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KR100280762B1 - 노출 후부를 갖는 열적 강화된 반도체 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

노출 후부를 갖는 열적 강화된 반도체 장치 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100280762B1
KR100280762B1 KR1019930017979A KR930017979A KR100280762B1 KR 100280762 B1 KR100280762 B1 KR 100280762B1 KR 1019930017979 A KR1019930017979 A KR 1019930017979A KR 930017979 A KR930017979 A KR 930017979A KR 100280762 B1 KR100280762 B1 KR 100280762B1
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board substrate
die
conductive trace
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폴티.린
마이클비.맥쉐인
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비센트 비.인그라시아
모토로라 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 노출된 후부(22)를 갖는 열적 강화된 반도체 장치(10)에 관한 것이다. 한 실시예에 있어서, PC 보드 기판(12)은 상기 기판의 상.하부 면상에 전도성 트레이스(14) 패턴을 갖도록 제공된다. 전기적 연속성은 전도성 바이어스(16)를 갖는 2 개의 면 사이에서 지속된다. 반도체 다이(18)는 상기 기판의 상부면상에 플립-장착된다. 땜납 범프(26)는 상기 다이를 전도성 트레이스에 전기 접속시키며, 불충분하게 채워진 커플링 물질(28)은 상기 다이의 활성면(20)을 상기 기판의 상부면에 결합시킨다. 패키지 몸체(40)는 열적 분산을 강화시키기 위해 노출된 비활성 후부를 수용하는 다이의 주변부(24) 둘레에 형성된다. 상기 비활성 후부는 또한 증가된 열적 분산을 위해 방열기에 결속될 수 있다. 다수의 땜납볼(42)은 상기 기판의 하부면에 부착된 전도성 트레이스에 전기적으로 연결된다.

Description

노출 후부를 갖는 열적 강화된 반도체 장치 및 그 제조 방법
제1도 및 제2도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 장치의 제작에 대한 진행단계의 단면도.
제3도는 본 발명의 제 1 실시예의 반도체 장치를 제작하기 위해 판금 성형을 사용하는 성형 진행단계의 단면도.
제4도는 본 발명의 제 1 실시예의 반도체 장치를 제작하기 위해 종래의 공동부 성형을 사용하는 다른 성형 진행단계의 단면도.
제5도 및 제6도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 장치의 제작에 대한 나머지 진행단계의 단면도.
제7도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 장치의 단면도.
제8도는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 장치의 단면도.
제9도는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 반도체 장치의 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
12 : 기판 14,15 : 전도성 트레이스 (conductive trace)
16 : 전도성 바이어스 18 : 반도체 다이
20 : 활성면 22 : 비활성 후부
24 : 주변부 26 : 땜납 범프 (solder bump)
28, 68 : 커플링 물질 30 : 성형 공동부
32, 34, 36 : 성형 플레튼 (mold platen)
40 : 패키지 몸체 42 : 땜납 볼
60 : 하프 바이어스 64 : 전도성 범프
[발명의 분야]
본 발명은 일반적인 반도체 장치, 특히 노출된 후부를 갖는 열적 강화된 패드 어레이 캐리어(pad array carrier)반도체 장치에 관한 것이다.
[발명의 배경]
반도체 장치는 여러 형태의 전자 제품, 휴대용 소비제품, 자동차, 직접회로 카드등에서 폭넓게 사용된다. 많은 적용분야에 있어서 반도체 장치의 주요 특징중의 하나는 반도체 다이 및 패키지를 수용하는 반도체 장치의 크기에 있다. 특히 장치의 푸트프린트(footprint) 또는 X-Y 차원을 소형으로 유지하고 장치의 프로파일 또는 Z 차원을 얇게 유지하는 것이 바람직하다. 플라스틱 캡슐에 싸인 패드 어레이 캐리어 반도체 장치의 발전은 종래의 납을 첨가한 패키지 이상의 장점을 제공한다. 이들 오버몰드 장치(overmolded devices)는 과도한 크기의 증가 없이도 큰 입력/출력(I/O) 밀도를 허용한다. 또한 상기 오버몰드 장치는 최근 응용분야에서 요구되는 표면 장착 패키지 이다.
