KR20210035027A - 전자 소자 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

전자 소자 모듈 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210035027A
KR20210035027A KR1020200026681A KR20200026681A KR20210035027A KR 20210035027 A KR20210035027 A KR 20210035027A KR 1020200026681 A KR1020200026681 A KR 1020200026681A KR 20200026681 A KR20200026681 A KR 20200026681A KR 20210035027 A KR20210035027 A KR 20210035027A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat dissipation
electronic device
substrate
device module
heat
Prior art date
Application number
KR1020200026681A
Other languages
English (en)
Inventor
박한수
홍석윤
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Publication of KR20210035027A publication Critical patent/KR20210035027A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L25/0657—Stacked arrangements of devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16227—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15313—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a land array, e.g. LGA
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H01L2924/1815—Shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H01L2924/1815—Shape
    • H01L2924/1816—Exposing the passive side of the semiconductor or solid-state body
    • H01L2924/18161—Exposing the passive side of the semiconductor or solid-state body of a flip chip

Abstract

본 발명에 따른 전자 소자 모듈은, 기판, 상기 기판의 일면에 실장되는 적어도 하나의 발열 소자, 상기 발열 소자를 내부에 매립하며 상기 기판 상에 배치되는 밀봉부, 및 상기 밀봉부를 관통하는 형태로 상기 발열 소자에 결합되어 상기 발열 소자의 열을 외부로 방출하는 방열부를 포함하고, 상기 방열부는 상기 밀봉부와 이격 배치되며 상기 발열 소자의 비활성면에 접합될 수 있다.

Description

전자 소자 모듈 및 그 제조 방법{ELECTRONIC COMPONENT MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 전자 소자 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 전자제품 시장은 휴대용 제품의 수요가 증가하고 있으며, 이로 인해 전자제품에 탑재되는 전자 소자들의 소형화 및 경량화가 요구되고 있다.
전자 소자들의 소형화 및 경량화를 실현하기 위해서는 실장 부품의 개별 사이즈를 감소시키는 기술뿐만 아니라, 다수의 개별 소자들을 원칩(One-chip)화하는 시스템 온 칩(System On Chip: SOC) 기술 또는 다수의 개별 소자들을 하나의 패키지로 집적하는 시스템 인 패키지(System In Package: SIP) 기술 등이 요구되고 있다.
특히, 전자 소자들의 성능이 증가함에 따라 전자 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 방열 구조 구조를 구비할 것이 요구되고 있다.
본 발명은 전자 소자의 열을 효과적으로 방출할 수 있는 전자 소자 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 전자 소자 모듈은, 기판, 상기 기판의 일면에 실장되는 적어도 하나의 발열 소자, 상기 발열 소자를 내부에 매립하며 상기 기판 상에 배치되는 밀봉부, 및 상기 밀봉부를 관통하는 형태로 상기 발열 소자에 결합되어 상기 발열 소자의 열을 외부로 방출하는 방열부를 포함하고, 상기 방열부는 상기 밀봉부와 이격 배치되며 상기 발열 소자의 비활성면에 접합될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전자 소자 모듈 제조 방법은, 기판의 일면에 적어도 하나의 발열 소자를 실장하는 단계, 상기 발열 소자를 내부에 매립하는 밀봉부를 상기 기판 상에 형성하는 단계, 상기 밀봉부를 부분적으로 제거하여 트렌치를 형성하는 단계, 및 상기 트렌치에 방열부를 배치하는 단계를 포함하며, 상기 트렌치에 방열부를 배치하는 단계는, 상기 방열부가 상기 밀봉부와 이격되도록 상기 트렌치에 배치하며 상기 방열부를 상기 발열 소자의 비활성면에 접합하는 단계일 수 있다.
본 발명에 따른 전자 소자 모듈은, 방열부가 밀봉부와 접촉하지 않도록 구성되므로, 열에 의해 방열부나 밀봉부가 팽창하더라도 상호 간에 물리적인 영향을 주지 않으므로 모듈 동작 과정에서 방열부나 밀봉부가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 소자 모듈의 사시도.
도 2는 도 1의 I-I'에 따른 단면도.
