KR20190050297A - Semiconductor package - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a semiconductor package in which semiconductor elements are mounted on both sides of a printed circuit board in a form of a system in package (SIP), and metal terminals are formed in a lower edge region of the printed circuit board. According to the present invention, the configuration of a signal terminal in a SIP type semiconductor package can be facilitated and heat radiation performance can be ensured.

Description

반도체 패키지{SEMICONDUCTOR PACKAGE}[0001] SEMICONDUCTOR PACKAGE [0002]

본 발명은 인쇄회로기판에 반도체 소자를 실장하여 제조되는 반도체 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor package manufactured by mounting a semiconductor element on a printed circuit board.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background art are intended to aid understanding of the background of the invention and may include matters which are not known to the person of ordinary skill in the art.

반도체 패키지는 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 패턴이 형성된 인쇄회로기판(1, PCB)에 반도체 소자(2)를 SMT(Surface Mounting Technology) 작업을 통해 실장하여 제조된다.1 (a), a semiconductor package is manufactured by mounting a semiconductor element 2 on a printed circuit board 1 having a pattern formed thereon by a SMT (Surface Mounting Technology) operation.

나아가, 최근에는 완성품의 크기를 작게 하는 것이 요구되는 경우가 많이 발생됨에 따라 도 2와 같이 인쇄회로기판(1)의 상부면 및 하부면에 반도체 소자(2, 3)를 실장한 패키지형 시스템(SIP, System In Package) 형태로 제조되어 전체적인 모듈의 크기를 상당히 축소할 수 있게 되었다.Furthermore, in recent years, it has been frequently required to reduce the size of the finished product. Therefore, as shown in FIG. 2, a packaged system (semiconductor device) 2 in which semiconductor elements 2 and 3 are mounted on the upper and lower surfaces of the printed circuit board 1 SIP, System In Package), and the overall module size can be reduced considerably.

그러나, 도 1(a)와 같은 구성에서 시그널 단자(4)는 도 1(b)와 같이 인쇄회로기판(1)의 하부면에 구성되게 되는데, 도 2와 같은 SIP 형태에서는 이러한 시그널 단자를 바닥면에 구성시키는 것이 매우 어려운 사항이 된다.1 (a), the signal terminal 4 is formed on the lower surface of the printed circuit board 1 as shown in FIG. 1 (b). In the SIP type as shown in FIG. 2, It is very difficult to configure the surface.

한국등록특허공보 제10-0515168호Korean Patent Registration No. 10-0515168

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 SIP 형태의 반도체 패키지에서 시그널 단자의 구성을 용이하게 하고, 방열 성능을 확보할 수 있는 반도체 패키지를 제공하는 데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a semiconductor package which facilitates the construction of a signal terminal in a SIP type semiconductor package and can secure heat radiation performance.

본 발명에 의한 반도체 패키지는 인쇄회로기판의 상부면 및 하부면에 반도체 소자가 패키지형 시스템(SIP) 형태로 실장되고, 상기 인쇄회로기판의 하부면 가장자리 영역에 형성된 금속 단자를 포함할 수 있다. A semiconductor package according to the present invention may include a metal terminal mounted on a top surface and a bottom surface of a printed circuit board in the form of a SIP and having a metal terminal formed on a lower edge region of the printed circuit board.

또한, 상기 금속 단자는 4개 이상으로 구성되어 SMT(Surface Mounted Technology) 공정시 수평을 유지할 수 있다. In addition, the metal terminal is composed of four or more, and can be kept horizontal during a SMT (Surface Mounted Technology) process.

또한, 상기 금속 단자는 실버, 구리, 금, 알루미늄, 아연, 니켈, 철 및 주석에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합금일 수 있다.The metal terminal may be one or more alloys selected from silver, copper, gold, aluminum, zinc, nickel, iron and tin.

또한, 본 발명에 의한 반도체 패키지는 상기 인쇄회로기판의 하부면에 형성되는 방열 코어를 더 포함할 수 있다. In addition, the semiconductor package according to the present invention may further include a heat dissipation core formed on a lower surface of the printed circuit board.

또한, 상기 방열 코어는 전도성 물질 또는 비전도성 물질일 수 있다.The heat dissipation core may be a conductive material or a nonconductive material.

또한, 상기 방열 코어는 상기 금속 단자와 동일한 재질일 수 있다.The heat dissipation core may be made of the same material as the metal terminal.

또한, 상기 금속 단자의 길이는 상기 방열 코어의 길이와 동일하거나 길 수 있다.The length of the metal terminal may be equal to or longer than the length of the heat dissipation core.

또한, 상기 방열 코어의 길이는 상기 인쇄회로기판 하부면에 실장된 반도체 소자의 길이보다 길 수 있다.The length of the heat dissipation core may be longer than the length of the semiconductor device mounted on the lower surface of the printed circuit board.

