KR20230080973A - 반도체 패키지 - Google Patents

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KR20230080973A
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substrate
disposed
semiconductor package
heat dissipation
electronic component
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이문희
이승은
김용훈
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 개시는, 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치된 제1 전자부품; 상기 제1 기판 상에 배치되며, 일면에 캐비티가 형성된 제2 기판; 상기 제1 및 제2 기판을 서로 연결하는 제1 솔더; 상기 제2 기판에 배치되어, 상기 제1 솔더와 서로 절연되는 방열 구조체; 상기 제2 기판 상에 배치된 제2 솔더; 및 상기 제2 기판에 배치되어, 상기 방열 구조체와 서로 절연되며, 상기 제1 솔더와 연결되는 비아;를 포함하고, 상기 제2 기판은 상기 캐비티가 형성된 제1 영역 및 상기 제1 기판과 연결되는 제2 영역을 포함하고, 상기 방열 구조체는 상기 제2 기판의 제1 및 제2 영역 각각에 배치되는, 반도체 패키지에 관한 것이다.

Description

반도체 패키지{SEMICONDUCTOR PACKAGE}
본 개시는 반도체 패키지에 관한 것이다.
최근 모바일 기기의 경량화, 소형화 추세에 대응하기 위하여, 이에 실장되는 반도체 패키지에서 역시 경박단소화를 구현할 필요성이 점점 증가하고 있다.
한편, 모바일 기기들이 경박단소화 되면서 이에 대한 기술적 요구에 부응하여, 전자부품 간의 연결 경로 단축, 노이즈 개선 등의 측면에서 IC, 능동소자 또는 수동소자 등의 전자부품들이 기판 내에 삽입되는 기술이 요구되고 있으며, 최근에는 다양한 방식으로 기판 내에 부품이 내장되는 기술에 대한 연구가 지속되고 있다.
특히, 반도체 패키지의 두께가 감소됨에 따라, 반도체 칩으로부터 발생되는 열을 효과적으로 발산시키는 방법이 지속적으로 논의되고 있다.
본 개시의 여러 목적 중 하나는 미세 회로 및/또는 미세 비아를 포함하는 반도체 패키지를 제공하는 것이다.
본 개시의 여러 목적 중 또 하나는 반도체 칩으로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 반도체 패키지를 제공하는 것이다.
본 개시에서 제안하는 일례에 따른 반도체 패키지는, 일면에 제1 전자부품이 배치된 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치되며, 일면에 캐비티가 형성된 제2 기판; 및 상기 제2 기판을 관통하는 비아;를 포함하고, 상기 제2 기판은, 상기 캐비티가 형성된 제1 영역 및 상기 제1 기판과 연결되는 제2 영역을 포함하고, 상기 비아는 상기 제2 기판의 제1 및 제2 영역 각각에 배치되는, 반도체 패키지일 수 있다.
본 개시의 여러 효과 중 일 효과로서 미세 회로 및/또는 미세 비아를 포함하는 반도체 패키지를 제공할 수 있다.
본 개시의 여러 효과 중 다른 일 효과로서 반도체 칩으로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 반도체 패키지를 제공할 수 있다.
도 1은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 전자기기의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시에 따른 반도체 패키지의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시에 따른 반도체 패키지의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시에 따른 반도체 패키지의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시에 따른 반도체 패키지의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대해 설명한다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 축소될 수 있다.
또한, 첨부된 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
전자기기
도 1은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도면을 참조하면, 전자기기(1000)는 메인보드(1010)를 수용한다. 메인보드(1010)에는 칩 관련부품(1020), 네트워크 관련부품(1030), 및 기타부품(1040) 등이 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 있다. 이들은 후술하는 다른 전자부품과도 결합되어 다양한 신호라인(1090)을 형성한다.
칩 관련부품(1020)으로는 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩; 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩; 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩 등이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 형태의 칩 관련 전자부품이 포함될 수 있음은 물론이다. 또한, 이들 전자부품(1020)이 서로 조합될 수 있음은 물론이다. 칩 관련부품(1020)은 상술한 칩이나 전자부품을 포함하는 패키지 형태일 수도 있다.