도 3 내지 도 6은 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈의 제조 방법을 공정순으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 소자 모듈을 개략적으로 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자 소자 모듈을 개략적으로 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자 소자 모듈을 개략적으로 도시한 단면도.
도 10은 도 9에 도시된 전자 소자 모듈을 메인 기판에 실장한 상태를 도시한 단면도.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 소자 모듈의 사시도이고 도 2는 도 1의 I-I'에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(100)은 기판(10), 전자 소자(1), 밀봉부(40), 및 방열부(70)를 포함하여 구성된다.
기판(10)은 사각 형상으로 형성될 수 있으며, 다수의 절연층(17)과 다수의 배선층(16)이 반복적으로 적층되어 형성된 다층 기판일 수 있다. 그러나 필요에 따라 하나의 절연층(17) 양면에 배선층(16)이 형성된 양면 기판으로 구성될 수도 있다. 예컨대, 본 실시예의 기판(10)으로는 당 기술분야에서 잘 알려진 다양한 종류의 기판(예를 들어, 인쇄 회로 기판, 연성 기판, 세라믹 기판, 유리 기판 등)이 이용될 수 있다.
절연층(17)의 재료는 특별히 한정되는 않는다. 예를 들어 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 와 같은 절연 물질이 사용될 수 있다.
배선층(16)은 후술되는 전자 소자(1)와 전기적으로 연결될 수 있다. 배선층(16)의 재료로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질이 사용될 수 있다.
절연층(17)의 내부에는 적층 배치되는 배선층들(16)을 상호 연결하기 위한 층간 접속 도체들(15)이 배치된다.
또한 기판(10)의 표면에는 절연 보호층이 배치될 수 있다. 절연 보호층은 솔더레지스트(solder resist)로 형성될 수 있으며, 절연층(17)의 상부면과 하부면에서 절연층(17)과 배선층(16)을 모두 덮는 형태로 배치된다. 이에 절연층(17)의 상부면이나 하부면에 배치되는 배선층(16)을 보호한다.
본 실시예의 기판(10)은 제1면과 제1면의 반대면인 제2면을 포함한다. 제1면은 전자 소자들(1)이 실장되는 면을 의미하고, 제2면은 전자 소자 모듈(100)을 메인 기판에 실장할 때, 메인 기판과 대면하는 면을 의미한다.
기판(10)의 제1면에는 전자 소자(1)를 실장하기 위한 실장용 전극들(12)이 배치된다. 그리고 기판(10)의 제2면에는 솔더 볼과 같은 접속 단자가 접합되기 위한 접속 전극들(13)이 배치될 수 있다.
본 실시예에서 기판(10)의 배선층(16)은 접지 배선을 포함할 수 있다. 또한 실장용 전극(12) 중 적어도 하는 접지용 전극으로 이용될 수 있다.
전자 소자(1)는 기판(10)의 일면에 실장된다. 전자 소자(1)는 능동 소자와 수동 소자와 같은 다양한 소자들을 포함하며, 기판(10) 상에 실장될 수 있는 소자나 부품들이라면 모두 전자 소자(1)로 이용될 수 있다.
본 실시예에서 전자 소자(1)는 동작 시 열이 발생하여 외부로 열을 방출해야 하는 발열 소자(1a)를 적어도 하나 포함한다.
밀봉부(40)는 기판(10)의 제1면에 배치되어 전자 소자(1)를 밀봉한다. 밀봉부(40)는 전자 소자(1)를 외부에서 둘러싼 형태로 고정함으로써 외부의 충격으로부터 전자 소자(1)를 안전하게 보호한다.
본 실시예에 따른 밀봉부(40)는 절연성 재질로 형성된다. 예를 들어, 밀봉부(40)는 에폭시몰딩컴파운드(EMC)와 같은 수지 재질로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 필요에 따라 도전성을 갖는 재질(예컨대 도전성 수지 등)로 밀봉부(40)를 형성하는 것도 가능하다. 이 경우, 전자 소자(1)와 기판(10) 사이에는 언더필(underfill) 수지와 같은 별도의 밀봉 부재가 구비될 수 있다.
