KR200296287Y1 - 반도체 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체 장치의 입출력 단자인 솔더볼이 반도체칩의 외측으로 배열되는 팬 아웃형 칩 사이즈 반도체 장치에서 열방출 성능을 향상시킬 수 있도록 부착된 히트 스프레더의 응력 집중현상을 없애 불량을 방지함은 물론, 반도체 장치에 견고하게 부착되도록 하여 신뢰성을 향상시키도록 된 것으로, 그 구성은 전자회로가 집적되어 있고, 이 전자회로의 신호를 인출하기 위한 칩패드가 구비된 반도체칩과, 상기 반도체칩의 칩패드와 연결되어 신호를 전달할 수 있는 도전성 패턴이 형성되어 있는 기판과, 상기 반도체칩의 칩패드와 상기 기판의 도전성 패턴을 전기적으로 연결하는 범프와, 상기 범프를 외부의 환경으로부터 보호하기 위한 봉지재와, 상기 반도체칩의 외측으로 위치되는 기판의 저면에 융착되어 마더보드에 실장되는 솔더볼과, 상기 기판의 솔더볼이 융착된 반대면에 접착제로 접착되어 기판을 지지 고정하는 보강재와, 상기 보강재와 상기 반도체칩의 상면에 접착수단으로 부착되어 열방출을 시키는 한편, 응력 집중현상을 없애도록 각 모서리부에는 곡률 반경을 갖도록 형성한 히트 스프레더를 포함하여서 된 반도체 장치이다.

Description

반도체 장치{Semiconductor device}

본 고안은 반도체 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 장치의 입출력 단자인 솔더볼이 반도체칩의 외측으로 배열되는 팬 아웃형 칩 사이즈(Fan-out type chip size) 반도체 장치에서 열방출 성능을 향상시킬 수 있도록 부착된 히트 스프레더의 응력 집중현상을 없애 불량을 방지함은 물론, 반도체 장치에 견고하게 부착되도록 하여 신뢰성을 향상시키도록 된 것이다.

최근의 반도체 장치는, 반도체칩의 경박단소화 추세에 따라 그 반도체칩을 마더보드(Mother board)상에 지지시켜 주는 동시에, 입출력신호를 매개해주는 반도체 장치의 크기도 반도체칩의 크기와 유사한 칩 사이즈(Chip size) 반도체 장치의 형태로 전환되고 있다.

또한, 상기 반도체칩의 외측으로 입출력 단자인 솔더볼이 배열되는 팬 아웃형 칩 사이즈 반도체 장치는, 반도체칩의 외측으로 위치된 솔더볼에 의해 기판에 발생될 수 있는 휨 등을 방지하기 위하여 보강재가 부착 고정되고, 이 보강재 및 반도체칩의 상면에 히트 스프레더를 부착하여 열방출 성능을 향상시키도록 된 것이 일반적이다.

상기와 같이 히트 스프레더가 부착된 팬 아웃형 칩 사이즈 반도체 장치의 일 예를 도 1에 도시하였으며, 이것의 구조를 간단히 설명하면 다음과 같다.

전자회로가 집적되어 있고, 이 전자회로의 신호를 인출하기 위한 칩패드가 구비된 반도체칩(1')과, 상기 반도체칩(1')의 칩패드와 연결되어 신호를 전달할 수 있는 도전성 패턴(21')이 형성되어 있는 기판(2')과, 상기 반도체칩(1')의 칩패드와 상기 기판(2')의 도전성 패턴(21')을 전기적으로 연결하는 범프(3')와, 상기 범프(3')를 외부의 환경으로부터 보호하기 위한 봉지재(4')와, 상기 반도체칩(1')의 외측으로 위치되는 기판(2')의 저면에 융착되어 마더보드(도시되지 않음)에 실장되는 솔더볼(5')과, 상기 기판(2')의 솔더볼(5')이 융착된 반대면(상면)에 접착제로 접착되어 기판(2')을 지지 고정하는 보강재(6')와, 상기 보강재(6')와 반도체칩(1')의 상면에 접착수단으로 부착되어 열방출을 시키도록 된 히트 스프레더(7')로 이루어진다.