네트워크 관련부품(1030)으로는, Wi-Fi(IEEE 802.11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802.16 패밀리 등), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 다수의 무선 또는 유선 표준들이나 프로토콜들 중의 임의의 것이 포함될 수 있다. 또한, 네트워크 관련부품(1030)이 칩 관련 전자부품(1020)과 더불어 서로 조합될 수 있음은 물론이다.
기타부품(1040)으로는, 고주파 인덕터, 페라이트 인덕터, 파워 인덕터, 페라이트 비즈, LTCC(low Temperature Co-Firing Ceramics), EMI(Electro Magnetic Interference) filter, MLCC(Multi-Layer Ceramic Condenser) 등이 포함된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 다양한 용도를 위하여 사용되는 칩 부품 형태의 수동소자 등이 포함될 수 있다. 또한, 기타부품(1040)이 칩 관련 전자부품(1020) 및/또는 네트워크 관련 전자부품(1030)과 서로 조합될 수도 있음은 물론이다.
전자기기(1000)의 종류에 따라, 전자기기(1000)는 메인보드(1010)에 물리적 및/또는 전기적으로 연결되거나 그렇지 않을 수도 있는 다른 전자부품을 포함할 수 있다. 다른 전자부품의 예를 들면, 카메라 모듈(1050), 안테나 모듈(1060), 디스플레이(1070), 배터리(1080) 등이 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 오디오 코덱, 비디오 코덱, 전력 증폭기, 나침반, 가속도계, 자이로스코프, 스피커, 대량 저장 장치(예컨대, 하드디스크 드라이브), CD(compact disk), DVD(digital versatile disk) 등일 수도 있다. 이 외에도 전자기기(1000)의 종류에 따라 다양한 용도를 위하여 사용되는 기타 전자부품 등이 포함될 수 있음은 물론이다.
전자기기(1000)는, 스마트폰(smart phone), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 태블릿(tablet), 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch), 오토모티브(Automotive) 등일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들 외에도 데이터를 처리하는 임의의 다른 전자기기일 수 있음은 물론이다.
도 2는 전자기기의 일례를 개략적으로 나타낸 사시도다.
도면을 참조하면, 전자기기는, 예를 들면, 스마트폰(1100)일 수 있다. 스마트폰(1100)의 내부에는 메인보드(1110)가 수용되어 있으며, 이러한 메인보드(1110)에는 다양한 전자부품(1120)들이 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 카메라 모듈(1130) 및/또는 스피커(1140)와 같이 메인보드(1110)에 물리적 및/또는 전기적으로 연결되거나 그렇지 않을 수도 있는 다른 전자부품이 내부에 수용되어 있다. 전자부품(1120) 중 일부는 상술한 칩 관련부품일 수 있으며, 예를 들면, 안테나 모듈(1121)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나 모듈(1121)은 반도체 패키지 상에 전자부품이 표면실장 된 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 전자기기는 반드시 스마트폰(1100)에 한정되는 것은 아니며, 상술한 바와 같이 다른 전자기기일 수도 있음은 물론이다.
반도체 패키지
도 3은 본 개시에 따른 반도체 패키지(10A)의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도면을 참고하면, 본 개시에 따른 반도체 패키지(10A)는, 일면에 제1 전자부품(D1)이 배치된 제1 기판(100), 제1 기판(100) 상에 배치되며, 일면에 캐비티(C)가 형성된 제2 기판(IS), 제2 기판(IS)을 관통하는 방열 구조체(500)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 기판(100)과 제2 기판(IS)은 제1 솔더(410)로 연결될 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 반도체 패키지(10A)는, 제2 기판 상에 배치된 제2 솔더(420) 및 제2 기판(IS)에 배치되어, 방열 구조체(500)와 서로 절연되며, 제1 솔더(410)와 서로 연결되는 비아를 포함할 수 있다.