또한 본 실시예의 밀봉부(40)에는 후술되는 방열부(70)가 수용되는 트렌치(45)가 구비된다.
트렌치(45)는 방열부(70)가 삽입되어 발열 소자(1a)에 접합되는 공간이다. 따라서 트렌치(45)는 방열부(70) 형상과 유사한 형상으로 형성되며, 밀봉부(40)를 관통하는 구멍의 형태로 형성될 수 있다.
후술되는 방열부(70)는 상부로 갈수록 면적이 넓어지는 사다리꼴의 단면을 갖도록 형성된다. 따라서 트렌치(45)도 상부로 갈수록 면적이 넓어지는 사다리꼴의 단면을 갖도록 형성될 수 있다.
본 실시예에서 방열부(70)는 밀봉부(40)와 접촉하지 않도록 배치된다. 따라서 본 실시예의 트렌치(45)는 방열부(70)의 크기보다 큰 공간으로 형성될 수 있다.
방열부(70)는 전자 소자들(1) 중 발열 소자(1a)의 비활성면에 결합되어 발열 소자(1a)의 열을 외부로 방출한다. 따라서 방열부(70)는 열전도도가 높은 금속 재질의 블록으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
방열부(70)의 상부면인 노출면은 후술되는 밀봉부(40)의 외부로 노출된다. 그리고 방열부(70)의 하부면인 결합면은 노출면의 반대면으로 구성되며, 전체가 발열 소자(1a)의 상부면에 접합된다.
따라서 방열부(70)는 밀봉부(40)를 관통하는 형태로 배치되며, 발열 소자(1a)로부터 방열부(70)로 전달된 열은 방열부(70)의 노출면을 통해 외부로 신속하게 방출될 수 있다.
본 실시예에서는 방열부(70)의 노출면 전체가 밀봉부(40)의 외부로 노출되는 경우를 예로 들고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 부분적으로 노출되도록 구성될 수도 있다.
또한 본 실시예의 방열부(70)는 노출면 측으로 갈수록 단면적이 증가하는 형태로 형성되며, 이에 노출면과 결합면의 면적이 다르게 형성된다. 구체적으로, 방열부(70)는 도 2에 도시된 바와 같이, 결합면의 면적이 가장 작고, 노출면의 면적이 가장 넓은 사다리꼴 단면을 갖도록 구성될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 열전도도를 높이기 위해, 발열 소자(1a)와 방열부(70) 사이에는 열전달층(60)이 배치될 수 있다. 열전달층(60)은 일면이 발열 소자(1a)의 상부면에 접촉하고 타면이 방열부(70)의 결합면과 접촉하도록 배치될 수 있다.
열전달층(60)은 도전성 접착제나 수지 접착제를 통해 형성될 수 있으며, 열전도도가 높은 물질이 이용될 수 있다. 예컨대, 열전달층(60)은 은(Ag)을 함유하는 도전성 접착제로 형성하거나, 에폭시 수지 계열의 수지 접착제로 형성할 수 있다.
또한 필요에 따라 열전달층(60)으로 열전달물질(TIM: Thermal Interface Material)을 이용하는 것도 가능하다. 열전단물질로는 페이스트(paste)나 그리스(grease)와 같은 액상(liquid) 타입, 시트(sheet) 타입, 실리콘 등으로 형성되는 패드(pad) 타입이 선택적으로 이용될 수 있다.
또한 본 실시예의 방열부(70)는 밀봉부(40)와 이격 배치된다. 따라서 방열부(70)의 측면과 밀봉부(40) 사이에는 간극 형태의 빈 공간(S)이 마련되며, 이에 본 실시예에서 방열부(70)는 전체가 밀봉부(40)와 접촉하지 않도록 구성된다.
방열부(70)의 측면이 밀봉부(40)에 접합되는 경우, 방열부(70)와 밀봉부(40)의 열팽창률 차이로 인해 전자 소자 모듈(100)이 동작하는 과정에서 방열부(70)나 밀봉부(40)가 파손되거나 방열부(70)가 전자 소자들(1)로부터 박리되는 문제가 발생될 수 있다.
