KR20200090080A - 반도체 패키지 시스템 - Google Patents

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KR20200090080A KR1020190053932A KR20190053932A KR20200090080A KR 20200090080 A KR20200090080 A KR 20200090080A KR 1020190053932 A KR1020190053932 A KR 1020190053932A KR 20190053932 A KR20190053932 A KR 20190053932A KR 20200090080 A KR20200090080 A KR 20200090080A
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Abstract

본 발명에 따르면, 반도체 패키지 시스템이 제공된다. 실시예들에 따른 반도체 패키지 시스템은 기판; 상기 기판 상에 실장되고, 제1 반도체칩 및 제1 몰딩막을 포함하는 제1 반도체 패키지 및 상기 제1 반도체 패키지 상에 제공된 방열 구조체를 포함할 수 있다. 상기 제1 몰딩막은 상기 제1 반도체칩의 측면을 덮되, 상기 제1 반도체칩의 상면을 노출시키고, 제1 마커가 상기 제1 몰딩막의 일면 상에 제공될 수 있다.

Description

반도체 패키지 시스템{Semiconductor package system}
본 발명은 반도체 패키지 시스템, 보다 구체적으로 방열 구조체가 제공된 반도체 패키지 시스템에 관한 것이다.
반도체 패키지는 집적회로 칩을 전자제품에 사용하기 적합한 형태로 구현한 것이다. 통상적으로 반도체 패키지는 인쇄회로기판(PCB) 상에 반도체칩을 실장하고 본딩 와이어 내지 범프를 이용하여 이들을 전기적으로 연결하는 것이 일반적이다. 반도체 패키지가 고속화 및 고용량화됨에 따라, 반도체 패키지의 소모 전력의 증가되고 있다. 이에 따라, 반도체 패키지의 열적 특성에 대한 중요도가 더욱 높아지고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열적 특성이 향상된 반도체 패키지 및 이를 포함하는 반도체 모듈을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 반도체 패키지 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 실시예들에 따른 반도체 패키지 시스템은 기판; 상기 기판 상에 실장되고, 제1 반도체칩 및 제1 몰딩막을 포함하는 제1 반도체 패키지 및 상기 제1 반도체 패키지 상에 제공된 방열 구조체를 포함할 수 있다. 상기 제1 몰딩막은 상기 제1 반도체칩의 측면을 덮되, 상기 제1 반도체칩의 상면을 노출시키고, 제1 마커가 상기 제1 몰딩막의 일면 상에 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 반도체 패키지 시스템은 기판; 상기 기판의 상면 상에 실장되고, 제1 반도체칩을 포함하는 제1 반도체 패키지; 상기 기판의 상면 상에 실장되고, 제2 반도체칩을 포함하는 제2 반도체 패키지; 상기 제1 반도체 패키지 및 제2 반도체 패키지 상에 제공된 방열 구조체; 및 상기 제1 반도체칩 및 제2 반도체칩의 상면과 각각 물리적으로 접촉하는 복수의 열전도층들을 포함할 수 있다. 상기 열전도층들은 상기 방열 구조체의 하면 상에 제공된 제1 열전도층을 포함하고, 상기 제1 열전도층은 상기 열전도층들 중에서 가장 얇은 두께를 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 패키지 시스템 동작 시, 제1 반도체 패키지는 많은 열을 발생시킬 수 있다. 제1 반도체칩의 상면이 노출됨에 따라 제1 반도체 패키지의 열적 특성이 향상될 수 있다. 제1 마커가 제1 몰딩막 상에 제공됨에 따라 제1 반도체칩이 손상되지 않을 수 있다. 패키지 시스템은 향상된 동작 특성을 나타낼 수 있다.
도 1a는 실시예들에 따른 패키지 시스템을 도시한 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 Ⅰ-Ⅱ선을 따라 자른 단면이다.
도 1c는 도 1a의 Ⅲ영역을 확대 도시한 도면에 대응된다.
도 1d는 도 1c의 Ⅰ’-Ⅱ’선을 따라 자른 단면이다.
도 1e는 도 1b의 A영역을 확대 도시한 도면이다.
도 1f는 도 1b의 B영역을 확대 도시한 도면이다.
도 2a는 실시예들에 따른 패키지 시스템을 도시한 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅱ선을 따라 자른 단면이다.
도 2c는 실시예들에 따른 패키지 시스템을 도시한 단면도이다.
도 3a는 실시예들에 따른 반도체 모듈을 도시한 단면도이다.
도 3b는 실시예들에 따른 제2 수동 소자를 설명하기 위한 도면으로, 도 3a의 C영역을 확대 도시한 단면이다.
도 3c는 실시예들에 따른 하부 패드들 및 도전 단자들을 설명하기 위한 도면이다.
도 3d는 실시예들에 따른 하부 패드들을 설명하기 위한 도면이다
본 명세서에서, 전문에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다. 이하, 본 발명의 개념에 따른 패키지 시스템 및 이를 포함하는 반도체 모듈을 설명한다. 반도체 패키지 시스템은 패키지 시스템이거나 또는 상기 패키지 시스템을 포함하는 반도체 모듈일 수 있다.
도 1a는 실시예들에 따른 패키지 시스템을 도시한 평면도이다. 도 1b는 도 1a의 Ⅰ-Ⅱ선을 따라 자른 단면이다. 도 1c는 도 1a의 Ⅲ영역을 확대 도시한 도면에 대응된다. 도 1d는 도 1c의 Ⅰ’-Ⅱ’선을 따라 자른 단면이다. 도 1e는 도 1b의 A영역을 확대 도시한 도면이다. 도 1f는 도 1b의 B영역을 확대 도시한 도면이다.
도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 1d, 도 1d 및 도 1f를 참조하면, 패키지 시스템(1)은 기판(500), 제1 반도체 패키지(100), 제2 반도체 패키지(200), 제3 반도체 패키지(300), 제1 수동 소자(400), 제1 방열 구조체(610), 및 제1 내지 제3 열전도층들(710, 720, 730)을 포함할 수 있다. 일 예로, 회로 패턴을 갖는 인쇄회로기판(PCB)이 기판(500)으로 사용될 수 있다. 다른 예로, 재배선층이 기판(500)으로 사용될 수 있다. 도전 단자들(550)이 기판(500)의 하면 상에 제공될 수 있다. 도전 단자들(550)은 솔더볼들, 범프들, 및 필라들 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도전 단자들(550)은 예를 들어, 금속을 포함할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 제1 반도체 패키지(100)는 제1 기판(110), 제1 반도체칩(120), 및 제1 몰딩막(130)을 포함할 수 있다. 제1 반도체 패키지(100)는 기판(500)의 상면(500a) 상에 실장될 수 있다. 제1 연결 단자들(150)이 기판(500) 및 제1 반도체 패키지(100) 사이에 개재될 수 있다. 제1 반도체 패키지(100)는 제1 연결 단자들(150)을 통해 기판(500)과 전기적으로 연결될 수 있다. 본 명세서에서, 기판(500)과 전기적으로 연결된다는 것은 기판(500) 내의 배선들(505)과 전기적으로 연결된다는 것을 의미할 수 있다. 실장된 제1 반도체 패키지(100)의 높이(H1)는 제1 연결 단자들(150)의 높이를 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 본 명세서에서 어떤 구성 요소의 높이는 기판(500)의 상면(500a)과 수직한 방향에서 측정된 상기 구성 요소의 최대 거리를 의미할 수 있다.
