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KR101731005B1 - 전도성 필라를 구비하는 집적회로 패키지 시스템 및 그 제조 방법 - Google Patents

전도성 필라를 구비하는 집적회로 패키지 시스템 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR101731005B1
KR101731005B1 KR1020100088564A KR20100088564A KR101731005B1 KR 101731005 B1 KR101731005 B1 KR 101731005B1 KR 1020100088564 A KR1020100088564 A KR 1020100088564A KR 20100088564 A KR20100088564 A KR 20100088564A KR 101731005 B1 KR101731005 B1 KR 101731005B1
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KR
South Korea
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integrated circuit
conductive pillar
encapsulant
substrate
top surface
Prior art date
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KR1020100088564A
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English (en)
Other versions
KR20110027628A (ko
Inventor
최대식
배조현
신정훈
Original Assignee
스태츠 칩팩 피티이. 엘티디.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

집적회로 패키지 시스템 제조 방법은, 기판을 제공하는 단계와; 실질적으로 평행하며 수직인 측면들을 구비하는 전도성 필라가 상기 기판과 직접 접촉하도록, 전도성 필라를 형성하는 단계와; 기판에 집적회로를 실장하되, 상기 전도성 필라 옆에 실장하는 단계와; 봉지재가 상기 전도성 필라 위를 지나쳐 형성되는 상단면을 구비하도록, 상기 집적회로를 봉지하는 단계를 포함한다.

Description

전도성 필라를 구비하는 집적회로 패키지 시스템 및 그 제조 방법 {INTEGRATED CIRCUIT PACKAGING SYSTEM WITH CONDUCTIVE PILLARS AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF}
본 발명은 일반적으로 집적회로 패키지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집적회로 패키지 시스템에 전도성 필라를 사용한 시스템에 관한 것이다.
현대 사회에서 휴대폰, 랩탑 컴퓨터 그리고 PDA 같은 휴대용 전자기기에 대한 시장이 급속하게 성장하고 있다. 휴대용 기기들이 많다는 것은, 차세대 패키징 기술이 진출할 수 있는 잠재 시장에 대한 큰 기회를 보여주는 요인들 중의 하나이다. 휴대용 기기들은 일반적으로 소형 및 경량이어야 하고, 다기능이고 또한 비교적 저렴한 비용으로 대량 생산되어야 한다는 점에서 집적화를 이루는 데에 상당히 큰 영향을 미친다.
반도체 산업이 확장됨에 따라, 고객의 기대감이 커지는 동시에 시장 경쟁에 대한 압박은 지속적으로 증가하며, 전자 패키징 산업은 시장에 차별화된 제품을 출시할 수 있는 기회도 감소하고 있다.
패키징, 소재 엔지니어링 및 현상 기술은, 차세대 제품 개발의 로드 맵에서 이들 차세대 전자기기 삽입 전략의 가장 핵심이다. 미래의 전자 시스템은 보다 지능화되고, 고밀도이고, 저전력을 사용하며, 고속으로 작동되는, 지금보다 더 저렴한 비용으로 기기와 조립 구조물 기술이 혼합된 기술을 포함할 것이다.
현재의 패키지 공급업자들은 가까운 미래에 1 테라헤르쯔(THz)를 상회하는 고속 컴퓨터 장치를 수용하기 위해 고군분투하고 있다. 현재의 기술, 소재, 장치 및 구조물은 이들 새로운 기기들을 조립하는 기본 기술에 도전하고 있으나, 아직 냉각 기술 및 신뢰성 측면에서 적당하지는 않다.
이웃 레벨의 어셈블리를 상호연결하는 기술력은 아직 제대로 알려져 있지 않고, 비용 대비 효율적인 기술은 아직 명확하게 규정되고 있지 못하다. 차세대 기기술에 대해 요구되는 성능을 넘어, 산업계에서는 목표로 하는 이윤을 달성하기 위한 시도로, 주력 제품 차분 출력장치를 요구하고 있다.
그 결과, 용인가능한 수율을 달성하기 위해, 로드 맵은 전자 패키지 기술의 정밀화와 폼 팩터의 초소형화를 추구하며, 이를 위해서는 자동화가 이루어져야 한다. 이러한 도전들은 생산 자동화뿐 아니라 생산 관리자 및 소비자에 대한 데이터와 정보의 자동화를 요구한다.
마이크로프로세서와 휴대용 전자기기에 차세대 반도체를 패키징하는 기술을 향상시키는 데에는 여러 방안이 있을 수 있다. 많은 산업 로드 맵은 현재의 반도체 성능과 활용 가능한 전자 패키지 기술 사이에 상당한 갭을 규정하고 있다. 현재 기술에 대한 제한과 이슈는 증가하는 클록 속도, EMI 방사, 열 부하, 2차 레벨 조립 신뢰성 스트레스 및 비용을 포함하고 있다.
