KR20210046480A - Semiconductor package - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a semiconductor package which can fully shield electromagnetic waves. According to an embodiment of the present invention, the semiconductor package comprises: a substrate; a semiconductor element mounted on the substrate; a cover layer surrounding at least a part of the substrate and the semiconductor element; and an external shielding layer provided on an outer surface of a semiconductor package and including boron nitride and a conductive coating layer formed on a surface of the boron nitride.

Description

반도체 패키지{SEMICONDUCTOR PACKAGE}Semiconductor package {SEMICONDUCTOR PACKAGE}

본 발명은 중성자, 전기장, 자기장 차폐 성능 및 방열 성능이 우수한 반도체 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor package excellent in neutron, electric field, magnetic field shielding performance and heat dissipation performance.

전기 전자 산업과 정보통신기술의 급속한 발전은, 인류 생활에 많은 편리함과 윤택함을 제공하고 있다. 그러나 전기 전자 산업과 정보통신기술의 발전에 따른 장점 외에도 여러 가지 부작용을 낳고 있는데, 그 중의 하나가 전자기파의 유해성이다. The rapid development of the electric and electronic industry and information and communication technology has provided many conveniences and benefits to human life. However, in addition to the advantages of the electric and electronic industry and the development of information and communication technology, there are a number of side effects, one of which is the harmfulness of electromagnetic waves.

전자기파란, 전기장과 자기장이 합성된 파동이 공간으로 퍼져 나가는 것을 지칭한다. 전자기파를 구성하는 전기장은 도체를 이용하면 쉽게 차폐될 수 있다. 예컨대 전기장은, 건물의 지붕이나, 벽면, 바닥 등을 땅에 접지시키거나 접지된 알루미늄 같은 차폐 물질을 이용하면 차폐될 수 있다. Electromagnetic wave refers to the spread of waves in which electric and magnetic fields are combined into space. The electric field constituting the electromagnetic wave can be easily shielded by using a conductor. For example, the electric field can be shielded by grounding a roof, wall, or floor of a building to the ground or by using a grounded shielding material such as aluminum.

다만, 전자기파를 구성하는 자기장의 경우 투자율이 높은 특수 소재를 사용하여야만이 차폐가 가능하다. 이러한 자기장은 인체에 특히 유해하며, 산업 및 가정용 기기에 노이즈 또는 오동작을 유발할 수 있다.However, in the case of the magnetic field constituting the electromagnetic wave, shielding is possible only when a special material with high permeability is used. Such a magnetic field is particularly harmful to the human body, and may cause noise or malfunction in industrial and household equipment.

따라서, 세계 각국에서는 이러한 전자기파의 유해성을 인식하여 전자기파 장애(EMI)와 전자기파 내성(EMS) 규격을 정하여 실시함으로써, 전자기파에 의한 기기의 오동작 방지 및 유해 환경으로부터 사용자들을 보호하기 위하여 노력하고 있다. Accordingly, countries around the world recognize the harmfulness of electromagnetic waves and establish and implement standards for electromagnetic interference (EMI) and electromagnetic wave immunity (EMS), thereby making efforts to prevent malfunction of devices by electromagnetic waves and protect users from harmful environments.

최근, 중성자로 인한 반도체 장치들의 불량 발생에 대한 연구가 진행되고 있는데, 반도체 선폭이 감소할수록 중성자에 의한 불량 발생 빈도는 증가하는 것으로 보고되고 있다.Recently, studies on the occurrence of defects in semiconductor devices due to neutrons are being conducted, and it is reported that the frequency of occurrence of defects due to neutrons increases as the semiconductor line width decreases.

질화붕소(BN)는 중성자 차폐에 매우 효과적인 것으로 알려져 있으나, 질화붕소의 입자는 표면이 매우 거칠어 비표면적이 매우 크기 때문에 고충진이 어려운 문제가 있다. 이에 따라 중성자 차폐에 효과적임에도 불구하고 고함량으로 충진하기 어려운 기술적 문제로 반도체 장치에서 중성자를 효율적으로 차폐할 수 없는 문제가 있다. Boron nitride (BN) is known to be very effective in shielding neutrons, but since the surface of boron nitride particles is very rough and the specific surface area is very large, high filling is difficult. Accordingly, although it is effective in shielding neutrons, there is a problem in that it is difficult to efficiently shield neutrons in a semiconductor device due to a technical problem that is difficult to fill in a high content.

한편, 반도체 장치에서 전자파와 더불어 이슈화되고 있는 반도체 기판의 방열 문제는 최근 반도체 패키지 분야의 가장 큰 관심이 되고 있다. 또한, 반도체 메모리 칩에는 low alpha 이슈가 있다. Meanwhile, the heat dissipation problem of a semiconductor substrate, which has become an issue with electromagnetic waves in a semiconductor device, has recently attracted the greatest interest in the semiconductor package field. Also, there is a low alpha issue in semiconductor memory chips.

따라서, 반도체 장치에서 방열 이슈와 low alpha 이슈 및 중성자 차폐 이슈 이 세 가지를 만족시킬 수 있는 반도체 패키지가 요구된다. Low alpha 이슈의 경우, 반도체 메모리 칩에 맞닿은 층은 반드시 alpha 선을 기준치 이하로 방사(emission)해야 하는 것을 의미한다. Therefore, in a semiconductor device, a semiconductor package that can satisfy the three issues: heat dissipation issue, low alpha issue, and neutron shielding issue is required. In the case of a low alpha issue, it means that the layer facing the semiconductor memory chip must emit the alpha line below the reference value.

이와 관련하여 종래에는, Low alpha grade의 silica 및 alumina 입자로 생성된 EMC가 반도체 메모리 칩에 맞닿는 구조로 적용되고 있다.In this regard, conventionally, EMC generated from low alpha grade silica and alumina particles has been applied in a structure in contact with a semiconductor memory chip.

그러나 이와 같은 종래의 구조는 low alpha 이슈는 충족시킬 수 있지만, EMC의 낮은 열전도율로 인해 방열이 제대로 이루어지지 않아 방열 이슈의 직접적인 원인이 되고 있다. 또한, 외부에서 유입되는 중성자에 대해서는 전혀 차폐가 되지 않고 있는바, 이에 대한 대책 마련이 필요하다.However, such a conventional structure can satisfy the low alpha issue, but due to the low thermal conductivity of EMC, heat dissipation is not properly performed, which is a direct cause of the heat dissipation issue. In addition, since neutrons introduced from the outside are not shielded at all, countermeasures need to be prepared.

특허문헌: 한국공개특허 제10-2019-20636호 (2019. 03. 04. 공개)Patent Document: Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-2019-20636 (published on Mar. 04, 2019)

본 발명의 실시예들은, 중성자 차폐에 탁월한 물질인 질화붕소를 이용하되 기존 질화붕소의 단점을 해결하여 질화붕소를 고함량으로 충진할 수 있는 해법을 제시하고, 나아가 반도체 장비에서 전기장과 자기장을 함께 차폐하여 전자파를 완벽하게 차폐할 수 있는 반도체 패키지를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention propose a solution capable of filling a high content of boron nitride by using boron nitride, which is an excellent material for shielding neutrons, but solving the disadvantages of the existing boron nitride. It is intended to provide a semiconductor package that can completely shield electromagnetic waves by shielding.

또한, 본 발명의 실시예들은 반도체 메모리 칩의 low alpha 이슈를 극복함과 동시에 방열 성능이 함께 개선된 반도체 패키지를 제공하고자 한다. In addition, embodiments of the present invention provide a semiconductor package with improved heat dissipation performance while overcoming the low alpha issue of a semiconductor memory chip.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 실장되는 반도체 소자; 상기 기판의 적어도 일부 및 상기 반도체 소자를 둘러싸는 덮개층; 및 반도체 패키지의 외표면에 제공되며, 질화붕소 및 상기 질화붕소의 표면에 형성되는 전도성 피막을 포함하는 외부 차폐층;을 포함하는, 반도체 패키지가 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a substrate; A semiconductor device mounted on the substrate; A cover layer surrounding at least a portion of the substrate and the semiconductor device; And an outer shielding layer provided on the outer surface of the semiconductor package and including a boron nitride and a conductive film formed on the surface of the boron nitride.

또한 상기 덮개층은 질화붕소로 이루어질 수 있다. In addition, the cover layer may be made of boron nitride.

또한, 상기 덮개층은, 상기 반도체 소자에 접촉되어 상기 반도체 소자의 외표면을 감싸도록 배치되는 내부 차폐층; 및 상기 내부 차폐층의 외측에 배치되며, 절연 물질로 이루어지는 EMC 층;을 포함할 수 있다. In addition, the cover layer may include an inner shielding layer disposed to be in contact with the semiconductor device to surround the outer surface of the semiconductor device; And an EMC layer disposed outside the inner shielding layer and made of an insulating material.

또한 상기 내부 차폐층은, 전량 질화 붕소로 이루어지거나, 질화 붕소 및 자성 물질로 이루어질 수 있다. In addition, the inner shielding layer may be entirely made of boron nitride, or may be made of boron nitride and a magnetic material.

또한 상기 내부 차폐층은, 상기 EMC 층과 상기 반도체 소자 사이 및 상기 EMC 층과 상기 기판의 가장 자리 상부면 사이에 배치될 수 있다. In addition, the inner shielding layer may be disposed between the EMC layer and the semiconductor device, and between the EMC layer and the upper edge of the substrate.

또한 상기 외부 차폐층은, 상기 기판의 적어도 일부 및 상기 덮개층의 외표면에 배치될 수 있다.In addition, the outer shielding layer may be disposed on at least a portion of the substrate and an outer surface of the cover layer.

또한 상기 전도성 피막은, 도전성 물질을 복수 개의 상기 질화붕소 입자 상에 코팅하여 형성될 수 있다. In addition, the conductive film may be formed by coating a conductive material on the plurality of boron nitride particles.

또한 상기 도전성 물질은 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 혹은 그래핀, 및 그라파이트 등의 탄소 계열 물질(C) 혹은 MXenes 등의 2차원 무기화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the conductive material is a carbon-based material (C) such as titanium (Ti), nickel (Ni), palladium (Pd), aluminum (Al), silver (Ag), copper (Cu), graphene, and graphite, or It may contain at least one of two-dimensional inorganic compounds such as MXenes.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 실장되는 반도체 소자; 상기 반도체 소자에 접촉되어 상기 반도체 소자의 외표면을 감싸도록 배치되는 내부 차폐층; 상기 내부 차폐층의 외측에 배치되며, 절연 물질로 이루어지는 EMC 층;을 포함하는, 반도체 패키지가 제공될 수 있다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the substrate; A semiconductor device mounted on the substrate; An inner shielding layer disposed to be in contact with the semiconductor device to surround the outer surface of the semiconductor device; A semiconductor package including an EMC layer disposed outside the inner shielding layer and made of an insulating material may be provided.

또한 상기 내부 차폐층은, 전량 질화 붕소로 이루어지거나, 질화 붕소 및 자성 물질로 이루어질 수 있다. In addition, the inner shielding layer may be entirely made of boron nitride, or may be made of boron nitride and a magnetic material.

또한 상기 내부 차폐층은, 상기 EMC 층과 상기 반도체 소자 사이 및 상기 EMC 층과 상기 기판의 가장 자리 상부면 사이에 배치될 수 있다.In addition, the inner shielding layer may be disposed between the EMC layer and the semiconductor device, and between the EMC layer and the upper edge of the substrate.

본 발명에 따른 실시예에 의하면, 중성자 차폐에 탁월한 질화붕소를 이용하되 질화붕소의 표면을 평탄화하여 비표면적을 감소시킴으로써 질화붕소를 고함량으로 충진하여 중성자 차폐 성능을 향상시키고, 나아가 전기장과 자기장을 함께 차폐하여 전자파를 완벽하게 차폐할 수 있는 장점이 있다. According to an embodiment of the present invention, boron nitride excellent for neutron shielding is used, but by flattening the surface of boron nitride to reduce specific surface area, boron nitride is filled in a high content to improve neutron shielding performance, and furthermore, electric and magnetic fields are reduced. There is an advantage of being able to completely shield electromagnetic waves by shielding them together.

또한, 본 발명에 따른 실시예에 의하면, 반도체 패키지의 low alpha 이슈를 극복함과 동시에 고방열 성능이 함께 개선되는 효과가 있다. In addition, according to the embodiment of the present invention, there is an effect of overcoming a low alpha issue of a semiconductor package and improving high heat dissipation performance at the same time.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 패키지의 외부 차폐층에 포함된, 전도성 피막에 의해 코팅된 질화붕소의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor package according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing a cross-section of boron nitride coated with a conductive film included in an outer shielding layer of a semiconductor package according to a first embodiment of the present invention.
3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor package according to a second embodiment of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor package according to a third embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and are common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the present specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 패키지의 외부 차폐층에 포함된, 전도성 피막에 의해 코팅된 질화붕소의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor package according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a coating coated with a conductive film included in an outer shielding layer of the semiconductor package according to the first embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view schematically showing a cross-section of boron nitride.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 패키지(10)는 기판(100), 반도체 소자(200), 덮개층(300) 및 외부 차폐층(400)을 포함할 수 있다. 1 and 2, the semiconductor package 10 according to the first embodiment of the present invention includes a substrate 100, a semiconductor device 200, a cover layer 300, and an outer shielding layer 400. I can.

다만, 반도체 패키지(10)가 도 1에 도시된 구성이나 구조로 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 실시예에 따라 반도체 패키지(10)는 도 1에 도시되지 않은 다양한 구성들, 예컨대 접지층, 반도체 소자(200)에 전기적 신호 등을 전달하기 위한 트레이스(trace)들 또는 전술한 구성들 간에 접착력을 제공하는 접착층 등을 추가적으로 포함할 수 있다. However, the semiconductor package 10 is not limited to the configuration or structure shown in FIG. 1. That is, according to the first embodiment, the semiconductor package 10 includes various configurations not shown in FIG. 1, for example, a ground layer, traces for transmitting an electrical signal to the semiconductor device 200, or the above-described configuration. It may additionally include an adhesive layer to provide adhesion between them.

기판(100)은 다양한 종류의 구성들이 실장될 수 있도록 제공된다. 이러한 기판(100)은 예컨대 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 등을 포함할 수 있다.The substrate 100 is provided so that various types of configurations can be mounted. The substrate 100 may include, for example, a printed circuit board or the like.

또한, 반도체 소자(200)는 다양한 기능을 수행하도록 제공되는 구성이다. 예컨대 반도체 소자(200)는 트랜지스터나 다이오드 등과 같은 능동 소자뿐만 아니라 커패시터, 인덕터 또는 저항과 같은 수동 소자를 포함할 수 있다. In addition, the semiconductor device 200 is a component provided to perform various functions. For example, the semiconductor device 200 may include an active device such as a transistor or a diode, as well as a passive device such as a capacitor, an inductor, or a resistor.

이러한 반도체 소자(200)는 기판(100)의 일면에 적어도 한 개가 배치(실장)된다. 아울러, 이렇게 기판(100) 상에 배치된 반도체 소자(200)들은 트레이스들과 연결되어서 서로 간에 또는 외부의 구성과 전기적 신호 등을 주고 받을 수 있다.At least one semiconductor device 200 is disposed (mounted) on one surface of the substrate 100. In addition, the semiconductor devices 200 disposed on the substrate 100 may be connected to the traces to exchange electrical signals with each other or with an external configuration.

덮개층(300)은 기판(100)의 적어도 일부 및 반도체 소자(200)를 둘러 싸도록 배치될 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 덮개층(300)의 대부분은 반도체 소자(200)의 상부에 배치되고, 일부는 기판(100)의 일면 중에서 반도체 소자(200)가 배치되어 있지 않은 부분의 상부에 배치될 수 있다.The cover layer 300 may be disposed to surround at least a portion of the substrate 100 and the semiconductor device 200. Specifically, most of the cover layer 300 may be disposed on the top of the semiconductor device 200, and some of the cover layer 300 may be disposed on a portion of the substrate 100 on which the semiconductor device 200 is not disposed. .

덮개층(300)은 절연 물질로 이루어지며, 반도체 소자(200)와 맞닿기 때문에 알파 선의 방사를 제어할 수 있어야 하며, 고방열성을 갖추는 것이 좋다. 이에, 본 발명의 일 실시예에서 덮개층(300)은 질화붕소(BN)로 이루어질 수 있다. 질화붕소는 중성자 차폐에 탁월한 효과를 가지며, 알파 선 방사를 제어할 수 있기 때문에 Low alpha 이슈에 대처할 수 있고, 무엇보다 고방열이 가능하므로 반도체 소자(200)의 방열 성능을 크게 개선할 수 있으며, 가격이 저렴한 장점이 있다.The cover layer 300 is made of an insulating material, and since it contacts the semiconductor device 200, it should be able to control the radiation of the alpha ray, and it is preferable to have high heat dissipation. Accordingly, in an embodiment of the present invention, the cover layer 300 may be made of boron nitride (BN). Boron nitride has an excellent effect on shielding neutrons, and since it can control alpha ray radiation, it can cope with the low alpha issue, and above all, high heat dissipation is possible, so that the heat dissipation performance of the semiconductor device 200 can be greatly improved. It has the advantage of being low in price.

도 3은 덮개층의 구조가 조금 다른 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 패키지(20)를 개략적으로 도시한 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor package 20 according to a second exemplary embodiment of the present invention in which the structure of the cover layer is slightly different.

도 3을 참조하면 덮개층(300)은 내부 차폐층(310) 및 EMC 층(320)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the cover layer 300 may include an inner shielding layer 310 and an EMC layer 320.

내부 차폐층(310)은 반도체 소자(200)에 접촉되어 반도체 소자(200)의 외표면을 감싸도록 배치될 수 있다. The inner shielding layer 310 may be disposed to cover the outer surface of the semiconductor device 200 by contacting the semiconductor device 200.

이때 내부 차폐층(310)은 중성자 차폐와 알파선 방사 제어 및 고방열성이 우수한 질화붕소로 이루어질 수 있다. 또는 실시예에 따라 내부 차폐층(310)은 질화붕소 및 자성 물질을 포함하여 이루어지는 것도 가능하다. 내부 차폐층(310)이 질소붕소 이외에 자성 물질을 포함하게 되면 중성자 차폐뿐만 아니라 자기장 차폐까지 가능한 장점이 있다.In this case, the inner shielding layer 310 may be made of boron nitride having excellent neutron shielding, alpha ray emission control, and high heat dissipation. Alternatively, according to an embodiment, the inner shielding layer 310 may include boron nitride and a magnetic material. When the inner shielding layer 310 includes a magnetic material other than nitrogen boron, there is an advantage in that not only neutron shielding but also magnetic field shielding is possible.

한편, EMC 층(320)은 절연 물질로 이루어지며, 내부 차폐층(310)의 외측에서 내부 차폐층(310)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 내부 차폐층(310)의 내측에는 기판(100) 및 반도체 소자(200)가 위치할 수 있다. Meanwhile, the EMC layer 320 is made of an insulating material, and may be disposed outside the inner shielding layer 310 to surround the inner shielding layer 310. The substrate 100 and the semiconductor device 200 may be positioned inside the inner shielding layer 310.

이때, 내부 차폐층(310)은 EMC 층(320)과 반도체 소자(200) 사이, 및 EMC 층(320)과 기판(100)의 가장자리 상부면 사이에 배치되어 반도체 소자(200)에서 발생하는 중성자 및 자기장을 차폐할 수 있고, 알파선의 방사를 기준치 이하로 제어할 수 있으며, 반도체 소자(200)의 열을 외부로 방열할 수 있다. At this time, the inner shielding layer 310 is disposed between the EMC layer 320 and the semiconductor device 200, and between the EMC layer 320 and the upper edge of the substrate 100 to generate neutrons generated in the semiconductor device 200. And a magnetic field may be shielded, radiation of alpha rays may be controlled below a reference value, and heat of the semiconductor device 200 may be radiated to the outside.

또한, 도 1 및 도 3에 도시된 외부 차폐층(400)은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지(10,20)의 외표면에서 덮개층(300)을 둘러싸도록 제공되어, 중성자 및 전기장을 차폐할 수 있다. 외부 차폐층(400)은 도 2에 도시된 바와 같이 질화붕소(410) 및 전도성 피막(420)을 포함하여 구성될 수 있다. In addition, the outer shielding layer 400 shown in FIGS. 1 and 3 is provided to surround the cover layer 300 on the outer surfaces of the semiconductor packages 10 and 20 according to an embodiment of the present invention, Can be shielded. The outer shielding layer 400 may include boron nitride 410 and a conductive film 420 as shown in FIG. 2.

질화붕소(410)는 중성자 차폐에 매우 효과적인 물질로 알려져 있으나, 그 입자의 표면이 매우 거칠어서 비표면적이 큰 단점이 있다. 따라서, 질화붕소(410) 입자를 그대로 사용하면 질화붕소(410)를 고함량으로 충진하는 것이 어렵기 때문에 질화붕소(410)의 충진률이 저하되고 이에 따라 질화붕소(410)의 함량이 충분하지 않아서 반도체의 중성자를 차폐하는데 충분하지 않을 수 있다. Boron nitride 410 is known to be a very effective material for shielding neutrons, but has a disadvantage of having a large specific surface area because the surface of the particles is very rough. Therefore, if the boron nitride 410 particles are used as they are, since it is difficult to fill the boron nitride 410 in a high content, the filling rate of the boron nitride 410 is reduced, and accordingly, the content of the boron nitride 410 is not sufficient. So it may not be enough to shield the neutrons of the semiconductor.

이에 본 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이 질화붕소(410)의 표면에 전도성 피막(420)이 형성되도록 하여 그 전도성 피막(420)을 통해 질화붕소(410) 입자의 표면을 평탄화함으로써 질화붕소(410) 입자의 비표면적을 감소시킬 수 있다. Accordingly, in this embodiment, as shown in FIG. 2, a conductive film 420 is formed on the surface of the boron nitride 410, and the surface of the boron nitride 410 particles is planarized through the conductive film 420. (410) It is possible to reduce the specific surface area of the particles.

이와 같이 질화붕소(410) 입자의 비표면적이 감소됨에 따라 질화붕소(410)의 충진률이 증가되어 결과적으로 질화붕소(410)의 함량이 증가될 수 있기 때문에 중성자 차폐 성능을 향상시킬 수 있다. As the specific surface area of the boron nitride 410 particles decreases as described above, the filling rate of the boron nitride 410 increases, and as a result, the content of the boron nitride 410 may increase, thereby improving neutron shielding performance.

상기한 바와 같은 외부 차폐층(400)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 기판(100)의 적어도 일부(예컨대, 측면) 및 덮개층(300)의 외표면에 배치될 수 있다. The outer shielding layer 400 as described above may be disposed on at least a portion (eg, side surface) of the substrate 100 and the outer surface of the cover layer 300 as shown in FIGS. 1 and 3.

여기서, 질화붕소(410)의 표면에 형성되는 전도성 피막(420)은 도전성을 가질 수 있다. 이러한 전도성 피막(420)은 도전성 물질을 질화붕소(410) 입자들 상에 도금 등의 방법을 통해 코팅함으로써 형성될 수 있다. Here, the conductive film 420 formed on the surface of the boron nitride 410 may have conductivity. The conductive film 420 may be formed by coating a conductive material on the boron nitride 410 particles through a method such as plating.

보다 구체적으로 살펴보면, 전도성 피막(420)은 도전성 물질을 질화붕소(410) 입자들 상에 무전해 또는 전해 도금을 통해 코팅하거나 PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 물리 화학적 증착 방법을 이용함으로써 코팅될 수 있다. More specifically, the conductive film 420 is a conductive material coated on the boron nitride 410 particles through electroless or electrolytic plating, or physical and chemical vapor deposition such as PVD (Physical Vapor Deposition) or CVD (Chemical Vapor Deposition). It can be coated by using the method.

이때, 도전성 물질은 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 또는 그래핀, 그라파이트 등의 탄소 계열 물질 또는 MXenes 등의 2차원 무기 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.At this time, the conductive material is titanium (Ti), nickel (Ni), palladium (Pd), aluminum (Al), silver (Ag), copper (Cu), or a carbon-based material such as graphene or graphite, or 2 It may be configured to include at least any one of the dimensional inorganic compounds.

이와 같이 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 개시된 외부 차폐층(400)은 질화붕소(410) 및 전도성 피막(420)을 포함하여 구성되기 때문에 질화붕소(410)에 의하여 반도체의 중성자를 차폐할 수 있고, 전도성 피막(420)에 의하여 전기장을 차폐할 수 있는 장점이 있다.As described above, since the outer shielding layer 400 disclosed in the first and second embodiments of the present invention includes the boron nitride 410 and the conductive film 420, the neutron of the semiconductor by the boron nitride 410 There is an advantage of being able to shield and shielding the electric field by the conductive film 420.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 패키지(30)에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.Hereinafter, a semiconductor package 30 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. 4 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor package according to a third embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 패키지(30)는, 기판(100), 반도체 소자(200), 내부 차폐층(310) 및 EMC 층(320)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, a semiconductor package 30 according to a third embodiment of the present invention may include a substrate 100, a semiconductor device 200, an inner shielding layer 310, and an EMC layer 320. .

여기서, 기판(100), 반도체 소자(200)는 앞에서 설명한 본 발명의 제1 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.Here, since the substrate 100 and the semiconductor device 200 are the same as the first embodiment of the present invention described above, detailed descriptions are omitted.

내부 차폐층(310)은 도 4에 도시된 바와 같이 반도체 소자(200)에 접촉되어 반도체 소자(200)의 외표면을 감싸도록 배치될 수 있다. 이때 내부 차폐층(310)은 중성자 차폐와 알파선 방사 제어 및 고방열성이 우수한 질화붕소(410)로 이루어질 수 있다. The inner shielding layer 310 may be disposed to cover the outer surface of the semiconductor device 200 by contacting the semiconductor device 200 as shown in FIG. 4. In this case, the inner shielding layer 310 may be made of boron nitride 410 having excellent neutron shielding, alpha ray emission control, and high heat dissipation.

참고로 반도체 소자(200)에 맞닿은 층은 반드시 알파(alpha) 선을 기준치 이하로 방사(emission)해야 하는 Low alpha 이슈가 있는데, 본 발명의 제3 실시예는 방열 및 Low alpha 이슈를 동시에 해결하기 위한 구조로 상기한 내부 차폐층(310)을 제공할 수 있다.For reference, there is a low alpha issue in which the layer in contact with the semiconductor device 200 must emit an alpha line below the reference value, but the third embodiment of the present invention solves the heat dissipation and low alpha issues at the same time. The inner shielding layer 310 described above may be provided as a structure for.

한편, 내부 차폐층(310)은 질화붕소(410)로만 이루어지는 것 이외에 질화붕소(410) 및 자성 물질을 포함하여 이루어지는 것도 가능하다. 내부 차폐층(310)이 질소붕소 이외에 자성 물질을 포함하게 되면 중성자 차폐뿐만 아니라 자기장 차폐까지 가능한 장점이 있다.Meanwhile, the inner shielding layer 310 may include boron nitride 410 and a magnetic material in addition to being formed of only boron nitride 410. When the inner shielding layer 310 includes a magnetic material other than nitrogen boron, there is an advantage in that not only neutron shielding but also magnetic field shielding is possible.

또한, EMC 층(320)은 절연 물질로 이루어지며, 내부 차폐층(310)의 외측에 배치될 수 있다. 내부 차폐층(310)의 내측에는 기판(100) 및 반도체 소자(200)가 위치할 수 있다. In addition, the EMC layer 320 is made of an insulating material and may be disposed outside the inner shielding layer 310. The substrate 100 and the semiconductor device 200 may be positioned inside the inner shielding layer 310.

이때, 내부 차폐층(310)은 EMC 층(320)과 반도체 소자(200) 사이, 및 EMC 층(320)과 기판(100)의 가장자리 상부면 사이에 배치되어 반도체 소자(200)에서 발생하는 중성자 및 자기장을 차폐할 수 있고, 알파선의 방사를 기준치 이하로 제어할 수 있으며, 반도체 소자(200)의 열을 외부로 방열할 수 있다.At this time, the inner shielding layer 310 is disposed between the EMC layer 320 and the semiconductor device 200, and between the EMC layer 320 and the upper edge of the substrate 100 to generate neutrons in the semiconductor device 200. And a magnetic field may be shielded, radiation of alpha rays may be controlled below a reference value, and heat of the semiconductor device 200 may be radiated to the outside.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 제3 실시예에 의하면, 반도체 장비에서 반도체 소자(200)와 맞닿은 층(내부 차폐층(310))에서의 알파선이 기준치 이하로 방사되어 Low alpha 이슈를 만족하며, 내부 차폐층(310)에 의하여 반도체 소자(200)의 고방열이 가능하여 방열 성능이 크게 향상되고, 내부 차폐층(310)이 질화붕소(410) 단독으로 또는, 질화붕소(410)와 자성 물질을 포함하는 형태로 이루어져 중성자 차폐 또는 중성자와 자기장을 함께 차폐할 수 있는 장점이 있다.According to the third embodiment of the present invention as described above, the alpha ray in the layer (internal shielding layer 310) in contact with the semiconductor device 200 in the semiconductor device is radiated below the reference value, thereby satisfying the low alpha issue, The inner shielding layer 310 enables high heat dissipation of the semiconductor device 200, so that heat dissipation performance is greatly improved, and the inner shielding layer 310 is made of boron nitride 410 alone or boron nitride 410 and a magnetic material. It is made in a form including a neutron shield or has the advantage of being able to shield the neutron and the magnetic field together.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변경이 가능한 바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.As described above, the present invention has been described using a preferred embodiment, but the scope of the present invention is not limited to the specific embodiment described, and those of ordinary skill in the art can as much as possible within the scope of the present invention. Substitution and change of components is possible, and this also belongs to the rights of the present invention.

10, 20, 30 : 반도체 패키지
100 : 기판 200 : 반도체 소자
300 : 덮개층 310 : 내부 차폐층
320 : EMC 층 400 : 외부 차폐층
410 : 질화붕소 420 : 전도성 피막10, 20, 30: semiconductor package
100: substrate 200: semiconductor device
300: cover layer 310: inner shielding layer
320: EMC layer 400: outer shielding layer
410: boron nitride 420: conductive film

Claims (11)

반도체 패키지로서,
기판;
상기 기판 상에 실장되는 반도체 소자;
상기 기판의 적어도 일부 및 상기 반도체 소자를 둘러싸는 덮개층; 및
상기 반도체 패키지의 외표면에 제공되며, 질화붕소 및 상기 질화붕소의 표면에 형성되는 전도성 피막을 포함하는 외부 차폐층;을 포함하는,
반도체 패키지.As a semiconductor package,
Board;
A semiconductor device mounted on the substrate;
A cover layer surrounding at least a portion of the substrate and the semiconductor device; And
Containing; an outer shielding layer provided on the outer surface of the semiconductor package and including a boron nitride and a conductive film formed on the surface of the boron nitride
Semiconductor package. 제 1 항에 있어서,
상기 덮개층은 질화붕소를 포함하는,
반도체 패키지.The method of claim 1,
The cover layer comprises boron nitride,
Semiconductor package. 제 1 항에 있어서,
상기 덮개층은,
상기 반도체 소자에 접촉되어 상기 반도체 소자의 외표면을 감싸도록 배치되는 내부 차폐층; 및
상기 내부 차폐층의 외측에 배치되며, 절연 물질로 이루어지는 EMC 층;을 포함하는,
반도체 패키지.The method of claim 1,
The cover layer,
An inner shielding layer disposed to be in contact with the semiconductor device to surround the outer surface of the semiconductor device; And
Including; an EMC layer disposed on the outside of the inner shielding layer and made of an insulating material
Semiconductor package. 제 3 항에 있어서,
상기 내부 차폐층은, 질화붕소를 포함하거나, 질화붕소 및 자성 물질을 포함하여 이루어지는,
반도체 패키지.The method of claim 3,
The inner shielding layer comprises boron nitride, or comprises boron nitride and a magnetic material,
Semiconductor package. 제 4 항에 있어서,
상기 내부 차폐층은, 상기 EMC 층과 상기 반도체 소자 사이, 및 상기 EMC 층과 상기 기판의 가장 자리 상부면 사이에 배치되는,
반도체 패키지.The method of claim 4,
The inner shielding layer is disposed between the EMC layer and the semiconductor device, and between the EMC layer and the upper edge of the substrate,
Semiconductor package. 제 1 항에 있어서,
상기 외부 차폐층은,
상기 기판의 적어도 일부 및 상기 덮개층의 외표면에 배치되는,
반도체 패키지.The method of claim 1,
The outer shielding layer,
Disposed on at least a portion of the substrate and the outer surface of the cover layer,
Semiconductor package. 제 1 항에 있어서,
상기 전도성 피막은, 도전성 물질을 복수 개의 상기 질화붕소 입자 상에 코팅하여 형성되는,
반도체 패키지.The method of claim 1,
The conductive film is formed by coating a conductive material on the plurality of boron nitride particles,
Semiconductor package. 제 7 항에 있어서,
상기 도전성 물질은 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 그래핀, 및 그라파이트 등의 탄소 계열 물질(C) 혹은 MXenes 등의 2차원 무기화합물 중 적어도 하나를 포함하는,
반도체 패키지.The method of claim 7,
The conductive material is a carbon-based material such as titanium (Ti), nickel (Ni), palladium (Pd), aluminum (Al), silver (Ag), copper (Cu), graphene, and graphite (C) or MXenes, etc. Including at least one of the two-dimensional inorganic compounds,
Semiconductor package. 기판;
상기 기판 상에 실장되는 반도체 소자;
상기 반도체 소자에 접촉되어 상기 반도체 소자의 외표면을 감싸도록 배치되는 내부 차폐층; 및
상기 내부 차폐층의 외측에 배치되며, 절연 물질로 이루어지는 EMC 층;을 포함하는,
반도체 패키지.Board;
A semiconductor device mounted on the substrate;
An inner shielding layer disposed to be in contact with the semiconductor device to surround the outer surface of the semiconductor device; And
Including; an EMC layer disposed on the outside of the inner shielding layer and made of an insulating material
Semiconductor package. 제 9 항에 있어서,
상기 내부 차폐층은, 질화붕소로 이루어지거나, 질화붕소 및 자성 물질로 이루어지는,
반도체 패키지.The method of claim 9,
The inner shielding layer is made of boron nitride, or made of boron nitride and a magnetic material,
Semiconductor package. 제 10 항에 있어서,
상기 내부 차폐층은, 상기 EMC 층과 상기 반도체 소자 사이 및 상기 EMC 층과 상기 기판의 가장 자리 상부면 사이에 배치되는,
반도체 패키지.The method of claim 10,
The inner shielding layer is disposed between the EMC layer and the semiconductor device and between the EMC layer and the upper edge of the substrate,
Semiconductor package.
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