KR20230170566A - Semiconductor device and method for making the same - Google Patents
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Abstract
반도체 디바이스는 기판, 기판 상에 장착된 적어도 하나의 전자 컴포넌트, 기판 상에 형성되고 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 적어도 부분적으로 봉합하는 봉합재, 봉합재 상에 형성된 차폐 층, 차폐 층 상에 형성된 열 계면 층, 및 열 계면 층 상에 형성된 금속 덮개를 포함한다.The semiconductor device includes a substrate, at least one electronic component mounted on the substrate, an encapsulant formed on the substrate and at least partially encapsulating the at least one electronic component, a shielding layer formed on the encapsulant, and a thermal interface formed on the shielding layer. layer, and a metal cover formed on the thermal interface layer.
Description
본 출원은 일반적으로 반도체 디바이스들에 관한 것으로, 더 구체적으로 반도체 디바이스 및 그 제조 방법에 관한 것이다.This application relates generally to semiconductor devices, and more specifically to semiconductor devices and methods of manufacturing the same.
소비자들은 그들의 전자 디바이스들이 더 작고, 더 빠르고, 더 높은 성능들을 갖기를 원하므로, 반도체 산업은 끊임없이 복잡한 집적 도전과제들에 직면한다. 휴대용 멀티미디어 디바이스들과 같은 최첨단 5G 디바이스들에서, 처리 시스템 및 안테나(들) 둘 다를 하나의 패키지로 통합하는 것이 일반적이다. 이러한 구성에서, 다수의 전자 컴포넌트가 더 작은 패키지에 통합될 수 있어, 소비자들이 더 작은 디바이스에 더 많은 기능 모듈들을 포함시키려는 필요를 충족시킨다. 그러나, 이러한 고레벨 집적에는 더 많은 인터페이스 핀-수와 더 적은 두께가 요구되고, 따라서 더 많은 열을 발생시키고 효과적인 열 분산이 부족하다. 그러한 경우들에서, 패키지 내에 축적된 열은 패키지 휨 문제를 야기하고 시스템의 기능을 손상시킬 수 있다.As consumers want their electronic devices to be smaller, faster, and have higher performance, the semiconductor industry continually faces complex integration challenges. In cutting-edge 5G devices, such as portable multimedia devices, it is common to integrate both the processing system and antenna(s) into one package. In this configuration, multiple electronic components can be integrated into a smaller package, meeting consumers' need to include more functional modules in smaller devices. However, this high level of integration requires more interface fin-counts and less thickness, thus generating more heat and lacking effective heat dissipation. In such cases, heat built up within the package can cause package warping problems and impair the functionality of the system.
따라서, 열 관리가 개선된 반도체 패키지가 필요하다.Therefore, a semiconductor package with improved thermal management is needed.
본 출원의 목적은 반도체 디바이스의 열 관리를 위한 장치를 제공하는 것이다.The purpose of this application is to provide an apparatus for thermal management of semiconductor devices.
본 출원의 실시예들의 양태에 따르면, 반도체 디바이스가 제공된다. 반도체 디바이스는: 기판; 기판 상에 장착된 적어도 하나의 전자 컴포넌트; 기판 상에 형성되고 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 적어도 부분적으로 봉합하는 봉합재; 봉합재 상에 형성된 차폐 층; 차폐 층 상에 형성된 열 계면 층; 및 열 계면 층 상에 형성된 금속 덮개를 포함한다.According to aspects of the embodiments of the present application, a semiconductor device is provided. The semiconductor device includes: a substrate; At least one electronic component mounted on a substrate; an encapsulant formed on the substrate and at least partially encapsulates the at least one electronic component; A shielding layer formed on the encapsulant; A thermal interface layer formed on the shielding layer; and a metal cover formed on the thermal interface layer.
본 출원의 실시예들의 양태에 따르면, 반도체 디바이스가 제공된다. 반도체 디바이스는: 기판; 기판 상에 장착된 적어도 하나의 전자 컴포넌트; 기판 상에 형성되고 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 적어도 부분적으로 봉합하는 봉합재; 봉합재 상에 형성된 열 계면 층; 열 계면 층 상에 형성된 금속 덮개; 및 기판 상에 형성되고 금속 덮개, 열 계면 층, 및 봉합재를 커버하는 차폐 층을 포함한다.According to aspects of the embodiments of the present application, a semiconductor device is provided. The semiconductor device includes: a substrate; At least one electronic component mounted on a substrate; an encapsulant formed on the substrate and at least partially encapsulates the at least one electronic component; A thermal interface layer formed on the encapsulant; A metal cover formed on the thermal interface layer; and a shielding layer formed on the substrate and covering the metal cap, thermal interface layer, and encapsulant.
본 출원의 실시예들의 다른 양태에 따르면, 위의 양태들에 따른 반도체 디바이스들을 제조하기 위한 방법들이 제공된다.According to another aspect of the embodiments of the present application, methods for manufacturing semiconductor devices according to the above aspects are provided.
전술된 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명 둘 모두는 단지 예시적이고 설명적인 것일 뿐이고, 본 발명을 제한하는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다. 추가로, 본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들을 예시하고, 설명과 함께, 본 발명의 원리들을 설명하는 역할을 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not limiting of the invention. Additionally, the accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
본원에 언급된 도면들은 명세서의 일부를 구성한다. 도면에 도시된 특징들은, 상세한 설명이 명시적으로 달리 지시하지 않는 한, 출원의 모든 실시예들이 아니라, 출원의 일부 실시예들만을 예시하고, 명세서의 독자들은 반대의 의미를 부여하지 않아야 한다.
도 1a는 본 출원의 실시예에 따른 반도체 디바이스를 예시하는 단면도이다.
도 1b 및 도 1c는 본 출원의 일부 실시예들에 따른 도 1a의 반도체 디바이스의 일부를 예시하는 확대도들이다.
도 1d는 본 출원의 실시예에 따른 이산 안테나 패키지들을 갖는 반도체 디바이스를 예시하는 단면도이다.
도 2a는 본 출원의 다른 실시예에 따라 2개의 전자 컴포넌트의 상단 표면이 차폐 층에 노출된 반도체 디바이스를 예시하는 단면도이다.
도 2b 및 도 2c는 본 출원의 일부 실시예들에 따른 도 2a의 반도체 디바이스의 일부를 예시하는 확대도들이다.
도 3a, 도 3b, 및 도 4는 본 출원의 일부 실시예들에 따라 기판 상에 장착된 봉합된 반도체 패키지를 갖는 반도체 디바이스를 예시하는 단면도들이다.
도 5a는 본 출원의 다른 실시예에 따른 반도체 디바이스를 예시하는 단면도이다.
도 5b 및 도 5c는 본 출원의 일부 실시예들에 따른 도 5a의 반도체 디바이스의 일부를 예시하는 확대도들이다.
도 6a는 본 출원의 다른 실시예에 따른 반도체 디바이스를 예시하는 단면도이다.
도 6b 및 도 6c는 본 출원의 일부 실시예들에 따른 도 6a의 반도체 디바이스의 일부를 예시하는 확대도들이다.
도 7 및 도 8은 본 출원의 일부 실시예들에 따라 기판 상에 장착된 봉합된 반도체 패키지를 갖는 반도체 디바이스를 예시하는 단면도들이다.
도 9a는 본 출원의 실시예에 따른 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법(900)을 예시하는 흐름도이다.
도 9b 내지 도 9f는 도 9a에 도시된 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법의 다양한 단계들을 예시하는 단면도들이다.
도 10a는 본 출원의 다른 실시예에 따른 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법(1000)을 예시하는 흐름도이다.
도 10b 내지 도 10f는 도 10a에 도시된 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법의 다양한 단계들을 예시하는 단면도들이다.
동일한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 부분들을 나타내기 위해 도면들 전체에 걸쳐 사용될 것이다.The drawings referred to herein form part of the specification. The features shown in the drawings exemplify only some embodiments of the application, and not all embodiments of the application, unless the detailed description explicitly dictates otherwise, and readers of the specification should not be given a contrary meaning.
1A is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present application.
1B and 1C are enlarged views illustrating a portion of the semiconductor device of FIG. 1A according to some embodiments of the present application.
1D is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device with discrete antenna packages according to an embodiment of the present application.
2A is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device with top surfaces of two electronic components exposed to a shielding layer according to another embodiment of the present application.
2B and 2C are enlarged views illustrating a portion of the semiconductor device of FIG. 2A according to some embodiments of the present application.