이들 패키지 시스템이 다양한 환경적 수요에 맞추어 많은 부품들을 통합함에 따라, 기술 개발을 압박하는 압력이 지속적으로 증가하고 있다. 제품이 지속적으로 복잡해짐에 따라, 생산 중에 에러가 발생할 위험성이 상당히 커지고 있다.
지속적으로 증가하는 시장 경쟁의 압박, 증가하는 고객들의 기대감 및 시장에 차별화된 제품을 출시할 수 있는 기회가 감소한다는 점을 고려하면, 이들 문제점들에 대한 해법을 찾는 것이 매우 중요하다. 또한, 비용 절감, 생산 기간 단축, 능률 및 성능 향상, 경쟁 압박의 충족에 대한 요구는 이들 문제점들에 대한 해답을 찾는 것에 대한 긴급성을 더한다.
따라서, 풋프린트가 보다 작고, 보다 견고한 패키지와 그 제조 방법에 대한 수요는 여전히 잔존하고 있다. 이들 문제점들에 대한 솔루션은 오랜 기간 동안 탐구되어 왔지만, 본 발명 이전의 개발들은 이러한 솔루션에 대한 교시 내지는 솔루션을 제공하지 못했으며, 이에 따라 당 업계에서는 이들 문제점에 대한 솔루션이 도출되지 못했다.
본 발명은, 기판을 제공하는 단계와; 실질적으로 평행하며 수직인 측면들을 구비하는 전도성 필라가 상기 기판과 직접 접촉하도록, 전도성 필라를 형성하는 단계와; 기판에 집적회로를 실장하되, 상기 전도성 필라 옆에 실장하는 단계와; 상단면을 구비하는 봉지재로 상기 집적회로를 봉지하되, 그 상단면 위로 전도성 필라가 연장하도록, 집적회로를 봉지하는 단계를 포함하는 집적회로 패키지 시스템 제조 방법을 제공한다.
본 발명은, 기판과; 실질적으로 평행하며 수직인 측면들을 구비하며, 상기 기판과 직접 접촉하는 전도성 필라와; 상기 전도성 필라 옆에서 기판에 실장되어 있는 집적회로와; 상기 집적회로를 봉지하는 봉지재를 포함하되, 상기 전도성 필라는 상기 기판에서부터 봉지재를 관통하여 그 봉지재의 상단면을 지나 연장하는 집적회로 패키지 시스템을 제공한다.
본 발명의 어느 실시형태는 전술한 단계 또는 요소들에 추가되거나 또는 이들을 대체하는 선택적 측면들을 구비한다. 첨부된 도면들을 참조하여 발명의 상세한 설명을 읽음으로써, 통상의 기술자들에게 본 발명의 단계 또는 요소들이 명확해질 것이다.
본 발명의 전도성 필라 시스템은 집적회로 패키지 시스템 장치에 있어서, 중요하지만 지금까지 알려져 있지 않으며 활용되고 있지 않은 솔루션과, 능력 그리고 기능적 측면들을 제공한다는 것을 알 수 있다. 본 발명에 의한 방법과 장치는 간단하고, 비용 효율적이고, 간단하고, 융통성이 많고, 정확하고 효과적이며, 기존 기법들에 용이하면서도 효율적이고 또한 경제적으로 제조할 수 있도록 적용되어 실시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태인 집적회로 패키지 시스템의 평면도이다.
도 2는 도 1의 집적회로 패키지 시스템에서 라인 2-2를 따르는 단면도이다.
도 3은 비아가 형성되어 있는, 본 발명의 또 다른 실시형태인 집적회로 패키지 시스템의 단면도이다.
도 4는 상부 부동태 피막이 적층되어 있는, 도 3의 집적회로 패키지 시스템이다.
도 5는 비아가 충전되어 있는, 도 3의 집적회로 패키지 시스템이다.
도 6은 상부 부동태 피막이 제거된, 도 3의 집적회로 패키지 시스템이다.
도 7은 패키지가 부착되어 있는, 도 3의 집적회로 패키지 시스템이다.
도 8은 부동태 후막이 적층되어 있는, 본 발명의 또 다른 실시형태인 집적회로 패키지 시스템의 단면도이다.
도 9는 비아가 충전되어 있는, 도 8의 집적회로 패키지 시스템이다.
도 10은 부동태 피막이 제거된, 도 8의 집적회로 패키지 시스템이다.
도 11은 다이가 부착되고, 와이어 본딩되어 있는, 도 8의 집적회로 패키지 시스템이다.
도 12는 봉지되어 있는, 도 8의 집적회로 패키지 시스템이다.
도 13은 패키지가 부착되어 있는, 도 8의 집적회로 패키지 시스템이다.
