KR102019350B1 - 전자부품 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
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    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13111—Tin [Sn] as principal constituent
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    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13116—Lead [Pb] as principal constituent
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Abstract

본 개시는 비아 및 패턴이 형성된 제 1 절연층; 상기 제 1 절연층 상에 비활성 면이 상기 제 1 절연층을 향하도록 배치된 전자부품; 및 상기 제 1 절연층 상에 상기 전자부품을 커버하도록 배치되며, 상기 전자부품과 전기적으로 연결된 재배선 패턴이 형성된 제 2 절연층; 을 포함하는 전자부품 패키지 및 상기 전자부품 패키지의 제조방법에 관한 것이다.

Description

전자부품 패키지 및 그 제조방법{ELECTRONIC COMPONENT PACKAGE AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}
본 개시는 전자부품 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전자부품 패키지란 전자부품을 회로 기판(Printed Circuit Board: PCB), 예를 들면, 전자기기의 메인 보드 등에 전기적으로 연결시키고, 외부의 충격으로부터 전자부품을 보호하기 위한 패키지 기술을 의미한다. 한편, 최근 전자부품에 관한 기술 개발의 주요한 추세 중의 하나는 부품의 크기를 축소하는 것이며, 이에 패키지 분야에서도 소형 전자부품 등의 수요 급증에 따라 소형의 크기를 가지면서 다수의 접속단자를 구현하는 것이 요구되고 있다.
상기와 같은 기술적 요구에 부합하기 제시된 패키지 기술 중의 하나가 웨이퍼 상에 형성된 전자부품의 전극패드의 재배선을 이용하는 웨이퍼 레벨 패키지(Wafer Level Package: WLP)이다. 웨이퍼 레벨 패키지에는 팬-인 웨이퍼 레벨 패키지(fan-in WLP)와 팬-아웃 웨이퍼 레벨 패키지(fan-out WLP)가 있으며, 이중 팬-아웃 웨이퍼 레벨 패키지의 경우 소형의 크기를 가지면서 다수의 접속단자를 구현함에 유용한바 최근 활발히 개발되고 있다.
최근에는 팬-아웃 형태의 패키지를 제조함에 있어서 캐비티 공정이 많이 사용되고 있다. 캐비티 공정은, 예를 들면, 동박적층판(Copper Clad Laminated: CCL) 등에 캐비티를 형성한 후, 캐비티 내에 전자부품을 배치하고, 봉합재로 전자부품을 봉합한 다음, 재배선 층(Redistribution Layer: RDL)을 형성하는 것일 수 있다. 한편, 이러한 캐비티 공정은 캐비티 내에 전자부품을 배치하는바 전자부품을 비교적 정밀하게 배치할 수는 있으나, 캐비티의 수가 증가할 경우 공정 비용 측면에서 다소 비효율적일 수 있으며, 캐비티가 형성된 벽면에 동박적층판 내의 유리 섬유 등이 노출될 위험이 있어, 공정 불량이 야기될 수 있다.
본 개시의 여러 목적 중 하나는 이러한 문제점을 해결하는 것으로, 캐비티 공정을 생략할 수 있고, 공정 비용을 절감할 수 있으면서도, 전자부품을 정밀하게 배치할 수 있는, 새로운 구조의 전자부품 패키지 및 이를 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
본 개시를 통하여 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는, 전자부품을 정밀하게 배치할 수 있게 해주는 제 1 도체를 갖는 제 1 절연층과, 전자부품을 커버하며 전자부품의 재배선 기능을 수행할 수 있는 제 2 도체를 갖는 제 2 절연층이 도입된, 새로운 구조의 전자부품 패키지를 제공하는 것이다.
본 개시의 여러 효과 중 일 효과로서, 캐비티 공정을 생략할 수 있고, 공정 비용을 절감할 수 있으며, 전자부품을 정밀하게 배치할 수 있는, 새로운 구조의 전자부품 패키지 및 이를 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도다.
도 2는 전자기기에 적용된 전자부품 패키지의 예를 개략적으로 도시한다.
도 3은 전자부품 패키지의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도다.
도 4는 도 3의 전자부품 패키지의 개략적인 I-I' 면 절단 평면도다.
도 5는 도 3의 전자부품 패키지의 개략적인 제조 공정 일례를 도시한다.
도 6은 전자부품 패키지의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 단면도다.
도 7은 전자부품 패키지의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 단면도다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대해 설명한다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 축소될 수 있다.
전자기기
도 1은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도면을 참조하면, 전자기기(1000)는 메인 보드(1010)를 수용한다. 메인 보드(1010)에는 칩 관련 부품(1020), 네트워크 관련 부품(1030), 및 기타 부품(1040) 등이 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 있다. 이들은 후술하는 다른 부품과도 결합되어 다양한 신호 라인(1090)을 형성한다.
칩 관련 부품(1020)으로는 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩; 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩; 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩 등이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 형태의 칩 관련 부품이 포함될 수 있음은 물론이다. 또한, 이들 부품(1020)이 서로 조합될 수 있음은 물론이다.
네트워크 관련 부품(1030)으로는, Wi-Fi(IEEE 802.11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802.16 패밀리 등), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 다수의 무선 또는 유선 표준들이나 프로토콜들 중의 임의의 것이 포함될 수 있음은 물론이다. 또한, 이들 부품(1030)이 상술한 칩 관련 부품(1020)과 더불어 서로 조합될 수 있음은 물론이다.
기타 부품(1040)으로는, 고주파 인덕터, 페라이트 인덕터, 파워 인덕터, 페라이트 비즈, LTCC(low Temperature Co-Firing Ceramics), EMI(Electro Magnetic Interference) filter, MLCC(Multi-Layer Ceramic Condenser) 등이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 다양한 용도를 위하여 사용되는 수동 부품 등이 포함될 수 있음은 물론이다. 또한, 이들 부품(1040)이 상술한 칩 관련 부품(1020) 및/또는 네트워크 관련 부품(1030)과 더불어 서로 조합될 수 있음은 물론이다.
전자기기(1000)의 종류에 따라, 전자기기(1000)는 메인 보드(1010)에 물리적 및/또는 전기적으로 연결되거나 그렇지 않을 수도 있는 다른 부품을 포함할 수 있다. 이 다른 부품은, 예를 들면, 카메라(1050), 안테나(1060), 디스플레이(1070), 배터리(1080), 오디오 코덱(미도시), 비디오 코덱(미도시), 전력 증폭기(미도시), 나침반(미도시), 가속도계(미도시), 자이로스코프(미도시), 스피커(미도시), 대량 저장 장치(예컨대, 하드디스크 드라이브)(미도시), CD(compact disk)(미도시), 및 DVD(digital versatile disk)(미도시) 등을 포함하며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 전자기기(1000)의 종류에 따라 다양한 용도를 위하여 사용되는 기타 부품 등이 포함될 수 있음은 물론이다.
전자기기(1000)는, 스마트 폰(smart phone), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 태블릿(tablet), 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch) 등일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들 외에도 데이터를 처리하는 임의의 다른 전자기기일 수 있음은 물론이다.
도 2는 전자기기에 적용된 전자부품 패키지의 예를 개략적으로 도시한다.
전자부품 패키지는 상술한 바와 같은 다양한 전자기기(1000)에 다양한 용도로써 적용된다. 예를 들면, 스마트 폰(1100)의 바디(1101) 내부에는 메인 보드(1110)가 수용되어 있으며, 상기 메인 보드(1110)에는 다양한 전자부품(1120) 들이 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 카메라(1130)와 같이 메인 보드(1010)에 물리적 및/또는 전기적으로 연결되거나 그렇지 않을 수도 있는 다른 부품이 바디(1101) 내에 수용되어 있다. 이때, 상기 전자부품(1120) 중 일부는 상술한 바와 같은 칩 관련 부품일 수 있으며, 전자부품 패키지(100)는, 예를 들면, 그 중 어플리케이션 프로세서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자부품 패키지
도 3은 전자부품 패키지의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 전자부품 패키지의 개략적인 I-I' 면 절단 평면도이다.
도면을 참조하면, 일례에 따른 전자부품 패키지(100A)는 제 1 도체(124)가 형성된 제 1 절연층(121); 상기 제 1 절연층(121) 상에 비활성 면이 상기 제 1 절연층(121)을 향하도록 배치된 전자부품(161); 및 상기 제 1 절연층(121) 상에 배치되어 상기 전자부품(161)을 커버하며, 제 2 도체(134)가 형성된 제 2 절연층(131); 을 포함한다. 이때, 제 1 도체(124)는 전자부품(161)과 소정거리 이격되어 배치되며, 전자부품(161)을 배치하기 위한 기준 표시(Fiducial Mark) 역할을 수행할 수 있다. 또한, 제 2 도체(134)는 전자부품(161)과 전기적으로 연결되며, 전자부품(161)의 재배선(Redistribution Wiring)의 역할을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 일반적으로 팬-아웃 형태의 패키지를 제조함에 있어서 캐비티 공정이 많이 사용되고 있다. 캐비티 공정은, 예를 들면, 동박적층판 등에 캐비티를 형성한 후, 캐비티 내에 전자부품을 배치하고, 봉합재로 전자부품을 봉합한 다음, 재배선 층을 형성하는 것일 수 있다. 한편, 이러한 캐비티 공정은 캐비티 내에 전자부품을 배치하는 것인바 전자부품을 비교적 정밀하게 배치할 수는 있으나, 형성해야 할 캐비티의 수가 증가할 경우 공정 비용 측면에서 다소 비효율적일 수 있으며, 캐비티가 형성된 벽면에 동박적층판 내의 유리 섬유 등이 노출될 위험이 있어, 공정 불량이 야기될 수 있다. 노출된 유리 섬유 등을 제거하기 위해서는 추가 공정이 필요하므로, 비용 측면에서 다소 비효율적일 수 있다.
반면, 일례에 따른 전자부품 패키지(100A)의 경우, 전자부품(161)을 정밀하게 배치할 수 있게 해주는 제 1 도체(124)를 갖는 제 1 절연층(121)을 도입하고, 제 1 절연층(121) 상에 전자부품(161)을 배치한 후, 전자부품(161)의 재배선 기능을 수행할 수 있는 제 2 도체(134)를 갖는 제 2 절연층(131)으로 전자부품(161)을 커버하는바, 캐비티 공정을 생략할 수 있고, 공정 비용을 절감할 수 있으면서도, 동시에 전자부품을 정밀하게 배치할 수 있다.
이하에서는, 일례에 따른 전자부품 패키지(100A)의 각각의 구성에 대하여 보다 자세히 살펴보기로 한다.
전자부품(161)은 다양한 능동 부품(예컨대, 다이오드, 진공관, 트랜지스터 등) 또는 수동 부품(예컨대, 인덕터, 콘덴서, 저항기 등)일 수 있다. 또는 소자 수백 내지 수백만 개 이상이 하나의 칩 안에 집적화된 집적회로(Intergrated Circuit: IC)일 수 있다. 집적회로는, 예를 들면, 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자부품(161)은 전극패드(161P)를 가진다. 전극패드(161P)가 형성된 면은 활성 면(Active layer)이라 하며, 그 반대 면은 비활성 면(Inactive layer)이라 한다. 전극패드(161P)는 전자부품(161)을 다른 구성요소와 전기적으로 연결시키기 위한 구성으로, 형성 물질로는 도전성 물질을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 도전성 물질로는, 마찬가지로 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd), 또는 이들의 합금 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전극패드(161P)는 제 2 절연층(131)에 형성된 제 2 도체(134)에 의하여 재배선 된다. 전극패드(161P)는 도면에서와 같이 돌출 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자부품(161)의 바디 내에 적어도 일부가 매립된 형태일 수도 있다.
전자부품(161)이 집적회로인 경우에는 바디(부호 미도시), 패시베이션 층(부호 미도시), 및 전극패드(161P)를 가질 수 있다. 바디는, 예를 들면, 액티브 웨이퍼를 기반으로 형성될 수 있으며, 이 경우 모재로는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs) 등이 사용될 수 있다. 패시베이션 층은 바디를 외부로부터 보호하는 기능을 수행하며, 예를 들면, 산화막 또는 질화막 등으로 형성될 수 있고, 또는 산화막과 질화막의 이중층으로 형성될 수도 있다. 전극패드(161P)의 형성 물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질을 사용할 수 있다.
제 1 절연층(121)은 전자부품(161)의 뒷면을 보호하며, 전자부품(161)을 정밀하게 배치할 수 있도록 제 1 도체(124)를 가진다. 제 1 절연층(121)의 물질로는 절연 물질이 사용될 수 있는데, 이때 절연 물질로는 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들에 유리 섬유 또는 무기 필러와 같은 보강재가 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 수지 등이 사용될 수 있다. 제 1 절연층(121)의 물질로는 감광성 절연(Photo Imageble Dielectric: PID) 수지와 같은 감광성 절연 물질이 사용될 수 있는데, 이 경우 제 1 절연층(121)을 보다 얇게 형성할 수 있으며, 제 1 절연층(121)에 형성되는 제 1 도체(124)의 파인 피치를 보다 용이하게 구현할 수 있다. 제 1 절연층(121)의 물질로는 통상의 절연 수지 보다 엘라스틱 모듈러스가 낮은 물질을 사용할 수 있는데, 이 경우 전자부품에서 발생하는 응력을 완화시킬 수 있는바 휨(Warpage) 현상을 감소시킬 수 있다.
제 1 도체(124)는 전자부품(161)을 정밀하게 배치하기 위한 기준이 될 수 있다. 즉, 제 1 도체(124)는 기준 표시일 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 그 배치 형태 등에 의하여 그 중 일부는 다른 기능을 수행할 수 있는 다른 종류의 패턴일 수 있음은 물론이다. 제 1 도체(124)는 제 1 절연층(121)의 적어도 일부를 관통하는 제 1 비아(122) 및 제 1 절연층(121) 상에 배치되며 제 1 비아(122)와 연결된 제 1 패턴(123)을 포함한다. 제 1 비아(122) 및 제 1 패턴(123)은 동시에 형성될 수 있으며, 따라서 경계가 구분되지 않는, 즉 일체화된 것일 수 있다. 제 1 비아(122) 및 제 1 패턴(123)의 물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서는, 제 1 도체(124)는 제 1 비아(122) 만을 포함할 수만 있으며, 제 1 비아(122) 만으로도 기준 표시 역할을 수행할 수 있다.
제 1 비아(122)는 전기적인 연결 관점에서는 일종의 더미 비아일 수 있다. 즉, 제 1 비아(122)는 전자부품(161)과 전기적으로 절연될 수 있다. 다만, 기준 표시 외의 다른 기능이 부여되는 경우에는 제 1 비아(122) 중 일부는 이와 달리 전자부품(161)과 전기적으로 연결될 수 있음은 물론이다. 제 1 비아(122)는 도전성 물질로 완전히 충전될 수 있고, 또는 도전성 물질이 비아의 벽을 따라 형성된 것일 수도 있다. 또한, 형상이 하면으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼 형상, 하면으로 갈수록 직경이 커지는 역 테이퍼 형상, 원통형상 등 그 기술분야에 공지된 모든 형상이 적용될 수 있다. 제 1 패턴(123)역시 전기적은 연결 관점에서는 일종의 더미 패턴일 수 있다. 즉, 제 1 패턴(123) 역시 전자부품(161)과 전기적으로 절연될 수 있다. 다만, 마찬가지로 기준 표시 외의 다른 기능이 부여되는 경우에는 제 1 패턴(123) 중 일부는 이와 달리 전자부품(161)과 전기적으로 연결될 수 있음은 물론이다.
제 2 절연층(131)은 전자부품(161)을 커버하여 전반적으로 전자부품(161)을 보호하며, 전자부품(161)의 재배선이 가능하도록 제 2 도체(134)를 가진다. 제 2 절연층(131)의 물질로는 마찬가지로 절연 물질이 사용될 수 있는데, 이때 절연 물질로는 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들에 유리 섬유 또는 무기 필러와 같은 보강재가 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그, ABF, FR-4, BT 수지 등이 사용될 수 있다. 제 2 절연층(131)의 물질로도 감광성 절연 수지와 같은 감광성 절연 물질이 사용될 수 있는데, 이 경우 제 2 절연층(131)을 보다 얇게 형성할 수 있으며, 제 2 절연층(131)에 형성되는 제 2 도체(134)의 파인 피치를 보다 용이하게 구현할 수 있다. 제 2 절연층(131)의 물질로는 통상의 절연 수지 보다 엘라스틱 모듈러스가 낮은 물질을 사용할 수 있는데, 이 경우 전자부품에서 발생하는 응력을 완화시킬 수 있는바 휨 현상을 감소시킬 수 있다. 제 2 절연층(131)은 제 1 절연층(121)과 동일하거나 상이한 물질을 포함할 수 있으며, 경우에 따라서 그 경계가 구분될 수도, 구분되지 않을 수도 있다. 동일한 물질을 포함하는 경우, 밀착력이 향상될 수 있다.
제 2 도체(134)는 전자부품(161), 구체적으로는 전자부품(161)의 전극패드(161P)를 재배선하는 역할을 수행 할 수 있다. 즉, 제 2 도체(134)는 재배선 패턴일 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 그 배치 형태 등에 의하여 다른 기능을 수행할 수 있음은 물론이다. 제 2 도체(134)는 제 2 절연층(131)의 적어도 일부를 관통하는 제 2 비아(132) 및 제 2 절연층(131) 상에 배치되며 제 2 비아(132)와 연결된 제 2 패턴(133)을 포함한다. 제 2 비아(132) 및 제 2 패턴(133)은 동시에 형성될 수 있으며, 따라서 경계가 구분되지 않는, 즉 일체화된 것일 수 있다. 제 2 비아(132) 및 제 2 패턴(133)의 물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제 2 비아(132)는 서로 다른 층에 형성된 제 2 패턴(133), 전극패드(161P) 등을 전기적으로 연결시키며, 그 결과 패키지(100A) 내에 전기적 경로를 형성시킨다. 제 2 비아(132)는 도전성 물질로 완전히 충전될 수 있고, 또는 도전성 물질이 비아의 벽을 따라 형성된 것일 수도 있다. 또한, 형상이 하면으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼 형상, 하면으로 갈수록 직경이 커지는 역 테이퍼 형상, 원통형상 등 그 기술분야에 공지된 모든 형상이 적용될 수 있다. 제 2 패턴(133)은 해당 층의 디자인에 따라 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 그라운드(GrouND: GND) 패턴, 파워(PoWeR: PWR) 패턴, 신호(Signal: S) 패턴 등의 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 신호(S) 패턴은 그라운드(GND) 패턴, 파워(PWR) 패턴 등을 제외한 각종 신호, 예를 들면, 데이터 신호 등을 포함한다. 또한, 비아 패드, 접속단자 패드 등의 역할을 수행할 수 있다.
일례에 따른 전자부품 패키지(100A)는 제 2 절연층(131) 상에 배치되며 개구부(152)가 형성된 제 3 절연층(151); 및 제 3 절연층(151)의 개구부(152)에 배치된 접속단자(153); 을 더 포함할 수 있다. 제 3 절연층(151)은 제 2 패턴(133) 등을 외부의 물리적 화학적 손상 등으로부터 보호하기 위한 구성이다. 제 3 절연층(151)의 개구부(152)은 제 2 패턴(133) 중 적어도 일부를 노출시킨다. 접속단자(153)는 전자부품 패키지(100A)를 외부와 물리적 및/또는 전기적으로 연결시키기 위한 구성이다. 예를 들면, 전자부품 패키지(100A)는 접속단자(153)를 통하여 전자기기의 메인 보드에 실장 된다. 접속단자(153)는 개구부(152)에 배치되며, 개구부(152)을 통하여 노출된 제 2 패턴(133)과 연결된다. 이를 통하여 전자부품(161)과도 전기적으로 연결된다. 제 3 절연층(151) 상에는 접속단자(153)외에도 기타 다른 표면 실장용(SMT) 부품이 배치될 수 있으며, 이 경우 제 3 절연층(151) 은 접착력 향상을 위하여 공지의 방법으로 표면처리 될 수 있다.
제 3 절연층(151)의 물질은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 솔더 레지스트를 사용할 수 있다. 그 외에도 제 1 절연층(121) 및/또는 제 2 절연층(131)과 마찬가지로 공지의 절연 수지 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 제 1 절연층(121) 및/또는 제 2 절연층(131)과 동일한 물질, 예를 들면, 동일한 감광성 절연 수지를 사용할 수 있다. 경우에 따라서, 제 3 절연층(141)과 경계가 구분될 수도 있고, 구분되지 않을 수도 있다. 제 3 절연층(151)은 단층인 것이 일반적이나, 필요에 따라 다층으로 구성될 수도 있다.
접속단자(165)는 도전성 물질, 예를 들면, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd), 솔더(solder) 등으로 형성될 수 있으나, 이는 일례에 불과하다. 접속단자(153)는 랜드(land), 볼(ball), 핀(pin) 등일 수 있다. 접속단자(153)는 다중층 또는 단일층으로 형성될 수 있다. 다중층으로 형성되는 경우에는 구리 필러(pillar) 및 솔더를 포함할 수 있으며, 단일층으로 형성되는 경우에는 주석-은 솔더나 구리를 포함할 수 있으나, 역시 이는 일례에 불과하며 이에 한정되는 것은 아니다.
접속단자(153) 중 적어도 하나는 팬-아웃(fan-out) 영역에 배치된다. 팬-아웃(fan-out) 영역이란 전자부품이 배치된 영역을 벗어나는 영역을 의미한다. 즉, 일례에 따른 전자부품 패키지(100A)는 팬-아웃(fan-out) 패키지이다. 팬-아웃(fan-out) 패키지는 팬-인(fan-in) 패키지에 비하여 신뢰성이 우수하고, 다수의 I/O 단자 구현이 가능하며, 3D 인터코넥션(3D interconnection)이 용이하다. 또한, BGA(Ball Grid Array) 패키지, LGA(Land Grid Array) 패키지 등과 비교하여 별도의 기판 없이 전자기기에 실장이 가능한바 패키지 두께를 얇게 제조할 수 있으며, 가격 경쟁력이 우수하다.
접속단자(153)의 개수, 간격, 배치 형태 등은 특별히 한정되지 않으며, 통상의 기술자에게 있어서 설계 사항에 따라 충분히 변형이 가능하다. 예를 들면, 접속단자(153)의 수는 전자부품(161)의 전극패드(161P)의 수에 따라서 수십 내지 수천 개일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니고, 그 이상 또는 그 이하의 수를 가질 수도 있다.
일례에 따른 전자부품 패키지(100A)는 제 1 절연층(121)의 전자부품(161)이 배치된 측의 반대측 상에 배치된 지지부재(111); 를 더 포함할 수 있다. 즉, 도 3b 에서와 같이 지지부재(111)가 남아있지 않을 수 있고, 또는 도 3a 에서와 같이 지지부재(111)가 남아있을 수도 있다. 지지부재(111)는 전자부품 패키지(100A)의 다른 구성들을 지지하는 역할을 수행할 수 있으며, 강성을 유지하여 휨이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
지지부재(111)의 물질로는 절연 물질이 사용될 수 있는데, 이때 절연 물질로는 마찬가지로 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들에 유리 섬유 또는 무기 필러와 같은 보강재가 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그, ABF, FR-4, BT 수지 등이 사용될 수 있다. 지지부재(111)의 물질로 이러한 보강재가 함침된 수지를 사용하는 경우, 전자부품 패키지(100A)의 강성이 보다 향상될 수 있다.
도면에는 구체적으로 도시하지는 않았으나, 일례에 따른 전자부품 패키지(100A)는 3차원 연결이 필요한 시스템 인 패키지(System in Package: SiP) 모듈이나 패키지 온 패키지(Package on Package: PoP) 타입의 패키지 형태에 적용될 수 있음은 물론이다. 이 경우 제 2 절연층(131)을 관통하는 관통배선; 및 상기 관통 배선과 연결되며 외부로 노출되는 다른 접속단자; 를 더 포함할 수 있으며, 상기 관통 배선은 상기 제 2 절연층(131)에 형성된 제 2 도체(134)와 전기적으로 연결되어, 관통배선과 접속단자는 결과적으로 전자부품(161)과 전기적으로 연결될 수 있다. 기타 응용 사례에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 5는 도 3의 전자부품 패키지의 개략적인 제조 공정 일례를 도시한다.
도면을 참조하면, 일례에 따른 전자부품 패키지(100A)의 제조방법은, 지지부재(111)를 준비하는 단계; 상기 지지부재(111) 상에 제 1 절연층(121)을 형성하는 단계; 상기 제 1 절연층(121)에 제 1 도체(124)를 형성하는 단계; 상기 제 1 절연층(121) 상에 비활성 면이 상기 제 1 절연층(121)을 향하도록 전자부품(161)을 배치하는 단계; 상기 제 1 절연층(121) 상에 상기 전자부품(161)을 커버하는 제 2 절연층(131)을 형성하는 단계; 및 상기 제 2 절연층(131)에 제 2 도체(134)를 형성하는 단계; 를 포함한다. 제 1 도체(124)는 상기 전자부품(161)의 배치를 위한 기준 표시일 수 있고, 제 2 도체(134)는 상기 전자부품(161)의 재배선을 위한 재배선 패턴일 수 있다.
이하에서는, 각각의 단계에 대하여 보다 자세히 살펴보기로 한다. 다만, 상술한 내용과 중복되는 내용은 생략한다.
먼저, 지지부재(111)를 준비한다. 지지부재(111)는 상술한 바와 같은 물질을 포함하는 것이면 어떠한 것이든 이용할 수 있다. 예를 들면, 통상의 동박 적층판을 이용할 수 있는데, 이 경우 동박(111a, 111b)은 공지의 에칭 공정으로 제거할 수 있다. 지지부재(111)의 사이즈는 대량생산에 용이하도록 다양한 사이즈로 제작 및 활용이 가능하다. 즉, 대용량 사이즈의 지지부재(111)를 준비한 후 후술하는 과정을 통하여 복수의 전자부품 패키지(100A)를 제조하고, 그 후 소잉(Sawing) 공정 등을 통하여 개별적인 패키지로 싱귤레이션 할 수 있다. 지지부재(111)로 디태치 코어(Detach Core)를 이용하는 경우, 양면 공정이 가능하기 때문에, 생산성을 보다 향상시킬 수 있다.
다음으로, 지지부재(111) 상에 제 1 절연층(121)을 형성한다. 제 1 절연층(121)을 형성한 후에는 제 1 절연층(121)에 제 1 비아 홀(122H)을 형성한다. 제 1 절연층(121)을 형성하는 방법은 공지의 방법으로 가능하며, 예를 들면, 라미네이션 한 후 경화하는 방법, 도포 및 경화 방법 등으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 라미네이션 방법으로는, 예를 들면, 고온에서 일정시간 가압한 후 감압하여 실온까지 식히는 핫 프레스 후, 콜드 프레스에서 식혀 작업 툴을 분리하는 방법 등이 이용될 수 있다. 도포 방법으로는, 예를 들면, 스퀴즈로 잉크를 도포하는 스크린 인쇄법, 잉크를 안개화하여 도포하는 방식의 스프레이 인쇄법 등을 이용할 수 있다. 경화는 후 공정으로 포토 리소그래피 공법 등을 이용하기 위하여 완전 경화되지 않게 건조하는 것일 수 있다. 제 1 비아 홀(122H)을 형성하는 방법은 공지의 방법으로 가능하며, 예를 들면, 포토 리소그래피 공법으로 포토 비아 홀을 형성하는 것일 수 있고, 또는 이와 달리 기계적 드릴 및/또는 레이저 드릴 등을 이용하여 노말 비아 홀을 형성하는 것일 수 있다.
다음으로, 제 1 절연층(121)에 제 1 도체(124)를 형성한다. 제 1 도체(124)는 드라이 필름 패턴을 이용하여, 전해 동도금 또는 무전해 동도금 등으로 형성할 수 있다. 보다 구체적으로는, CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtering), 서브트랙티브(Subtractive), 애디티브(Additive), SAP(Semi-Additive Process), MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도금 등을 통하여 제 1 비아(122) 및 제 1 패턴(123)이 동시에 형성될 수 있으며, 이들 중 적어도 일부는 일체화될 수 있다.
다음으로, 제 1 절연층(121) 상에 전자부품(161)을 배치한다. 이때, 제 1 도체(124)는 전자부품(161)을 배치하기 위한 기준 표시로 이용될 수 있다. 따라서, 전자부품(161)이 정밀하게 배치될 수 있다. 전자부품(161)은 전극패드(161P)를 갖는 면의 반대 면, 즉 비활성 면이 제 1 절연층(121)을 향하도록 배치된다. 전자부품(161)을 배치하는 방법은 한정되지 않으며, 공지의 방법을 이용할 수 있다.
다음으로, 제 1 절연층(121) 상에 전자부품(161)을 커버하는 제 2 절연층(131)을 형성한다. 제 2 절연층(131)을 형성한 후에는 제 2 절연층(131)에 제 2 비아 홀(132H)을 형성한다. 제 2 절연층(131)을 형성하는 방법은 공지의 방법으로 가능하며, 예를 들면, 라미네이션 한 후 경화하는 방법, 도포 및 경화 방법 등으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 라미네이션 방법으로는, 예를 들면, 고온에서 일정시간 가압한 후 감압하여 실온까지 식히는 핫 프레스 후, 콜드 프레스에서 식혀 작업 툴을 분리하는 방법 등이 이용될 수 있다. 도포 방법으로는, 예를 들면, 스퀴즈로 잉크를 도포하는 스크린 인쇄법, 잉크를 안개화하여 도포하는 방식의 스프레이 인쇄법 등을 이용할 수 있다. 경화는 후 공정으로 포토 리소그래피 공법 등을 이용하기 위하여 완전 경화되지 않게 건조하는 것일 수 있다. 제 2 비아 홀(132H)을 형성하는 방법은 공지의 방법으로 가능하며, 예를 들면, 포토 리소그래피 공법으로 포토 비아 홀을 형성하는 것일 수 있고, 또는 이와 달리 기계적 드릴 및/또는 레이저 드릴 등을 이용하여 노말 비아 홀을 형성하는 것일 수 있다.
다음으로, 제 2 절연층(131)에 제 2 도체(134)를 형성한다. 제 2 도체(134)는 드라이 필름 패턴을 이용하여, 전해 동도금 또는 무전해 동도금 등으로 형성할 수 있다. 보다 구체적으로는, CVD, PVD, 스퍼터링, 서브트랙티브, 애디티브, SAP, MSAP 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도금 등을 통하여 제 2 비아(132) 및 제 2 패턴(133)이 동시에 형성될 수 있으며, 이들 중 적어도 일부는 일체화될 수 있다.
한편, 필요에 따라 제 2 절연층(131) 상에 제 3 절연층(151)을 형성할 수 있다. 제 3 절연층(151)을 형성한 후에는 제 3 절연층(151)에 개구부(152)을 형성할 수 있다. 제 3 절연층(151)은 전구체를 라미네이션 한 후 경화시키는 방법, 제 3 절연층(151) 형성 물질을 도포한 후 경화시키는 방법 등을 통하여 형성할 수 있다. 개구부(151)은 포토 리소그래피 공법, 기계적 드릴 및/또는 레이저 드릴 등을 사용하여 형성할 수 있다.
또한, 필요에 따라 제 3 절연층(151)의 개구부(151)에 접속단자(153)를 형성할 수 있다. 접속단자(153)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 그 구조나 형태에 따라 그 기술분야에 잘 알려진 공지의 방법에 의하여 형성할 수 있다. 접속단자(153)는 리플로우(reflow)에 의하여 고정될 수 있으며, 고정력을 강화시키기 위하여 접속단자(153)의 일부는 제 3 절연층(151)에 매몰되고 나머지 부분은 외부로 노출되도록 함으로써 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도면에는 도시하지 않았으나, 일례에 따른 전자부품 패키지(100A)의 제조방법은 지지부재(111)를 제거하는 단계; 를 더 포함할 수 있다. 즉 지지부재(111)가 불필요한 경우에는 이를 공지의 방법으로 제거할 수 있다.
도 6은 전자부품 패키지의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도면을 참조하면, 다른 일례에 따른 전자부품 패키지(100B)는 제 2 절연층(131, 141)이 복수의 층으로 구성되며, 각각의 제 2 절연층(131, 141)은 제 2 도체(134, 144)을 포함한다. 각각의 제 2 도체(134, 144)은 제 2 비아(132, 142) 및 제 2 도체(133, 143)을 포함한다. 이 경우에도, 지지부재(111)는 도 6a 에서와 같이 남아 있을 수 있고, 도 6 b 에서와 같이 남아있지 않을 수도 있다. 이 경우에도, 제 2 절연층(131, 141)의 제 2 도체(134, 144)은 전자부품(161), 즉 전자부품(161)의 전극패드(161P)의 재배선 역할을 수행할 수 있으며, 구체적인 내용은 상술한 바와 동일한바 생략한다. 경우에 따라서, 제 2 절연층(131, 141) 및 제 2 도체(133, 144)이 더 많은 수의 복수의 층으로 구성될 수 있음은 물론이다. 다른 일례에 따른 전자부품 패키지(100B)는 일례에 따른 전자부품 패키지(100A)에 있어서 제 2 절연층(131, 141) 및 제 2 도체(134, 144)을 복수의 층으로 구성하는 것을 제외하고는 제조 방법이 동일하므로, 구체적인 내용은 생략한다.
도 7은 전자부품 패키지의 다른 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도면을 참조하면, 다른 일례에 따른 전자부품 패키지(100C)는 복수의 전자부품(161, 162)이 배치된다. 복수의 전자부품(161, 162)는 각각 전극패드(161P)를 가지며, 제 2 절연층(131)에 형성된 제 2 도체(134)에 의하여 각각 재배선 될 수 있다. 제 1 절연층(121)에 형성된 제 1 도체(124)는 필요에 따라서는 복수의 전자부품(161, 162) 사이에 배치될 수도 있다. 이 경우에도, 지지부재(111)는 도 7a 에서와 같이 남아 있을 수 있고, 도 7 b 에서와 같이 남아있지 않을 수도 있다. 나머지 구체적인 내용은 상술한 바와 동일한바 생략한다. 다른 일례에 따른 전자부품 패키지(100C)는 일례에 따른 전자부품 패키지(100A)에 있어서 복수의 전자부품(161, 162)을 배치하는 것을 제외하고는 제조 방법이 동일하므로, 구체적인 내용은 생략한다.
본 개시에서 연결된다는 의미는 직접 연결되는 것뿐만 아니라, 접착제 층 등을 통하여 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 개념이다. 또한, 전기적으로 연결된다는 의미는 물리적으로 연결된 경우와 연결되지 않은 경우를 모두 포함하는 개념이다. 또한, 본 개시에서 제 1, 제 2 등의 표현은 한 구성요소와 다른 구성요소를 구분 짓기 위해 사용되는 것으로, 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 경우에 따라서는 권리범위를 벗어나지 않으면서, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수도 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수도 있다.
본 개시에서 사용된 일례라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일례들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일례에서 설명된 사항이 다른 일례에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일례에 관련된 설명으로 이해될 수 있다. 또한, 용어는 단지 일례를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
1000: 전자기기 1010: 메인 보드
1020: 칩 관련 부품 1030: 네트워크 관련 부품
1040: 기타 부품 1050: 카메라
1060: 안테나 1070: 디스플레이
1080: 배터리 1090: 신호 라인
1100: 스마트 폰 1101: 스마트 폰 바디
1110: 스마트 폰 메인 보드 1120: 스마트 폰 내장 전자부품
1130: 스마트 폰 카메라 100: 전자부품 패키지
100A ~ 100C: 전자부품 패키지 111: 지지부재
제 1 절연층: 121 제 1 비아: 122
제 1 패턴: 123 제 1 도체: 124
제 2 절연층: 131, 141 제 2 비아: 132, 142
제 2 패턴: 133, 143 제 2 도체: 134, 144
제 3 절연층: 151 개구부: 152
접속단자: 153 전자부품: 161, 162
전극패드: 161P, 162P

Claims (12)

  1. 제1절연층;
    상기 제1절연층을 관통하는 제1비아 및 상기 제1절연층 상에 배치되어 상기 제1비아와 연결된 패턴을 각각 포함하는 복수의 도체;
    상기 제1절연층 상에 비활성 면이 상기 제1절연층을 향하도록 배치된 전자부품; 및
    상기 제1절연층 상에 상기 전자부품을 커버하도록 배치된 제2절연층;
    상기 제2절연층 상에 배치된 재배선 패턴; 및
    상기 제2절연층의 적어도 일부를 관통하며 상기 전자부품 및 상기 재배선 패턴을 전기적으로 연결하는 제2비아; 을 포함하며,
    상기 제1 및 제2비아는 각각 상측의 폭이 하측의 폭보다 좁은 테이퍼진 형상을 가지며,
    상기 복수의 도체는 서로 전기적으로 절연되며,
    상기 복수의 도체는 상기 전자부품 및 상기 재배선 패턴과 전기적으로 절연된,
    전자부품 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 도체는 상기 전자부품의 배치를 위한 기준 표시인,
    전자부품 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 절연층 및 제 2 절연층은 감광성 절연 물질을 포함하는,
    전자부품 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자부품은 적어도 하나의 집적회로를 포함하는,
    전자부품 패키지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 절연층 상에 배치되며 개구부가 형성된 제 3 절연층; 및
    상기 제 3 절연층의 개구부에 배치된 접속단자; 를 포함하며,
    상기 접속단자는 적어도 하나가 팬-아웃 영역에 배치된,
    전자부품 패키지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 절연층은 솔더 레지스트 층이며,
    상기 접속단자는 솔더 볼인,
    전자부품 패키지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 절연층의 상기 전자부품이 배치된 면의 반대 면 상에 배치된 지지부재; 를 더 포함하는,
    전자부품 패키지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 지지부재는 절연 수지 및 보강재를 포함하는,
    전자부품 패키지.
  9. 지지부재를 준비하는 단계;
    상기 지지부재 상에 제1절연층을 형성하는 단계;
    상기 지지부재 상에서 상기 제1절연층을 관통하는 제1비아 및 상기 제1절연층 상에 배치되며 상기 제1비아와 연결되는 패턴을 각각 포함하는 복수의 도체를 형성하는 단계;
    상기 제1절연층 상에 비활성 면이 상기 제1절연층을 향하도록 전자부품을 배치하는 단계;
    상기 제1절연층 상에 상기 전자부품을 커버하는 제2절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2절연층의 적어도 일부를 관통하는 제2비아 및 상기 제2절연층 상에 배치되며 상기 제2비아와 연결되어 상기 전자부품과 전기적으로 연결되는 재배선 패턴을 형성하는 단계; 를 포함하며,
    상기 제1 및 제2비아는 각각 상측의 폭이 하측의 폭보다 좁은 테이퍼진 형상을 가지며,
    상기 복수의 도체는 서로 전기적으로 절연되며,
    상기 복수의 도체는 상기 전자부품 및 상기 재배선 패턴과 전기적으로 절연된,
    전자부품 패키지의 제조방법.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 도체는 상기 전자부품의 배치를 위한 기준 표시인,
    전자부품 패키지의 제조방법.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 절연층 상에 제 3 절연층을 형성하는 단계;
    상기 제 3 절연층에 개구부를 형성하는 단계; 및
    상기 제 3 절연층의 개구부에 접속단자를 형성하는 단계; 를 더 포함하며,
    상기 접속단자는 적어도 하나가 팬-아웃 영역에 배치되도록 형성된,
    전자부품 패키지의 제조방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 지지부재를 제거하는 단계; 를 더 포함하는,
    전자부품 패키지의 제조방법.
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