3A, 3B, and 4 are cross-sectional views illustrating a semiconductor device with a sealed semiconductor package mounted on a substrate according to some embodiments of the present application.
5A is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to another embodiment of the present application.
5B and 5C are enlarged views illustrating a portion of the semiconductor device of FIG. 5A according to some embodiments of the present application.
FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to another embodiment of the present application.
6B and 6C are enlarged views illustrating a portion of the semiconductor device of FIG. 6A according to some embodiments of the present application.
7 and 8 are cross-sectional views illustrating a semiconductor device with a sealed semiconductor package mounted on a substrate according to some embodiments of the present application.
FIG. 9A is a flow chart illustrating a
Figures 9B-9F are cross-sectional views illustrating various steps of the method for manufacturing the semiconductor device shown in Figure 9A.
10A is a flow chart illustrating a
Figures 10B-10F are cross-sectional views illustrating various steps of the method for manufacturing the semiconductor device shown in Figure 10A.
Identical reference numbers will be used throughout the drawings to indicate identical or similar parts.
본 출원의 예시적인 실시예들의 다음의 상세한 설명은 설명의 일부를 형성하는 첨부 도면들을 참조한다. 도면들은 본 출원이 실시될 수 있는 특정한 예시적인 실시예들을 예시한다. 도면들을 포함하는 상세한 설명은 본 기술분야의 통상의 기술자들이 본 출원을 실시할 수 있도록, 이러한 실시예들을 충분히 상세하게 설명한다. 본 기술분야의 통상의 기술자라면, 본 출원의 다른 실시예들을 추가로 이용할 수 있고, 본 출원의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 논리적, 기계적, 및 기타의 변경을 가할 수 있다. 따라서, 이하의 상세한 설명의 독자들은 그 설명을 제한적인 의미로 해석해서는 안 되며, 첨부된 청구항들만이 본 출원의 실시예의 범위를 정의한다.The following detailed description of exemplary embodiments of the present application refers to the accompanying drawings, which form a part of the description. The drawings illustrate certain example embodiments in which the present application may be practiced. The detailed description, including the drawings, describes these embodiments in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the application. A person skilled in the art may further utilize other embodiments of the present application and make logical, mechanical, and other changes without departing from the spirit or scope of the present application. Accordingly, readers of the following detailed description should not interpret the description in a limiting sense, and the appended claims alone define the scope of the embodiments of the present application.
본 출원에서, 단수형의 사용은 구체적으로 달리 언급되지 않는 한 복수형을 포함한다. 본 출원에서, "또는"의 사용은 달리 명시되지 않는 한 "및/또는"을 의미한다. 더욱이, 용어 "포함하는" 뿐만아니라 다른 형태들, 예컨대 "포함한다" 및 "포함된"의 사용은 제한되지 않는다. 또한, "요소" 또는 "컴포넌트"와 같은 용어들은, 구체적으로 달리 언급하지 않는 한, 하나의 유닛을 포함하는 요소들 및 컴포넌트들과, 하나보다 많은 서브유닛을 포함하는 요소들 및 컴포넌트들 양쪽 모두를 포함한다. 또한, 본원에 사용된 섹션 제목은 조직 목적만을 위한 것이며, 설명된 주제를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.In this application, uses of the singular form singular include the plural form unless specifically stated otherwise. In this application, the use of “or” means “and/or” unless otherwise specified. Moreover, the use of the term “comprising” as well as other forms such as “comprises” and “included” is not limiting. Additionally, terms such as “element” or “component” refer to both elements and components comprising one unit and elements and components comprising more than one subunit, unless specifically stated otherwise. Includes. Additionally, the section headings used herein are for organizational purposes only and should not be construed as limiting the subject matter described.
본원에서 사용될 때, "밑에(beneath)", "아래의(below)", "위의(above)", "위에(over)", "상의(on)", "상부(upper)", "하부(lower)", "좌측(left)", "우측(right)", "수직(vertical)", "수평(horizontal)", "측부(side)" 및 그와 유사한 것과 같이 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 예시된 바와 같이 하나의 요소 또는 특징과 다른 요소(들) 또는 특징(들)의 관계를 설명하기 위해, 설명의 편의를 위해 본원에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은, 도면들에 도시된 배향에 부가하여, 이용 중이거나 동작 중인 디바이스의 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다. 디바이스는 다른 방식으로 배향될 수 있고(90도 회전되거나 다른 배향로 회전됨), 본원에서 사용되는 공간적으로 상대적인 기술어는 마찬가지로 그에 따라 해석될 수 있다. 요소가 다른 요소에 "접속" 또는 "결합"되어 있는 것으로 언급될 때, 그 요소가 다른 요소에 직접 접속 또는 결합될 수 있거나 또는 개재 요소들이 존재할 수 있다는 것을 이해해야 한다.As used herein, “beneath”, “below”, “above”, “over”, “on”, “upper”, “ Spatially relative terms such as "lower", "left", "right", "vertical", "horizontal", "side" and similar may be used herein for convenience of explanation, to describe the relationship of one element or feature to another element(s) or feature(s) as illustrated in the drawings. Spatially relative terms are intended to encompass different orientations of the device in use or operation, in addition to the orientation shown in the figures. The device may be oriented in other ways (rotated 90 degrees or rotated to other orientations) and the spatially relative descriptors used herein may likewise be interpreted accordingly. When an element is referred to as being “connected” or “coupled” to another element, it should be understood that the element may be directly connected or coupled to the other element or there may be intervening elements.