제1 기판(110)은 기판(500) 상에 제공될 수 있다. 제1 기판(110) 및 기판(500) 사이에 제1 연결 단자들(150)이 제공될 수 있다. 제1 연결 단자들(150)은 솔더볼, 필라, 범프, 또는 볼그리드 어레이를 포함할 수 있다. 제1 연결 단자들(150)의 피치는 도전 단자들(550)의 피치보다 작을 수 있다. 제1 반도체칩(120)이 제1 기판(110) 상에 플립칩 실장될 수 있다. 제1 반도체칩(120) 및 제1 기판(110) 사이에 연결부들이 제공될 수 있다. 연결부들은 솔더볼, 필라, 범프, 또는 볼그리드 어레이를 포함할 수 있다. 제1 반도체칩(120)은 시스템 온 칩(SOC), 로직 칩, 또는 어플리케이션 프로세서(AP) 칩일 수 있다. 제1 반도체칩(120)은 서로 다른 기능을 하는 회로들을 포함할 수 있다. 제1 반도체칩(120)은 로직 회로 및 메모리 회로를 포함할 수 있다. 제1 반도체칩(120)은 디지털 집적 회로(IC), 무선 초고주파 집적 회로(RFIC), 및 입출력 회로 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 제1 반도체 패키지(100)에서 열이 발생한다는 것은 제1 반도체칩(120)에서 열이 발생한다는 것을 의미할 수 있다.
제1 몰딩막(130)이 제1 기판(110) 상에 제공될 수 있다. 제1 몰딩막(130)은 제1 반도체칩(120)의 측면을 덮되, 상면을 노출 시킬 수 있다. 즉, 제1 몰딩막(130)의 상면과 제1 반도체칩(120)의 상면은 실질적으로 동일한 레벨일 수 있다. 노출된 제1 반도체칩(120)의 상면은 제1 열전도층(710)과 직접 물리적으로 접촉할 수 있다. 제1 몰딩막(130)은 에폭시계 몰딩 컴파운드와 같은 절연성 폴리머를 포함할 수 있다. 제1 몰딩막(130)은 후술할 제1 열전도층(710)보다 열전도도가 낮을 수 있다. 즉, 제1 반도체칩(120)의 상면이 제1 열전도층(710)과 접촉됨에 따라, 제1 반도체칩(120)에서 발생한 열이 바로 제1 열전도층(710)으로 전달될 수 있다. 전달된 열은 제1 열전도층(710)을 통해 제1 방열 구조체(610)로 양호하게 방출될 수 있다. 이에 따라, 제1 반도체칩(120)의 방열 특성이 보다 향상될 수 있다. 제1 몰딩막(130)은 제1 반도체칩(120)을 보호할 수 있다. 제1 몰딩막(130)은 제1 기판(110) 및 제1 반도체칩(120) 사이의 갭으로 더 연장될 수 있다. 도시된 바와 달리, 별도의 언더필 패턴이 제1 기판(110) 및 제1 반도체칩(120) 사이의 갭에 채워질 수 있다. 언더필 패턴은 비전도성 페이스트 또는 비전도성 필름을 열압착(Thermal Compression)하는 방법 또는 캐필러리 언더필 공정에 의해 형성될 수 있다. 실장된 제1 반도체 패키지(100)의 높이(H1)는 제1 연결 단자들(150)의 높이, 제1 기판(110)의 높이, 및 제1 몰딩막(130)의 높이의 합으로 정의될 수 있다.
도 1b, 도 1c 및 도 1f를 참조하면, 제1 마커(marker)(131)가 제1 몰딩막(130) 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 마커(131)는 제1 몰딩막(130)의 상면 상에 제공될 수 있다. 이와 달리, 제1 마커(131)는 제1 몰딩막(130)의 측면 상에 제공될 수 있다. 제1 마커(131)는 제1 몰딩막(130)의 일면 상에 리세스된 부분일 수 있다. 제1 마커(131)의 형성은 제1 몰딩막(130)의 일부를 제거하는 것을 포함할 수 있다. 제1 마커(131)가 제1 반도체칩(120) 상에 형성되는 경우 제1 마커(131)의 형성 과정에서 제1 반도체칩(120)이 손상될 수 있다. 예를 들어, 크렉이 제1 반도체칩(120) 상에 또는 제1 반도체칩(120) 내에 형성될 수 있다. 실시예들에 따르면, 제1 마커(131)가 제1 몰딩막(130) 상에 제공됨에 따라, 제1 마커(131)의 형성 과정에서 제1 반도체칩(120)이 손상되지 않을 수 있다. 제1 마커(131)는 제1 반도체 패키지(100)에 관한 정보를 제공 및 표시할 수 있다
도 1b를 참조하면, 제1 열전도층(710)이 제1 반도체 패키지(100) 및 제1 방열 구조체(610) 사이에 개재될 수 있다. 제1 열전도층(710)은 제1 반도체 패키지(100)의 상면 및 제1 방열 구조체(610)의 하면(610b)과 물리적으로 접촉할 수 있다. 즉, 제1 열전도층(710)의 상면과 제1 방열 구조체(610)의 하면(610b)은 실질적으로 동일한 레벨에 배치될 수 있다. 제1 열전도층(710)은 열 인터페이스 물질(Thermal interface material, TIM)을 포함할 수 있다. 열 인터페이스 물질은 예를 들어, 폴리머 및 열전도성 입자들을 포함할 수 있다. 상기 열전도성 입자들은 폴리머 내에 분산될 수 있다. 다시 도 1c 및 도 1d를 참조하면, 제1 열전도층(710)의 형성은 열 인터페이스 물질을 제1 반도체 패키지(100) 상에 제공한 후, 상기 열 인터페이스 물질을 경화시키는 것을 포함할 수 있다. 경화되기 이전의 열 인터페이스 물질은 유동성을 가질 수 있다. 제1 열전도층(710)의 형성 과정에서, 제1 반도체 패키지(100)의 상면의 엣지 영역 상의 열 인터페이스 물질이 제1 반도체 패키지(100)의 측면(100c)으로 흘러내리더라도, 제1 반도체 패키지(100)의 상면의 센터 영역 상의 열 인터페이스 물질은 흘러내리지 않을 수 있다. 따라서, 제1 열전도층(710)은 제1 반도체 패키지(100)의 상면의 센터 영역과 제1 방열 구조체(610) 사이의 갭을 양호하게 채울 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체 패키지(100)의 센터 영역의 제1 열전도층(710)의 상면(710a)은 제1 방열 구조체(610)의 하면(610b)과 물리적으로 접촉할 수 있다. 실시예들에 따르면, 제1 몰딩막(130)이 제공되므로, 제1 반도체칩(120)은 평면적 관점에서 상기 제1 반도체 패키지(100)의 센터 영역에 제공될 수 있다. 이에 따라, 제1 열전도층(710)의 형성 과정에서 열 인터페이스 물질이 일부 흘러내리더라도. 제1 열전도층(710)은 제1 반도체칩(120)의 열을 제1 방열 구조체(610)로 양호하게 전달될 수 있다. 제1 몰딩막(130)이 제1 마커(131)를 포함하는 경우, 제1 열전도층(710)은 제1 마커(131) 내로 연장될 수 있다. 이에 따라, 제1 반도체 패키지(100)의 열적 특성이 향상될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 제2 반도체 패키지(200)는 제2 기판(210), 제2 반도체칩(220), 및 제2 몰딩막(230)을 포함할 수 있다. 제2 반도체 패키지(200)는 기판(500)의 상면(500a) 상에 실장될 수 있다. 제2 반도체 패키지(200)는 평면적 관점에서 제1 반도체 패키지(100)와 이격 배치될 수 있다. 제2 반도체 패키지(200)는 제1 반도체 패키지(100)와 다른 종류의 반도체 패키지일 수 있다. 제2 반도체 패키지(200)는 도 1a와 같이 단수 개로 제공될 수 있다. 제2 반도체 패키지(200)의 개수 및 평면적 배열은 도 1a에 도시된 바에 제약되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
