KR20070069431A - Semiconductor module protected for corners of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

A semiconductor module is provided to prevent the generation of cracks at a corner portion of a semiconductor device by protecting the corner portion of the semiconductor device from a mechanical stress using a protection portion. A semiconductor module includes one or more semiconductor devices, a module substrate, a sealing portion and a protection portion. The semiconductor devices(120) include a device body and a plurality of connection terminals at one side of the device body, respectively. The module substrate is connected with the connection terminals of the semiconductor device. The sealing portion(140) is used for sealing the connection terminal between the module substrate and the device body. The protection portion(150) is formed at an exposed corner portion of the other side of the device body. The sealing portion and the protection portion are made of the same material.

Description

반도체 소자의 모서리부가 보호되는 반도체 모듈{SEMICONDUCTOR MODULE PROTECTED FOR CORNERS OF SEMICONDUCTOR DEVICE}Semiconductor module that protects the edges of semiconductor devices {SEMICONDUCTOR MODULE PROTECTED FOR CORNERS OF SEMICONDUCTOR DEVICE}

도 1은 종래기술에 따른 반도체 모듈을 보여주는 사시도이다. 1 is a perspective view showing a semiconductor module according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 모듈을 보여주는 사시도이다. 2 is a perspective view illustrating a semiconductor module according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 "A" 부분을 보여주는 확대도이다. 3 is an enlarged view illustrating portion “A” of FIG. 2.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

110 : 반도체 모듈(semiconductor module)110: semiconductor module

120 : 반도체 소자(semiconductor device)120: semiconductor device

122 : 소자 몸체(device body)122: device body

124 : 연결 단자(connecting terminal)124: connecting terminal

130 : 모듈 기판(module board)130: module board

134 : 접속 패드(joining pad)134: joining pad

140 : 봉합부(filling portion)140: filling portion

150 : 보호부(protecting portion)150: protecting portion

본 발명은 반도체 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 모듈을 취급하는 과정에서 외부로 노출되는 반도체 소자의 모서리부를 기계적인 스트레스(stress)로부터 보호할 수 있는 반도체 소자의 모서리부가 보호되는 반도체 모듈에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor module, and more particularly, to a semiconductor module in which corner portions of a semiconductor element are protected, which can protect corner portions of a semiconductor element exposed to the outside in the process of handling the semiconductor module from mechanical stress. It is about.

컴퓨터 시스템(computer system)을 비롯하여 각종 전자기기의 성능이 향상됨에 따라서, 점차로 대용량, 고집적, 고속의 반도체 소자에 대한 수요가 증가하고 있다. 반도체 모듈은 하나의 모듈 기판에 적어도 하나 이상의 반도체 소자들을 실장한 것으로, 반도체 칩(semiconductor chip) 단계가 아닌 패키지(package) 단계에서 용이하게 용량을 증가시킬 수 있어 현재 널리 사용되고 있다. As the performance of various electronic devices including computer systems is improved, the demand for high-capacity, high-density, high-speed semiconductor devices is gradually increasing. The semiconductor module is mounted on at least one semiconductor device on a single module substrate, and is widely used because it can easily increase capacity in a package step instead of a semiconductor chip step.

종래기술에 따른 반도체 모듈(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수개의 반도체 소자(20)가 모듈 기판(30)의 일면에 배열 실장된 구조를 갖는다. 이 때, 반도체 소자(20)는 소자 본체(22)의 하부면에 형성된 복수개의 연결 단자(24)를 매개로 모듈 기판(30)에 접합된다. 그리고, 소자 몸체(22)와 모듈 기판(30) 사이에 형성된 봉합부(40)에 의해 연결 단자(24)가 보호된다. As shown in FIG. 1, a semiconductor module 10 according to the related art has a structure in which a plurality of semiconductor devices 20 are arranged on one surface of a module substrate 30. At this time, the semiconductor element 20 is bonded to the module substrate 30 via a plurality of connection terminals 24 formed on the lower surface of the element body 22. In addition, the connection terminal 24 is protected by the sealing portion 40 formed between the element body 22 and the module substrate 30.

그런데, 이러한 반도체 모듈(10)은 반도체 소자(20)의 상부면이 외부로 노출되어 있기 때문에, 반도체 모듈(10)을 취급하는 과정에서 반도체 소자(20)에 외부의 기계적인 스트레스가 직접적으로 작용한다. 이로 인하여, 기계적인 스트레스에 취약한 반도체 소자(20)의 모서리부에 크랙(crack)이 발생될 수 있다. 특히, 반도체 칩의 배면이 외부에 노출되는 웨이퍼 레벨 반도체 소자(wafer level semiconductor device) 또는 이들의 적층 소자(stack device)의 경우, 외부의 기계 적인 스트레스에 의한 불량이 더 심하게 발생될 수 있다. However, since the upper surface of the semiconductor device 10 is exposed to the outside of the semiconductor module 10, an external mechanical stress directly acts on the semiconductor device 20 in the process of handling the semiconductor module 10. do. As a result, cracks may be generated in the corners of the semiconductor device 20 which are vulnerable to mechanical stress. In particular, in the case of a wafer level semiconductor device or a stack device thereof in which the back surface of the semiconductor chip is exposed to the outside, defects due to external mechanical stress may be more severely generated.

따라서, 본 발명의 목적은 모듈 기판에 실장된 반도체 소자의 모서리부에 외부로부터 작용하는 기계적인 스트레스로 인하여 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자의 모서리부가 보호되는 반도체 모듈을 제공하는 데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor module in which the edge of the semiconductor element is protected, which can prevent cracks from being generated due to mechanical stress applied to the edge of the semiconductor element mounted on the module substrate from the outside. .

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 소자 본체와, 소자 본체의 일면에 형성된 복수개의 연결 단자를 포함하는 적어도 하나 이상의 반도체 소자와, 반도체 소자의 연결 단자가 접합되는 모듈 기판과, 모듈 기판과 소자 본체 사이의 연결 단자를 봉합하는 봉합부와, 봉합부로부터 노출된 소자 본체 타면의 모서리부에 형성되는 보호부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 모서리부가 보호되는 반도체 모듈을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention, an at least one semiconductor device including a device body, a plurality of connection terminals formed on one surface of the device body, a module substrate to which the connection terminal of the semiconductor device is bonded, According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor module, wherein the edge portion of the semiconductor device is protected, including a sealing portion sealing the connection terminals between the device bodies and a corner portion of the other surface of the device body exposed from the sealing portion.

본 발명에 따른 반도체 모듈에 있어서, 보호부는 봉합부와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. In the semiconductor module according to the present invention, the protecting part may be made of the same material as the sealing part.

본 발명에 따른 반도체 모듈에 있어서, 반도체 소자는 웨이퍼 레벨 반도체 패키지 또는 이들의 적층 소자 중 어느 하나인 것이 바람직하다. In the semiconductor module according to the present invention, the semiconductor element is preferably any one of a wafer level semiconductor package or a stacked element thereof.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 모듈을 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 2의 "A" 부분을 보여주는 확대도이다. 2 is a perspective view illustrating a semiconductor module according to an embodiment of the present invention. 3 is an enlarged view illustrating portion “A” of FIG. 2.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 모듈(110)은 적어도 하나 이상의 반도체 소자(120)들이 소자 몸체(122)의 하부면에 형성된 연결 단자(124)를 매개로 모듈 기판(130)에 실장된 구조를 갖는다. 모듈 기판(130)의 상부면과 소자 몸체(122)의 하부면 사이에는 봉합부(140)가 형성되어 있다. 그리고, 반도체 소자(120) 상부면의 모서리부에는 보호부(150)가 형성되어 있다. 2 and 3, a semiconductor module 110 according to an embodiment of the present invention may be a module based on a connection terminal 124 in which at least one semiconductor device 120 is formed on a lower surface of the device body 122. It has a structure mounted on the substrate 130. The sealing unit 140 is formed between the upper surface of the module substrate 130 and the lower surface of the device body 122. In addition, the protection part 150 is formed at the corner portion of the upper surface of the semiconductor device 120.