플라스틱 캡슐에 싸인 패드 어레이 캐리어 반도체 장치의 일반 구조는 PC 보드 기판의 상부면상에 장착된 전도체 다이 및 PC 보드 기판의 하부면상에 부착된 다수의 땜납 볼을 포함한다. 상기 반도체 다이는 종래의 와이어 본드 또는 저 루프 와이어 본드에 의해 상기 PC 보드 기판상의 전도성 트레이스 패턴에 전기적으로 연결된다. 상기 반도체 장치는 상기 반도체 다이 및 와이어 본드를 보호하는 오버몰드 플라스틱 수지 패키지 몸체를 가지며, 그것은 상기 패키지 몸체가 그들을 완전히 덮기 위하여 상기 다이 및 상기 와이어 본드의 루프 높이보다 더욱 두꺼워야 한다는 사실을 의미한다. 얇은 반도체 장치, 적합하게는 10 내지 14mils(0.254 - 0,356㎜)사이의 두께를 갖는 반도체 장치는 장치의 프로파일을 낮게 유지하기 위하여 플라스틱 캡슐에 싸인 패드 어레이 캐리어 장치에서 사용된다.
소형의 플라스틱 캡슐에 싸인 패드 어레이 캐리어 반도체 장치로 인해 이러한 형태의 패키지가 점차 대중화 되고 있다. 그러나 상기 장치들의 형상은 열을 분산시키는데 한계가 있고 상기 장치의 열적 저항은 약 10。C/W 내지 40。C/W의 범위에 있게 된다. 그러나 장치가 빨라짐에 따라, 패키지 형상에 있어서의 열을 더욱 빨리 분산시킬 필요가 있게 된다. 상기 플라스틱 캡슐에 사인 어레이 캐리어에 패키지된 전형적인 고주파 장치는 마이크로 프로세서, 디지탈 신호 프로세서(DSPs) 및 응용 비 집적 회로(ASICs) 이다.
플라스틱 캡슐에 싸인 패드 어레이 캐리어 반도체 장치의 형상에 대한 또다른 잠재적 한계는 그의 두께에 있다. 많은 경우 소비재 휴대용품 응용 분야는 저 프로파일 장치를 요구한다. 상기와 같은 요구는, 반도체 웨이퍼 기술 경향이 웨이퍼 파손 문제를 감소시키기 위해 두꺼운 웨이퍼를 요구하기 때문에, 충족시키기 어렵게 된다. 두꺼워진 웨이퍼는 반도체 다이를 두껍게 하므로 패키지 몸체가 상기 다이 및 와이어 본드를 덮기 위해서는 더욱 두꺼워져야 한다. 전형적인 직경 200㎜(약 8in)의 비 박형 웨이퍼는 약 0.730 내지 0.765㎜ 의 두께를 가진다. 만약 비 박평 반도체 다이가 상기 플라스틱 캡슐로 싸인 장치에 수용된다면, 상기 장치의 두께는 약 0.38 내지 0.50㎜ 까지 증가하게 된다.
따라서 가늘어질 필요가 없는 반도체 다이를 수용하는 박형 장치로 됨과 동시에 열적 분산이 강화된 플라스틱 캡슐에 싸인 패드 어레이 캐리어 반도체 장치가 요구된다.
[발명의 요약]
본 발명은 노출된 실리콘 후부를 갖는 열적 강화된 패드 어레이 캐리어 반도체 장치 및 그의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 반도체 장치는 제 1 및 제 2 면을 갖는 PC 보드 기판과 상기 제 1 면으로부터 제 2 면으로 연장하는 전도성 트레이스 패턴을 제공함으로서 제조된다. 활성면, 비활성 후부 및 주변부를 갖는 반도체 다이는 상기 비활성 후부를 노출시키기 위해 기판의 제 1 면상에 플립(flip)-장착된다. 전기적으로 비전도성인 커플링 물질은 상기 반도체 다이의 활성면과 PC 보드 기판의 제 1 면 사이에 위치한다. 패키지 몸체는 반도체 다이의 주변부 둘레에 형성되며, 상기 패키지 몸체는 전도성 트레이스 패턴의 일부와 반도체 다이의 주변부를 지나 연장하는 상기 커플링 물질의 일부를 덮으며, 노출된 반도체 다이의 비활성 후부를 남긴다. 부가로 다수의 땜납 볼은 상기 기판의 제 2 면에 부착되며, 상기 다수의 땜납 볼은 전도성 트레이스 패턴에 전기적으로 연결된다. 본 발명은 또한 그 제조 방법에 상응하는 반도체 장치 구조를 제공한다.
여러 특징 및 장점들이 첨부 도면과 연관된 상세한 설명으로 부터 더욱 명백하게 되며, 여기서 특정하게 설명되지 않은 본 발명의 다른 실시예가 존재한다는 사실을 지적하고 싶다.
[적합한 실시예의 상세한 설명]
본 발명에 대해 도면을 참고하여 상세히 설명하겠다. 제 1 도 내지 제 6 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 장치(10)의 제조를 위한 진행단계를 도시한 단면도이며, 완성된 장치(10)는 제 6 도에 도시되어 있다. 제 1 도에 도시된 바와 같이, PC 보드 기판(12)은 각각 상기 기판(12)의 상부(제 1)면과 하부(제 2)면상에 전도성 트레이스(14, 15)패턴을 갖는다. 상기 PC 보드 기판(12)은 대표적으로 비스말레이미드-트리아진(BT) 수지로 제조되나, 다른 중합체들로 또한 사용된다. 상기 전도성 트레이스(14)패턴은 상기 기판(12)의 상부면으로부터 다수의 전도성 바이어스(16)을 통해 하부면상의 트레이스(15)에 전기적으로 연결된다. 전도성 바이어스(16)는 집중 바이어스(concentric vias)나 또는 오프셋 바이어스(offset vias)로 될 수 있으며, 외부의 전기적 연결은 상기 집중 바이어스에 직접 연결되거나 또는 상기 오프셋 바이어스에 전기적으로 연결되는 트레이스에 연결될 수 있다. 상기 전도성 트레이스(14, 15)패턴은 설명을 쉽게 하기 위하여 상기 기판(12)의 상부 및 하부면상의 연속층으로 도시했다. 상기 전도성 트레이스(14, 15) 패턴의 특수한 형태는 상기 반도체 장치에 따라 변화된다.
제 1 도에 있어서, 반도체 다이(18)는 플립-칩 결합에 의해 상기 PC 보드 기판(12)의 상부면상에 플립-장착된다. 반도체 다이(18)는 활성면(20), 비활성 후부(22) 및 주변부(24)를 가진다. 상기 비활성 후부(22)는 상기 반도체 다이(18)가 플립-장착됨에 따라 노출된다. 반도체 다이(18)는 다수의 땜납 범프(26)에 의해 전도성 트레이스(14) 패턴에 전기적으로 연결된다. 상기 직접 칩 부착 또는 플립-칩 결합방법은 본 기술에서 잘 공지되어 있다. 본 발명의 실시예에 있어서 플립-칩 결합을 사용함에 따른 장점은 와이어 본드 및 그의 와이어 루프에 대한 보호가 더이상 필요하지 않도록 종래의 와이어 본드가 제거된다는 점에 있다.
제 2 도에는 본 발명의 제 1 실시예의 제작을 위한 다음 진행 단계가 설명되어 있다. 상기 플립-칩 결합된 반도체 다이(18)를 갖는 기판(12)은 전기적으로 비전도성인 커플링 물질(28)로 불충분하게 채워진다. 커플링 물질(28)은 대표적으로 합성 유리로 채워진 에폭시 수지이나, 상기 물질에 한정되는 것은 아니다. 상기 충전재는 일부 반도체 장치에서 소프트 에러 장해를 야기할 수 있는 알파 입자 카운트를 제어하기 위한 대표적인 합성물이다. 일반적으로 본 기술에서 불충분하게 채워진 것으로 언급된 커플링 물질(28)은 그것이 응력 완충기 또는 응력 평형 장치로 작용하기 때문에 플립-칩 결합을 위하여 필수적이다. 상기 PC 보드 기판(12)의 열 팽창계수는 본질적으로 각각 60 ×10-7/℃ 대 26 ×10-7/℃와 유사한 비율로, 상기 실리콘 다이(18)의 열 팽창 계수와는 다르다. 따라서 상기 불충분하게 채워진 커플링 물질(28)은 상기 기판(12)과 반도체 다이(18) 사이의 열적 불일치를 감소시키기 위해 상기 두 극단 사이의 중간 정도의 열팽창 계수를 갖는다. 상기 불충분하게 채워진 커플링 물질(28)은 제 2 도에 도시된 바와같이 반도체 다이(18)의 주변부(24)를 지나 연장된다. 상기 물질(18)을 가질 때의 또 다른 장점은 상기 물질(18)이 수분, 염소, 플로린, 소듐 이온 또는 다른 오염이온과 같은 오염물질로부터 상기 반도체 다이(18)를 보호하도록 작용한다는데 있다.
제 3 도는 상기 기판(12)의 상부면상에 플립-장착된 반도체 다이(18)를 갖는 기판(12)이 패키지 몸체를 형성하기 위해 성형 공동부(30)내부에 위치되는 반도체 장치(10)제작에 있어서의 다음 진행단계를 도시한다. 상기 성형 공동부(30)는 판금 성형(도시되지 않음)의 성형 플레톤(32, 34 및 36)에 의해 한정된다. 테이프(38)층은 반도체 다이(18)의 비활성 후부(22)와 접촉하도록 상기 성형 공동부 내부에 위치된다. 상기 테이프(38)층은 성형시에 상기 다이 플레트(32, 34, 36)의 정상 클램프 압력이 상기 공동부(30)외부의 성형 혼합물의 범람을 방지하기에 충분하도록 얇다. 상기 테이프(38)의 점착은, 상기 성형 유니트가 성형 공동부(30)로부터 분출될 때 상기 테이프(38)가 상기 다이(18)의 비활성 후부(22)에 접착하도록, 상기 상부 성형 플레튼(32)보다 실리콘에 더욱 점착된다. 상기 테이프(38)는 상기 장치의 패키지 몸체와 실제로 같은 크기가 되어야 한다. 상기 테이프(38)는 최종 제품의 외형을 강화시키기 위해 상기 반도체 다이(18)의 비활성 후부(22)의 엣지 위로 성형 혼합물이 범람하는 것을 방지하기 위해 작용한다. 상기 다이(18)의 비활성 후부(22)상의 범람을 갖지 않기 위한 부가의 장점은 양호한 열 분산 통로가 상기 다이로부터 주위로 지속된다는 점이다. 상기 패키지 몸체는 대표적으로 에폭시 수지 성형 혼합물과 같은 수지 캡슐재로 제조되나, 반드시 그에 한정되지는 않는다. 종래의 전달 성형 장비는 상기 패키지 몸체를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 선택적으로 상기 패키지 몸체는 사출 성형 또는 유출 성형에 의해 제조될 수 있다. 상기 패키지 몸체는 오직 상기 기판(12)의 상부면상에만 형성되며, 따라서 "오버몰드" 또는 "오버몰딩"이 사용된다.
제 3 도에 도시된 바와같이, 상부 성형 플레튼(34)은 수직벽이라기 보다는 드래프트 각을 갖는 다소 테이퍼진 측벽을 갖는다. 테이퍼진 측벽은 본 발명을 실시하기 위해 요구되는 것이 아니며 상기 성형 용구로부터 오버몰드된 부분의 제거에 도움을 준다. 드래프트 각은 여러각도가 사용되나 약 3° 내 7° 사이의 범위가 대표적으로 사용된다. 또한 상기 하부 성형 플레튼(36)에 대한 2 개의 가능한 배치가 제 3 도에 도시되어 있다. 제 3 도의 왼쪽 반쪽은 상기 기판(12)이 리세스에 합치되도록 리세스를 형성하는 하부 성형 플레튼(36)을 나타낸다. 제 3 도의 오른쪽 반쪽은 평평하게 되고 또한 상기 기판(12)이 그 위에 위치되어 있는 하부 성형 플레튼(36)을 나타낸다. 상기 2 개의 배치는 상기 오버 몰딩이 완료되도록 한다.
제 4 도는 상기 반도체 장치에 대한 다른 성형 진행 단계를 도시한 단면도이다. 본 도면에서, 상기 성형 공동부(30)는 하부 성형 플레튼(36) 및 상부 성형 플레튼(39)에 의해 한정된다. 상기 성형 공동부 형상은 전달 성형 장비에 있어서 종래의 공동부 성형을 특징으로 한다. 또한, 상기 측벽은 상기 성형된 장치를 분리시키기 쉽게하기 위하여 테이퍼진다. 상기 하부 성형 플레튼(36)도 또한 제 3 도에 명백히 도시된 바와같이 리세스되거나 평평해지도록 표현된다. 상기 2 개의 형상은 적절한 오버몰딩이 일어나도록 한다.
제 5 도에 도시된 바와같이, 상기 성형 공동부(30) 형상에 적합한 패키지 몸체(40)는 오버몰딩 단계 이후 반도체 다이(18)의 주변부(24) 둘레에 형성된다. 패키지 몸체(40)는 테이퍼진 측벽을 갖는다. 상기 패키지 몸체(40)는 상기 PC 보드 기판(12)의 상부면상의 전도성 트레이스(14) 패턴의 일부와 상기 반도체 다이(18)의 주변부(24)뒤로 연장하는 불충분하게 채워진 커플링 물질(28)의 일부를 덮는다. 제 4 도에 도시된 바와같이, 상기 테이프(38)는 상기 패키지 몸체(40)의 상부면으로부터 제거된다. 상기 테이프(38)가 제거되면, 반도체 다이(18)의 비활성 후부(22)가 노출된다. 실리콘은 양호한 열 전도체이므로, 상기 비활성 후부(22)의 대기중의 노출은 패키지 몸체가 상기 반도체 다이를 완전히 덮는 유사 장치 이상으로 상기 최종 장치의 열적 분산을 강화한다. 현재의 형상에 있어서의 10°C/W로부터 새로운 형상을 갖는 1°C/W 에로의 열적 저항의 감소가 가능하다. 또한 감소된 열적 저항 통로의 사용을 위하여, 냉각기, 열 탱크 또는 냉각판이 열적 윤활유 또는 기타 적합한 방법으로 노출된 비활성 후부(22)에 직접 부착할 수 있다.
최종 열적 강화된 반도체 장치(10)를 위한 최종 진행단계가 제 6 도에 도시되어 있다. 다수의 땜납 볼(42)은 상기 PC 보드 기판(12)의 제 2 면에 부착된다. 상기 땜납 볼(42)은 납, 주석 또는 그들의 합금과 같은 전기 전도성 금속으로 제조될 수 있다. 상기 땜납 볼(42)은 전도성 트레이스(14) 패턴에 전기적으로 연결된다. 비록 상기 실예에서 전도성 트레이스(14)패턴이 상기 기판(12)의 상부면 및 하부면상의 연속 층으로서 설명되므로 상기 모든 땜납 볼(42)이 서로 전기적으로 연결된 것처럼 보일지라도, 상기 땜납 볼(42)은 상기 전도성 트레이스(14) 패턴이 각각의 땜납 볼(42)을 위한 전기 통로를 결정하기 때문에 서로 단락되지 않는다. 상기 전도성 트레이스(14) 패턴은 실예를 쉽게하기 위하여 오직 연속층으로 표현된다. 전도성 트레이스의 실제 패턴은 상기 반도체 장치에 의존하여 변화된다.
본 발명의 또 다른 실시예를 설명하는 기타의 특징은 장치(10)에 대해 상기에 언급된 바와같은 동일하거나 유사한 여러 소자들을 구체화한다. 따라서, 동일한 참고 부호는 동일 또는 대응 부위를 표시한다.
제 7 도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 장치에 대한 단면도이다. 본 실시예에 있어서, 반도체 장치(50)는 반도체 다이(18)의 주변부(24) 둘레에 패키지 몸체(52)를 갖는다. 패키지 몸체(52)는 또한 상기 장치의 강화된 열의 분산을 허용하도록 상기 반도체 다이(18)의 비활성 후부(22)를 노출시킨다. 상기 예에서, 상기 장치(50)가 제 6 도의 장치(10)에 있어서와 같이 노출된 엣지 톨로를 갖지 않도록, 패키지 몸체(52)는 또한 상기 PC 보드 기판(12)의 엣지로 연장된다. 또한, 패키지 몸체(52)는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위해 테이퍼진 측벽 대신에 수직 측벽을 갖는다.
제 8 도는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 장치(56)에 대한 단면도이다. 본 실시예에 있어서, 반도체 장치(56)는 부분 구형 상부면(58) 또는 패키지 몸체를 위한 제어된 캡슐부를 가진다. 부분 구형 상부면(58)은 상기 반도체 다이(18)의 주변주(24)를 둘러싸며, 다시 상기 장치의 강화된 열의 분산을 위해 노출된 다이(18)의 비활성 후부(22)를 수용한다. 부분 구형 상부면(58)은 충전된 에폭시 수지, 실리콘 및 우레탄과 같은 물질로 제조될 수 있으나, 반드시 상기 물질에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 실시예에 있어서 전도성 바이어스의 변화를 설명한다. 이전의 실시예에 있어서, 모든 바이어스(16)는 내부 바이어스가 되도록 도시되었다. 다시말하면, 상기 바이어스(16)는 상기 PC 보드 기판(12)의 내부에 위치된다. 제 8 도에 있어서, 하프 바이어스(60)는 상기 PC 보드 기판(12)의 엣지에 위치된다. 하프 바이어스가 장치에 존재하여야 하는 이유는, 기판들이 개별 장치로 개별화 되기 전에 패널 형상으로 제조되기 때문에 상기 PC 보드 기판은 일부 전도성 바이어스를 따라 절삭된다는데 있다. 또한 상기 하프 바이어스는 통로 이동을 쉽게하기 위해 존재한다.
제 9 도는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 또 다른 반도체 장치(62)에 대한 단면도이다. 본 실시예에 있어서 반도체 다이(18)는 플립-테이프 자동화 결속(TAB) 방법에 의해 상기 PC 보드 기판(12)의 상부면 위에 플립 장착된다. 상기 반도체 다이(18)는 그의 활성면(20)상에 다수의 전도성 범프(64)을 가지며, 상기 전도성 범프(64)는 상기 다이(18)의 활성면(20)상의 전기 접속 패드(도시되지 않음)에 전기적으로 연결된다. 상기 전도성 범프(64)는 종래의 TAB 외부 납결합(OLB) 방법에 의해 상기 PC 보드 기판(12)상의 전도성 트레이스(14) 패턴에 결합되는 다수의 전도성 접촉자(66)를 갖는다. 커플링 물질(68)은 상기 다이(18)의 활성면(20)과 상기 반도체 다이(18)를 위한 스탠드-오프(stand-off)를 제공하기 위해 상기 기판(12)의 상부면 사이에 위치된다. 커플링 물질(68)은 순수하며 전기적으로 부도체이다. 오버몰딩 공정시에 커플링 물질(68)은 다이(18)상에 가압되어 성형 공통부의 상부 성형 플래튼에 플러쉬됨에 따라 성형 공동부가 성형 혼합물로 채워질때 성형 플래시를 감소시키게된다. 상기 커플링 물질(68)에 의해 가해지는 압력은 또한 성형이 진행되는 장소에 상기 반도체 다이(18)를 유지시킨다. 커플링 물질(68)은 실리콘 고무 또는 실온 경화 고무(RTV)로 제조될 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 다이(18)의 활성면(20) 및 PC 보드 기판(12)의 상부면에 점착물(도시되지 않음)과 함께 가해질 수 있는 상기 커플링 물질(68)의 예비 성형물을 갖는 것도 가능하다. 상기 커플링 물질(68)은 OLB 단계 이전에 가해진다.
제 9 도에 도시된 바와같이, 상기 패키지 몸체(40)는 에폭시 수지 성형 혼합물과 같은 수지 캡슐재로 형성된다. 그러나 제 8 도에 설명된 것과 같은 부분 구형 상부면 패키지 몸체를 갖는 것도 가능하다. 상기 두 경우에 있어서, 상기 패키지 몸체는 강화된 열을 분산시키기 위해 노출되어 있는 다이(18)의 비활성 후부(22)를 남겨둔다.
상기 장치의 강화된 열을 분산시킴과 함께 본 발명의 실시예에 있어서의 한가지 중요한 장점은 두꺼운 반도체 다이가 최종 제품의 두께를 증가시키지 않고 사용될 수 있다는 점이다. 상기 패키지 몸체는 오버몰딩된 패드 어레이 캐리어에 있어서와 같이 상기 다이의 두께와 와이어 본드의 루프 높이를 완전히 덮을 필요가 없으며 신규 구성을 보호하는 와이어 본드 역시 필요가 없다. 또한 상기 패키지 몸체는 오직 상기 다이에다 커플링 물질을 더한 두께를 가지며, 더 두꺼울 필요가 없다. 따라서 본 실시예에 있어서 얇지않은 다이를 사용할 수가 있어 반도체 웨이퍼 처리를 양호히 행할 수 있다.
본 발명에 포함된 상기의 설명 및 도면들은 본 발명과 연관된 많은 장점을 증명한다. 특히, 종래의 기술과 장비를 이용하는 제조 과정으로 노출된 후부를 갖는 열적 강화된 오버몰드 반도체 장치를 제조할 수 있고 또한 얇지 않은 반도체 다이가 장치의 두께를 증가시키지 않고도 본 발명의 실시예와 관련하여 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 노출 후부를 갖는 열적 강화된 오버몰드 반도체 장치와 종래의 장치 기술과 관련된 문제점을 극복하는 제조 방법을 제공할 수 있으며 비록 본 발명이 특정 실시예에 관하여 설명 및 도시되었다 할지라도, 그것은 본 발명을 상기 도시된 실시예에 한정하려는 의도는 아니다. 본 기술에 숙련된 사람들은 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 한도내에서 여러 수정 및 변경이 가능하며 예를들어, PC 보드 기판상에 사용된 전도성 트레이스 패턴은 본 발명에 의해 한정되지 않는다. 상기 전도성 트레이스 패턴은 장치에 사용된 여러 반도체 다이의 유형과 형태에 의존한다. 또한 본 발명은 사용된 반도체 다이의 어떠한 특별한 종류나 수에 제한되지 않는다. 다수의 반도체 다이를 수용하는 기판은, 상기 다이의 비활성 후부가 패키지 몸체의 형성후에 노출되는 복합 칩 장치를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 또한 상기 패키지 몸체는 모든 다이를 위한 단일 패키지 몸체로 되거나 또는 각각의 다이를 위해 형성될 개별 패키지 몸체이어도 좋다. 또한, 반도체 다이를 플립-장착하기 위해, 그리고 상기 장치를 오버몰딩하기 위해 상술된것 이외의 다른 물질 및 방법들도 가능하다. 또한, 본 발명은 실리콘 반도체 장치에 한정되지 아니하고 비화갈륨과 같은 다른 형태의 반도체에 응용할 수 있다. 또한 상기에 특별히 도시된것 이상의 땜납 볼 형태가 본 발명을 실행하는데 있어서 적합할 수 있으며 또한 전기 전도성 중합체 볼은 외부 전기적 연결을 달성하기 위하여 땜납 볼 대신에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 의도는 첨부된 청구범위내에서 행해질 수 있는 모든 변화와 모방을 포함한다.

Claims (3)

  1. 제 1 및 제 2 면과 상기 각각의 제 1 및 제 2 면상에 제 1 및 제 2 전도성 트레이스(14, 15) 패턴을 갖는 PC 보드 기판(12)과; 활성면(20), 비활성 후부(22), 측벽 및 주변부(24)를 갖는 반도체 다이(18)와; 상기 반도체 다이의 활성면 및 PC 보드 기판의 제 1 면 사이에 있는 전기적으로 비전도성인 커플링 물질(28)과; 상기 반도체 다이의 주변부 둘레의 패키지 몸체(40)와; 상기 PC 보드 기판의 제 2 면상의 제 2 전도성 트레이스(15)패턴에 물리적으로 부착된 다수의 땜납 볼(42)을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 패턴은 전기적으로 상호 연결되고, 상기 기판은 제 1 열팽창 계수를 가지는 것과, 상기 반도체 다이는 상기 비활성 후부를 노출시키기 위해 PC 보드 기판의 제 1 면상에 플립-장착되며 상기 제 1 전도성 트레이스(14) 패턴에 결합되고, 상기 반도체 다이는 제 2 열팽창 계수를 갖는 것과, 상기 커플링 물질은 상기 반도체 다이 활성면의 한 중심부를 덮으나 반도체 다이 측벽의 본체부는 덮지 않으며, 상기 커플링 물질은 대체로 제 1 및 제 2 열팽창 계수의 평균에 상당하는 제 3 열팽창 계수를 가지는 것과; 상기 패키지 몸체는 상기 PC 보드 기판의 제 1 면상의 제 1 전도성 트레이스 패턴의 일부와 상기 반도체 다이의 주변부를 넘어 연장하는 커플링 물질의 일부를 덮으며, 발생된 열을 분산시키기 위해서 노출되어 있는 반도체 다이의 비활성 후부를 남겨두고, 상기 다수의 땜납 볼의 일부는 상기 반도체 장치를 위한 외부 전기 연결부를 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치(10).