제2 기판(210)은 기판(500) 상에 제공될 수 있다. 제2 기판(210) 및 기판(500) 사이에 제2 연결 단자들(250)이 제공될 수 있다. 제2 연결 단자들(250)을 통해 제2 기판(210)과 기판(500)이 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 연결 단자들(250)은 솔더볼, 필라, 범프, 또는 볼그리드 어레이를 포함할 수 있다. 제2 연결 단자들(250)의 피치는 도전 단자들(550)의 피치보다 더 작을 수 있다. 재배선층 또는 인쇄회로기판이 제2 기판(210)으로 사용될 수 있다. 재배선층이 제2 기판(210)으로 사용되는 경우, 제2 반도체 패키지(200)는 팬 아웃 패널 레벨 패키지(Fan-out panel level package) 또는 팬 아웃 패널 웨이퍼 레벨 패키지(Fan-out wafer level package)로 제조될 수 있다. 제2 반도체칩(220)은 제2 기판(210)의 상면 상에 제공될 수 있다. 제2 반도체칩(220)은 제1 반도체칩(120)과 다른 종류의 반도체칩일 수 있다. 예를 들어, 제2 반도체칩(220)은 전력 관리 집적 회로(Power Management Integrated Circuit, PMIC)를 포함하여, 전력 관리 칩으로 기능할 수 있다. 제2 반도체 패키지(200)에서 열이 발생한다는 것은 제2 반도체칩(220)에서 열이 발생한다는 것을 의미할 수 있다.
제2 몰딩막(230)이 제2 기판(210) 상에 제공될 수 있다. 제2 몰딩막(230)은 제2 반도체칩(220)의 측면을 덮되, 상면을 노출시킬 수 있다. 이 경우, 제2 반도체 패키지(200)의 상면은 제2 몰딩막(230)의 상면 및 상기 제2 몰딩막(130)에 의해 노출된 제2 반도체칩(220)의 상면에 해당할 수 있다. 즉, 제2 몰딩막(230)의 상면과 제2 반도체칩(220)의 상면은 동일한 레벨일 수 있다. 노출된 제2 반도체칩(220)의 상면은 제2 열전도층(720)과 직접 물리적으로 접촉할 수 있다. 제2 몰딩막(230)은 에폭시계 몰딩 컴파운드와 같은 절연성 폴리머를 포함할 수 있다. 제2 몰딩막(230)은 후술할 제2 열전도층(720)보다 열전도도가 낮을 수 있다. 즉, 제2 반도체칩(220)의 상면이 제2 열전도층(720)과 접촉됨에 따라, 제2 반도체칩(220)에서 발생한 열이 바로 제2 열전도층(720)으로 전달될 수 있다. 전달된 열은 제2 열전도층(720)을 통해 제1 방열 구조체(610)로 양호하게 방출될 수 있다. 이에 따라, 제2 반도체칩(220)의 방열 특성이 보다 향상될 수 있다. 제2 몰딩막(230)은 제2 반도체칩(220)을 보호할 수 있다. 제2 몰딩막(230)은 제2 기판(210) 및 제2 반도체칩(220) 사이의 갭으로 더 연장될 수 있다. 실장된 제2 반도체 패키지(200)의 높이(H2)는 제2 연결 단자들(250)의 높이, 제2 기판(210)의 높이, 및 제2 몰딩막(230)의 높이의 합으로 정의될 수 있다. 제2 반도체 패키지(200)의 형성은 캐리어 기판 상에 제2 반도체칩(220)을 제공하는 것, 제2 반도체칩(220)을 덮는 제2 몰딩막(230)을 형성하는 것, 캐리어 기판을 제거하여, 제2 반도체칩(220)의 하면을 노출시키는 것, 및 상기 노출된 제2 반도체칩(220)의 하면 및 상기 제2 몰딩막(230)의 하면 상에 재배선층을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 재배선층은 제2 기판(210)일 수 있다.
제2 마커(231)가 제2 몰딩막(230) 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제2 마커(231)는 제2 몰딩막(230)의 상면 상에 제공될 수 있다. 이와 달리, 제2 마커(231)는 제2 몰딩막(230)의 측면 상에 제공될 수 있다. 제2 마커(231)는 제2 몰딩막(230)의 일면 상에 리세스된 부분일 수 있다. 제2 마커(231)의 형성은 제2 몰딩막(230)의 일부를 제거하는 것을 포함할 수 있다. 제2 마커(231)가 제2 반도체칩(220) 상에 형성되는 경우 제2 마커(231)의 형성 과정에서 제2 반도체칩(220)이 손상될 수 있다. 예를 들어, 크렉이 제2 반도체칩(220) 상에 또는 제2 반도체칩(220) 내에 형성될 수 있다. 실시예들에 따르면, 제2 마커(231)가 제2 몰딩막(230) 상에 제공됨에 따라, 제2 마커(231)의 형성 과정에서 제2 반도체칩(220)이 손상되지 않을 수 있다. 제2 마커(231)는 제2 반도체 패키지(200)에 관한 정보를 제공 및 표시할 수 있다
제2 열전도층(720)이 제2 반도체 패키지(200) 및 제1 방열 구조체(610) 사이에 제공될 수 있다. 제2 열전도층(720)은 제2 반도체 패키지(200)의 상면 및 제1 방열 구조체(610)의 하면(610b)과 물리적으로 접촉할 수 있다. 즉, 제2 열전도층(720)의 상면과 제1 방열 구조체(610)의 하면(610b)은 실질적으로 동일한 레벨에 배치될 수 있다. 제2 열전도층(720)은 열 인터페이스 물질(Thermal interface material, TIM)을 포함할 수 있다. 제2 열전도층(720)의 형성은 앞서 제1 열전도층(710)의 형성 과정에서 설명한 바와 실질적으로 동일한 방법에 의해 진행될 수 있다. 제2 열전도층(720)의 형성 과정에서 열 인터페이스 물질이 일부 흘러내리더라도, 제2 열전도층(720)은 제2 반도체 패키지(200)의 상면의 센터 영역과 제1 방열 구조체(610) 사이의 갭을 양호하게 채울 수 있다. 제2 반도체 패키지(200)의 센터 영역은 제2 반도체칩(220)이 제공된 영역일 수 있다. 이에 따라, 제2 반도체 패키지(200)의 열적 특성이 향상될 수 있다. 구체적으로는, 제2 반도체 패키지(200) 동작 시, 제2 반도체칩(220)에서 발생한 열이 제2 열전도층(720)을 통해 제1 방열 구조체(610)로 양호하게 방출될 수 있다.
