KR20000031820A - 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판의 제조 방법과 이를 이용한 반도체패키지 - Google Patents

Abstract

이 발명은 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판의 제조 방법과 이를 이용한 반도체패키지에 관한 것으로,

솔더볼을 입출력단자로 사용하는 볼그리드어레이형 반도체패키지에서 인쇄회로기판과 히트싱크가 일체화되어 열방출 성능을 대폭 향상시키기 위해, 다수의 입출력패드가 형성된 반도체칩과; 상기 반도체칩의 저면에 접착제로 접착되어 있으며, 그 반도체칩의 접착된 영역의 외주연으로는 다수의 도전성 비아홀이 형성되어 있는 대략 판상의 히트싱크와; 상기 반도체칩이 접착된 영역의 외주연인 상기 히트싱크에 수지기판이 접착제로 접착되어 있고, 그 수지기판상에는 본드핑거, 연결부 등의 회로패턴이 형성되어 있으며, 상기 본드핑거를 제외한 수지기판 표면에는 솔더마스크가 코팅되어 있으며, 상기 히트싱크의 도전성 비아홀이 수지기판을 관통한채 연장되어 상기 연결부에 연결되어 있는 제1인쇄회로기판과; 상기 히트싱크의 저면에 수지기판이 접착제로 접착되어 있고, 그 수지기판의 저면에는 솔더볼랜드 등의 회로패턴이 형성되어 있으며, 상기 솔더볼랜드를 제외한 표면에는 솔더마스크가 코팅되어 있으며, 상기 히트싱크의 도전성 비아홀이 수지기판을 관통한채 연장되어 상기 솔더볼랜드에 연결되어 있는 제2인쇄회로기판과; 상기 반도체칩의 입출력패드와 제1인쇄회로기판의 본드핑거를 전기적으로 접속시키는 도전성와이어와; 상기 반도체칩, 도전성와이어 등을 외부 환경으로부터 보호하기 위해 상기 제1인쇄회로기판 상면을 봉지하는 봉지재와; 상기 제2인쇄회로기판의 솔더볼랜드에 융착된 다수의 솔더볼을 포함하여 이루어진 인쇄회로기판과 히트싱크가 일체화된 반도체패키지.

Description

인쇄회로기판 및 인쇄회로기판의 제조 방법과 이를 이용한 반도체패키지

본 발명은 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판의 제조 방법과 이를 이용한 반도체패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면 솔더볼을 입출력단자로 사용하는 볼그리드어레이형 반도체패키지에서 인쇄회로기판과 히트싱크가 일체화되어 열방출 성능을 대폭 향상시킬 수 있는 인쇄회로기판 및 그 제조 방법과 이 인쇄회로기판을 이용한 반도체패키지에 관한 것이다.

통상 볼그리드어레이형 반도체패키지는 인쇄회로기판을 중심으로 일면에는 반도체칩을 접착하고 타면에는 마더보드(Mother board)에 실장되는 솔더볼을 융착함으로써 다수의 입출력단자를 확보할 수 있는 반도체패키지를 말한다.

이러한 반도체패키지에 사용되는 반도체칩은 최근 집적기술 및 제조장비의 발달로 인해 전력회로의 고성능화, 클럭(Clock) 주파수의 증가 및 회로기능이 확대됨으로써 점차 그 반도체칩의 작동중 발생하는 열이 증가하고 있는 추세 있다.

상기와 같이 반도체칩의 작동중 발생하는 열이 증가하게 되면 반도체칩의 전기적 성능의 저하는 물론 반도체칩의 기능이 마비됨으로서 결국 상기 반도체칩을 채용한 반도체패키지 또는 전자부품의 기능이 정지되는 문제가 발생하게 된다.

따라서 상기와 같이 반도체칩에서 발생하는 열을 외부로 신속히 방출하기 위해 통상 그 반도체칩의 저면이나 상면에 히트싱크 또는 히트스프레더(Heat spreader) 등의 열방출 수단이 부착된 반도체패키지가 개발되고 있다.