도 1a는 본 출원의 실시예에 따른, 반도체 디바이스(100)의 기판(110) 상에 장착되는 다수의 전자 컴포넌트를 갖는 반도체 디바이스(100)를 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 전자 컴포넌트들 중 일부는 봉합되고, 반도체 디바이스(100), 특히 그 안에 봉합된 전자 컴포넌트들에 대한 열 관리를 함께 제공하는 차폐 층, 열 계면 층 및 금속 덮개(metal lid)에 의해 추가로 커버된다.1A shows a
구체적으로, 복수의 전자 컴포넌트(120, 130, 140 및 150)는 기판(110)의 양측에 장착되고, 전자 컴포넌트들은 기판(110) 내의 전도성 구조체(도시되지 않음)에 전기적으로 접속된다. 일 실시예에서, 기판(110)은 하나 이상의 내장된 안테나 부재(도시되지 않음)를 포함한다. 기판(110) 상에 장착된 전자 컴포넌트들은 반도체 다이들(120), 개별 디바이스들(130 및 140), 및 유전체 부재들(150)일 수 있다. 유전체 부재들(150)은 대응하는 내장된 안테나 부재들의 송신 및 수신을 각각 개선할 수 있다. 일부 실시예들에서, 개별 디바이스(140)는 반도체 디바이스(100)의 전자 컴포넌트 또는 기판(110)에 전기적으로 접속될 수 있는 보드-대-보드 커넥터이고, 다른 디바이스들에 전기적으로 접속하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 보드-대-보드 커넥터는 내장된 안테나 부재들을 다른 디바이스들에 전기적으로 접속한다. 반도체 다이들(120) 및 개별 디바이스(130)와 같은 전자 컴포넌트들 중 일부는 봉합 및 EMI 차폐를 요구할 수 있는 반면, 개별 디바이스들(140) 및 유전체 부재들(150)과 같은 일부 다른 전자 컴포넌트들은 동일한 보호들을 요구하지 않을 수 있다. 본 출원은 봉합 및 차폐 층을 갖는 다층 구조체를 추가로 적층함으로써 개선된 열 관리를 달성하며, 이는 아래에 추가로 설명된다.Specifically, a plurality of
도 1a에 도시된 반도체 디바이스(100)를 더 참조하면, 바람직한 실시예에서, 반도체 다이들(120), 개별 디바이스들(130, 140)은 기판(110)의 일측에 장착될 수 있고, 유전체 부재들(150)은 기판(110)의 다른 측에 장착될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제조 및 사용에서의 상이한 실제 필요들로 인해, 반도체 다이들(120)과 개별 디바이스(130), 및 개별 디바이스들(140)과 유전체 부재들(150)은 동일한 봉합 및 EMI 차폐를 요구하지 않을 수 있다. 따라서, 봉합재(160)는 기판(110) 상에 장착된 전자 컴포넌트들의 일부 상에 배치되는데, 즉, 봉합재(160)는 반도체 다이들(120)과 개별 디바이스(130)를 커버한다. 대조적으로, 다른 전자 컴포넌트들, 즉 개별 디바이스들(140)과 유전체 부재들(150)은 봉합되지 않고 차폐되지 않은 채로 남아 있다. 전자 컴포넌트들의 일부를 커버하는 봉합재(160)는 기판(110) 상에 봉합재 입방체를 형성할 수 있다. 차폐 층(170)은 봉합재 입방체의 외부 표면의 적어도 일부를 커버하도록 형성된다. 바람직하게는, 차폐 층(170)은 봉합재 입방체의 외부 표면 전부를 커버한다. 이와 같이, 차폐 층(170)은 봉합재 입방체의 상단 표면을 커버하는 상단 섹션, 및 봉합재 입방체의 측방 표면들을 커버하는 측방 섹션을 포함하고, 그에 의해 차폐 층(170)은 봉합재(160)의 형상에 부합하는 형상을 갖는다.Referring further to
열 계면 층(180)이 차폐 층(170) 상에 추가로 형성된다. 바람직하게는, 열 계면 층(180)은 차폐 층(170)의 상단 섹션을 완전히 커버할 수 있지만, 차폐 층(170)의 측방 섹션을 커버하지 않을 수 있다. 즉, 열 계면 층(180)은 차폐 층(170)의 상단 섹션에 부합한다. 금속 덮개(190)가 열 계면 층(180) 상에 추가로 배치된다. 바람직하게는, 금속 덮개(190)는 열 계면 층(180)의 상단 표면을 완전히 커버할 수 있다. 즉, 금속 덮개(190)는 열 계면 층(180)의 상단 표면에 부합한다.A
위에 예시된 바와 같이, 도 1a에 도시된 반도체 디바이스(100)에서, 전자 컴포넌트들(120 및 130)은 하단에서 상단으로의 순서로 이루어진 봉합재(160), 차폐 층(170), 열 계면 층(180) 및 금속 덮개(190)의 적층 구조체(stack-up structure)에 의해 커버된다. 주목할 점은, 도 1a에 도시된 적층 구조체의 층들의 높이들은 단지 예시적이며, 적층 구조체에서의 층들의 높이들의 실제 비율을 나타내지 않는다는 것이다. 차폐 층(170)은 금속들, 전도성 플라스틱들 및 전도성 폴리머들과 같은 차폐 재료를 퇴적함으로써 형성될 수 있다. 열 계면 층(180)은 차폐 층(170) 상에 열 계면 재료를 디스펜싱함으로써 차폐 층(170) 상에 형성될 수 있다. 열 계면 층(180)은 열 생성 디바이스와 열 분산 디바이스 사이의 열 결합을 강화하기 위해 사용된다. 구체적으로 말해서, 각각의 접촉 계면에서, 열 분산을 방해하기 위해 열 경계 저항이 존재하고, 접촉 계면들에서의 연속적인 과열 및 큰 열 응력 하에서 전자 성능 및 디바이스 수명이 극적으로 저하될 수 있다. 열 계면 층(180)은 층들 사이의 열 경계 저항을 감소시키고, 열 관리 성능뿐만 아니라, 상이한 열 팽창 계수들의 재료들 사이의 낮은 열 응력, 낮은 탄성률 또는 점도, 가요성, 및 재사용성과 같은 택클 적용 요건들을 향상시킬 수 있다. 열 계면 층(180)은 열 계면 층(180) 아래의 전자 컴포넌트들로부터 봉합재(160) 및 차폐 층(170)을 통해 열 확산 금속 덮개(190)로 열을 전달한다. 일부 실시예들에서, 열 계면 재료는 열 전도성, 디스펜서블 재료들, 바람직하게는 열 그리스들, 열 접착제들, 열 갭 필러들, 액체 금속, 및 납땜 페이스트일 수 있다. 실시예에서, 열 계면 재료는 금속들, 세라믹들, 대부분의 플라스틱들 및 매우 다양한 다른 재료들과의 용이한 본딩을 위해 사용될 수 있는 에폭시 화합물이다. 다른 실시예에서, 열 계면 재료는 전형적인 열 계면 재료에 비해 개선된 열 전도율을 갖는 납땜 페이스트를 포함한다. 바람직하게는, 납땜 페이스트는 Ag-In 납땜 합금이다. 구체적으로, 열 계면 재료는 납땜 프리폼(solder preform), 즉, 솔리드의 평탄하고 제조된 형상의 납땜일 수 있고, 플럭스(flux)가 납땜 프리폼을 코팅하기 위해 도포될 수 있다. 금속 덮개(190)는 일반적으로 반도체 패키지 내의 디바이스들로부터의 효율적인 열 분산을 위해 높은 열 전도성 금속 재료들로 만들어진다. 본 출원에서, 금속 덮개(190)는 열 계면 층(180)과 조합하여 기능하여 대응하는 봉합재 내부의 전자 컴포넌트들에 대한 더 나은 열 분산을 제공할 수 있다. 금속 덮개(190)는 바람직하게는 구리, 알루미늄, 및 구리-텅스텐 합금으로 이루어진다. 금속 덮개(190)를 형성하기 위해 다른 적합한 재료들이 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 열 계면 층(180)과 금속 덮개(190)가 전자 컴포넌트들로부터 멀리 열을 전도한 상태에서, 전자 컴포넌트들을 더 낮은 동작 온도로 유지시킴으로써 전력 소비가 감소될 수 있다.As illustrated above, in the
도 1a의 차폐 층(170)은 도 1b 및 도 1c의 반도체 디바이스(100)의 일부(101)를 확대함으로써 예시적으로 도시된 하위층들을 추가로 포함할 수 있다. 도 1b 및 도 1c에 도시된 부분들(101b, 101c)은 각각 전자 컴포넌트들을 커버하는 봉합재들(160b, 160c) 상의 적층 구조체들의 단면도들이다. 주목할 점은, 도 1b 및 도 1c에 도시된 적층 구조체들의 층들의 높이들은 단지 예시적이며, 적층 구조체들에서의 층들의 높이들의 실제 비율을 나타내지 않는다는 것이다.