제3 반도체 패키지(300)는 제3 기판(310), 제3 반도체칩(320), 및 제3 몰딩막(330)을 포함할 수 있다. 제3 반도체 패키지(300)는 기판(500)의 상면(500a) 상에 실장될 수 있다. 제3 반도체 패키지(300)는 평면적 관점에서 제1 반도체 패키지(100) 및 제2 반도체 패키지(200)와 이격 배치될 수 있다. 제3 반도체 패키지(300)는 제1 반도체 패키지(100) 및 제2 반도체 패키지(200)와 다른 종류의 반도체 패키지일 수 있다. 제3 반도체 패키지(300)는 복수 개로 제공될 수 있다. 이 경우, 제 3 반도체 패키지들(300)은 서로 이격 배치될 수 있다. 제3 반도체 패키지들(300)의 개수 및 평면적 배열은 도 1a에 도시된 바에 제약되지 않고 다양하게 변형될 수 있다. 이하, 단수의 제3 반도체 패키지(300)에 관하여 기술한다.
제3 기판(310)은 기판(500) 상에 제공될 수 있다. 제3 기판(310) 및 기판(500) 사이에 제3 연결 단자들(350)이 제공될 수 있다. 제3 연결 단자들(350)을 통해 제3 기판(310)과 기판(500)이 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 연결 단자들(350)은 솔더볼, 필라, 범프 또는 볼그리드 어레이를 포함할 수 있다. 제3 연결 단자들(350)의 피치는 도전 단자들(550)의 피치보다 더 작을 수 있다. 제3 반도체칩(320)은 플립칩 방식 또는 본딩 와이어 방식에 의해 실장될 수 있다. 제3 반도체칩(320)이 플립칩 실장되는 경우, 별도의 언더필 패턴이 제3 기판(310) 및 제3 반도체칩(320) 사이의 갭에 채워질 수 있다. 제3 반도체 패키지(300)는 복수 개의 제3 반도체칩들(320)을 포함할 수 있다. 다른 예로, 제3 반도체 패키지(300)는 단수의 제3 반도체칩(320)을 포함할 수 있다. 제3 반도체칩(320)은 제1 반도체칩(120) 및 제2 반도체칩(220)과 다른 종류의 반도체칩일 수 있다. 예를 들어, 제3 반도체칩(320)은 메모리칩으로 기능할 수 있다. 메모리칩은 DRAM 칩을 포함할 수 있다. 다른 예로, 메모리칩은 SRAM, MRAM, 및/또는 낸드(nand) 플래시 메모리를 포함할 수 있다. 다른 예로, 메모리칩은 SRAM, MRAM, 및/또는 낸드(nand) 플래시 메모리를 포함할 수 있다. 제3 반도체 패키지(300)에서 열이 발생한다는 것은 제3 반도체칩(320)에서 열이 발생한다는 것을 의미할 수 있다.
제3 몰딩막(330)이 제3 기판(310) 상에 제공되어, 제3 반도체칩(320)을 덮을 수 있다. 제3 몰딩막(330)은 제3 반도체칩(320)의 측면 및 상면을 덮어, 제 3 반도체칩(320)을 밀봉할 수 있다. 이 경우, 제 3 반도체 패키지(300)의 상면은 제3 몰딩막(330)의 상면에 해당할 수 있다. 제3 몰딩막(330)은 제3 반도체칩(320)을 보호할 수 있다. 도시된 바와 달리, 제3 몰딩막(330)은 제3 반도체칩(320)의 측면을 덮되, 상면을 노출시킬 수 있다. 이 경우, 제3 반도체 패키지(300)의 상면은 제3 몰딩막(330)의 상면 및 상기 제3 몰딩막(330)에 의해 노출된 제3 반도체칩(320)의 상면에 해당할 수 있다. 제3 몰딩막(330)은 에폭시계 몰딩 컴파운드와 같은 절연성 폴리머를 포함할 수 있다. 실장된 제3 반도체 패키지(300)의 높이(H3)는 제3 연결 단자들(350)의 높이, 제3 기판(310)의 높이, 및 제3 몰딩막(330)의 높이의 합으로 정의될 수 있다.
제3 마커(marker)(331)가 제3 몰딩막(330) 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제3 마커(331)는 제3 몰딩막(330)의 상면 상에 제공될 수 있다. 이와 달리, 제3 마커(331)는 제3 몰딩막(330)의 측면 상에 제공될 수 있다. 제3 마커(331)는 제3 몰딩막(330)의 일면 상에 리세스된 부분일 수 있다. 제3 마커(331)의 형성은 제3 몰딩막(330)의 일부를 제거하는 것을 포함할 수 있다. 제3 마커(331)가 제3 반도체칩(320) 상에 형성되는 경우 제3 마커(331)의 형성 과정에서 제3 반도체칩(320)이 손상될 수 있다. 예를 들어, 크렉이 제3 반도체칩(320) 상에 또는 제3 반도체칩(320) 내에 형성될 수 있다. 실시예들에 따르면, 제3 마커(331)가 제3 몰딩막(330) 상에 제공됨에 따라, 제3 마커(331)의 형성 과정에서 제3 반도체칩(320)이 손상되지 않을 수 있다. 제3 마커(331)는 제3 반도체 패키지(300)에 관한 정보를 제공 및 표시할 수 있다. 제3 마커(331)는 제공되지 않을 수 있다.
도 1b를 참조하면, 제3 열전도층(730)이 제3 반도체 패키지(300) 및 제1 방열 구조체(610) 사이에 제공될 수 있다. 제3 열전도층(730)은 제3 반도체 패키지(300)의 상면 및 제1 방열 구조체(610)의 하면(610b)과 물리적으로 접촉할 수 있다. 제3 열전도층(730)은 예를 들어, 열 인터페이스 물질(Thermal interface material, TIM)을 포함할 수 있다. 제3 열전도층(730)의 형성은 앞서 제1 열전도층(710)의 형성 과정에서 설명한 바와 실질적으로 동일한 방법에 의해 진행될 수 있다. 이 때, 제3 열전도층(730)의 형성 과정에서 열 인터페이스 물질이 일부 흘러내리더라도. 제3 열전도층(730)은 제3 반도체 패키지(300)의 상면의 센터 영역과 제1 방열 구조체(610) 사이의 갭을 양호하게 채울 수 있다. 제3 반도체칩(320)은 평면적 관점에서 제3 반도체 패키지(300)의 센터 영역과 중첩되거나 제3 반도체 패키지(300)의 센터 영역과 인접하여 배치될 수 있다. 이에 따라, 제3 반도체 패키지(300)의 열적 특성이 향상될 수 있다. 구체적으로는, 제3 반도체 패키지(300) 동작 시, 제3 반도체 패키지(300)에서 발생한 열이 제3 열전도층(730)을 통해 제1 방열 구조체(610)로 양호하게 방출될 수 있다.
