KR20030015653A - Stacked chip scale package and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 적층 칩 스케일 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 칩 스케일 패키지를 적층하여 메모리 제품의 고집적화, 소형화 및 박형화를 실현시킬 수 있는 적층 칩 스케일 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laminated chip scale package and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a laminated chip scale package and a method of manufacturing the same, which can realize a high integration, miniaturization and thinning of a memory product by stacking a conventional chip scale package. .
현재 반도체 패키지의 크기를 줄여 경박단소화함과 동시에 고집적화 및 고성능화를 이룰 수 있는 칩 스케일 패키지(chip scale package)가 사용 중에 있는데, 이 칩 스케일 패키지는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전자회로가 집적되어 있는 반도체칩(1), 상면에 칩(1)을 부착하기 위한 엘라스토머(2)가 부착되고 하면에 구리 패턴(5) 및 구리 패턴(5)을 보호하기 위한 레지스터(7)가 도포된 폴리이미드 테입(3), 칩(1)과 구리 패턴(5)을 전기적으로 연결하여 신호를 전달하는 와이어(4), 구리 패턴(5)과 연결되어 외부로 신호를 전달할 수 있도록 구리 패턴(5)의 일면에 융착된 복수개의 솔더볼(9), 및 칩(1)과 그외 주변구성품을 외부의 산화 및 부식으로 부터 보호하기 위하여 그 외부를 감싼 수지 봉지재(6)로 구성된다.Currently, a chip scale package is being used that can reduce the size of a semiconductor package, reduce its size, and achieve high integration and high performance. As shown in FIG. The integrated semiconductor chip 1, an elastomer 2 for attaching the chip 1 to the upper surface, and a copper pattern 5 and a resistor 7 for protecting the copper pattern 5 are coated on the lower surface. Polyimide tape (3), the wire (4) to electrically connect the chip (1) and the copper pattern (5) to transmit a signal, the copper pattern (5) is connected to the copper pattern (5) to transmit a signal to the outside It consists of a plurality of solder balls (9) fused to one side of the) and the resin encapsulant (6) wrapped around the outside to protect the chip (1) and other peripheral components from external oxidation and corrosion.
또한, 메모리 집적도 향상 및 다기능화를 위해 복수의 칩을 다양한 형태로 적층하는 방법이라든지 이미 완성된 패키지를 적층하는 방법 등을 이용하여 적층패키지를 제조하고 있다.In addition, the stack package is manufactured by stacking a plurality of chips in various forms or stacking a completed package in order to improve memory density and multifunction.
그러나, 지금까지의 적층 패키지들은 대부분 단품 플라스틱 패키지를 이용하여 제조되었으며, 최근들어 칩 스케일 패키지에 적층 기술을 적용하기 위해 각사 별로 개발 단계에 있으나 특별한 기술이 발표된 것은 그리 많지 않은 실정이다. 하지만, 최근 메모리 제품의 고집적화 및 소형, 박형 패키징 기술이 요구됨에 따라 칩 스케일 패키지에 대한 적층 기술이 각 부문에서 꼭 필요한 향후 과제로 남아있는 실정이다.However, until now, most of the laminated packages have been manufactured using a single plastic package, and recently, each company is in the development stage to apply the stacking technology to the chip scale package, but there are not many special technologies released. However, with the recent demand for high integration of memory products and small and thin packaging technologies, stacking technology for chip-scale packages remains a necessary future task in each sector.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래 칩 스케일 패키지를 적층하여 적층 패키지에 있어 고집적화, 소형화 및 박형화를 이룰 수 있는 적층 칩 스케일 패키지 구조를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a stacked chip scale package structure capable of stacking the above-described conventional chip scale package to achieve high integration, miniaturization, and thickness in a stacked package.
도 1은 종래 단일 칩 스케일 패키지의 개략도;1 is a schematic diagram of a conventional single chip scale package;
도 2는 본 발명에 따른 적층 칩 스케일 패키지의 개략도;2 is a schematic diagram of a stacked chip scale package according to the present invention;
도 3a는 본 발명에 따른 적층 칩 스케일 패키지 중 제 1, 2 칩 스케일 패키지를 나타내는 개략도;3A is a schematic diagram illustrating first and second chip scale packages of a stacked chip scale package according to the present invention;
도 3b는 본 발명에 따른 적층 칩 스케일 패키지 중 제 3 칩 스케일 패키지를 나타내는 개략도; 및3B is a schematic diagram illustrating a third chip scale package of the stacked chip scale packages according to the present invention; And
도 3c는 본 발명에 따른 제 1, 2 칩 스케일 패키지가 제 3 칩 스케일 패키지에 적층된 상태의 개략도를 나타낸다.3C is a schematic diagram of a state in which the first and second chip scale packages according to the present invention are stacked on the third chip scale package.
<도면 주요부분에 대한 간단한 설명><Brief description of the main parts of the drawing>
1; 칩 2; 엘라스토머One; Chip 2; Elastomer
3; 테입 4; 와이어3; Tape 4; wire
5; 구리 패턴 6; 수지 봉지재5; Copper pattern 6; Resin encapsulant
7; 레지스터7; register
8a, 8b, 8c; 제 1, 2, 3 칩 스케일 패키지8a, 8b, 8c; First, second and third chip scale package
9; 솔더볼 9a, 9b; 제 1, 2 솔더볼9; Solder balls 9a and 9b; 1st and 2nd solder ball
10; 솔더볼 랜드10; Solder ball land
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전자회로가 집적되어 있는 반도체칩, 상면에 칩을 부착하기 위한 엘라스토머가 부착되고 하면에 구리 패턴 및 구리 패턴을 보호하기 위한 레지스터가 도포된 폴리이미드 테입, 칩과 구리 패턴을 전기적으로 연결하여 신호를 전달하는 와이어, 구리 패턴과 연결되어 외부로 신호를 전달할 수 있도록 구리 패턴의 일면에 융착된 복수개의 제 1, 2 솔더볼, 및 칩과 그외 주변 구성품을 외부의 산화 및 부식으로 부터 보호하기 위하여 그 외부를 감싼 수지 봉지재로 구성되는 제 1, 2 칩 스케일 패키지, 및 제 1, 2 칩 스케일 패키지와 거울 형상(mirror type)으로 형성되나 솔더볼은 형성되지 않은 제 3 칩 스케일 패키지를 포함하며, 제 1, 2 칩 스케일 패키지의 솔더볼 중 일부가 제 3 칩 스케일 패키지의 솔더볼 랜드에 결합되어 제 1, 2 칩 스케일 패키지와 제 3 칩 스케일 패키지가 서로 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 적층 칩 스케일 패키지를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor chip in which an electronic circuit is integrated, a polyimide tape coated with an elastomer for attaching the chip to an upper surface thereof and a copper pattern and a resistor for protecting the copper pattern on the lower surface thereof, A wire that electrically connects the chip and the copper pattern to transmit a signal, and a plurality of first and second solder balls fused to one surface of the copper pattern and a chip and other peripheral components connected to the copper pattern to transmit a signal to the outside. The first and second chip scale packages and the first and second chip scale packages are formed in a mirror type with the first and second chip scale packages and the solder balls are not formed to protect against oxidation and corrosion. A third chip scale package, wherein some of the solder balls of the first and second chip scale packages are coupled to the solder ball lands of the third chip scale package Control the first and second chip-scale package and the third chip-scale package provides a stacked chip-scale package, it characterized in that it is electrically connected to each other.
또한 본 발명은 (a) 상술한 제 1, 2 칩 스케일 패키지를 준비하는 단계, (b) 상술한 제 3 칩 스케일 패키지를 준비하는 단계, (c) 상술한 제 1, 2 칩 스케일 패키지를 상술한 제 3 칩 스케일 패키지에 결합하는 단계를 포함하는 적층 칩 스케일 패키지 제조 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention (a) preparing the first and second chip scale package described above, (b) preparing the third chip scale package described above, (c) the first and second chip scale package described above A method of manufacturing a stacked chip scale package is provided that includes coupling to a third chip scale package.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 적층 칩 스케일 패키지 구조 및 그 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a multilayer chip scale package structure and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 적층 칩 스케일 패키지는 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)의 각각의 일부가 제 3 칩 스케일 패키지(8c)에 결합되어 이루어진다. 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)는 전자회로가 집적되어 있는 반도체칩(1), 상면에 칩(1)을 부착하기 위한 엘라스토머(2)가 부착되고 하면에 구리 패턴(5) 및 구리 패턴(5)을 보호하기 위한 레지스터(7)가 도포된 폴리이미드 테입(3), 칩(1)과 구리 패턴(5)을 전기적으로 연결하여 신호를 전달하는 와이어(4), 구리 패턴(5)과 연결되어 외부로 신호를 전달할 수 있도록 구리 패턴(5)의 일면에 융착된 복수개의 제 1, 2 솔더볼(9a, 9b), 및 칩(1)과 그 외주변 구성품을 외부의 산화 및 부식으로 부터 보호하기 위하여 그 외부를 감싼 수지 봉지재(6)로 구성되며, 제 3 칩 스케일 패키지(8c)는 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a,8b)와 거울 형상(mirror type)으로 형성되기는 하나 솔더볼이 형성되지 않아 제 2 솔더볼(9b)에 대응하는 복수개의 솔더볼 랜드만이 구비되어 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)와 제 3 칩 스케일 패키지(8c)의 결합시 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)의 복수개의 제 2 솔더볼(9b)이 상술한 복수개의 솔더볼 랜드에 부착되도록 한다. 이때, 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)가 제 3 칩 스케일 패키지(8c)와 결합되었을 때 제 3 칩 스케일 패키지(8c) 및 그의 솔더볼 랜드와 융착된 제 2 솔더볼(9b)의 두께는 제 1 솔더볼(9a)의 크기보다 작아야한다. 이렇게 함으로써 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)와 제 3 칩 스케일 패키지(8c)가 제 2 솔더볼(9b)에 의해 서로 전기적으로 연결되며, 다음 공정에서 본 발명의 적층 칩 스케일 패키지를 기판에 실장할 경우 제 1 솔더볼(9a)에 의해 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)가 기판이 전기적으로 연결됨으로써 제 1, 2 및 3 칩 스케일 패키지와 기판이 상호간에 전기적인 신호를 전달할 수 있게 된다.As shown in Fig. 2, the stacked chip scale package according to the present invention is formed by combining a part of each of the first and second chip scale packages 8a and 8b with the third chip scale package 8c. The first and second chip scale packages 8a and 8b include a semiconductor chip 1 in which electronic circuits are integrated, an elastomer 2 for attaching the chip 1 to an upper surface thereof, and a copper pattern 5 on a lower surface thereof. Polyimide tape (3) coated with a resistor (7) to protect the copper pattern (5), a wire (4) and a copper pattern (4) for transmitting signals by electrically connecting the chip (1) and the copper pattern (5) ( 5) the plurality of first and second solder balls 9a and 9b fused to one surface of the copper pattern 5 and the chip 1 and its peripheral components to be externally oxidized and connected to transmit a signal to the outside. It is composed of a resin encapsulation material 6 wrapped around the outside to protect it from corrosion, and the third chip scale package 8c is formed in a mirror type with the first and second chip scale packages 8a and 8b. Although no solder balls are formed, only a plurality of solder ball lands corresponding to the second solder balls 9b are provided, so that the first and second chip scale packages are provided. Is to be attached to (8a, 8b) and the third when combined in a chip scale package (8c) of claim 1, a plurality of first pluralities of the second solder ball (9b) The above-described solder balls of a second chip-scale package (8a, 8b) lands. At this time, when the first and second chip scale packages 8a and 8b are combined with the third chip scale package 8c, the thickness of the second solder ball 9b fused with the third chip scale package 8c and the solder ball lands thereof. Should be smaller than the size of the first solder ball 9a. In this way, the first and second chip scale packages 8a and 8b and the third chip scale package 8c are electrically connected to each other by the second solder balls 9b. The first and second chip scale packages 8a and 8b are electrically connected to each other by the first solder balls 9a, so that the first, second and third chip scale packages and the substrate may transmit electrical signals to each other. It becomes possible.
상술한 본발명의 바람직한 실시예에서는 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)에 복수개의 제 1, 2 솔더볼(9a, 9b)이 형성되고 제 3 칩 스케일 패키지(8c)에는 솔더볼이 형성되지 않았지만, 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)에 제 1 솔더볼(8a) 만 형성되고, 제 3 칩 스케일 패키지에 제 2 솔더볼(8b)이 형성되도록 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)와 제 3 칩 스케일 패키지(8c)를 제작할 수 있다.In the above-described preferred embodiment of the present invention, a plurality of first and second solder balls 9a and 9b are formed in the first and second chip scale packages 8a and 8b, and solder balls are not formed in the third chip scale package 8c. However, only the first solder balls 8a are formed in the first and second chip scale packages 8a and 8b, and the second solder balls 8b are formed in the third chip scale packages 8a and 8b. 8b) and the third chip scale package 8c can be manufactured.
본발명의 바람직한 실시예에 따른 적층 칩 스케일 패키지의 전체 두께는 1.2mm인 것이 바람직하며, 칩(1)의 두께는 150㎛, 폴리이미드 테입(3)의 두께는 75㎛, 제 1 솔더볼(9a)의 크기는 450㎛, 엘라스토머(2)의 두께는 50㎛, 구리 패턴(5)의 두께는 18㎛ 및 레지스터(6)의 두께는 20㎛인 것이 바람직하다. 그러나, 예를 들어, 칩(1)의 두께가 150㎛이상이 되는 경우에는 테입(3) 또는 엘라스토머(2)의 두께를 줄이거나 제 1 솔더볼(9a)의 크기를 크게 해야한다.The total thickness of the laminated chip scale package according to the preferred embodiment of the present invention is preferably 1.2 mm, the thickness of the chip 1 is 150 μm, the thickness of the polyimide tape 3 is 75 μm, and the first solder balls 9 a. ), The size of 450 m, the thickness of the elastomer 2 is 50 m, the thickness of the copper pattern 5 is 18 m, and the thickness of the resistor 6 is preferably 20 m. However, for example, when the thickness of the chip 1 is 150 mu m or more, the thickness of the tape 3 or the elastomer 2 should be reduced or the size of the first solder ball 9a should be increased.
다음 본 발명에 따른 적층 칩 스케일 패키지의 제조 방법을 도 3a 내지 도 3c를 참조로 살펴본다. 본 제조 방법은 크게 세단계, 즉, 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)를 준비하는 단계, 제 3 칩 스케일 패키지(8c)를 준비하는 단계 및 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)를 제 3 칩 스케일 패키지(8c)와 결합하는 단계로 이루어진다.Next, a method of manufacturing a stacked chip scale package according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 3C. The manufacturing method is roughly three steps: preparing the first and second chip scale packages 8a and 8b, preparing the third chip scale package 8c, and preparing the first and second chip scale packages 8a, 8b) is combined with the third chip scale package 8c.
우선 도 3a에 도시된 바와 같이, 제 1 단계인 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)를 준비하는 단계에서는 기존의 마이크로 BGA( μball grid array) 등의 칩 스케일 패키지를 제작한 후 테스트를 거쳐 합격한 칩 스케일 패키지 만을 엄선한다. 이렇게 준비된 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)에 부착된 제 1 솔더볼(9a)은 제 2 솔더볼(9b) 보다 크게 형성된다. 이렇게 미리 칩 스케일 패키지를 테스트함로써 적층 칩 스케일 패키지를 형성했을때 생기는 불량률을 크게 줄일 수 있다.First, as shown in FIG. 3A, in preparing the first and second chip scale packages 8a and 8b, the first step is to fabricate a chip scale package such as a conventional microball grid array (BGA) and then perform a test. Only the chip scale packages passed through are carefully selected. The first solder balls 9a attached to the first and second chip scale packages 8a and 8b thus prepared are larger than the second solder balls 9b. By testing the chip scale package in advance, the defect rate of forming the stacked chip scale package can be greatly reduced.
