KR960000216B1 - 메모리 카드 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

메모리 카드

제1도는 종래 기술에 따른 메모리 카드의 사시도.

제2도는 제1도의 메모리 카드의 분해 사시도.

제3도는 제1도에서의 선III-III에 따른 단면도.

제4도는 이 발명에 따른 메모리 카드용 반도체 칩들이 형성되어 있는 웨이퍼의 평면도.

제5도는 이 발명에 따른 메모리 카드의 단면도이다.

이 발명은 메모리 카드(memory card)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 메모리 카드의 중앙 전산처리장치 (central processing unit ; 이하 CPU라 칭함)나 롬 또는 램등과 같은 단위 구성 소자들을 반도체 칩 제조 단계에서 하나의 단위 칩으로 제작하여 고밀도 실장을 실현할 수 있는 메모리 카드에 관한 것이다.

최근 반도체 산업 전반의 비약적인 발전에 따라, 반도체 제품의 응용범위도 거의 모든 분야로 확산되어가고 있다. 그중 정보를 패키지화된 카드에 입력시켜 운반 및 취급이 용이하여 개인이 사용할 수 있도록 한 마그네틱카드, 아이.씨(integrated circuit ; 이하 IC 라 칭함) 카드 및 메모리 카드등의 사용이 증가되고 있다.

IC카드는 신용카드나 아이.디(identification ; 이하 ID라 칭함) 카드등과 같은 카트내에 IC를 내장하고, 암호번호나 프로그램 및 본인이라는 것을 증명하는 ID코드등과 같이 주로 개인에 관한 데이터를 제공할 수 있는 카드이다. 상기 IC카드는 종래 자계를 이용하는 마그네틱 카드에 비해 제조단가가 높은 단점이 있으나, IC에 인가되는 전압에 의해 많은 량의 정보를 간단 신속하게 입출력할 수 있으며, 무엇보다도 동작의 신뢰성이 높은 이점이 있다.

그러나 IC카드는 하나 또는 두 개의 반도체 칩이 실장되어 있으므로 기억 용량의 적은 단점이 있다. 따라서 큰 기억 용량을 필요로 하는 경우에는 다수개의 반도체 패키지를 인쇄회로기판(print circuit boaard ;이하 PCB라 칭함) 상에 실장한 메모리 모듈을 제작하여 메인 보드의 슬롯에 장착하여 사용하고 있다. 상기 메모리 모듈은 대규모 기억 용량은 실현할 수 있으나, 메인 보드의 슬롯에 장착하여야 하므로 운반 및 취급이 불편한 문제점이 있다. 따라서 대규모 기억용량으로 운반 및 취급에 편리하도록 다수개의 반도체 패키지가 실장되어 있는 PCB를 광디스크등과 같이, 패키지화시킨 메모리 카드가 주목받고 있다.

상기 메모리 카드는 다수개의 반도체 칩들이 실장되어 있어 기억용량이 크고, 자료의 입출력을 위한 주변 기기인 판독기만 구비되어 있으면 다수개의 단말기에 사용이 가능한 등의 이점이 있다. 상기 메모리 카드는 주기억장치의 기억 용량을 보충하기 위하여 보조기억장치, 게임 프로그램이 내장되어 있는 게임 팩, 의료 진료카드와 같은 많은 정보량의 개인 신상에 관한 자료나 의료기기등과 같은 특정 기기의 동작 프로그램 또는 공장에서 사용되는 공작기기의 자동와 프로그램 내장팩등 거의 모든 컴퓨터 관련 산업에 광범위한 잠재 시장이 예상된다.

상기의 메모리 카드는 현재 규격의 국제적인 표준화가 이루어져 있으나, 주문자 생산 방식의 메모리 카드가 주류를 이루고 있으며, 제품의 신뢰성 확인에서 불량율이 높아, 수율이 매우 낮은 편이다. 그너라 부가가치가 높아 많은 연구 개발이 진행되고 있다.

제1도 내지 제3도는 종래 메모리 카드(10)를 설명하기 위한 도면들로서, 서로 연관시켜 설명하며, 동일한 부분에는 도일한 참조번호를 부여하였다.

