KR19980086493A - 와이어본딩 없는 칩 온 보드 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 집적회로 다이의 입/출력 패드를 패키지 리드에 부착하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이 부착은 와이어 본딩을 사용하지 않고 통상적인 조립 공정을 이용하여 이루어진다. 리드 휭거를 갖는 리드프레임이 형성되며, 이 리드 휭거는 입/출력 패드로 부터 확장되는 범프와 함께 정렬된다. 물리적 접촉이 이루어지며, 레이저 스폿 용접 및 기타 다른 결합기법이 이용된다.

Description

와이어본딩 없는 칩 온 보드 조립체
본 발명은 통상적인 집적회로 패키지에 관한 것으로써, 특히 그 패키지의 리드를 집적회로 다이의 입/출력 패드에 부착하는 개선된 집적회로 패키지 및 그 부착방법에 관한 것이다.
근래, 집적회로의 속도 및 복잡성이 날로 증가함에 따라 새롭게 개량된 패키징 기술이 필요하다. 일부 제품에 대해서는 통상적인 패키징 기술이 적합하지 않다. 주요장비 및 새로운 제조기술을 사용하기 위해서는 고가의 비용이 소요되기 때문에 제조업자는 주요제조 공정등을 변경시키지 않는 상태에서 기술을 개선하는 것이 바람직하다.
패키징 기술로는 집적회로의 입/출력패드를 집적회로 패키지의 리드에 부착하는 방법이 있다. 이와같은 부착의 실질적인 방법으로는 와이어 본딩을 들 수 있다. 와이어 본딩은 개개의 와이어들을 입/출력 패드 및 리드사이에 부착하는 기술이다. 이와같은 기술은 비록 광범위하게 이용되고는 있으나 몇가지 단점이 있다. 이들 단점으로는 제조원가, 패키지 크기, 와이어 본드된 패키지의 열 에 약한 특성을 들 수 있다. 또 다른 단점으로는 입/출력 패드 및 패키지 핀 사이에 위치된 와이어가 장치의 특성을 변화시킨다는 것이다. 예를들어, 와이어는 전기 경로의 인덕턴스를 증가시킨다.
일부 응용에 있어서, 이들 인덕턴스의 증가 현상은 바람직스러운 것이 아니다. 예를들어, 인덕턴스가 증가하면 많은 집적회로로 구성된 장치가 고 스위칭 속도로 동작하지 못한다. 집적회로가 동작하는데 필요한 주파수는 연속으로 증가한다. 과거에는 와이어의 인덕턴스는 그리 중요한 요소가 아니었다. 그러나, 속도가 증가함에 따라 점차 중요한 요소로 인식되고 있다.
이와같은 고 동작주파수로 말미암아 갈륨 아세나이드 집적회로의 사용빈도가 산업계에서 날로 증가하고 있다. 갈륨 아세나이드 기판은 이제 많은 무선통신 분야 즉, 텔레비젼, 브이티알 및 기타 유사한 전자제품에서는 흔히 볼수 있는 것이다. 통상적인 실리콘 집적회로는 갈륨 아세나이드의 고주파수에 정합시킬 수가 없다. 실리콘은 대략 2.5MHz 에서 그 동작이 피크에 도달한다. 그러나, 갈륨 아세나이드 집적회로는 30GHz 에 근접한 주파수에서도 동작할 수 있다. 그 같은 고속으로 비교적 높은 인덕턴스를 갖는 통상적인 와이어 본딩은 실제적인 패키징 기술이 아니다.
또 다른 패키징 기술은 TAB(테이프 자동화된 본딩)이라는 것이 소개되어 있다. 그러나, TAB 은 산업계에 잘 알려져 있지는 않다. 몇몇 단점요소들로 말미암아 널리 사용되지 않는 것이다. 예를들어, TAB 은 그 자체적으로 특별화된 조립 장비를 필요로 한다. 이는 TAB 프로세싱 시스템으로 변화시키는데 있어서 고가의 비용이 소요되도록 하는 요인이 된다. 또한, 신뢰도 문제가 종종 이와같은 TAB 패키징 기술에 연관되어 발생된다. 예를들어, 습도는 TAB 제조공정에 사용된 테이프가 라미네이트되지 못하도록 하는 요인이 된다. 또한, TAB 기법은 집적회로 다이가 처리공정을 통하여 노출되어 있기 때문에 제조공정 동안에 집적회로에 대한 어떠한 보호동작도 취하지 못한다.
