KR19990005522A - 돌기가 형성된 몰딩 금형을 이용한 칩 사이즈 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리드 프레임 형태의 칩 사이즈 패키지(CSP)에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 칩 사이즈 패키지를 외부 기판에 접속하기 위해 사용되는 솔더 볼들을 패키지에 연결하는 방법으로 패키지의 외곽을 이루는 봉지재의 표면에서 패키지 내부의 리드까지 형성된 복수개의 홈들에 솔더 볼들이 안착된 후 패키지의 리드에 솔더 볼을 융착하여 연결하는 방법을 이용한 칩 사이즈 패키지에 관한 것이며, 이를 위하여 솔더 볼들이 안착될 위치에 대응하여 복수개의 돌기가 형성된 몰딩 금형(Mold)을 이용하여 홈들을 형성하고 솔더 볼들을 리드들에 연결한 구조를 이용함으로써 종래 리드 프레임을 제작하는 과정에서 요구되던 하프 에칭(Half Etching)과 같은 공정을 스탬핑(Stamping) 공정으로 대체할 수 있으며, 그에 따라 리드 프레임의 제조 원가를 절감할 수 있고 기존의 플라스틱 패키지에 관한 공정 장비를 활용할 수 있다.

Description

돌기가 형성된 몰딩 금형을 이용한 칩 사이즈 패키지

본 발명은 칩 사이즈 패키지(CSP ; Chip Size Package)에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 리드 프레임 형태의 칩 사이즈 패키지에 있어서 솔더 볼(Solder Ball)을 리드에 연결하기 위하여 패키지의 외곽을 이루는 봉지재에 솔더 볼이 안착될 수 있는 홈이 봉지재 표면으로부터 리드까지 형성되는 칩 사이즈 패키지에 관한 것이다.

시스템의 경박 단소의 추세에 맞추어 그에 실장되는 패키지의 크기도 경박 단소가 추구되고 있다. 그러나, 통상적인 패키지에 있어서, 칩의 크기에 비해서 패키지 몸체의 크기가 상대적으로 더 크고, 더 두껍기 때문에 위의 목적을 달성하기 곤란하다. 따라서, 위와 같은 추세에 따른 한 방편으로 칩만을 인쇄회로기판에 실장하는 방법인 씨오비(COB ; Chip On Board) 또는 플립 칩(Flip Chip)이 있다. 그러나 이와 같은 방법들은 베어 칩(Bare Chip)들이 신뢰성 검사를 완전히 거치지 않은 상태에서 실장되므로 인쇄회로기판에 실장한 후에 발견되는 칩 불량의 경우에 재 작업이나 복구가 곤란한 단점을 내포한다.

결국, 신뢰성을 보장할 수 있는 동시에 칩 크기에 대응되는 패키지의 개발이 요구되었다. 최근 몇몇 반도체 제조 회사에서 추진되고 있는 칩 사이즈 패키지는 베어 칩과 거의 같은 크기임에도 불구하고, 최종 사용자(End User)에게는 노운 굿 다이(Known Good Die)로 공급되는 동시에 종래의 표면 실장 기술(Surface Mount Technology)을 이용할 수 있기 때문에 전자 기기의 소형·박형화를 도모할 수 있는 장점이 있다.

이와 같은 칩 사이즈 패키지는 제조 형태에 따라 크게 테이프 형태(Tape Type), 캐리어 형태(Carrier Type) 및 몰드 형태(Mold Type)의 칩 사이즈 패키지로 나누어진다. 이 중에서 리드 프레임과 몰딩 장치와 같은 기존의 공정 장비들을 활용할 수 있는 몰드 형태의 칩 사이즈 패키지가 비용 면에서 유리하다. 이러한 몰드 형태의 칩 사이즈 패키지는 다시 에스오엔(SON ; Small Outline Nonlead ; 이하 SON이라 한다) 패키지, 비엘피(BLP ; Bottom Leaded Plastic ; 이하 BLP라 한다) 패키지 및 리드 프레임 형태의 칩 사이즈 패키지로 구분된다.

SON 패키지 및 BLP 패키지는 외부 기판(PCB 등) 위에 직접 패키지가 실장되는 방식이며 패키지와 외부 기판 사이에서 열적 스트레스(Thermal Stress)를 흡수할 만한 간격 또는 물질이 없으므로 온도순환시험(T/C ; Temperature Cycle ; 이하 T/C라 한다)등의 신뢰도 검사에서 매우 취약한 면을 나타내며 커다란 칩에는 적용할 수 없는 약점이 있다. 그에 반하여 리드 프레임 형태의 칩 사이즈 패키지는 솔더 볼(Solder Ball)을 통하여 외부 기판에 실장되는 구조로 되어 있어서 솔더 볼이 돌출된 만큼의 간격을 유지하며 솔더 볼 자체가 패키지와 외부 기판 사이의 열적 스트레스를 흡수할 수 있으므로 T/C를 통한 신뢰도 검사에서 위와 같은 제약을 받지 않는다.