또한, 제2 기판(IS)은, 캐비티(C)가 형성된 제1 영역(R1) 및 제1 기판(100)과 연결되는 제2 영역(R2)을 포함하고, 방열 구조체(500)는 제2 기판(IS)의 제1 및 제2 영역(R1, R2) 각각에 배치될 수 있다. 즉, 제2 기판(IS)을 관통하는 방열 구조체(500)는, 캐비티(C)가 형성된 영역을 포함하여, 그 주변부까지 확장되어 형성될 수 있다. 이때 제2 기판(IS)에 배치되는 비아(V)와 방열 구조체(500)는 서로 절연됨으로써, 방열 구조체(500)가 신호 패턴을 연결하는 비아와는 상이한 구조 및 기능을 가짐을 알 수 있다.
제2 기판(IS)을 관통하는 방열 구조체(500)는 전자부품으로부터 발생하는 열을 방출하는 방열 비아의 기능을 할 수 있으며, 위와 같이 제1 전자부품(D1) 주변에 방열 구조체(500)가 형성된 영역을 넓혀 방열 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
본 개시에 따른 반도체 패키지(10A)의 제1 전자부품(D1)은 제2 기판(IS)의 캐비티(C) 내에 배치될 수 있으며, 제1 전자부품(D1)의 종류는 수동 전자부품, 능동 전자부품, 반도체 다이, 칩 전자부품 등에 해당할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제1 전자부품(D1)은 인쇄회로기판에 실장될 수 있는 전자부품의 종류라면 공지의 부품을 의미할 수 있다.
또한 본 개시에 따른 반도체 패키지(10A)는, 제2 기판(IS)의 캐비티(C) 내부에 배치되고, 제1 전자부품(D1)을 매립하는 몰딩재(300) 및 제2 기판(IS)과 연결되는 제3 기판(200)을 더 포함할 수 있다. 이때, 제3 기판(200) 일면에는 제2 전자부품(D2)이 배치될 수 있다.
제2 전자부품(D2)의 종류는 수동 전자부품, 능동 전자부품, 반도체 다이, 칩 전자부품 등에 해당할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제2 전자부품(D2)은 인쇄회로기판에 실장될 수 있는 전자부품의 종류라면 공지의 부품을 의미할 수 있다.
본 개시에 따른 반도체 패키지(10A)의 제1 내지 제2 기판(100, IS, 200)은 적어도 하나의 절연층, 회로층 및 비아 각각을 포함할 수 있다. 이때 절연층은, 공지의 절연재를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 절연층은 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기 필러와 함께 유리 섬유(Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
또한, 회로층, 방열 구조체(500) 및 비아(V) 각각은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd) 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이때 비아(V)는, 제1 내지 제3 기판(100, IS, 200) 각각의 절연층의 적어도 일부를 관통하는 비아에 해당할 수 있다.
또한, 본 개시에 따른 반도체 패키지(10A)의 회로층, 방열 구조체(500) 및 비아(V) 각각은 도금 공정을 통해 형성될 수 있으며, 이때 무전해 도금층 및 전해 도금층을 포함할 수 있다. 상기 무전해 도금층은 상기 전해 도금층을 위한 시드층 역할을 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이때 회로층, 방열 구조체(500) 및 비아(V)를 충진하는 무전해 도금층과 전해 도금층 역시 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 반도체 패키지(10A)의 최외층에 배치된 절연층 일면에 형성된 회로층의 적어도 일부에는 표면처리층을 포함할 수 있으며, 상기 표면처리층은 회로층 각각과 서로 다른 조성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로층 각각은 구리(Cu)를 포함할 수 있으며, 표면처리층은 니켈(Ni) 혹은 주석(Sn)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 개시에 따른 반도체 패키지(10A)는, 최외층에 형성된 표면처리층을 포함하는 회로층의 적어도 일부를 덮는 솔더 레지스트층이 더 배치될 수 있다. 이때 솔더 레지스트층은 감광성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 솔더레지스트는 열경화 및/또는 광경화 성질을 가질 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다.