  2. 제 1 및 제 2 면과 상기 각각의 제 1 및 제 2 면상에 제 1 및 제 2 전도성 트레이스(14, 15)패턴을 갖는 PC 보드 기판(12)과; 제 1 단부에서 상기 PC 보드 기판의 제 1 면상의 제 1 전도성 트레이스 패턴에 외부-납 결합된 다수의 전도성 TAB 접촉자(66)와; 활성면(20), 비활성 후부(22), 측벽 및 주변부(24)를 갖는 반도체 다이(18)와; 스탠드-오프를 제공하기 위해 상기 반도체 다이의 활성면과 PC 보드 기판의 제 1 면 사이에 위치되는 예비 형성된 전기적으로 비전도성인 커플링 물질(68)과; 상기 반도체 다이의 주변부 둘레의 패키지 몸체(40)와; 상기 PC 보드 기판의 제 2 면상의 제 2 전도성 트레이스 패턴에 물리적으로 부착된 다수의 땜납 볼(42)을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 패턴은 전기적으로 상호 연결되는 것과, 상기 반도체 다이는 비활성 후부를 노출시키기 위하여 상기 PC 보드 기판의 제 1 면상에 플립-장착되며, 상기 다수의 전도성 TAB 접촉자의 제 2 단부는 상기 제 1 전도성 트레이스 패턴에 반도체 다이를 전기적으로 결합시키기 위해 상기 활성면에 플립-TAB 내부-납 결합되는 것과, 상기 커플링 물질은 상기 반도체 다이 활성면의 적어도 한 중심부를 덮으나 상기 반도체 다이 측벽의 본체부는 덮지 않는 것과, 상기 패키지 몸체는 상기 반도체 다이의 측벽과, 다수의 전도성 TAB 접촉자, 및 상기 기판의 제 1 면상의 제 1 전도성 트레이스 패턴의 일부를 덮으며, 발생된 열을 분산시키기 위해서 노출되어 있는 반도체 다이의 비활성 후부를 남겨두는 것과, 상기 다수의 땜납 볼의 적어도 일부는 상기 반도체 장치를 위한 외부 전기적 연결부를 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치(62).
  3. 제 1 열팽창 계수, 제 1 및 제 2 면과, 상기 각각의 제 1 및 제 2 면상에 제 1 및 제 2 전도성 트레이스(14, 15)패턴을 갖는 PC 보드 기판(12)을 제공하는 단계와; 제 2 열팽창 계수, 활성면(20), 비활성 후부(22), 측벽 및 주변부(24)를 갖는 반도체 다이(18)를 제공하는 단계와; 상기 반도체 다이를 상기 PC 기판의 제 1 면상의 제 1 전도성 트레이스(14)패턴에 전기적으로 결합시키는 단계와; 대체로 제 1 및 제 2 열팽창 계수의 평균에 상당하는 제 3 열팽창 계수를 갖는 전기적으로 비전도성인 커플링 물질(28)을 상기 반도체 다이의 활성면과 PC 보드 기판의 제 1 면 사이에 위치시키는 단계와; 패키지 몸체(58)를 상기 반도체 다이의 주변부 둘레에 형성시키는 단계 및; 다수의 땜납 볼(42)을 상기 PC 기판의 제 2 면상의 제 2 전도성 트레이스 패턴에 부착시키는 단계를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 패턴은 전기적으로 연결되는 것과, 상기 반도체 다이의 비활성 후부는 노출되는 것과, 상기 커플링 물질은 상기 반도체 다이 활성면의 적어도 한 중심부를 덮으나 상기 반도체 다이 측벽의 본체부는 덮지 않는 것과, 상기 패키지 몸체는 상기 제 1 전도성 트레이스 패턴의 일부와, 상기 반도체 다이의 주변부를 넘어 연장하는 커플링 물질의 일부를 덮으며, 발생된 열을 분산시키기 위해서 노출되어 있는 반도체 다이의 비활성 후부를 남겨두는 것과, 상기 다수의 땜납 볼의 적어도 일부는 상기 반도체 장치를 위한 외부 전기적 연결부를 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치(56)의 제조 방법.
KR1019930017979A 1992-11-03 1993-09-08 노출 후부를 갖는 열적 강화된 반도체 장치 및 그 제조방법 Expired - Lifetime KR100280762B1 (ko)

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