도 1에는 종래의 리드 프레임 형태의 칩 사이즈 패키지(100) 구조가 도시되어 있다. 이를 참고로 하여 종래의 칩 사이즈 패키지(100) 구조를 설명하면 다음과 같다. 복수개의 본딩패드들(도시되지 않음)이 형성된 활성면(15)을 갖는 반도체 칩(10)의 활성면(15) 위로 폴리이미드 테이프와 같은 접착 수단(30)을 이용하여 리드들(20)이 접착되어 있으며, 리드들(20)은 본딩패드들에 대응하여 본딩 와이어(40)에 의하여 전기적으로 연결되며 반도체 칩(10)에 접착된 반대면에 형성되며 리드들(23)에 대응하여 형성된 리드 돌출부들(25)을 포함하고 있다. 반도체 칩(10), 리드(20) 및 본딩 와이어(40)를 봉지재(60)로 봉지하며 이때 봉지재(60)의 표면으로 리드 돌출부들(25)이 노출되어 솔더 볼들(50)을 통하여 외부 기판과 연결될 수 있다.

이러한 종래의 리드 프레임 형태의 칩 사이즈 패키지에 이용되는 리드 프레임은 리드 프레임을 제조함에 있어서 하프 에칭(Half Etching) 방법을 이용하여 리드 돌출부를 형성해야 하므로 제조 단가가 낮은 스탬핑(Stamping) 방법을 이용할 수 없어서 리드 프레임의 제조 비용이 높아지며 결과적으로 제조 공정의 비용이 높아지게 된다.

본 발명의 목적은 리드 프레임 형태의 칩 사이즈 패키지에 있어서, 솔더 볼을 리드에 연결하기 위해서 봉지재 표면으로부터 각 리드까지 복수개의 홈들을 형성함으로써 솔더 볼이 홈에 안착되어 리드에 연결되는 칩 사이즈 패키지 구조를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 리드 프레임을 제조할 때 스탬핑 공정을 이용할 수 있어서 별도의 하프 에칭 공정을 필요로 하지 않으며 결과적으로 칩 사이즈 패키지의 제조 비용을 낮출 수 있다.

도 1은 종래의 리드 프레임 형태의 칩 사이즈 패키지(CSP) 구조를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 프레임 형태의 칩 사이즈 패키지 구조를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 프레임 형태의 칩 사이즈 패키지를 봉지하기 위한 몰딩 금형을 나타낸 단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10, 110 : 반도체 칩 15, 115 : 활성면

20, 120 : 리드들 25 : 리드 돌출부

30, 130 : 폴리이미드 테이프 40, 140 : 본딩 와이어

50, 150 : 솔더 볼 60, 160 : 봉지재

100, 200 : 칩 사이즈 패키지(CSP) 165 : 홈(Hole)

210 : 상부 금형 220 : 하부 금형

230 : 돌기(Projection) 300 : 몰딩 금형

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 솔더 볼들이 안착하여 리드들에 연결될 수 있는 홈들을 형성하기 위하여 홈의 위치에 대응하여 돌기가 형성된 몰딩 금형을 제공하며, 이와 같은 몰딩 금형을 이용함으로써 종래의 하프 에칭 공정을 거치지 않고 제작되는 리드 프레임을 이용하여 리드 프레임 형태의 칩 사이즈 패키지를 제조할 수 있다.

이하 첨부도면을 참고로 하여 본 발명에 대하여 설명한다. 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 사이즈 패키지(200) 구조가 단면으로 도시되어 있으며 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 사이즈 패키지(200)를 봉지할 수 있는 몰딩 금형(300)의 단면이 도시되어 있다.

복수개의 본딩패드들(도시되지 않음)이 형성된 활성면(115)을 갖는 반도체 칩(110)의 활성면(115) 위로 폴리이미드 테이프(130)와 같은 접착 수단을 통하여 리드들(120)이 접착된다. 폴리이미드 테이프(130)는 테이프 자체의 흡습성 또는 열팽창 성질에 의해 T/C 검사를 거친 후에 패키지 크랙(Crack) 및 반도체 칩의 손상을 가져올 수 있으므로, 폴리이미드 테이프(130)의 면적은 반도체 칩(110)과 리드들(120)을 접착하고 뒤따르는 와이어 본딩 공정에서 리드들(120)을 지지할 수 있을 정도의 최소의 면적을 갖는 것이 바람직하다.