제1 수동 소자(400)가 기판(500)의 상면(500a) 상에 실장될 수 있다. 제1 수동 소자(400)는 제1 내지 제3 반도체 패키지들(100, 200, 300)과 평면적 관점에서 이격 배치될 수 있다. 제1 수동 소자(400)는 인덕터, 저항기, 및 캐패시터 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다. 도 1e와 같이 제1 연결 단자부들(401)이 기판(500) 및 제1 수동 소자(400) 사이에 더 제공될 수 있다. 제1 연결 단자부들(401)은 예를 들어, 솔더, 필라, 범프, 또는 볼그리드 어레이를 포함할 수 있다. 실장된 제1 수동 소자(400)의 높이(H4)는 제1 연결 단자부들(401)의 높이를 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 실장된 제1 수동 소자(400)의 높이(H4)는 제1 연결 단자부들(401)의 높이(H41) 및 실장되기 이전의 제1 수동 소자(400')의 높이(H40)의 합으로 정의될 수 있다. 실장된 제1 수동 소자(400)의 높이(H4)는 기판(500)의 상면(500a)과 제1 수동 소자(400)의 최상부면 사이의 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 실시예들에 따르면, 실장된 제1 반도체 패키지(100)의 높이(H1) 및 제1 열전도층(710)의 두께(A1)의 합은 실장된 제1 수동 소자(400)의 높이(H4)보다 더 클 수 있다. 제1 수동 소자(400)가 기판(500)의 상면(500a) 상에 제공되더라도, 제1 열전도층(710)은 제1 반도체 패키지(100) 및 제1 방열 구조체(610)와 물리적으로 접촉할 수 있다. 제1 수동 소자(400)는 복수로 제공될 수 있다. 도 1a와 같이 제1 수동 소자들(400)은 서로 이격될 수 있다. 제1 수동 소자들(400)의 개수 및 평면적 배치는 다양하게 변형될 수 있다. 이하, 단수의 제1 수동 소자(400)에 대해 기술한다. 도 1e를 제외한 도면들에 있어서, 간소화를 위해 제1 연결 단자부들(401)을 생략하여 도시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
방열 구조체는 제1 방열 구조체(610) 또는 제2 방열 구조체(620)를 포함할 수 있다. 이하, 제1 방열 구조체(610)에 대해 서술하고, 제2 방열 구조체(620)는 도 2a 및 도 2b에서 후술한다. 제1 방열 구조체(610)는 제1 내지 제3 반도체 패키지들(100, 200, 300) 및 제1 수동 소자(400) 상에 제공될 수 있다. 제1 방열 구조체(610)의 하면(610b)은 제1 내지 제3 반도체 패키지들(100, 200, 300)를 향할 수 있다. 제1 방열 구조체(610)의 하면(610b)은 실질적으로 평평할 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체 패키지(100) 상의 제1 방열 구조체(610)의 하면(610b), 제2 반도체 패키지(200) 상의 하면(600b), 제3 반도체 패키지(300) 상의 하면(600b), 및 제1 수동 소자(400) 상의 하면(600b)은 실질적으로 동일한 레벨에 배치될 수 있다. 제1 방열 구조체(610)의 하면(610b) 상에 별도의 가공이 생략되어, 제1 방열 구조체(610)의 제조가 간소화될 수 있다. 상기 가공은 트렌치의 형성 또는 돌출부의 형성을 포함할 수 있다. 제1 방열 구조체(610)는 열전도성 물질을 포함할 수 있다. 상기 열전도성 물질은 금속(예를 들어, 구리 및/또는 알루미늄 등) 또는 탄소 함유 물질(예를 들어, 그래핀, 그라파이트, 및/또는 탄소 나노튜브 등)을 포함할 수 있다. 즉, 제1 방열 구조체(610)는 높은 열전달계수를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 방열 구조체(610)는 비교적 높은 열전도율을 가질 수 있다. 일 예로, 단일 금속층 또는 적층된 복수의 금속층들이 제1 방열 구조체(610)로 사용될 수 있다. 다른 예로, 제1 방열 구조체(610)는 히트 싱크(heat sink) 또는 히트파이프(heatpipe)를 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 제1 방열 구조체(610)는 수냉(water cooling) 방식을 이용할 수 있다.
패키지 시스템(1) 동작 시, 제1 반도체 패키지(100)에서 많은 열이 발생될 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체 패키지(100)는 제2 반도체 패키지(200), 제3 반도체 패키지(300), 및 제1 수동 소자(400)보다 많은 열을 발생시킬 수 있다. 제1 반도체 패키지(100)의 열적 특성은 제2 및 제3 반도체 패키지들(200, 300)의 열적 특성보다 패키지 시스템(1)의 동작 특성에 많은 영향을 미칠 수 있다. 제1 반도체 패키지(100)의 열적 특성이 향상될수록, 패키지 시스템(1)의 동작 특성이 향상될 수 있다. 제1 내지 제3 열전도층들(710, 720, 730)은 제1 방열 구조체(610)보다 낮은 열전도율을 가질 수 있다. 제1 열전도층(710)의 두께(A1)가 감소할수록, 제1 반도체 패키지(100)에서 발생한 열이 제1 방열 구조체(610)로 더 빠르게 방출될 수 있다. 실시예들에 따르면, 제1 열전도층(710)의 두께(A1)는 제1 방열 구조체(610)의 하면(610b)과 접촉하는 열전도층들의 두께들 중에서 가장 작을 수 있다. 여기에서, 열전도층들은 제1 내지 제3 열전도층들(710, 720, 730)을 포함할 수 있다. 제1 열전도층(710)의 두께(A1)는 예를 들어, 제2 열전도층(720)의 두께(A2) 및 제3 열전도층(730)의 두께(A3)보다 작을 수 있다. 이에 따라, 제1 반도체 패키지(100)에서 발생하는 열이 제1 방열 구조체(610)로 보다 빠르게 전달될 수 있다. 패키지 시스템(1)은 향상된 동작 특성을 나타낼 수 있다.
전자 소자(430)가 기판(500)의 상면(500a) 상에 더 제공될 수 있다. 전자 소자(430)는 수정 발진기(Crystal Oscillator)와 같은 오실레이터 또는 실시간 클럭(real-time clock)을 포함할 수 있다. 도 1f와 같이 도전 연결 단자(403)가 전자 소자(430) 및 기판(500)의 상면(500a) 사이에 더 제공되어, 전자 소자(430) 및 기판(500)과 전기적으로 연결될 수 있다. 실장된 전자 소자(430)의 높이(H5)는 도전 연결 단자(403)의 높이(H51)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 실장된 전자 소자(430)의 높이(H5)는 예를 들어, 도전 연결 단자(403)의 높이(H51) 및 실장되기 이전의 전자 소자(430')의 높이(H50)의 합과 동일할 수 있다. 실장된 제1 반도체 패키지(100)의 높이(H1) 및 제1 열전도층(710)의 두께(A1)의 합은 실장된 전자 소자(430)의 높이(H5)보다 더 클 수 있다. 전자 소자(430)가 기판(500)의 상면(500a) 상에 제공되더라도, 제1 반도체 패키지(100)에서 발생된 열이 제1 열전도층(710)을 통해 제1 방열 구조체(610)로 원활하게 방출될 수 있다. 다른 예로, 전자 소자(430)는 제공되지 않을 수 있다. 도 1f를 제외한 도면들에 있어서, 간소화를 위해 도전 연결 단자(403)의 도시를 생략하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 이하, 반도체 패키지들(100, 200, 300)의 전기적 연결에 대하여 설명한다.