여기서, 상기 히트 스프레더(7')는 도 2에 도시된 바와 같이 일반적인 사각형상으로 구성되어 있다.

그러나, 이러한 구성의 히트 스프레더(7')는 상기 반도체칩(1')의 상면과 상기 보강재(6')의 상면에 접착수단으로 접착시킬 때, 상기 히트 스프레더(7')가 접착되는 면이 평평한 상태로 되어 있음으로서, 그 사이에 위치하고 있던 에어가 외측으로 빠지지 못하고, 그대로 남아 있는 경우가 발생되므로 보이드가 발생될 수 있고, 이러한 보이드에 의해 접착력이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 히트 스프레더(7')는 사각형상으로 되어 있음으로서, 각 모서리부에서 응력이 집중되므로 크랙 등에 의한 불량이 발생된다.

본 고안의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안한 것으로, 반도체 장치의 입출력 단자인 솔더볼이 반도체칩의 외측으로 배열되는 팬 아웃형 칩 사이즈 반도체 장치에서 열방출 성능을 향상시킬 수 있도록 부착된 히트 스프레더에 응력 집중현상을 없애 불량을 방지함은 물론, 반도체 장치에 견고하게 부착되도록 하여 열방출 성능을 더욱 향상시켜 반도체칩의 오동작 및 반도체 장치의 크랙이나 파손을 방지할 수 있는 반도체 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 반도체 장치를 나타낸 단면도

도 2는 종래의 반도체 장치의 히트 스프레더 구조를 나타낸 사시도

도 3은 본 고안에 따른 반도체 장치를 나타낸 단면도

도 4는 본 고안에 따른 반도체 장치의 히트 스프레더 구조를 나타낸 저면 사시도

도 5는 본 고안에 따른 반도체 장치의 히트 스프레더의 요부를 나타낸 확대 평면도

도 6은 도 5의 A-A선 단면도

- 도면중 주요 부호에 대한 부호의 설명 -

1 - 반도체칩 2 - 기판

3 - 범프 4 - 봉지재

5 - 솔더볼 6 - 보강재

7 - 히트 스프레더 71 - 에어 벤트용 슬롯

이하, 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 반도체 장치를 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이 팬 아웃형 칩 사이즈 반도체 장치는 종래의 구성과 동일한 것으로, 그 구성은 전자회로가 집적되어 있고, 이 전자회로의 신호를 인출하기 위한 칩패드가 구비된 반도체칩(1)과, 상기 반도체칩(1)의 칩패드와 연결되어 신호를 전달할 수 있는 도전성 패턴(21)이 형성되어 있는 기판(2)과, 상기 반도체칩(1)의 칩패드와 상기 기판(2)의 도전성 패턴(21)을 전기적으로 연결하는 범프(3)와, 상기 범프(3)를 외부의 환경으로부터 보호하기 위한 봉지재(4)와, 상기 반도체칩(1)의 외측으로 위치되는 기판(2)의 저면에 융착되어 마더보드에 실장되는 솔더볼(5)과, 상기 기판(2)의 솔더볼(5)이 융착된 반대면에 접착제로 접착되어 기판(2)을 지지 고정하는 보강재(6)와, 상기 보강재(6)와 상기 반도체칩(1)의 상면에 접착수단으로 부착되어 열방출을 시키도록 된 히트 스프레더(7)로 이루어진다.

여기서, 상기 히트 스프레더(7)는 도 4와 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 대략 사각형상으로 이루어지되, 상기 각 모서리에는 도 5에서와 같이 응력집중 현상을 방지하도록 곡률 반경(R1)(R2)이 형성되어 있다.

