JP2015076604A

JP2015076604A - 半導体パッケージ用フレーム補強材およびこれを用いた半導体パッケージの製造方法

Info

Publication number: JP2015076604A
Application number: JP2014151578A
Authority: JP
Inventors: フンキム，サン; Sang Hoon Kim; ジンキム，ヘ; He-Jin Kim; ウキャン，チル; Chil Woo Kwon; ヒュンチョ，ショック; Shok-Hyun Cho
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2015-04-20
Also published as: KR20150042043A

Abstract

【課題】基板の反り変形に対する高剛性、高耐久性および高耐熱性を有する半導体パッケージ用フレーム補強材およびこれを用いた半導体パッケージの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の半導体パッケージ用フレーム補強材２００は、板状の長方形枠体状に基板に付着される本体部２０１と、本体部２０１の内部に形成され、前記基板内におけるユニット（Ｕｎｉｔ）基板が露出するように形成された長方形孔状の多数の補強部２０２と、多数の補強部２０２の間における枠体２０３と、を含み、枠体２０３の幅が、ソーイング工程の際に切削される幅より狭く形成されるものである。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体パッケージ用フレーム補強材およびこれを用いた半導体パッケージの製造方法に関する。

近年、スマートフォンのようなモバイル機器が急速に小型軽量化および高性能化するにつれて薄板化および高集積化が行われている。

これに伴い、基板の厚さが減少して基板の非対称性による反り不良がひどくなっており、電子素子の実装における困難および接合不良の原因となっている。

基板の反りは、基板の常温状態と、電子素子とはんだ（ｓｏｌｄｅｒ）が接合する高温リフロー（Ｒｅｆｌｏｗ）の際の状態から影響を受けるが、この際、温度によって基板に反り変形が生じて基板の形態が変わるため、作製工程における困難がある。

携帯電話用半導体パッケージ基板は、通常、ストリップ（Ｓｔｒｉｐ）単位の基板に電子素子を実装するが、ストリップは、数十個程度の個別製品ユニット（Ｕｎｉｔ）基板からなる。基板の電子素子は、ワイヤボンディング（Ｗｉｒｅｂｏｎｄｉｎｇ）またはフリップチップ（Ｆｌｉｐｃｈｉｐ）形態に実装され、アンダーフィル（Ｕｎｄｅｒｆｉｌｌ）とモールディング（Ｍｏｌｄｉｎｇ）工程などを経た後、ソーイング（ｓａｗｉｎｇ）工程を経て完成される。

半導体パッケージにおけるフレキシブルまたは薄い基板の反り変形を防止するために、製造工程中に補強材が必要となる（例えば、特許文献１参照）。

米国特許出願公開第２００７／０２５７３４５号明細書

本発明の一側面によると、基板の反り変形に対する高剛性、高耐久性および高耐熱性を有する半導体パッケージ用フレーム補強材およびこれを用いた半導体パッケージの製造方法を提供することを目的とする。

また、半導体パッケージモジュールの整合を改善できる半導体パッケージ用フレーム補強材およびこれを用いた半導体パッケージの製造方法を提供することを目的とする。

また、ソーイング工程によりフレーム補強材がすべて除去されて、半導体パッケージに別の部材が残存せず、工程の簡素化を図り、効率性を有する半導体パッケージの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材は、板状の長方形枠体状に基板に付着される本体部と、前記本体部の内部に形成され、前記基板内におけるユニット（Ｕｎｉｔ）基板が露出するように形成された長方形孔状の多数の補強部と、前記多数の補強部の間における枠体と、を含み、前記枠体の幅が、ソーイング工程の際に切削される幅より狭く形成される。

ここで、前記本体部が、前記基板の大きさに対応する大きさを有することができる。

また、前記フレーム補強材が、前記基板のダミー部に接合されることができる。

また、前記基板の片面または両面に接合されることができる。

また、前記フレーム補強材は、前記基板の認識マークが露出するように形成された開口部をさらに含むことができる。

また、前記開口部は、前記基板に形成された認識マークより大きく形成されることができる。

また、前記フレーム補強材は、前記基板より高い剛性を有する材料であることができる。

本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材を用いた半導体パッケージの製造方法は、多数の回路パターンが形成され、ユニット（Ｕｎｉｔ）基板を含む基板を準備する段階と、前記ユニット基板が露出するように前記基板に付着されるフレーム補強材を準備する段階と、前記基板に前記フレーム補強材を接合する段階と、前記基板にソーイング工程を施して前記フレーム補強材を除去する段階と、を含む。

ここで、前記ユニット基板は、基板シートと、電子素子と、を含むことができる。

また、前記フレーム補強材は、板状の長方形枠体状に基板に付着される本体部と、前記本体部の内部に形成され、前記基板内におけるユニット（Ｕｎｉｔ）基板が露出するように形成された長方形孔状の多数の補強部と、前記多数の補強部の間における枠体と、を含み、前記枠体の幅が、ソーイング工程の際に切削される幅より狭く形成されることができる。

また、前記本体部が、前記基板の大きさに対応する大きさを有することができる。

また、前記接合する段階において、前記フレーム補強材が、前記基板のダミー部に接合されることができる。

また、前記接合する段階において、前記フレーム補強材が前記基板の片面または両面に接合されることができる。

また、前記接合する段階において、前記フレーム補強材を一つ以上積層して接合することができる。

また、前記接合する段階の後に、前記ユニット基板に電子素子を実装する段階をさらに含むことができる。

また、前記接合する段階の後に、前記基板上にモールディング部を形成する段階をさらに含むことができる。

また、前記除去する段階において、前記基板のダミー部および前記フレーム補強材が除去され、前記ユニット基板を含む一つの半導体パッケージが完成されることができる。

本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材およびこれを用いた半導体パッケージの製造方法は、フレキシブルまたは薄い基板を支持する高剛性、高耐熱性および耐久性に優れたフレーム補強材を基板に接合することで、高温の製造過程における反り不良を改善する効果を奏する。

また、開口部を有するフレーム補強材が基板の下面に取り付けられて基板の認識マークを露出することで、基板を付着する際に干渉を最小化し、整合に優れた効果を奏する。

また、フレーム補強材は、一層以上の接合が可能で、半導体パッケージモジュールの高さおよび基板の高さに対応して高さを調節し、基板と類似の物性を有して、反り変形不良を最小化する効果を奏する。

また、ソーイング工程によりフレーム補強材がすべて除去されて、半導体パッケージに別の部材が残存せず、工程の簡素化を図り、工程時間を短縮する効果を奏する。

本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材を概略的に示す平面図である。本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材と基板との接合を概略的に示す断面図である。本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材と基板との接合を概略的に示す断面図である。本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材と基板を概略的に示す平面図である。本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材と基板との接合を概略的に示す平面図である。図５のＡ部分を拡大した斜視図である。本発明の他の実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材と基板との接合を概略的に示す平面図である。図７のＢ部分を拡大した平面斜視図である。図７のＢ部分を拡大した断面斜視図である。本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材を用いた半導体パッケージの製造工程を順に示すための平面図である。本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材を用いた半導体パッケージの製造工程を順に示すための平面図である。本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材を用いた半導体パッケージの製造工程を順に示すための平面図である。本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材を用いた半導体パッケージの製造工程を順に示すための平面図である。

本発明の目的、特定の長所および新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明および好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「片面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

（半導体パッケージ用フレーム補強材）
［一実施例］
図１は、本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材２００を概略的に示す平面図である。

図１を参照すると、本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材２００は、板状の長方形枠体状に基板１００に付着させる本体部と、本体部の内部に形成され、基板１００内におけるユニット（Ｕｎｉｔ）基板１０１が露出するように形成された長方形孔状の多数の補強部２０２と、多数の補強部２０２の間における枠体２０３と、を含み、枠体２０３の幅が、ソーイング工程の際に切削される幅より狭く形成される（図４及び図５参照）。

ここで、フレーム補強材２００の本体部は、フレーム補強材２００が付着される基板１００の大きさに対応する大きさを有する。

また、フレーム補強材２００は、基板１００のダミー部に付着される。

ダミー部は、基板１００の外側とユニット基板１０１との間の幅であり、この部分は、ソーイング工程によりフレーム補強材２００とともに除去される部分である。

ダミー部とフレーム補強材２００がともに除去されることで、実装方法における変動を最小化し、半導体パッケージ内に別の部材が残存せず、製品性能が向上し、工程が簡素化する。

ここで、フレーム補強材２００は、基板１００の上面に接合され、基板１００内におけるユニット基板１０１が露出する。

この際、ユニット基板１０１は、基板シートと、電子素子と、を含む。

電子素子は、ソルダリング、アンダーフィル、ワイヤボンディング、フリップチップボンディングによってユニット基板１０１に接合させることができる。

フレーム補強材２００の材料は、基板１００より高い剛性を有する。材料は、例えば、金属、ポリマー複合材、薄型金属層接合材などが挙げられる。しかし、前記材料は限定されず、剛性に優れ、熱特性に優れた材料、つまり反り防止に優れた材料を使用する。

この際、図２および図３を参照すると、基板１００に熱膨張係数が異なるフレーム補強材２００を一つまたはそれ以上積層して単層より熱特性効果を高めた実施例を確認することができる。

基板が反る方向に応じて異なる適用を行っており、かかる構造により反り変形防止の効果を高めることができる。

ここで、図３を参照すると、二つのフレーム補強材２００が接合された場合、上部に位置するフレーム補強材２００が下部に位置するものより低い熱膨張係数を有し、基板１００と類似の物性により基板１００と対称をなす構成を形成することができる。

かかる構造により熱安定性を高めることができる。

基板１００とフレーム補強材２００を接合する際に、主に接合材３００が使用され、前記接合材３００は、基板とフレーム補強材２００との間に介在されて接合を行う機能を果たす。

図４から図６を参照すると、本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材２００および基板１００との接合を概略的に示す平面図を確認することができる。

図４は、フレーム補強材２００が基板１００に接合される前の図である。

フレーム補強材２００と基板１００が、対応する大きさを有して接合され、基板１００のダミー部とフレーム補強材２００が一致する。

図５は、フレーム補強材２００が基板１００に接合されたことを示す図であって、基板１００のダミー部はフレーム補強材２００に覆われて、ユニット基板１０１のみが露出する。

ここで、図６は、図５のＡ部分の拡大図であって、フレーム補強材２００の枠体２０３においてソーイング工程によって除去される部分が概略的に示されている。

［他の実施例］
図７を参照すると、本発明の他の実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材２００は、板状の長方形枠体状に基板１００に付着される本体部２０１と、本体部２０１の内部に形成され、基板１００内におけるユニット基板１０１が露出するように形成された長方形孔状の多数の補強部２０２と、多数の補強部２０２の間における枠体２０３と、を含み、枠体２０３の幅が、ソーイング工程の際に切削される幅より狭く形成される。

ここで、フレーム補強材２００の本体部２０１は、フレーム補強材２００が付着される基板１００の大きさに対応する大きさを有する。

ここで、フレーム補強材２００は、基板１００の下面に接合され、基板１００内におけるユニット基板１０１の下面および認識マーク１０２が露出する。

フレーム補強材２００の開口部２０４は、基板１００の上面および／または下面の接合に関係なく、選択的に必要に応じて形成してもよい。

図７から図９を参照すると、フレーム補強材２００が基板１００の下面に接合されたときに認識マーク１０２が露出した図７のＢ部分を拡大した斜視図を確認することができる。

フレーム補強材２００は、認識マーク１０２が露出するように多数の開口部２０４を含む。

図８は、Ｂ部分を拡大した平面図であり、図９は、Ｂ部分を拡大した断面図であり、本図面のようにフレーム補強材２００の開口部２０４は、基板１００の認識マーク１０２より大きく形成される。

ここで、基板１００に形成された認識マーク１０２は、ソーイング工程、整合、基板１００に関する情報の認識に有利な機能を果たす。

また、フレーム補強材２００の開口部２０４は、下面だけでなく、上面に付着されるフレーム補強材２００に形成してもよい。

フレーム補強材２００の材料は、基板１００より高い剛性を有する。

材料は、例えば、金属、ポリマー複合材、薄型金属層接合材などが挙げられる。しかし、前記材料は限定されず、剛性に優れ、熱特性に優れた材料、つまり反り防止に優れた材料を使用する。

（半導体パッケージ用フレーム補強材を用いた半導体パッケージの製造方法）
図１０から図１３を参照すると、本発明の一実施例による半導体パッケージ用フレーム補強材２００を用いた半導体パッケージの製造工程を順に示す平面図を確認することができる。

図１０を参照すると、まず、多数の回路パターンが形成され、ユニット（Ｕｎｉｔ）基板１０１を含む基板１００を準備する。

図１１を参照すると、前記ユニット基板１０１が露出するように前記基板１００に付着させるフレーム補強材２００を準備する。

ここで、フレーム補強材２００は、板状の長方形枠体状に基板１００に付着させる本体部２０１と、前記本体部２０１の内部に形成され、基板１００内におけるユニット（Ｕｎｉｔ）基板１０１が露出するように形成された長方形孔状の多数の補強部２０２と、前記多数の補強部２０２の間における枠体２０３と、を含み、前記枠体２０３の幅が、ソーイング工程の際に切削される幅より狭く形成される。

ここで、フレーム補強材２００の本体部２０１は、フレーム補強材２００を付着させる基板１００の大きさに対応する大きさを有する。

基板１００のダミー部は、基板１００の外側とユニット基板１０１との間の幅であり、この部分は、ソーイング工程によりフレーム補強材２００とともに除去される部分である。

ここで、フレーム補強材２００は、基板１００の上面に接合される場合、基板１００内におけるユニット基板１０１が露出し、高温の製造工程の際に基板１００の反りを防止する機能を果たす。

ここで、フレーム補強材２００は、基板１００の下面に接合される場合、多数の開口部２０４を形成する。

基板１００内におけるユニット基板１０１の下面および認識マーク１０２が露出する。

この際、基板１００の下面の認識マーク１０２は、ソーイング工程、整合、基板１００に関する情報の認識に有利な機能を果たす。

フレーム補強材２００の開口部２０４を基板１００の認識マーク１０２より大きく形成する。

この際、フレーム補強材２００の開口部２０４は、基板１００の上面および／または下面の接合に関係なく、選択的に必要に応じて形成してもよい。

フレーム補強材２００の材料は、基板１００より高い剛性を有する。材料は、例えば、金属、ポリマー複合材、薄型金属層接合材などが挙げられる。しかし、前記材料は限定されず、剛性に優れ、熱特性に優れた材料、つまり反り変形防止に優れた材料を使用する。

図１２を参照すると、ユニット基板１０１が露出するようにフレーム補強材２００を基板１００に接合する。

この際、フレーム補強材２００は、基板１００の上面または下面に付着させることができる。

上面に付着される場合、図１２のように、ユニット基板１０１の上面が露出し、それ以外の基板１００上面部であるダミー部がフレーム補強材２００に覆われた平面図を確認することができる。

ここで、フレーム補強材２００を接合した後、ユニット基板１０１に電子素子を実装する段階、および基板１００の上面全体にモールディング部を形成する段階（図示せず）をさらに含む。

モールディングにより熱遮断が行われることで、放熱効果を向上させることができる。

この際、モールディング部材としては、シリコーンゲル（ｓｉｌｉｃｏｎｅｇｅｌ）またはエポキシモールディングコンパウンド（ＥｐｏｘｙＭｏｌｄｅｄＣｏｍｐｏｕｎｄ；ＥＭＣ）などが使用されてもよく、特にこれに限定されるものではない。

図１３を参照すると、ソーイング工程によりユニット基板１０１のシンギュレーション（ｓｉｎｇｕｌａｔｉｏｎ）を行う。

この際、フレーム補強材２００の全体が基板１００のダミー部とともに除去されて、ユニット基板１０１のみが残存する。

フレーム補強材２００の枠体２０３がソーイングブレードより狭く形成されて、ソーイング工程の際にユニット基板１０１内に別の部材が残存せず、製品性能が向上し、工程が簡素化する。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。

本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

本発明は、半導体パッケージ用フレーム補強材およびこれを用いた半導体パッケージの製造方法に適用可能である。

１００基板
１０１ユニット基板
１０２認識マーク
２００フレーム補強材（半導体パッケージ用フレーム補強材）
２０１本体部
２０２補強部
２０３枠体
２０４開口部
３００接合材

Claims

板状の長方形枠体状に基板に付着される本体部と、
前記本体部の内部に形成され、前記基板内におけるユニット（Ｕｎｉｔ）基板が露出するように形成された長方形孔状の多数の補強部と、
前記多数の補強部の間における枠体と、を含み、
前記枠体の幅が、ソーイング工程の際に切削される幅より狭く形成される、半導体パッケージ用フレーム補強材。
前記本体部が、前記基板の大きさに対応する大きさを有する、請求項１に記載の半導体パッケージ用フレーム補強材。
前記基板のダミー部に接合される、請求項１に記載の半導体パッケージ用フレーム補強材。
前記基板の片面または両面に接合される、請求項１に記載の半導体パッケージ用フレーム補強材。
前記基板の認識マークが露出するように形成された開口部をさらに含む、請求項１に記載の半導体パッケージ用フレーム補強材。
前記開口部は、前記基板に形成された認識マークより大きく形成される、請求項５に記載の半導体パッケージ用フレーム補強材。
前記基板より高い剛性を有する材料である、請求項１に記載の半導体パッケージ用フレーム補強材。
多数の回路パターンが形成され、ユニット（Ｕｎｉｔ）基板を含む基板を準備する段階と、
前記ユニット基板が露出するように前記基板に付着されるフレーム補強材を準備する段階と、
前記基板に前記フレーム補強材を接合する段階と、
前記基板にソーイング工程を施して前記フレーム補強材を除去する段階と、を含む、半導体パッケージの製造方法。
前記ユニット基板は、基板シートと、電子素子と、を含む、請求項８に記載の半導体パッケージの製造方法。
前記フレーム補強材は、板状の長方形枠体状に基板に付着される本体部と、前記本体部の内部に形成され、前記基板内におけるユニット（Ｕｎｉｔ）基板が露出するように形成された長方形孔状の多数の補強部と、前記多数の補強部の間における枠体と、を含み、前記枠体の幅が、ソーイング工程の際に切削される幅より狭く形成される、請求項８に記載の半導体パッケージの製造方法。
前記本体部が、前記基板の大きさに対応する大きさを有する、請求項１０に記載の半導体パッケージの製造方法。
前記接合する段階において、前記フレーム補強材が、前記基板のダミー部に接合される、請求項８に記載の半導体パッケージの製造方法。
前記接合する段階において、前記フレーム補強材が、前記基板の片面または両面に接合される、請求項８に記載の半導体パッケージの製造方法。
前記フレーム補強材は、前記基板の認識マークが露出するように形成された開口部をさらに含む、請求項８に記載の半導体パッケージの製造方法。
前記開口部は、前記基板に形成された認識マークより大きく形成される、請求項１４に記載の半導体パッケージの製造方法。
前記フレーム補強材は、前記基板より高い剛性を有する材料である、請求項８に記載の半導体パッケージの製造方法。
前記接合する段階において、前記フレーム補強材を一つ以上積層して接合する、請求項８に記載の半導体パッケージの製造方法。
前記接合する段階の後に、前記ユニット基板に電子素子を実装する段階をさらに含む、請求項８に記載の半導体パッケージの製造方法。
前記接合する段階の後に、前記基板上にモールディング部を形成する段階をさらに含む、請求項８に記載の半導体パッケージの製造方法。
前記除去する段階において、前記基板のダミー部および前記フレーム補強材が除去され、前記ユニット基板を含む一つの半導体パッケージが完成される、請求項８に記載の半導体パッケージの製造方法。