또한, 본 개시에 따른 반도체 패키지(10A)의 제1 기판(100)과 제2 기판(IS)을 연결하는 제1 솔더(410)는 공지의 솔더 범프에 해당할 수 있다. 예를 들면, 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 인듐(In), 비스무스(Bi) 또는 그 외 비반응성 금속을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 및 제3 기판(100, 200) 각각에 배치된 제1 및 제2 전자부품(D1, D2)은, 각각 몰딩재(300)에 의해 매립될 수 있다. 이때 몰딩재(300)는 공지의 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC, Epoxy Molding Compound)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시에 따른 반도체 패키지(10B, 10C)의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 개시에 따른 반도체 패키지(10B)는, 제2 기판(IS)을 관통하는 방열 구조체(500) 중 제2 영역(R2)에 배치된 비아 중 적어도 일부는, 제2 기판(IS)의 캐비티(C) 측벽으로 노출될 수 있다. 즉, 제2 기판(IS)의 제2 영역(R2)에 배치된 비아는 제2 기판(IS)의 캐비티(C) 측벽에 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 방열 구조체(500)의 하면에 회로층이 좌우로 연장 배치되어 열 전달 통로로 이용할 수 있으며, 이로써 방열 기능을 향상시킬 수 있다.
위와 같이, 캐비티(C) 측벽으로 방열 기능을 하는 방열 구조체(500)가 노출됨으로써 제1 전자부품(D1)으로부터 발생하는 열이 외부로 더욱 효과적으로 전달되므로, 반도체 패키지(10B)의 방열 기능을 향상시킬 수 있다.
또한 도 4b를 참조하면, 본 개시에 따른 반도체 패키지(10C)는, 제2 기판(IS)을 관통하는 방열 구조체(500) 중 제2 영역(R2)에 배치된 비아 중 적어도 일부는, 제2 기판(IS)의 캐비티(C) 측벽으로 노출될 수 있다. 이때 캐비티(C) 측벽에 배치된 방열 구조체(500)는, 후술할 제3 기판(200) 방향으로 테이퍼진 형상을 가질 수 있다. 즉, 캐비티 측벽으로 노출되는 방열 구조체(500)의 직경은, 제1 기판(100)과 가장 인접한 영역에서 최대 직경을 가질 수 있다. 이는 제2 기판(IS)에 캐비티(C)를 형성하는 공정 과정에서, 측벽이 방열 구조체(500)를 관통하도록 레이저 드릴, CNC 드릴, 혹은 블라스트 공법 등의 공정을 수행함으로써 도출되는 구조에 해당할 수 있다. 또는, 캐비티(C)는 도금 및 에칭 방법을 통해 형성될 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 방열 구조체(500)의 하면에 회로층이 좌우로 연장 배치되어 열 전달 통로로 이용할 수 있으며, 이로써 방열 기능을 향상시킬 수 있다.
위와 같이, 캐비티(C) 측벽으로 방열 기능을 하는 방열 구조체(500)가 노출됨으로써 제1 전자부품(D1)으로부터 발생하는 열이 외부로 더욱 효과적으로 전달되므로, 반도체 패키지(10B)의 방열 기능을 향상시킬 수 있다.
그 외 다른 구성요소에 관한 설명은 전술한 내용과 실질적으로 동일하게 적용이 가능한 바, 자세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 개시에 따른 반도체 패키지(10D)의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 개시에 따른 반도체 패키지(10D)에 따르면, 제1 전자부품(D1)을 매립하는 몰딩재(300)가 포함될 수 있으며, 이때 제2 기판(IS)에 배치된 방열 구조체(500)는, 몰딩재(300)의 일부를 관통하며, 제1 전자부품(D1)과 이격된 금속부(M)를 포함할 수 있다.
즉, 제2 기판(IS)의 상하면을 관통하는 방열 구조체(500)는, 캐비티(C)의 바닥면으로부터 돌출된 금속부(M)를 포함할 수 있으며, 이러한 금속부(M)는 제1 전자부품(D1)과 방열 기능을 하는 방열 구조체(500)의 거리를 가깝게 하여 열을 외부로 더욱 효과적으로 방출할 수 있도록 할 수 있다.
