 핀부 일체형인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전핀의 중간부에는 기판에의 접속시 쉽게 빠지지 않도록 지지하는 확장부가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.