다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제 2 단계로 제 3 칩 스케일 패키지(8c)를 준비한다. 이때 제 3 칩 스케일 패키지(8c)는 제 1 단계에서 얻어진 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)와 거울 형상(mirror type)이 되도록 제작한다. 본단계에서 제작된 제 3 칩 스케일 패키지(8c)에는 솔더볼이 형성되지 않으며 복수개의 제 2 솔더볼(9b)과 대응하도록 복수개의 솔더볼 랜드(10)만이 구비된다.Next, as shown in FIG. 3B, the third chip scale package 8c is prepared in a second step. At this time, the third chip scale package 8c is manufactured to have a mirror type with the first and second chip scale packages 8a and 8b obtained in the first step. Solder balls are not formed in the third chip scale package 8c manufactured in this step, and only a plurality of solder ball lands 10 are provided to correspond to the plurality of second solder balls 9b.
도 3c에 도시된 바와 같이, 최종단계로, 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)를 제 3 칩 스케일 패키지(8c)에 결합한다. 이때 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)의 제 2 솔더볼(9b)이 제 3 칩 스케일 패키지(8c)의 솔더볼 랜드(10)와 IR 리플로(infrared rays reflow) 공정에 의해 융착되어 서로 결합된다. 이로 인해 제 1, 2 칩 스케일 패키지(8a, 8b)와 제 3 칩 스케일 패키지(8c)가 제 2 솔더볼(9b)을 통해 서로 전기적으로 연결되게 된다.As shown in FIG. 3C, as a final step, the first and second chip scale packages 8a and 8b are coupled to the third chip scale package 8c. At this time, the second solder balls 9b of the first and second chip scale packages 8a and 8b are fused with the solder ball lands 10 of the third chip scale package 8c by an IR rays reflow process. Combined. As a result, the first and second chip scale packages 8a and 8b and the third chip scale package 8c are electrically connected to each other through the second solder ball 9b.
상술한 바와 같이 얻어진 적층 칩 스케일 패키지는 제 1, 2 및 3 칩 스케일 패키지를 각각 와이어 본딩/빔 리드 본딩 방법 등을 이용하여 별도로 칩 스케일 패키지를 제작한 다음 테스트에서 합격한 것만을 이용함으로써 패키지 불량에 의한 적층 불량을 줄일 수 있고, 따라서 완제품 상태에서 불량을 거의 없앨 수 있어 가격 경쟁면에서 매우 유리하다. 또한 패키지를 적층하는 공정 역시 기존의 모듈 공정에서 칩 실장 기술을 이용하여 적층 조립이 가능하기 때문에 소규모 투자로 기존 공정에 의해 대량 생산이 가능하다.In the stacked chip scale package obtained as described above, the first, second and third chip scale packages are separately manufactured by using a wire bonding / beam lead bonding method, etc., respectively, and then only a chip scale package is used. It is possible to reduce the lamination defects by, and thus can almost eliminate the defects in the finished state, which is very advantageous in terms of price competition. In addition, the stacking process of the package can also be stacked and assembled using chip mounting technology in the existing module process, so that mass production can be performed by the existing process with a small investment.
본 발명에 따른 적층 칩 스케일 패키지 구조를 사용하면, 메모리 제품에서 고집적화, 소형화, 및 박형화를 이룰 수 있으며, 또한, 이 패키지 구조는 가격 경쟁력이 우수하고 큰 투자없이 기존 공정으로 대량 생산을 할 수 있는 장점이 있다.By using the stacked chip scale package structure according to the present invention, it is possible to achieve high integration, miniaturization, and thickness in a memory product, and this package structure is excellent in price competitiveness and can be mass-produced in an existing process without significant investment. There is an advantage.
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Legal Events
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |