KR20000026923A

KR20000026923A - Method for bonding spiral inductor having high quality factor by using flip chip bonding

Info

Publication number: KR20000026923A
Application number: KR1019980044670A
Authority: KR
Inventors: 전동빈
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2000-05-15

Abstract

PURPOSE: A method for bonding a spiral inductor is provided to increase a quality factor without changing the manufacturing process by using a flip chip bonding. CONSTITUTION: A method for bonding a spiral inductor comprises the steps of: separating an inductor chip from a pattern composed of a circuit and the inductor chip; engraving a predetermined portion on a printed circuit board so that the inductor chip can be inserted to the engraved portion; and inserting the inductor chip into the engraved portion to be connected to the circuit and the printed circuit board.

Description

Method for bonding high quality factor spiral inductor by using flip chip

본 발명은 반도체 칩상의 하이큐 나선형 인덕터칩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플립본딩을 사용하는 플립칩 본딩을 이용한 하이큐 나선형 인덕터 본딩방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-Q spiral inductor chip on a semiconductor chip, and more particularly to a high-Q spiral inductor bonding method using flip chip bonding using flip bonding.

종래의 온칩(on-chip) 인덕터칩의 형성방법에 있어서는, 칩의 상단에 금속을 형성하여 자체 인덕턴스와 상호 인덕턴스의 용량을 크게 형성할 수 있는데, 이러한 형성을 위해 여러 패턴방식의 인덕터, 예를 들면 나선형 인덕터, 멘더 라인(mender line) 인덕터 등이 사용되고 있다.In the conventional method of forming an on-chip inductor chip, a metal may be formed on the upper end of the chip to form a large capacity of inductance and mutual inductance. For example, spiral inductors, mender line inductors, and the like are used.

도 1은 종래 회로(chip)와 인덕터칩으로 이루어진 패턴이 PCB기판상에 형성과정을 도시한 도면이다. 동 도면에서, 도면부호 10는 PCB기판을 나타낸 것이고, 이 기판(10)상에는 회로(12)와 인버터칩(13)으로 이루어진 패턴(11)이 형성되게 된다.1 is a view illustrating a process of forming a pattern consisting of a conventional circuit (chip) and an inductor chip on a PCB substrate. In the figure, reference numeral 10 denotes a PCB substrate, on which a pattern 11 consisting of a circuit 12 and an inverter chip 13 is formed.

도 2는 도 1에 도시된 인덕터칩의 등가회로도이다. 도시된 바와 같이, 하단 접지에 연결된 저항과 캐패시터의 대부분이 기판(10)에 기생하게 된다.FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the inductor chip shown in FIG. 1. As shown, most of the resistors and capacitors connected to the bottom ground are parasitic on the substrate 10.

상기한 바와 같은 방식에 의해서는, 칩상에 형성된 인덕터칩은 실리콘과 같은 높은 도전성 기판에서는 기생 캐패시턴스가 커지게 되기 때문에 큐(quality factor)가 매우 낮게 되어 일반적인 공정으로 큐의 값을 7∼8 이상 증가시키기가 곤란하게 되었다.According to the above-described method, the inductor chip formed on the chip has a high parasitic capacitance in a high conductive substrate such as silicon, so the quality factor is very low, increasing the value of the cue by 7 to 8 or more in a general process. It became difficult to do so.

또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 기판의 저항을 증가시키도록 하는 반도체칩 형성공정을 시도하게 되면, 다른 소자의 특성에 영향을 주게 되는 문제점이 있었다.In addition, when attempting to form a semiconductor chip to increase the resistance of the substrate to solve the above problems, there was a problem that affects the characteristics of the other device.

따라서, 본 발명의 목적은 플립본딩을 사용하여 공정의 변화없이 나선형 인덕터의 큐 값을 증가시킬 수 있는 플립칩 본딩을 이용한 하이큐 나선형 인덕터 본딩방법을 제공하고자 함에 그 목적인 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-Q spiral inductor bonding method using flip chip bonding that can increase the cue value of the spiral inductor without changing the process by using flip bonding.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플립칩 본딩을 이용한 하이큐 나선형 인덕터 본딩방법은, 회로와 인덕터칩으로 이루어진 패턴으로부터 상기 인덕터칩을 분리시키는 단계와, PCB기판상의 소정 부분을 상기 인버터칩이 삽입되도록 음각시키는 단계 및, 상기 인덕터칩을 상기 회로와 상기 기판에 연결되도록 상기 음각에 삽입시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a high-Q spiral inductor bonding method using flip chip bonding according to the present invention comprises the steps of separating the inductor chip from a pattern consisting of a circuit and an inductor chip; And engraving the inductor chip, and inserting the inductor chip into the intaglio so as to be connected to the circuit and the substrate.