또한, 본 발명에 의한 반도체 패키지는 상기 인쇄회로기판의 상측에 커버를 구비할 수 있다.In addition, the semiconductor package according to the present invention may have a cover on the upper side of the printed circuit board.

또한, 상기 반도체 패키지는 거리인식용 3D 센서모듈에 탑재되는 발광광원의 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 패키지일 수 있다.In addition, the semiconductor package may be a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) package of a luminescent light source mounted on the 3D sensor module for sensing distance.

또한, 반도체 패키지를 구비한 모바일용 전자기기일 수 있다.It may also be a mobile electronic device having a semiconductor package.

도 1은 일반적인 반도체 패키지를 도시한 것이다.
도 2는 SIP 형태의 반도체 패키지를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 의한 반도체 패키지의 상측과 하측의 사시 도면이다.
도 5는 도 3의 A-A 단면을 도시한 것이다.Figure 1 shows a typical semiconductor package.
Figure 2 shows a semiconductor package in the form of a SIP.
3 and 4 are perspective views of the upper and lower sides of the semiconductor package according to the present invention, respectively.
5 shows the AA cross-section of Fig.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In describing the preferred embodiments of the present invention, a description of known or repeated descriptions that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted or omitted.

도 3은 본 발명에 의한 반도체 패키지의 상측에서의 사시도를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명에 의한 반도체 패키지의 하측에서의 사시도를 도시한 것이며, 도 5는 도 3의 A-A 단면을 도시한 것이다.FIG. 3 is a perspective view of the semiconductor package according to the present invention from above, FIG. 4 is a perspective view of the semiconductor package according to the present invention, and FIG. 5 is a sectional view taken along line AA of FIG. .

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 패키지를 설명하기로 한다.Hereinafter, a semiconductor package according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 5. FIG.

본 발명에 의한 반도체 패키지는 패키지형 시스템(SIP) 형태로 인쇄회로기판(10)의 양면에 반도체 소자(21, 22)가 SMT(Surface Mounting Technology) 공정으로 실장되고, 반도체 소자를 보호하기 위해 인쇄회로기판(10) 상측으로 커버(50)가 결합될 수 있다. 도 4의 경우에는 커버(50)의 도시가 생략되었다.In the semiconductor package according to the present invention, the semiconductor elements 21 and 22 are mounted on both sides of the printed circuit board 10 in the form of a packaged system (SIP) by a SMT (Surface Mounting Technology) The cover 50 can be coupled to the upper side of the circuit board 10. In the case of Fig. 4, the illustration of the cover 50 is omitted.

예를 들어 거리인식용 3D 센서 모듈에 들어가는 발광광원의 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 패키지의 경우에는 인가전류신호 대비 광출력 응답속도가 매우 중요하다.For example, in the VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) package of a luminescent light source for a distance sensing 3D sensor module, the optical output response speed is very important compared to the applied current signal.

이는 VCSEL 패키지 내부의 고출력 레이저 다이오드를 damage로부터 보호해 줌으로써 결과적으로 거리인식에 대한 정밀성을 향상시켜야 한다.This should protect the high-power laser diode inside the VCSEL package from damage, resulting in improved accuracy in distance recognition.

그러기 위해서, 인쇄회로기판 상의 회로 패턴은 패턴의 두께, 폭, 부품 소자 간의 거리 등을 최적화하여 디자인되어야 한다.To do so, the circuit pattern on the printed circuit board must be designed to optimize the pattern thickness, width, and distance between component elements.

즉, VCSEL 패키지 내부 전자부품들 간의 회로패턴의 거리가 짧을수록 인덕턴스(Inductance) 값이 최소화되어 유리하고, 이를 위해 기존에 소자 간 거리가 넓은 편인 전자부품을 SIP(System in Package) 타입으로 디자인하여 부품 간 패턴거리를 최소화해 줌으로써 결과적으로 VCSEL 패키지의 응답속도를 빠르게 구현할 수 있게 한다.That is, as the distance of the circuit pattern between the electronic components in the VCSEL package is short, the inductance value is minimized, which is advantageous. To this end, electronic components having a large distance between elements have been designed as a SIP (System in Package) type By minimizing the pattern distance between the components, the VCSEL package can be quickly implemented.

본 발명은 인쇄회로기판 상의 반도체 소자 간 패턴 거리를 짧게 하기 위해 SIP 타입에 의한 반도체 패키지를 제공하고, 금속 단자 및 방열 코어 등의 구성을 통해 그에 따른 발열이 패키지에 저해가 되지 않게 한다.The present invention provides a SIP type semiconductor package for shortening the pattern distance between semiconductor elements on a printed circuit board, and prevents the heat generated thereby from being hindered by the package through the construction of the metal terminal and the heat dissipation core.

