KR102283322B1 - 반도체 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 패키지를 제공한다. 반도체 패키지는, 하부 패키지 기판 상에 실장된 하부 반도체 칩 및 상기 하부 패키지 기판 상에 배치되는 하부 몰드막을 포함하는 하부 패키지 및 상기 하부 패키지 상에 배치되고, 상부 패키지 기판 상에 실장된 상부 반도체 칩을 포함하는 상부 패키지를 포함하되, 상기 하부 몰드막은 상기 하부 패키지 기판 상의 가장자리에서 상기 상부 패키지를 바라보는 수직방향으로 연장되는 가이드부를 가진다.

Description

반도체 패키지 및 그 제조방법{SEMICONDUCTOR PACKAGES AND METHODS FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 반도체에 관한 것으로, 구체적으로 가이드부를 가지는 패키지 온 패키지 타입의 반도체 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 산업에 있어서 반도체 소자 및 이를 이용한 전자 제품의 고용량, 박형화, 소형화에 대한 수요가 많아져 이에 관련된 다양한 패키지 기술이 속속 등장하고 있다. 그 중의 하나가 여러 가지 반도체 칩들을 수직 적층시켜 고밀도 칩 적층을 구현할 수 있는 패키지 기술이다. 이 기술은 하나의 반도체 칩으로 구성된 일반적인 패키지보다 적은 면적에 다양한 기능을 가진 반도체 칩들을 집적시킬 수 있다는 장점을 가질 수 있다.
본 발명의 기술적 과제는 패키지 온 패키지 기술에서 하부 패키지와 상부 패키지의 결합시 오정렬이 발생하는 것을 방지하는 반도체 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 반도체 패키지를 제공한다. 반도체 패키지는, 하부 패키지 기판 상에 실장된 하부 반도체 칩 및 상기 하부 패키지 기판 상에 배치되는 하부 몰드막을 포함하는 하부 패키지 및 상기 하부 패키지 상에 배치되고, 상부 패키지 기판 상에 실장된 상부 반도체 칩을 포함하는 상부 패키지를 포함하되, 상기 하부 몰드막은 상기 하부 패키지 기판 상의 가장자리에서 상기 상부 패키지를 바라보는 수직방향으로 연장되는 가이드부를 가진다.
일 예에 의하여, 상기 가이드부는, 일정한 너비를 가지며 상기 수직방향으로 연장되는 수직부 및 상기 수직부와 연결되고, 상기 수직방향으로 연장될수록 너비가 줄어드는 테이퍼부를 포함하는 하이브리드 형태를 갖는다.
일 예에 의하여, 상기 가이드부는 상기 수직방향으로 연장될수록 너비가 줄어드는 테이퍼 형태를 갖는다.
일 예에 의하여, 상기 가이드부는 일정한 너비를 가지고 상기 수직방향으로 연장되는 기둥 형태를 갖는다.
일 예에 의하여, 평면적으로 보아, 상기 가이드부는 상기 하부 패키지 기판의 가장자리를 따라 연속적으로 연장된다.
일 예에 의하여, 평면적으로 보아, 상기 가이드부는 상기 하부 패키지 기판 상의 가장자리를 따라 불연속적으로 연장된다.
일 예에 의하여, 상기 하부 패키지 기판은 사각형의 평면 구조를 가지며, 상기 가이드부는 상기 하부 패키지 기판의 적어도 두 개의 마주보는 모서리상에 제공된다.
일 예에 의하여, 상기 하부 패키지 기판은 사각형의 평면 구조를 가지며, 상기 가이드부는 상기 하부 패키지 기판의 적어도 두 개의 마주보는 변 상에 제공된다.
일 예에 의하여, 상기 상부 패키지는 상기 하부 몰드막의 가이드부로 둘러싸여 정의되는 실장공간 내에 수용된다.