소정의 금속배선(도시되지 않음)들이 일층 또는 다층으로 배열되어 있는 PCB (12)의 일측 양면에 외부와의 접촉을 위한 금속 재질의 접촉 패드(11)들이 다수개 형성되어 있으며, 상기 PCB(12)의 양측에 다수개의 반도체 패키지(13) 및 상기 반도체 패키지(13)들의 백업(backup)을 위한 파워 써플라이(14)가 실장되어 있다. 또한 상기 PCB(12)가 사각틀체 형상의 플라스틱 케이스(16)에 장착되어 있으며, 상기 케이스(16)의 상ㆍ하측면에 직사각 형상의 금속커버(18)들이 접착제로 접착되어 내부를 밀봉시킨다. 상기 케이스(16)의 일측에는 상기 PCB(12)의 접촉 패드(11)들과 연결되어 고정시키며, 외부기기와 접속시키는 입출력 단자(19)들이 상ㆍ하측 2열로 일정간격으로 설치되어 있다.

상기 반도체 패키지(13)들은 소정의 기억 용량, 예를 들어 8M 바이트 기억용량을 갖도록 디램, 에스램 또는 프레쉬 메모리등과 같은 단위 소자들이 필요에 따라 조합되어진 것이며, 상기 단위 소자들의 종류에 따라 캐패시터(도시되지 않음) 등의 수소동 소자(15)들은 PCB(12)상에 실장할 수도 있다. 상기 입출력 단자(19)들은 일측에 외부 기기의 핀이 삽입되어 전기적으로 연결되는 홀(17)이 형성되어 있으며, 타측은 PCB (12)의 접촉 패드(11)들과 연결되어 고정시키도록 2열이 상하로 마주보는 크립 형상을 이루고 있다. 도시되어 있지는 않으나, 상기 반도체 패키지(13)들은 직사각 형상의 다이 패드상에 접착수단으로 반도체 칩을 실장하는 다이 어태치 공정과, 일정간격으로 형성되어 있는 리드들의 일측을 상기 반도체 칩의 본딩패드들과 금선으로 연결하는 와이어 본딩 공정과, 상기 반도체 칩과 금선을 감싸보호하는 패키지 몸체를 형성하는 몰딩 공정과, 상기 패키지 몸체의 안정화를 위한 열처리 공정과, 리드 프레임의 불필요한 부분들을 제거하여 각각의 반도체 패키지로 분리하는 트림 공정과, 상기 패키지 몸체의 외부로 돌출되어 있는 외부 리드들을 실장에 적합한 형상, 예를 들어 걸윙형상으로 절곡하는 절곡 공정등과 같은 다단계의 패키지 공정을 거쳐 완성된다.

상기 패키지 공정에 의해 완성된 반도체 패키지(13)들은 PCB(12)상에 납땜으로 실장된 후, 메모리 카드(10)로 제작되어 정상 동작 여부를 테스트하는 전기 테스트 공정과, 통상의 작업 조건 보다 높은 온도 및 전압이 인가된 스트레스 상태에서 동작 수명을 테스트하는 번인(burn in) 테스트를 실시하여 최종적으로 완성되는 것이다.

상기 종래의 메모리 카드는 반도체 패키지가 플라스틱 케이스와 금속 커버에 의해 밀봉되어 지기는 하지만, 공기중에 노출되어 있으므로, 온도 변화 및 수분 침투 등에 의해 반도체 패키지 및 PCB배선에 불량이 발생하여 메모리 카드의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

또한 반도체 패키지를 PCB상에 실장한 종래의 메모리 카드는 상기 반도체 패키지가 다단계의 공정중에 어느 하나에서라도 불량이 발생되면, 메모리 카드 전체를 불량처리하여야 하므로 수율이 떨어진다. 따라서 수율 향상을 위하여 상기 PCB상에 번인 테스트를 거쳐 신뢰성이 확인된 칩(known good die; 이하 KGD라 칭함)을 플립 칩 기술로 직접 실장하는 칩-온-보드(chip-on-board; 이하 COB라 칭함) 방법이 사용되기도 한다. 그러나 상기 KGD는 번인 공정을 거치지 않는 통상의 반도체 칩에 비하여 고가이므로 메모리 카드의 제조 단가가 상승하는 문제점이 있다.