그러나 본 실시예와 같이 방열부(70)가 밀봉부(40)와 접촉하지 않도록 구성하는 경우, 열에 의해 방열부(70)나 밀봉부(40)가 팽창하더라도 방열부(70)와 밀봉부(40) 사이의 공간(S)을 채우는 형태로 팽창하게 된다. 따라서 방열부(70)나 밀봉부(40)의 팽창이 상호 간에 물리적인 영향을 주지 않으므로 동작 과정에서 방열부(70)나 밀봉부(40)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이에, 본 실시예에서 방열부(70)와 밀봉부(40) 사이의 공간(S)은 방열부(70)와 밀봉부(40)가 열에 의해 최대한 팽창하였을 때 상호 간에 물리적인 힘이 작용하지 않는 범위로 규정될 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 실시예의 전자 소자 모듈은, 방열부(70)가 밀봉부(40)와 접촉하지 않도록 구성되므로, 열에 의해 방열부(70)나 밀봉부(40)가 팽창하더라도 방열부(70)와 밀봉부(40) 상호 간에 물리적인 영향을 주지 않는다. 따라서 방열부(70)나 밀봉부(40)의 팽창으로 전자 소자 모듈이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈의 제조 방법을 설명한다.
도 3 내지 도 6는 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈의 제조 방법을 공정순으로 도시한 도면이다.
먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 제1면에 전자 소자들(1)을 실장한다.
본 실시예에 따른 기판(10)은 다층 복수의 층으로 형성된 다층 회로 기판으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 전기적으로 연결되는 다수의 배선층(16)을 포함한다.
전자 소자들(1)은 적어도 하나의 발열 소자(1a)를 포함하며, 솔더(solder)와 같은 도전성 접착제를 통해 기판(10)에 접합될 수 있다.
한편, 본 제조 방법에서 마련되는 기판(10)은 판넬(panel) 형태 또는 스트립(strip)의 형태의 기판(이하 스트립 기판)이 이용될 수 있다. 스트립 기판은 다수의 전자 소자 모듈을 동시에 제조하기 위한 것으로, 스트립 기판 상에는 다수의 개별 패키지 영역이 구분되어 있으며, 이러한 다수의 개별 패키지 영역 별로 다수의 전자 소자 모듈(100)이 동시에 제조될 수 있다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이 전자 소자들(1)을 밀봉하며 기판(10)의 제1면에 밀봉부(40)를 형성한다.
밀봉부(40)는 기판(10)의 제1면 전체에 형성될 수 있다. 따라서, 밀봉부(40)는 전자 소자들(1) 전체를 매립하는 형태로 형성된다.
본 단계에서 밀봉부(40)는 트랜스퍼 몰딩 방식을 통해 에폭시몰딩컴파운드(EMC)와 같은 절연성 재료를 성형하여 제조될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
스트립 기판을 이용하는 경우, 밀봉부(40)는 스트립 기판의 개별 패키지 영역을 모두 덮는 일체형으로 형성될 수 있다. 그러나 필요에 따라 밀봉부(40)를 개별 패키지 영역 별로 각각 분리하여 형성할 수도 있다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 밀봉부(40)를 부분적으로 제거하여 트렌치(45)를 형성한다.
트렌치(45)는 발열 소자(1a)의 비활성면에 대응하는 영역의 밀봉부(40)를 부분적으로 제거함으로써 형성된다. 이에 따라 발열 소자(1a)의 비활성면은 트렌치(45)를 통해 외부로 노출된다.
본 실시예에서 트렌치(45)는 바닥면 전체가 발열 소자(1a)의 비활성면으로 형성된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
트렌치(45)는 레이저를 이용해 밀봉부(40)를 제거함으로써 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 밀봉부(40)를 형성하는 과정에서 금형을 이용하여 밀봉부(40)와 함께 트렌치(45)를 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 트렌치(45)를 통해 노출된 발열 소자(1a)의 비활성면에 열전달층(60)을 배치한 후, 열전달층(60) 상에 방열부(70)를 배치하여 도 2에 도시된 전자 소자 모듈을 완성한다.
이때, 방열부(70)는 열전달층(60)에만 접촉하도록 배치되며, 방열부(70)의 측면은 밀봉부(40)와 접촉하지 않도록 밀봉부(40)와 이격 배치된다.