이와같이 종래기술에 관련된 여러 가지 단점으로 말미암아 집적회로를 패키징하기 위한 새로운 기술이 필요하다. 따라서, 개선된 패키징 기술이 바람직스럽다.
본 발명의 목적은 패키지의 리드를 집적회로 다이의 입/출력 패드에 부착하는 개선된 집적회로 패키지 및 그 부착방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 반도체 장치는 일정패턴으로 배열된 복수개의 입/출력 패드를 구비한 집적회로가 구성되어 있다. 리드프레임은 입/출력 패드와 동일한 패턴으로 배열된 복수개의 리드 휭거를 구비하고 있다. 리드프레임의 리드 휭거들은 전기적인 접속형태로 입/출력 패드에 결합되어 있다.
구체적인 실시예에 있어서, 접촉 포스트 및 접촉 패드는 입/출력 패드상에 조립되어 있다. 접촉 패드는 리드 휭거에 접촉되어 있다. 구체적인 실시예에 있어서, 리드 휭거는 입/출력 패드에 스폿 용접되어 있다.
도 1 은 본 발명의 집적회로 패키지의 단면도,
도 2 는 다이패들 리드프레임을 도시한 도면,
도 3 은 리드휭거를 구비한 리드프레임을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 집적회로다이 102 : 입/출력 패드
130 : 접촉 포스트 132 : 접촉패드
140 : 다이패들 200 : 다이패들 리드프레임
도 1 은 본 발명의 집적회로 패키지의 단면도이다.
집적회로 다이(100)가 구비되어 있다. 집적회로 다이(100)는 다른 장치와 통신할 수 있도록 하나이상의 입/출력 패드(102)를 가지고 있다. 집적회로 다이(100)는 일정하게 집적화된 회로기술을 이용하여 조립될 수 있다. 그 같은 조립기술은 당업계에 잘 알려져 있다. 구체적인 실시예에 있어서, 집적회로 다이(100)는 갈륨 아세나이드를 이용하여 제조된다. 또한, 집적회로 다이(100)는 실리콘을 사용하여 제조될 수 도 있다.
접촉포스트(130)는 각 입/출력 패드(102)로 부터 확장된다. 접촉 포스트(130)는 플립 칩 기술에 사용되는 범핑 공정에 의하여 조립된다. 접촉 포스트(130)는, 예를들어 금속 범프가 입/출력 패드(102)에 구성될 수 있다. 그 금속은 예를들어, 금, 금도금된 CrCu, 금도금된 TiW, 금도금된 TiPd, 금도금된 TiPt을 들 수 있다. 다른 도전성 물질들도 역시 접촉 포스트(130)를 형성하는데 사용될 수 있다. 그 같은 접촉포스트(130)의 형성은 당업계의 통상적인 기술자들에게 잘 알려진 것이다.
집적회로 다이(100)는 그 표면상에 보호막(110)을 갖도록 처리된다. 이 보호막(110)은 유전체 물질, 예를들어 벤조 사이클로부텐(BCB) 폴리머 필름 혹은 다른 적합한 코팅일 수도 있다. 구체적인 실시예에 있어서, 제 2 보호막(112)도 역시 구비된다. 이 제 2 보호막(112)은 예를들어, SiN, SiO, 혹은 SiC 이다. 이 공정이 진행되는 동안 홀들은 입/출력 패드(102)위의 보호막내에 남아 있으므로 제 1 및 제 2 보호막(110)(112)에 의해 커버되지 않는다.
접촉 패드(132)는 접촉 포스트(130)상에 조립된다. 구체적인 실시예에 있어서, 접촉 패드(132)는 접촉 포스트(130)보다 크다. 이는 더 많은 면적에 대하여 접촉이 이루어지도록 하는 요인이 된다. 더 많은 표면적을 갖는 것은 리드 휭거에 대한 양호한 결합상태를 성취하는데 도움을 준다. 접촉 패드(132)의 부위는 보호막(110)(112)의 부위상에 확장된다. 접촉 패드(132)는 금속 혹은 다른 도전성 물질로 구성된다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 접촉 패드(132)는 금으로 구성된다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 접촉 패드(132)는 티타늄으로 구성된다. 티타늄을 사용하면 제 2 보호막(112)에 대한 접촉 패드(132)의 접착도를 향상시킬 수 잇다.