다만, 제1 전자부품(D1)과 금속부(M)는 접촉되지 않고, 그 사이에 약 20~30um의 이격 공간을 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
그 외 다른 구성요소에 관한 설명은 전술한 내용과 실질적으로 동일하게 적용이 가능한 바, 자세한 설명은 생략한다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시에 따른 반도체 패키지(10E, 10F)의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 개시에 따른 반도체 패키지(10E)는, 일면에 제1 전자부품(D1)이 배치된 제1 기판(100), 제1 기판(100) 상에 배치된 제2 기판(IS) 및 제2 기판(IS)의 상하면을 관통하는 방열 구조체(500)를 포함할 수 있다. 이때 제1 기판(100)과 제2 기판(IS)을 연결하는 제1 솔더(410)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제2 기판(IS) 일면에 단차가 형성될 수 있으며, 상기 단차가 형성된 영역에 방열 구조체(500)가 복수의 금속층으로 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 개시에 따른 반도체 패키지(10E)는, 일면제 제2 전자부품(D2)이 배치된 제3 기판(200) 및 제3 기판(200)과 제2 기판(IS)을 연결하는 제2 솔더(420)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제2 솔더(420)는 제2 기판(IS)의 단차가 형성된 영역과 이격될 수 있다. 즉, 제2 기판(IS)은, 제3 기판(200)과 연결되는 제2 솔더(420)가 배치된 영역과, 단차가 형성된 영역을 각각 포함할 수 있으며, 이때 단차가 형성된 영역은 제2 솔더(420)가 배치된 영역보다 높이가 높을 수 있다. 즉, 제2 기판(IS)의 단차가 형성된 영역은, 그 외부 영역, 즉 제2 솔더(420)가 배치된 영역보다 제3 기판(200)과 더 가까워지도록 절연층 및 회로층이 배치될 수 있다.
주변부보다 높이가 높게 형성된 영역에는, 방열 구조체(500)가 복수의 층으로 배치될 수 있다. 제2 기판(IS)을 관통하는 방열 구조체(500)는 전자부품으로부터 발생하는 열을 방출하는 방열 기능을 할 수 있으며, 위와 같이 제1 전자부품(D1)이 배치된 영역과 인접한 방열 구조체(500)가 형성된 부분을 넓혀 방열 효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 이때 제2 기판(IS)에 배치되는 비아(V)와 방열 구조체(500)는 서로 절연됨으로써, 방열 구조체(500)가 신호 패턴을 연결하는 비아와는 상이한 구조 및 기능을 가짐을 알 수 있다.
본 개시에 따른 반도체 패키지(10E)의 제1 전자부품(D1)의 종류는 수동 전자부품, 능동 전자부품, 반도체 다이, 칩 전자부품 등에 해당할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제1 전자부품(D1)은 인쇄회로기판에 실장될 수 있는 전자부품의 종류라면 공지의 부품을 의미할 수 있다.
또한 본 개시에 따른 반도체 패키지(10E)는, 제3 기판(200) 일면에 제2 전자부품(D2)이 배치될 수 있다. 제2 전자부품(D2)의 종류는 수동 전자부품, 능동 전자부품, 반도체 다이, 칩 전자부품 등에 해당할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제2 전자부품(D2)은 인쇄회로기판에 실장될 수 있는 전자부품의 종류라면 공지의 부품을 의미할 수 있다.
본 개시에 따른 반도체 패키지(10E)의 제1 내지 제3 기판(100, IS, 200) 은 적어도 하나의 절연층, 회로층 및 비아 각각을 포함할 수 있다. 이때 절연층은, 공지의 절연재를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 절연층은 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기 필러와 함께 유리 섬유(Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
또한, 회로층, 방열 구조체(500) 및 비아(V) 각각은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd) 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이때 비아(V)는, 제1 내지 제3 기판(100, IS, 200) 각각의 절연층의 적어도 일부를 관통하는 비아에 해당할 수 있다.
또한, 본 개시에 따른 반도체 패키지(10A)의 회로층, 방열 구조체(500) 및 비아(V) 각각은 도금 공정을 통해 형성될 수 있으며, 이때 무전해 도금층 및 전해 도금층을 포함할 수 있다. 상기 무전해 도금층은 상기 전해 도금층을 위한 시드층 역할을 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이때 회로층, 방열 구조체(500) 및 비아(V)를 충진하는 무전해 도금층과 전해 도금층 역시 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 반도체 패키지(10E)의 최외층에 배치된 절연층 일면에 형성된 회로층의 적어도 일부에는 표면처리층을 포함할 수 있으며, 상기 표면처리층은 회로층 각각과 서로 다른 조성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로층 각각은 구리(Cu)를 포함할 수 있으며, 표면처리층은 니켈(Ni) 혹은 주석(Sn)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 개시에 따른 반도체 패키지(10E)는, 최외층에 형성된 표면처리층을 포함하는 회로층의 적어도 일부를 덮는 솔더 레지스트층이 더 배치될 수 있다. 이때 솔더 레지스트층은 감광성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 솔더레지스트는 열경화 및/또는 광경화 성질을 가질 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다.
또한, 본 개시에 따른 반도체 패키지(10E)의 제1 기판(100)과 제2 기판(IS)을 연결하는 제1 솔더(410)는 공지의 솔더 범프에 해당할 수 있다. 예를 들면, 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 인듐(In), 비스무스(Bi) 또는 그 외 비반응성 금속을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 및 제3 기판(100, 200) 각각에 배치된 제1 및 제2 전자부품(D1, D2)은, 각각 몰딩재(300)에 의해 매립될 수 있다. 이때 몰딩재(300)는 공지의 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC, Epoxy Molding Compound)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 도 6b를 참조하면, 본 개시에 따른 반도체 패키지(10F)는, 제2 기판(IS)에 캐비티(C)가 형성될 수 있다. 이때 캐비티(C)는 공지의 방법으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 레이저 드릴, CNC 드릴, 혹은 블라스트 공법 등의 공정을 수행함으로써 도출되는 구조에 해당할 수 있다. 또는, 캐비티(C)는 도금 및 에칭 방법을 통해 형성될 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 개시에 따른 반도체 패키지(10F)의 제1 전자부품(D1)은 제2 기판(IS)의 캐비티(C) 내에 배치될 수 있으며, 제1 전자부품(D1)은 인쇄회로기판에 실장될 수 있는 전자부품의 종류라면 공지의 부품을 의미할 수 있다.
또한 본 개시에 따른 반도체 패키지(10F)는, 제2 기판(IS)의 캐비티(C) 내부에 배치되고, 제1 전자부품(D1)을 매립하는 몰딩재(300) 및 제2 기판(IS)과 연결되는 제3 기판(200)을 더 포함할 수 있다. 이때, 제3 기판(200) 일면에는 제2 전자부품(D2)이 배치될 수 있다.
그 외 다른 구성요소에 관한 설명은 전술한 내용과 실질적으로 동일하게 적용이 가능한 바, 자세한 설명은 생략한다.
본 개시에 따른 반도체 패키지(10B)의 절연층은, 공지의 빌드업 절연층 조성을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기 필러와 함께 유리 섬유(Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
그 외 다른 구성요소에 관한 설명은 전술한 내용과 실질적으로 동일하게 적용이 가능한 바, 자세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 어느 구성요소 상에 배치되었다는 표현은, 방향을 설정하려는 의도가 아니다. 따라서, 어느 구성요소 상에 배치되었다는 표현은 어느 구성요소의 상측 상에 배치된 것을 의미할 수도 있고, 하측 상에 배치된 것을 의미할 수도 있다.
본 명세서에서 상면, 하면, 상측, 하측, 최상측, 최하측 등의 용어는 설명의 편의를 위해 도면을 기준으로 설정한 방향이다. 따라서, 설정 방향에 따라 상면, 하면, 상측, 하측, 최상측, 최하측 등은 다른 용어로 설명될 수 있다.
본 명세서에서 연결된다는 의미는 직접 연결된 것뿐만 아니라, 간접적으로 연결된 것을 포함하는 개념이다. 또한, 전기적으로 연결된다는 의미는 물리적으로 연결된 경우와 연결되지 않은 경우를 모두 포함하는 개념이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 표현은 한 구성요소와 다른 구성요소를 구분 짓기 위해 사용되는 것으로, 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 설명에 따라서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수도 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 일례 라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 사용된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일례들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일례에서 설명된 사항이 다른 일례에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일례에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 일례를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에 따른 반도체 패키지 및 반도체 패키지 제조 방법은 이에 한정되지 않으며, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변형시킬 수 있다.