한편, 본 발명에 따른 전자 소자 모듈은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 응용이 가능하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 소자 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(200)은 전술한 실시예와 유사하게 구성되며, 방열부(70)의 결합면 면적이 발열 소자(1a)의 비활성면 면적보다 넓게 형성된다.
이에 따라 방열부(70)의 결합면은 일부만 발열 소자(1a) 상부에 접합되며, 방열부(70)의 결합면 중 나머지 부분은 밀봉부(40) 상에 위치하게 된다.
방열부(70)의 결합면 전체에는 열전달층(60)이 배치된다. 따라서 방열부(70)의 결합면은 열전달층(60)을 매개로 발열 소자(1a)와 밀봉부(40)에 접합되므로, 밀봉부(40)와는 직접적으로 접촉하지 않는다.
전술한 실시예와 마찬가지로 방열부(70)의 측면이나 노출면은 밀봉부(40)와 결합하지 않도록 배치된다. 따라서 본 실시예의 방열부(70)는 부분적으로 밀봉부(40) 상에 배치되나 밀봉부(40)와 직접 접촉하지 않고 열전달층(60)을 매개로 밀봉부(40)에 결합된다.
이에 따라 방열부(70)나 밀봉부(40)의 팽창이 상호 간에 물리적인 영향을 주지 않도록 구성되므로, 동작 과정에서 방열부(70)나 밀봉부(40)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 실시예의 전자 소자 모듈(200)은 트렌치(45)를 형성하는 과정에서 트렌치(45)의 바닥면 면적을 발열 소자(1a)의 비활성면 면적보다 크게 형성하고, 트렌치(45)의 크기에 대응하는 방열부(70)를 트렌치(45) 내에 배치함으로써 제조할 수 있다.
본 실시예와 같이 방열부(70)를 발열 소자(1a)보다 크게 형성하는 경우, 방열부(70)의 면적이 확장되므로 열방출 효율을 높일 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자 소자 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(300)은 전술한 실시예들과 유사하게 구성되며, 하나의 방열부(70)가 서로 이격 배치되는 다수의 발열 소자(1a)와 결합된다는 점에서 차이를 갖는다.
본 실시예의 방열부(70)는 넓은 결합면을 구비하며, 다수의 발열 소자들(1a)은 비활성면이 모두 방열부(70)의 결합면에 결합된다.
이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(300)은, 다수의 발열 소자(1a)에서 발생되는 열을 면적이 넓은 하나의 방열부(70)를 통해 방출할 수 있다. 따라서 방열 효율을 높일 수 있다. 또한 각 발열 소자(1a)에 각각 방열부(70)를 배치하는 경우에 비해 제조가 용이하다는 이점이 있다.
그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다수의 발열 소자(1a)에 다수의 방열부(70)를 각각 배치하는 등 다양한 변형이 가능하다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자 소자 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 10은 도 9에 도시된 전자 소자 모듈을 메인 기판에 실장한 상태를 도시한 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(400)은 제1 기판(10)과 제2 기판(20)을 포함한다.
제1 기판(0)은 전술한 실시예의 기판과 동일하게 유사하게 구성될 수 있다. 따라서 전술한 실시예의 기판(도 2의 10)과 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
제2 기판(20)은 제1 기판(10)과 전자 소자 모듈(400)의 외부, 즉 메인 기판(30)을 전기적으로 연결하는 연결 기판으로, 제1 기판(10)의 제1면에 접합된다.
제2 기판(20)은 제1 기판(10)과 유사하게 구성될 수 있으며, 당 기술분야에서 잘 알려진 다양한 종류의 기판(예를 들어, 세라믹 기판, 인쇄 회로 기판, 유연성 기판 등)이 이용될 수 있다.
본 실시예에 따른 제2 기판(20)은 복수의 층으로 형성된 다층 기판일 수 있으며, 각 층 사이에는 전기적 연결을 형성하기 위한 배선 패턴이 형성될 수 있다.