따라서, 보호부(150)가 반도체 모듈(110)에 작용하는 기계적인 스트레스로부터 반도체 소자(120) 상부면의 모서리부를 보호하기 때문에, 반도체 모듈(110)을 취급하는 과정에서 반도체 소자(120) 상부면의 모서리부에 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다. Therefore, since the protection unit 150 protects the edge portion of the upper surface of the semiconductor device 120 from mechanical stress acting on the semiconductor module 110, the upper portion of the semiconductor device 120 is handled in the process of handling the semiconductor module 110. Cracks can be prevented from occurring at the corners of the face.

본 발명의 실시예에 따른 반도체 모듈(110)에 대해서 구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 반도체 모듈(110)은 반도체 소자(120), 모듈 기판(130), 봉합부(140) 및 보호부(150)를 포함한다. Referring to the semiconductor module 110 according to an embodiment of the present invention in detail, the semiconductor module 110 according to the present embodiment is a semiconductor device 120, a module substrate 130, the sealing unit 140 and the protection unit And 150.

반도체 소자(120)는 소자 몸체(122)의 하부면에 복수개의 연결 단자(124)가 형성된 구조를 갖는다. 이 때, 반도체 소자(120)로는 웨이퍼 레벨 반도체 소자 또는 이들의 적층 소자가 사용될 수 있다. The semiconductor device 120 has a structure in which a plurality of connection terminals 124 are formed on the bottom surface of the device body 122. In this case, a wafer level semiconductor device or a stacked device thereof may be used as the semiconductor device 120.

모듈 기판(130)은 통상적인 인쇄회로기판(Printed Circuit Board;PCB)으로서, 연결 단자(124)가 접합됨으로써 반도체 소자(120)가 실장되는 부분이다. 또한, 이러한 모듈 기판(130)은 반도체 소자(120) 실장 영역의 일측을 따라서 접속 패드(134)가 형성되어 있다. 접속 패드(134)는 모듈 기판(130)을 외부 시스템에 접속시키는 역할을 한다. 즉, 모듈 기판(130)에 실장되는 반도체 소자(120)는 모듈 기판 (130)을 통해 외부 시스템에 접속될 수 있다. The module substrate 130 is a conventional printed circuit board (PCB), and is a portion in which the semiconductor device 120 is mounted by connecting the connection terminals 124. In addition, the module substrate 130 has a connection pad 134 formed along one side of the semiconductor device 120 mounting region. The connection pad 134 connects the module substrate 130 to an external system. That is, the semiconductor device 120 mounted on the module substrate 130 may be connected to an external system through the module substrate 130.

봉합부(140)는 모듈 기판(130)의 상부면과 소자 몸체(122)의 하부면 사이에서 연결 단자(124)가 봉합되도록 형성된다. 이러한 봉합부(140)는 연결 단자(124)와 모듈 기판(130) 사이의 접속 영역을 보호하는 동시에, 접합 강도를 향상시키는 역할을 한다. 이 때, 봉합부(140)는 모듈 기판(130)과 반도체 소자(120) 사이의 공간에 언더필 물질(underfill material)을 충전시키는 언더필 공정(underfill process)을 통해 형성된다. 이러한 언더필 물질로, 예컨대, 에폭시 수지(epoxy resin)가 사용될 수 있다. The sealing unit 140 is formed such that the connection terminal 124 is sealed between the upper surface of the module substrate 130 and the lower surface of the device body 122. The sealing unit 140 serves to protect the connection area between the connection terminal 124 and the module substrate 130 and to improve the bonding strength. In this case, the encapsulation unit 140 is formed through an underfill process for filling an underfill material in the space between the module substrate 130 and the semiconductor device 120. As such an underfill material, for example, an epoxy resin can be used.

보호부(150)는 봉합부(140)로부터 노출되는 반도체 소자(120) 상부면의 모서리부에 형성된다. 이러한 보호부(150)는 반도체 소자(120) 상부면의 모서리부에 작용하는 외부의 기계적인 스트레스로부터 반도체 소자(120) 상부면의 모서리부를 보호하는 역할을 한다. 이 때, 보호부(150)는 반도체 소자(120) 상부면의 모서리부에 봉합부(140)를 이루고 있는 물질과 동일한 물질이 각각 돗팅(dotting)되어 형성된다. 이러한 보호부(150)는 모듈 기판(130)에 실장되기 전에 반도체 소자(120)에 형성되거나, 모듈 기판(130)에 실장된 후에 반도체 소자(120)에 형성될 수 있다. The protection part 150 is formed at an edge portion of the upper surface of the semiconductor device 120 exposed from the sealing part 140. The protection part 150 serves to protect the corner portion of the upper surface of the semiconductor device 120 from external mechanical stress acting on the corner portion of the upper surface of the semiconductor device 120. In this case, the protection unit 150 is formed by dotting the same material as the material forming the sealing unit 140 at the corners of the upper surface of the semiconductor device 120, respectively. The protection part 150 may be formed on the semiconductor device 120 before being mounted on the module substrate 130 or on the semiconductor device 120 after being mounted on the module substrate 130.

한편, 모듈 기판(130)에 실장된 반도체 소자(120)에 형성되는 보호부(150)는 봉합부(140)와 동시에 또는 별도로 형성될 수 있다. 즉, 보호부(150)와 봉합부(140)가 동시에 형성되는 경우는, 봉합부(140)를 형성하는 언더필 공정 중에 언더필 물질이 반도체 소자(120) 상부면의 모서리부로 이동할 수 있도록, 돗팅 경로(dotting path)를 형성함으로써 이루어질 수 있다. 또한, 보호부(150)와 봉합부 (140)가 별도로 형성되는 경우는, 먼저 봉합부(140)를 형성한 다음, 반도체 소자(120) 상부면의 모서리부에 돗팅을 통해 개별적으로 보호부(150)를 형성함으로써 이루어질 수 있다. Meanwhile, the protection unit 150 formed on the semiconductor device 120 mounted on the module substrate 130 may be formed simultaneously with or separately from the sealing unit 140. That is, when the protective part 150 and the sealing part 140 are formed at the same time, the dotting path may move the underfill material to the corner portion of the upper surface of the semiconductor device 120 during the underfill process of forming the sealing part 140. by forming a dotting path. In addition, when the protection unit 150 and the sealing unit 140 are separately formed, first, the sealing unit 140 is formed, and then the protection unit (not individually) by dotting on the corners of the upper surface of the semiconductor device 120. 150).

따라서, 본 발명의 구조를 따르면, 보호부가 외부로부터 반도체 소자의 모서리부에 작용하는 기계적인 스트레스로부터 보호함으로써, 반도체 소자의 모서리부에 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다. Therefore, according to the structure of the present invention, by protecting the protection portion from mechanical stress acting on the corner portion of the semiconductor element from the outside, it is possible to prevent the occurrence of cracks in the corner portion of the semiconductor element.

이에 따라, 반도체 모듈의 불량 발생률을 감소시킬 수 있다. As a result, the failure rate of the semiconductor module can be reduced.

Claims (3)

소자 본체와, 상기 소자 본체의 일면에 형성된 복수개의 연결 단자를 포함하는 적어도 하나 이상의 반도체 소자;At least one semiconductor device including a device body and a plurality of connection terminals formed on one surface of the device body; 상기 반도체 소자의 상기 연결 단자가 접합되는 모듈 기판;A module substrate to which the connection terminal of the semiconductor element is bonded; 상기 모듈 기판과 상기 소자 본체 사이의 상기 연결 단자를 봉합하는 봉합부; 및A sealing part sealing the connection terminal between the module substrate and the device body; And 상기 봉합부로부터 노출된 상기 소자 본체 타면의 모서리부에 형성되는 보호부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 모서리부가 보호되는 반도체 모듈. And a protecting portion formed at an edge portion of the other surface of the device body exposed from the sealing portion. 제 1항에 있어서, 상기 보호부는 상기 봉합부와 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 모서리부가 보호되는 반도체 모듈. The semiconductor module of claim 1, wherein the protection part is made of the same material as the sealing part. 제 1항에 있어서, 상기 반도체 소자는 웨이퍼 레벨 반도체 소자 또는 이들의 적층 소자 중 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 모서리부가 보호되는 반도체 모듈. The semiconductor module of claim 1, wherein the semiconductor device is a wafer level semiconductor device or one of stacked devices.
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