또한, 상기 히트 스프레더(7)는 보강재(6)와 부착되는 일면에 상기 곡률 반경(R2)에서 대각선 방향으로 중심을 향하는 에어 벤트용 슬롯(71)을 형성하여 상기히트 스프레더(7)를 부착시 상기 보강재(6)와 히트 스프레더(7)의 사이에서 발생되는 보이드를 방지하도록 함으로서 보다 견고한 부착이 이루어지도록 하였다.

이때, 상기 에어 벤트용 슬롯(71)은 상기 곡률반경(R2)에서 대각선 방향으로 형성하지 않고, 상기 히트 스프레더(7)의 사면에서부터 중심을 향하여 형성하여도 됨은 물론이다.

또한, 상기와 같은 히트 스프레더(7)는, 열도전성이 우수한 금속재질로 형성하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 니켈(Ni)이 플레이팅 된 구리(Cu)로 형성하는 것이 가장 이상적이다.

이와 같이 구성된 본 고안은, 상기 히트 스프레더(7)를 보강재(6)와 반도체칩(1)에 접착수단으로 부착시킬 때, 상기 히트 스프레더(7)에는 에어 벤트용 슬롯(71)이 중심을 향하여 형성되어 있음으로서, 상기 히트 스프레더(7)와 보강재(6)의 접착면 사이에 위치하고 있는 에어가 상기 슬롯(71)에 의하여 외측으로 빠짐으로고, 보이드가 발생되지 않아 접착력을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 히트 스프레더(7)의 각 모서리부를 없앰으로서, 즉 히트 스프레더(7)의 각 모서리부에 곡률 반경(R1)(R2)을 갖도록 형성함으로서, 이 부분에서의 응력집중 현상은 발생되지 않아 반도체 장치의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.

따라서, 상기 반도체칩(1)에서 발생된 열이 히트 스프레더(7)에 의해 외부로 방출될 때, 상기 히트 스프레더(7)에는 응력집중 현상이 없게 되므로, 열방출을 보다 신속하게 외부로 방출할 수 있어 반도체 장치의 수명을 연장시킬 수 있는 등의 효과도 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 고안에 의한 반도체 장치에 의하면, 반도체칩에서 발생되는 열을 히트 스프레더에 의해 외부로 방출시 상기 히트 스프레더에 응력 집중현상을 방지하여 신뢰성을 향상시키고, 또 상기 히트 스프레더를 견고히 부착하여 계면박리 및 크랙이나 파손을 방지할 수 있는 등의 이점이 있다.

Claims (2)

1. 전자회로가 집적되어 있고, 이 전자회로의 신호를 인출하기 위한 칩패드가 구비된 반도체칩(1)과;

   상기 반도체칩(1)의 칩패드와 연결되어 신호를 전달할 수 있는 도전성 패턴(21)이 형성되어 있는 기판(2)과;

   상기 반도체칩(1)의 칩패드와 상기 기판(2)의 도전성 패턴(21)을 전기적으로 연결하는 범프(3)와;

   상기 범프(3)를 외부의 환경으로부터 보호하기 위한 봉지재(4)와;

   상기 반도체칩(1)의 외측으로 위치되는 기판(2)의 저면에 융착되어 마더보드에 실장되는 솔더볼(5)과;

   상기 기판(2)의 솔더볼(5)이 융착된 반대면에 접착제로 접착되어 기판(2)을 지지 고정하는 보강재(6)와;

   상기 보강재(6)와 상기 반도체칩(1)의 상면에 접착수단으로 부착되어 열방출 을 시키는 한편, 응력 집중현상을 없애도록 각 모서리부에는 곡률 반경(R1)(R2)을 갖도록 형성하여서 된 히트 스프레더(7)를, 포함하여서 된 반도체 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 히트 스프레더(7)의 보강재(6)와 접촉하는 일면에는 다수개의 에어 벤트용 슬롯(71)을 더 형성하여서 된 반도체 장치.