KR20050046091A - 이중 스택된 ｂｇａ 패키지 및 다중 스택된 ｂｇａ 패키지 - Google Patents

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Abstract

이중 스택된 BGA 패키지 및 다중 스택된 BGA 패키지가 개시된다. 본 발명의 이중 스택된 BGA 패키지는 그 기판 상에 제1 외부 접속 단자들을 갖는 하단 BGA 패키지와, 하단 BGA 패키지와 뒷면끼리 접착되고 그 기판 상에 제2 외부 접속 단자들을 갖는 상단 BGA 패키지와, 그리고 제1 외부 접속 단자들과 제2 외부 접속 단자들을 연결시키는 유연성 기판을 포함한다. 본 발명에 의하면, 본 발명의 이중 스택된 BGA 패키지는 전체 패키지 크기가 내장된 칩들의 크기와 거의 비슷하면서 BGA 패키지를 스택하기 때문에, 단위 면적당 실장 효율이 높아진다.

Description

이중 스택된 ＢＧＡ 패키지 및 다중 스택된 ＢＧＡ 패키지{Double stacked BGA package and multi-stacked BGA package}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 특히 단위 면적당 실장 효율을 높이는 스택드 볼 그리드 어레이(Stacked BGA) 패키지에 관한 것이다.
반도체 기술의 발전에 따라 반도체 소자가 고집적화, 고성능화되고 있다. 반도체 소자의 용량을 높이는 방법 중 하나는 여러개의 칩 또는 패키지(package)를 적층하여 하나의 제품으로 구현하는 것이다. 이러한 반도체 소자 적층 기술은 개별 반도체 칩 자체의 크기가 커짐에 따라 반도체 소자의 실장 밀도 향상을 위해 요구된다.
적층형 반도체 소자는 패키지되지 않은 칩(bare chip)을 여러개 적층하는 칩 적층형 소자로 구현할 수도 있고, 조립 공정이 끝난 패키지 소자 여러개를 적층한 패키지 적층형 소자로 구현할 수 있다. 칩 적층형 소자는 칩 상태에서 전기적 특성과 전반적인 기능(global function)만을 간단히 테스트한 칩들을 패키지하는 데, 기능 및 성능면에서 완전하지 못한 칩들을 패키지하게 되어 고가의 패키지 후 성능 불량으로 버려지는 문제점을 안고 있다. 패키지 적층형 소자는 여러개의 패키지를 수직 방향으로 쌓아서 적층하기 때문에 3차원 적층형 반도체 소자라고도 한다.
한편, 전자 소자의 소형 경량화 추세에 따라 반도체 칩 패키지의 크기가 줄어들면서, 반도체 칩의 고집적화와 고성능화에 따라 좀 더 경제적이고 신뢰성이 높은 패키지를 개발하려는 노력이 계속되고 있다. 이러한 노력으로 반도체 칩 패키지도 여러 형태로 전개되고 있는 데, 최근에는 패키지의 외부 전기 접속 수단을 격자 배열(grid array) 방식으로 한 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array: 이하 "BGA"라고 칭한다) 패키지가 주류를 이루고 있다. 이러한 BGA 패키지는 반도체 칩의 입출력 핀 수 증가에 적절하게 대응하고, 전기 접속부의 유도 성분을 줄이면서 패키지 크기를 반도체 칩 수준의 크기로 줄일 수 있다는 정점을 지닌다.
도 1은 패키지 적층 기술을 BGA 패키지에 적용한 종래의 스택된 BGA 패키지를 보여주는 도면이다. 이를 참조하면, 하단 BGA 패키지(110)의 상단면에 칩 영역 밖에 상단 BGA 패키지(120)의 볼들(122)을 연결할 수 있는 랜드(112)를 형성하여, 하단 BGA 패키지(110)와 상단 BGA 패키지(120)가 스택된 구조를 이룬다. 이러한 스택된 BGA 패키지 구조는 패키지 크기가 반도체 칩(115, 125) 보다 상당히 커지게 되어 기존 CSP(Chip Scale Package)류의 BGA에는 적용하기 어렵다. 그리고 하단 BGA 패키지(110)와 상단 BGA 패키지(120) 사이의 간격을 유지시키기 위하여 볼 사이즈가 커지는 단점을 지닌다.
그러므로, 반도체 칩 크기 정도의 크기를 유지하면서 스택되는 BGA 패키지의 존재가 필요하다.
본 발명의 목적은 이중 스택된 BGA 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 스택된 BGA 패키지를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 이중 스택된 BGA 패키지는 그 기판 상에 제1 외부 접속 단자들을 갖는 하단 BGA 패키지; 하단 BGA 패키지와 뒷면끼리 접착되고, 그 기판 상에 제2 외부 접속 단자들을 갖는 상단 BGA 패키지; 제1 외부 접속 단자들과 제2 외부 접속 단자들을 연결시키는 유연성 기판을 구비하고, 하단 BGA 패키지는 상기 하단 BGA 패키지의 윗면인 기판 아래에 배열되고, 기판의 관통 홀을 통하여 제1 외부 접속 단자들과 연결되는 솔더 볼들; 및 내부적으로 제1 와이어들을 통해 상기 솔더 볼들과 연결되는 칩을 구비하고, 상단 BGA 패키지는 내부적으로 제2 와이어들을 통해 기판 및 제2 외부 접속 단자와 연결되는 칩을 구비한다.
바람직하기로, 유연성 기판은 제1 및 제2 외부 접속 단자들을 연결시키는 배선 패턴층; 및 배선 패턴층을 절연시키는 유연성 절연층으로 이루어진다. 그리고, 상단 BGA 패키지는 기판 아래에 배열되고 제1 외부 접속 단자들과 연결되는 솔더 볼들을 더 포함한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 이중 스택된 BGA 패키지를 적층하는 다중 스택된 BGA 패키지는 하단에 배치된 제1 이중 스택된 BGA 패키지; 및 제1 이중 스택된 BGA 패키지의 상단 BGA 패키지의 윗면인 기판 상에 그 하단 BGA 패키지의 솔더 볼들이 접착되는 제2 이중 스택된 BGA 패키지를 구비한다.
