KR20100066941A - 인쇄회로기판 및 이를 이용한 반도체 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 이를 이용한 반도체 패키지는, 코어(Core)층과, 상기 코어층의 상면 및 하면에 형성되며, 각각 본드핑거부 및 볼 랜드부를 갖는 도전 패턴 및 상기 도전 패턴을 포함한 코어층 상면 및 하면에 상기 본드핑거부 및 볼 랜드부를 노출시키도록 형성되며, 절연 물질로 이루어진 제1솔더 레지스트 및 상기 제1솔더 레지스트 상에 배치되고, 내부에 도전성 필러(Filler)가 함유된 절연 물질로 이루어진 제2솔더 레지스트를 포함하는 솔더 레지스트를 포함한다.

Description

인쇄회로기판 및 이를 이용한 반도체 패키지{PRINTED CIRCUIT BOARD AND SEMICONDUCTOR PACKAGE USING THE SAME}

본 발명은 인쇄회로기판 및 이를 이용한 반도체 패키지에 관한 것으로, 보다 자세하게는, 열 방출을 용이하게 한 인쇄회로기판 및 이를 이용한 반도체 패키지에 관한 것이다.

최근의 전자산업은 전자기기의 소형화 및 고성능화를 위해, 부품 실장시, 고밀도화 및 고정도화가 가능한 인쇄회로기판을 이용한 실장기술을 채용하고 있는 추세이다. 특히, BGA(Ball Grid Array) 및 TCP(Tape Carrier Package) 등의 CSP(Chip Size Package) 기술의 발달에 의해 더 많은 수의 부품, 즉, 반도체 패키지를 실장할 수 있는 고밀도 인쇄회로기판에 대한 관심이 점점 증가하고 있는 실정이다.

따라서, 전자기기의 경박단소화를 위한 기술은 실장되는 부품의 미세 가공 기술은 물론 고밀도의 부품 실장을 가능하게 하는 인쇄회로기판의 제공이 필수적으로 요구된다.

상기 인쇄회로기판(Printed circuit board)은 절연층에 구리와 같은 전도성 재료로 회로 배선을 형성시킨 것으로서, 모듈 구성시, 전차 부품을 탑재하기 직전 상태의 기판을 의미한다.

구체적으로, 인쇄회로기판은 코어(Core) 물질과 상기 코어 물질의 일면 및 타면 상에 각각 형성된 전극 단자 및 볼 랜드와 상기 코어 물질 내부에 상기 코어의 일면 및 타면 각각에 형성된 전극 단자 및 볼 랜드를 전기적으로 연결하기 위한 비아 금속배선을 갖는 구조로 이루어진다.

한편, 반도체 모듈에 실장되는 패키지화된 반도체 칩은 그 동작시에 필연적으로 열이 발생하게 되며, 이러한 열이 패키지의 외부로 신속하게 빠져나가지 못할 경우, 심각한 손상을 받게 된다.

이를 위해 통상적으로 히트싱크(Heat sink) 또는 히트스프레더(Heat Spreader)라는 것을 사용하여 반도체 칩의 동작시에 발생되는 열이 신속하게 방출될 수 있도록 하고 있다.

그러나, 자세하게 도시하고 설명하지는 않았지만, 전술한 종래 기술의 경우에는, 반도체 소자의 고용량화에 따라 반도체 칩 동작시에 발생하는 열이 점차 증가되는 반면에, 반도체 소자의 소형화 추세에 따라 제한된 공간으로 인해 모듈 기판의 크기를 증가시켜 열을 방출하기에는 한계가 있다.

더욱이, 반도체 패키지의 소형화 추세에 따라 증가시킬 수 있는 모듈 기판 크기의 한계로 인해 히트싱트 또는 히트스프레더의 부착도 점점 더 어려워지고 있는 실정이다.

따라서, 이로 인해 상기와 같이 제대로 방출되지 못한 열로 인해 반도체 소자의 특성이 저하되게 된다.