접촉 패드(102)의 맞은 쪽의 집적회로 다이(100)가 다이 패들(140)에 부착된다. 도 2 는 이 다이 패들(140)을 구체적으로 도시한 것이다. 다이 패들(140)은 다이 패들 리드프레임(200)에 형성되어 있다. 다이 패들 리드프레임(200)은 제 1 리드프레임으로서 명기된다. 다이 패들(140)은 플라스틱 패키지의 중추적인 기능을 수행한다. 그것은 집적회로 다이(100)에 대한 지지도를 증가시킨다. 다이 패들 리드프레임(200)은 제조공정에 있어서 다이를 전송하는데 필요한 운송수단을 제공한다. 그것은 예를들어, 스트립 금속시트로 제조된다. 다이 패들(140)은 다이 패들 리드프레임(200)의 금속시트에 형성될 수 있다. 다이 패들(140)은 집적 회로 다이(100)와 대략 동일한 크기를 가진다. 집적회로 다이(100)는 반도체장치에 대하여 고정밀도의 위치 맞춤을 제공하는 통상적인 다이 부착 공정을 이용하여 다이패들 리드프레임(200)에 부착된다. 이 공정은 당업계에 잘 알려져 있다.
도 1 에 있어서, 본 발명은 또한, 복수개의 리드 휭거(150)를 제공한다. 이 리드 휭거(150)는 접촉 패드(120) 및 접촉 포스트(130)를 통하여 입/출력 패드(102)에 대한 전기적인 접촉을 제공한다. 그들은 입/출력 패드(102)를 갖는 집적회로 다이(100)의 일측상에 위치된다.
도 3 은 리드 휭거(150)의 상세도이다.
리드 휭거(150)는 리드 프레임(300)으로 제조된다. 리드 프레임(300)은 제 2 리드 프레임으로 명기된다. 리드 휭거(150)는 리드 프레임(300)으로 부터 확장된다. 그들은 리드 휭거(150)의 접촉 포인트들이 집적회로 다이(100)의 입/출력 패드(102)의 일정패턴에 대응하는 패턴으로 배열되도록 형성된다. 구체적인 실시예에 있어서, 접촉 포인트들은 리드 휭거(150)의 선단부들이다.
리드 프레임(300)의 리드 휭거(150)는 집적회로 다이(100)의 입/출력 패드(102)와 함께 배열된다. 이 배열은 다이 패들 리드프레임(200) 혹은 집적회로 다이(100)의 배열 마크에 의하여 달성된다. 리드 휭거(150)의 접촉 포인트들은 접촉 패드(132)에 접촉되도록 구성된다. 구체적인 실시예에 있어서, 리드 휭거(130)는 접촉 패드(132)에 레이저 스폿 용접된다. 접촉 패드(132) 및 리드 휭거(150)는 간단히 물리적으로 접촉되도록 구성된다. 리드 휭거(150)는 안정된 접촉을 보장하도록 입자 내부 접속구조 혹은 다른 마이크로 구조를 갖는 표면 특징을 가질 수 있다. 이와같은 접속을 위하여 당업계에 존재하는 다른 기술도 이용될 수 있다. 예를들어, 솔더 리플로우가 이용될 수 도 있다. 일부 제품에 있어서, 레이저 스폿 용접 방법은 열악한 환경에서 좀더 확실한 접촉을 보장하는데 바람직한 방법일수도 있다. 그러나, 접촉 포스트(130)에 리드 휭거(150)를 접촉시키기 위한 다른 기술도 이용될 수 있다.
집적회로 다이(100) 및 리드 휭거(150)는 플라스틱 몰드내에 선택적으로 캡슐화될 수 있다. 그 같은 캡슐화는 장치를 보호할 수 있으며, 접촉 패드(132) 및 리드 휭거(150)간의 물리적 접촉을 유지하는데 도움을 준다. 예를들어, 디플레쉬, 마킹, 리드 플레이팅, 리드 트림 및 리드 폼 따위의 조립공정이 통상적인 제조 기법으로 적용될 수 있다. 본 발명의 한가지 잇점은 그 제품에 통상적인 제조기술을 이용한다는 것이다.
본 발명에 따르면, 패키지의 리드를 집적회로다이의 입/출력패드에 부착하는 개선된 집적회로 패키지 부착방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 바와같은 구체적인 실시예에 의하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하는 것이 아니다. 다른 실시예들도 청구항에 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다. 본 명세서는 단지 예시하기 위한 것일 뿐 그 기술을 실시예로 한정하는 것은 결코 아니다.