이를 위해, 금속 단자(30)를 인쇄회로기판(10)의 하부면 가장자리 영역에 형성되게 한다. 인쇄회로기판(10)가 중앙부 및 테두리부가 있다고 할 때, 가장자리 영역은 인쇄회로기판(10)의 테두리부를 나타낸다. To this end, the metal terminals 30 are formed on the lower edge region of the printed circuit board 10. When the printed circuit board 10 has a central portion and a rim portion, the rim region represents the rim portion of the printed circuit board 10.

금속 단자(30)의 역할은 Main PCB 상의 Signal 및 전원이 인입되고, 실장된 반도체 소자(21, 22)를 통하여 다시 Main PCB로 출력되는 통로의 역할을 한다,The role of the metal terminal 30 serves as a path through which the signal and power on the main PCB are drawn and output to the main PCB through the mounted semiconductor elements 21 and 22,

또한, 반도체 소자(21, 22)가 동작됨으로써 발생되는 열을 외부로 전달해주는 방열 역할도 하게 된다.In addition, it also functions as a heat radiating member for transferring heat generated by operation of the semiconductor elements 21 and 22 to the outside.

이러한 금속 단자(30)는 전도성 물질 또는 금속일 수 있고, 실버, 구리, 금, 알루미늄, 아연, 니켈, 철 및 주석에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합금일 수 있다.The metal terminal 30 may be a conductive material or a metal and may be one or more alloys selected from silver, copper, gold, aluminum, zinc, nickel, iron and tin.

거리인식용 3D 거리센서 모듈에 적용되는 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 패키지에 있어서, VCSEL 패키지 주변으로 반도체 소자를 양면 세라믹 기판 구조로 회로 구성하여 상부면 및 하부면에 위치시키고, 금속 단자(30)를 전도성 물질로 적용함으로써, 메인보드의 전자신호를 패키지로 연결시켜주는 구조에 의해 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 패키지를 모바일 제품에서 중요한 제품 사이즈를 소형화할 수가 있으며, 전도성 브리지를 통해 방열 성능을 개선할 수가 있다.In a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) package applied to a distance sensing 3D distance sensor module, a semiconductor device is arranged on the upper and lower surfaces of a VCSEL package, ) Is applied as a conductive material, the VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) package can be miniaturized in an important product size by connecting the electronic signals of the main board to the package, and the heat dissipation performance Can be improved.

그리고, 금속 단자(30)는 인쇄회로기판(10)의 하부면의 중앙으로부터 대칭적으로 형성됨으로써, SMT 공정시 수평을 유지할 수 있도록 한다. 예를 들어, 금속 단자(30)는 인쇄회로기판의 하부면의 가장자리 각각에 4개를 형성하게 되어 SMT 공정시 수평을 유지할 수 있다. 금속 단자(30)의 개수가 4개 미만인 경우 SMT 공정시 수평을 유지하기 어렵게 된다. 경우에 따라서는, 실장된 부품의 개수가 증가되면 금속 단자(30)의 수도 4개 이상으로 증가할 수 있다. 실장된 부품의 개수가 많은 경우, 금속 단자(30)가 인쇄회로기판의 하부면의 가장자리 각각에 4개를 형성되면, 나머지 금속 단자(30)의 위치는 인쇄회로기판의 하부면의 가장자리에 위치하면 특별히 제한되지 않는다.The metal terminals 30 are formed symmetrically from the center of the lower surface of the printed circuit board 10, so that the metal terminals 30 can be kept horizontal during the SMT process. For example, four metal terminals 30 are formed on each edge of the lower surface of the printed circuit board, so that the metal terminals 30 can be kept horizontal during the SMT process. When the number of the metal terminals 30 is less than 4, it is difficult to maintain the horizontal level in the SMT process. In some cases, the number of metal terminals 30 may increase to four or more if the number of mounted parts increases. When the number of the mounted components is large, if four metal terminals 30 are formed on each of the edges of the lower surface of the printed circuit board, the remaining metal terminals 30 are positioned at the edge of the lower surface of the printed circuit board Is not particularly limited.

금속 단자(30)에 의해서도 전체적으로 걸리는 전력(Power:W)에 따라서는 방열이 부족할 수 있는데, 이를 위해 방열 코어(40)를 인쇄회로기판(10)의 하부면에 형성시킬 수 있다.The heat dissipation core 40 may be formed on the lower surface of the printed circuit board 10 so that the heat dissipation may be insufficient depending on the power W applied to the metal terminal 30 as a whole.

방열 코어(40)는 발열량이 많은 부품에 근접하여 위치시키는 것이 바람직하고, 인쇄회로기판(10) 하부면의 중앙에 위치될 수 있다.The heat dissipation core 40 is preferably located close to the component having a large amount of heat and may be located at the center of the lower surface of the printed circuit board 10.

방열 코어(40)의 재질은 전도성 물질 또는 비전도성 물질일 수 있다. 방열 코어(40)의 재질은 금속일 수 있고, 실버, 구리, 금, 알루미늄, 아연, 니켈, 철 및 주석에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합금일 수 있다. 또는, 방열 코어는 금속 단자(30)와 동일한 재질일 수 있다.The material of the heat dissipation core 40 may be a conductive material or a nonconductive material. The material of the heat dissipation core 40 may be a metal or may be one or more kinds of alloys selected from silver, copper, gold, aluminum, zinc, nickel, iron and tin. Alternatively, the heat dissipation core may be made of the same material as the metal terminal 30.

나아가, 금속 단자(30)의 길이는 방열 코어의 길이(40)와 동일하거나 길 수 있다. 금속 단자(30)의 길이는 방열 코어의 길이(40)와 동일하면 방열 효과가 최대가 될 수 있어 더욱 바람직하다. (d2 ≥ d3)Furthermore, the length of the metal terminal 30 may be equal to or longer than the length 40 of the heat dissipation core. It is more preferable that the length of the metal terminal 30 is equal to the length 40 of the heat dissipation core because the heat dissipation effect can be maximized. (d2 ≥ d3)

방열 코어(40)의 길이는 상기 인쇄회로기판 하부면에 실장된 반도체 소자(22)의 길이보다 긴 것이 반도체 소자가 바닥에 닿지 않는다는 점에서 바람직하다. (d3 ≥ d1)The length of the heat dissipation core 40 is longer than the length of the semiconductor element 22 mounted on the lower surface of the printed circuit board in that the semiconductor element does not touch the floor. (d3 > = d1)

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is obvious to those who have. Accordingly, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

10 : 인쇄회로기판
21, 22 : 반도체 소자
30 : 금속 단자
40 : 방열 코어
50 : 커버10: printed circuit board
21, 22: Semiconductor device
30: Metal terminal
40: Heat-dissipating core
50: cover

Claims (11)

인쇄회로기판의 상부면 및 하부면에 반도체 소자가 패키지형 시스템(SIP) 형태로 실장되고,
상기 인쇄회로기판의 하부면 가장자리 영역에 형성된 금속 단자를 포함하는 반도체 패키지.A semiconductor device is mounted on the upper and lower surfaces of the printed circuit board in the form of a packaged system (SIP)
And a metal terminal formed on a lower edge region of the printed circuit board. 청구항 1에 있어서,
상기 금속 단자는 4개 이상으로 구성되어 SMT(Surface Mounted Technology) 공정시 수평을 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.The method according to claim 1,
Wherein the metal terminal is composed of four or more and maintains a horizontal state in an SMT (Surface Mounted Technology) process. 청구항 1에 있어서,
상기 금속 단자는 실버, 구리, 금, 알루미늄, 아연, 니켈, 철 및 주석에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합금인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.The method according to claim 1,
Wherein the metal terminal is one or more alloys selected from silver, copper, gold, aluminum, zinc, nickel, iron and tin. 청구항 1에 있어서,
상기 인쇄회로기판의 하부면에 형성되는 방열 코어를 더 포함하는 반도체 패키지.The method according to claim 1,
And a heat dissipation core formed on a lower surface of the printed circuit board. 청구항 4에 있어서,
상기 방열 코어는 전도성 물질 또는 비전도성 물질인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.The method of claim 4,
Wherein the heat dissipation core is a conductive material or a nonconductive material. 청구항 4에 있어서,
상기 방열 코어는 상기 금속 단자와 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.The method of claim 4,
Wherein the heat dissipation core is made of the same material as the metal terminal. 청구항 4에 있어서,
상기 금속 단자의 길이는 상기 방열 코어의 길이와 동일하거나 긴 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.The method of claim 4,
And the length of the metal terminal is equal to or longer than the length of the heat-radiating core. 청구항 4에 있어서,
상기 방열 코어의 길이는 상기 인쇄회로기판 하부면에 실장된 반도체 소자의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.The method of claim 4,
Wherein a length of the heat dissipation core is longer than a length of a semiconductor element mounted on a lower surface of the printed circuit board. 청구항 1 내지 8항의 어느 한 항에 있어서,
상기 인쇄회로기판의 상측에 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.The method according to any one of claims 1 to 8,
And a cover is provided on the upper side of the printed circuit board. 청구항 1 내지 8항의 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 패키지는 거리인식용 3D 센서모듈에 탑재되는 발광광원의 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 패키지인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.The method according to any one of claims 1 to 8,
Wherein the semiconductor package is a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) package of a luminescent light source mounted on the 3D sensor module for sensing distance. 청구항 10항의 반도체 패키기를 구비한 모바일용 전자기기.An electronic device for a mobile device having the semiconductor package according to claim 10.
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