본 발명은 반도체 소자의 동작시 발생되는 열을 용이하게 방출한 인쇄회로기판 및 이를 이용한 반도체 패키지를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 반도체 소자의 동작시 발생되는 열을 용이하게 방출하여 반도체 소자의 특성 저하를 방지한 인쇄회로기판 및 이를 이용한 반도체 패키지를 제공한다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판은, 코어(Core)층; 상기 코어층의 상면 및 하면에 형성되며, 각각 본드핑거부 및 볼 랜드부를 갖는 도전 패턴; 및 상기 도전 패턴을 포함한 코어층 상면 및 하면에 상기 본드핑거부 및 볼 랜드부를 노출시키도록 형성되며, 절연 물질로 이루어진 제1솔더 레지스트 및 상기 제1솔더 레지스트 상에 배치되고, 내부에 도전성 필러(Filler)가 함유된 절연 물질로 이루어진 제2솔더 레지스트를 포함하는 솔더 레지스트;를 포함한다.

상기 도전성 필러는 Cu, Sn, Pb 및 Ag 중 어느 하나의 물질 또는 어느 하나 이상의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 도전성 필러는 구형 또는 판형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 절연 물질은 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 도전성 필러의 표면을 코팅하는 절연막을 더 포함한다.

상기 절연막은 폴리이미드 계열의 물질인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.

또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판을 이용한 반도체 패키지는, 청구항 1의 구성을 갖는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상에 부착되며, 본딩패드를 갖는 반도체 칩; 및 상기 반도체 칩의 본딩패드와 인쇄회로기판의 본드핑거부를 연결하는 접속 부재;를 포함한다.

상기 반도체 칩 및 접속 부재를 포함하는 인쇄회로기판의 상면을 밀봉하는 봉지 부재를 더 포함한다.

상기 인쇄회로기판의 볼 랜드부에 부착된 외부 접속 단자를 더 포함한다.

본 발명은 내부에 도전성 필러(Filler)가 함유된 솔더 레지스트를 갖는 인쇄회로기판이 사용되어 반도체 패키지가 형성됨으로써, 상기 솔더 레지스트에 함유된 도전성 필러에 의해 히트싱크 또는 히트스프레더를 적용하지 않고도 반도체 소자 동작시 발생하는 열을 용이하게 방출시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 반도체 소자의 특성 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 반도체 패키지 형성시, 상기와 같이 내부에 도전성 필러(Filler)를 갖는 솔더 레지스트가 사용됨으로써, 열을 방출하기 위한 추가적인 히트싱크 또는 히트스프레더를 부착하지 않아도 됨에 따라 종래 보다 반도체 패키지의 크기를 감소시킬 수 있다.

게다가, 본 발명은 반도체 소자의 동작시 발생하는 열을 방출하기 위해 상기와 같이 내부에 도전성 필러(Filler)를 갖는 솔더 레지스트가 사용됨으로써, 제한된 공간에서 히트싱크 또는 히트스프레더를 부착하기 위한 공간을 확보하지 않아도 되므로, 따라서, 반도체 패키지 제작시 그의 설계의 자유도를 종래보다 향상시킬 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 설명하기 위해 도시한 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)은, 코어(Core)층(102), 도전 패턴(108) 및 솔더 레지스트(110)를 포함한다.

코어(Core)층(102)은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)의 몸체를 이루며, 이러한 코어층(102)은 예를 들면 FR4 또는 레진(Resin)과 같은 절연층으로 이루어진다.

도전 패턴(108)은 이러한 절연층으로 이루어진 코어층(102)의 상면 및 상면과 대향하는 하면에 각각 배치되며, 이러한 도전 패턴(108)은 상면 및 하면 각각에 본드핑거부(104) 및 볼 랜드부(106)를 갖는다.

솔더 레지스트(110)는 이러한 도전 패턴(108)을 포함한 코어층(102)의 상면 및 하면에 배치된다.

이때, 솔더 레지스트(110)는 제1솔더 레지스트(110a) 및 제1솔더 레지스트(110a) 상에 배치된 제2솔더 레지스트(110b)로 이루어진다.

이러한 제1솔더 레지스트(110a) 및 제2솔더 레지스트(110b)는 각각 내부가 절연 물질 및 다수의 도전성 필러(Filler : 112)가 함유된 절연 물질로 이루어진다.

여기서, 제1솔더 레지스트(110a) 및 제2솔더 레지스트(110b)를 이루는 절연 물질은 폴리머로 이루어진다.

또한, 제2솔더 레지스트(110b)에 함유된 도전성 필러(112)는 Cu, Sn, Pb 및 Ag 중 어느 하나의 물질 또는 어느 하나 이상의 합금으로 이루어지며, 이러한 도전성 필러(112)는 예를 들면 액 0.1∼50㎛의 크기를 갖는 구형으로 이루어진다.

게다가, 이러한 도전성 필러(112)는 그 표면에 코팅된 절연막(114)을 더 포함할 수 있으며, 이러한 절연막(114)은 폴리머로 이루어진다. 이러한 폴리머는 예를 들면, 폴리이미드 계열의 물질로 이루어진다.

부가하여, 이러한 솔더 레지스트(110)는 코어층(102) 상면 및 하면에 각각 배치된 도전 패턴(108)의 본드핑거부(104) 및 볼 랜드부(106)를 노출시키도록 배치된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 단층으로 이루어진 인쇄회로기판에 대해서만 도시하고 설명하였지만, 내부에 비아 패턴을 포함하는 다층으로 이루어진 인쇄회로기판에 대해서도 본 발명의 실시예를 적용시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 이용한 반도체 패키지를 설명하기 위해 도시한 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 이용한 반도체 패키지(300)는, 인쇄회로기판(200), 반도체 칩(218), 접속 부재(222), 봉지 부 재(224) 및 외부 접속 단자(226)를 포함한다.

인쇄회로기판(200)은, 코어(Core)층(202), 도전 패턴(208) 및 솔더 레지스트(210)를 포함한다.

코어(Core)층(202)은 인쇄회로기판(200)의 몸체를 이루며, 이러한 코어층(202)은 예를 들면 FR4 또는 레진(Resin)과 같은 절연층으로 이루어진다.

도전 패턴(208)은 이러한 절연층으로 이루어진 코어층(202)의 상면 및 상면과 대향하는 하면에 각각 배치되며, 이러한 도전 패턴(208)은 상면 및 하면 각각에 본드핑거부(204) 및 볼 랜드부(206)를 갖는다.

솔더 레지스트(210)는 이러한 도전 패턴(208)을 포함한 코어층(202)의 상면 및 하면에 배치된다.

이때, 솔더 레지스트(210)는 제1솔더 레지스트(210a) 및 제1솔더 레지스트(210a) 상에 배치된 제2솔더 레지스트(210b)로 이루어진다.

이러한 제1솔더 레지스트(210a) 및 제2솔더 레지스트(210b)는 각각 내부가 절연 물질 및 다수의 도전성 필러(Filler : 212)가 함유된 절연 물질로 이루어진다.

여기서, 제1솔더 레지스트(210a) 및 제2솔더 레지스트(210b)를 이루는 절연 물질은 폴리머로 이루어진다.

또한, 제2솔더 레지스트(210b)에 함유된 도전성 필러(212)는 Cu, Sn, Pb 및 Ag 중 어느 하나의 물질 또는 어느 하나 이상의 합금으로 이루어지며, 이러한 도전성 필러(212)는 예를 들면 액 0.1∼50㎛의 크기를 갖는 구형으로 이루어진다.

게다가, 이러한 도전성 필러(212)는 그 표면에 코팅된 절연막(214)을 더 포함할 수 있으며, 이러한 절연막(214)은 폴리머로 이루어진다. 이러한 폴리머는 예를 들면, 폴리이미드 계열의 물질로 이루어진다.

부가하여, 이러한 솔더 레지스트(210)는 코어층(202) 상면 및 하면에 각각 배치된 도전 패턴(208)의 본드핑거부(204) 및 볼 랜드부(206)를 노출시키도록 배치된다.

반도체 칩(218)은 이러한 인쇄회로기판(200) 상에 부착되며, 상면에 배치된 다수의 본딩패드(216)를 갖는다.

접속 부재(222)는 이러한 반도체 칩(218)의 본딩패드(216)와 인쇄회로기판(200)의 본드핑거부(204)를 전기적으로 연결하며, 이러한 접속 부재(222)는 예를 들면, 와이어로 이루어진다.

봉지 부재(224)는 이러한 반도체 칩(218)을 외부의 스트레스로부터 보호하기 위해 접속 부재(222) 및 반도체 칩(218)을 포함하는 인쇄회로기판(200)의 상면을 밀봉하며, 이러한 봉지 부재(224)는 예를 들면, EMC(Epoxy Molding Compound)로 이루어진다.

외부 접속 단자(226)는 이러한 인쇄회로기판(200)의 볼 랜드부(206)에 실장수단으로서 다수 개 부착되며, 예를 들면 솔더 볼로 이루어진다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 단층으로 이루어진 인쇄회로기판을 이용한 반도체 패키지에 대해서만 도시하고 설명하였지만, 내부에 비아 패턴을 포함하는 다층으로 이루어진 인쇄회로기판을 이용한 반도체 패키지에 대해서도 본 발명의 실시 예를 적용시킬 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명은, 내부에 도전성 필러(Filler)가 함유된 솔더 레지스트 및 이러한 솔더 레지스트가 형성된 인쇄회로기판이 사용되어 반도체 패키지가 형성됨으로써, 열을 방출하기 위한 히트싱크 또는 히트스프레더를 적용하지 않고도 상기 도전성 필러에 의해 반도체 소자 동작시 발생하는 열을 용이하게 방출시킬 수 있다.

따라서, 반도체 소자의 동작시 발생하는 열을 용이하게 방출시킬 수 있으므로, 반도체 소자의 특성 저하를 방지할 수 있다.

또한, 상기와 같이 내부에 도전성 필러(Filler)가 함유된 솔더 레지스트 및 이를 적용한 인쇄회로기판에 의해 히트싱크 또는 히트스프레더를 부착하지 않고도 열을 용이하게 방출시킬 수 있으므로, 종래 보다 반도체 패키지의 크기를 감소시킬 수 있다.

게다가, 상기와 같이 내부에 열 방출 특성이 용이한 도전성 필러(Filler)를 함유한 솔더 레지스트가 사용됨으로써, 제한된 공간에서 히트싱크 또는 히트스프레더를 부착하기 위한 공간을 확보하지 않아도 되므로, 반도체 패키지 제작시 그의 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.

이상, 전술한 본 발명의 실시예들에서는 특정 실시예에 관련하고 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 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있 다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 설명하기 위해 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 이용한 반도체 패키지를 설명하기 위해 도시한 단면도.

Claims (9)

1. 코어(Core)층;

   상기 코어층의 상면 및 하면에 형성되며, 각각 본드핑거부 및 볼 랜드부를 갖는 도전 패턴; 및

   상기 도전 패턴을 포함한 코어층 상면 및 하면에 상기 본드핑거부 및 볼 랜드부를 노출시키도록 형성되며, 절연 물질로 이루어진 제1솔더 레지스트 및 상기 제1솔더 레지스트 상에 배치되고, 내부에 도전성 필러(Filler)가 함유된 절연 물질로 이루어진 제2솔더 레지스트를 포함하는 솔더 레지스트;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도전성 필러는 Cu, Sn, Pb 및 Ag 중 어느 하나의 물질 또는 어느 하나 이상의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 도전성 필러는 구형 또는 판형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 절연 물질은 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 도전성 필러의 표면을 코팅하는 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 절연막은 폴리이미드 계열의 물질인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
7. 청구항 1의 구성을 갖는 인쇄회로기판;

   상기 인쇄회로기판 상에 부착되며, 본딩패드를 갖는 반도체 칩; 및

   상기 반도체 칩의 본딩패드와 인쇄회로기판의 본드핑거부를 연결하는 접속 부재;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 반도체 칩 및 접속 부재를 포함하는 인쇄회로기판의 상면을 밀봉하는 봉지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 인쇄회로기판의 볼 랜드부에 부착된 외부 접속 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.

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