Claims (23)

  1. 일정 패턴으로 배열된 복수개의 입/출력 패드를 구비한 집적회로 다이, 복수개의 리드 휭거, 복수개의 접촉 포인트로 구성되고, 상기 각각의 복수개의 리드 휭거는 하나씩의 접촉 포인트를 가지며, 상기 리드 휭거는 복수개의 접촉 포인트가 상기 일정패턴으로 배열되도록 배치된 제 2 리드프레임 및 복수개의 접촉 포스트로 구성되고, 각각의 접촉 포스트는 복수개의 입/출력 패드로 부터 확장되며, 접촉 포인트들은 접촉포스트를 통하여 상기 입/출력 패드에 결합된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 리드프레임이 추가 구성되며, 이 제 1 리드프레임은 집적회로 다이에 연결된 다이 패들을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 접촉 포스트는 금도금된 금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 금속은 금, 금도금된 CrCu, 금도금된 TiW, 금도금된 TiPd, 금도금된 TiPt중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 집적회로 다이는 그 상부에 오프닝을 갖는 제 1 보호막이 추가 구성되며, 상기 접촉 포스트는 상기 보호막에 의해 커버되지 않은 상태로 남아 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 보호막은 벤조사이클로부텐(BCB) 폴리머 필름인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 보호막상에 제 2 보호막이 추가 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 보호막은 Sin, SiO 및 SiC 로 구성된 세트중 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 접촉 포스트상에는 복수개의 접촉 패드가 추가 구성되며, 상기 복수개의 접촉 패드는 상기 복수개의 리드 휭거와 접촉하는 금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 금속은 금, 티타늄을 갖는 금으로 구성된 세트중 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 접촉 패드는 상기 리드 휭거에 스폿 용접되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 집적회로 다이 및 리드 휭거는 플라스틱으로 에워쌓인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  13. 일정한 패턴으로 배열된 복수개의 입/출력 패드를 갖는 집적회로 다이, 상기 복수개의 입/출력 패드로 부터 확장되는 복수개의 접촉 포스트, 상기 복수개의 접촉 포스트에 대응하는 복수개의 홀을 가지며, 상기 복수개의 접촉 포스트를 커버하지 않는 제 1 보호막, 상기 제 1 보호막상에 형성되어 상기 복수개의 접촉 포스트에 대응하는 복수개의 홀을 가지며, 상기 복수개의 접촉 포스트를 커버하지 않는 제 2 보호막, 복수개의 접촉 포스트로 부터 확장되는 복수개의 접촉 패드, 일정패턴으로 배열되어 복수개의 접촉 패드에 결합되는 접촉 포인트를 갖는 복수개의 리드 휭거를 구비하는 제 2 리드프레임, 상기 집적회로 다이에 부착되는 제 1 리드프레임으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 복수개의 접촉 포스트는 금도금된 금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 금속은 금, 금도금된 CrCu, 금도금된 TiW, 금도금된 TiPd, 금도금된 TiPt중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 보호막은 벤조사이클로부텐(BCB) 폴리머 필름인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 보호막은 Sin, SiO 및 SiC 로 구성된 세트중 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 접촉 패드는 금속으로 구성되며, 상기 금속은 금, 티타늄을 갖는 금으로 구성된 세트중 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 접촉 패드는 상기 리드 휭거에 스폿 용접되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  20. 제 13 항에 있어서, 상기 집적회로 다이 및 리드 휭거는 플라스틱으로 에워쌓인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  21. 집적회로 다이의 복수개의 접촉 패드에 대응하는 패턴으로 배열된 접촉 포인트를 갖는 복수개의 리드 휭거를 구비하도록 제 2 리드프레임을 제공하는 단계, 상기 복수개의 접촉 포인트가 상기 접촉 패드에 배열되도록 상기 제 2 리드프레임을 정렬하는 단계, 상기 복수개의 리드 휭거를 복수개의 접촉 패드에 접촉시키는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 집적회로 다이에 리드를 부착하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 복수개의 리드 휭거를 복수개의 접촉 범프에 스폿 용접하는 단계가 추가 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 21 항에 있어서, 다이 패들을 가진 지명된 제 1 리드프레임을 구비하는 단계 및 상기 제 1 리드프레임의 다이 패들을 집적회로 다이에 연결하는 단계가 추가 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
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