도 1b를 참조하면, 확대된 부분(101b)은 차폐 층(170b)이 바람직한 실시예에 따라 3개의 하위층을 포함할 수 있음을 나타낸다. 구체적으로 말하면, 차폐 층(170b)은 하단으로부터 상단으로 습윤 하위층(171b), 차폐 하위층(172b), 및 보호 하위층(173b)을 포함할 수 있다. 즉, 습윤 하위층(171b)은 봉합재(160b) 상에 형성된다. 습윤 하위층(171b) 상의 차폐 하위층(172b)은 스퍼터링, 플라즈마 퇴적 또는 분무(spraying)에 의해 형성되어 전자기 간섭과 같은 외부 간섭을 방지할 수 있다. 바람직하게는, 차폐 하위층(172b)은 스퍼터링에 의해 형성된다. 보호 하위층(173b)은 바람직하게는 스테인리스 강, 유기 납땜성 방부제 또는 니켈을 포함하는 차폐 하위층(172b) 상에 형성되어, 내산화성, 내열 충격성, 내습성, 및 내식성과 같은 더 양호한 저항성을 제공할 수 있다. 그 후, 열 계면 층(180b)이 보호 하위층(173b) 상에 배치되고, 금속 덮개(190b)가 열 계면 층(180b) 상에 추가로 배치된다. 일부 실시예들에서, 습윤 하위층(171b)의 두께는 1㎛ 이하이다. 일부 실시예들에서, 차폐 하위층(172b)의 두께는 2㎛ 내지 10㎛, 예를 들어, 2㎛, 3㎛, 4㎛, 5㎛, 6㎛, 7㎛, 8㎛, 9㎛, 10㎛의 범위이다. 일부 실시예들에서, 보호 하위층(173b)의 두께는 1㎛ 이하이다. 그러나, 전술한 하위층(171b, 172b 및 173b)의 각각의 두께는 이들 예에 한정되지 않는다. 본 출원의 범위에 따르면, 하위층(171b, 172b 및 173b)의 두께는 각각 습윤, 차폐 및 보호를 효과적으로 수행할 수 있는 임의의 두께를 포함할 수 있다.Referring to Figure 1B, the
다른 실시예, 즉, 도 1c에 도시된 부분(101c)에서, 차폐 층(170c)은 각각 봉합재(160c) 상의 습윤 하위층(171c)과 습윤 하위층(171c) 상의 차폐 하위층(172c)인 2개의 하위층만을 포함할 수 있다. 차폐 하위층(172c) 상에 열 계면 층(180c)이 배치되고, 열 계면 층(180c) 상에 금속 덮개(190c)가 추가로 배치된다. 습윤 하위층들(171b, 171c)은 일반적으로 그들 자신과 접촉하는 층들에 더 나은 습윤성을 제공하는데 사용된다. 구체적으로 말하면, 습윤 하위층(171b, 171c)은 차폐 하위층들(172b, 172c)이 봉합재들(160b, 160c)에 각각 더 완전하고 균일하게 부착되게 할 수 있다. 습윤 하위층들(171b, 171c)은 금, 은, 인듐, 및 주석 중 적어도 하나를 포함하는 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 습윤 하위층들(171b, 171c)은 티타늄 또는 스테인리스 강을 포함한다. 차폐 하위층은 환경 또는 다른 전자 디바이스들로부터의 전자기 간섭과 같은 외부 간섭을 차단하기 위해 사용된다. 바람직하게는, 차폐 하위층들(172b, 172c)은 구리를 포함한다. 본 출원의 양태들은 이에 제한되지 않고, 다른 전자 컴포넌트들이 기판 상에 장착될 수 있고, 봉합재 및 차폐가 기판의 양 측면 상의 전자 컴포넌트들 상에 필요할 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 열 계면 층을 선택적으로 차폐 및/또는 선택적으로 형성하고/하거나 선택적으로 금속 덮개를 구성하는 것을 알 수 있다.In another embodiment, i.e.,
도 1d는 본 출원의 실시예에 따른 이산 안테나 패키지들을 갖는 반도체 디바이스를 예시하는 단면도이다. 도 1d에 도시된 바와 같이, 반도체 디바이스(100d)에서, 봉합재 및 전술한 열 관리 층들에 대향하는 기판(110d)의 한 측면 상에 장착된 전자 컴포넌트들은 개별 안테나 패키지들(150d)일 수 있다. 이산 안테나 패키지들(150d)은 다른 봉합재 층(151d) 내에 형성될 수 있다. 이산 안테나 패키지들(150d)은 기판(110d)의 상단측 상의 다른 전자 컴포넌트들에 추가로 접속되도록, 기판(110d) 내의 특정 전도성 패턴들(도시되지 않음)에 전기적으로 접속되는 각각의 안테나 전도성 패턴들을 내부에 포함할 수 있다.1D is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device with discrete antenna packages according to an embodiment of the present application. As shown in FIG. 1D , in
일부 실시예들에서, 복수의 전자 컴포넌트를 커버하는 봉합재는 복수의 전자 컴포넌트 중 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 상단 표면을 노출시키도록 구성될 수 있고, 이에 의해, 봉합재 상의 차폐 층은 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 상단 표면과 접촉할 수 있다. 도 2a는 본 출원의 실시예에 따른, 봉합재가 얇아진 반도체 디바이스(200)를 도시한다.In some embodiments, an encapsulant covering a plurality of electronic components can be configured to expose a top surface of at least one electronic component of the plurality of electronic components, whereby the shielding layer on the encapsulant covers the at least one electronic component. May contact the top surface of the component. FIG. 2A shows a
도 2a에 도시된 바와 같이, 2개의 반도체 다이(220), 개별 디바이스들(230, 240), 및 유전체 부재들(250)을 포함하는 다수의 전자 컴포넌트가 기판(210)의 양측에 장착될 수 있다. 또한, 유전체 부재들(250)은 도 1d에 도시된 이산 안테나 패키지 구성으로 대체될 수 있다는 것을 알 수 있다. 도 1a의 실시예와 유사하게, 2개의 반도체 다이(220)와 개별 디바이스(230)는 봉합될 필요가 있는 반면, 다른 전자 컴포넌트들은 봉합할 필요가 없다. 그러나, 도 1a의 실시예와 달리, 2개의 반도체 다이(220)와 개별 디바이스(230)를 커버하도록 구성된 봉합재(260)는 2개의 반도체 다이(220)의 상단 표면을 노출시킬 수 있다. 동시에, 봉합재(260) 내부의 일부 전자 컴포넌트들은 개별 디바이스(230)와 같이 노출되지 않은 채 남겨질 수 있다. 차폐 층(270)이 봉합재(260) 상에 형성된다. 반도체 다이들(220)의 상단 표면이 노출되기 때문에, 차폐 층(270)은 2개의 반도체 다이(220)의 상단 표면과 접촉한다. 일부 바람직한 실시예들에서, 차폐 층(270)은 봉합재(260)에 의해 형성된 봉합재 입방체의 외부 표면을 커버할 수 있다. 열 계면 층(280)이 차폐 층(270) 상에 배치되고 차폐 층(270)의 상단 표면에 부합한다. 금속 덮개(290)가 열 계면 층(280) 상에 배치되고, 열 계면 층(280)의 상단 표면에 부합한다. 봉합재(260), 전술한 층들 및 금속 덮개(290)의 재료들은 도 1a에 예시된 실시예를 참조하여 설명된 것들과 유사하다. 일부 전자 컴포넌트들은 봉합재로부터 노출될 수 있는 반면 다른 것들은 그렇지 않을 수 있으며, 이는 상이하게 구성될 수 있다 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 2A , multiple electronic components including two semiconductor dies 220,
도 2a를 추가로 참조하면, 차폐 층(270)은 도 2b 및 도 2c의 반도체 디바이스(200)의 일부(201)를 확대함으로써 예시적으로 도시된 하위층들을 추가로 포함할 수 있다. 도 2b 및 도 2c에 도시된 부분들(201b, 201c)은 각각 전자 컴포넌트들을 커버하는 봉합재 상의 적층 구조체들의 단면도들이다. 특히, 도 2a의 우측 반도체 다이(220)가 차폐 층(270)과 접촉하는 부분이 확대된다.With further reference to FIG. 2A , shielding
도 2b를 참조하면, 확대된 부분(201b)은 차폐 층(270b)이 바람직한 실시예에 따라 3개의 하위층을 포함할 수 있는 것을 나타낸다. 주목할 점은, 확대된 부분(210b)은 반도체 다이(220b)의 상단 표면이 도 2a의 봉합재(260)로부터 노출되어, 반도체 다이(220b)가 차폐 층(270b)과 접촉하는 부분을 도시한다. 구체적으로 말하면, 도 2b의 바람직한 실시예에서, 차폐 층(270b)은 하단으로부터 상단으로 습윤 하위층(271b), 차폐 하위층(272b), 및 보호 하위층(273b)을 포함할 수 있다. 그 후, 열 계면 층(280b)이 보호 하위층(273b) 상에 배치되고, 금속 덮개(290b)가 열 계면 층(280b) 상에 배치된다.Referring to Figure 2b, the
다른 실시예, 즉, 도 2c에 도시된 부분(201c)에서, 차폐 층(270c)은 각각 반도체 다이(220c)와 접촉하는 습윤 하위층(271c)과 습윤 하위층(271c) 상의 차폐 하위층(272c)인 2개의 하위층만을 포함할 수 있다. 열 계면 층(280c)이 차폐 하위층(272c) 상에 배치되고, 금속 덮개(290c)가 열 계면 층(280c) 상에 배치된다. 전술한 층들 및 금속 덮개의 재료 구성들은 도 1b 및 도 1c의 예시들을 다시 참조할 수 있다.In another embodiment, i.e.,
일부 다른 실시예들에서, 기판 상에 장착된 전자 컴포넌트는 하나 이상의 반도체 다이 및/또는 하나 이상의 개별 디바이스를 포함할 수 있는 반도체 패키지일 수 있다. 그러한 실시예들은 봉합, 차폐 및 열 관리를 위한 층들이 기판 상에 장착된 다수의 전자 컴포넌트의 반도체 패키지 상에 구성되는 상황을 도시하는 도 3a, 도 3b 및 도 4를 참조할 수 있다.In some other embodiments, the electronic component mounted on the substrate may be a semiconductor package that may include one or more semiconductor dies and/or one or more discrete devices. Such embodiments may refer to FIGS. 3A, 3B and 4 which illustrate a situation where layers for encapsulation, shielding and thermal management are constructed on a semiconductor package of multiple electronic components mounted on a substrate.