더욱 바람직하기로, 제1 이중 스택된 BGA 패키지의 상단 BGA 패키지의 윗면인 기판은 상단 BGA 패키지의 칩과 연결되는 접속 단자들이 배열된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 본 발명의 이중 스택된 BGA 패키지 및 다중 스택된 BGA 패키지는 전체 패키지 크기가 내장된 칩들의 크기와 거의 비슷하면서 BGA 패키지를 스택하기 때문에, 단위 면적당 실장 효율이 높아진다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중 BGA 패키지를 보여주는 도면이다. 이를 참조하면, 이중 스택된 BGA 패키지(200)는 하단 BGA 패키지(210)와 상단 BGA 패키지(220)가 스택된 구조로, 하단 BGA 패키지(210)와 상단 BGA 패키지(220)는 칩(212, 222)의 뒷(back)면끼리 접착제(adhesive)로 접착되어 있다. 일반적으로, 상하단 BGA 패키지들(210, 220) 내부에 포함되어 있는 칩들(212, 222)의 활성면(active surface)과 동일한 방향을 향하고 있는 것이 패키지(210, 220) 몸체의 윗면이 된다.
하단 BGA 패키지(210)는 칩(212)과 기판(214)이 와이어(wire, 216)를 통해 연결된다. 마찬가지로, 상단 BGA 패키지(220)도 칩(222)과 기판(224)이 와이어(226)를 통해 연결된다. 칩들(212, 22)은 중앙 배열식 패드(center pad array)로 구성되어 와이어들(216, 226)이 좌우로 분포된다. 하단 BGA 패키지(210) 윗면의 기판(214)에는 솔더 볼들(solder balls, 218)이 형성된다. 솔더 볼들(218)이 형성된 기판(214) 반대 면에는 접속 단자(219)가 형성된다. 접속 단자(219)는 관통 홀(217)과 솔더 볼(218)을 통해 칩(216)과 전기적으로 연결된다. 상단 BGA 패키지(220) 윗면의 기판(224)에는 칩(226)과 전기적으로 연결되는 접속 단자(229)가 형성된다.
하단 BGA 패키지(210)와 상단 BGA 패키지(220)는 유연성 기판(230)를 사용하여 서로 연결된다. 유연성 기판(flexible circuit, 230)은 유연성 절연층과 배선 패턴층으로 이루어져, 배선 패턴층은 하단 BGA 패키지(210)의 접속 단자(219)와 상단 패키지(220)의 접속 단자(229)를 연결시키는 접속 리드(interconnection lead)가 된다.
본 실시예의 이중 스택된 BGA 패키지(200)는 하단 BGA 패키지(210)의 기판(214)이 상단 BGA 패키지(220)의 기판(224) 보다 조금 넓게 형성되어 있다. 이는 상단 BGA 패키지(220)의 윗면에 솔더 볼들이 형성되어 있지 않은 관계로 상단 BGA 패키지(220) 기판(224)은 칩(222)과 거의 동일한 크기로 형성되고, 하단 BGA 패키지(210)는 윗면의 솔더 볼들(218)로 인해 기판(224)이 칩(212)의 크기보다 크게 형성되기 때문이다.
본 실시예에서는 상단 BGA 패키지(220)의 윗면에 솔더 볼들이 형성되어 있지 않은 예를 들어 설명하고 있으나, 상단 BGA 패키지(220)의 윗면에 솔더 볼들이 형성될 수도 있음은 당업자에게 자명하다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 스택된 BGA 패키지(300)를 보여주는 도면이다. 이를 참조하면, 앞서 도 2에서 설명한 이중 스택된 BGA 패키지(200)가 적층으로 쌓여 있다. 다중 스택된 BGA 패키지(300) 하단의 이중 스택된 BGA 패키지(200)는 도 2의 이중 스택된 BGA 패키지(200)와 동일한 참조 부호로 표시되고 상단의 이중 스택된 BGA 패키지(200a)는 도 2의 이중 스택된 BGA 패키지(200)의 동일한 부재의 참조번호에다가 a 첨자를 덧붙여 표시된다.
다중 스택된 BGA 패키지(300)는 솔더 볼들(218), 관통 홀(217), 하단 BGA 패키지(210)의 접속 단자(219), 유연성 회로(230) 그리고 상단 BGA 패키지(220)의 접속 단자(229)를 통해 서로 연결되는 하단의 이중 스택된 BGA 패키지(200)의 칩들(212, 222)이 솔더 볼들(218a), 관통 홀(217a), 하단 BGA 패키지(210a)의 접속 단자(219a), 유연성 회로(230a) 그리고 상단 BGA 패키지(220a)의 접속 단자(229a)를 통하여 서로 연결되는 상단의 이중 스택된 BGA 패키지(200a)의 칩들(212a, 222a)과 서로 연결된다.
따라서, 본 발명의 이중 스택된 BGA 패키지(200, 도 2) 및 다중 스택된 BGA 패키지(300, 도 3)는 전체 패키지 크기가 내장된 칩들(212, 222, 212a, 222a)의 크기와 거의 비슷하면서 BGA 패키지를 스택하기 때문에, 단위 면적당 실장 효율이 높아진다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 본 발명에 의하면, 본 발명의 이중 스택된 BGA 패키지 및 다중 스택된 BGA 패키지는 전체 패키지 크기가 내장된 칩들의 크기와 거의 비슷하면서 BGA 패키지를 스택하기 때문에, 단위 면적당 실장 효율이 높아진다.
도 1은 종래의 스택된 BGA 패키지를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중 스택된 BGA 패키지를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 스택된 BGA 패키지를 보여주는 도면이다.

Claims (6)

  1. 이중 스택된 BGA 패키지에 있어서,
    그 기판 상에 제1 외부 접속 단자들을 갖는 하단 BGA 패키지;
    상기 하단 BGA 패키지와 뒷면끼리 접착되고, 그 기판 상에 제2 외부 접속 단자들을 갖는 상단 BGA 패키지; 및
    상기 제1 외부 접속 단자들과 상기 제2 외부 접속 단자들을 연결시키는 유연성 기판을 구비하고,
    상기 하단 BGA 패키지는
    상기 기판 아래에 배열되고, 상기 기판의 관통 홀을 통하여 상기 제1 외부 접속 단자들과 연결되는 솔더 볼들; 및
    내부적으로 제1 와이어들을 통해 상기 솔더 볼들과 연결되는 칩을 구비하고,
    상기 상단 BGA 패키지는
    내부적으로 제2 와이어들을 통해 상기 기판 및 상기 제2 외부 접속 단자와 연결되는 칩을 구비하는 것을 특징으로 하는 이중 스택된 BGA 패키지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유연성 기판은
    상기 제1 및 제2 외부 접속 단자들을 연결시키는 배선 패턴층; 및
    상기 배선 패턴층을 절연시키는 유연성 절연층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 스택된 BGA 패키지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상단 BGA 패키지는
    상기 기판 아래에 배열되고, 상기 제1 외부 접속 단자들과 연결되는 솔더 볼들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이중 스택된 BGA 패키지.
  4. 제1항의 이중 스택된 BGA 패키지를 적층하는 다중 스택된 BGA 패키지에 있어서,
    하단에 배치된 제1 이중 스택된 BGA 패키지; 및
    상기 제1 이중 스택된 BGA 패키지의 상단 BGA 패키지의 윗면인 기판 상에 그 하단 BGA 패키지의 솔더 볼들이 접착되는 제2 이중 스택된 BGA 패키지를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 스택된 BGA 패키지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 이중 스택된 BGA 패키지의 상단 BGA 패키지의 윗면인 기판은
    상기 상단 BGA 패키지의 칩과 연결되는 접속 단자들이 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 스택된 BGA 패키지.
  6. 제4항에 있어서, 상기 유연성 기판은
    상기 제1 및 제2 외부 접속 단자들을 연결시키는 배선 패턴층; 및
    상기 배선 패턴층을 절연시키는 유연성 절연층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 스택된 BGA 패키지.
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