일 예에 의하여, 상기 하부 반도체 칩과 상기 상부 패키지 기판 사이에 배치되는 열전달층을 더 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 상부 반도체 칩을 덮는 상부 몰드막를 더 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 하부 반도체 칩은 애플리케이션 프로세서(Application Processor) 칩이고, 상기 상부 반도체 칩은 메모리 칩이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 패키지는, 하부 패키지 기판, 상기 하부 패키지 기판 상에 실장된 하부 반도체 칩, 상기 하부 반도체 칩 상에 제공되고, 실장공간을 제공하는 하부 몰드막, 상기 하부 몰드막의 상기 실장공간 내에 배치되는 상부 패키지 기판 및 상기 상부 패키지 기판 상에 실장된 상부 반도체 칩을 포함하되, 상기 하부 몰드막은 상기 하부 패키지 기판의 가장자리로부터 상기 상부 패키지의 측면을 따라 연장되는 그리고 상기 하부 패키지 기판의 가장자리를 따라 연장되는 상기 실장공간을 정의하는 가이드부를 가진다.
일 예에 의하여, 상기 가이드부는, 상기 상부 패키지의 측면을 따라 상기 하부 패키지 기판으로부터 수직하게 연장되는 수직부 및 상기 상부 패키지를 바라보는 상기 내측면이 오르막 경사를 가지면서 상기 수직부로부터 수직하게 연장되는 테이퍼부를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 가이드부는 상기 상부 패키지를 바라보는 내측면이 오르막 경사를 가지면서 연장되는 테이퍼된 형태를 가진다.
일 예에 의하여, 상기 가이드부는 상기 상부 패키지를 바라보는 내측면이 수직한 기둥 형태를 가진다.
본 발명은 반도체 패키지 제조방법을 제공한다. 반도체 패키지 제조방법은 하부 패키지 기판 상에 하부 반도체 칩을 실장하고, 상기 하부 패키지 기판의 가장자리를 따라 그리고 상기 가장자리로부터 수직하게 연장된 가이드부를 가지며, 상기 가이드부에 의해 감싸져 정의되는 실장공간을 정의하는 가이드부를 갖는 하부 몰드막을 상기 하부 패키지 기판 상에 형성하고, 상기 하부 몰드막을 관통하여 상기 하부 패키지 기판과 전기적으로 연결되는 하부 솔더볼을 형성하고, 상부 패키지 기판, 상기 상부 패키지 가판 상에 배치된 상부 반도체 칩 및 상기 상부 패키지 기판 상에 배치되며 상기 상부 반도체 칩과 이격된 상부 솔더볼을 포함하는 상부 패키지를 제공하고, 그리고 상기 실장공간 내에 상기 상부 패키지를 수용하여 하부 패키지 상에 상부 패키지를 적층하는 것을 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 상부 패키지를 적층하는 것은 보드를 제공하고, 상기 보드 상에 상기 하부 패키지 및 상기 상부 패키지를 순차적으로 적층하고, 리플로우 공정에 의해 상기 하부 솔더볼과 상기 상부 솔더볼을 결합하여 연결단자를 형성하고, 그리고 리플로우 공정에 의해 상기 보드상의 보드 연결단자와 상기 하부 패키지 기판의 외부단자가 결합하여 보드 연결부재를 형성하는 것을 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 상부 패키지를 적층하는 것은 리플로우 공정에 의해 상기 하부 솔더볼과 상기 상부 솔더볼을 결합하여 상하부 패키지를 전기적으로 연결하는 연결단자를 형성하는 것을 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 하부 몰드막을 형성하는 것은 상기 하부 반도체 칩의 상면과 접촉하고, 상기 하부 패키지 기판 상의 가장자리에서 상기 하부 반도체 칩의 상면이 향하는 수직방향으로 오목부가 형성된 금형틀을 제공하고, 그리고 상기 금형틀 내에 몰딩 물질을 주입하는 것을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 하부 몰드막의 가이드부에 의해 하부 패키지와 상부 패키지가 결합시 오정렬이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 가이드부의 테이퍼부는 상부 패키지가 하부 패키지를 향해 이동할 때 상부 패키지와 하부 패키지의 정렬이 맞도록 가이드하여 하부 패키지와 상부 패키지가 결합시 오정렬이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 패키지의 제조방법을 나타내는 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하부 몰드막을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하부 몰드막을 나타내는 단면도이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명 일 실시 예에 따른 반도체 패키지를 도시한 평면도들이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 패키지를 포함하는 전자 장치의 예를 보여주는 블럭도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 패키지를 포함하는 메모리 시스템의 예를 보여주는 블럭도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함되는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 패키지(1)는 솔더볼과 같은 연결단자(300)를 통해 전기적으로 연결된 하부 패키지(100) 및 상부 패키지(200)를 포함할 수 있다. 하부 패키지(100)와 상부 패키지(200) 사이에는 열전달층(400)이 배치될 수 있다. 하부 패키지(100)는 하부 패키지 기판(110), 하부 반도체 칩(130) 및 하부 몰드막(140)을 포함할 수 있다. 상부 패키지(200)는 상부 패키지 기판(210), 상부 반도체 칩(220) 및 상부 몰드막(230)을 포함할 수 있다.
하부 패키지 기판(110)은 회로패턴을 가지는 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다. 하부 패키지 기판(110)은 상부 패키지 기판(210)을 바라보는 상면(110a)과 그 반대면인 하면(110b)를 가질 수 있다. 하부 패키지 기판(110) 하면(110b)에는 솔더볼과 같은 외부단자(114)가 배치될 수 있다. 하부 패키지 기판(110)의 상면(110a) 상에 로직 칩, 메모리 칩, 혹은 이들의 조합과 같은 하부 반도체 칩(130)이 실장될 수 있다.
하부 반도체 칩(130)과 하부 패키지 기판(110) 사이에는 솔더볼이나 솔더범프와 같은 접속단자(116)가 배치되어 하부 반도체 칩(130)과 하부 패키지 기판(110)이 전기적으로 연결될 수 있다.
하부 몰드막(140)은 하부 패키지 기판(110) 상에 배치되어 하부 반도체 칩(130)을 감쌀 수 있다. 하부 몰드막(140)은 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC) 같은 절연성 고분자 물질을 포함할 수 있다. 하부 몰드막(140)은 중앙부(142) 및 가이드부(144)를 포함할 수 있다. 일 예로, 중앙부(142)는 하부 반도체 칩(130)의 측벽을 덮되 하부 반도체 칩(130)의 상부면은 노출시킬 수 있다. 중앙부(142)의 상부면은 하부 반도체 칩(130)의 상부면과 공면을 이룰 수 있다. 중앙부(142)는 상부 패키지(200)보다 넓은 너비를 가질 수 있다. 본 실시 예에서, 중앙부(142)는 제 1 너비(W1)를 가지고, 상부 패키지(200)는 제 2 너비(W2)를 가질 수 있다. 제 1 너비(W1)가 제 2 너비(W2)보다 커서 상부 패키지(200)가 하부 패키지(100) 상에 배치될 수 있다. 다른 예로, 중앙부(142)는 하부 반도체 칩(130)을 완전히 덮을 수 있다. 하부 몰드막(140)의 중앙부(142)는 연결홀(145)을 포함할 수 있고, 연결홀(145)에 연결단자(300)가 제공될 수 있다.
가이드부(144)는 하부 패키지 기판(110) 상의 가장자리에서 수직방향으로 연장될 수 있다. 수직방향은 하부 패키지(100)에서 상부 패키지(200)를 향하는 방향으로 정의될 수 있다. 가이드부(144)는 상부 반도체 패키지(200)가 수용되거나 삽입될 수 있는 실장공간을 정의할 수 있다. 가이드부(144)는 상부 패키지(200)를 하부 패키지(100) 상으로 정렬된 상태로 수직 적층되도록 유도할 수 있다. 다시 말해, 하부 패키지(100) 상에 상부 패키지(200)를 적층할 때 가이드부(144)는 하부 패키지(100)와 상부 패키지(200)의 오정렬을 방지할 수 있다.
가이드부(144)는 수직부(144a) 및 테이퍼부(144b)를 포함하는 하이브리드 형태를 가질 수 있다. 수직부(144a)는 일정한 너비를 가지며 하부 패키지 기판(110)으로부터 수직방향으로 연장되는 형태를 가질 수 있다. 테이퍼부(144b)는 수직방향으로 연장될수록 그 너비가 줄어드는 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 상부 패키지(200)를 바라보는 수직부(144a)의 내측면은 수직할 수 있다. 상부 패키지(200)를 바라보는 테이퍼부(144b)의 내측면은 오르막 경사를 가질 수 있다.
다른 예로, 도 2에 도시된 것처럼, 반도체 패키지(2)의 가이드부(144)는 하부 패키지 기판(110)으로부터 수직방향으로 연장될수록 너비가 줄어드는 테이퍼된 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 가이드부(144)는 오르막 경사진 내측면을 가질 수 있다.
또 다른 예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 패키지(3)의 가이드부(144)는 하부 패키지 기판(110)으로부터 수직방향으로 일정한 너비로 연장되는 수직 기둥 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 가이드부(144)는 수직한 내측면을 가질 수 있다.
가이드부(144)의 평면 형태는 도 8 내지 도 11을 참조하여 후술된다.
도 1을 다시 참조하면, 상부 패키지 기판(210)은 회로패턴을 가지는 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다. 상부 패키지 기판(210)은 하부 패키지 기판(110)을 바라보는 하면(210b)과 그 반대면인 상면(210a)를 가질 수 있다. 상부 패키지 기판(210) 상에는 적어도 하나의 제 1 메탈 패드(212)가 배치될 수 있다. 가령, 복수개의 제 1 메탈 패드(212)가 상부 패키지 기판(210)의 상면(210a)의 양쪽 가장자리에 제공될 수 있다.
상부 반도체 칩(220)은 상부 패키지 기판(210)의 상면(210a) 상에 실장될 수 있다. 예를 들어, 상부 반도체 칩(220)은 메모리 칩, 로직 칩 혹은 이들의 조합일 수 있다. 상부 반도체 칩(220)은 상부 패키지 기판(210) 상에 와이어 본딩 방식으로 실장될 수 있다. 상부 반도체 칩(220) 상에는 적어도 하나의 제 2 메탈 패드(222)가 제공될 수 있다. 제 2 메탈 패드(222)는 와이어를 통해 제 1 메탈 패드(212)와 연결될 수 있다. 다른 예로, 상부 반도체 칩(220)은 플립 칩 본딩 방식으로 실장될 수 있다. 또 다른 예로, 상부 반도체 칩(220)은 복수개의 반도체 칩일 수 있다. 복수개의 반도체 칩은 서로 플립 칩 본딩 방식으로 연결될 수 있다.
상부 패키지 기판(210) 상에 상부 몰드막(230)이 제공될 수 있다. 상부 몰드막(230)은 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC) 같은 절연성 고분자 물질을 포함할 수 있다. 상부 몰드막(230)은 상부 반도체 칩(220)을 덮도록 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 보드(10) 상에 반도체 패키지(1)가 적층될 수 있다. 보드(10)는 모바일 제품(예: 휴대폰)이나 메모리 모듈의 보드일 수 있다. 하부 반도체 칩(130)은 애플리케이션 프로세서(Application Processor)이고, 상부 반도체 칩(20)은 메모리일 수 있다. 보드(10) 상에 하부 패키지(100) 및 상부 패키지(200)를 순차적으로 결합하는 원패스 리플로우 공정을 수행할 수 있다. 원패스 리플로우 공정은 보드(10) 상에 하부 패키지(100)를 적층하고, 하부 패키지(100) 상에 상부 패키지(200)를 적층하여 리플로우 공정을 수행하는 것이다. 보드(10) 상에 하부 패키지(100) 및 상부 패키지(200)를 원패스 리플로우 공정을 이용하여 결합하기 전에, 상부 몰드막(230)이 제공될 수 있다. 스택 보트(stack boat)를 이용하지 않는 원패스 리플로우 공정을 통해 하부 패키지(100) 및 상부 패키지(200)를 보드(10)에 적층하여 간단하게 패키지를 적층할 수 있다. 보드(10)와 하부 패키지 기판(110) 사이의 보드 연결부재(20)에 의해 보드(10)와 반도체 패키지(1)가 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 패키지의 제조방법을 나타내는 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 하부 패키지 기판(110)의 상면(110a) 상에 하부 반도체 칩(130)이 실장될 수 있다. 하부 패키지 기판(110) 하면(110b)에는 외부단자(114)가 배치될 수 있다. 하부 반도체 칩(130)과 하부 패키지 기판(110) 사이에는 접속단자(116)가 배치될 수 있다. 접속단자(116)는 하부 반도체 칩(130)과 하부 패키지 기판(110)을 전기적으로 연결할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 하부 패키지 기판(110) 상에 금형틀(500)이 제공될 수 있다. 금형틀(500)은 몰딩 물질이 채워지는 공간을 가질 수 있다. 금형틀(500)은 하부 반도체 칩(130)을 덮도록 제공될 수 있다. 금형틀(500)의 하부면은 하부 패키지 기판(110)의 상면(110a)과 접촉할 수 있다. 금형틀(500)은 평탄부(510)와 오목부(530)를 포함할 수 있다. 평탄부(510)는 하부 반도체 칩(130)의 상면과 접촉할 수 있다. 평탄부(510)는 하부 패키지 기판(110)의 가장자리까지 연장될 수 있다. 오목부(530)는 하부 패키지 기판(110)의 가장자리에서 금형틀(500)을 바라보는 수직방향으로 함몰된 형태를 가질 수 있다. 오목부(530)는 수직방향으로 일정한 너비를 가지면서 함몰되다가 너비가 줄어들면서 더 함몰되는 형태를 가질 수 있다. 즉, 오목부(530)는 수직방향으로 일정한 너비로 함몰되다가 오르막 경사를 가지는 형태로 함몰되는 형태를 가질 수 있다. 하부 몰드막(140) 내지 가이드부(144)의 형태는 금형틀(500)의 외관에 의존할 수 있다.
다른 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 오목부(530)는 하부 패키지 기판(110)의 가장자리에서 수직방향으로 그리고 오르막 경사를 가지도록 함몰될 수 있다. 평탄부(510)의 형태는 도 5b와 동일할 수 있다. 오목부(530)는 수직방향으로 함몰될수록 너비가 줄어들 수 있다. 즉, 오목부(530)는 수직방향으로 함몰될수록 평탄부(510)와 인접한 면이 테이퍼진 형태를 가질 수 있다.
또 다른 예로 도 7에 도시된 바와 같이, 오목부(530)는 하부 패키지 기판(110)의 가장자리에서 일정한 너비를 가지며 수직방향으로 함몰될 수 있다. 평탄부(510)의 형태는 도 5b와 동일할 수 있다.
다시 도 5b를 참조하면, 금형틀(400)의 내부에 몰딩 물질을 주입할 수 있다. 몰딩 물질은 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC) 같은 절연성 고분자 물질을 포함할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 몰딩 물질의 주입에 의해 하부 몰드막(140)이 형성될 수 있다. 하부 몰드막(140)은 상부 패키지(200)가 수용되는 실장공간(180)을 제공할 수 있다. 실장공간(180)은 하부 몰드막(140)의 가이드부(144)로 둘러싸여 정의될 수 있다. 하부 몰드막(140)의 중앙부(142)에 연결홀(145)를 형성할 수 있다. 연결홀(145)은 하부 반도체 칩(130)과 이격되게 형성된다. 연결홀(145)은 레이저 드릴링, 기계적 드릴링 및 드라이 에칭을 통해 형성될 수 있다. 연결홀(145)은 하부 패키지 기판(110)의 상면(110a)을 노출하도록 형성될 수 있다. 연결홀(145)은 하부 반도체 칩(130)을 중심으로 대칭되게 형성될 수 있고, 복수개가 형성될 수 있다. 연결홀(145)에 하부 솔더볼(160)을 제공할 수 있다. 하부 솔더볼(160)은 하부 패키지 기판(110)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5d를 참조하면, 하부 반도체 칩(130) 상에 열전달층(400)이 배치될 수 있다. 열전달층(400)은 하부 반도체 칩(130)의 상면 및 하부 몰드막(140)의 중앙부(142)의 일부 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 열전달층(400)은 TIM(Thermal Interface Material)을 포함할 수 있다. 열 전달층(400)은 하부 몰드막(140)의 가이드부(144)와 일정한 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 열전달층(400)을 통해 하부 반도체 칩(130)에서 발생하는 열이 용이하게 외부로 방출될 수 있다. 다른 예로, 열전달층(400)은 하부 반도체 칩(130)의 상면에 제한적으로 배치될 수 있다.
도 5e를 참조하면, 상부 패키지(200)를 제공할 수 있다. 상부 패키지(200)는 상부 패키지 기판(210)의 상면(210a) 상에 실장된 상부 반도체 칩(220) 및 상부 반도체 칩(220)을 몰딩하는 상부 몰드막(230)을 포함할 수 있다. 상부 패키지 기판(210)의 하면(210b) 상에 상부 솔더볼(240)이 제공될 수 있다. 상부 솔더볼(240)은 연결홀(145)과 수직적으로 나란히 배치될 수 있다. 상부 반도체 칩(220)은 패키지 기판(210) 상에 와이어 본딩될 수 있다. 상부 패키지 기판(210) 상에는 제 1 메탈 패드(212)가 형성되고, 상부 반도체 칩(220) 상에는 제 2 메탈 패드(222)가 형성될 수 있다. 제 1 메탈 패드(212)와 제 2 메탈 패드(222)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 상부 몰드막(230)은 상부 패키지 기판(210) 상에 제공될 수 있다. 상부 몰드막(230)은 상부 패키지 기판(210)의 상면(210a)과 상부 반도체 칩(220)을 덮을 수 있다.
상부 패키지(200)를 하부 패키지(100) 상에 적층할 수 있다. 상부 솔더볼(240)이 연결홀(145) 안에 삽입될 수 있다. 리플로우 공정에 의해 하부 솔더볼(160)과 상부 솔더볼(240)이 결합하여 연결단자(300)를 형성할 수 있다. 상부 패키지(200)가 하부 패키지(100) 상에 적층될 때, 하부 몰드막(140)의 가이드부(144)에 의해 하부 패키지(100)와 상부 패키지(200)가 어긋남이 없이 정렬될 수 있다. 하부 패키지(100)와 상부 패키지(200)가 서로 정렬이 맞지 않는 상태에서 상부 패키지(200)가 하부 패키지(100)를 향하여 접근되더라도, 하부 몰드막(140)의 테이퍼부(144b)는 상부 패키지(200)가 정위치에 위치하도록 가이드할 수 있다. 가이드부(144)에 의해 하부 패키지(100)와 상부 패키지(200)가 정렬될 수 있다.
상기 일련의 공정들을 통해 도 1에 도시된 것처럼 하부 패키지(100) 상에 상부 패키지(200)가 적층된 반도체 패키지(1)를 제조할 수 있다.
다른 예로, 도 5f를 참조하면, 하부 패키지(100)와 상부 패키지(200)가 보드(10) 상에 원패스 리플로우 공정을 통해 순차적으로 적층될 수 있다. 이에 따라, 도 4에 도시된 것처럼 반도체 패키지(1)를 보드(10) 상에 실장할 수 있다. 보드(10) 상의 보드 연결단자(15)와 하부 패키지 기판(110)의 외부단자(114)가 결합하여 보드 연결부재(20)가 형성될 수 있다. 하부 솔더볼(160)과 상부 솔더볼(240)이 결합하여 연결단자(300)를 형성할 수 있다. 보드 연결부재(20)와 연결단자(300)를 통해 보드(10), 하부 패키지(100) 및 상부 패키지(200)가 전기적으로 연결될 수 있다.
도 8 내지 도 11은 본 발명 일 실시 예에 따른 반도체 패키지를 도시한 평면도들이다.
도 8을 참조하면, 가이드부(144)는 하부 패키지 기판(110)의 가장자리를 따라 연속적으로 연장될 수 있다. 상부 패키지(200)는 4개의 측면(202a, 202b, 202c, 202d)을 가지는 사각형의 평면 구조일 수 있다. 하부 패키지 기판(110)는 사각형의 평면 구조일 수 있다. 가이드부(144)는 하부 패키지 기판(110) 상에 제공될 수 있다. 평면적인 관점에서, 가이드부(144)는 하부 패키지 기판(110)의 가장자리를 따라 연속적으로 연장된 고리 형태일 수 있다. 수직적인 관점에서, 도 1에 도시된 것처럼, 가이드부(144)는 하부 패키지 기판(110)의 가장자리 상에서 수직방향으로 연장된 벽(wall) 형태일 수 있다. 가이드부(144)는 상부 패키지(200)의 측면(202a, 202b, 202c, 202d) 모두를 둘러싸도록 연장될 수 있다.
도 9를 참조하면, 가이드부(144)는 하부 패키지 기판(110)의 가장자리를 따라 불연속적으로 연장될 수 있다. 평면적인 관점에서, 가이드부(144)는 하부 패키지 기판(110)의 4개의 변 상에 제공된 직선 형태일 수 있다. 일례로, 가이드부(144)는 패키지 기판(110)의 4개의 변 상의 가운데에 제공될 수 있다. 다른 예로, 가이드부(144)는 하부 패키지 기판(110)의 적어도 2개의 마주보는 변 상에 제공될 수 있다. 가이드부(144)는 상부 패키지(200)의 측면(202a, 202b, 202c, 202d) 각각의 일부를 둘러쌀 수 있다.
도 10을 참조하면, 가이드부(144)는 하부 패키지 기판(110)의 가장자리를 따라 불연속적으로 연장될 수 있다. 평면적인 관점에서, 가이드부(144)는 하부 패키지 기판(110)의 4개의 모서리 상에 제공된 “L”자 형태를 가질 수 있다. 가이드부(144)는 상부 패키지의 측면(202a, 202b, 202c, 202d)끼리 만나는 4개의 모서리를 감쌀 수 있다.
도 11을 참조하면, 가이드부(144)는 하부 패키지 기판(110)의 적어도 2개의 마주보는 모서리 상에 제공된 “L”자 형태를 가질 수 있다. 가이드부(144)는 상부 패키지의 측면(202a, 202b, 202c, 202d)끼리 만나는 모서리 중 서로 마주보는 적어도 2개를 감쌀 수 있다.
상술한 바와 달리, 하부 몰드막(140)의 형태는 다양할 수 있다. 가이드부(144)는 하부 패키지(100) 상에 상부 패키지(200)가 오정렬없이 실장되는 것을 도와주는 것으로, 하부 패키지 기판(110)의 가장자리에서 수직방향으로 연장된 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 12는 본 발명의 기술이 적용된 반도체 패키지를 포함하는 전자 장치의 예를 보여주는 블럭도이다.
상술한 반도체 패키지는 전자 시스템에 적용될 수 있다. 상술한 본 발명의 기술이 적용된 반도체 패키지는 메모리 디바이스의 형태로 제공될 수 있다. 도 12를 참조하면, 전자 시스템(1300)은 제어기(1310), 입출력 장치(1320) 및 기억 장치(1330)를 포함할 수 있다. 상기 제어기(1310), 입출력 장치(1320) 및 기억 장치(1330)는 버스(1350, bus)를 통하여 결합될 수 있다. 상기 버스(1350)는 데이터들이 이동하는 통로라 할 수 있다. 예컨대, 상기 제어기(1310)는 적어도 하나의 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 그리고 이들과 동일한 기능을 수행할 수 있는 논리 소자들 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 제어기(1310) 및 기억 장치(1330)는 본 발명에 따른 반도체 패키지를 포함할 수 있다. 상기 입출력 장치(1320)는 키패드, 키보드 및 표시 장치(display device) 등에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 기억 장치(330)는 데이터를 저장하는 장치이다. 상기 기억 장치(1330)는 데이터 및/또는 상기 제어기(1310)에 의해 실행되는 명령어 등을 저장할 수 있다. 상기 기억 장치(1330)는 휘발성 기억 소자 및/또는 비휘발성 기억 소자를 포함할 수 있다. 또는, 상기 기억 장치(1330)는 플래시 메모리로 형성될 수 있다. 예를 들면, 모바일 기기나 데스크 톱 컴퓨터와 같은 정보 처리 시스템에 본 발명의 기술이 적용된 플래시 메모리가 장착될 수 있다. 이러한 플래시 메모리는 반도체 디스크 장치(SSD)로 구성될 수 있다. 이 경우 전자 시스템(1300)은 대용량의 데이터를 상기 플래시 메모리 시스템에 안정적으로 저장할 수 있다. 상기 전자 시스템(1300)은 통신 네트워크로 데이터를 전송하거나 통신 네트워크로부터 데이터를 수신하기 위한 인터페이스(1340)를 더 포함할 수 있다. 상기 인터페이스(1340)는 유무선 형태일 수 있다. 예컨대, 상기 인터페이스(1340)는 안테나 또는 유무선 트랜시버 등을 포함할 수 있다. 그리고, 도시되지 않았지만, 상기 전자 시스템(1300)에는 응용 칩셋(Application Chipset), 카메라 이미지 프로세서(Camera Image Processor:CIS), 그리고 입출력 장치 등이 더 제공될 수 있음은 이 분야의 통상적인 지식을 습득한 자들에게 자명하다.
상기 전자 시스템(1300)은 모바일 시스템, 개인용 컴퓨터, 산업용 컴퓨터 또는 다양한 기능을 수행하는 로직 시스템 등으로 구현될 수 있다. 예컨대, 상기 모바일 시스템은 개인 휴대용 정보 단말기(PDA; Personal Digital Assistant), 휴대용 컴퓨터, 웹 타블렛(web tablet), 모바일폰(mobile phone), 무선폰(wireless phone), 랩톱(laptop) 컴퓨터, 메모리 카드, 디지털 뮤직 시스템(digital music system) 그리고 정보 전송/수신 시스템 중 어느 하나일 수 있다. 상기 전자 시스템(1300)이 무선 통신을 수행할 수 있는 장비인 경우에, 상기 전자 시스템(1300)은 CDMA, GSM, NADC, E-TDMA, WCDAM, CDMA2000과 같은 3세대 통신 시스템 같은 통신 인터페이스 프로토콜에서 사용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 기술이 적용된 반도체 패키지를 포함하는 메모리 시스템의 예를 보여주는 블럭도이다.
상술한 본 발명의 기술이 적용된 반도체 패키지는 메모리 카드의 형태로 제공될 수 있다. 도 13을 참조하면, 메모리 카드(1400)는 비휘발성 기억 소자(1410) 및 메모리 제어기(1420)를 포함할 수 있다. 상기 비휘발성 기억 장치(1410) 및 상기 메모리 제어기(1420)는 데이터를 저장하거나 저장된 데이터를 판독할 수 있다. 상기 비휘발성 기억 장치(1410)는 본 발명에 따른 반도체 패키지 기술이 적용된 비휘발성 기억 소자들 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 메모리 제어기(1420)는 호스트(host)의 판독/쓰기 요청에 응답하여 저장된 데이터를 독출하거나, 데이터를 저장하도록 상기 플래쉬 기억 장치(1410)를 제어할 수 있다.

Claims (10)

  1. 하부 패키지 기판 상에 실장된 하부 반도체 칩 및 상기 하부 패키지 기판 상에 배치되는 하부 몰드막을 포함하는 하부 패키지;
    상기 하부 패키지 상에 배치되고, 상부 패키지 기판 상에 실장된 상부 반도체 칩을 포함하는 상부 패키지; 및
    상기 하부 반도체 칩과 상기 상부 패키지 기판 사이에 배치되는 열전달층을 포함하되,
    상기 하부 몰드막은 상기 하부 패키지 기판 상의 가장자리에서 상기 상부 패키지를 바라보는 수직방향으로 연장되는 가이드부를 가지고,
    상기 가이드부의 내측면의 일부는 상기 상부 패키지 기판의 측벽의 일부와 접촉하고,
    상기 가이드부의 상면은 상기 상부 패키지 기판의 상면보다 높은 레벨에 위치하고,
    상기 열전달층은 상기 상부 패키지 기판의 하면과 접촉하는 반도체 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드부는:
    일정한 너비를 가지며 상기 수직방향으로 연장되는 수직부; 및
    상기 수직부와 연결되고, 상기 수직방향으로 연장될수록 너비가 줄어드는 테이퍼부를 포함하는 하이브리드 형태를 갖는 반도체 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 수직방향으로 연장될수록 너비가 줄어드는 테이퍼 형태를 갖는 반도체 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드부는 일정한 너비를 가지고 상기 수직방향으로 연장되는 기둥 형태를 갖는 반도체 패키지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    평면적으로 보아, 상기 가이드부는 상기 하부 패키지 기판의 가장자리를 따라 연속적으로 연장되는 반도체 패키지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    평면적으로 보아, 상기 가이드부는 상기 하부 패키지 기판 상의 가장자리를 따라 불연속적으로 연장되는 반도체 패키지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 패키지 기판은 사각형의 평면 구조를 가지며,
    상기 가이드부는 상기 하부 패키지 기판의 적어도 두 개의 마주보는 모서리상에 제공되는 반도체 패키지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 패키지 기판은 사각형의 평면 구조를 가지며,
    상기 가이드부는 상기 하부 패키지 기판의 적어도 두 개의 마주보는 변 상에 제공되는 반도체 패키지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 패키지는 상기 하부 몰드막의 가이드부로 둘러싸여 정의되는 실장공간 내에 수용되는 반도체 패키지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 반도체 칩을 덮는 상부 몰드막를 더 포함하는 반도체 패키지.

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