도 3a는 본 출원의 실시예에 따른 반도체 디바이스(300)를 도시한다. 도 3a를 참조하면, 반도체 디바이스(300)에서, 다수의 전자 컴포넌트가 기판(310) 상에 장착될 수 있다. 즉, 반도체 패키지(320), 개별 디바이스들(340), 및 유전체 부재들(350)은 기판(310) 상에 장착될 수 있고 기판(310) 내의 전도성 구조체들을 통해 함께 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 유전체 부재들(350)은 도 1d에 도시된 바와 같은 이산 안테나 패키지 구성으로 대체될 수 있다는 것을 알 수 있다. 반도체 패키지(320)는 기판(321), 기판(321)의 한 측면 상에 장착된 2개의 반도체 다이(322) 및 개별 디바이스들(323), 및 기판(321)의 다른 측면 상의 하나의 반도체 다이(324)와 같은 다수의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 기판(321) 상에 장착된 전자 컴포넌트들은 기판(321) 내의 전도성 구조체들을 통해 함께 전기적으로 접속된다. 주목할 점은, 반도체 패키지(320)의 일부는 일부 실시예들에서 이전에 봉합될 수 있다는 것이다. 반도체 패키지(320)의 기판(321)은 납땜 볼들(325)과 같은 것을 통해 기판(310)에 전기적으로 접속될 수 있다. 이 실시예에서, 반도체 패키지(320)는 봉합재(360)로 봉합되어, 도 1a의 실시예와 유사한 봉합재 입방체를 형성한다. 일부 실시예들에서, 기판(321)과 기판(310) 사이에 배치된 반도체 다이(324)는 도 3a에 예시된 바와 같이 봉합재(360)로부터 기판(310)을 향하는 표면을 노출시킬 수 있다. 차폐 층(370)은 봉합재(360)의 외부 표면의 적어도 일부를 커버하도록 봉합재(360) 상에 형성된다. 바람직하게는, 차폐 층(370)은 봉합재 입방체의 외부 표면 전부를 커버한다. 차폐 층(370)은 봉합재 입방체의 상단 표면을 커버하는 상단 섹션, 및 봉합재 입방체의 측방 표면들을 커버하는 측방 섹션을 포함한다. 열 계면 층(380)이 차폐 층(370) 상에 추가로 형성된다. 바람직하게는, 열 계면 층(380)은 차폐 층(370)의 상단 섹션을 완전히 커버할 수 있고, 차폐 층(370)의 측방 섹션을 커버하지 않을 수 있다. 즉, 열 계면 층(380)은 차폐 층의 상단 섹션에 부합한다. 금속 덮개(390)가 열 계면 층(380) 상에 추가로 배치된다. 바람직하게는, 금속 덮개(390)는 열 계면 층(380)의 상단 표면을 완전히 커버할 수 있다. 즉, 금속 덮개(390)는 열 계면 층(380)의 상단 표면에 부합한다. 반도체 디바이스(300)의 차폐 층(370)은 3개 또는 2개의 하위층을 각각 포함하는 차폐 층(101b 또는 101c)일 수 있다는 것을 알 수 있다.FIG. 3A shows a
도 3b를 참조하면, 반도체 디바이스(300b)는 도 3a와 유사하게 구성될 수 있다. 즉, 반도체 패키지(320)는 반도체 디바이스(300b)의 기판(310)에 납땜 볼들(325)을 통해 장착될 수 있다. 이 실시예에서, 반도체 패키지(320)는 또한 기판(321), 2개의 반도체 다이, 및 개별 디바이스들(323a, 323b)을 포함한다. 도 3a와 달리, 반도체 패키지(320)의 개별 디바이스(323b)는 봉합할 필요가 없고, 따라서, 봉합재(360)는 개별 디바이스(323b) 상에 형성되지 않는다. 즉, 봉합재(360)는 반도체 패키지(320)의 일부 상에 형성된다.Referring to FIG. 3B, the
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 반도체 디바이스(400)를 도시한다. 도 4를 참조하면, 반도체 패키지(420)가 장착된 반도체 디바이스(400)가 도시된다. 도 2a와 유사하게, 반도체 패키지(420)는 기판 상에 장착되고 열 계면 층과 금속 덮개를 필요로 하며, 봉합재(460)는 또한 반도체 패키지(420)의 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 상단 표면을 노출시키도록 구성될 수 있다. 그러한 구성은 도 3b에 도시된 바와 같은 반도체 패키지 구성에 적응될 수 있다는 것을 알 수 있다. 바람직한 실시예에서, 2개의 반도체 다이(422)의 상단 표면들은 봉합재(460)로부터 노출된다. 이 경우, 봉합재(460) 상에 형성된 차폐 층(470)은 2개의 반도체 다이(422)의 상단 표면과 접촉한다. 봉합재(460) 내부의 또 다른 전자 컴포넌트들은 노출되지 않고 차폐 층(470)과 접촉하지 않은 채로 남겨질 수 있다. 열 계면 층(480)이 차폐 층(470) 상에 배치된다. 금속 덮개(490)가 열 계면 층(480) 상에 배치된다.Figure 4 shows a
위의 실시예들은 열 계면 층과 금속 덮개가 차폐 층의 상단 상에 배치되는 것을 나타낸다. 또 다른 양태에서, 열 계면 층과 금속 덮개는 도 5a 내지 도 8에 도시된 실시예들에 예시된 바와 같이, 차폐 층 아래에 구성될 수 있다.The above embodiments show a thermal interface layer and a metal cover being placed on top of the shielding layer. In another aspect, a thermal interface layer and a metal cover may be constructed beneath the shielding layer, as illustrated in the embodiments shown in FIGS. 5A-8.
도 5a는 본 출원의 실시예에 따른 반도체 디바이스(500)를 도시한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 열 계면 층(580)은 봉합재(560) 및 봉합재(560)에 의해 커버된 전자 컴포넌트들에 의해 형성된 봉합재 입방체의 상단 표면 상에 배치된다. 열 계면 층(580)은 봉합재 입방체의 상단 표면에 부합한다. 금속 덮개(590)는 열 계면(580) 상에 배치되고, 이는 열 계면(580)의 상단 표면에 부합한다. 바람직한 실시예에서, 차폐 층(570)이 금속 덮개(590) 상에 배치되어 금속 덮개(590)의 상단 표면, 봉합재 입방체의 측방 표면들, 열 계면 층(580)의 측방 표면들 및 금속 덮개(590)의 측방 표면들을 커버한다.FIG. 5A shows a
도 5a에 도시된 반도체 디바이스(500) 내의 차폐 층(570)은 도 5b 및 도 5c의 반도체 디바이스(500)의 일부(501)를 확대하여 도시된 2개의 다른 실시예에 따른 하위층들을 추가로 포함할 수 있다. 부분들(501b, 501c)은 전자 컴포넌트들을 커버하는 봉합재들(560b, 560c) 상의 적층 구조체들의 단면도들이다.