또한 반도체 칩의 기억 용량의 증가 및 다기능화에 따라 반도체 칩 자체의 크기는 증가되고 있으나, 메모리 카드의 소형ㆍ박형화 및 고밀도 실장을 실현하기 위하여 상기 반도체 패키지들을 소형ㆍ박형화하여야 한다. 현재 티ㆍ에스ㆍ오ㆍ피(thin small out line package; 이하 TSOP라 칭함)등과 같이 반도체 패키지의 두께가 1mm 안팎의 박형 패키지가 보다 정밀화된 제조 공정과 기계 설비 및 제조 방법 등에 의해 제조되고 있다. 상기 박형 패키지에 사용되는 반도체 칩은 그 두께가 제한되므로 통상의 공정에 의해 웨이퍼 상에 다수개의 반도체 칩들을 완성한 후, 패키지화에 적합한 두께를 만들기 위하여 상기 웨이퍼의 뒷면을 갈아내는 백랩(backelap) 공정을 실시한다. 상기 백랩 공정은 웨이퍼 전체의 두께를 6인치 웨이퍼의 경우 약 700㎛에서 300㎛정도로 얇게 가공한다. 상기 백랩 공정은 시간이 많이 걸리며, 반도체 칩의 수율을 저하시키며, 제조 단가를 상승시키는 문제점이 있다.

또한 메모리 카드의 대규모 기억 용량화에 따라 구성 소자들의 수는 증가되지만, 반도체 패키지화된 구성소자들을 PCB상에 실장하는 종래 메모리카드의 구성으로는 실장밀도의 향상에 한계가 있어 어느 정도 이상의 기억 용량을 갖는 메모리 카드의 제작이 불가능한 문제점이 있다. 예를 들어 2M나 8M 바이트 정도의 기억 용량을 갖는 일반적인 메모리 카드는 4M나 16M비트등 현재 양산되고 있는 TSOP 등의 반도체 패키지를 사용하여 통상의 규격, 예를 들어 두께 약 4mm, 가로×세로가 약 50×50mm 규격으로 제조가 가능하다. 그러나 기억용량이 수십∼수백 M 바이트 이상인 대규모 기억용량의 메모리카드는 구성 소자들의 수가 증가되어 제한된 규격내의 실장이 불가능하다.

또한 도시되어 있지는 않으나, 종래 메모리 카드에는 케이스의 일측에 반도체 패키지에 입력되어 있는 자료를 보호하기 위한 쓰기 방지 스위치를 설치하기도 한다. 상기의 쓰기 방지 스위치는 입출력 단자들의 반대편에 형성되어 있어, 상기 메모리 카드의 내부가 외기와 접촉되어 불량이 발생된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 미합중국 특허 번호 제5,016,086호는 상기 케이스의 일측에 입출력 단자들과 함께 체인지 오버 스위치를 형성하여 밀봉된 구조를 갖는 메모리 카드가 개시되어 있다. 이러한 메모리 카드는 내부가 밀봉되어 외기와 접촉되지 않으므로 메모리 카드의 신뢰성을 향상시킬 수 있으나, 실장 밀도의 향상에 한계가 있다.

이 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 이 발명의 목적은 소정 기억용량의 반도체 칩들을 동일한 웨이퍼상에 일체로 형성한 후 직접 케이스에 장착함으로써, 구조를 간단하게 하여 불량 발생 요인을 감소시켜 수율을 향상시킬 수 있는 메모리 카드를 제공함에 있다.

이 발명의 다른 목적은 메모리 카드의 내부 공간을 신축성이 있는 수지로 채워 밀봉함으로써, 온도 변화와 수분 침투 및 외부 충격에 의한 반도체 칩의 손상을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 메모리 카드를 제공함에 있다.

이 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼의 뒷면을 갈아내는 백랩 공정이 필요치 않아, 제조 원가를 절감하고 수율을 향상시킬 수 있는 메모리 카드를 제공함에 있다.

이 발명의 또 다른 목적은 고밀도 실장의 실현이 가능하여 수십∼수백 M 바이트 이상의 대규모 기억용량을 갖는 메모리 카드를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 이 발명에 따른 메모리 카드의 특징은, 직사각 틀체 형상의 플라스틱 케이스와; 상기 케이스의 일측면에 일정간격으로 배열되어 있는 입출력 단자들과 ; 상기 케이스에 고정설치되며, 입출력 단자들과 전기적으로 연결되는 접촉 패드들이 일측에 형성되어 있고, 소정의 기억 용량을 갖도록 구성 소자들이 일면에 형성되어 있는 반도체 칩과 ; 상기 케이스의 양측을 덮어 내부를 밀봉하는 직사각 형상의 커버들과 ; 상기 커버와 반도체 칩 사이의 공간을 채워 밀봉하는 수지층을 구비하여됨에 있다.