도1은 상기와 같이 열방출 수단으로서 히트싱크(30')가 인쇄회로기판(10')의 관통부(17')에 삽입된 반도체패키지(100')의 일례를 도시한 단면도이며, 이를 참조하여 그 구조 및 작용을 간단히 설명하면 다음과 같다.

다수의 전자회로가 집적되어 있고 표면에는 입출력패드(2')가 형성되어 있는 반도체칩(1')이 중앙에 위치되어 있고, 상기 반도체칩(1')의 저면에는 접착제(3')가 개재되어 히트싱크(30')가 접착되어 있다. 상기 히트싱크(30')는 통상 열도전성이 양호한 구리(Cu), 텅스텐(W), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금을 이용하여 제조되고 있으며, 상기 히트싱크(30')의 하단부에는 외부로 더 연장되어 돌출된 돌출턱(31')이 형성되어 있으며, 이 히트싱크(30') 전체는 인쇄회로기판(10')의 관통부(17')에 삽입되어 있는 형태를 한다.

상기 인쇄회로기판(10')은 중앙의 수지기판(15')을 중심으로 그 상부에 상기 히트싱크(30')의 상부면(즉 반도체칩(1')이 접착된 면)을 중심으로 그 외곽을 향하여 본드핑거(11'), 연결부(12') 등의 회로패턴이 형성되어 있고, 하부에는 상기 히트싱크(30')의 하부면을 중심으로 그 외곽에 솔더볼랜드(13')가 방사상으로 형성되어 있다. 물론 상기 회로패턴을 이루는 본드핑거(11'), 연결부(12') 및 솔더볼랜드(13')는 구리 등의 도전성 계열이며, 상기 수지기판(15') 상부의 연결부(12')와 하부의 솔더볼랜드(13')는 도전성비아홀(14')로 연결되어 있다. 그리고, 상기 히트싱크(30')의 상하면, 본드핑거(11') 및 솔더볼랜드(13')를 제외한 수지기판(15')의 상,하부 표면은 솔더마스크(16')로 코팅되어 외부 환경으로부터 상기 회로패턴 등이 보호될 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 반도체칩(1')의 입출력패드(2')는 인쇄회로기판(10')의 상면에 형성된 본드핑거(11')와 도전성와이어(4')로 연결되어 있으며, 상기 반도체칩(1') 및 도전성와이어(4')를 외부 환경으로부터 보호하기 위해 인쇄회로기판(10') 상면이 봉지재(20')로 봉지되어 있다.

또한 상기 인쇄회로기판(10') 하면에 형성된 솔더볼랜드(13')에는 솔더볼(40')이 융착되어 마더보드(도시되지 않음)에 실장되어 반도체칩(1') 및 마더보드간에 소정의 전기적 신호를 매개할 수 있도록 되어 있다.

이러한 구성의 종래 반도체패키지(100')에서 반도체칩(1')의 작동중 발생되는 열은 히트싱크(30')를 통하여 저면의 대기로 발산되거나, 또는 상기 히트싱크(30'), 인쇄회로기판(10'), 솔더볼(40') 등을 통하여 외부로 방출될 수 있도록 도모하고 있다.

그러나 전술한 바와 같이 최근의 반도체칩은 그 성능의 향상으로 인해 반도체칩의 작동중 발생하는 열이 더욱 증가하는 추세에 있으나, 그 반도체칩으로부터 열을 흡수하여 외부로 방출하는 히트싱크의 부피 및 용량은 한정되어 있음으로써 열방출 성능의 한계점을 드러내고 있다. 즉, 인쇄회로기판의 일정 영역에 소정의 관통부가 형성되고, 그 관통부 내측에만 한정된 크기의 히트싱크가 결합되어 있기 때문이다.