제1 반도체 패키지(100)는 도 1b와 같이, 기판(500)의 배선(505)을 통해 제2 반도체 패키지(200), 제3 반도체 패키지(300), 및 도전 단자들(550)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 반도체 패키지(200)는 기판(500)의 배선(505)을 통해 제1 반도체 패키지(100), 제3 반도체 패키지(300), 및 도전 단자들(550)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 반도체 패키지(300)는 기판(500)의 배선(505)을 통해 제1 반도체 패키지(100), 제2 반도체 패키지(200), 및 도전 단자들(550)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 언더필막(160)이 기판(500) 및 제1 반도체 패키지(100) 사이의 갭에 제공되어, 제1 연결 단자들(150)을 밀봉할 수 있다. 제2 언더필막(260)이 기판(500) 및 제2 반도체 패키지(200) 사이의 갭에 제공되어, 제2 연결 단자들(250)을 밀봉할 수 있다. 제3 언더필막(360)이 기판(500) 및 제2 반도체 패키지(200) 사이의 갭에 제공되어, 제3 연결 단자들(350)을 밀봉할 수 있다. 제1 내지 제3 언더필막들(160, 260, 360)은 에폭시계 폴리머와 같은 절연성 폴리머를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 언더필막들(160, 260, 360)이 제공됨에 따라, 제1 내지 제3 연결 단자들(150, 250, 350)의 접합 신뢰성이 향상될 수 있다. 도시된 바와 달리, 제1 내지 제3 언더필막들(160, 260, 360) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
댐(dam) 구조물(590)이 기판(500)의 상면(500a) 상에 더 제공될 수 있다. 댐 구조물(590)은 제2 반도체 패키지(200)와 제1 수동 소자(400) 사이에 배치될 수 있다. 댐 구조물(590)은 액상 수지를 포함할 수 있다. 도시되지 않았으나, 기판(500)은 복수의 층들을 포함할 수 있고, 상기 층들 중 최상부층은 솔더 레지스트 물질과 같은 절연성 폴리머를 포함할 수 있다. 일 예로, 댐 구조물(590)은 상기 기판(500)의 최상부층과 일체로 형성될 수 있다. 이 경우, 댐 구조물(590)은 기판(500)의 최상부층과 경계면 없이 연결될 수 있다. 다른 예로, 댐 구조물(590)은 기판(500)과 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 댐 구조물(590)은 제1 내지 제3 언더필막들(160, 260, 360) 중 어느 하나와 동일한 물질로 형성될 수 있다. 댐 구조물(590)의 높이는 실장된 제1 반도체 패키지(100)의 높이(H1) 및 제1 열전도층(710)의 두께(A1)의 합과 동일하거나 더 작을 수 있다.
댐 구조물(590)의 배치 및 개수는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 댐 구조물(590)은 제1 반도체 패키지(100) 및 제1 수동 소자(400) 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로, 댐 구조물(590)은 제3 반도체 패키지(300) 및 제1 수동 소자(400) 사이에 배치될 수 있다. 댐 구조물(590)은 도 1a와 같이, 복수 개로 제공될 수 있다. 댐 구조물들(590)은 서로 이격 배치될 수 있다.
도 2a는 실시예들에 따른 패키지 시스템을 도시한 평면도이다. 도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅱ선을 따라 자른 단면이다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 패키지 시스템(1a)은 기판(500), 제1 내지 제3 반도체 패키지들(100, 200, 300), 제1 수동 소자(400), 제1 내지 제3 열전도층들(710, 720, 730), 및 제2 방열 구조체(620)를 포함할 수 있다. 기판(500), 제1 내지 제3 반도체 패키지들(100, 200, 300), 제1 수동 소자(400), 및 제1 내지 제3 열전도층들(710, 720, 730)은 앞서 도 1a 내지 도 1e에서 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
접지 패드(510G)는 기판(500)의 상면(500a) 상에 제공될 수 있다. 도전 단자들(550) 중 적어도 하나는 접지 단자로 기능할 수 있다. 접지 전압이 접지 단자 및 기판(500)을 통해 접지 패드(510G)에 인가될 수 있다.
제2 방열 구조체(620)는 바디 부분(621) 및 다리 부분(622)을 포함할 수 있다. 제2 방열 구조체(620)의 바디 부분(621)은 앞서 도 1a 및 도 1b에서 설명한 제1 방열 구조체(610)와 유사할 수 있다. 예를 들어, 상기 바디 부분(621)은 제1 반도체 패키지(100), 제2 반도체 패키지(200), 및 제1 수동 소자(400)의 상면들 상에 제공될 수 있다. 제1 열전도층(710)은 제2 방열 구조체(620)의 바디 부분(621)의 하면(620b)과 물리적으로 접촉할 수 있다.
제2 방열 구조체(620)의 다리 부분(622)은 바디 부분(621)의 엣지 영역 및 기판(500) 사이에 제공될 수 있다. 제2 방열 구조체(620)의 다리 부분(622)은 바디 부분(621)과 연결될 수 있다. 도 2a와 같이, 제1 반도체 패키지(100), 제2 반도체 패키지(200), 및 제1 수동 소자(400)는 제2 방열 구조체(620)의 다리 부분(622)과 이격될 수 있다. 다리 부분(622)은 평면적 관점에서 기판(500)의 엣지 영역에 제공될 수 있다. 제2 방열 구조체(620)는 열전도성 물질을 포함할 수 있다. 제2 방열 구조체(620)는 전기 전도성을 가져, 제1 내지 제3 반도체 패키지들(100, 200, 300)의 전자기 간섭(EMI; Electromagnetic Interference)을 차폐시킬 수 있다.
접착 패턴들(741, 742)이 기판(500)과 제2 방열 구조체(620)의 다리 부분(622) 사이에 제공되어, 제2 방열 구조체(620)를 기판(500)에 고정시킬 수 있다. 접착 패턴들(741, 742)은 제1 접착 패턴(741) 및 제2 접착 패턴(742)을 포함할 수 있다. 제1 접착 패턴(741)은 도전성 물질을 포함하고, 제2 접착 패턴(742)는 절연성 물질을 포함할 수 있다. 제1 접착 패턴(741)은 접지 패드(510G)와 제2 방열 구조체(620)의 다리 부분(622) 사이에 제공될 수 있다. 제2 방열 구조체(620)는 제1 접착 패턴(741)을 통해 접지 패드(510G)와 접속할 수 있다.
제2 방열 구조체(620)의 다리 부분(622)의 높이(B)는 실장된 제1 반도체 패키지(100)의 높이(H1)보다 낮을 수 있다. 이 때, 다리 부분(622)의 높이(B)는 제2 방열 구조체(620)의 내측면의 높이와 동일할 수 있다. 제1 접착 패턴(741)은 다리 부분(622)의 하면과 물리적으로 접촉할 수 있다. 이에 따라, 제1 열전도층(710)의 두께(A1)는 접착 패턴들(741, 742)의 두께(예를 들어, 제1 접착 패턴(741)의 두께(A5))보다 더 작을 수 있다. 제1 열전도층(710)의 두께(A1)가 작으므로, 제1 반도체 패키지(100)에서 발생한 열이 제1 열전도층(710)을 통해 제2 방열 구조체(620)로 더욱 빠르게 전달될 수 있다.