도 1은 종래 회로(chip)와 인덕터칩으로 이루어진 패턴이 PCB기판상에 형성과정을 도시한 도면,1 is a view showing a process of forming a pattern consisting of a conventional circuit chip and an inductor chip on a PCB substrate;

도 2는 도 1에 도시된 인덕터칩의 등가회로도,FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the inductor chip shown in FIG. 1;

도 3은 본 발명에 따른 플립칩 본딩을 이용한 하이큐 나선형 인덕터 본딩과정을 도시한 도면,3 is a diagram illustrating a high-Q spiral inductor bonding process using flip chip bonding according to the present invention;

도 4는 도 3에 도시된 인덕터칩의 구조를 나타낸 도면,4 is a view showing the structure of an inductor chip shown in FIG.

도 5는 도 4에 도시된 인버터칩의 등가회로도,5 is an equivalent circuit diagram of the inverter chip shown in FIG. 4;

도 6은 주파수에 대한 본 발명의 플립칩 인버터의 큐 값과 일반적인 나선형 인버터의 큐 값을 비교한 그래프,6 is a graph comparing a queue value of a flip chip inverter of the present invention with respect to a frequency and a queue value of a typical spiral inverter,

도 7은 본 발명에 따른 플립칩 본딩을 이용한 하이큐 나선형 인덕터 본딩방법의 동작흐름도이다.7 is an operation flowchart of a high-Q spiral inductor bonding method using flip chip bonding according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : PCB기판 11 : 패턴10: PCB substrate 11: pattern

12 : 회로 13 : 인덕터칩12 circuit 13 inductor chip

21 : 음각 30 : 본딩패드21: engraving 30: bonding pad

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플립칩 본딩을 이용한 하이큐 나선형 인덕터칩에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a high-Q spiral inductor chip using flip chip bonding according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

일반적으로 실리콘 웨이퍼상의 나선형 인덕터의 큐(quality factor)가 저하되는 이유는 인덕터칩과 교류 접지 기판간의 기생 캐패시턴스의 증가와, 표피효과(skin effect)에 의한 금속저항의 증가이다. 이러한 두가지 원인중 상기 금속저항의 증가는, 표피깊이(skin depth)가 1∼2㎛ 이하이면서 10GHz 이상의 주파수에서는 그 영향이 크게 나타나게 되어 대개의 상용 통신기기가 사용되는 수 GHz 대역에서는 기생 캐패시턴스 증가의 문제가 중요하게 된다.In general, the reason why the quality factor of the spiral inductor on the silicon wafer is lowered is the increase of the parasitic capacitance between the inductor chip and the AC ground substrate, and the increase of the metal resistance due to the skin effect. Among these two causes, the increase of the metal resistance is caused by the parasitic capacitance increase in the several GHz band where most of the commercial communication devices are used because the skin depth is 1 to 2 탆 or less and the effect is large at frequencies above 10 GHz. The problem becomes important.

도 3은 본 발명에 따른 플립칩 본딩을 이용한 하이큐 나선형 인덕터 본딩과정을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a high-Q spiral inductor bonding process using flip chip bonding according to the present invention.

동 도면에서, 도면부호 10은 PCB기판을 나타낸 것으로, 이 기판(10)상의 소정 부분에는 음각(21)이 형성되어 있고, 이 음각(21)에는 칩, 즉 인덕터칩(13)이 삽입되어 상기 기판(10)과 결합되고, 그 위에 회로(12)가 설치되게 된다.In the figure, reference numeral 10 denotes a PCB substrate, and a recess 21 is formed in a predetermined portion on the substrate 10, and a chip, that is, an inductor chip 13, is inserted into the recess 21. Coupling with the substrate 10, the circuit 12 is installed thereon.

이와 같이, 상기 회로(12)와 인덕터칩(13)간의 캐패시턴스를 감소시키기 위해 인덕터칩(13)을 회로(12)로부터 완전히 분리시켰다. 따라서, 상기 인덕터칩(13) 아래의 기판(10)은 더 이상 교류 접지로 되지 않기 때문에 기생 캐패시턴스가 거의 존재하지 않게 된다.As such, the inductor chip 13 is completely separated from the circuit 12 in order to reduce the capacitance between the circuit 12 and the inductor chip 13. Therefore, since the substrate 10 under the inductor chip 13 is no longer turned to AC ground, parasitic capacitance hardly exists.

도 4는 도 3에 도시된 인덕터칩의 구조를 나타낸 도면이다. 동 도면에서, 도면부호 30는 본딩패드를 나타낸 것으로, 이 본딩패드(30)에 의해서 인버터칩(13)은 회로(12)와 입출력 패드(도시하지 않음)에 연결된다. 여기서, 상기 인버터칩(13)은 플립칩 본딩에 의해 연결되고, 이러한 본딩과정은 인버터칩(13)이 위치할 PCB기판(10)의 소정 부분만을 음각으로 파냄으로써 회로 전체의 플립칩 본딩과 동시에 수행될 수 있게 된다.4 is a view showing the structure of the inductor chip shown in FIG. In the same figure, reference numeral 30 denotes a bonding pad, by which the inverter chip 13 is connected to a circuit 12 and an input / output pad (not shown). Here, the inverter chip 13 is connected by flip chip bonding, and this bonding process is carried out by engraving only a predetermined portion of the PCB substrate 10 on which the inverter chip 13 is to be located at the same time, and simultaneously flip chip bonding of the entire circuit. Can be performed.

도 5는 도 4에 도시된 인버터칩의 등가회로도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에서 실시된 인덕터칩(13)에서는 하단 접지에 연결된 기생 저항과 기생 캐패시터가 없어지게 되어 플립칩의 본딩에서 인덕터칩의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the inverter chip shown in FIG. 4. As shown, in the inductor chip 13 implemented in the present invention, the parasitic resistor and the parasitic capacitor connected to the bottom ground disappear, thereby improving the performance of the inductor chip in bonding of the flip chip.

도 6은 주파수에 대한 본 발명의 플립칩 인버터의 큐 값과 일반적인 나선형 인버터의 큐 값을 비교한 그래프이다. 도시된 바와 같이, 도면 부호 A1은 일반적인 나선형 인버터의 큐 값으로 주파수 증가에 따라 서서히 큐 값이 감소하는 것을 나타내고, B1은 본 발명의 플립칩 인버터의 큐 값으로 주파수 증가에 따라 비례적으로 증가하는 것을 나타낸다.FIG. 6 is a graph comparing a queue value of a flip chip inverter of the present invention and a queue value of a typical spiral inverter with respect to frequency. As shown, reference numeral A1 denotes a cue value of a typical spiral inverter, and the cue value gradually decreases with increasing frequency, and B1 is a cue value of a flip chip inverter of the present invention, which increases proportionally with increasing frequency. Indicates.

도 7은 본 발명에 따른 플립칩 본딩을 이용한 하이큐 나선형 인덕터 본딩방법의 동작흐름도이다. 먼저, 회로(12)와 인덕터칩(13)으로 이루어진 패턴(11)으로부터 상기 인덕터칩(13)을 분리시키고(S1), PCB기판(10)상의 소정 부분을 상기 인버터칩(13)이 삽입되도록 음각(21)시키며(S2), 상기 인덕터칩(13)을 상기 회로(12)와 상기 기판(10)에 연결되도록 상기 음각(21)에 삽입시키게 된다.7 is an operation flowchart of a high-Q spiral inductor bonding method using flip chip bonding according to the present invention. First, the inductor chip 13 is separated from the pattern 11 including the circuit 12 and the inductor chip 13 (S1), and a predetermined portion on the PCB substrate 10 is inserted into the inverter chip 13. The intaglio 21 is inserted (S2), and the inductor chip 13 is inserted into the intaglio 21 to be connected to the circuit 12 and the substrate 10.

한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본원의 요지와 범주를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific embodiments and can be carried out by variously modified and modified within the scope and spirit of the present application.

상기한 본 발명에 따른 플립칩 본딩을 이용한 하이큐 나선형 인덕터 본딩방법에 의하면, 플립본딩을 사용하여 공정의 변화없이 나선형 인덕터의 큐 값을 증가시킬 수 있고, 실리콘과 같은 높은 도전성 기판에서도 큐 값을 증가시킬 수 있다.According to the high-Q spiral inductor bonding method using flip chip bonding according to the present invention, it is possible to increase the cue value of the spiral inductor without changing the process by using flip bonding, and to increase the cue value even in a high conductive substrate such as silicon. You can.

Claims

Separating the inductor chip from a pattern consisting of a circuit and an inductor chip;

Engraving a predetermined portion on a PCB substrate such that the inverter chip is inserted;

Inserting the inductor chip into the intaglio so as to be connected to the circuit and the substrate; and a high-Q spiral inductor bonding method using flip chip bonding.

The method of claim 1, wherein a bonding pad is provided on the inductor chip.

The method of claim 1, wherein the inductor chip is flip chip bonded to the circuit and the substrate.