KR20000066097A - Chip scale package and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 칩 스캐일 패키지 및 그의 제조 방법을 개시한다. 개시된 본 발명은, 반도체 칩의 표면에 세라믹 기판이 부착된다. 세라믹 기판에는 반도체 칩의 본딩 패드를 노출시키는 개구부가 형성된다. 또한, 세라믹 기판의 개구부 양측벽에 단차부가 형성된다. 세라믹 기판의 상부면에는 볼 랜드가 형성된다. 볼 랜드와 단차부 저면 사이를 연결하는 금속 패턴이 세라믹 기판에 내장된다. 단차부 저면에 위치된 금속 패턴의 일단이 금속 와이어로 노출된 본딩 패드에 전기적으로 연결된다. 세라믹 기판의 개구부가 세라믹 기판의 상부면과 동일 높이로 도포되는 봉지제에 의해 몰딩된다. 금속 패턴의 타단이 노출된 볼 랜드에 솔더 볼이 형성된다.The present invention discloses a chip scale package and a method of manufacturing the same. In the disclosed invention, a ceramic substrate is attached to a surface of a semiconductor chip. Openings are formed in the ceramic substrate to expose the bonding pads of the semiconductor chip. In addition, a stepped portion is formed on both side walls of the opening of the ceramic substrate. A ball land is formed on the upper surface of the ceramic substrate. A metal pattern connecting the ball land and the bottom of the stepped portion is embedded in the ceramic substrate. One end of the metal pattern located at the bottom of the stepped portion is electrically connected to the bonding pad exposed by the metal wire. The opening of the ceramic substrate is molded by an encapsulant applied at the same height as the upper surface of the ceramic substrate. Solder balls are formed on the ball land where the other end of the metal pattern is exposed.
Description
본 발명은 칩 스캐일 패키지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a chip scale package and a method of manufacturing the same.
반도체 패키지는 소형화, 고속화, 고기능화라는 전자 기기의 요구에 대응하기 위해, 새로운 형태가 계속해서 개발되어 종류가 다양해 지고 있다. 거기에 전자 기기의 용도에 대응하여 반도체 패키지의 적절한 사용이 중요하게 되었다. 메모리 반도체 제품에 있어서는 패키지의 소형, 박형화가 중요한 과제이며, 메모리로서는 대용량의 반도체 칩을 고밀도로 패키징하고 싶다는 요구가 강하다. 이러한 관점에서 1.0 mm 두께를 갖는 TSOP(thin small outlead package)와 같은 패키지가 개발되었다.In order to meet the demands of electronic devices such as miniaturization, high speed, and high functionality, semiconductor packages have been continuously developed in new forms and diversified types. In addition, the proper use of semiconductor packages has become important in response to the use of electronic devices. In memory semiconductor products, the miniaturization and thinning of packages is an important subject, and as a memory, there is a strong demand for high-density packaging of large-capacity semiconductor chips. In this respect, a package such as a thin small outlead package (TSOP) with a thickness of 1.0 mm has been developed.
그러나, 기존의 패키지는 그 크기가 너무 크기 때문에, 최근에는 경박단소의 추세에 따라 반도체 칩 정도의 크기를 갖는 칩 스캐일 패키지가 개발되었다.However, since the existing package is too large in size, a chip scale package having a size similar to that of a semiconductor chip has recently been developed in accordance with the trend of light and thin.
칩 스캐일 패키지는 패키지의 크기를 칩의 크기로 설정할 수 있다는 장점이 있기 때문에, 경박단소화되는 패키지 경향에 따라 연구가 계속되고 있는 추세이다. 이러한 칩 스캐일 패키지 중 패턴 테이프를 이용한 종래의 칩 스캐일 패키지를 제조하는 방법 및 구조의 2가지 예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.Chip scale packages have the advantage that the size of the package can be set to the size of the chip, the research is being continued in accordance with the trend of light and short package. Two examples of a method and structure for manufacturing a conventional chip scale package using a pattern tape among such chip scale packages are shown in FIGS. 1 and 2.
먼저, 도 1에서는, 반도체 칩(1) 상부에 완충제(4)를 매개로 패턴 필름(3)이 접착되어 있고, 패턴 필름(3)의 금속 패턴과 반도에 칩(1)의 패드(2)가 금속 와이어(5)에 의해 연결되어 있다. 반도체 칩(1)과 패턴 필름(3) 사이는 절연층(6)이 코팅되어 있고, 절연층(6)에서 노출된 패턴 필름(3)의 볼 랜드에 솔더 볼(7)이 마운트되어 있다.First, in FIG. 1, the pattern film 3 is adhered to the upper portion of the semiconductor chip 1 via the buffer 4, and the pad 2 of the chip 1 is attached to the metal pattern of the pattern film 3 and the peninsula. Is connected by the metal wire 5. The insulating layer 6 is coated between the semiconductor chip 1 and the pattern film 3, and the solder balls 7 are mounted on the ball lands of the pattern film 3 exposed from the insulating layer 6.
한편, 도 2에서는, 반도체 칩(10)의 패드(11)에 범프(12)가 형성되어 있고, 범프(12)가 노출되도록 반도체 칩(10) 표면에 절연층(13)이 코팅되어 있다. 절연층(13)상에 패턴 필름(14)이 접착되어서, 그의 금속 패턴이 범프(12)에 연결되어 있다. 패턴 필름(14)의 볼 랜드에 솔더 볼(15)이 마운트되어 있다.Meanwhile, in FIG. 2, bumps 12 are formed on the pads 11 of the semiconductor chip 10, and the insulating layer 13 is coated on the surface of the semiconductor chip 10 to expose the bumps 12. The pattern film 14 is adhere | attached on the insulating layer 13, and the metal pattern is connected to the bump 12. FIG. The solder ball 15 is mounted on the ball land of the pattern film 14.
그런데, 도 1 및 도 2에 도시된 패키지들은, 먼저 패턴 필름에 개개로 분리된 반도체 칩을 부착하여 패키징 공정을 실시해야 하기 때문에, 현재 패키지 개발 방향인 웨이퍼 레벨에서 패키징 공정을 실시할 수 없는 문제점이 있다.However, in the packages shown in FIGS. 1 and 2, the packaging process must be performed by first attaching the semiconductor chips separately to the pattern film, so that the packaging process cannot be performed at the wafer level, which is the direction of current package development. There is this.
또한, 대부분 폴리이미드로 이루어진 패턴 필름은 그의 재질이 반도체 칩과 열팽창 계수가 크게 차이가난다. 이로 인하여, 반도체 칩 구동시 발생되는 열에 의해 패턴 필름에 크랙이 발생되는 경우가 많았다.Moreover, the pattern film which mostly consists of polyimides differs significantly in the material of a semiconductor chip from a thermal expansion coefficient. For this reason, the crack generate | occur | produced in the pattern film in many cases by the heat generate | occur | produced when driving a semiconductor chip.
그리고, 솔더 볼을 형성하는 방법 중에서 가장 대표적이면서 신뢰성이 우수한 방법은 페이스트 솔더를 볼 랜드에 도포하고, 이를 적외선을 이용한 리플로우 공정을 통해 솔더 볼을 형성하는 것이다. 그러나, 종래에는 볼 랜드가 신축성 또는 유동성을 갖는 패턴 필름에 형성된다. 이러한 특성을 갖는 패턴 필름에 페이스트 솔더를 도포하여 리플로우 공정을 실시하게 되면, 상하로 신축되는 패턴 필름으로 인해서 각각의 솔더 볼 높이가 일정하지 못하게 되는 사태가 발생된다. 솔더 볼 높이가 일정하지 않다는 것은, 높이가 낮은 솔더 볼은 기판에 실장되지 못하게 된다는 것을 의미한다. 그러므로, 종래에는 상기된 방법을 채택하지 못하고, 동일한 높이로 미리 제작된 개개의 솔더 볼을 직접 각 볼 랜드에 마운트시킨 후, 리플로우 공정으로 볼 랜드에 접착시켜야 하는 불편함이 있었다.The most representative and reliable method of forming solder balls is to apply paste solder to the ball lands, and to form solder balls through a reflow process using infrared rays. However, conventionally, ball lands are formed in a pattern film having elasticity or fluidity. When a paste solder is applied to a pattern film having such characteristics and a reflow process is performed, a situation arises in which the height of each solder ball is not constant due to the pattern film being stretched up and down. Inconsistent solder ball height means that lower height solder balls are not mounted on the substrate. Therefore, conventionally, the above-described method is not adopted, and there are inconveniences in that each solder ball prepared in advance at the same height is directly mounted on each ball land, and then bonded to the ball land by a reflow process.
아울러, 반도체 칩은 구동중에 매우 높은 열을 발생시키게 되는데, 종래에는 이 열을 외부로 용이하게 발산시킬 수가 없었다. 그 이유는, 패턴 필름의 열전도성이 우수하지 못하기 때문이다. 따라서, 종래에는 열 발산을 위해 히트 싱크를 별도로 구비시켜야 하는 단점이 있다.In addition, the semiconductor chip generates very high heat during driving, and conventionally, this heat cannot be easily dissipated to the outside. This is because the thermal conductivity of the pattern film is not excellent. Therefore, in the related art, a heat sink must be separately provided for heat dissipation.
따라서, 본 발명은 종래의 칩 스캐일 패키지가 안고 있는 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 웨이퍼 레벨에서 패키징 공정을 실시할 수 있는 칩 스캐일 패키지 및 그의 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a chip scale package and a method of manufacturing the same, which are designed to solve various problems of the conventional chip scale package.
본 발명의 다른 목적은, 패턴 필름 대신에 반도체 칩과 열팽창 계수가 차이가 별로 나지 않는 부재를 적용하여, 반도체 칩에서 발생되는 고열로 인한 크랙의 발생이 방지하는데 있다.Another object of the present invention is to prevent the occurrence of cracks due to high heat generated in the semiconductor chip by applying a member in which the semiconductor chip and the coefficient of thermal expansion are not very different in place of the pattern film.
본 발명의 또 다른 목적은, 페이스트 형태의 솔더를 이용해서 높이가 균일한 솔더 볼을 형성할 수 있게 하는데 있다.Still another object of the present invention is to be able to form a solder ball with a uniform height using a paste-type solder.
본 발명의 부가적인 목적은, 별도의 히트 싱크를 구비하지 않고도 열발산이 매우 용이하게 하는데 있다.An additional object of the present invention is to make heat dissipation very easy without providing a separate heat sink.
도 1 및 도 2는 종래의 패키지의 2가지 유형을 나타낸 단면도.1 and 2 are cross-sectional views showing two types of conventional packages.
도 3a는 본 발명의 실시예 1에 따른 패키지에 적용되는 세라믹 기판을 나타낸 평면도.Figure 3a is a plan view showing a ceramic substrate applied to the package according to the first embodiment of the present invention.
도 3b는 도 3a의 Ⅲb-Ⅲb 선을 따라 취한 세라믹 기판의 종단면도.3B is a longitudinal cross-sectional view of the ceramic substrate taken along line IIIb-IIIb of FIG. 3A.
도 4 내지 도 7은 실시예 1에 따른 칩 스캐일 패키지를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도.4 to 7 are sectional views sequentially showing a method of manufacturing a chip scale package according to the first embodiment.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 칩 스캐일 패키지를 나타낸 단면도.8 is a sectional view showing a chip scale package according to a second embodiment of the present invention.
도 9은 본 발명의 실시예 3에 따른 칩 스캐일 패키지를 나타낸 단면도.9 is a sectional view showing a chip scale package according to a third embodiment of the present invention.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawing-
20 ; 반도체 칩 21 ; 본딩 패드20; Semiconductor chip 21; Bonding pads
30 ; 세라믹 기판 31 ; 개구부30; Ceramic substrate 31; Opening
32 ; 단차부 33 ; 볼 랜드32; Stepped portion 33; Boland
34 ; 금속 패턴 40 ; 접착제34; Metal pattern 40; glue
50 ; 봉지제 60 ; 솔더 볼50; Sealing agent 60; Solder ball
70 ; 금속 와이어 80 ; 봉합판70; Metal wire 80; Suture plate
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 칩 스캐일 패키지는 다음과 같은 구성으로 이루어진다.In order to achieve the above object, the chip scale package according to the present invention has the following configuration.
반도체 칩의 표면에 세라믹 기판이 부착된다. 세라믹 기판에는 반도체 칩의 본딩 패드를 노출시키는 개구부가 형성된다. 또한, 세라믹 기판의 개구부 양측벽에 단차부가 형성된다. 세라믹 기판의 상부면에는 볼 랜드가 형성된다. 볼 랜드와 단차부 저면 사이를 연결하는 금속 패턴이 세라믹 기판에 내장된다. 단차부 저면에 위치된 금속 패턴의 일단이 금속 와이어로 노출된 본딩 패드에 전기적으로 연결된다. 세라믹 기판의 개구부가 세라믹 기판의 상부면과 동일 높이로 도포되는 봉지제에 의해 몰딩된다. 금속 패턴의 타단이 노출된 볼 랜드에 솔더 볼이 형성된다.A ceramic substrate is attached to the surface of the semiconductor chip. Openings are formed in the ceramic substrate to expose the bonding pads of the semiconductor chip. In addition, a stepped portion is formed on both side walls of the opening of the ceramic substrate. A ball land is formed on the upper surface of the ceramic substrate. A metal pattern connecting the ball land and the bottom of the stepped portion is embedded in the ceramic substrate. One end of the metal pattern located at the bottom of the stepped portion is electrically connected to the bonding pad exposed by the metal wire. The opening of the ceramic substrate is molded by an encapsulant applied at the same height as the upper surface of the ceramic substrate. Solder balls are formed on the ball land where the other end of the metal pattern is exposed.
여기서, 본딩 패드가 반도체 칩의 중앙에 배치되면, 세라믹 기판의 개구부도 중앙에 형성되고, 양측으로 배치된다면 개구부도 양측에 형성된 2개로 구성된다. 또한, 세라믹 기판과 반도체 칩 사이로 수분 침투를 방지하기 위해서, 세라믹 기판의 양측면도 봉지제로 몰딩되는 것이 바람직하다. 그리고, 세라믹 기판의 개구부를 봉지제로 몰딩하는 대신에, 개구부를 차폐하는 봉합판을 세라믹 기판의 상부면에 동일 높이로 설치할 수도 있다.Here, when the bonding pad is disposed at the center of the semiconductor chip, the opening of the ceramic substrate is also formed at the center, and if the bonding pad is disposed at both sides, the bonding pad is composed of two formed at both sides. In addition, in order to prevent moisture penetration between the ceramic substrate and the semiconductor chip, it is preferable that both sides of the ceramic substrate are also molded with an encapsulant. Instead of molding the opening of the ceramic substrate with an encapsulant, a sealing plate for shielding the opening may be provided at the same height on the upper surface of the ceramic substrate.
상기와 같은 구성으로 이루어진 칩 스캐일 패키지를 제조하는 방법은 다음과 같다.A method of manufacturing a chip scale package having the above configuration is as follows.
먼저, 개구부를 갖고, 개구부의 양측벽에 단차부가 형성되며, 상부면에는 볼 랜드가 형성되고, 내부에는 단차부 저면과 볼 랜드를 잇는 금속 패턴이 내장된 세라믹 기판을 준비한다. 이러한 세라믹 기판을 복수개의 반도체 칩이 구성된 웨이퍼 전체 표면에 접착제를 매개로 부착하여, 반도체 칩의 본딩 패드가 개구부를 통해 노출되도록 한다. 금속 와이어로 본딩 패드와 단차부 저면에 위치된 금속 패턴의 일단을 전기적으로 연결한다. 개구부를 봉지제로 몰딩하거나, 또는 개구부를 봉합판으로 차폐한다. 이어서, 세라믹 기판의 볼 랜드에 페이스트 형태의 솔더를 도포하고, 적외선을 이용한 리플로우 공정을 실시하여 각 볼 랜드에 솔더 볼을 형성한다. 웨이퍼를 스크라이브 라인을 따라 절단하여, 개개의 패키지로 분리한다.First, a ceramic substrate having an opening, a stepped portion is formed on both side walls of the opening, a ball land is formed on the upper surface, and a metal pattern is formed inside the bottom surface of the stepped portion and the ball land. The ceramic substrate is attached to the entire surface of the wafer including the plurality of semiconductor chips through an adhesive so that the bonding pad of the semiconductor chip is exposed through the opening. The metal wire electrically connects the bonding pad and one end of the metal pattern located at the bottom of the stepped portion. The opening is molded with encapsulant or the opening is shielded with a sealing plate. Subsequently, a paste-type solder is applied to the ball lands of the ceramic substrate, and a reflow process using infrared rays is performed to form solder balls on each ball land. The wafer is cut along the scribe line and separated into individual packages.
상기된 본 발명의 구성에 의하면, 종래의 패턴 필름 대신에 강체인 세라믹 기판이 사용되므로, 웨이퍼 레벨에서 패키징 공정이 가능하게 된다. 또한, 솔더 볼을 균일한 높이로 형성할 수가 있고, 열전도성이 우수한 세라믹 기판에 의해 반도체 칩에서 발생되는 고열이 용이하게 외부로 발산된다.According to the configuration of the present invention described above, since a rigid ceramic substrate is used instead of the conventional pattern film, the packaging process is possible at the wafer level. In addition, the solder balls can be formed to have a uniform height, and the high heat generated in the semiconductor chip is easily dissipated to the outside by the ceramic substrate having excellent thermal conductivity.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention Preferred embodiments of the present invention will now be described based on the accompanying drawings.
[실시예 1]Example 1
도 3a는 본 발명의 실시예 1에 따른 패키지에 적용되는 세라믹 기판을 나타낸 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 Ⅲb-Ⅲb 선을 따라 취한 세라믹 기판의 종단면도이며, 도 4 내지 도 7은 실시예 1에 따른 칩 스캐일 패키지를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도이다.3A is a plan view showing a ceramic substrate applied to a package according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 3B is a longitudinal cross-sectional view of the ceramic substrate taken along line IIIb-IIIb of FIG. 3A, and FIGS. 4 to 7 are embodiments. 1 is a cross-sectional view sequentially illustrating a method of manufacturing a chip scale package according to FIG. 1.
먼저, 본 발명에서는 종래의 패턴 필름 대신에 강체의 기판(30), 본 실시예들에서는 세라믹 재질의 기판(30)이 사용된다. 세라믹 기판(30)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 중앙을 따라 형성된 개구부(31)를 갖는다. 개구부(31)의 위치는 이후에 설명되는 반도체 칩의 본딩 패드 위치에 따라 가변된다. 즉, 본 실시예 1에서 적용되는 반도체 칩은 본딩 패드가 중앙을 따라 배치되므로, 이에 따라 개구부(31)도 세라믹 기판(30)의 중앙에 형성된다. 따라서, 본딩 패드가 반도체 칩의 양측에 배치된다면, 개구부(31)는 세라믹 기판(30)의 양측에 배치되는 한 쌍으로 구성될 것이다.First, in the present invention, instead of the conventional pattern film, a rigid substrate 30, and in this embodiment, a ceramic substrate 30 is used. The ceramic substrate 30 has an opening 31 formed along the center, as shown in FIGS. 3A and 3B. The position of the opening 31 is varied according to the bonding pad position of the semiconductor chip described later. That is, in the semiconductor chip applied in the first embodiment, since the bonding pads are disposed along the center, the opening 31 is also formed in the center of the ceramic substrate 30. Therefore, if the bonding pads are disposed on both sides of the semiconductor chip, the openings 31 will be composed of a pair disposed on both sides of the ceramic substrate 30.
세라믹 기판(30)의 개구부(31) 양측벽에 단차부(32)가 형성된다. 또한, 세라믹 기판(30)의 상부면에 소정 크기 및 형상의 홈이 형성되어, 이 홈이 솔더 볼이 형성되는 볼 랜드(33)가 된다. 볼 랜드(33)의 형상은 뒤집어진 원뿔대나 사각뿔대인 것이 바람직하다. 볼 랜드(33)와 단차부(32)의 저면은 금속 패턴(34)에 의해 전기적으로 연결된다. 금속 패턴(34)은 그의 일단이 단차부(32)의 저면에 위치되고, 세라믹 기판(30) 내부를 통과해서 타단이 볼 랜드(33)에 위치된다. 금속 패턴(34)의 재질로는 금, 은, 니켈, 인듐, 주석, 인듐/주석 합금 중의 어느 하나가 선택될 수 있다. 또한, 금속 패턴(34)의 타단, 즉 볼 랜드(33)에 배치된 부분이 솔더 볼과 전기적 접착력이 강화되도록 하기 위해서, 볼 랜드(33)에 주석/납, 납/니켈/금, 구리/니켈/금, 구리/니켈/크롬/금, 구리/니켈/코발트/금, 구리/니켈/금/주석, 구리/니켈/크롬/금/주석, 또는 구리/니켈/코발트/금/주석 중에 선택된 합금이 도금되는 것이 바람직하다.A step portion 32 is formed on both side walls of the opening 31 of the ceramic substrate 30. In addition, grooves of a predetermined size and shape are formed in the upper surface of the ceramic substrate 30, and the grooves become ball lands 33 in which solder balls are formed. The shape of the ball land 33 is preferably an inverted truncated cone or a square truncated truncated cone. The ball land 33 and the bottom of the stepped portion 32 are electrically connected by the metal pattern 34. One end of the metal pattern 34 is positioned at the bottom of the stepped portion 32, and the other end is positioned at the ball land 33 through the inside of the ceramic substrate 30. As the material of the metal pattern 34, any one of gold, silver, nickel, indium, tin, and indium / tin alloy may be selected. In addition, the other end of the metal pattern 34, that is, the portion disposed on the ball land 33, has a tin / lead, lead / nickel / gold, copper / Selected from nickel / gold, copper / nickel / chrome / gold, copper / nickel / cobalt / gold, copper / nickel / gold / tin, copper / nickel / chrome / gold / tin, or copper / nickel / cobalt / gold / tin It is preferred that the alloy is plated.
이러한 구조로 이루어진 세라믹 기판(30)을 이용해서 칩 스캐일 패키지를 제조하는 방법을 도 4 내지 도 7을 참고로 하여 상세히 설명한다.A method of manufacturing a chip scale package using the ceramic substrate 30 having such a structure will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 7.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수개의 반도체 칩(20)이 구성된 웨이퍼의 각 스크라이브 라인을 부분 식각하여 홈(22)을 형성한다. 웨이퍼 전체 표면에 접착제(40)을 평탄하게 도포한다. 접착제(40)는 홈(22)에는 다른 부분보다 두껍게 도포되어서, 홈(22)을 완전히 매립하게 된다. 이와 같이, 웨이퍼의 스크라이브 라인에 홈(22)을 형성하고, 이 홈(22)에 접착제(40)를 도포하는 이유는, 웨이퍼를 개개로 절단한 후, 각 반도체 칩(20)의 측면이 노출되지 않도록 하여, 외부로부터의 수분 침투를 방지하기 위함이다. 그런 다음, 접착제(40) 전체 표면에 감광막을 도포하고, 이 감광막에 대한 노광 및 현상 공정을 실시하여 감광막 패턴으로 형성한다. 이 감광막 패턴을 식각 마스크로 하여 접착제(40)를 식각하므로써, 본딩 패드(21)를 접착제(40)로부터 노출시킨다.First, as shown in FIG. 4, each scribe line of a wafer having a plurality of semiconductor chips 20 is partially etched to form grooves 22. The adhesive 40 is applied evenly to the entire surface of the wafer. The adhesive 40 is applied to the groove 22 thicker than other portions, so that the groove 22 is completely filled. In this way, the groove 22 is formed in the scribe line of the wafer, and the reason why the adhesive 40 is applied to the groove 22 is that the side surfaces of the semiconductor chips 20 are exposed after cutting the wafer individually. This is to prevent the penetration of moisture from the outside. Thereafter, a photosensitive film is applied to the entire surface of the adhesive 40, and the photosensitive film is exposed and developed to form a photosensitive film pattern. The bonding pads 21 are exposed from the adhesive 40 by etching the adhesive 40 using this photosensitive film pattern as an etching mask.
이어서, 미리 준비된 세라믹 기판(30)을 접착제(40)를 매개로 웨이퍼상에 부착한다. 이때, 세라믹 기판(30)의 개구부(31)를 통해 각 반도체 칩(20)의 본딩 패드(21)가 외부로 노출된다. 또한, 홈(22)에 도포된 접착제(40) 부분도 세라믹 기판(30)의 사이를 통해서 외부로 노출된다.Subsequently, the ceramic substrate 30 prepared in advance is attached onto the wafer via the adhesive 40. In this case, the bonding pads 21 of the semiconductor chips 20 are exposed to the outside through the openings 31 of the ceramic substrate 30. In addition, the portion of the adhesive 40 applied to the grooves 22 is also exposed to the outside through the ceramic substrate 30.
그런 다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 단차부(32)의 저면에 위치된 금속 패턴(34)의 일측과 본딩 패드(21)를 금속 와이어(70)로 전기적으로 연결한다. 그리고, 개구부(31)와 각 세라믹 기판(30) 사이 부분에 세라믹 기판(30)의 상부면과 동일 높이로 봉지제(50)를 충진하고, 봉지제(50)를 경화시킨다. 이어서, 세라믹 기판(30)의 볼 랜드(33)에 페이스트 형태의 솔더를 도포하고, 이 솔더를 적외선을 이용한 리플로우 공정을 통해서 구 형태인 솔더 볼(60)로 형성한다. 여기서, 리플로우 공정시, 세라믹 기판(30)은 신축성 및 유동성이 없는 강체이므로 편평한 상태로 항상 유지될 수가 있기 때문에, 각 솔더 볼(60)이 균일한 높이로 형성될 수가 있게 된다. 그러므로, 패키지의 실장성이 향상된다.Then, as shown in FIG. 5, one side of the metal pattern 34 positioned on the bottom surface of the step portion 32 and the bonding pad 21 are electrically connected to each other by the metal wire 70. The encapsulant 50 is filled in the portion between the opening 31 and each ceramic substrate 30 at the same height as the upper surface of the ceramic substrate 30, and the encapsulant 50 is cured. Subsequently, a paste-type solder is applied to the ball lands 33 of the ceramic substrate 30, and the solder is formed into a spherical solder ball 60 through a reflow process using infrared rays. Here, in the reflow process, since the ceramic substrate 30 is a rigid body without elasticity and fluidity, it can be always maintained in a flat state, and thus each solder ball 60 can be formed to have a uniform height. Therefore, the package mountability is improved.
그런 다음, 도 6과 같이, 홈(22)에 도포된 접착제(40)가 노출될 때까지 웨이퍼의 후면을 연마하여, 웨이퍼의 소정 두께를 제거한다. 이어서, 각 세라믹 기판(30)의 양측면, 즉 각 세라믹 기판(30)의 측면과 봉지제(50) 사이의 경계면을 따라 절단하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 개개의 패키지로 분리한다. 도 7에 도시된 칩 사이즈 패키지는, 세라믹 기판(30)의 양측면이 외부로 노출되어 열발산이 매우 용이하고, 반면에 반도체 칩(20)의 양측은 수분 침투를 방지하기 위해 접착제(40)로 막힌 구조이다.Then, as shown in FIG. 6, the backside of the wafer is polished until the adhesive 40 applied to the grooves 22 is exposed, thereby removing a predetermined thickness of the wafer. Subsequently, both sides of each ceramic substrate 30, that is, the side surface of each ceramic substrate 30 and the interface between the encapsulant 50 are cut along and separated into individual packages as shown in FIG. 7. In the chip size package shown in FIG. 7, both sides of the ceramic substrate 30 are exposed to the outside, and heat dissipation is very easy. On the other hand, both sides of the semiconductor chip 20 are coated with an adhesive 40 to prevent moisture penetration. It is a blocked structure.
[실시예 2]Example 2
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 칩 스캐일 패키지를 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이, 도 7과 비교해보면, 세라믹 기판(30)의 양측이 외부로 노출되지 않고 봉지제(50)로 막혀 있는 상태이다. 이러한 구조의 칩 스캐일 패키지는 도 6의 절단 공정에서, 세라믹 기판(30)과 봉지제(50)의 경계면을 따라 절단하지 않고, 세라믹 기판(30) 사이에 도포된 봉지제(50)의 중앙을 따라 절단하는 것에 의해 구현된다.8 is a cross-sectional view illustrating a chip scale package according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in FIG. 7, both sides of the ceramic substrate 30 are blocked by the encapsulant 50 without being exposed to the outside. In the cutting process of FIG. 6, the chip scale package having the above-described structure does not cut along the interface between the ceramic substrate 30 and the encapsulant 50, and the center of the encapsulant 50 applied between the ceramic substrate 30 is not cut. By cutting along.
이러한 구조의 칩 스캐일 패키지는 세라믹 기판(30)과 접착제(40) 사이를 통해서 수분의 침투를 방지할 수 있는 잇점이 있다.The chip scale package of this structure has an advantage of preventing the penetration of moisture through the ceramic substrate 30 and the adhesive 40.
[실시예 3]Example 3
도 9은 본 발명의 실시예 3에 따른 칩 스캐일 패키지를 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이, 도 7과 비교해보면, 개구부(31)가 봉지제(50)로 몰딩되지 않았다는 점에서 차이가난다. 대신에, 개구부(31) 상부가 봉합판(80)으로 차폐되어 있는 상태이다.9 is a cross-sectional view illustrating a chip scale package according to Embodiment 3 of the present invention. As shown, in comparison with FIG. 7, the difference is that the opening 31 is not molded with the encapsulant 50. Instead, the upper portion of the opening 31 is sealed with the sealing plate 80.
이러한 구조의 칩 스캐일 패키지는 몰딩 공정을 약간 수정하여 진행하면 구현된다. 즉, 도 5의 몰딩 공정전에, 개구부(31)의 최상단 내벽에 봉합판(80)의 두께 정도의 깊이로 홈(35)을 형성하고, 이 홈(35)에 걸쳐지게 봉합판(80)을 설치하여, 봉합판(80)의 표면과 세라믹 기판(30)의 상부면이 동일 평면이 되도록 한다. 그런 다음, 몰딩 공정을 실시하므로써, 개구부(31)내로 봉지제(50)가 도포되지 않도록 하고, 각 세라믹 기판(30) 사이에만 봉지제(50)가 도포되도록 한다.The chip scale package of this structure is realized by slightly modifying the molding process. That is, before the molding process of FIG. 5, the groove 35 is formed on the innermost top wall of the opening 31 at a depth of about the thickness of the sealing plate 80, and the sealing plate 80 is covered with the groove 35. The surface of the sealing plate 80 and the upper surface of the ceramic substrate 30 are coplanar. Then, by performing the molding step, the encapsulant 50 is not applied into the opening 31, and the encapsulant 50 is applied only between the ceramic substrates 30.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 종래의 패턴 필름 대신에 강체인 세라믹 기판이 사용된다. 따라서, 웨이퍼 레벨 상태에서 패키징 공정을 실시할 수가 있게 된다.As described above, according to the present invention, a rigid ceramic substrate is used instead of the conventional pattern film. Therefore, the packaging process can be performed at the wafer level.
또한, 세라믹 기판 사용으로 인하여 페이스트 형태의 솔더를 이용해서 솔더 볼을 균일한 높이로 형성시킬 수가 있다.In addition, due to the use of a ceramic substrate, it is possible to form a solder ball at a uniform height using a paste-type solder.
그리고, 기판의 재질인 세라믹의 열팽창 계수는 반도체 칩의 열팽창 계수와 큰 차이가 없으므로, 반도체 칩이 구동중에 발생하는 열로 인해 기판에 크랙이 발생되는 것이 방지된다.Since the thermal expansion coefficient of the ceramic, which is a material of the substrate, does not differ significantly from that of the semiconductor chip, cracks are prevented from occurring in the substrate due to heat generated while the semiconductor chip is being driven.
아울러, 세라믹 기판 자체가 열발산 특성이 매우 우수하므로, 별도의 히트 싱크를 구비시키지 않아도, 반도체 칩에서 발생되는 고열이 보다 용이하게 외부로 발산될 수가 있게 된다.In addition, since the ceramic substrate itself has excellent heat dissipation characteristics, the high heat generated in the semiconductor chip can be more easily dissipated to the outside without providing a separate heat sink.
특히, 세라믹 기판을 웨이퍼 상부에 접착하는 공정과, 와이어 본딩 공정 및 개별 칩으로 분리하는 공정 등은 기존의 패키징 공정과 동일하므로, 기존의 장비를 약간 변형하여 그대로 사용할 수가 있게 되므로, 비용적 측면에서 매우 유리하다.In particular, the process of adhering the ceramic substrate to the top of the wafer, the wire bonding process, and the process of separating into individual chips are the same as the existing packaging process, so that the existing equipment can be slightly modified and used as it is. Very advantageous.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the above-described claims, and the present invention is not limited to the scope of the present invention. Anyone with knowledge will be able to make various changes.
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