KR100444175B1 - 볼그리드 어레이 적층칩 패키지 - Google Patents

볼그리드 어레이 적층칩 패키지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 크기가 같거나 서로 다른 크기를 갖는 하나 이상의 반도체 칩을 하나의 회로기판 상에 탑재할 수 있도록 회로기판의 중앙에 계단형태를 갖는 요철부를 두어 탑재하고, 칩들 가운데 상부 칩은 와이어를 통해, 하부 칩은 범프를 통해 기판에 형성된 솔더볼과 연결되고, 탑재된 반도체 칩의 전기적인 신호가 회로기판의 외부와 상호 전달될 수 있도록 와이어 및 범프와 연결되는 솔더볼들을 서로 다른 위치에서 본딩될 수 있도록 함으로서, 크기가 다른 반도체 칩이라 하더라도 하나의 회로기판에 탑재할 수 있게 되므로 원가 절감 및 작업시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있는 볼그리드 어레이 적층칩 패키지에 관한 것이다.

Description

볼그리드 어레이 적층칩 패키지{ball grid array of stack chip package}
본 발명은 볼그리드 어레이 적층칩 패키지에 관한 것으로서, 더 자세하게는 크기가 같거나 서로 다른 크기를 갖는 하나 이상의 반도체 칩을 하나의 회로기판상에 탑재할 수 있도록 회로기판의 중앙에 계단형태를 갖는 요철부를 두어 탑재하고 이 탑재된 반도체 칩의 전기적인 신호가 회로기판의 외부와 상호 전달될 수 있도록 솔더볼을 서로 다른 위치에서 본딩될 수 있도록 함으로서, 크기가 다른 반도체 칩이라 하더라도 하나의 회로기판에 탑재할 수 있게 되므로 원가 절감 및 작업시간을 단축시킬 수 있는 볼그리드 어레이 적층칩 패키지에 관한 것이다.
일반적인 볼그리드어레이(ball grid array) 또는 핀그리드어레이(pin grid array) 등의 반도체 패키지 제조 과정은 웨이퍼(wafer)상에 다수 형성되어 있는 반도체 칩을 낱개로 자르고 검사하는 소잉(sawing) 단계와, 접착제를 이용하여 인쇄회로기판 등에 상기 반도체 칩을 접착하는 반도체 칩 부착 단계와, 상기의 자재를 히터 블록(heater block)상에 안치시킨 후 도전성 와이어(wire)를 이용하여 반도체 칩의 입/출력 패드와 인쇄회로기판의 본드핑거 끝단을 연결하는 와이어 본딩(wire bonding) 단계와, 상기 와이어 본딩이 끝난 반도체 칩, 도전성 와이어 등에 봉지재를 이용하여 외부 환경으로부터 보호하고, 전기적으로 절연하며, 반도체 칩의 작동시 발생되는 열을 효과적으로 방출하고, 마더보드(mother board)에 용이한 실장을 위하여 일정한 모양으로 성형하는 몰딩(molding) 단계 등으로 이루어진다.
여기서 상기 봉지재를 이용한 몰딩 방법은 반도체 패키지 제조 단계의 핵심이라고도 볼 수 있으며, 다른 어떠한 가공법보다 간편하고 생산성이 높아 오늘날 반도체 몰딩 공정에 가장 많이 사용되고 있는 방법이다. 상기 봉지재는 보통 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy molding compound)를 이용하는데 이는 세라믹(ceramic)과 비교해서 열안정성이나 신뢰성면에서는 열등하지만 가격이 저렴하고 생산성이 월등히 높기 때문에 오늘날 반도체 패키지에 사용되는 대부분의 봉지재는 상기 에폭시 몰딩 컴파운드이다.
이러한 비지에이(BGA)패키지의 종래 기술을 도면을 첨부하여 설명하면 도 1은 종래의 BGA 패키지의 단면도이다.
도 1에서 보듯이 통상적인 종래의 BGA 반도체 패키지는 먼저, 반도체 칩(4)을 중심으로, 상기 반도체 칩(4)의 상면에는 아래부분에 미세한 회로패턴이 형성된 회로기판(1)이 형성되어 있다. 상기 회로기판(1)의 회로패턴은 통상적인 구리(cu)박막이다.
상기 회로기판(1)은 미세한 회로패턴의 전기적인 신호를 외부와 상호 전달될 수 있도록 다수의 솔더볼(3)이 연결되어 있다.
또한, 상기 회로기판(1)은 회로패턴과 반도체 칩(4)간에 전기적인 신호를 상호 전달할 수 있도록 와이어(6)가 연결되어 있으며, 특히 회로기판(1)은 반도체 칩(4)이 원할하게 탑재될 수 있도록 반도체 칩(4)과 회로기판(1)간에는 얇은 막의 엑폭시(7)를 형성시키고 반도체 칩(4)이 외부에 들어나지 않도록 봉지재(5)를 충진시켜 덮어 씌워져 있다.
그러나, 이러한 종래의 BGA반도체 패키지는 크기가 다른 반도체 칩을 적층할 수 없으며 또한 솔더볼 역시 동일한 일방향에서만 제작가능하게 되므로 다양한 크기를 갖는 반도체 칩을 동시에 적층할 수 없는 등의 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위기 위한 것으로서 그목적은 크기가 같거나 서로 다른 크기를 갖는 하나 이상의 반도체 칩을 하나의 회로기판 상에 탑재할 수 있도록 회로기판의 중앙에 계단형태를 갖는 요철부를 두어 탑재하고 이 탑재된 반도체 칩의 전기적인 신호가 회로기판의 외부와 상호 전달될 수 있도록 솔더볼을 서로 다른 위치에서 본딩될 수 있도록 함으로서, 크기가 다른 반도체 칩이라 하더라도 하나의 회로기판에 탑재할 수 있게 되므로 원가 절감 및 작업시간을 단축시킬 수 있도록 하는 데 있다.
도 1은 종래의 볼그리드 어레이 반도체 칩 패키지이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 볼그리드 어레이 적층칩 패키지의 단면 구성도이다.
도 2b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 볼그리드 어레이 적층칩 패키지의 단면 구성도이다.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 볼그리드 어레이 적층칩 패키지의 저면도이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호설명-
1,10;회로기판 3,22,32;솔더볼
4,20,30;반도체 칩 5,50;봉지재
6,31;와이어 7;엑폭시
11;요철부 21;범프
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
본 발명은 다양한 크기의 반도체 칩을 동시에 탑재할 수 있는 반도체 패키지에 관한 것으로서, 도 2a 내지 도 2c에서 보는 바와 같이 미세한 회로 패턴이 형성되며 내측에 여러 계단형태로 하향 절곡되어 형성된 요철부(11)를 갖는회로기판(10)과, 상기 회로기판(10)의 요철부(11)에 탑재되어 전기적인 신호를 상호 전달할 수 있도록 크기가 서로 같거나 다른 반도체 칩(20)(30)과, 상기 회로기판(10)의 요철부(11) 아래에 적재되는 작은 크기의 반도체 칩(20)의 전기적인 신호가 외부와 연결될 수 있도록 상기 반도체 칩(20) 저면에 형성되는 범프(21)와, 상기 회로기판(10)의 요철부(11) 위래에 적재되는 크기가 큰 반도체 칩(30)의 전기적인 신호가 외부와 연결될 수 있도록 상기 반도체 칩(30)의 위에 본딩되는 와이어(31)와, 상기 반도체 칩(30)이 외부에 드러나지 않도록 충진하여 밀봉하는 수지봉지재(50)와, 상기 회로기판(10)의 저면에 형성되어 각각의 반도체 칩(20)(30)의 전기적인 신호가 외부와 상호 전달될 수 있도록 서로 다른 위치에 본딩되는 솔더볼(22)(32)이 연결되어 이루어진 구성을 갖는다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 다양한 크기의 반도체 칩을 동시에 탑재할 수 있는 반도체 패키지에 관한 것으로서, 도 2a 내지 도 2c에서 보는 바와 같이 서로 다른 크기의 반도체 칩을 회로기판(10)에 탑재할 수 있는 반도체 패키지이다.
회로기판(10)은 크기가 같거나 다른 반도체 칩(20)(30)을 탑재할 수 있도록 중앙에 계단형태로 하향 절곡 형성된 요철부(11)를 두고 있다.
이 요철부(11)는 아래에는 크기가 작은 반도체 칩(20)을 탑재하고 위에는 크기가 큰 반도체 칩(300을 탑재하게 된다.
먼저 요철부(11)는 크기가 작은 반도체 칩(20)을 탑재하게 되는데, 이때 반도체 칩(20)의 저면에 범프(21)를 연결하여 회로기판(10)의 솔더볼(22)과 연결될수 있도록 한다.
또한 요철부(11)는 크기가 작은 반도체 칩(20)을 탑재하고 다음에 큰 반도체 칩(30)을 탑재하기 위해 엑폭시를 몰딩시킨 후에 큰 반도체 칩(30)을 탑재하게 된다.
한편, 회로기판(10)의 요철부(11)는 큰 반도체 칩(30)을 이미 탑재된 작은 반도체 칩(20) 위에 올려 놓은 후 와이어(31)를 본딩하여 큰 반도체 칩(30)의 전기적인 신호와 회로기판(10) 간에 전기적인 신호가 상호 전달될 수 있도록 한다.
이때 회로기판(10)은 큰 반도체 칩(30)이 외부에 전달될 수 있도록 이미 본딩된 솔더볼(22)의 위치와 다른 위치에 솔더볼(32)을 본딩하여 큰 반도체 칩(30)과 솔더볼(32) 간에 전기적인 신호가 상호 전달될 수 있도록 하는 것이다.
이와 같이 작용하는 본 발명은 크기가 같거나 서로 다른 크기를 갖는 하나 이상의 반도체 칩을 하나의 회로기판 상에 탑재할 수 있도록 회로기판의 중앙에 계단형태를 갖는 요철부를 두어 탑재하고 이 탑재된 반도체 칩의 전기적인 신호가 회로기판의 외부와 상호 전달될 수 있도록 솔더볼을 서로 다른 위치에서 본딩될 수 있도록 함으로서, 크기가 다른 반도체 칩이라 하더라도 하나의 회로기판에 탑재할 수 있게 되므로 원가 절감 및 작업시간을 단축시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (3)

  1. 회로기판 상에 반도체 칩이 탑재되어 수지봉지재로 밀봉되어 있는 반도체 패키지에 있어서,
    상기 회로기판(10)의 중앙에 내측으로 여러 계단형태로 하향 절곡되어 형성된 요철부(11)와, 상기 회로기판(10)의 요철부(11)에 탑재되어 전기적인 신호를 상호 전달할 수 있도록 크기가 서로 같거나 다른 크기를 갖으며 상하로 적재되는 하나 이상의 반도체 칩(20)(30)이 연결되어 이루어지고,
    상기 회로기판(10)의 요철부(11) 아래에 적재된 반도체 칩(20)은 전기적인 신호가 외부와 연결될 수 있도록 상기 반도체 칩(20) 저면에 형성되는 범프(21)와, 상기 회로기판(10)의 저면에 형성되어 상기 반도체 칩(20)의 전기적인 신호가 외부와 상호 전달될 수 있도록 서로 다른 위치에 본딩되는 솔더볼(22)이 연결되어 이루어지며,
    상기 회로기판(10)의 요철부(11) 위에 적재되는 반도체 칩(30)의 전기적인 신호가 외부와 연결될 수 있도록 상기 반도체 칩(30)의 위에 본딩되는 와이어(31)와, 상기 회로기판(10)의 저면에 형성되어 상기 반도체 칩(30)의 전기적인 신호가 외부와 상호 전달될 수 있도록 본딩되는 솔더볼(32)이 연결되어 이루어진 볼그리드 어레이 적층칩 패키지.
  2. (삭제)
  3. (삭제)
KR10-2001-0087590A 2001-12-28 2001-12-28 볼그리드 어레이 적층칩 패키지 KR100444175B1 (ko)

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