KR20040024164A - 클립 타입의 방열판을 갖는 반도체 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 클립 타입의 방열판을 갖는 반도체 패키지에 관한 것으로, 열 매개 물질과 같은 접착제를 사용하여 방열판을 접착함으로써 발생되는 문제점을 해결하기 위해서, 상부면과, 상기 상부면에 반대되는 하부면을 갖는 배선기판과; 상기 배선기판의 상부면에 플립 칩 본딩되는 반도체 칩과; 상기 배선기판의 하부면에 형성되며, 상기 반도체 칩과 전기적으로 연결되는 복수개의 외부접속단자; 및 상기 반도체 칩의 후면에 밀착되며 상기 배선기판의 상부면에 대응되는 크기를 갖는 방열판과, 상기 방열판의 적어도 양단에 연결되어 있으며 상기 배선기판의 측면에 밀착되어 상기 배선기판의 하부면에 끼움 결합되는 클립을 포함하는 클립 타입의 방열판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 클립 타입의 방열판을 갖는 반도체 패키지를 제공한다.

Description

클립 타입의 방열판을 갖는 반도체 패키지{Semiconductor package having clip type heat spreader}
본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배선기판에 플립 칩 본딩된 반도체 칩의 후면에 방열판이 설치된 클립 타입의 방열판을 갖는 반도체패키지에 관한 것이다.
오늘날 전자산업의 추세는 더욱 경량화, 소형화, 고속화, 다기능화, 고성능화되고 높은 신뢰성을 갖는 제품을 저렴하게 제조하는 것이다. 이와 같은 제품 설계의 목표 달성을 가능하게 하는 중요한 기술 중의 하나가 바로 패키지 조립 기술이며, 이에 따라 근래에 개발된 패키지 중의 하나가 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array; BGA) 패키지이다. BGA 패키지는 통상적인 플라스틱 패키지에 비하여, 모 기판(mother board)에 대한 실장 면적을 축소시킬 수 있고, 전기적 특성이 우수하다는 장점들을 갖고 있다.
BGA 패키지는 통상적인 플라스틱 패키지와 달리 리드 프레임 대신에 배선기판을 사용한다. 배선기판은 반도체 칩이 접착되는 면의 반대쪽 전면을 솔더 볼(solder ball)들의 형성 영역으로 제공할 수 있기 때문에, 모 기판에 대한 실장 밀도 면에서 유리한 점이 있다. 배선기판으로는 인쇄회로기판, 세라믹 기판. 테이프 배선기판 등이 사용되고 있다. 배선기판과 반도체 칩과 전기적 연결 방법으로 최근까지 와이어 본딩법(wire bonding method)이 주류를 이루었으나, 고출력(high power), 고주파수(high frequence)를 요구하는 로직 제품에서는 스피드 향상을 위해서 플립 칩 본딩법(flip chip bonding method)이 많이 채택되고 있다.
플립 칩 본딩법으로 본딩된 반도체 칩(10)을 갖는 반도체 패키지(100)가 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 배선기판(20)의 상부면에 반도체 칩(10)의 전극 범프(12)가 플립 칩 본딩법으로 본딩되고, 반도체 칩(10)의 플립 칩 본딩된 부분은 언더필 방법(underfill method)으로 제공된 에폭시 수지(40; epoxy resin)로 덮여진다. 반도체 칩(10)의 후면에는 열 매개 물질(50; thermal interface material; TIM)이 개재된 상태에서 방열판(60; heat spreader)이 반도체 칩(10)의 후면에 부착된다. 그리고, 반도체 칩(10)과 전기적으로 연결된 솔더 볼과 같은 외부접속단자(30)가 배선기판(20)의 하부면에 형성된 구조를 갖는다.
이와 같이 방열판(60)만을 반도체 칩(10)의 후면에 부착할 경우, 열 매개 물질(50)은 접착력이 떨어지기 때문에 방열판(60)이 반도체 칩(10)의 후면에서 떨어져 한쪽으로 기울어지거나 심할 경우 방열판(60)이 반도체 칩(10)의 후면에서 이탈하는 불량이 발생될 수 있다.
그리고 방열판(60)을 부착하기 위해서, 열 매개 물질(50)을 도포하는 단계와, 방열판(60)을 열 매개 물질(50) 위에 부착하는 단계 및 열 매개 물질(50)을 경화하는 단계를 필요로 하기 때문에, 공정이 복잡하고 공정시간이 길어지는 문제점을 안고 있다.
또한 최종 테스트 단계에서 반도체 패키지(100)가 불량으로 처리될 경우, 방열판(60)을 다시 회수하는 것이 용이하지 않다.
따라서, 본 발명의 제 1 목적은 방열판 접착에 따른 문제점을 해결할 수 있는 클립 타입의 방열판을 갖는 반도체 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 2 목적은 방열판이 반도체 칩의 후면에서 기울어지거나 이탈하는 것을 방지할 수 있는 클립 타입의 방열판을 갖는 반도체 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 3 목적은 방열판 설치 공정이 단순한 클립 타입의 방열판을 갖는 반도체 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 4 목적은 테스트 단계 후에 양품으로 판정된 반도체 패키지에 방열판을 설치할 수 있는 클립 타입의 방열판을 갖는 반도체 패키지를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래기술에 따른 판 타입의 방열판을 갖는 반도체 패키지를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 클립 타입의 방열판을 갖는 반도체 패키지를 보여주는 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
10, 110 : 반도체 칩 12, 112 : 전극 범프
20, 120 : 배선기판 30, 130 : 외부접속단자
40, 140 : 에폭시 수지 50 : 열 매개 물질
60, 162 : 방열판 160 : 클립 타입의 방열판
164 : 클립 100, 200 : 반도체 패키지
상기 목적을 달성하기 위하여, 상부면과, 상기 상부면에 반대되는 하부면을 갖는 배선기판과; 상기 배선기판의 상부면에 플립 칩 본딩되는 반도체 칩과; 상기 배선기판의 하부면에 형성되며, 상기 반도체 칩과 전기적으로 연결되는 복수개의 외부접속단자; 및 상기 반도체 칩의 후면에 밀착되며 상기 배선기판의 상부면에 대응되는 크기를 갖는 방열판과, 상기 방열판의 적어도 양단에 연결되어 있으며 상기 배선기판의 측면에 밀착되어 상기 배선기판의 하부면에 끼움 결합되는 클립을 포함하는 클립 타입의 방열판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 클립 타입의 방열판을 갖는 반도체 패키지를 제공한다.
본 발명에 따른 클립 타입의 방열판의 클립은 배선기판의 최외곽에 위치하는 외부접속단자들의 외측의 배선기판의 하부면에 끼움 결합된다.
그리고 외부접속단자는 소정의 직경을 갖는 솔더 볼이며, 배선기판의 하부면에 위치하는 클립의 두께는 외부접속단자의 직경보다는 얇다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 클립 타입의 방열판(160)을 갖는 반도체 패키지(200)를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 배선기판(120)의 상부면에 반도체 칩(110)의 전극 범프(112)가 플립 칩 본딩법으로 본딩되고, 반도체 칩(110)의 플립 칩 본딩된 부분은 언더필 방법으로 제공된 에폭시 수지(140)로 덮여진다. 그리고, 반도체 칩(10)과 전기적으로 연결된 솔더 볼과 같은 외부접속단자(30)가 배선기판(20)의 하부면에 형성된 구조를 갖는다.
특히 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지(200)는, 종래에는 반도체 칩의 후면에는 열 매개 물질이 개재된 상태에서 방열판을 반도체 칩(10)의 후면에 부착하지만, 클립 타입의 방열판(160)이 반도체 칩(110)의 후면과 배선기판(120)의 측면에 밀착되어 배선기판(120)의 하부면에 끼움 결합된 구조를 갖는다.
클립 타입의 방열판(160)에 대해서 좀더 상세히 설명하면, 반도체 칩(110)의 후면에 밀착되며 배선기판(120)의 상부면에 대응되는 크기를 갖는 방열판(162)과, 방열판(162)의 양단에 연결되어 있으며 배선기판(120)의 측면에 밀착되어 배선기판(120)의 하부면에 끼움 결합되는 클립(164)을 포함한다.
클립(164)은 소정의 탄성력을 가지고 배선기판(120)의 측면에 밀착되어 배선기판(120)의 하부면에 끼움 결합됨으로써, 방열판(164)을 반도체 칩(110)의 후면에 밀착시킨다. 물론 클립(164)의 탈착으로 클립 타입의 방열판(160)을 용이하게 탈착할 수 있다. 클립(164)은 배선기판(120)의 하부면에 형성된 최외곽에 위치한 외부접속단자들(130)과의 간섭을 방지하기 위해서, 최외곽 외부접속단자들(130) 외측의 배선기판(120)의 하부면에 끼움 결합된다. 그리고 외부접속단자(130)가 외부전자 장치의 기판에 안정적으로 실장될 수 있도록, 배선기판(120)의 하부면에 위치하는 클립(164)은 외부접속단자(130)의 직경보다는 얇은 두께를 갖는다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 클립 타입의 방열판(160)은 반도체 패키지 제조 공정 중에 설치할 수도 있고, 테스트 공정에서 양품으로 판정된 반도체 패키지에만 설치할 수도 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 클립 타입의 방열판은 방열판의 양단에 클립이 설치된 구조를 갖지만, 방열판이 사각형 형태를 갖는 경우, 네 방향으로 클립을 설치할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 구조를 따르면, 방열판을 반도체 칩의 후면에 밀착시킨 다음 클립 배선기판의 측면으로 밀어 배선기판의 하부면에 끼움 결합시켜서 설치하기 때문에, 종래의 방열판 접착에 따른 공정 보다는 공정 시간을 단축할 수 있다.
방열판과 반도체 칩의 후면이 직접 접촉하기 때문에, 반도체 칩에서 발생되는 열을 방열판을 통하여 효과적으로 방출할 수 있다.
클립 타입의 방열판은 방열판이 반도체 칩의 후면에서 기울어지거나 이탈하는 것을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 배선기판의 휨을 방지하는 효과도 기대할 수있다.
그리고 반도체 패키지 제조 공정이 완료된 반도체 패키지에 대한 테스트 단계 후에 불량품으로 판정된 경우, 클립 부분을 배선기판에서 이탈시킴으로써 클립 타입의 방열판의 회수가 용이하다. 또한 테스트 공정에서 양품으로 판정된 반도체 패키지에만 클립 타입의 방열판을 설치하게 되면, 클립 타입의 방열판의 설치 시간을 줄일 수도 있다.

Claims (3)

  1. 상부면과, 상기 상부면에 반대되는 하부면을 갖는 배선기판과;
    상기 배선기판의 상부면에 플립 칩 본딩되는 반도체 칩과;
    상기 배선기판의 하부면에 형성되며, 상기 반도체 칩과 전기적으로 연결되는 복수개의 외부접속단자; 및
    상기 반도체 칩의 후면에 밀착되며 상기 배선기판의 상부면에 대응되는 크기를 갖는 방열판과, 상기 방열판의 적어도 양단에 연결되어 있으며 상기 배선기판의 측면에 밀착되어 상기 배선기판의 하부면에 끼움 결합되는 클립을 포함하는 클립 타입의 방열판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 클립 타입의 방열판을 갖는 반도체 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 클립은 최외곽 위치한 상기 외부접속단자들의 외측의 상기 배선기판의 하부면에 끼움 결합된 것을 특징으로 하는 클립 타입의 방열판을 갖는 반도체 패키지.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 외부접속단자는 소정의 직경을 갖는 솔더 볼이며, 상기 배선기판의 하부면에 위치하는 상기 클립의 두께는 상기 외부접속단자의 직경보다는 얇은 것을 특징으로 하는 클립 타입의 방열판을 갖는 반도체 패키지.
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