도 5b 및 도 5c에 도시된 일반적인 라미네이트 구조체들은 둘 다 각각 하단으로부터 상단으로 봉합재들(560b, 560c), 열 계면 층들(580b, 580c), 금속 덮개들(590b, 590c) 및 차폐 층들(570b, 570c)이다. 도 5b 및 도 5c에 도시된 2개의 일반적인 라미네이트 구조체들의 차이는 차폐 층들(570b, 570c)의 하위층들에 있다. 도 5b를 참조하면, 확대된 부분(501b)은 차폐 층(570b)이 바람직한 실시예에 따라 3개의 하위층을 포함할 수 있음을 나타낸다. 구체적으로 말하면, 차폐 층(570b)은 하단으로부터 상단으로 습윤 하위층(571b), 차폐 하위층(572b), 및 보호 하위층(573b)을 포함할 수 있다. 도 5c에 도시된 다른 실시예(501c)에서, 차폐 층(570c)은 금속 덮개(590c) 상의 차폐 하위층(572c)과 차폐 하위층(572c) 상의 보호 하위층(573c)인 2개의 하위층만을 포함할 수 있다.The typical laminate structures shown in FIGS. 5B and 5C both consist of, from bottom to top,
도 6은 본 출원의 실시예에 따른 반도체 디바이스(600)를 도시한다. 도 5a에 도시된 실시예와 유사하게, 열 계면 층(680)과 금속 덮개(690)가 또한 차폐 층(670) 아래에 있지만, 여기서 봉합재(660)는 도 2a에 도시된 실시예와 유사한 봉합재(660) 내부의 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 상단 표면을 노출시키도록 구성된다. 도 6a에서, 복수의 전자 컴포넌트를 커버하는 봉합재(660)는 2개의 반도체 다이(620)의 상단 표면들을 노출시키도록 구성될 수 있고, 이에 의해 열 계면 층(680)은 2개의 반도체 다이(620)와 접촉한다. 금속 덮개(690)는 열 계면 층(680) 상에 배치되고, 이들 모두는 봉합재(660)에 의해 형성된 봉합재 입방체의 상단 표면과 동일한 면적을 갖는다. 차폐 층(670)은 금속 덮개(690) 상에 형성된다. 도 5a와 유사하게, 차폐 층(670)은 금속 덮개(690)의 상단 표면, 금속 덮개(690)의 측방 표면들, 열 계면 층(680)의 측방 표면들, 및 봉합재 입방체의 측방 표면들을 커버할 수 있다는 것을 알 수 있다.Figure 6 shows a
도 5a에 도시된 반도체 디바이스(500)와 유사하게, 반도체 디바이스(600) 내의 차폐 층(670)은 도 6b 및 도 6c의 반도체 디바이스(600)의 일부(601)를 확대하여 도시된 2개의 다른 실시예에 따른 하위층들을 추가로 포함할 수 있다. 부분들(601b, 601c)은 전자 컴포넌트들을 커버하는 봉합재(660) 상의 적층 구조체들의 단면도들이다. 특히, 도 6a의 우측 반도체 다이(620)가 차폐 층(670)과 접촉하는 부분이 확대된다.Similar to the
도 6b 및 도 6c에 도시된 실시예들의 일반적인 라미네이트 구조체들은 둘 다 각각 하단으로부터 상단으로 반도체 다이들(620b, 620c), 열 계면 층들(680b, 680c), 금속 덮개들(690b, 690c), 및 차폐 층들(670b, 670c)이다. 도 6b 및 도 6c에 도시된 2개의 일반적인 라미네이트 구조체들의 차이는 차폐 층들(670b, 670c)의 하위층들에 있다. 도 6b를 참조하면, 확대된 부분(601b)은 차폐 층(670b)이 하단으로부터 상단으로 3개의 하위층, 즉 습윤 하위층(671b), 차폐 하위층(672b), 및 보호 하위층(673b)을 포함할 수 있다는 것을 나타낸다. 차폐 층(670b)의 3개의 하위층은 금속 덮개(690b) 상에 형성된다. 도 6c에 도시된 다른 실시예(601c)에서, 차폐 층(670c)은 각각 차폐 하위층(672c)과 차폐 하위층(672c) 상의 보호 하위층(673c)인 2개의 하위층만을 포함할 수 있다.The typical laminate structures of the embodiments shown in FIGS. 6B and 6C both include, from bottom to top, semiconductor dies 620b, 620c, thermal interface layers 680b, 680c, metal covers 690b, 690c, and Shielding
도 3 및 도 4에 도시된 실시예들과 유사하게, 기판 상에 장착된 전자 컴포넌트는 하나 이상의 반도체 다이 및/또는 하나 이상의 개별 디바이스를 포함할 수 있는 반도체 패키지일 수 있다. 이 상황에서, 열 계면 층과 금속 덮개는 또한 도 7 및 도 8을 참조할 수 있는 차폐 층 아래에 구성될 수 있다.Similar to the embodiments shown in FIGS. 3 and 4 , the electronic component mounted on the substrate may be a semiconductor package that may include one or more semiconductor dies and/or one or more individual devices. In this situation, a thermal interface layer and a metal cover may also be constructed underneath the shielding layer, see FIGS. 7 and 8 .
도 7은 본 출원의 실시예에 따른 반도체 디바이스(700)를 도시한다. 도 7을 참조하면, 반도체 디바이스(700)에서, 다수의 전자 컴포넌트가 기판(710) 상에 장착된다. 즉, 반도체 패키지(720), 개별 디바이스들(740), 유전체 부재들(750)은 기판(710) 상에 장착되고 기판(710)을 통해 서로 전기적으로 접속된다. 또한, 유전체 부재들(750)이 도 1d에 도시된 바와 같은 이산 안테나 패키지 구성으로 대체될 수 있다는 것을 알 수 있다. 반도체 패키지(720)는 도 7에 도시된 바와 같이 다수의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 반도체 패키지(720)는 봉합재(760)로 봉합되어, 봉합재 입방체를 형성한다. 봉합재(760)의 주변 상에는, 열 계면 층(780)과 금속 덮개(790)가 있고, 이들 둘 다 봉합재 입방체의 상단 표면과 동일한 면적을 갖는다. 차폐 층(770)은 금속 덮개(790)의 상단 표면, 금속 덮개(790)의 측방 표면들, 열 계면 층(780)의 측방 표면들, 및 봉합재 입방체의 측방 표면들을 추가로 커버한다. 차폐 층(770)은 도 5b 및 도 5c에 도시된 차폐 층(501b 또는 501c)과 동일하거나 유사할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그러한 구성은 도 3b에 도시된 바와 같은 반도체 패키지 구성에 적응될 수 있다는 것을 알 수 있다.Figure 7 shows a
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 반도체 디바이스(800)를 도시한다. 도 8을 참조하면, 기판 상에 장착된 반도체 패키지(820) 내의 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 상단 표면을 노출시키는 봉합재(860)가 도시되어 있다. 도 6a에 도시된 반도체 디바이스(600)와 유사하게, 열 계면 층(880)은 봉합재(860)로부터 노출된 2개의 반도체 다이(822)의 상단 표면들과 접촉한다. 반도체 패키지(820)의 다른 전자 컴포넌트들은 봉합재(860)에 의해 커버된 채 남겨진다. 금속 덮개(890)가 열 계면 층(880) 상에 배치되고, 이들 둘 다 봉합재(860)에 의해 형성된 봉합재 입방체의 상단 표면과 동일한 면적을 갖는다. 차폐 층(870)은 금속 덮개(890)의 상단 표면, 금속 덮개(890)의 측방 표면들, 열 계면 층(880)의 측방 표면들, 및 봉합재 입방체의 측방 표면들을 추가로 커버한다. 반도체 디바이스(800)의 차폐 층(870)은 도 6b 및 도 6c에 도시된 차폐 층(601b 또는 601c)과 동일하거나 유사할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그러한 구성은 도 3b에 도시된 바와 같은 반도체 패키지 구성에 적응될 수 있다는 것을 알 수 있다. Figure 8 shows a
도 9a 내지 도 10f에서, 전술된 반도체 디바이스를 제조하기 위한 단계들이 예시된다. 아래에 예시된 순차적 순서는 실시예들 중 일부만을 나타내고 특정 시나리오들에 적응될 수 있다는 점에 유의한다.9A-10F, the steps for manufacturing the semiconductor device described above are illustrated. Note that the sequential order illustrated below represents only some of the embodiments and may be adapted to specific scenarios.
도 9a는 본 출원의 실시예에 따른 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법(900)을 예시하는 흐름도이다. 본원에서, 블록(901)에서 기판이 먼저 제공된 다음, 블록(902)에서 적어도 하나의 전자 컴포넌트가 그 위에 장착된다. 그 후, 블록(903)에서 기판 상에 봉합재가 형성되어, 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 적어도 부분적으로 봉합한다. 블록(904)에서 차폐 층이 형성되고, 블록(905)에서 열 계면 층이 형성되고, 블록(906)에서 금속 덮개가 형성된다. 주목할 점은, 위의 실시예들에 예시된 바와 같이, 차폐 층의 형성은 블록(904)에서의 열 계면 층의 형성 및 블록(905)에서의 금속 덮개의 형성 전에, 또는 이들 2개의 블록 후에 있을 수 있다. 주목할 점은, 다수의 전자 컴포넌트를 포함하는 반도체 패키지가 기판 상에 장착되는 경우에, 반도체 패키지의 일부 또는 전부가 미리 봉합될 수 있다는 것이다.FIG. 9A is a flow chart illustrating a
도 9b 내지 도 9e는 제공된 기판(910) 상에 도 9a에 도시된 방법에 따라 반도체 디바이스를 제조하기 위한 다양한 단계들을 예시한다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 기판(910)이 제공되는데, 여기서 2개의 반도체 다이(920), 개별 디바이스들(930, 940) 및 유전체 부재들(950)과 같은 복수의 전자 컴포넌트가 예를 들어 납땜 페이스트 인쇄 및 리플로우에 의해 먼저 장착된다. 그 후, 도 9c에서, 몰딩에 의해 2개의 반도체 다이(920) 및 개별 디바이스(930)와 같은 전술한 전자 컴포넌트들 중 일부를 봉합하는 봉합재(960)가 형성된다. 다음으로, 도 9d에서, 바람직하게는 봉합재(960)와 봉합된 전자 컴포넌트들을 완전히 커버하는 차폐 층(970)이 예를 들어 스퍼터링에 의해 퇴적된다. 그 후, 도 9e에서, 열 계면 층(980)이 디스펜싱에 의해 차폐 층(970) 상에 배치된다. 다음으로, 도 9f에서, 금속 덮개(990)가 열 계면 층(980) 상에 부착된다.9B-9E illustrate various steps for fabricating a semiconductor device according to the method shown in FIG. 9A on a provided
방법(1000)에서, 차폐 층(1004)의 형성은 이전에 언급된 바와 같이 열 계면 층(1005)의 형성 및 금속 덮개(1006)의 형성 후에 있을 수 있다. 주목할 점은, 다수의 전자 컴포넌트를 포함하는 반도체 패키지가 기판 상에 장착되는 경우, 반도체 패키지의 일부가 미리 봉합될 수 있다는 것이다.In
도 10b 내지 도 10f는 도 10a에 도시된 방법에 따라 반도체 디바이스를 제조하기 위한 다양한 단계들을 예시한다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 기판(1010)이 제공되는데, 여기서 2개의 반도체 다이(1020), 개별 디바이스들(1030, 1040) 및 유전체 부재들(1050)과 같은 복수의 전자 컴포넌트가 예를 들어 납땜 페이스트 인쇄 및 리플로우에 의해 먼저 장착된다. 그 후, 도 10c에서, 몰딩에 의해 2개의 반도체 다이(1020) 및 개별 디바이스(1030)와 같은 전술한 전자 컴포넌트들 중 일부를 봉합하는 봉합재(1060)가 형성된다. 전술한 두 단계는 방법(900)의 경우와 유사하다. 다음으로, 도 10d에서, 바람직하게는 봉합된 전자 컴포넌트들 및 봉합재(1060)의 상단 표면을 커버하는 열 계면 층(1080)이 예를 들어 디스펜싱에 의해 배치된다. 다음으로 도 10e에서, 금속 덮개(1090)가 열 계면 층(1080) 상에 부착된다. 마지막으로, 바람직하게는 열 계면 층(1080), 금속 덮개(1090), 봉합재(1060) 및 봉합된 전자 컴포넌트들을 완전히 커버하는 도 10f의 차폐 층(1070)이 예를 들어 스퍼터링에 의해 퇴적된다.Figures 10B-10F illustrate various steps for manufacturing a semiconductor device according to the method shown in Figure 10A. As shown in FIG. 10B, a
도 9b 내지 도 9f, 도 10b 내지 도 10f의 전술한 단계들은 도 1a 내지 도 8의 전술한 반도체 디바이스 중 어느 하나에 적응될 수 있다는 것을 알 수 있다.It can be seen that the steps described above in FIGS. 9B to 9F and 10B to 10F can be adapted to any of the semiconductor devices described above in FIGS. 1A to 8.
위의 실시예들로부터 본 출원이 차폐, 열 계면 층 및 금속 덮개의 적층 구조체를 포함한다는 것을 알 수 있다. 이 구조체들은 일반적인 반도체 디바이스의 일반적인 구조제에 영향을 주지 않고 반도체 디바이스에 열 관리를 도입한다. 따라서, 본 출원은 열 관리되는 반도체 디바이스를 제공하고, 널리 적용가능하다.From the above examples it can be seen that the present application includes a laminate structure of a shield, a thermal interface layer and a metal cover. These structures introduce thermal management into the semiconductor device without affecting the general structure of the typical semiconductor device. Accordingly, the present application provides a thermally managed semiconductor device and is widely applicable.
본원에서의 논의는 반도체 디바이스 및 그 제조 방법의 다양한 부분들을 도시한 다수의 예시적인 도면들을 포함하였다. 예시의 명료성을 위해, 이러한 도면들은 각각의 예시적인 어셈블리의 모든 양태들을 나타내지는 않았다. 본원에서 제공되는 예시적인 어셈블리들 및/또는 방법들 중 임의의 것은 본원에서 제공되는 임의의 또는 모든 다른 어셈블리들 및/또는 방법들과 임의의 또는 모든 특성들을 공유할 수 있다.The discussion herein has included numerous illustrative drawings illustrating various portions of a semiconductor device and method of manufacturing the same. For clarity of illustration, these drawings do not depict all aspects of each example assembly. Any of the example assemblies and/or methods provided herein may share any or all characteristics with any or all other assemblies and/or methods provided herein.
본원에서 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시예가 설명되었다. 그러나, 다음의 청구항들에서 제시되는 바와 같은 본 발명의 더 넓은 범위로부터 벗어나지 않으면서, 그 다양한 실시예들에 대해 다양한 수정들 및 변화들이 이루어질 수 있고, 추가적인 실시예들이 구현될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 추가로, 다른 실시예들은 본원에서 개시되는 본 발명의 하나 이상의 실시예의 실시 및 본 명세서의 고려로부터 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 출원과 본원의 예들은 예시적인 것으로만 간주되고, 본 발명의 진정한 범위 및 정신은 이하의 예시적인 청구항들의 리스팅에 의해 표시되고 있다는 것이 의도된다.Various embodiments have been described herein with reference to the accompanying drawings. However, it will be apparent that various modifications and changes may be made to the various embodiments and additional embodiments may be implemented without departing from the broader scope of the invention as set forth in the following claims. will be. Additionally, other embodiments will be apparent to those skilled in the art from consideration of this specification and practice of one or more embodiments of the invention disclosed herein. Accordingly, it is intended that this application and the examples herein are to be regarded as illustrative only, and that the true scope and spirit of the invention is indicated by the following listing of the exemplary claims.
Claims (36)
기판;
상기 기판 상에 장착된 적어도 하나의 전자 컴포넌트;
상기 기판 상에 형성되고 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 적어도 부분적으로 봉합하는 봉합재;
상기 봉합재 상에 형성된 차폐 층;
상기 차폐 층 상에 형성된 열 계면 층; 및
상기 열 계면 층 상에 형성된 금속 덮개(metal lid)를 포함하는 반도체 디바이스.As a semiconductor device,
Board;
at least one electronic component mounted on the substrate;
a sealant formed on the substrate and at least partially sealing the at least one electronic component;
a shielding layer formed on the encapsulant;
a thermal interface layer formed on the shielding layer; and
A semiconductor device comprising a metal lid formed on the thermal interface layer.
상기 차폐 층은:
습윤 하위층; 및
상기 습윤 하위층 상에 형성된 차폐 하위층을 포함하는 반도체 디바이스.According to paragraph 1,
The shielding layer:
wet sublayer; and
A semiconductor device comprising a shielding sublayer formed on the wet sublayer.
상기 차폐 층은 상기 차폐 하위층 상에 형성된 보호 하위층을 추가로 포함하는 반도체 디바이스.According to paragraph 2,
The semiconductor device of claim 1, wherein the shielding layer further comprises a protective sublayer formed on the shielding sublayer.
상기 보호 하위층은 스테인리스 강, 유기 납땜성 방부제, 또는 니켈을 포함하는 반도체 디바이스.According to paragraph 3,
A semiconductor device wherein the protective sublayer comprises stainless steel, an organic solderability preservative, or nickel.
상기 습윤 하위층은 스테인리스 강 또는 티타늄을 포함하고;
상기 차폐 하위층은 구리를 포함하는 반도체 디바이스.According to paragraph 2,
the wet sublayer comprises stainless steel or titanium;
The semiconductor device of claim 1, wherein the shielding sublayer comprises copper.
상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 하나 이상의 반도체 다이와 하나 이상의 개별 디바이스를 포함하는 반도체 디바이스.According to paragraph 1,
A semiconductor device wherein the at least one electronic component includes one or more semiconductor die and one or more discrete devices.
상기 봉합재는 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 상단 표면이 상기 봉합재로부터 노출되어 상기 차폐 층과 접촉되도록 구성되는 반도체 디바이스.According to paragraph 1,
The semiconductor device wherein the encapsulant is configured such that a top surface of the at least one electronic component is exposed from the encapsulant and contacts the shielding layer.
상기 봉합재는 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 상단 표면 및 측방 표면들을 커버하도록 구성되는 반도체 디바이스.According to paragraph 1,
The semiconductor device of claim 1, wherein the encapsulant is configured to cover a top surface and lateral surfaces of the at least one electronic component.
상기 열 계면 층은 납땜 페이스트를 포함하는 반도체 디바이스.According to paragraph 1,
A semiconductor device wherein the thermal interface layer includes solder paste.
기판;
상기 기판 상에 장착된 적어도 하나의 전자 컴포넌트;
상기 기판 상에 형성되고 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 적어도 부분적으로 봉합하는 봉합재;
상기 봉합재 상에 형성된 열 계면 층;
상기 열 계면 층 상에 형성된 금속 덮개; 및
상기 기판 상에 형성되고 상기 금속 덮개, 상기 열 계면 층, 및 상기 봉합재를 커버하는 차폐 층을 포함하는 반도체 디바이스.As a semiconductor device,
Board;
at least one electronic component mounted on the substrate;
a sealant formed on the substrate and at least partially sealing the at least one electronic component;
A thermal interface layer formed on the encapsulant;
a metal cover formed on the thermal interface layer; and
A semiconductor device comprising a shielding layer formed on the substrate and covering the metal lid, the thermal interface layer, and the encapsulant.
상기 차폐 층은:
차폐 하위층; 및
습윤 하위층 상에 형성된 보호 하위층을 포함하는 반도체 디바이스.According to clause 10,
The shielding layer:
shielding sublayer; and
A semiconductor device comprising a protective sublayer formed on a wet sublayer.
상기 차폐 층은 상기 차폐 하위층 아래에 형성된 습윤 하위층을 추가로 포함하는 반도체 디바이스.According to clause 11,
The semiconductor device of claim 1, wherein the shielding layer further comprises a wetting sublayer formed beneath the shielding sublayer.
상기 습윤 하위층은 스테인리스 강 또는 티타늄을 포함하는 반도체 디바이스.According to clause 12,
A semiconductor device wherein the wet sublayer comprises stainless steel or titanium.
상기 차폐 하위층은 구리를 포함하고;
상기 보호 하위층은 스테인리스 강, 유기 납땜성 방부제, 또는 니켈을 포함하는 반도체 디바이스.According to clause 11,
the shielding sublayer comprises copper;
A semiconductor device wherein the protective sublayer comprises stainless steel, an organic solderability preservative, or nickel.
상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 하나 이상의 반도체 다이와 하나 이상의 개별 디바이스를 포함하는 반도체 디바이스.According to clause 10,
A semiconductor device wherein the at least one electronic component includes one or more semiconductor die and one or more discrete devices.
상기 봉합재는 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 상단 표면이 상기 봉합재로부터 노출되어 상기 차폐 층과 접촉되도록 구성되는 반도체 디바이스.According to clause 10,
The semiconductor device wherein the encapsulant is configured such that a top surface of the at least one electronic component is exposed from the encapsulant and contacts the shielding layer.
상기 봉합재는 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 상단 표면 및 측방 표면들을 커버하도록 구성되는 반도체 디바이스.According to clause 10,
The semiconductor device of claim 1, wherein the encapsulant is configured to cover a top surface and lateral surfaces of the at least one electronic component.
상기 열 계면 층은 납땜 페이스트를 포함하는 반도체 디바이스.According to clause 10,
A semiconductor device wherein the thermal interface layer includes solder paste.
기판을 제공하는 단계;
상기 기판 상에 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 장착하는 단계;
상기 기판 상에 봉합재를 형성하고 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 적어도 부분적으로 봉합하는 단계;
상기 봉합재 상에 차폐 층을 형성하는 단계;
상기 차폐 층 상에 열 계면 층을 형성하는 단계; 및
상기 열 계면 층 상에 금속 덮개를 형성하는 단계를 포함하는 방법.As a method for manufacturing a semiconductor device,
providing a substrate;
mounting at least one electronic component on the substrate;
forming an encapsulant on the substrate and at least partially encapsulating the at least one electronic component;
forming a shielding layer on the encapsulant;
forming a thermal interface layer on the shielding layer; and
A method comprising forming a metal cap over the thermal interface layer.
상기 차폐 층은:
습윤 하위층; 및
상기 습윤 하위층 상에 형성된 차폐 하위층을 포함하는 방법.According to clause 19,
The shielding layer:
wet sublayer; and
A method comprising a shielding sublayer formed on said wetting sublayer.
상기 차폐 층은 상기 차폐 하위층 상에 형성된 보호 하위층을 추가로 포함하는 방법.According to clause 20,
The method of claim 1, wherein the shielding layer further comprises a protective sublayer formed on the shielding sublayer.
상기 보호 하위층은 스테인리스 강, 유기 납땜성 방부제, 또는 니켈을 포함하는 방법.According to clause 21,
wherein the protective sublayer comprises stainless steel, an organic solderability preservative, or nickel.
상기 습윤 하위층은 스테인리스 강 또는 티타늄을 포함하고;
상기 차폐 하위층은 구리를 포함하는 방법.According to clause 20,
the wet sublayer comprises stainless steel or titanium;
The method of claim 1, wherein the shielding sublayer comprises copper.
상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 하나 이상의 반도체 다이와 하나 이상의 개별 디바이스를 포함하는 방법.According to clause 19,
The method of claim 1, wherein the at least one electronic component includes one or more semiconductor die and one or more discrete devices.
상기 봉합재는 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 상단 표면이 상기 봉합재로부터 노출되어 상기 차폐 층과 접촉되도록 구성되는 방법.According to clause 19,
The method of claim 1 , wherein the encapsulant is configured such that a top surface of the at least one electronic component is exposed from the encapsulant and contacts the shielding layer.
상기 봉합재는 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 상단 표면 및 측방 표면들을 커버하도록 구성되는 방법.According to clause 19,
The method of claim 1, wherein the encapsulant is configured to cover a top surface and lateral surfaces of the at least one electronic component.
상기 열 계면 층은 납땜 페이스트를 포함하는 방법.According to clause 19,
The method of claim 1, wherein the thermal interface layer includes solder paste.
기판을 제공하는 단계;
상기 기판 상에 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 장착하는 단계;
상기 기판 상에 봉합재를 형성하고 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 적어도 부분적으로 봉합하는 단계;
상기 봉합재 상에 열 계면 층을 형성하는 단계;
상기 열 계면 층 상에 금속 덮개를 형성하는 단계; 및
상기 기판 상에 차폐 층을 형성하고 상기 금속 덮개, 상기 열 계면 층, 및 상기 봉합재를 커버하는 단계를 포함하는 방법.As a method for manufacturing a semiconductor device,
providing a substrate;
mounting at least one electronic component on the substrate;
forming an encapsulant on the substrate and at least partially encapsulating the at least one electronic component;
forming a thermal interface layer on the encapsulant;
forming a metal cap over the thermal interface layer; and
A method comprising forming a shielding layer on the substrate and covering the metal lid, the thermal interface layer, and the encapsulant.
상기 차폐 층은:
차폐 하위층; 및
습윤 하위층 상에 형성된 보호 하위층을 포함하는 방법.According to clause 28,
The shielding layer:
shielding sublayer; and
A method comprising a protective sublayer formed on a wet sublayer.
상기 차폐 층은 상기 차폐 하위층 아래에 형성된 습윤 하위층을 추가로 포함하는 방법.According to clause 29,
The method of claim 1, wherein the shielding layer further comprises a wetting sublayer formed beneath the shielding sublayer.
상기 습윤 하위층은 스테인리스 강 또는 티타늄을 포함하는 방법.According to clause 30,
wherein the wet sublayer comprises stainless steel or titanium.
상기 차폐 하위층은 구리를 포함하고;
상기 보호 하위층은 스테인리스 강, 유기 납땜성 방부제, 또는 니켈을 포함하는 방법.According to clause 29,
the shielding sublayer comprises copper;
wherein the protective sublayer comprises stainless steel, an organic solderability preservative, or nickel.
상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 하나 이상의 반도체 다이와 하나 이상의 개별 디바이스를 포함하는 방법.According to clause 28,
The method of claim 1, wherein the at least one electronic component includes one or more semiconductor die and one or more discrete devices.
상기 봉합재는 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 상단 표면이 상기 봉합재로부터 노출되어 상기 차폐 층과 접촉되도록 구성되는 방법.According to clause 28,
The method of claim 1 , wherein the encapsulant is configured such that a top surface of the at least one electronic component is exposed from the encapsulant and contacts the shielding layer.
상기 봉합재는 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 상단 표면 및 측방 표면들을 커버하도록 구성되는 방법.According to clause 28,
The method of claim 1, wherein the encapsulant is configured to cover a top surface and lateral surfaces of the at least one electronic component.
상기 열 계면 층은 납땜 페이스트를 포함하는 방법.According to clause 28,
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