제2 기판(20)의 양면에는 전극 패드(24)가 형성될 수 있다. 제2 기판(20)의 일면에 형성되는 전극 패드(24)는 제1 접속 도체(51)를 통해 제1 기판(10)의 접속 전극들(13)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 제2 기판(20)의 타면에 형성되는 전극 패드(24)에는 제2 접속 도체(52)가 접합될 수 있다.
제1 접속 도체(51)와 제2 접속 도체(52)는 솔더나 도전성 수지와 같은 도전성 접착제로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 접속 도체(52)는 외부 접속용 단자로 이용될 수 있다. 따라서, 제1 기판(10)은 제1 접속 도체(51), 제2 기판(20), 제2 접속 도체(52)를 경유하여 전자 소자 모듈(400)이 실장되는 메인 기판(30)과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에서는 제2 기판(20)은 하나의 기판으로 구성되며 내부에 관통 구멍 형태의 소자 수용부(22)가 형성될 수 있다. 소자 수용부(22)에는 제1 기판(10)의 제1면에 실장되는 전자 소자들(1)이 배치될 수 있다.
그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 이격 배치되는 다수의 기판들로 제2 기판(20)을 구성하는 것도 가능하다.
또한 본 실시예에서 제2 기판은 밀봉부(40) 내에 매립될 수 있다. 따라서 제2 기판(20)은 전자 소자 모듈(400)의 표면으로는 노출되지 않는다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 제2 기판(20)의 일부가 밀봉부(40)의 외부로 노출되도록 구성하는 것도 가능하다.
또한 본 실시예의 전자 소자 모듈(400)은 방열부(70)가 적어도 하나의 접속 단자(53)를 포함할 수 있다.
방열부(70)에 배치되는 접속 단자(53)는 전자 소자 모듈(400)이 메인 기판(30)에 실장될 때 메인 기판(30)에 접합될 수 있다.
이를 위해, 접속 단자(53)가 배치되는 방열부(70)의 일면에는 절연 보호층(72)이 배치될 수 있다. 절연 보호층(72)은 방열부(70)의 일면 전체에 배치될 수 있으며 접속 단자(53)가 배치되는 부분에는 개구가 마련될 수 있다.
따라서 접속 단자(53)는 상기한 개구를 통해 방열부(70)의 일면에 직접 접합될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 접합 신뢰성을 높이기 위해 접속 단자(53)와 방열부(70) 사이에 시드층(seed layer)이나 도금층을 개재하는 것도 가능하다.
절연 보호층(72)은 솔더레지스트(solder resist)와 같은 절연성 박막으로 형성될 수 있나 이에 한정되는 것은 아니다.
더하여, 본 실시예의 전자 소자 모듈(400)은 방열부(70)의 노출면 면적과 결합면 면적이 동일하게 구성된다. 예컨대, 방열부(70)는 노출면과 결합면의 면적이 동일한 직육면체나 정육면체의 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대응하여 밀봉부(40)에 형성되는 트렌치(45)도 방열부(70)와 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며 방열부(70)의 형상과 다르게, 트렌치(45)를 전술한 실시예와 같이 사다리꼴 단면 형태로 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
이러한 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(400) 제조 방법은, 도 3에 도시된 기판(10)의 제1면에 전자 소자들(1)을 실장하는 단계에서, 전자 소자들(1)과 함께 제2 기판(20)을 기판(10)의 제1면에 실장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 도 4에 도시된 전자 소자들(1)을 밀봉하는 단계에서, 전자 소자들(1)과함께 제2 기판(20)을 밀봉하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 도 5에 도시된 밀봉부(40)를 부분적으로 제거하여 트렌치(45)를 형성하는 단계에서, 밀봉부(40)를 부분적으로 제거하여 제2 기판(20)의 전극 패드(24)를 노출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
이에 더하여, 밀봉부(40)의 외부로 노출된 제2 기판(20)의 전극 패드(24)에 제2 접속 도체(52)를 배치하고, 방열부(70)의 노출면에 접속 단자들(53)을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 방열부(70)의 노출면에 배치되는 절연 보호층(72)은, 접속 단자(53)를 배치하기 이전에 형성될 수 있다. 예컨대, 절연 보호층(72)은 방열부(70)를 발열 소자(1a)에 접합한 이전에 방열부(70)의 일면에 미리 형성하거나, 방열부(70)를 발열 소자에 접합한 이후 방열부(70)의 노출면에 형성할 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 전자 소자 모듈(400)은 제2 기판(20)에 접합되는 제2 접속 도체(52)와, 방열부(70)에 접합되는 접속 단자(53)가 메인 기판(30)에 접합되며 메인 기판(30)에 실장된다. 따라서 제1 기판(10)의 제1면이 메인 기판(30)을 향하도록 배치되어 메인 기판(30)에 실장된다.