리드들(120)은 본딩패드들과 대응하며 리드(120)와 본딩패드가 본딩 와이어(140)와 같은 연결수단을 통하여 전기적으로 연결되어 있다. 이상과 같은 구조를 봉지재(160)로 씌우는 몰딩 공정(Molding Process)을 진행하며 이때 돌기(230)가 형성된 몰딩 금형(300)을 이용한다. 더욱 구체적으로는, 종래의 리드에 형성되어 있던 리드 돌출부 대신에 본 발명에서는 몰딩 공정에서 돌기(230)가 형성된 몰딩 금형(300)을 이용하여 봉지함으로써 리드 돌출부의 역할을 대신한다. 즉, 솔더 볼들(150)이 칩 사이즈 패키지(200)의 각 리드(120)와 연결되기 위해서 봉지재(160)의 표면에서 리드(120)까지 형성되는 홈들(165)이 필요하며 이러한 홈(165)이 형성되기 위해서 홈(165)에 대응하는 위치에 돌기(230)가 형성된 몰딩 금형(300)이 사용된다.

몰딩 장비는 기존의 장비를 대부분 이용할 수 있으며 단지 금형을 일부 변경하여 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 몰딩 금형(300)은 상·하부 금형(210, 220)으로 구성되며 상부 금형(210)을 복수개의 돌기들(230)이 형성된 것으로 교체함으로 기존의 장비를 활용할 수 있다. 이때 돌기(230)의 형태는 상부 금형(210)에서 하부 금형(220)쪽으로 돌출 되며, 솔더 볼(150)이 안착될 수 있도록 돌출된 끝부분의 직경이 솔더 볼(150) 직경의 약 3분의 2로 형성되며, 끝부분에서 위쪽으로 경사를 이루며 넓게 퍼지며 형성될 수 있다. 또한 솔더 볼(150)을 홈(165)에 안착할 때는 봉지재의 표면 위로 솔더 볼(150) 높이의 약 3분의 2 이상이 돌출 되도록 한다.

홈(165)에 솔더 볼(150)을 안착시킨 후 리플로우(Reflow) 공정을 거쳐 리드(120)와 연결한다. 도 2에서는 패키지의 일 단면만을 표시하였지만, 실제 적용하는 과정에서는 홈들(165)이 외부 기판의 회로 배열과 대응되어 형성되므로 리드(120)에 많은 변형을 주어 솔더 볼(150)의 배치를 용이하도록 한다.

본 발명에 따른 칩 사이즈 패키지는 돌기가 형성된 몰딩 금형을 이용하여 봉지재의 표면에서 리드까지 이르는 복수개의 홈들을 형성하여 솔더 볼을 홈에 안착시킴으로써 패키지를 외부 기판과 연결할 수 있는 구조를 형성한다.

또한 본 발명은 종래 리드 프레임 형태의 칩 사이즈 패키지를 만들기 위해 요구되던 하프 에칭 공정을 필요로 하지 않으므로 리드 프레임에 대한 기존의 공정 장비를 활용할 수 있으며 하프 에칭 공정을 제거한 제조 공정으로 작업 원가를 절감할 수 있다.

Claims (4)

1. 본딩패드들이 형성된 활성면을 갖는 반도체 칩; 상기 활성면 위로 접착되며 상기 본딩패드들과 대응하는 복수개의 리드들; 상기 본딩패드와 상기 리드를 전기적으로 연결하는 연결수단; 상기 반도체 칩, 상기 리드 프레임 및 상기 연결수단을 봉지하는 봉지재; 및 상기 리드들에 대응하여 상기 활성면과 접착된 반대면으로부터 상기 리드들에 전기적으로 접속을 하는 복수개의 솔더 볼들; 을 포함하는 칩 사이즈 패키지(CSP)에 있어서, 상기 봉지재의 표면으로부터 상기 리드들까지 복수개의 홈들(Hole)이 형성되며, 상기 솔더 볼이 상기 홈에 안착된 후 상기 리드에 융착되어 상기 리드와 연결되는 것을 특징으로 하는 칩 사이즈 패키지.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 홈이 형성될 위치에 따라 돌기가 형성된 몰딩 금형을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 칩 사이즈 패키지.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 연결수단은 본딩 와이어인 것을 특징으로 하는 칩 사이즈 패키지.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체 칩과 상기 리드들을 접착하는 수단은 폴리이미드 테이프인 것을 특징으로 하는 칩 사이즈 패키지.