KR960000221B1 - Semiconductor package - Google Patents

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삼성전자주식회사
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Abstract

an unidirectional conducting layer which electrically conducts only updown direction and is adhesive to one side of the internal leads; a semiconductor chip where a bonding pads electrically conducts with the internal leads by being adhering on the unidirectional conducting layer; a package body which protects the internal lead and the semiconductor chip by enveloping them.

Description

반도체 패키지Semiconductor package

제1도는 종래 기술에 따른 반도체 패키지의 단면도.1 is a cross-sectional view of a semiconductor package according to the prior art.

제2도는 종래 기술에 따른 칩-온-보드 공정을 설명하기 위한 개략도.2 is a schematic diagram illustrating a chip-on-board process according to the prior art.

제3도는 제2도의 방법에 사용되는 이방성 도전층의 단면도.3 is a cross-sectional view of the anisotropic conductive layer used in the method of FIG.

제4도는 제2도의 방법에 의해 반도체 칩이 실장된 상태의 단면도.4 is a cross-sectional view of a state in which a semiconductor chip is mounted by the method of FIG.

제5도는 종래 기술에 따른 이방성 도전층을 이용하여 반도체 패키지가 인쇄회로기판상에 실장된 상태의 단면도.5 is a cross-sectional view of a semiconductor package mounted on a printed circuit board using an anisotropic conductive layer according to the prior art.

제6도는 이 발명에 따른 반도체 패키지의 일 실시예의 단면도.6 is a cross-sectional view of one embodiment of a semiconductor package according to the present invention.

제7도는 제6도의 반도체 패키지용 리드 프레임에 반도체 칩이 실장된 상태의 평면도.FIG. 7 is a plan view of a semiconductor chip mounted on the lead frame for semiconductor package of FIG.

제8도는 제6도의 일부 확대 단면도.8 is a partially enlarged cross-sectional view of FIG.

제9도는 이 발명에 따른 반도체 패키지의 다른 실시예의 단면도이다.9 is a cross-sectional view of another embodiment of a semiconductor package according to the present invention.

이 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 칩이 리드들 상에 직접 실장되는 리드-온-칩(lead on chip ; 이하 LOC라 칭함)형 반도체 패키지에서 반도체 칩과 리드들을 이방성 도전층으로 접착시켜 제조공정이 간단하고, 박형화할 수 있는 반도체 패키지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor package, and more particularly to an anisotropic conductive layer in a lead-on-chip type semiconductor package in which a semiconductor chip is directly mounted on the leads. The present invention relates to a semiconductor package which can be thinned and bonded to each other in a simple manufacturing process.

일반적으로 반도체 칩은 패키지화되어 인쇄회로기판(printed circuit board , 이하 PCB라 칭함)상에 실장된다. 이러한 반도체 패키지의 일반형은 열방출용 히트 싱크의 역할을 하는 직사각형상의 다이패드상에 반도체 칩이 실장되어 있으며, 상기 다이패드의 주변에 일정간격으로 금속막대 형상의 리드들이 배열되어 있다. 상기 리드들의 일측이 상기 반도체 칩과 금선으로 연결되어 있으며, 상기 반도체 칩과 금선을 감싸 보호하도륵 패키지 몸체가 봉지수지로 형성되어 있다.In general, semiconductor chips are packaged and mounted on a printed circuit board (hereinafter, referred to as a PCB). In the general type of the semiconductor package, a semiconductor chip is mounted on a rectangular die pad serving as a heat sink for heat dissipation, and leads of metal rods are arranged at a predetermined interval around the die pad. One side of the leads is connected to the semiconductor chip and the gold wire, and the package body is formed of an encapsulation resin to surround and protect the semiconductor chip and the gold wire.

최근 반도체 칩의 고집적화 추세에 따라 반도체 칩 자체의 크기는 점차 증가되지만, 제품으로 쓰이는 반도체 패키지의 크기는 국제적으로 규격화되어 있으며, 점차로 소형화되고 있다. 따라서 크기가 증가되는 반도체 칩을 소형화되는 패키지 몸체내에 밀봉하여야 하므로 패키지 몸체의 두께는 점차 얇아지고 있다. 또한 고집적화 추세에 따라 입출력단자인 리드들의 수가 증가되어 현재 260핀 이상의 반도체 패키지가 생산되고 있으며, 상기 리드들이 미세 피치화되어 점차 금속박막화 되어가고 있다. 반도체 패키지의 설계 및 생산이 점차로 미세화되어 보다 정밀한 장비와 새로운 생산 방법이 요구되고 있다. 또한 상기의 일반적인 수지봉지형 반도체 패키지 구조로는 상기 패키지 몸체의 두께 및 크기 감소에 한계가 있으므로 고집적화된 반도체 칩의 실장을 위하여 다이패드 없이 반도체 칩을 리드상에 직접 실장하는 LOC 방법이나, 반도체 칩을 PCB상에 직접 실장하는 LOC 방법등이 사용되기도 한다.Recently, the size of the semiconductor chip itself is gradually increased according to the trend of high integration of the semiconductor chip, but the size of the semiconductor package used as a product is internationally standardized and is gradually becoming smaller. Therefore, the thickness of the package body is becoming thinner because the semiconductor chip, which is increased in size, needs to be sealed in the compact package body. In addition, the number of leads as input / output terminals has increased according to the trend of higher integration, and semiconductor packages of more than 260 pins are currently produced, and the leads are gradually pitched to become metal thin films. The design and production of semiconductor packages is becoming increasingly finer, requiring more precise equipment and new production methods. In addition, since the general resin-encapsulated semiconductor package structure has a limitation in reducing the thickness and size of the package body, a LOC method for directly mounting a semiconductor chip on a lead without a die pad for mounting a highly integrated semiconductor chip, or a semiconductor chip. The LOC method, which mounts directly on the PCB, is also used.

제1도는 종래 반도체 패키지(10)의 단면도로서, LOC형의 예이다.1 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor package 10, which is an example of an LOC type.

입출력 단자인 리드(12)들이 일정 간격으로 배열되어 있으며, 상기 리드(12)들의 내측에 버스 바(bus bar; 15)가 형성되어 있다. 상기 리드(12)들의 일측인 내부 리드(11)들과 버스 바(15)의 하부에 반도체 칩(14)이 접착 수단(17), 예를들어 접착제 또는 양면에 접착성을 갖는 폴리이미드 테이프에 의해 실장되어 있다. 상기 반도체 칩(14)의 본딩패드(도시되지 않음)들과 내부 리드(11)가 와이어 본딩 방법에 의해 금선(16)으로 연결되어 있으며, 상기 반도체 칩(14)과 금선(16)을 감싸 보호하는 패키지 몸체(18)가 통상의 몰딩 공정에 의해 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy molding com pound ; 이하 EMC라 칭함)로 형성되어 있고, 상기 리드(12)들의 타측인 외부 리드 (13)들이 상기 패키지 몸체(18)의 사방으로 돌출되어, 실장에 적합한 형상, 예를들어 걸윙 형상으로 절곡되어 있다.Leads 12 that are input / output terminals are arranged at regular intervals, and bus bars 15 are formed inside the leads 12. The semiconductor chip 14 is attached to the inner means 11 and one side of the leads 12 and the lower part of the bus bar 15 to an adhesive means 17, for example, an adhesive or a polyimide tape having adhesiveness on both sides. It is implemented by Bonding pads (not shown) of the semiconductor chip 14 and the inner lead 11 are connected to the gold wire 16 by a wire bonding method, and surround the semiconductor chip 14 and the gold wire 16 to be protected. The package body 18 is formed of an epoxy molding compound (hereinafter referred to as EMC) by a conventional molding process, and the external leads 13, which are the other sides of the leads 12, are formed on the package body ( It protrudes in all directions of 18), and it is bent in a shape suitable for mounting, for example, a wing shape.

상기에서 일반적인 와이어 본딩 공정은 크게 초음파의 떨림을 이용하는 초음파 (urtrasonic) 본딩 방법이나, 열을 이용하는 열압착(thermo compresion) 방법으로 크게 나눌 수 있으며, 집적회로 반도체 칩들은 반도체 칩의 손상이나 와이어의 단선 발생이 적고, 작업이 용이한 열압착 방법이 주로 사용되고 있다.The general wire bonding process can be largely divided into an ultrasonic bonding method using an oscillation of ultrasonic waves or a thermo compresion method using heat, and an integrated circuit semiconductor chip is a semiconductor chip damaged or a wire disconnection. The thermocompression method which produces little and is easy to work is mainly used.

상기의 열압착 방법을 상세히 살펴보면 다음과 같다.Looking at the thermal compression method in detail as follows.

먼저, 다이 어태치된 리드 프레임을 히터블럭상에 탑재하여 약 190∼300℃ 정도의 온도로 가열한 후, 와이어 본딩용 캐필러리에 장착되어 있는 금선의 끝단에 전기 스파크로 와이어 볼을 형성하고, 상기 반도체 칩의 본딩패드상에 상기 와이어 볼을 압착시키는 1차 본딩을 실시한다. 그다음 상기 캐필러리의 루핑(looping) 동작에 의해 금선을 내부 리드상에 연장시킨 후, 상기 금선의 타측을 내부 리드에 압착시키는 스티치 본딩(stitch bonding)으로 2차 본딩을 실시한다.First, the die-attached lead frame is mounted on a heater block and heated to a temperature of about 190 to 300 ° C., and then a wire ball is formed with an electric spark at the end of the gold wire mounted on the wire bonding capillary, Primary bonding is performed to compress the wire ball onto a bonding pad of the semiconductor chip. Then, the gold wire is extended on the inner lead by a looping operation of the capillary, and then second bonding is performed by stitch bonding to compress the other side of the gold wire to the inner lead.

상기 종래의 LOC형 반도체 패키지는 고집적화에 따른 미세 피치화등의 영향으로 다음과 같은 문제점들이 생긴다.The conventional LOC type semiconductor package has the following problems due to the effect of fine pitch due to high integration.

첫째, 반도체 칩의 실장 공정인 다이 어태치 공정, 와이어 본딩 공정, 몰딩 공정 및 댐바등과 같은 불필요한 리드 프레임 부분을 제거하는 트림(trim) 공정등과 같은 여러 단계를 거치므로 반도체 패키지의 제조공정이 복잡하며, 와이어 본딩 공정시 기계적 압력이나 화학적 작용에 의해 금선이 단선되거나, 반도체 칩에 크랙이 발생되며, 몰딩 공정시 EMC의 유입 압력에 의해 미세 금선이 한쪽으로 몰리는 스위핑 현상이 발생하여 금선끼리의 단락이나 리드끼리의 단락이 발생된다.First, the semiconductor package manufacturing process is performed through various steps such as die attach process, wire bonding process, molding process, and trim process for removing unnecessary lead frame parts such as dam bars. In the wire bonding process, the gold wire is disconnected due to mechanical pressure or chemical action, cracks occur in the semiconductor chip, and during the molding process, a sweeping phenomenon in which the fine gold wire is pushed to one side due to the inflow pressure of EMC occurs. Short circuits or short circuits between leads occur.

둘째, 반도체 제품, 예를들어 메모리 모듈등의 소형화 박형화 추세에 따라 반도체 패키지도 박형화되어 티.에스.오.피(thin small out line package ; TSOP)등과 같이 전체 반도체 패키지의 두께가 3mm 안팎인 박형 패키지가 제작되고 있으나, 상기 금선이 차지하는 높이 때문에 반도체 패키지의 박형화 및 고밀도 실장에 한계가 있다.Second, according to the trend of miniaturization and thinning of semiconductor products, for example, memory modules, semiconductor packages are also thinned, and thinner such as thin small out line package (TSOP) etc. Although the package is manufactured, there is a limit to the thinning and high-density packaging of the semiconductor package because of the height occupied by the gold wire.

세째, LOC형 반도체 패키지는 본딩 와이어의 길이 제한 때문에 본딩 패드들이 칩의 중앙에 형성되어 있는 센터 패드 칩을 주로 사용하여 호환성이 떨어진다.Third, the LOC type semiconductor package is incompatible by using a center pad chip in which bonding pads are formed in the center of the chip due to the limitation of the length of the bonding wire.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여 반도체 칩을 PCB상에 직접 실장하는 플립 칩(flip chip) 방식의 칩-온-보드(chip on board) 방법이 사용되고 있다. 상기 플립 칩 방식은 반도체 칩의 패드상에 솔더 범프를 형성하여 페이스 다운(face down) 형식으로 PCB의 금속배선상에 직접 용융접합시키는 베어 칩 실장방법으로서, 고밀도 실장이 가능하며, 다이 어태치, 와이어 본딩 및 몰딩등과 같은 반도체 패키지 형성 공정을 거치지 않으므로 제조 공정이 정밀하기는 하지만 단계가 적다. 또한 센터 패드 칩을 물론 본딩패드들이 칩의 주변이나 중앙 부분 모두에 형성되어 있는 통상의 반도체 칩을 실장할 수 있어 호환성이 우수하고, 박형화 및 고밀도 실장이 가능한 등의 이점이 있다. 그러나 반도체 칩과 범프가 고가이며, 접속 핀간의 피치에 제약이 따르는 문제점이 있다.In order to solve these problems, a flip chip type chip on board method of directly mounting a semiconductor chip on a PCB has been used. The flip chip method is a bare chip mounting method in which solder bumps are formed on pads of a semiconductor chip to be directly melt-bonded on a metal wiring of a PCB in a face down form, and high density mounting is possible. Since the semiconductor package forming process such as wire bonding and molding is not performed, the manufacturing process is precise but there are few steps. In addition, as well as the center pad chip, the bonding pads can be mounted on a conventional semiconductor chip formed in both the periphery and the center portion of the chip has excellent advantages, such as excellent compatibility, thinness and high density mounting is possible. However, there is a problem that the semiconductor chip and the bump are expensive, and the pitch between the connection pins is restricted.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 솔더 범프 대신 폴리이미드 필름에 소정 피치로 마이크로 범프들이 형성되어 있는 이방성 도전층을 이용한 플립 칩 기술이 개발되고 있다.In order to solve this problem, flip chip technology using an anisotropic conductive layer in which micro bumps are formed on a polyimide film at a predetermined pitch instead of solder bumps has been developed.

이러한 기술의 예로서, 일본의 스미토모 금속 공업(주)이 발표한 “고밀도 실장용 마이크로 필름 코넥터”(1992년 11월, 전자재료지, 제27∼35쪽)에 개시된 이방성 도전층을 이용한 반도체 칩 및 반도체 패키지의 실장 방법을 제2도 내지 제5도를 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.As an example of such a technique, a semiconductor chip using an anisotropic conductive layer disclosed in Japan's Sumitomo Metal Industry Co., Ltd., "High Density Micro Film Connector" (Nov. 1992, Electronic Materials, pp. 27-35) And a method of mounting a semiconductor package in detail with reference to FIGS. 2 through 5.

일층 또는 다층의 금속배선(22)들이 형성되어 있는 PCB(20)상의 일측에 반도체 칩(24)의 본딩패드(도시되지 않음)들과 대응되도록 패드(26)들이 형성되어 있으며, 상기 패드(26)들 상에 상하로만 전기적으로 도통되는 이방성 도전층으로 된 직사각형상의 수직연결 시트(vertical interconnection sheet, VIS ; 27)와 반도체 칩(24)과 정렬시킨 후, 열압착 방법으로 접착시킨다(제 4도 참조). 상기 수직연결 시트(27)는 소정두께의 폴리이미드 필름(27a)을 상하로 관통하는 마이크로 범프인 도전층(27b)들이 소정피치로 형성되어 있다(제3도 참조). 상기 도전층(27b)은 금(Au)등의 도전물질로, 전기도금법에 의해 형성되며, 상기 본딩패드들과 대응되는 패드(26)들을 전기적으로 연결시키며, 나머지 도전층(27b)은 절연되어 있다.Pads 26 are formed on one side of the PCB 20 on which one or more metal wires 22 are formed so as to correspond to bonding pads (not shown) of the semiconductor chip 24. The vertical interconnection sheet (VIS) 27 made of an anisotropic conductive layer electrically conducting only up and down on the wafers) and the semiconductor chip 24, and then bonded by thermocompression bonding (FIG. 4). Reference). The vertically connected sheet 27 is formed with a predetermined pitch of conductive layers 27b which are micro bumps penetrating the polyimide film 27a of a predetermined thickness up and down (see FIG. 3). The conductive layer 27b is a conductive material such as gold (Au), and is formed by an electroplating method, and electrically connects the pads 26 corresponding to the bonding pads, and the remaining conductive layer 27b is insulated. have.

상기 이방성 도전층을 이용한 베어 칩의 실장은 고가의 범프를 형성하지는 않으나, 제조 단가가 높다. 그러나 접속 핀간의 피치를 미세화할 수 있고, 100∼300mm 정도 길이의 장변에도 적용할 수 있으며, 낮은 접촉저항, 낮은 인덕턴스등을 실현할 수 있어 고속 동작 대규모 집적회로나 여러번 착탈을 필요로 하는 고해상도용 열 프린트 헤드(thermal print head)의 접속부등과 같은 제한된 영역에 사용되고 있다. 그러나 다른 플립 칩의 경우와 마찬가지로 금속용융에 의한 실장 방법이므로 실장된 반도체 칩을 테스트하여 불량 반도체 칩을 교환하는 재작업이 불가능하며, 메모리 모듈등과 같은 제품 전체를 불량 처리하여야 하므로 반도체 제품의 수율이 떨어지는 등의 문제점이 있다. 또한 모든 반도체 칩을 COB방법으로 실장하기에는 여러가지 문제점들이 있다.The bare chip mounting using the anisotropic conductive layer does not form expensive bumps, but the manufacturing cost is high. However, the pitch between the connecting pins can be made fine, it can be applied to long sides of about 100 ~ 300mm length, and it can realize low contact resistance, low inductance, etc. It is used in limited areas such as connections of thermal print heads. However, as in the case of other flip chips, it is a method of mounting by melting the metal, so it is impossible to rework replacing the defective semiconductor chip by testing the mounted semiconductor chip, and the entire product such as the memory module has to be treated badly. There is a problem such as falling. In addition, there are various problems in mounting all the semiconductor chips by the COB method.

상기 이방성 도전층을 이용하여 베어 칩의 실장 뿐만 아니라, 제5도에 도시되어 있는 바와 같이, 반도체 패키지(30) 상태로 이방성 도전층(47)을 이용하여 PCB(40)상에 실장하는 방법이 쓰이도 한다.As well as the bare chip mounting using the anisotropic conductive layer, as shown in FIG. 5, the method of mounting on the PCB 40 using the anisotropic conductive layer 47 in the state of the semiconductor package 30 Also used.

상기의 반도체 패키지(30)는 반도체 칩(34)이 내부 리드(32)의 하부에 실장되어 있는 LOC형으로서, 상기 반도체 칩(34)과 내부 리드(32)들이 금선(36)으로 연결되어 있다. 상기 반도체 칩(34) 및 금선(36)을 감싸 보호하는 패키지 몸체(38)의 외부로 돌출되어 있는 외부 리드(33)들은 걸윙 형상으로 절곡되어 있다. 상기 외부 리드(33)들이 PCB(40)에 형성되어 있는 금속배선(도시되지 않음)과 연결되는 패드 (46)상에 접착되어 있으며, 상기 외부 리드(33)와 패드(46)의 사이에는 상하 방향으로만 전기적으로 도통되는 이방성 도전층(47)이 개재되어 열압착 방법으로 접착되어 있다.The semiconductor package 30 is a LOC type in which the semiconductor chip 34 is mounted below the internal lead 32, and the semiconductor chip 34 and the internal leads 32 are connected by gold wires 36. . The outer leads 33 protruding to the outside of the package body 38 surrounding and protecting the semiconductor chip 34 and the gold wire 36 are bent in a gull shape. The external leads 33 are adhered to a pad 46 connected to a metal wiring (not shown) formed on the PCB 40, and the upper and lower leads are interposed between the external leads 33 and the pad 46. The anisotropic conductive layer 47 which is electrically conductive only in the direction is interposed and bonded by the thermocompression bonding method.

상기 반도체 패키지를 이방성 도전층을 이용하여 PCB상에 실장하는 방법은 실장 공정이 간단한 이점이 있다. 그러나 불량 반도체 패키지의 재작업이 어렵고, 반도체 패키지 자체의 두께 축소에 한계가 있어 반도체 제품의 박형화가 어려운 문제점이 있다.The method of mounting the semiconductor package on the PCB using the anisotropic conductive layer has a simple mounting process. However, there is a problem that it is difficult to rework the defective semiconductor package, and the thickness of the semiconductor package itself is limited, which makes it difficult to thin the semiconductor product.

이 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 이 발명의 목적은 리드상에 반도체 칩이 실장되는 LOC형 반도체 패키지에서, 반도체 칩을 이방성 도전층으로 접착시켜 반도체 패키지를 박형화할 수 있으며, 제조 공정이 간단한 반도체 패키지를 제공함에 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention in the LOC type semiconductor package in which the semiconductor chip is mounted on the lead, the semiconductor package can be made thin by bonding the semiconductor chip to the anisotropic conductive layer, manufacturing The process is to provide a simple semiconductor package.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 이 발명에 따른 반도체 패키지의 특징은, 일정간격으로 형성되어 있으며 내부 및 외부 리드로 구성되어 있는 리드들과, 상기 내부 리드들의 일측면에 반도체 칩이 실장되어 있는 LOC형 반도체 패키지에 있어서; 상기 내부 리드들의 일측면에 접착되어 있으며, 상하 방향으로만 전기적으로 도통시키는 이방성 도전층과 ; 상기 이방성 도전층상에 접착되어, 본딩패드가 내부 리드와 전기적으로 도통되는 반도체 칩과; 상기 내부 리드 및 반도체 칩을 감싸 보호하는 패키지 몸체를 구비하여 됨에 있다.A feature of the semiconductor package according to the present invention for achieving the above objects is a lead formed of a predetermined interval and consisting of internal and external leads, and a LOC in which a semiconductor chip is mounted on one side of the internal leads. A semiconductor package comprising: An anisotropic conductive layer bonded to one side of the inner leads and electrically conducting only in the vertical direction; A semiconductor chip adhered to the anisotropic conductive layer, the bonding pad being electrically connected to the inner lead; The package is provided with a package body surrounding and protecting the inner lead and the semiconductor chip.

이하, 이 발명에 따른 반도체 패키지의 바람직한 실시예들에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the semiconductor package according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제6도 내지 제8도는 이 발명에 따른 반도체 패키지(50)를 설명하기 위한 도면들로서, 서로 연관시켜 설명한다.6 to 8 are diagrams for describing the semiconductor package 50 according to the present invention, which will be described in association with each other.

이 발명에 따른 반도체 패키지(50)용 리드 프레임(60)은 일정 간격으로 형성되어 있는 리드(52)들이 내부 및 외부 리드(51), (53)들로 구성되어 있으며, 상기 내부 리드(51)들의 네모서리에서 돌출되며 양측이 서로 연결되어 지지되도록 버스 바(55)가 형성되어 있다(제7도 참조).In the lead frame 60 for the semiconductor package 50 according to the present invention, the leads 52 formed at predetermined intervals are composed of internal and external leads 51 and 53, and the internal leads 51 A bus bar 55 is formed so as to protrude from the four corners of the field and to be connected to each other and supported (see FIG. 7).

상기 내부 리드(51) 및 버스 바(55)의 하부에 상하 방향으로만 전기적으로 도통되는 직사각형상의 이방성 도전층(57)이 접착되어 있으며, 상기 이방성 도전층(57)의 하부에는 본딩패드(59)들이 칩의 주변부분에 형성되어 있는 통상의 반도체 칩(54)이 실장되어 있다. 상기 내부 리드(51)들과 본딩패드(59)들은 그 사이에 개재되어 있는 이방성 도전층(57)에 의해 서로 전기적으로 연결되며, 상기 반도체 칩(54) 및 내부 리드(51)들을 감싸 보호하는 패키지 몸체(58)가 EMC로 형성되어 있다. 상기 패키지 몸체(58)의 외부로 돌출되어 있는 외부 리드(53)들은 PCB(도시되지 않음)상의 실장이 용이한 형상, 예를들어 걸윙 형상으로 절곡되어 있다.A rectangular anisotropic conductive layer 57 is electrically connected to the lower portions of the inner lead 51 and the bus bar 55 only in the vertical direction, and a bonding pad 59 is attached to the lower portion of the anisotropic conductive layer 57. Are mounted on the peripheral portion of the chip. The inner leads 51 and the bonding pads 59 are electrically connected to each other by an anisotropic conductive layer 57 interposed therebetween to surround and protect the semiconductor chip 54 and the inner leads 51. The package body 58 is formed of EMC. The outer leads 53 protruding to the outside of the package body 58 are bent into a shape that can be easily mounted on a PCB (not shown), for example, a gull wing shape.

제7도에 도시되어 있는 바와 같이 상기 버스 바(55)는 전원 입출력 패드(Vcc, Vss)들과 연결되어 있고, 상기 내부 리드(51)들은 데이타선등과 연결되어 있다.As shown in FIG. 7, the bus bar 55 is connected to power input / output pads Vcc and Vss, and the internal leads 51 are connected to data lines.

상기 이방성 도전층(57)은 제8도에 도시되어 있는 바와 같이, 절연재질로 된 소정 두께의 폴리이미드 필름(57a)과, 상기 폴리이미드 필름(57a)에 일정 피치로 메트릭스 형상으로 형성되어 있는 홀(도시되지 않음)들과, 상기 홀들을 메꾼 도전층(57b)이 금(Au)등의 도전물질로 전기도금 방법에 의해 형성되어 있다. 상기 도전층(57b)은 마이크로 범프로서, 그 상측 및 하측 부분에는 반도체 칩(54) 및 내부 리드(51)와의 원활한 전기적 기계적 접촉을 위하여 소정형상, 예를들어 반구형상으로 범프(57c)가 형성되어 있으며, 상기 이방성 도전층(57)의 각 부분의 크기는 실장되는 반도체 칩(54), 본딩패드(59)의 크기와, 내부 리드(51)들의 피치 및 크기를 고려하여 적절히 형성한다. 구체적으로 예를들어 설명하면, 상기 폴리이미드 필름(57a)의 두께는 약 4∼10㎛, 폴리이미드 필름(57a)에 형성되어 있는 홀의 지름은 5∼90㎛, 도전층(57b)의 피치는 최소 40㎛ 정도, 도전층(57b)의 상ㆍ하측으로 돌출되어 있는 범프(57c)의 높이는 3∼4㎛ 이상의 크기로 형성된다.As shown in FIG. 8, the anisotropic conductive layer 57 is formed in a matrix shape at a predetermined pitch on the polyimide film 57a having a predetermined thickness of an insulating material and the polyimide film 57a. The holes (not shown) and the conductive layer 57b filling the holes are formed by an electroplating method with a conductive material such as gold (Au). The conductive layer 57b is a micro bump, and bumps 57c are formed in a predetermined shape, for example, a hemispherical shape, for smooth electrical and mechanical contact with the semiconductor chip 54 and the inner lead 51 at upper and lower portions thereof. The size of each portion of the anisotropic conductive layer 57 is appropriately formed in consideration of the size of the semiconductor chip 54 and the bonding pad 59 to be mounted and the pitch and size of the internal leads 51. Specifically, for example, the thickness of the polyimide film 57a is about 4 to 10 µm, the diameter of the hole formed in the polyimide film 57a is 5 to 90 µm, and the pitch of the conductive layer 57b is The height of the bump 57c which protrudes above and below the conductive layer 57b at least 40 micrometers is formed in the magnitude | size of 3-4 micrometers or more.

상기 이방성 도전층(57)은 하나의 본딩패드(59)에 다수개의 도전층(57b)들이 접촉되므로 전기적 접촉의 신뢰성이 향상되며, 전기적 접촉에 참여하지 않은 나머지 부분의 도전층(57b)은 상기 반도체 칩(54)의 절연 보호층과 접촉되므로 전기적인 단락은 발생되지 않는다.Since the anisotropic conductive layer 57 contacts a plurality of conductive layers 57b to one bonding pad 59, reliability of electrical contact is improved, and the conductive layer 57b of the remaining part that does not participate in electrical contact is The electrical short is not generated because the semiconductor chip 54 is in contact with the insulating protective layer.

상기 이 발명에 따른 반도체 패키지(50)의 제조 공정을 상세히 살펴보면 다음과 같다.Looking at the manufacturing process of the semiconductor package 50 according to the present invention in detail.

먼저, 반도체 칩(54)의 본딩패드(59)들상에 이방성 도전층(57)과 리드 프레임(60) 상태의 내부 리드(51) 및 버스 바(55)를 정렬시켜 차례로 올려놓는다. 그다음 상기 내부 리드(51) 및 버스 바(55)를 열압착기를 사용하여 압착시킴과 동시에 소정의 열, 예를들어 약 120℃ 정도의 열을 가하여 상기 도전층(57b)의 양측을 내부 리드(51)와 버스 바(55) 잊 본딩패드(59)들과 금속 융합시켜 접착시킨다. 그다음 열압착 공정에서의 스트레스를 완화시켜주기 위하여 약 200-250℃에서 열처리를 실시한 후, 몰딩을 실시하여 패키지 몸체(58)를 형성하고, 상기 리드 프레임(60)의 불필요한 부분들, 예를들어 리드들을 상호연결하는 댐 바와 사이드 레일등을 트림 공정으로 제거하며, 외부 리드(53)들을 절곡하여 반도체를 완성한다.First, the anisotropic conductive layer 57 and the internal lead 51 and the bus bar 55 in the state of the lead frame 60 are aligned and placed on the bonding pads 59 of the semiconductor chip 54 in order. Then, the inner lead 51 and the bus bar 55 are compressed using a thermocompressor, and at the same time, a predetermined heat, for example, about 120 ° C., is applied to both sides of the conductive layer 57b. 51 and the bus bar 55 are bonded to each other by bonding the bonding pads 59 with each other. Then, heat treatment is performed at about 200-250 ° C. to relieve stress in the thermocompression process, followed by molding to form the package body 58, and unnecessary parts of the lead frame 60, for example Dam bars, side rails, and the like that interconnect the leads are removed by trimming, and the external leads 53 are bent to complete the semiconductor.

제9도는 이 발명에 따른 반도체 패키지(70)의 다른 실시예의 단면도로서, 적층 (stack) 패키지의 예이다.9 is a cross-sectional view of another embodiment of a semiconductor package 70 according to the present invention, which is an example of a stack package.

일정간격으로 형성되어 있는 리드(72)들의 일측인 내부 리드(71)와, 서로 지지하도록 연결되어 있는 버스바(75)의 상ㆍ하측면에 각각 제1 및 제2반도체 칩(74a), (74b)이 상하 방향으로만 전기적으로 도통시키는 이방성 도전충(77)을 개재시켜 열압착 방법으로 실장되어 있다. 상기 제1 및 제2반도체 칩(74a), (74b)은 동일한 동작을 수행하는 메모리용 반도체 칩으로서, 서로 본딩패드(도시되지 않음)들이 대치되도록 형성되어 있는 미러 칩이다. 상기 제1 및 제2반도체 칩(74a), (74b)과, 내부 리드(71) 및 버스 바(75)를 감싸 보호하도록 패키지 몸체(78)가 EMC로 형성되어 있고, 상기 패키지 몸체(78)의 외부로 돌출되어 있는 외부리드(73)들은 실장에 적합한 형상, 예를들어 J자 형상으로 절곡되어 있다.First and second semiconductor chips 74a and (1) on the upper and lower side surfaces of the inner lead 71, which is one side of the leads 72 formed at regular intervals, and the bus bars 75 connected to support each other, respectively. 74b) is mounted by the thermocompression bonding method via the anisotropic electrically conductive insect 77 which electrically conducts only in an up-down direction. The first and second semiconductor chips 74a and 74b are memory chips for performing the same operation and are mirror chips in which bonding pads (not shown) are formed to be replaced with each other. The package body 78 is formed of EMC to surround and protect the first and second semiconductor chips 74a and 74b, the inner lead 71 and the bus bar 75, and the package body 78 The outer leads 73 protruding to the outside of the are bent into a shape suitable for mounting, for example, a J shape.

상기에서 이방성 도전층을 폴리이미드 필름에 일정 피치를 갖는 메트릭스 형상으로 배열되이 있는 홀을 메꾼 도전층의 경우만을 예로들었다. 도시되어 있지는 않으나, 이방성 도전층은 여러가지 종류, 예를들어 신축성을 갖는 절연 고무층의 내부에 금(Au)등의 도전물질 분말이 촘촘하게 분포(이하, 분산형이라 칭함) 되어 있는 분산형 이방성 도전충이나, 절연 고무층에 세로 방향으초 금속박막들이 일정간격으로 배옅(이하, 제브라(Zebra)형이라 칭함)되어 있는 제브라형 이방성 도전층을 이동할 수도 있다. 상기 분산형 이방성 도전층은 압력을 받아 도전물질 분말이 압착되는 부분에만 상하로 전기가 도통되며, 제브라형은 리드등과 접촉되는 부분만이 금속박막에 의해 상호로 전기가 도통된다.Only the case of the conductive layer which filled the hole in which the anisotropic conductive layer is arrange | positioned at the matrix shape which has a fixed pitch in the polyimide film was mentioned as the example. Although not shown, the anisotropic conductive layer is a dispersed type anisotropic conductive insect in which powders of conductive materials such as gold (Au) are closely distributed (hereinafter referred to as "dispersion type") in various kinds, for example, inside an elastic insulating rubber layer. Alternatively, the zebra-type anisotropic conductive layer in which the longitudinal metal thin films are placed on the insulating rubber layer at regular intervals (hereinafter, referred to as zebra type) may be moved. The dispersed anisotropic conductive layer is electrically conductive up and down only in a portion where the conductive material powder is pressed under pressure, and in the zebra type, only a portion in contact with the lead is electrically connected to each other by the metal thin film.

이상에서와 같이 이 발명에 따른 반도제 패키지에 의하면, 리드의 일측에 반도체 칩이 실장되어 있는 LOC형 반도체 패키지에서, 반도체 칩과 리드의 접착을 상하 방향으로만 전기적으로 도통되는 이방성 도전층을 개재시킨 후 열압착 방법으로 실시하였으므로, 종래 금선을 이용한 와이어 본딩 방법에 비해 반도체 패키지의 제조 공정이 간단하며, 금선 자체가 필요없으므로 몰딩시의 와이어 스위핑에 의한 불량 발생이 없고, 이방성 도전층의 두께가 얇으므로 반도체 패키지의 박형화가 가능한 효과가 있다. 또한 고집적화된 반도체 패키지에 사용되는 박막화된 리드들의 경우 리드들의 일측이 이방성 도전층가 접착지어 지지되므로, 몰딩 공정시 몰딩 수지의 유입 압력에 의한 리드 단락을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한 하나의 본딩패드가 이방성 도전층의 다수개의 도전층에 의해 리드 및 버스 바와 연결되므로 전기적 접촉의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 미러 칩을 이용하여 적층 패키지를 용이하게 제작할 수 있어 실장밀도를 향상시킬 수 있는 부수적인 효과도 있다.As described above, according to the semiconductor package according to the present invention, in the LOC type semiconductor package in which the semiconductor chip is mounted on one side of the lead, the anisotropic conductive layer is electrically connected to the semiconductor chip only in the vertical direction. Since it was carried out by a thermocompression method, the manufacturing process of the semiconductor package is simpler than the wire bonding method using a conventional gold wire, and since the gold wire itself is not necessary, no defect occurs due to wire sweeping during molding, and the thickness of the anisotropic conductive layer is increased. Since it is thin, the semiconductor package can be thinned. In addition, in the case of thinned leads used for highly integrated semiconductor packages, anisotropic conductive layers are bonded to one side of the leads, thereby preventing lead short circuits due to inflow pressure of the molding resin during the molding process. In addition, since one bonding pad is connected to the lead and bus bars by a plurality of conductive layers of the anisotropic conductive layer, there is an effect of improving reliability of electrical contact. In addition, since the laminated package can be easily manufactured using a mirror chip, there is a side effect of improving the mounting density.

Claims (6)

일정간격으로 형성되어 있으며 내부 및 외부 리드로 구성되어 있는 리드들과, 상기 내부 리드들의 일측면에 반도체 칩에 실장되어 있는 리드-온-칩형 반도체 패키지에 있어서; 상기 내부 리드들의 일측면에 접착되어 있으며, 상하 방향으로만 전기적으로 도통시키는 이방성 도전층과; 상기 이방성 도전층 상에 접착되어, 본딩패드가 내부 리드와 전기적으로 도통되는 반도체 칩과; 상기 내부 리드 및 반도체 칩을 감싸 보호하는 패키지 몸체를 구비하여 되는 반도체 패키지.A lead-on-chip semiconductor package formed at regular intervals and composed of internal and external leads and mounted on a semiconductor chip on one side of the internal leads; An anisotropic conductive layer bonded to one side of the inner leads and electrically conducting only in the vertical direction; A semiconductor chip adhered to the anisotropic conductive layer, the bonding pad being electrically connected to the internal lead; And a package body surrounding and protecting the inner lead and the semiconductor chip. 제1항에 있어서, 상기 내부 리드들과 중첩되지 않는 부분에 버스 바가 추가로 형성되어 상기 반도체 칩과 접착되며, 전기적으로도 연결되는 반도체 패키지.The semiconductor package of claim 1, wherein a bus bar is further formed on a portion of the inner lead that is not overlapped with the semiconductor chip and is electrically connected to the semiconductor chip. 제1항에 있어서, 상기 이방성 도전충이 폴리이미드 필름에 일정간격으로 메트릭스 형상으로 형성되어 있는 홀을 메꾸는 도전층으로 구성되어 있는 반도체 패키지.The semiconductor package according to claim 1, wherein the anisotropic conductive filler is composed of a conductive layer filling holes formed in a matrix shape at regular intervals in the polyimide film. 제3항에 있어서, 상기 도전층의 상측 및 하측에 반도체 칩의 본딩패드 및 내부 리드와의 접촉을 원활히 하기 위하여 반구형상의 범프가 형성되어 있는 이방성 도전층을 사용하는 반도체 패키지.4. The semiconductor package according to claim 3, wherein a semispherical bump is formed on the upper and lower sides of the conductive layer so as to facilitate contact with the bonding pads and the internal leads of the semiconductor chip. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이방성 도전층이 분산형 및 제브라형중 어느 하나인 반도체 패키지.The semiconductor package according to claim 1 or 2, wherein the anisotropic conductive layer is one of a dispersed type and a zebra type. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내부 리드들의 양측면에 서로 미러 칩인 제1 및 제2반도체 칩이 각각 이방성 도전층을 개재시켜 적층되어 실장되는 반도체 패키지.The semiconductor package according to claim 1 or 2, wherein first and second semiconductor chips, which are mirror chips, are stacked on both side surfaces of the inner leads, respectively, via an anisotropic conductive layer.
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