이 경우 제1 기판(10)의 제2면에는 안테나(14)가 배치될 수 있다. 안테나(14)는 제1 기판(10)에 구비되는 배선 회로를 통해 형성될 수 있으며, 제1 기판(10)의 제2면이나, 제2면과 인접한 제1 기판(10) 내부에 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 기판(10)에 실장되는 소자의 형태로 안테나를 마련하여 제1 기판의 제2면에 실장하는 것도 가능하다.
또한 안테나 외에도 필요에 따라 다양한 전자 소자들을 제1 기판(10)의 제2면에 실장할 수 있다.
한편, 발열 소자(1a)에 방열부(70)를 먼저 접합한 후, 밀봉부(40)를 형성하는 경우도 고려해볼 수 있으나, 이 경우, 본 발명의 실시예들과 같이 방열부(70)와 밀봉부(40) 사이에 간극 형태의 빈 공간(S)을 형성하기 어렵다.
또한 발열 소자에 방열부(70)를 먼저 접합하는 경우, 방열부(70)의 결합면에 배치되는 열전달층(60)의 일부가 떨어져 나가 다른 부품들과 접촉될 수 있으며, 이에 부품 간에 쇼트가 발생될 수 있다. 더하여 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이 방열부(70)의 결합면이 발열 소자들(1a)의 비활성면보다 크게 형성되는 경우, 방열부(70)를 발열 소자(1a)에 부착하는 과정에서 방열부(70)가 기울어질 수 있다.
그러나 본 발명의 제조 방법은 밀봉부(40)를 먼저 형성한 후, 방열부(70)를 배치하므로, 열전달층(60)의 일부가 다른 부품들과 접촉될 수 없다. 또한 밀봉부(40)를 제거하여 바닥이 편평한 트렌치(45)를 형성한 후 방열부(70)를 배치하므로, 방열부(70)가 기울어진 상태로 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 더하여 각 실시예들은 서로 조합될 수 있다.
100, 200, 300, 400: 전자 소자 모듈
1: 전자 소자
10: 기판
40: 밀봉부
60: 열전달층
70: 방열부

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판의 일면에 실장되는 적어도 하나의 발열 소자;
    상기 발열 소자를 내부에 매립하며 상기 기판 상에 배치되는 밀봉부; 및
    상기 밀봉부를 관통하는 형태로 상기 발열 소자에 결합되어 상기 발열 소자의 열을 외부로 방출하는 방열부;
    를 포함하고,
    상기 방열부는 상기 밀봉부와 이격 배치되며 상기 발열 소자의 비활성면에 접합되는 전자 소자 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방열부는,
    상기 발열 소자에 접합되는 결합면과, 상기 밀봉부의 외부로 노출되는 노출면을 포함하는 전자 소자 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 방열부는,
    상기 노출면 측으로로 갈수록 단면적이 증가하는 형태로 형성되는 전자 소자 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방열부와 상기 발열 소자 사이에 배치되는 열전달층을 더 포함하는 전자 소자 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 열전달층은,
    도전성 접착제 또는 수지 접착제로 형성되는 전자 소자 모듈.
  6. 제2항에 있어서, 상기 방열부는,
    상기 결합면 중 일부 또는 전체가 상기 발열 소자에 접합되는 전자 소자 모듈.
  7. 제2항에 있어서, 상기 방열부는,
    상기 결합면이 상기 발열 소자보다 넓은 면적을 갖는 전자 소자 모듈.
  8. 제2항에 있어서, 상기 방열부는,
    상기 노출면과 상기 결합면의 면적이 다르게 형성되는 전자 소자 모듈.