이하, 이 발명에 따른 메모리 카드의 바람직한 하나의 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제4도는 이 발명에 따른 메모리 카드용 반도체 칩(22)들이 형성되어 있는 웨이퍼(20)의 평면도이다.

통상의 칩 제조 공정을 이용하여 소정의 기억 용량, 예를 들어 수십∼수백 M 바이트의 기억용량을 갖는 반도체 칩(22)들이 웨이퍼(20)상에 형성되어 있으며, 상기 반도체 칩(22)들의 일측에는 외부와의 연결을 위한 금속 재질의 접촉 패드(24)들이 형성되어 있고, 각각의 반도체 칩(22)들은 스크라이브 라인(26)으로 분리되어 있다. 상기 반도체 칩(22)은 주문자가 요구하는 기억용량 및 기능을 갖도록 칩 설계 및 제조가 진행된 것으로서, CPU 나 일반적인 메모리 소자, 예를 들어 디램, 마스크롬등의 메모리 소자들이 서로 반도체 칩(22) 내부의 마이크로 배선에 의해 연결되어 있다. 이때 에스램은 그 동작 특성상 다른 종류의 메모리소자와는 동일한 기판 상에 제작할 수 없다. 일반적으로 반도체 칩(22)은 메모리 용량이 4배 증가되는 경우, 예를 들어 4M에서 16M로 증가되면, 반도체 칩(22)의 크기는 1.2∼2배 정도 증가된다. 따라서 예를 들어 20M 바이트 기억 용량의 반도체 칩(22)도 하나의 웨이퍼(20)상에 여러개 제작이 가능하다. 또한 저용량 캐패시터나 낮은 저항값을 갖는 저항등과 같이 내장이 가능한 수동소자(도시되지 않음)들도 상기 웨이퍼(20)상에 형성할 수 있으며, 내장이 불가능한 대용량 캐패시터 등의 수동소자를 실장하기 위하여 상기 반도체 칩(22)상에 별도의 패드(28)들이 형성되어 있다.

상기 웨이퍼(20) 상태에서 상기 반도체 칩(22)들의 사이에 형성되어 있는 스크라이브 라인(26)을 따라 블레이드로 소입 공정을 진행하여 각각의 반도체 칩(22)들로 분리하여 백랩하지 않은채로 메모리 카드에 실장한다. 따라서 6인치 웨이퍼의 경우 약 700㎛ 정도의 두께를 갖는 반도체 칩(22)을 얻을 수 있으므로 패키지화하지 않아도 메모리 카드 제조 공정이나 제조된 후에도 충격에 충분히 견딜 정도의 기계적인 강도를 갖는다.

제5도는 이 발명에 따른 메모리 카드(30)의 단면도이다.

소정의 기억 용량, 예를 들어 20M 바이트 기억용량을 갖도록 다수개의 메모리 소자, 예를 들어 마스크롬이나 디램등이 일체로 형성되어 있는 반도체 칩(42)의 일측에 외부외의 전기적 연결을 위한 금속재질의 접촉 패드(44)들이 형성되어 있으며, 캐패시터등의 수동소사(45)들이 실장되어 있다. 상기 반도체 칩(42)은 직사각 틀체 형상의 플라스틱 케이스(36)내에 장착되어 있으며, 상기 케이스(36) 일측에는 상기 반도체 칩(42)의 접촉 패드(44)들과 연결되어 외부와 접촉되는 입출력 단자(39)들이 일정간격으로 설치되어 있다. 상기 반도체 칩(42)은 각 구성 소자들이 칩의 내부에서 회로적으로 연결되도록 웨이퍼상에 형성되어 절단된 것이다.

상기 입출력 단자(39)들의 구조를 살펴보면, 먼저 상기 입출력 단자(39)들을 외측에서 보았을 때, 상기 입출력 단자(39)들이 상ㆍ하측에 2열로 배열되어 있으며, 상기 입출력 단자(39)들은 외부 판독기의 접촉 핀이 삽입되어 전기적으로 연결되도록 홀(37)이 형성되어 있다. 또한, 상기 입출력 단자(39)들을 내측에서 보았을 때, 상기 상ㆍ하측렬의 입출력 단자(39)들이 서로 교번되도록 상기 케이스(36)일측의 상단에 일렬로 돌출되어 있으며, 상기 케이스(36) 일측의 하단에는 상기 돌출되어 있는 입출력 단자(39)들과 대응되는 위치에 돌출편(40)들이 설치되어 있다. 상기 반도체 칩(42)은 상기 상단에 돌출되어 있는 입출력 단자(39)들과 하단의 돌출편(40)들 사이에 삽입고정되어 상기 접촉 패드(44)들과 연결되어 있다.

또한 상기 사각틀체 형상의 케이스(36)의 내측에는 단부(41)가 형성되어 있으며, 상기 단부(41)상에 직사각 형상의 금속 커버(38)들이 접착제에 의해 접착되어 있다. 이때 상기 커버(38)들의 일측에는 각각 수지주입구(43a)와 공기 배출구(43b)가 형성되어 있으며, 상기 수지 주입구(43a) 로 겔상태의 실리콘 수지를 주입시켜 사이 커버(38)들과 반도체 칩(42) 사이의 공간이 수지층(46)으로 메꾸어져 있다. 상기 실리콘 수지는 열처리에 의해 경화되며, 경화된 수지층(46)은 신축성을 갖고 있어 상기 반도체 칩(42)을 외부의 충격으로 부터 보호한다.

이상에서 설명한 바와 같이 이 발명에 따른 메모리 카드에 의하면, 소정의 기억용량을 갖도록 단위 소자들을 하나의 반도체 칩 상에 일체로 형성하고, 입출력 단자 및 돌출편이 상하로 대응되로록 돌출되어 있는 직사각 틀체 형상의 케이스의 일측에 끼워 고정시킨다. 그 다음 상기 케이스의 상하면에 직사각 형상의 금속 커버를 접착시킨 후, 상기 커버에 형성되어 있는 수지 주입구를 통하여 신축성을 갖는 겔상의 실리콘 수지를 주입하여 상기 커버와 반도체 칩사이의 빈 공간을 채운 수지층을 형성한다. 따라서 이 발명에 따른 메모리 카드는 백랩 공정을 거치지 않은 반도체 칩을 그대로 사용하므로 구조가 간단하고, 백랩 공성시 발생되는 반도체 칩의 불량을 방지하여 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 메모리 카드의 내부 공간을 신축성이 있는 수지로 채워 밀봉함으로써, 온도 변화나 수분 침투 또는 외부의 충격에 의한 반도체 칩의 손상을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 규격화된 메모리 카드내에 수십∼수백 M 바이트 이상의 대기억용량을 갖는 메모리 카드를 구성하여 고실장 밀도를 실현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 직사각 틀체 형상의 플라스틱 케이스와; 상기 케이스의 일측면에 일정간격으로 배열되어 있는 입출력 단자들과; 상기 케이스에 고정설치되며, 입출력 단자들과 전기적으로 연결되는 접촉 패들들이 일측에 형성되어 있고, 소정의 기억용량을 갖도록 구성 소자들이 일면에 형성되어 있는 반도체 칩과; 상기 케이스의 양측을 덮어 내부를 밀봉하는 직사각 형상의 커버들과; 상기 커버와 반도체 칩 사이의 공간을 채워 밀봉하는 수지층을 구비하는 메모리 카드.
2. 제1항에 있어서, 상기 케이스의 일측에 상기 반도체 칩을 고정시키기 위한 돌출편들이 상기 입출력 단자에 대응되는 위치에 설치되어 있는 메모리 카드.
3. 제1항에 있어서, 상기 반도체 칩의 일측에 수동소자들과의 접촉을 위한 별도의 패드가 형성되어 있는 메모리 카드.
4. 제1항에 있어서, 상기 커버의 일측에 겔상의 수지를 주입하기 위한 수지 주입구가 형성되어 있는 메모리 카드.
5. 제1항에 있어서, 상기 수지층이 신축성을 갖는 실리콘 수지로 되어 있는 메모리 카드.