KR20100021891A - 반도체 칩 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

반도체 칩 패키지 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 칩 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 빛을 발생시키는 반도체 발광칩의 상면 및 측면을 둘러싸도록 형광체를 포함하는 캡 구조물을 반도체 발광칩에 장착함으로써 패키지의 기밀성을 확보하면서 컴팩트한 반도체 칩 패키지를 구현할 수 있고, 형광체의 배합비를 조정하여 캡 구조물을 형성함으로써 용이하게 색좌표의 흔들림을 개선할 수 있다.
형광체, 반도체 발광칩, 플립 본딩, 패키지

Description

반도체 칩 패키지 및 그 제조 방법{SEMICONDUCTOR CHIP PACKAGE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 반도체 칩 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 본 발명은 형광체를 포함하는 캡(cap) 구조물을 이용하여 반도체 발광칩을 패키징함으로써 기밀성을 확보하면서 콤팩트(compact)한 패키지 구현이 가능한 반도체 칩 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, LM(Lighting Module) 분야에서의 이슈는 콤팩트한 패키지 구현을 위한 형광체 도포에 관한 것이다. 기존의 형광체 도포 방식들은 디스펜싱(dispensing) 방법, 컨포멀 코팅(conformal coating) 방법, 형광체 필름(film)을 칩 상면에 형성하는 방법 등이 있다.
도 1은 일반적인 디스펜싱 방법으로 형광체를 도포한 반도체 칩 패키지의 구조를 나타내는 수직 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 칩 패키지는 기판(100)위의 패턴인쇄된 전극 패드(120a, 120b, 120c)와, 전극 패드(120a, 120b, 120c) 위에 플립 본딩(flip bonding)에 의해 실장된 반도체 칩(110a) 및 수동소자(110b), 플립 본딩된 반도체 칩(110)을 몰딩하기 위해 형성된 격벽(140a, 140b, 140c)으로 이루어지고, 수지재(130)로 격벽 사이((140a, 140b), (140b, 140c))를 몰딩하고 있다. 이후 다이싱(dicing)에 의해 각 패키지 단위로 분리된다.
이러한 디스펜싱 방법을 이용한 경우에는, 디스펜서(미도시)로부터 주입되는 수지재가 기판 외부로 넘치지 않도록 격벽을 형성해야 하고, 이러한 격벽을 형성하기 위한 공간 및 높이가 필요하므로 콤팩트한 패키지 구조를 형성하는데 한계가 있다. 또한, 디스펜싱 방법으로 형광체를 몰딩하는 경우, 형광체가 불균일하게 분포하기 때문에 색혼합성이 좋지 않은 문제점이 있다.
도 2는 일반적인 형광체 필름을 반도체 칩 상면에 형성하는 방법으로 형광체를 도포한 반도체 칩 패키지의 구조를 나타내는 수직 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 칩 패키지는 기판(200) 위의 패턴인쇄된 전극 패드(220a, 220b, 220c)와, 전극 패드(220a, 220b, 220c)에 플립 본딩에 의해 실장된 반도체 칩(210)으로 이루어지고, 플립 본딩된 반도체 칩(210a), 수동소자(210b) 및 전극 패드(220a, 220b, 220c) 위에 형광체 필름(230)을 형성하였다. 이후 다이싱(dicing)에 의해 각 패키지 단위로 분리된다.
이러한 형광체 필름을 이용한 경우에는, 반도체 칩(210a) 상면은 용이하게 형광체 필름을 도포할 수 있으나, 반도체 칩(210a)의 측면에는 형광체 필름을 도포하는 것이 용이하지 않은 문제점 있다.
또한, TFFC(Thin Film Flip Chip)와 구조적으로 차이가 있는 사파이어가 제거되지 않은 칩의 경우, 컨포멀 코팅 방법을 이용하면 칩 상면에는 용이하게 코팅이 되지만, 칩 측면으로의 코팅이 용이하지 않은 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로써, 그 목적은 기판과 기판에 실장되는 반도체 발광칩의 상면과 측면 모두에 고루 형광체를 코팅함과 동시에 컴팩트한 패키지 구현이 가능한 반도체 칩 패키지 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명의 일실시 형태에 따른 반도체 칩 패키지는, 상면에 전극 패드가 형성된 기판; 상기 전극 패드 상면에 각각 플립 본딩된 반도체 발광칩 및 수동소자; 및 상기 반도체 발광칩을 둘러싸도록 상기 기판상에 장착되고, 형광체가 포함된 캡 구조물;을 포함한다.
바람직하게는, 상기 반도체 칩 패키지는, 상기 캡 구조물이 장착된 반도체 발광칩을 제외한 영역을 보호하기 위해, 상기 영역에 코팅재가 도포된 보호부;를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 캡 구조물은 형광체가 함유된 수지로 이루어진 것이며, 상기 캡 구조물은 접착제에 의해 상기 기판상에 장착된다. 그리고, 상기 접착제는 상기 캡 구조물과 반도체 발광칩 사이의 내부공간을 충전하며, 상기 접착제는 투명 실리콘계 수지 또는 투명 에폭시 수지일 수 있다.또한, 상기 접착제는 형광체가 더 혼합될 수 있다. 그리고, 상기 코팅재는 투명 실리콘계 수지 또는 투명 에폭시 수지일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일실시 형태에 따른 반도체 칩 패키지 제조 방법은, 전극 패드가 형성된 기판을 마련하는 단계; 상기 전극 패드의 상에 반도체 발광칩 및 수동소자를 플립 본딩하는 단계; 및 형광체가 포함된 캡 구조물을 상기 반도체 발광칩을 둘러싸도록 상기 기판상에 장착하는 단계;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 반도체 칩 패키지 제조 방법은, 상기 캡 구조물이 장착된 반도체 발광칩을 제외한 영역에 코팅재를 도포하여 보호부를 형성하는 단계;를 더 포함하며, 상기 캡 구조물을 장착하는 단계는, 접착제에 의해 상기 플립 본딩된 반도체 발광칩과 캡 구조물이 본딩된다.
바람직하게는, 상기 캡 구조물은 형광체를 혼합된 수지물로 사출성형되는 구조물이며, 상기 접착제는 투명 실리콘계 수지 또는 투명 에폭시 수지일 수 있다. 그리고, 상기 접착제는 형광체가 더 혼합될 수 있다.
바람직하게는, 상기 접착제는 상기 캡 구조물과 반도체 발광칩 사이의 내부 공간을 충전하며, 상기 코팅재는 투명 실리콘계 수지 또는 투명 에폭시 수지일 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 빛을 발생시키는 반도체 발광칩의 상면 및 측면을 둘러싸도록 형광체를 포함하는 캡 구조물을 반도체 발광칩에 장착함으로써 패키지의 기밀성을 확보하면서 컴팩트한 반도체 칩 패키지를 구현할 수 있고, 형광체의 배합비를 조정하여 캡 구조물을 형성함으로써 용이하게 색좌표의 흔들림을 개선할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 칩 패키지의 수직 단면도를 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지는, 상면에 전극 패드(320a, 320b, 320c)가 형성된 기판(300), 전극 패드(320a, 320b, 320c)의 상면에 플립 본딩된 반도체 발광칩(310a) 및 수동소자(310b), 반도체 발광칩(310a)을 둘러싸도록 기판(300)상에 장착된 캡 구조물(330), 캡 구조물(330)이 장착된 반도체 발광칩(310a)을 제외한 영역에 도포되는 코팅재에 의해 수동 소자(310b) 및 기판(300)상에 형성된 전극 패드(320a, 320b, 320c)와 같은 회로 패턴들을 보호하는 보호부(350)로 이루어진다. 여기서, 기판(300)상에 장착된 캡 구조물(330)은 반도체 발광칩(310a)의 상면에 도팅되는 접착제(340)에 의해 장착된다.
기판(300)은 평판한 도전성 기판이며, 전극 패드(320a, 320b, 320c)는 기판(300)상에 패턴 인쇄 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 캡 구조물(330)은 수지물로 사출성형되는 구조물이며, 수지물은 반도체 발광칩(310a)에서 발생된 빛을 변환시키는 형광체가 포함된다.
접착제(340)는 투명 실리콘계 수지 또는 투명 에폭시 수지이며, 형광체가 더 혼합될 수 있다. 그리고, 캡 구조물(330)이 반도체 발광칩(310a)에 장착되는 과정에서, 접착제(340)는 상기 캡 구조물(330)과 반도체 발광칩(310a) 사이의 내부공간을 충전한다. 이로써, 반도체 발광칩(310)의 상면뿐만 아니라, 반도체 발광칩(310a)의 측면에 대해서도 접착체(340)에 의해 코팅이 가능하게 된다. 보호부(350)는 코팅재로써 투명 실리콘계 수지 또는 투명 에폭시 수지가 사용될 수 있 다.
도 4의 (a) 내지 도 4의 (e)는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 칩 패키지를 제조하는 과정을 설명하기 위한 공정단면도이다.
우선, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지 제조 방법은 전극 패드(420a, 420b, 420c)가 형성된 기판(400)을 마련하는 단계로 시작된다. 기판(400)은 평판한 도전성 기판이며, 개별 칩 형태의 반도체 발광칩(410a)을 플립 본딩하기 위한 기판으로 사용된다. 이러한 기판(400)의 상면에 패턴인쇄 등의 방법에 의해 전극 패드(420a, 420b, 420c)가 형성된다. 전극 패드(420a, 420b, 420c)는 기판(400)과 직접 연결되도록 형성된다.
이어, 전극 패드(420a, 420b, 420c)의 상에 반도체 발광칩 및 수동소자를 플립 본딩한다. 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 기판(400)의 상면에 형성된 전극 패드(420a, 420b, 420c) 상에 반도체 발광칩(410a) 및 수동소자(410b)를 개별 영역에 플립 본딩한다.
이어, 반도체 발광칩(410a) 상면에 접착제(440)를 도포하는 공정을 실시한다. 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 플립 본딩된 반도체 발광칩(410)의 상면에 캡 구조물(430)을 장착하기 위한 접착제(440)를 도팅(dotting) 등의 방법에 의해 도포 한다. 접착제(440)는 투명 실리콘계 수지 또는 투명 에폭시 수지이며, 형광체가 더 혼합될 수 있다.
이어, 기판(400) 상에 캡 구조물(430)을 장착하는 공정을 실시한다. 도 4의 (d)에 도시한 바와 같이, 도팅으로 도포된 접착제(440)에 의해 반도체 발광칩(410a)을 둘러싸도록 캡 구조물(430)이 반도체 발광칩(410a)에 본딩됨으로써 기판(400) 상에 장착된다.
캡 구조물(430)은 수지물로 사출성형된 구조물이며, 수지물은 반도체 발광칩(410a)에서 발생된 빛을 변환시키는 형광체가 더 포함될 수 있다. 그리고, 접착제(440)는 반도체 발광칩(410a)을 둘러싸도록 캡 구조물(430)을 기판(400) 상에 장착하는 과정에서, 반도체 발광칩(410a)의 측면으로 흘러내려 반도체 발광칩(410a)의 측면 및 바닥면을 충전한다. 즉, 반도체 발광칩(410a)과 캡 구조물(430) 사이의 내부 공간이 접착제(440)에 의해 충전된다. 이와 같이, 캡 구조물(430)이 반도체 발광칩(410a)을 둘러싸도록 장착됨으로써, 반도체 발광칩(410a)의 상면과 측면 모두에 고루 형광체가 코팅된다.
이어, 캡 구조물(430)이 본딩된 반도체 발광칩(410a)을 제외한 영역에 코팅재를 도포하는 공정을 실시한다. 도 4의 (e)에 도시한 바와 같이, 캡 구조물(430)이 장착된 반도체 발광칩(410a)을 제외한 영역, 즉 수동소자(410b) 및 기판(400)에 형성된 전극 패드(420a, 420b, 420c)와 같은 회로패턴들을 보호하기 위한 보호부(450)를 형성하기 위해 코팅재를 도포한다. 보호부(450)의 코팅재는 투명 실리콘계 수지 또는 투명 에폭시계 수지일 수 있다.
도 5의 (a) 내지 도 5의 (c)는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 칩 패키지에 사용되는 캡 구조물을 사출성형하는 과정을 설명하기 공정 단면도이다.
도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 캡 구조물을 형성하기 위한 상하부 성형틀(510, 500)에 수지물을 충전한다. 수지물은 투명 실리콘계 수지 또는 투명 에폭시 수지일 수 있으며, 형광체가 더 포함될 수 있다. 그런 다음, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 하부 성형틀(500)을 제거한 후, 사출성형물(520)을 다이싱하여 분리한다. 따라서, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 최종적으로 반도체 발광칩의 상면에 장착되기 위한 캡 구조물이 완성된다.
상술한 실시형태 및 첨부된 도면은 바람직한 실시형태의 예시에 불과하며, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 또한, 본 발명은 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
도 1은 일반적인 디스펜싱 방법으로 형광체를 도포한 반도체 칩 패키지의 구조를 나타내는 수직 단면도이고,
도 2는 일반적인 형광체 필름을 반도체 칩 상면에 형성하는 방법으로 형광체를 도포한 반도체 칩 패키지의 구조를 나타내는 수직 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시 형태에 따른 반도체 칩 패키지의 구조를 나타내는 수직 단면도이고,
도 4의 (a) 내지 도 4의 (e)는 도 3에 도시된 반도체 칩 패키지의 제조 과정을 나타내는 공정 단면도이고,
도 5의 (a) 내지 도 5의 (c)는 도 3에 도시된 반도체 칩 패키지에 사용되는 캡 구조물을 사출성형하는 과정을 나타내는 공정 단면도이다.

Claims (16)

  1. 상면에 전극 패드가 형성된 기판;
    상기 전극 패드 상면에 각각 플립 본딩된 반도체 발광칩 및 수동소자; 및
    상기 반도체 발광칩을 둘러싸도록 상기 기판상에 장착되고, 형광체가 포함된 캡 구조물;을 포함하는 반도체 칩 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캡 구조물이 장착된 반도체 발광칩을 제외한 영역을 보호하기 위해, 상기 영역에 코팅재가 도포된 보호부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캡 구조물은 형광체가 함유된 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캡 구조물은 접착제를 이용하여 상기 기판상에 장착되는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 접착제는 상기 캡 구조물과 반도체 발광칩 사이의 내부공간을 충전하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 접착제는 투명 실리콘계 수지 또는 투명 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접착제는 형광체가 더 혼합된 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 코팅재는 투명 실리콘계 수지 또는 투명 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지.
  9. 전극 패드가 형성된 기판을 마련하는 단계;
    상기 전극 패드의 상에 반도체 발광칩 및 수동소자를 플립 본딩하는 단계; 및
    형광체가 포함된 캡 구조물을 상기 반도체 발광칩을 둘러싸도록 상기 기판상에 장착하는 단계;를 포함하는 반도체 칩 패키지 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 캡 구조물이 장착된 반도체 발광칩을 제외한 영역에 코팅재를 도포하여 보호부를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 캡 구조물을 장착하는 단계는, 접착제에 의해 상기 플립 본딩된 반도체 발광칩과 캡 구조물이 본딩되는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 캡 구조물은 형광체를 혼합된 수지물로 사출성형되는 구조물인 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 접착제는 투명 실리콘계 수지 또는 투명 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 접착제는 형광체가 더 혼합된 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 접착제는 상기 캡 구조물과 반도체 발광칩 사이의 내부공간을 충전하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지 제조 방법.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 코팅재는 투명 실리콘계 수지 또는 투명 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지 제조 방법.
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