  9. 제1항에 있어서, 상기 방열부는,
    결합면이 서로 이격 배치되는 다수의 발열 소자에 결합되는 전자 소자 모듈.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 기판의 일면에 실장되고 상기 밀봉부 내에 매립되어 상기 기판과 외부를 전기적으로 연결하는 연결 기판을 더 포함하는 전자 소자 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 방열부의 노출면에 배치되는 다수의 접속 단자를 더 포함하는 전자 소자 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 방열부의 노출면에는 절연 보호층이 배치되며, 상기 접속 단자들은 상기절연 보호층에 형성된 개구를 통해 상기 방열부와 접합되는 전자 소자 모듈.
  13. 기판의 일면에 적어도 하나의 발열 소자를 실장하는 단계;
    상기 발열 소자를 내부에 매립하는 밀봉부를 상기 기판 상에 형성하는 단계;
    상기 밀봉부를 부분적으로 제거하여 트렌치를 형성하는 단계; 및
    상기 트렌치에 방열부를 배치하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 트렌치에 방열부를 배치하는 단계는,
    상기 방열부가 상기 밀봉부와 이격되도록 상기 트렌치에 배치하며 상기 방열부를 상기 발열 소자의 비활성면에 접합하는 단계인 전자 소자 모듈 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 발열 소자를 실장하는 단계는,
    상기 기판의 일면에 연결 기판을 실장하는 단계를 포함하는 전자 소자 모듈 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 트렌치를 형성하는 단계 이후,
    상기 트렌치를 통해 노출된 상기 발열 소자의 비활성면에 열전달층을 배치하는 단계를 더 포함하는 전자 소자 모듈 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 방열부를 배치하는 단계 이후,
    상기 방열부의 노출면에 다수의 접속 단자를 실장하는 단계를 더 포함하는 전자 소자 모듈 제조 방법.
KR1020200026681A 2019-09-23 2020-03-03 전자 소자 모듈 및 그 제조 방법 KR20210035027A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190116883 2019-09-23
KR20190116883 2019-09-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210035027A true KR20210035027A (ko) 2021-03-31

Family

ID=75237837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200026681A KR20210035027A (ko) 2019-09-23 2020-03-03 전자 소자 모듈 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210035027A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11605609B2 (en) Ultra-thin embedded semiconductor device package and method of manufacturing thereof
KR100698526B1 (ko) 방열층을 갖는 배선기판 및 그를 이용한 반도체 패키지
US6803257B2 (en) Printed circuit board with a heat dissipation element, method for manufacturing the printed circuit board, and package comprising the printed circuit board
US20140251658A1 (en) Thermally enhanced wiring board with built-in heat sink and build-up circuitry
KR20190018812A (ko) 반도체 패키지와 이를 구비하는 전자 기기
KR20070045929A (ko) 전자 부품 내장 기판 및 그 제조 방법
JP2003101243A (ja) 多層配線基板および半導体装置
JPH0917919A (ja) 半導体装置
US20230178442A1 (en) Package structure and electronic apparatus
KR102149387B1 (ko) 전자 소자 모듈
KR20110037066A (ko) 반도체 디바이스 및 그 제조 방법
KR20060101340A (ko) 적층형 반도체 장치
JP3944898B2 (ja) 半導体装置
KR20210035027A (ko) 전자 소자 모듈 및 그 제조 방법
KR20150076816A (ko) 전자 부품 모듈
US9633923B2 (en) Electronic device module and manufacturing method thereof
KR20220018645A (ko) 전자 소자 모듈
KR101027984B1 (ko) 히트싱크를 갖는 기판보드 어셈블리
JP6985599B2 (ja) 電子装置及び電子装置の製造方法
JP2003224228A (ja) 半導体装置用パッケージ並びに半導体装置及びその製造方法
KR20220000087A (ko) 전자 소자 모듈
KR20000028805A (ko) 하이브리드 모듈
KR20210017857A (ko) 전자 소자 모듈 및 그 제조 방법
JP7200460B2 (ja) パッケージ構造物
US20230046699A1 (en) Circuit board structure

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal