KR20060004472A - Stack package - Google Patents
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Abstract
본 발명은 센터패드형의 반도체 칩들을 적용한 스택 패키지(Stack package)를 개시한다. 개시된 본 발명의 스택 패키지는, 전극패드를 포함한 회로패턴을 구비된 기판과, 상기 기판 상에 접착층을 매개로 페이스-업(face-up) 타입으로 부착된 센터패드형의 제1반도체 칩과, 상기 제1반도체 칩 상에 그의 본딩패드를 노출시키도록 부착되며 솔더 레지스터 및 그 양측에 배치되는 제1 및 제2본드핑거를 구비한 더미 기판과, 상기 더미 기판의 제1본드핑거와 제1반도체 칩의 본딩패드간을 연결하는 제1금속와이어와, 상기 더미 기판의 제2본드핑거와 기판 전극패드간을 연결하는 제2금속와이어와, 상기 더미 기판 상에 접착층을 매개로 페이스-업 타입으로 부착된 센터패드형의 제2반도체 칩과, 상기 제2반도체 칩의 본딩패드와 기판 전극패드간을 연결하는 제3금속와이어와, 상기 더미 기판을 포함한 제1,2반도체 칩과 제1,3금속와이어를 포함한 기판 상부면을 밀봉하는 봉지제와, 상기 기판 하부면에 부착된 솔더 볼을 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention discloses a stack package to which the center pad-type semiconductor chips are applied. The disclosed stack package includes a substrate having a circuit pattern including an electrode pad, a center pad type first semiconductor chip attached to the substrate in a face-up type via an adhesive layer, A dummy substrate attached to the first semiconductor chip to expose its bonding pads, the dummy substrate having a solder resistor and first and second bond fingers disposed on both sides thereof, a first bond finger and a first semiconductor of the dummy substrate; A first metal wire connecting the bonding pads of the chip, a second metal wire connecting the second bond finger of the dummy substrate and the electrode pad of the dummy substrate, and a face-up type on the dummy substrate via an adhesive layer. A second semiconductor chip of a center pad type attached thereto, a third metal wire connecting the bonding pad of the second semiconductor chip to the substrate electrode pad, and the first and second semiconductor chips including the dummy substrate and the first and third chips. On substrates with metal wires An encapsulant for sealing the lower surface, and a solder ball attached to the lower surface of the substrate.
Description
도 1은 종래의 스택 패키지를 도시한 단면도. 1 is a cross-sectional view showing a conventional stack package.
도 2는 종래의 다른 스택 패키지를 도시한 단면도. Figure 2 is a cross-sectional view showing another conventional stack package.
도 3은 본 발명에 따른 스택 패키지를 설명하기 위한 단면도. 3 is a cross-sectional view illustrating a stack package according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
30 : 스택 패키지 31 : 기판30: stack package 31: substrate
31a : 전극패드 32a,32b,32c : WBL 테이프31a:
33 : 제1반도체 칩 33a : 본딩패드33:
34 : 제2반도체 칩 34a : 본딩패드34:
35 : 더미 기판 35a : 솔더 레지스터35
35b,35c : 본드핑거 37a,37b,37c : 금속와이어35b, 35c:
38 : 봉지제 39 : 솔더 볼38: sealing agent 39: solder ball
본 발명은 스택 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 2개의 센터패드형 반도체 칩 모두를 페이스-업(face-up)타입으로 스택한 스택 패키지에 관한 것이다. The present invention relates to a stack package, and more particularly, to a stack package in which both center pad semiconductor chips are stacked in a face-up type.
주지된 바와 같이, 패키징 기술은 한정된 크기의 기판에 더 많은 수의 패키지를 실장할 수 있는 방향으로, 즉, 패키지의 크기를 줄이는 방향으로 진행되어 왔다. 그 예로, 패키지의 전체 크기에 대해서 반도체 칩의 크기가 80% 정도를 차지하는 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package)가 제안되었다. As is well known, packaging techniques have been advanced in the direction of mounting a larger number of packages on a limited size substrate, i.e., reducing the size of the package. For example, a chip scale package has been proposed in which a semiconductor chip occupies about 80% of the total size of the package.
그러나, 상기 칩 스케일 패키지는 그 크기 감소를 통해 실장 가능한 패키지의 수를 증대시킬 수 있다는 잇점은 있지만, 전형적인 반도체 패키지와 마찬가지로 하나의 패키지내에 하나의 반도체 칩이 탑재되기 때문에 그 용량 증대에는 한계가 있고, 그래서, 대용량 시스템의 구현에 어려움이 있다. However, although the chip scale package has an advantage of increasing the number of packages that can be mounted by reducing its size, there is a limit in increasing its capacity since one semiconductor chip is mounted in one package as in a typical semiconductor package. So, there is a difficulty in implementing a large capacity system.
이에, 패키지의 크기 감소와 더불어 패키지의 용량 증대를 위해 하나의 패키지 내에 2∼3개의 반도체 칩을 탑재시키는 스택 패키지(Stack package)에 대한 연구가 활발하게 진행되어 왔다. Accordingly, research has been actively conducted on stack packages in which two or three semiconductor chips are mounted in one package to reduce the size of the package and increase the capacity of the package.
이러한 스택 패키지에 따르면, 2개의 64M DRAM급 칩을 스택하여 128M DRAM급으로 구성할 수 있고, 또한, 2개의 128M DRAM급 칩을 스택하여 256M DRAM급으로 구성할 수 있는 바, 대용량 시스템의 구현이 용이하다. 아울러, 스택 패키지는 실장밀도와 실장면적 이용의 효율성 측면에서도 잇점을 갖는다.According to the stack package, two 64M DRAM chips can be stacked to form a 128M DRAM class, and two 128M DRAM chips can be stacked to be 256M DRAM class. It is easy. In addition, stack packages have advantages in terms of mounting density and efficiency of mounting area utilization.
여기서, 2개의 반도체 칩을 스택하는 방법으로는 스택된 2개의 칩을 하나의 패키지 내에 내장시키는 방법과 패키징된 2개의 패키지를 스택하는 방법이 있다. Here, a method of stacking two semiconductor chips includes a method of embedding two stacked chips into one package and a method of stacking two packaged packages.
전자의 방법에 따른 스택 패키지는 그 제작이 용이하나 전체 두께가 두껍다는 단점이 있는 반면, 후자의 방법에 따른 스택 패키지는 제작은 다소 어려우나 전체 두께가 얇아 제품의 경박단소화 요구에 유리하게 대처할 수 있는 잇점이 있다. The stack method of the former method is easy to manufacture, but has a disadvantage in that the overall thickness is thick, while the stack package of the latter method is somewhat difficult to manufacture, but the overall thickness is thin, which can advantageously meet the needs of thin and light products. There is an advantage.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 종래의 스택 패키지를 설명하도록 한다. Hereinafter, a conventional stack package will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2는 종래의 스택 패키지들을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 스택 패키지들(10, 20)은 기판(1) 상에 에지패드형(edge pad type)의 제1 및 제2반도체 칩(3, 4)이 페이스-업(face-up) 타입으로 스택되고, 각 칩(3, 4)의 본딩패드(3a, 4a)와 기판 회로패턴의 전극패드(1a)가 금속와이어(7a, 7b)로 상호 연결되며, 또한, 상기 스택된 제1 및 제2반도체 칩(3, 4)과 금속와이어(7a, 7b)를 포함한 기판(1)의 상부면이 EMC와 같은 봉지제(8)로 밀봉되고, 그리고, 상기 기판(1)의 하부면에 외부회로에의 실장수단인 솔더 볼(9)이 부착된 구조로 이루어진다. 1 and 2 are cross-sectional views showing conventional stack packages. As shown, the conventional stack packages 10 and 20 have an edge pad type first and
