KR20220099270A

KR20220099270A - 이미지 센서 / 반도체 패키지 구조 및 제조공정

Info

Publication number: KR20220099270A
Application number: KR1020210001303A
Authority: KR
Inventors: 김영선
Original assignee: 김영선
Priority date: 2021-01-06
Filing date: 2021-01-06
Publication date: 2022-07-13

Abstract

본 발명은 반도체 칩을 패캐징하여 반도체 제품을 만드는 공정 및 그 구조에 관한 것으로, 고체촬상소자인 이미지 센서 칩 또는 전력소모로 인하여 열이 발생하는 반도체 칩을 완제품화하고자 패캐징을 할 때 적용하는 플라스틱 몰딩 공정에서, 칩의 화상소자 지역(Pixel Area) 또는 활동소자 영역(Active Area)을 플라스틱이 덮히지 않도록 노출시키게 하고, 이러한 상태에서 빛을 통과시키는 유리뚜껑으로 화상소자 지역을 밀봉(Sealing)하거나 또는 금속판(Metal Plate)과 같은 열을 잘 전달시키는 재질(Thermal Conductive Material)을 사용하여 활동소자 영역에 직접 접촉시키게 하도록 하는 것과 그러한 구조를 갖는 것을 말하는 것이다.

Description

이미지 센서 / 반도체 패캐지 구조 및 그 제조공정{image Sensor / Semiconductor Package and Manufacturing this}

종래 기술에 있어서, 이미지 센서용 칩을 패캐징(Packaging)하는 방법과 또한 이에 대한 패캐지(Package) 구조는 기본적으로 캐비티(Cavity)가 형성되어 있는 패캐지 몸체(Packge Body)에 이미지 센서(Image Sensor)용 반도체 칩(Chip)을 부착하는 방식의 패캐징 공정을 진행하는 것을 주로 하고 있습니다. 즉, 종래기술이 적용되는 이미지 센서 패캐지는 구조에 있어 (도 5)와 같이 ;

-센서 칩(Sensor Chip)(3) -패캐지 몸체(Package Body)(13) -캐비티(Cavity)(12)

-미세금선(Gold Wire)(4) -유리뚜껑(Glass Lid)(10) -칩 I/O단자(Chip I/O)(5)

-칩/패캐지 본딩패드(Chip/Package Bonding Pad)(5)

-패캐지 I/O 단자(Package I/O)(6)

등으로 되어 있다.

종래기술로 이루어져 있는 패캐징 공정 및 패캐지 구조의 이미지 센서 제품은 (도 5)에서 처럼 패캐지 몸체에 부착되어 있는 센서 칩과 이를 전기적으로 연결하는 미세금선(4) 등이 패캐지 몸체의 캐비티(Cavity)(12)내에 노출되어 있으며, 외부로부터 빛을 받아들일 수 있도록 투명한 유리뚜껑(Glass Lid)(10)을 사용하여 캐비티를 밀봉(Sealing)시키면서 칩(Chip)(3)과 미세금선(Gold Wire)(4) 등을 보호한다.

이러한 패캐지(Package)구조를 갖는 이미지 센서 제품은 패캐지 상태에서, 캐비티 내에 노출되어 있는 미세금선과 칩 등이 외부로부터의 충격이나 진동 등에 의해 불량을 발생시킬 수 있게 된다. 또한 제조 공정에 있어 이미 캐비티(12)가 형성되어 있는 패캐지 몸체(13)를 사용하여 패캐징을 할 수밖에 없어, 이미지 센서칩의 크기를 줄여도 이를 패캐징하는 패캐지 몸체의 크기가 일정하게 정해진 것을 사용해야 하기 때문에 이미지 센서 제품을 사용하는 카메라 모듈(Module) 제작에 일정한 제약을 주게되는 경우가 있다.

등록특허(KR) : 10-0494025 등록특허(KR) : 10-0636686

종래기술을 사용하여 제작된 이미지 센서 제품은 패캐지 몸통의 캐비티 내에서 칩과 미세금선이 노출되어 있다. 이럴 경우, 이미지 센서 제품을 씨스템 등에 부착하여 사용할 때 외부로부터 충격이나 진동 등이 반복적으로 발생하게 되면, 웨이퍼(Wafer)로부터 센서칩을 짜르게(Sawing)될 때 만들어진 칩 가장자리(Kerf)로부터 이물질(Foreign Material)이 발생하게 되고, 이러한 이물질이 센서 칩의 화상소자지역(Pixel Area)에 놓이게 되면서 화질(화면)에 불량을 초래하게 된다. 또한, 미세금선이 부분적으로 옆으로 쓰러지면서 주변의 미세금선과 접촉하게 되면서 제품의 불량을 만들게 된다.

본 발명은 위에서 언급한 문제점들을 해결하여 이미지 센서 제품의 품질을 향상시키고, 따라서 제품을 적용한 씨스템에 대한 사용(특히 차량에 탑재) 범위를 안정적으로 확보할 수 있도록 할 수 있다.

본 발명은, 종래기술로 이루어지는 캐비티가 형성되어 있는 패캐지 몸체를 사용하여 이미지 센서 칩을 패캐징(Packaging)하는 방식에서 벗어나, 일반적으로 반도체 칩을 패캐징하는 플라스틱 몰딩 공정을 적용하면서 이미지 센서 칩의 화상소자 지역(Pixel Area)을 노출시키게 한 후, 플라스틱 몰딩으로 이루어진 패캐지 몸통(Package Body) 위에 투명한 유리 뚜껑(Glass Lid)을 사용하여 화상소자 지역에 빛이 받아질 수 있도록 밀봉(Sealing)을 하는 패캐징 공정을 실시하여 이미지 센서 제품을 만들 수 있도록 한다.

본 발명은 캐비티가 형성되어 있는 패캐지 몸통을 사용하는 종래기술의 이미지 센서 제품에 대하여;

-캐비티 내에 노출되어 있는 미세금선과 칩 가장자리를 몰딩으로 덮어주게 함으로써 이미지 센서 제품의 불량을 줄이고 품질을 향상시킬 수 있다..

-캐비티가 형성되어 있는 패캐지 몸통을 사용하지 않고, 일반적인 반도체 플라스틱 몰딩(Plastic Molding) 공정을 사용하여 제조할 수 있어 제조비용을 줄일 수 있다.

-화상소자 지역(Pixel Area)에 맞추어 캐비티를 형성할 수 있어 이미지 센서 제품의 크기를 현저하게 줄일 수 있어 제품을 적용하는 씨스템에 대한 범위를 확대할 수 있다.

따라서, 본 발명의 기술을 적용한 이미지 센서 제품을 제작하여 사용하게 될 경우, 위에서 설명한 발명의 효과로 인하여 이미지 센서 제품과 이를 사용한 씨스템 제품에 대한 품질을 크게 향상시킬 수 있다.

(도1)은 본 발명의 실시에 따른 이미지센서 패캐지 예(例).
(도2)는 본 발명의 실시에 따른 다른 이미지센서 패캐지 예(例).
(도3)은 본 발명의 실시에 따른 방열구조 반도체 패캐지 예(例).
(도4)는 본 발명의 실시에 따른 패캐징 공정흐름도 예(例).
(도5)는 종래기술의 실시에 따른 이미지센서 패캐지 예(例).

본 발명은, 종래 기술의 캐비티가 형성되어 있는 몸체를 사용하여 이미지 센서 칩을 패캐징함으로써 발생하는 이미지 센서 제품의 수율(Yield)과 품질(Quality)의 향상을 이룰 수 있다. 또한 패캐징 비용(Packaging Cost)을 낮출 수 있다.

패캐징(Packaging) 공정으로써, (도 4)와 같이 반도체 패캐징용 리드프레이(Lead-Frame)이나 써브스트레이트(Substrate ; PCB)에 있는 다이 패들(Die Paddle)(1)에 이미지 센서 칩(Chip)(3)을 접착물질(Adhesive Material)(2)을 사용하여 부착하여 이를 경화시킨 후, 미세금선(Gold Wire)(4)를 사용하여 칩의 본드패드(Bond Pad : I/O단자)(5)와 리드프레임 또는 써브스트레이트의 본드패드(Bond Pad : I/O단자)(5)을 연결시킨다(Wire Bonding).

와이어 본딩이 실시된 리드프레임 또는 써브스트레이트를 몰드 프레스(Mold Press)와 금형(Mold Die) 그리고 몰드 컴파운드(Epoxy Mold Compound : EMC)를 사용하여 플라-스틱 몰딩(Plastic Molding)(9)을 실시한다. 몰딩 시, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC : Epoxy Molding Compound)가 화상소자 지역(Pixel Area)(7)을 덮지 않도록 하는 구조를 갖게 한다.

또한, 사용되는 몰드 프레스는 반도체 칩에 접촉이 될 수 있는 테잎(Tape)이 장착되어 사용할 수 있는 테잎 몰드 프레스(Tape Mold Press) 장비를 사용하는 것을 권장한다.

플라스틱 몰딩이 완료된 리드프레임 또는 써브스트레이트를 오븐(Oven)을 사용하여 플라스틱을 경화(Post-Mold Cure)시킨 후, 화상소자 지역이 노출되어 있는 부분의 플라스틱 패캐지 몸체 위 가장자리 부분에 빛을 통과시킬 수 있는 유리뚜껑(Glass Lid)(10)과 접착물질(Adhesive Material)(2)을 사용하여 밀봉(Sealing)을 실시하여 화상소자 지역(Pixel Area)을 보호한다. 이후, 리드프레임이나 써브스트레이트를 사용한 반도체 패캐징 공정에 맞추어 패캐지 I/O단자(6) 형성 및 단품 형성(Singulation) 등등 필요한 공정을 실시하여 패캐징 공정을 완료한다(도 1)(도 2).

또한, 이미지 센서 칩이 아닌 일반 반도체 칩에 대하여 플라스틱 몰딩 방법을 사용하는 패캐징 공정을 적용하는 경우, 위에서 설명한 것처럼 반도체 칩 위에 회로(Circuit)가 있는 활동소자 영역(Active Area)(8)을 플라스틱 몰딩 공정에서 노출시킨 구조를 갖게 한 후, 그 위에 금속판(Metal Plate)(11)과 같은 열전달(Thermal Conduction)이 좋은 재질을 사용하여 칩에(Active Area)에 직접 접촉할 수 있도록 하여, 칩을 보호하면서 칩이 작동될 때 발생되는 열을 칩과 패캐지 외부로 신속하게 방출(Thermal Radiation/Conduction)할 수 있는 구조를 갖게 할 수 있다(도 3).

Claims

반도체 칩에 대한 플라스틱 패캐지 몰딩 공정에서, 칩(Chip)의 화상소자 지역(Pixel Area) 또는 활동소자 영역(Active Area)을 노출시키게 하는 몰딩(Molding)을 실시한 구조에서;
위에서 설명한 구조에서, 노출된 화상소자 지역(Pixel Area) 위를 빛이 통과되는 재질 또는 유리뚜껑(Glass Lid) 등을 사용하여 밀봉(Sealing)하는 것과 이러한 구조를 갖는 것을 청구범위로 한다.
반도체 칩에 대한 플라스틱 패캐지 몰딩 공정에서, 칩(Chip)의 화상소자 지역(Pixel Area) 또는 활동소자 영역(Active Area)을 노출시키게 하는 몰딩(Molding)을 실시한 구조에서;
위에서 설명한 구조에서, 활동소자 영역(Active Area)에 금속판(Metal Plate) 또는 열전도성 재질(Thermal Conductive Material) 등이 직접 접촉될 수 있도록 하는 것과 이러한 구조를 갖는 것을 청구범위로 한다.
반도체 칩에 대한 플라스틱 패캐지 몰딩 공정에서, 칩(Chip)의 화상소자 지역(Pixel Area) 또는 활동소자 영역(Active Area)을 노출시키게 하는 몰딩(Molding)을 실시한 구조에서;
위에서 설명한 구조에서, 반도체 칩의 뒷면(Back Side) 일부를 노출시킨 후, 금속판(Metal Plate) 또는 열전도성 재질(Thermal Conductive Material) 등이 직접 접촉될 수 있도록 하는 것과 이러한 구조를 갖는 것을 청구범위로 한다.