10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F : 반도체 패키지
100 : 제1 기판 200 : 제2 기판
IS : 제2 기판
C : 제2 기판의 캐비티
R1 : 제2 기판의 제1 영역 R2: 제2 기판의 제2 영역
D1 : 제1 전자부품 D2 : 제2 전자부품
V : 제2 기판의 비아 M : 비아의 금속부
300 : 몰딩재
410 : 제1 솔더 420 : 제2 솔더
500 : 방열 구조체
1000 : 전자기기 1010 : 메인보드
1020 : 칩 관련 부품 1030 : 네트워크 관련 부품
1040 : 기타부품 1050 : 카메라 모듈
1060 : 안테나 모듈 1070 : 디스플레이
1080 : 배터리 1090 : 신호라인
1100 : 스마트폰 1110 : 스마트폰 내부 메인보드
1120 : 스마트폰 내부 전자부품
1121 : 스마트폰 내부 안테나 모듈
1130 : 스마트폰 내부 카메라 모듈
1140 : 스마트폰 내부 스피커

Claims (13)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치된 제1 전자부품;
    상기 제1 기판 상에 배치되며, 일면에 캐비티가 형성된 제2 기판;
    상기 제1 및 제2 기판을 서로 연결하는 제1 솔더;
    상기 제2 기판에 배치되어, 상기 제1 솔더와 서로 절연되는 방열 구조체;
    상기 제2 기판 상에 배치된 제2 솔더; 및
    상기 제2 기판에 배치되어, 상기 방열 구조체와 서로 절연되며, 상기 제1 솔더와 연결되는 비아;
    를 포함하고,
    상기 제2 기판은 상기 캐비티가 형성된 제1 영역 및 상기 제1 기판과 연결되는 제2 영역을 포함하고,
    상기 방열 구조체는 상기 제2 기판의 제1 및 제2 영역 각각에 배치되는,
    반도체 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전자부품은 상기 제2 기판의 캐비티에 배치되는,
    반도체 패키지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 방열 구조체 중 상기 제2 기판의 제2 영역에 배치된 방열 구조체는,
    상기 제2 기판의 캐비티 측벽에 배치되는,
    반도체 패키지.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 기판의 캐비티 측벽에 배치된 방열 구조체는,
    상기 제1 기판과 인접한 영역에서 최대 직경을 가지는,
    반도체 패키지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 기판의 캐비티 내부에 배치되고, 상기 제1 전자부품을 매립하는 몰딩재;
    를 더 포함하는,
    반도체 패키지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 기판의 제1 영역에 배치된 방열 구조체는, 상기 몰딩재의 일부를 관통하며, 상기 제1 전자부품과 이격된 금속부를 포함하는,
    반도체 패키지
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 기판 상에 배치된 상기 제2 솔더와 연결되는 제3 기판;
    을 더 포함하는,
    반도체 패키지.
  8. 일면에 제1 전자부품이 배치된 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치된 제2 기판; 및
    상기 제2 기판에 배치되는 방열 구조체;
    를 포함하고,
    상기 제2 기판 일면에 단차가 형성되며,
    상기 방열 구조체는 상기 단차가 형성된 영역에 복수의 금속층으로 형성되는,
    반도체 패키지.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 연결하는 제1 솔더;
    를 더 포함하는,
    반도체 패키지.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 전자부품을 매립하는 몰딩재;
    를 더 포함하는,
    반도체 패키지.
  11. 제8 항에 있어서,
    일면에 제2 전자부품이 배치된 제3 기판;
    을 더 포함하는,
    반도체 패키지.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 기판과 상기 제3 기판을 연결하는 제2 솔더;
    를 더 포함하며,
    상기 제2 솔더는 상기 제2 기판 일면의 단차가 형성된 영역과 이격되는,
    반도체 패키지.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 기판은 캐비티를 포함하고,
    상기 제1 전자부품은 상기 제2 기판의 캐비티에 배치되는,
    반도체 패키지.
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