여기서, 하부에 배치된 제1반도체 칩(3)은 접착제(2)에 의해 기판(1) 상에 부착되며, 특히, 상기 제1반도체 칩(3)과 제2반도체 칩(4) 사이에는 상기 제1반도체 칩(3)과 기판 전극패드(1a)간을 연결하는 제1금속와이어(7a)의 와이어 루프 높이(wire loop height)를 확보하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 스페이서(6)가 포함되어 있는 접착제(5)가 개재되거나, 또는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상하부면에 접착제(15)가 부착된 더미 다이(dummy die : 16)가 개재된다. Here, the
그러나, 전술한 종래의 스택 패키지는 2개의 반도체 칩들 모두를 페이스-업 타입으로 스택하는 것과 관련해서 구조적으로 에지패드형의 반도체 칩들만이 스택 가능할 뿐, 본딩패드들이 칩 중심부에 배열된 센터패드형(center pad type)의 반도체 칩들은 적용하기 곤란한 문제점이 있다. However, the above-described conventional stack package can only stack edge pad-type semiconductor chips structurally with respect to stacking two semiconductor chips in a face-up type, and a center pad type in which bonding pads are arranged at the center of the chip. (center pad type) semiconductor chips are difficult to apply.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 센터패드형의 반도체 칩들이 적용 가능한 스택 패키지를 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a stack package to which the center pad type semiconductor chips are applicable.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 전극패드를 포함한 회로패턴을 구비된 기판; 상기 기판 상에 접착층을 매개로 페이스-업 타입으로 부착된 센터패드형의 제1반도체 칩; 상기 제1반도체 칩 상에 상기 제1반도체 칩의 본딩패드를 노출시키도록 부착되며 솔더 레지스터 및 그 양측에 배치되는 제1 및 제2본드핑거를 구비한 더미 기판; 상기 더미 기판의 제1본드핑거와 제1반도체 칩의 본딩패드간을 연결하는 제1금속와이어; 상기 더미 기판의 제2본드핑거와 기판 전극패드간을 연결하는 제2금속와이어; 상기 더미 기판 상에 접착층을 매개로 페이스-업 타입으로 부착된 센터패드형의 제2반도체 칩; 상기 제2반도체 칩의 본딩패드와 기판 전극패드간을 연결하는 제3금속와이어; 상기 더미 기판을 포함한 제1,2반도체 칩과 제1,3금속와이어를 포함한 기판 상부면을 밀봉하는 봉지제; 및 상기 기판 하부면에 부착된 솔더 볼을 포함하는 스택 패키지를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention, a substrate having a circuit pattern including an electrode pad; A center pad type first semiconductor chip attached to the substrate in a face-up type via an adhesive layer; A dummy substrate attached to the first semiconductor chip to expose a bonding pad of the first semiconductor chip and having a solder resistor and first and second bond fingers disposed on both sides thereof; A first metal wire connecting the first bond finger of the dummy substrate and the bonding pad of the first semiconductor chip; A second metal wire connecting the second bond finger of the dummy substrate and the substrate electrode pad; A second semiconductor chip of a center pad type attached to the dummy substrate in a face-up type via an adhesive layer; A third metal wire connecting the bonding pad of the second semiconductor chip and the substrate electrode pad; An encapsulant sealing the first and second semiconductor chips including the dummy substrate and the upper surface of the substrate including the first and third metal wires; And a solder ball attached to the lower surface of the substrate.
여기서, 상기 더미 기판의 제1본드핑거와 제2본드핑거는 내부적으로 상호 연결되며, 솔더 레지스터는 와이어 루프 높이를 확보하기 위해 상기 본드핑거 보다 높다. Here, the first bond finger and the second bond finger of the dummy substrate are internally interconnected, and the solder resistor is higher than the bond finger to secure the wire loop height.
또한, 상기 접착층은 바람직하게 WBL(Wafer Back side Lamination) 테이프이며, 접착제로도 구성할 수 있다. In addition, the adhesive layer is preferably a WBL (Wafer Back side Lamination) tape, and may be composed of an adhesive.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 스택 패키지를 도시한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing a stack package according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스택 패키지(30)는 센터패드형의 제1반도체 칩(33) 상에 후면에 WBL(Wafer Back side Lamination) 테이프(32a)가 부착된 더미 기판(35)을 부착하여 와이어 루프 높이를 확보하고, 그리고, 그 위에 센터패드형의 제2반도체 칩(34)을 페이스-업 타입으로 스택한 구조이다. As shown, the stack package 30 according to the present invention includes a
보다 자세하게, 본 발명에 따른 스택 패키지(30)는 전극패드(31a)를 포함한 회로패턴(도시안됨)이 구비된 기판(31) 상에 후면에 접착층, 바람직하게, WBL 테이프(32a)가 부착된 센터패드형의 제1반도체 칩(33)이 페이스-업 타입으로 부착되고, 상기 제1반도체 칩(33)의 본딩패드 형성면 상에 그의 본딩패드(33a)를 노출시키도록 후면에 WBL 테이프(32b)가 부착되면서 전면에 솔더 레지스터(35a) 및 본드핑거 (35b, 35c)를 구비한 더미 기판(35)이 부착되며, 노출된 제1반도체 칩(33)의 본딩패드(33a)와 이에 인접한 더미 기판(35)의 본드핑거(35b)가 제1금속와이어(37a)에 의해 상호 연결되고, 아울러, 기판 전극패드(31a)와 이에 인접한 더미 기판(35)의 본드핑거(35c)가 제2금속와이어(37b)에 의해 상호 연결되며, 그리고, 상기 더미 기판(35) 상에 후면에 WBL 테이프(32c)가 부착된 센터패드형의 제2반도체 칩(34)이 페이스-업 타입으로 부착되고, 상기 제2반도체 칩(34)의 본딩패드(34a)와 기판 전극패드(31a)가 제3금속와이어(37c)로 상호 연결되며, 상기 구조물들을 포함한 기판 상부면이 EMC와 같은 봉지제(38)로 밀봉되고, 상기 기판 후면에 외부회로, 예컨데, PCB(Printed Circuit Board)에의 실장 수단인 솔더 볼(39)이 부착된 구조이다. In more detail, the stack package 30 according to the present invention is provided with an adhesive layer, preferably, WBL
이와 같은 구조에 있어서, 상기 더미 기판(35)은 제1반도체 칩(33)의 본딩패드(33a)와 기판(31)의 전극패드(31a)간을 연결하는 금속와이어(35a, 35b)의 와이어 루프 높이를 확보하기 위해 개재된 것이며, 이러한 더미 기판(35)의 개재에 따라 센터패드형의 반도체 칩들(33, 34) 모두를 페이스-업 타입으로 스택할 수 있게 된다. In this structure, the
상기 더미 기판(35)에 있어서, 솔더 레지스터(35a)는 본드핑거(35b, 35c)를 제외한 나머지 회로배선 부분을 가리기 위한 부재이며, 따라서, 상기 솔더 레지스터(35a)의 양측에 각각 배치된 본드핑거들(35b, 35c)은 내부적으로 상호 연결되어 있다. 특히, 상기 솔더 레지스터(35a)는 와이어 루프 높이를 확보하기 위해 본드핑거(35b, 35c) 보다 높은 높이를 갖도록 형성된다. In the
전술한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 스택 패키지(30)는 반도체 칩들(33, 34) 사이에 더미 기판(35)를 개재시킴으로써 매우 용이하게 와이어 루프 높이를 확보할 수 있으며, 따라서, 센터패드형의 반도체 칩들(33, 34)이 적용되면서도 페이스-업 타입으로의 칩 스택이 가능하다. The stack package 30 according to the present invention having the structure as described above can secure the wire loop height very easily by interposing the
한편, 전술한 본 발명에 따른 스택 패키지에 있어서, 접착층으로서 WBL 테이프가 사용되었지만, 그 대신 통상의 접착제를 사용하는 것도 가능하다. On the other hand, in the stack package according to the present invention described above, WBL tape is used as the adhesive layer, but it is also possible to use a conventional adhesive instead.
이하에서는 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 스택 패키지의 제작 과정을 간략하게 설명하도록 한다. Hereinafter, the manufacturing process of the stack package according to the present invention as described above will be briefly described.
먼저, 웨이퍼 상태에서 센터패드형 반도체 칩들의 후면에 접착층, 바람직하게, WBL 테이프를 부착한다. 그런다음, 상기 WBL 테이프가 부착된 웨이퍼를 소잉(sawing)하여 개별 반도체 칩들로 분리시킨다. First, an adhesive layer, preferably WBL tape, is attached to the back side of the center pad-type semiconductor chips in the wafer state. Then, the wafer to which the WBL tape is attached is sawed and separated into individual semiconductor chips.
다음으로, 전면에 회로배선을 구비하며 본드핑거를 제외한 나머지 회로배선 부분을 가리도록 솔더 레지스트가 형성된 스트립 레벨(strip level)의 더미 기판을 마련한 후, 상기 더미 기판의 후면에 접착층, 바람직하게, WBL 테이프를 부착한다. 그런다음, 상기 WBL 테이프가 부착된 스트립 레벨의 더미 기판을 소잉하여 개별 더미 기판들로 분리시킨다. Next, after the circuit board is provided on the front surface and a strip level dummy substrate having a solder resist is formed to cover the remaining circuit wiring portions except the bond finger, an adhesive layer, preferably, WBL, is formed on the rear surface of the dummy substrate. Attach the tape. The strip level dummy substrate to which the WBL tape is attached is then sawed and separated into individual dummy substrates.
그 다음, 전극패드를 포함한 회로패턴이 구비된 기판을 마련한 후, 상기 기판 상에 후면에 부착된 WBL 테이프를 매개로하여 센터패드형의 제1반도체 칩을 페이스-업 타입으로 부착한다. Next, after preparing a substrate having a circuit pattern including an electrode pad, a first semiconductor chip of a center pad type is attached to the substrate through a WBL tape attached to a rear surface of the substrate.
이어서, 상기 제1반도체 칩 상에 그의 본딩패드를 노출시키는 형태로 상기한 더미 기판을 부착한다. 그런다음, 와이어 본딩 공정을 통해 상기 제1반도체 칩의 본딩패드와 이에 인접한 더미 기판의 본드핑거간을 제1금속와이어로 연결시키고, 연이어, 기판의 전극패드와 이에 인접한 더미 기판의 본드핑거간을 제2금속와이어로 연결시킨다. Subsequently, the dummy substrate is attached to the first semiconductor chip in such a manner as to expose its bonding pad. Then, the bonding pad of the first semiconductor chip and the bond finger of the dummy substrate adjacent thereto are connected with the first metal wire through a wire bonding process, and subsequently, the electrode pad of the substrate and the bond finger of the dummy substrate adjacent thereto are connected. Connect with the second metal wire.
계속해서, 더미 기판 상에 후면에 부착된 WBL 테이프를 매개로하여 센터패드형의 제2반도체 칩을 페이스-업 타입으로 부착한다. 그런다음, 와이어 본딩 공정을 통해 상기 제2반도체 칩의 본딩패드와 기판 전극패드간을 제3금속와이어로 연결시킨다. Subsequently, the second semiconductor chip of the center pad type is attached in the face-up type via the WBL tape attached to the rear surface on the dummy substrate. Then, a wire bonding process connects the bonding pads of the second semiconductor chip and the substrate electrode pads with a third metal wire.
다음으로, 몰딩 공정을 통해 더미 기판이 개재된 반도체 칩들과 금속와이어들을 포함한 기판의 상부면을 EMC와 같은 봉지제로 몰딩한다. 그런다음, 기판의 후면에 솔더 볼을 부착하고, 이를 통해, 본 발명의 스택 패키지의 제작을 완성한다. Next, the upper surface of the substrate including the semiconductor chips and the metal wires having the dummy substrate interposed therebetween is molded with an encapsulant such as EMC. Then, the solder ball is attached to the back of the substrate, thereby completing the fabrication of the stack package of the present invention.
이상에서와 같이, 본 발명은 더미 기판을 이용하여 와이어 루프 높이를 확보하므로써, 에지패드형 뿐만 아니라 센터패드형의 반도체 칩들을 적용하면서도 스택 패키지의 제작을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명은 스택 패키지의 제작시 센터패드형의 반도체 칩들의 적용이 가능하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 패키지 자체의 신뢰성을 확보할 수 있다. As described above, the present invention can facilitate the fabrication of the stack package while applying the center pad type semiconductor chips as well as the edge pad type by securing the height of the wire loop using the dummy substrate. Therefore, the present invention can not only enable the application of the center pad-type semiconductor chips when manufacturing the stack package, but also ensure the reliability of the package itself.
부가해서, 본 발명은 웨이퍼 후면에 WBL 테이프를 부착시킨 상태로 다이 소잉(die sawing) 및 다이 어태칭(die attaching) 과정을 진행하므로, 다이 픽업(die pick up)시 반도체 칩의 크랙 발생을 줄일 수 있다. In addition, the present invention proceeds with die sawing and die attaching with the WBL tape attached to the back side of the wafer, thereby reducing cracking of semiconductor chips during die pick up. Can be.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.As mentioned above, although the present invention has been illustrated and described with reference to specific embodiments, the present invention is not limited thereto, and the following claims are not limited to the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention. It can be easily understood by those skilled in the art that can be modified and modified.
Claims (5)
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