도 2c는 실시예들에 따른 패키지 시스템을 도시한 도면으로, 도 2a의 Ⅰ-Ⅱ선을 따라 자른 단면에 대응된다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 2c를 참조하면, 패키지 시스템(1b)은 기판(500), 제1 내지 제3 반도체 패키지들(100, 200, 300), 제1 수동 소자(400), 제1 내지 제3 열전도층들(710, 720, 730), 제2 방열 구조체(620), 방열층(630), 및 열전도 구조체(640)를 포함할 수 있다. 기판(500), 제1 내지 제3 반도체 패키지들(100, 200, 300), 제1 수동 소자(400), 및 제1 내지 제3 열전도층들(710, 720, 730)은 앞서 도 1a 내지 도 1e에서 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
열전도 구조체(640)는 앞서 도 1a 내지 도 1f에서 설명한 제1 방열 구조체(610)와 실질적으로 동일할 수 있다. 다만, 열전도 구조체(640)는 제2 방열 구조체(620)의 상면 상에 배치될 수 있다. 제2 방열 구조체(620)는 앞서 도 2a 및 도 2b에서 설명한 제2 방열 구조체(620)와 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 제2 방열 구조체(620)는 바디 부분(621) 및 다리 부분(622)을 포함할 수 있다. 열전도 구조체(640)의 너비는 제2 방열 구조체(620)의 너비와 동일하거나 더 넓을 수 있다. 제1 접착 패턴(741)이 접지 패드(510G) 및 제1 방열 구조체(610) 사이에 제공될 수 있다. 다른 예로, 도 2a 및 도 2b의 예에서 설명한 바와 같은 제2 접착 패턴(742)이 더 제공될 수 있다. 방열층(630)은 열전도 구조체(640) 및 제2 방열 구조체(620) 사이에 개재될 수 있다. 방열층(630)은 예를 들어, 열 인터페이스 물질을 포함할 수 있다.
도 3a는 실시예들에 따른 반도체 모듈을 도시한 단면도이다. 도 3b는 실시예들에 따른 제2 수동 소자를 설명하기 위한 도면으로, 도 3a의 C영역을 확대 도시한 단면이다. 도 3c는 실시예들에 따른 하부 패드들 및 도전 단자들을 설명하기 위한 도면으로, 도 3a의 Ⅳ영역을 확대 도시하였다. 도 3d는 실시예들에 따른 하부 패드들을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 1a, 도 3a, 및 도 3b를 참조하면, 반도체 모듈(10)은 보드(1000) 및 패키지 시스템(1)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판이 보드(1000)로 사용될 수 있다. 도전 패드들(1500)이 보드(1000)의 상면(1000a) 상에 제공될 수 있다. 도전 패드들(1500)은 보드(1000)의 내부 배선들(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있다. 본 명세서에서 보드(1000)와 전기적으로 연결된다는 것은 보드(1000)의 내부 배선들과 전기적으로 연결되는 것을 의미할 수 있다.
도 1a 및 도 1b에서 설명한 패키지 시스템(1)이 보드(1000) 상에 실장되어, 반도체 모듈(10)이 형성될 수 있다. 다른 예로, 도 2a 및 도 2b의 패키지 시스템(1a) 또는 도 2c의 패키지 시스템(1b)이 보드(1000) 상에 실장되어, 반도체 모듈(10)이 형성될 수 있다. 편의를 위해, 도 1a 및 도 1b의 패키지 시스템(1)이 보드(1000) 상에 실장된 반도체 모듈(10)에 관하여 도시 및 설명하나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
패키지 시스템(1)의 실장은 도전 단자들(550)이 보드(1000)를 향하도록 패키지 시스템(1)을 보드(1000) 상에 제공하는 것 및 상기 도전 단자들(550)을 도전 패드들(1500)과 접속시키는 것을 포함할 수 있다. 도전 단자들(550)의 피치는 도전 패드들(1500)의 피치(P4)와 실질적으로 동일할 수 있다. 도전 패드들(1500)의 피치(P4)는 규격화되어 있을 수 있다. 예를 들어, 도전 패드들(1500)의 피치(P4)는 JEDEC 표준 규격을 만족할 수 있다. 도전 패드들(1500)의 피치(P4)는 비교적 클 수 있다. 예를 들어, 도전 패드들(1500)의 피치(P4)는 0.65mm이상일 수 있다.
제1 반도체 패키지(100) 제2 반도체 패키지(200), 및 제3 반도체 패키지(300)가 보드(1000) 상에 직접 실장되는 경우, 제1 연결 단자들(150)의 피치(P1), 제2 연결 단자들(250)의 피치(P2), 및 제3 연결 단자들(350)의 피치(P3) 각각은 도전 패드들(1500)의 피치(P4)와 실질적으로 동일할 것이 요구될 수 있다. 실시예들에 따르면, 제1 반도체 패키지(100), 제2 반도체 패키지(200), 및 제3 반도체 패키지(300)는 기판(500)을 통해 보드(1000)와 접속할 수 있다. 이에 따라, 제1 연결 단자들(150)의 피치(P1), 제2 연결 단자들(250)의 피치(P2), 및 제3 연결 단자들(350)의 피치(P3)가 도전 패드들(1500)의 피치(P4)에 제약되지 않고 자유롭게 설계될 수 있다.
제1 연결 단자들(150)의 피치(P1)는 도전 패드들(1500)의 피치(P4)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 연결 단자들(150)의 피치(P1)는 0.4mm이하일 수 있다. 이에 따라, 제1 연결 단자들(150)이 보다 밀집하여 제공되어, 제1 반도체 패키지(100)의 평면적이 감소될 수 있다. 제2 연결 단자들(250)의 피치(P2) 및 제3 연결 단자들(350)의 피치(P3) 각각은 도전 패드들(1500)의 피치(P4)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 연결 단자들(250)의 피치(P2) 및 제3 연결 단자들(350)의 피치(P3) 각각은 0.4mm이하일 수 있다. 이에 따라, 제2 반도체 패키지(200) 및 제3 반도체 패키지(300)가 소형화될 수 있다. 제1 내지 제3 반도체 패키지들(100, 200, 300)이 소형화되므로, 제1 내지 제3 반도체 패키지들(100, 200, 300) 사이의 거리들이 감소될 수 있다. 이에 따라, 제1 내지 제3 반도체 패키지들(100, 200, 300) 사이의 전기적 신호 통로의 길이들이 감소할 수 있다. 패키지 시스템(1)의 동작 속도 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
제2 수동 소자(420)가 보드(1000)의 하면(1000b) 상에 실장될 수 있다. 도 3b와 같이 제2 연결 단자부들(402)이 보드(1000) 및 제2 수동 소자(420) 사이에 더 제공될 수 있다. 제2 수동 소자(420)는 제2 연결 단자부들(402)을 통해 보드(1000)와 접속할 수 있다. 제2 연결 단자부들(402)은 예를 들어, 솔더, 필라, 범프, 또는 볼그리드 어레이를 포함할 수 있다. 실장된 제2 수동 소자(420)의 높이(H6)는 제2 연결 단자부들(402)의 높이(H61)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 실장된 제2 수동 소자(420)의 높이(H6)는 제2 연결 단자부들(402)의 높이(H61)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 실장된 제2 수동 소자(420)의 높이(H6)는 제2 연결 단자부들(402)의 높이(H61) 및 실장되기 이전의 제1 수동 소자(420')의 높이(H60)의 합과 동일할 수 있다. 일 예로, 실장된 제2 수동 소자(420)의 높이(H6)는 실장된 제1 반도체 패키지(100)의 높이(H1) 및 제1 열전도층(710)의 두께(A1)의 합보다 클 수 있다. 실장된 제2 수동 소자(420)의 높이(H6)가 크더라도, 제2 수동 소자(420)는 기판(500)을 통해 패키지 시스템(1)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 수동 소자(420)는 제1 내지 제3 반도체 패키지들(100, 200, 300) 중 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 수동 소자(420)는 반도체 패키지들(100, 200, 300) 중 상기 하나와 평면적 관점에서 중첩되거나 인접하여 제공될 수 있다. 이에 따라, 제2 수동 소자(420)와 반도체 패키지들(100, 200, 300) 중 상기 하나 사이의 신호 길이가 감소될 수 있다. 이에 따라, 반도체 모듈(10)의 전기적 특성이 향상될 수 있다.