한편, 상기 히트싱크의 크기를 무조건적으로 크게 할 경우 인쇄회로기판의 표면적이 적어짐으로써 그만큼 회로패턴의 설계 여유도가 적어지게 되며 또한 최종 입출력단자인 솔더볼의 갯수도 감소되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 솔더볼을 입출력단자로 사용하는 볼그리드어레이형 반도체패키지에서 인쇄회로기판과 히트싱크를 일체화함과 동시에 그 히트싱크의 넓이가 대략 인쇄회로기판의 넓이와 비슷하게 되도록 함으로써 열방출 성능을 대폭 향상시킴은 물론 회로패턴의 설계 여유도를 전혀 저하시키지 않는 인쇄회로기판 및 그 인쇄회로기판의 제조 방법과 이를 이용한 반도체패키지를 제공하는데 있다.

도1은 종래의 반도체패키지를 도시한 단면도이다.

도2a 및 도2b는 본 발명의 인쇄회로기판과 히트싱크가 일체로 된 반도체패키지를 도시한 단면도이다.

도3a 및 도3c는 본 발명의 반도체패키지에서 인쇄회로기판에 일체로 형성될 수 있는 여러 히트싱크의 예를 도시한 단면도이다.

도4a 내지 도4g는 본 발명의 반도체패키지에서 인쇄회로기판과 히트싱크를 일체화 시키는 방법을 도시한 순차 설명도이다.

- 도면중 주요 부호에 대한 설명 -

100, 101 ; 본 발명에 의한 반도체패키지

100' ; 종래의 반도체패키지

1 ; 반도체칩 2 ; 입출력패드

3 ; 접착제 10 ; 제1인쇄회로기판

11 ; 수지기판 12 ; 본드핑거(Bond finger)

13 ; 연결부 20 ; 제2인쇄회로기판

21 ; 수지기판 22 ; 솔더볼랜드(Solder ball land)

30 ; 비아홀(Via hole) 40 ; 솔더마스크(Solder mask)

50 ; 히트싱크(Heat sink) 51 ; 하부 돌출부

52 ; 상부 돌출부 53 ; 제1천공부

54 ; 제2천공부 55 ; 폐색부

56 ; 수지 60 ; 봉지재

70 ; 솔더볼 80 ; 도전성와이어

90 ; 원시 인쇄회로기판 91 ; 구리박막

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 인쇄회로기판은 다수의 도전성 비아홀이 형성되어 있는 판상의 히트싱크와; 상기 히트싱크에 수지기판이 접착제로 접착되어 있고, 그 수지기판상에는 본드핑거, 연결부 등의 회로패턴이 형성되어 있으며, 상기 본드핑거를 제외한 수지기판 표면에는 솔더마스크가 코팅되어 있으며, 상기 히트싱크의 도전성 비아홀이 수지기판을 관통한채 연장되어 상기 연결부에 연결되어 있는 제1인쇄회로기판과; 상기 히트싱크의 저면에 수지기판이 접착제로 접착되어 있고, 그 수지기판의 저면에는 솔더볼랜드 등의 회로패턴이 형성되어 있으며, 상기 솔더볼랜드를 제외한 표면에는 솔더마스크가 코팅되어 있으며, 상기 히트싱크의 도전성 비아홀이 수지기판을 관통한채 연장되어 상기 솔더볼랜드에 연결되어 있는 제2인쇄회로기판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 히트싱크에 형성된 도전성 비아홀의 외주연으로는 그 비아홀이 히트싱크와 전기적으로 도전되지 않토록 수지가 비아홀의 외주연을 감싸고 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 제조 방법은 금속성 재질의 히트싱크에 다수의 제1천공부를 형성하는 천공 단계와; 상기 히트싱크의 제1천공부를 수지로 폐색하여 폐색부를 형성하는 수지폐색 단계와; 상기 히트싱크의 상하부에 구리박막이 입혀진 원시 인쇄회로기판을 각각 접착제로 접착하는 원시 인쇄회로기판 접착 단계와; 상기 히트싱크 및 상하면에 접착된 원시 인쇄회로기판을 천공하되, 상기 히트싱크에 형성된 폐색부를 관통하여 형성하고, 또한 상기 폐색부의 구경보다 작은 구경을 갖도록 제2천공부를 형성하는 제2천공 단계와; 상기 제2천공부에 무전해도금 및 전해도금 방법을 통하여 상하의 인쇄회로기판이 서로 전기적으로 통전가능하게 하는 비아홀 형성 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

마지막으로 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 반도체패키지는 다수의 입출력패드가 형성된 반도체칩과; 상기 반도체칩의 저면에 접착제로 접착되어 있으며, 그 반도체칩의 접착된 영역의 외주연으로는 다수의 도전성 비아홀이 형성되어 있는 대략 판상의 히트싱크와; 상기 반도체칩이 접착된 영역의 외주연인 상기 히트싱크에 수지기판이 접착제로 접착되어 있고, 그 수지기판상에는 본드핑거, 연결부 등의 회로패턴이 형성되어 있으며, 상기 본드핑거를 제외한 수지기판 표면에는 솔더마스크가 코팅되어 있으며, 상기 히트싱크의 도전성 비아홀이 수지기판을 관통한채 연장되어 상기 연결부에 연결되어 있는 제1인쇄회로기판과; 상기 히트싱크의 저면에 수지기판이 접착제로 접착되어 있고, 그 수지기판의 저면에는 솔더볼랜드 등의 회로패턴이 형성되어 있으며, 상기 솔더볼랜드를 제외한 표면에는 솔더마스크가 코팅되어 있으며, 상기 히트싱크의 도전성 비아홀이 수지기판을 관통한채 연장되어 상기 솔더볼랜드에 연결되어 있는 제2인쇄회로기판과; 상기 반도체칩의 입출력패드와 제1인쇄회로기판의 본드핑거를 전기적으로 접속시키는 도전성와이어와; 상기 반도체칩, 도전성와이어 등을 외부 환경으로부터 보호하기 위해 상기 제1인쇄회로기판 상면을 봉지하는 봉지재와; 상기 제2인쇄회로기판의 솔더볼랜드에 융착된 다수의 솔더볼을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하여 본 발명에 의한 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판의 제조 방법과 이를 이용한 반도체패키지는 반도체칩으로부터 열을 흡수하여 외부로 방출하는 히트싱크의 부피 및 크기가 인쇄회로기판의 부피 및 크기와 유사해짐으로써 열방출 성능이 극대화된다.

또한 상기 히트싱크의 크기가 인쇄회로기판의 크기와 유사함에도 불구하고 종래와 같이 인쇄회로기판의 표면적은 동일하거나 더 커짐으로써 회로패턴의 설계 여유도가 더 커짐과 동시에 최종 입출력단자인 솔더볼의 갯수도 증가된다.

이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저 도2a 및 도2b는 본 발명의 인쇄회로기판을 이용한 반도체패키지(100,101)를 도시한 단면도로서, 반도체패키지 및 인쇄회로기판의 구조를 동시에 설명한다.

도시된 바와 같이 상부 표면에는 다수의 입출력패드(2)가 형성된 반도체칩(1)이 중앙부에 위치되어 있으며, 상기 반도체칩(1)의 저면에는 접착제(3)로 히트싱크(50)가 접착되어 있되, 상기 반도체칩(1)의 접착된 영역의 외주연으로는 다수의 도전성 비아홀(30)이 형성되어 있다.

상기 히트싱크(50)는 열도전성이 뛰어난 구리(Cu), 텅스텐(W), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금인 금속 분말을 열압착하여 소정 형상으로 제조하는 소결(燒結) 방법, 금속 원판에 화학 용액을 가하여 소정 형상으로 만드는 에칭(Etching) 또는 금속 원판을 프레스에 넣어서 일정 형상으로 가공하는 스템핑(Stemping) 방법 등을 이용하여 제조한다.

또한 상기 히트싱크(50)의 형태는 여러가지로 가능한데, 예를 들면 도2a에 도시된 바와 같이 반도체칩(1)이 접착된 영역의 반대면인 히트싱크(50) 저면에 하부로 연장되어 돌출된 하부돌출부(51)를 형성하고, 상기 하부돌출부(51)의 단부는 공기중으로 노출되도록 할 수 있다. 또한 도2b에 도시된 바와 같이 상기 히트싱크(50)의 하부돌출부(51)는 그 단부가 아직 설명하지 않은 제2인쇄회로기판(20)의 표면보다 더 하부로 돌출되도록 함으로써 차후 마더보드(Mother board)에 솔더페이스트(Solder paste)로 연결하여 반도체칩(1)의 열을 마더보드쪽으로 방출시킬 수도 있다.

더불어, 도3a 및 도3c에 도시된 바와 같이 상기 히트싱크(50)는 그 저면에 하부돌출부(51)를 형성시킴과 동시에 반도체칩(1)의 접착영역인 상부의 소정영역을 더 돌출시킨 상부돌출부(52)를 형성시키는 것도 가능하다. 또는 상기 히트싱크(50)의 반도체칩(1) 접착 영역만을 상부로 돌출시켜 상부돌출부(52)만을 형성하는 것도 가능하며, 마지막으로 평판형으로 형성하는 것도 가능하다.

다음으로 상기 히트싱크(50)에 형성된 도전성 비아홀(30)의 외주연으로는 그 비아홀(30)이 히트싱크(50)와 전기적으로 도전되지 않토록 절연성 수지(56)가 비아홀(30)의 외주연을 감싸고 있다. 이는 차후 설명할 인쇄회로기판의 제조 방법에서 상세히 설명한다.

이어서 상기 반도체칩(1)이 접착된 영역의 외주연인 상기 히트싱크(50) 상면에는 제1인쇄회로기판(10)이 접착되어 있으며, 이를 설명하면 다음과 같다.

최저면에는 수지기판(11)이 접착제(도시되지 않음)에 의해 상기 히트싱크(50) 상면에 접착되어 있고, 상기 수지기판(11)상에는 본드핑거(12), 연결부(13) 등의 도전성 회로패턴이 형성되어 있다. 상기 본드핑거(12)를 제외한 수지기판(11) 표면에는 절연성의 솔더마스크(40)가 코팅되어 상기 회로패턴을 외부의 먼지나 습기, 기계적 충격 등으로부터 보호할 수 있도록 되어 있다. 또한 상기 히트싱크(50)의 도전성 비아홀(30)이 상기 수지기판(11)을 관통한채 연장되어 상기 연결부(13)에 연결됨으로써 전기적으로 통전 가능하게 되어 있다.

여기서 상기 본드핑거(12)에는 은(Ag) 등이 도금되어 차후 도전성와이어(80) 등이 확고히 본딩될 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 히트싱크(50)의 하면에도 제2인쇄회로기판(20)이 접착되어 있으며, 이를 설명하면 다음과 같다.

즉, 히트싱크(50)의 저면에는 접착제(도시되지 않음)가 개재되어 수지기판(21)이 접착제(3)로 접착되어 있고, 그 수지기판(21)의 저면에는 솔더볼랜드(22) 등의 도전성 회로패턴이 형성되어 있다. 상기 솔더볼랜드(22)를 제외한 표면에는 절연성의 솔더마스크(40)가 코팅되어 있으며, 상기 히트싱크(50)의 도전성 비아홀(30)이 수지기판(21)을 관통한채 연장되어 상기 솔더볼랜드(22)에 연결되어 전기적으로 통전 가능하게 되어 있다.

여기서 상기 솔더볼랜드(22)에는 금(Au) 및 니켈(Ni) 등이 도금되어(도시되지 않음) 차후 솔더볼(70)이 확고하게 융착될 수 있도록 도모하고 있다.

또한 상기 제1인쇄회로기판(10)에서 도면으로 도시하지는 않았지만 그 상면뿐만 아니라 하면에도 도전성 회로패턴 예를 들면 연결부 등을 형성할 수 있다. 또한 상기 제2인쇄회로기판도 그 하면뿐만 아니라 상면에도 도전성 회로패턴 예를 들면 연결부 등을 형성함으로써 회로패턴의 밀도를 극대화하는 것이 가능하다. 물론 상기 회로패턴들은 접착제에 의해 히트싱크와 전기적으로 절연된다.

다음으로 상기 반도체칩(1)의 입출력패드(2)와 제1인쇄회로기판(10)의 본드핑거(12)는 도전성와이어(80) 바람직하기로는 골드와이어(Au wire) 또는 알루미늄와이어(Al wire) 등에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 따라서 반도체칩(1)의 전기적 신호는 도전성와이어(80), 본드핑거(12), 연결부(13), 비아홀(30) 및 솔더볼랜드(22)로 도통되는 것이 가능하다.

또한, 상기 제1인쇄회로기판(10)의 상면, 반도체칩(1) 및 도전성와이어(80) 등은 봉지재(60) 바람직하기로는 액상봉지재(Glop top) 또는 에폭시몰딩컴파운드(Epoxy molding compound) 등에 의해 봉지됨으로써 외부의 먼지, 습기 및 기계적 충격 등으로부터 보호되도록 되어 있다.

마지막으로 상기 제2인쇄회로기판(20)의 솔더볼랜드(22)에는 솔더볼(70)이 융착됨으로서 차후 마더보드(Mother board)에 융착가능하게 되어 있다.

이와 같이 인쇄회로기판(10,20)과 일체화된 히트싱크(50)는 그 부피 및 용량이 인쇄회로기판(10,20)의 부피 및 용량과 유사하게 형성됨으로써 반도체칩(1)의 열을 그만큼 신속하게 흡수하여 외부로 방출할 수 있게 된다. 또한 히트싱크(50)의 노출되는 영역도 저면에만 한정되는 것이 아니라 측면에까지 연장됨으로써 더욱 더 많은 열을 외부로 신속히 방출할 수 있게 된다. 그리고 상기 히트싱크(50)의 저면을 하부로 연장시킴과 동시에 솔더페이스트를 이용하여 인쇄회로기판에 접착시킴으로써 반도체칩(1)의 열을 마더보드쪽으로 방출하는 것도 가능하게 된다.

더불어 인쇄회로기판(10,20)의 상,하면에 대한 표면적도 종래와 같거나 또는 더 커짐으로써 회로패턴의 밀도를 증가시키는 것이 가능하고, 따라서 솔더볼랜드(22) 및 솔더볼(70)의 갯수를 더욱더 많이 확보할 수 있게 된다.

다음으로 도4a 내지 도4g를 참조하여 본 발명에 의한 인쇄회로기판과 히트싱크를 일체화시키는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 열도전성의 우수한 금속성 재질 예를 들면, 구리, 텅스텐, 니켈 또는 이들의 합금체인 평판형의 히트싱크(50)에 다수의 제1천공부(53)를 형성한다.(도4a)

여기서, 상기 천공 작업은 통상 드릴링(Drilling), 펀칭(Punching), 에칭(Etching) 또는 레이저(Laser) 가공에 의해 실시할 수 있다.

이어서, 상기 히트싱크(50)의 제1천공부(53)를 수지(56) 바람직하기로는 전기적 절연성이 우수하고 열도전성이 뛰어난 폴리이미드(Polyimide) 등의 고분자 수지를 이용하여 상기 제1천공부(53)를 폐색(閉塞)하여 폐색부(55)를 형성한다.(도4b)

이어서 상기 히트싱크(50)의 상하부에 구리박막(91)이 입혀진 원시 인쇄회로기판(90,아직 회로패턴 등이 형성되지 않음)을 각각 접착제(도시되지 않음)를 개재하여 접착한다.(도4c)

계속해서, 상기 히트싱크(50) 및 상하면에 접착된 원시 인쇄회로기판(90)을 천공하되, 상기 히트싱크(50)에 기 형성된 폐색부(55)를 관통하도록 하고, 또한 상기 폐색부(55)의 구경보다 작은 구경을 갖도록 제2천공부(54)를 형성한다.(도4d)

상기 천공 작업도 마찬가지로 드릴링(Drilling), 펀칭(Punching), 에칭(Etching) 또는 레이저(Laser) 가공에 의해 실시한다.

이어서 상기 제2천공부(54)에 무전해 도금 및 전해 도금 방법을 이용하여 상하의 인홰회로기판(10,20)이 서로 전기적으로 통전가능하게 비아홀(30)을 형성한다.(도4e)

즉, 제2천공부(54)의 내벽에 PTH(Plated-Through Hole)의 형태로 히트싱크(50)를 중심으로 상,하면의 인쇄회로기판(10,20)이 전기적으로나 기계적으로 연결되도록 비아홀(30)을 형성한다. 이를 좀더 자세히 설명하면, 상기 비아홀(30)은 먼저 무전해도금(Electroless Plating)으로 수μm 형성한후에 전해도금(Electrolytic Plating)으로 약 10∼20μm 두께로 형성함으로써 그 상,하면의 인쇄회로기판(10,20)이 상기 비아홀(30)을 통하여 통전되도록 하는 것이다.

이때 상기 비아홀(30)의 외주연으로는 전기적 절연성의 수지(56)가 감싸고 있음으로 상기 히트싱크(50)와는 전기적으로 도전되지 않는다.

이와 같이 함으로써 상기 인쇄회로기판(10,20)과 히트싱크(50)의 일체화 작업이 우선 완료되며, 다음으로 상기 인쇄회로기판(10,20)의 표면에 회로패턴을 형성하는 방법은 종래와 같다.

즉, 상기 히트싱크(50)의 상하면에 접착된 원시 인쇄회로기판(90)의 구리박막(91)을 통상의 포토마스킹(Photo masking) 및 에칭(Etching) 방법을 이용하여 본드핑거(12), 연결부(13) 및 솔더볼랜드(22) 등의 회로패턴을 형성한다.(도4f)

이어서, 원시 인쇄회로기판(90)의 본드핑거(12), 솔더볼랜드(22)를 제외한 표면에는 절연성의 고분자 수지인 솔더마스크(40)를 이용하여 코팅한다.(도4g)

이와 같은 작업이 끝나면 완전한 인쇄회로기판의 제조가 완료된 상태이며, 이 인쇄회로기판에 반도체칩(1)을 접착하고, 상기 반도체칩(1)과 제1인쇄회로기판(10)의 본드핑거(12)를 도전성와이어(80)로 본딩하며, 상기 반도체칩(1) 및 도전성와이어(80)를 봉지재(60)로 감싸고, 마지막으로 상기 제2인쇄회로기판(20)의 솔더볼랜드(22)에 솔더볼(70)을 융착함으로써 반도체패키지(100,101)가 제조된다.

이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 여기에만 한정되지 않고 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 변형된 실시예도 가능할 것이다.

따라서 본 발명에 의한 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판의 제조 방법과 이를 이용한 반도체패키지에 의하면 반도체칩으로부터 열을 흡수하여 외부로 방출하는 히트싱크의 부피 및 크기가 인쇄회로기판의 부피 및 크기와 유사해짐으로써 열방출 성능이 극대화되는 효과가 있다.

또한 상기 히트싱크의 크기가 인쇄회로기판의 크기와 유사함에도 불구하고 종래와 같이 인쇄회로기판의 표면적은 동일하거나 더 커짐으로써 회로패턴의 설계 여유도가 더 커짐과 동시에 최종 입출력단자인 솔더볼의 갯수도 더욱 많이 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 다수의 도전성 비아홀이 형성되어 있는 판상의 히트싱크와;

   상기 히트싱크에 수지기판이 접착제로 접착되어 있고, 그 수지기판상에는 본드핑거, 연결부 등의 회로패턴이 형성되어 있으며, 상기 본드핑거를 제외한 수지기판 표면에는 솔더마스크가 코팅되어 있으며, 상기 히트싱크의 도전성 비아홀이 수지기판을 관통한채 연장되어 상기 연결부에 연결되어 있는 제1인쇄회로기판과;

   상기 히트싱크의 저면에 수지기판이 접착제로 접착되어 있고, 그 수지기판의 저면에는 솔더볼랜드 등의 회로패턴이 형성되어 있으며, 상기 솔더볼랜드를 제외한 표면에는 솔더마스크가 코팅되어 있으며, 상기 히트싱크의 도전성 비아홀이 수지기판을 관통한채 연장되어 상기 솔더볼랜드에 연결되어 있는 제2인쇄회로기판을 포함하여 이루어진 인쇄회로기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 히트싱크에 형성된 도전성 비아홀의 외주연으로는 그 비아홀이 히트싱크와 전기적으로 도전되지 않토록 수지가 비아홀의 외주연을 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
3. 금속성 재질의 히트싱크에 다수의 제1천공부를 형성하는 천공 단계와;

   상기 히트싱크의 제1천공부를 수지로 폐색하여 폐색부를 형성하는 수지폐색 단계와;

   상기 히트싱크의 상하부에 구리박막이 입혀진 원시 인쇄회로기판을 각각 접착제로 접착하는 원시 인쇄회로기판 접착 단계와;

   상기 히트싱크 및 상하면에 접착된 원시 인쇄회로기판을 천공하되, 상기 히트싱크에 형성된 폐색부를 관통하여 형성하고, 또한 상기 폐색부의 구경보다 작은 구경을 갖도록 제2천공부를 형성하는 제2천공 단계와;

   상기 제2천공부에 무전해도금 및 전해도금 방법을 통하여 상하의 인쇄회로기판이 서로 전기적으로 통전가능하게 하는 비아홀 형성 단계를 포함하여 이루어진 인쇄회로기판의 제조 방법.
4. 다수의 입출력패드가 형성된 반도체칩과;

   상기 반도체칩의 저면에 접착제로 접착되어 있으며, 그 반도체칩의 접착된 영역의 외주연으로는 다수의 도전성 비아홀이 형성되어 있는 대략 판상의 히트싱크와;

   상기 반도체칩이 접착된 영역의 외주연인 상기 히트싱크에 수지기판이 접착제로 접착되어 있고, 그 수지기판상에는 본드핑거, 연결부 등의 회로패턴이 형성되어 있으며, 상기 본드핑거를 제외한 수지기판 표면에는 솔더마스크가 코팅되어 있으며, 상기 히트싱크의 도전성 비아홀이 수지기판을 관통한채 연장되어 상기 연결부에 연결되어 있는 제1인쇄회로기판과;

   상기 히트싱크의 저면에 수지기판이 접착제로 접착되어 있고, 그 수지기판의 저면에는 솔더볼랜드 등의 회로패턴이 형성되어 있으며, 상기 솔더볼랜드를 제외한 표면에는 솔더마스크가 코팅되어 있으며, 상기 히트싱크의 도전성 비아홀이 수지기판을 관통한채 연장되어 상기 솔더볼랜드에 연결되어 있는 제2인쇄회로기판과;

   상기 반도체칩의 입출력패드와 제1인쇄회로기판의 본드핑거를 전기적으로 접속시키는 도전성와이어와;

   상기 반도체칩, 도전성와이어 등을 외부 환경으로부터 보호하기 위해 상기 제1인쇄회로기판 상면을 봉지하는 봉지재와;

   상기 제2인쇄회로기판의 솔더볼랜드에 융착된 다수의 솔더볼을 포함하여 이루어진 반도체패키지.
5. 제1항에 있어서, 상기 반도체칩이 접착된 영역의 반대면인 히트싱크 저면에는 하부로 연장되어 돌출된 하부돌출부가 형성되어 있고, 상기 하부돌출부의 단부는 외부로 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체패키지.
6. 제5항에 있어서, 상기 히트싱크의 하부돌출부는 그 단부가 제2인쇄회로기판의 표면보다 더 하부로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체패키지.
7. 제5항에 있어서, 상기 히트싱크는 반도체칩의 접착영역이 상부로 돌출되어 상부돌출부가 더 형성된 것을 특징으로 하는 반도체패키지.
8. 제4항에 있어서, 상기 히트싱크는 반도체칩의 접착영역이 상부로만 돌출되어 상부돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체패키지.