제2 수동 소자(420)는 복수 개로 제공될 수 있다. 이 경우, 제2 수동 소자들(420)의 높이들(H6)은 서로 동일 또는 상이할 수 있다. 제2 수동 소자들(420)의 개수는 다양하게 변형될 수 있다. 이하, 도 3c 및 도 3d를 참조하여, 도전 단자들(550) 및 하부 패드들(540)에 관하여 설명한다.
하부 패드들(540)은 기판(500)의 하면 상에 제공될 수 있다. 하부 패드들(540)은 연결 패드(541) 및 테스트 패드(542)를 포함할 수 있다. 패키지 시스템(1)의 제조 과정 또는 패키지 시스템(1)이 모듈(10) 기판(500)에 실장되기 이전에, 패키지 시스템(1)의 전기적 특성이 평가될 수 있다. 상기 전기적 특성의 평가는 테스트 패드(542)를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 프로브(미도시)가 테스트 패드(542)와 접촉하여, 제1 내지 제3 반도체 패키지들(100, 200, 300), 제1 수동 소자(400), 및 전자 소자(430) 중에서 적어도 하나의 전기적 특성 및 연결 관계가 평가될 수 있다. 이후, 도전 단자들(550)이 형성되고, 상기 패키지 시스템(1)이 보드(1000) 상에 실장될 수 있다.
도 3c와 같이, 도전 단자들(550)은 제1 단자(551) 및 제2 단자(552)를 포함할 수 있다. 제1 단자(551)는 연결 패드(541)의 하면 상에 제공되어, 연결 패드(541) 및 어느 하나의 도전 패드(1500)와 접속할 수 있다. 제1 단자(551)는 패키지 시스템(1)을 보드(1000)와 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제1 단자(551)는 신호 전달의 통로로 기능할 수 있다.
제2 단자(552)는 테스트 패드(542)의 하면 상에 제공되어, 테스트 패드(542)와 접속할 수 있다. 일 예로, 제2 단자(552)는 접지 단자로 기능할 수 있다. 접지 전압이 보드(1000) 및 제2 단자(552)를 통해 패키지 시스템(1)에 전달될 수 있다. 다른 예로, 제2 단자(552)는 더미 단자일 수 있다. 예를 들어, 제2 단자(552)는 보드(1000) 내의 내부 배선과 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 또는 제2 단자(552)는 패키지 시스템(1)과 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
도 3d와 같이, 제2 단자(552)는 제공되지 않을 수 있다. 테스트 패드(542)는 보드(1000)와 이격되고, 전기적으로 절연될 수 있다. 도시되지 않았으나, 언더필 물질이 보드(1000) 및 테스트 패드(542) 사이의 갭에 더 채워질 수 있다. 언더필 물질은 절연성 폴리머를 포함할 수 있다.
이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 실장되고, 제1 반도체칩 및 제1 몰딩막을 포함하는 제1 반도체 패키지; 및
    상기 제1 반도체 패키지 상에 제공된 방열 구조체를 포함하되,
    상기 제1 몰딩막은 상기 제1 반도체칩의 측면을 덮되, 상기 제1 반도체칩의 상면을 노출시키고,
    제1 마커가 상기 제1 몰딩막의 일면 상에 제공되는 반도체 패키지 시스템.

  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 몰딩막의 일면은 상기 제1 몰딩막의 상면인 반도체 패키지 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 마커는 상기 제1 몰딩막의 상면 상에 리세스된 부분인 반도체 패키지 시스템.

  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 반도체 패키지와 상기 방열 구조체 사이에 개재된 제1 열전도층을 더 포함하되,
    상기 제1 열전도층은 상기 제1 반도체칩과 물리적으로 접촉하는 반도체 패키지 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 상에 실장되고, 제2 반도체칩 및 제2 몰딩막을 포함하는 제2 반도체 패키지를 포함하되,
    상기 방열 구조체는 상기 제2 반도체 패키지 상으로 더 연장되고,
    상기 제2 몰딩막은 상기 제2 반도체칩의 측면을 덮되, 상기 제2 반도체칩의 상면을 노출시키고,
    제2 마커가 상기 제2 몰딩막의 일면 상에 제공되는 반도체 패키지 시스템.

  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제2 몰딩막의 일면은 상기 제2 몰딩막의 상면인 반도체 패키지 시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 마커는 상기 제1 몰딩막의 상면 상에 리세스된 부분이고,
    상기 제2 마커는 상기 제2 몰딩막의 상면 상에 리세스된 부분인 반도체 패키지 시스템.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제2 반도체 패키지와 상기 방열 구조체 사이에 개재된 제2 열전도층을 더 포함하되,
    상기 제2 열전도층은 상기 제2 반도체칩과 물리적으로 접촉하는 반도체 패키지 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 방열 구조체는:
    상기 기판의 상면과 나란하게 연장된 바디 부분 및
    상기 바디 부분과 연결되며, 상기 기판 및 상기 바디 부분 사이에 제공된 다리 부분을 포함하는 반도체 패키지 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 바디 부분 상에 열전도 구조체가 제공되고,
    상기 바디 부분과 상기 열전도 구조체 사이에 개재된 방열층이 제공되는 반도체 패키지 시스템.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120053332A (ko) * 2010-11-17 2012-05-25 삼성전자주식회사 반도체 패키지 및 이의 제조 방법
US20140252634A1 (en) * 2013-03-06 2014-09-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Packaging Devices and Methods for Semiconductor Devices
KR20170080927A (ko) * 2015-12-31 2017-07-11 삼성전자주식회사 패키지-온-패키지 타입의 반도체 패키지 및 그 제조방법
KR20180131320A (ko) * 2017-05-31 2018-12-10 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 패키지들 내의 상이한 두께들을 갖는 열적 인터페이스 재료

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120053332A (ko) * 2010-11-17 2012-05-25 삼성전자주식회사 반도체 패키지 및 이의 제조 방법
US20140252634A1 (en) * 2013-03-06 2014-09-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Packaging Devices and Methods for Semiconductor Devices
KR20170080927A (ko) * 2015-12-31 2017-07-11 삼성전자주식회사 패키지-온-패키지 타입의 반도체 패키지 및 그 제조방법
KR20180131320A (ko) * 2017-05-31 2018-12-10 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 패키지들 내의 상이한 두께들을 갖는 열적 인터페이스 재료

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11600607B2 (en) 2019-01-17 2023-03-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor module including multiple power management semiconductor packages

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