도 14는 몰드 스텐실이 부착되어 있는, 본 발명의 또 다른 일 실시형태인 집적회로 패키지 시스템의 단면도이다.
도 15는 솔더 페이스트가 적층되어 있는, 도 14의 집적회로 패키지 시스템이다.
도 16은 패키지가 부착되어 있는, 도 14의 집적회로 패키지 시스템이다.
도 17은 기판 스텐실이 부착되어 있는, 본 발명의 또 다른 일 실시형태인 집적회로 패키지 시스템의 단면도이다.
도 18은 솔더 페이스트가 적층되어 있는, 도 17의 집적회로 패키지 시스템이다.
도 19는 패키지가 부착되어 있는, 도 17의 집적회로 패키지 시스템이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시형태인, 집적회로 패키지 시스템의 제조 방법의 흐름도이다.
이하에서, 통상의 기술자들이 본 발명을 사용하고 실시할 수 있도록 많은 실시형태들을 상세하게 기재하였다. 본 명세서의 기재를 기초로 하는 다른 실시형태들이 있을 수 있으며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않으면서도 시스템, 공정 또는 기구적 변경이 이루어질 수 있다는 점을 이해해야 한다.
이하에서, 본 발명의 완전한 이해를 위해 많은 특정 사항들이 기재되어 있다. 그러나, 이러한 상세한 특정 기재 사항이 없더라도 본 발명이 실시될 수 있다는 점은 명백하다. 본 발명이 불명료해지는 것을 방지하기 위해, 일부 공지되어 있는 회로, 시스템 구성 및 공정 단계들을 상세하게 기재하지 않았다.
본 발명 시스템의 실시형태들을 나타내는 도면들은 개략적으로 도시되어 있으며, 축척에 따라 도시된 것이 아니고, 특히 표현을 명료하게 할 목적으로 일부 치수들이 도면 내에서 과장되게 표현되어 있다. 마찬가지로, 도면 내의 방향들은 기재의 용이를 위해 일반적으로 유사한 방향을 나타내지만, 도면의 이러한 도시는 임의적인 것이다. 일반적으로 본 발명은 임의의 방향에서 실시될 수 있다.
또한, 공통되는 기술적 특징을 가지는 실시형태들이 복수로 기재된 경우, 설명, 기재 및 이해의 용이와 명료함을 위해, 모든 도면에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하였다. 실시형태들에 대해서는 설명의 편의를 위해 제1 실시형태, 제2 실시형태 등으로 번호가 매겨져 있지만, 이것이 본 발명에 어떠한 한정이나 중요도를 부과하기 위한 목적은 아니다.
설명을 목적으로, 본 명세서에서는 그 방향과는 무관하게, "수평"이라는 용어를 사용하여 기판의 표면 또는 기판의 평면과 평행한 평면을 규정한다. "수직"이란 용어는 위와 같이 규정된 수평 방향과 직교하는 방향을 나타낸다. "위에"(above), "아래에"(below), "하단"(bottom), "상단"(top), "사이드"(side)("측면"으로도 사용), "높은"(higher), "낮은"(lower), "위"(upper), "위에"(over) 및 "아래"(under)와 같은 용어들은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 수평면과 관련되어 규정된다. 본 명세서에 사용되고 있는 "상에"(on)란 용어는 구성요소들이 직접 접촉하고 있음을 의미한다.
본 명세서에 사용되고 있는 "공정"(processing)이란 용어는, 전술한 구조물들을 형성하는 데에 필요로 하는 재료 또는 포토레지스트의 적층, 패터닝, 노출, 현상, 에칭, 세척 및/또는 상기 재료 또는 포토레지스트의 제거를 포함한다.
도 1을 참조하면, 도 1에는 본 발명의 일 실시예인 집적회로 패키지 시스템(100)의 평면이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(100)은 봉지재(encapsulation)(104)로부터 노출되어 있는 동 또는 알루미늄 필라와 같은 전도성 필라(conductive pillar)(102)를 구비하는 것으로 도시되어 있다. 필름 어시스트 몰딩과 같은 봉지재(104)는, 전도성 필라(102)에 구조적 강직함을 부여하는 동시에, 습기, 먼지 그리고 기타 오염물질로부터 민감한 부품들을 보호한다.
도 2를 참조하면, 도 2에는 도 1의 집적회로 패키지 시스템(100)에서, 라인 2-2를 따르는 집적회로 패키지 시스템의 단면이 도시되어 있다. 도 1의 집적회로 패키지 시스템(100)은 라미네이트 플라스틱 또는 세라믹 기판과 같은 기판(202)을 구비하는 것으로 도시되어 있다.
기판(202) 위에는 플립-칩과 같은 집적회로(204)가 실장되어 있다. 집적회로(204)는 솔더 볼(208)과 같은 상호연결부에 의해 기판(202)에 전기적으로 연결되어 있다.
기판(202) 위에서, 전도성 필라(102)가 기판(202)에 연결되어 있고, 집적회로(204) 주변 둘레에 실장되어 있다. 전도성 필라(102)를 사용함으로써 입/출력 연결 밀도가 상당히 개선됨을 알 수 있는데, 이는 전도성 필라(102)를 극미세 피치로 형성할 수 있기 때문이다.
봉지재(104)는 기판(202) 위에서 집적회로(204)를 봉지하고, 전도성 필라(102)를 부분적으로 봉지한다. 전도성 필라(102)는 기판(202) 위에 형성되어 있는데, 기판(202)에서부터 봉지재(104)를 관통하여 연장하는 실질적으로 평행한 수직 측면들(210)을 구비하며, 봉지재(104)의 상단면(212) 위로 연장하고 있다.
전도성 필라(102)의 접합 강도는 이 전도성 필라와 유사한 솔더 범프의 접합 강도보다 실질적으로 우수한데, 이는 전도성 필라(102) 고유의 전단계수가 실질적으로 크기 때문이다. 마지막으로, 솔더 범프(214)와 같은 외부 상호연결부들이 기판(202) 아래에 부착되어 있다.
도 3을 참조하면, 도 3에는 비아가 형성된 후의, 본 발명에 따른 또 다른 일 실시형태의 집적회로 패키지 시스템(300)의 단면이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(300)은 기판(302)과, 다이 부착 접착제(306)에 의해 상기 기판(302)에 실장되어 있는 집적회로(304)를 구비하는 것으로 도시되어 있다. 와이어-본딩된 다이와 같은 집적회로(304)는 기판(302) 반대편에 활성 측면(308)을 구비하며, 이 활성 측면은 본드 와이어(310)에 의해 기판(302)에 연결되어 있다.
집적회로(304)와 본드 와이어(310)는 기판(302) 위에서 봉지재(312)에 의해 봉지되어 있다. 봉지재(312)에는 비아(314)가 형성되어 있는데, 이 비아는 봉지재(312)의 상단면(316)에서부터 시작하여 봉지재(312)로부터 노출되어 있는, 비아(314) 안쪽의 기판(302)의 일부분(318)까지 실질적으로 수직하게, 그리고 평행하게 봉지재(312)를 관통하고 있다.
도 4를 참조하면, 도 4에는 상부 부동태 피막(passivation layer)이 적층된, 도 3의 집적회로 패키지 시스템(300)이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(300)은 봉지재(312)의 상단면(316) 상에 적층되어 있는 상부 부동태 피막과 같은 부동태 피막(402)을 구비하는 것으로 도시되어 있다. 봉지재(312)를 관통하는 비아(314)는 덮여 있지 않아서, 비아(314) 내의 기판(302)의 일부분(318)이 노출되어 있다.
도 5를 참조하면, 도 5에는 비아 충전 단계 후의, 도 3의 집적회로 패키지 시스템(300)이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(300)의 비아(314)는 전도성 필라(502)로 채워져 있는 것으로 도시되어 있다. 전도성 필라(502)는 기판(302)에 연결되어 있고, 봉지재(312)를 관통하여 실질적으로 수직방향으로 평행하게 연장하며, 봉지재(312)의 상단면(316) 위로 수직으로 연장하고 있다.
도 6을 참조하면, 도 6에는 상부 부동태 피막이 제거된 후의, 도 3의 집적회로 패키지 시스템(300)이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(300)은 도 4에서의 부동태 피막(402)이 제거되어 전도성 필라(502)의 측면부(602)가 노출되어 있으며, 봉지재(312)의 상단면(316) 위로 평행하면서 실질적으로 수직으로 연장하는 것으로 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 도 7에는 패키지 부착 단계 후의, 도 3의 집적회로 패키지 시스템(300)이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(300)은 전도성 필라(502)에 실장되어 있는 외부 패키지(702)를 구비하는 것으로 도시되어 있다. 상기 외부 패키지(702)를 전도성 필라(502)에 직접 실장함으로써, 제조 비용, 공정의 복잡성 및 생산 시간이 절감될 수 있음을 알 수 있었다.
외부 패키지(702)에서, 외부-패키지-집적회로(704)가 외부-패키지-상호연결부(708)에 의해 외부-패키지 기판(706)에 연결되어 있는 것으로 도시되어 있다. 외부 패키지 집적회로(704)는 외부 패키지 기판(706) 위에서 외부 패키지 봉지재(710)로 봉지되어 있다.
도 8을 참조하면, 도 8에는 부동태 후막이 적층되어 있는, 본 발명의 또 다른 일 실시형태인 집적회로 패키지 시스템(800)의 단면이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(800)은 기판(804) 위에 적층되어 있는 부동태 후막과 같은 부동태 피막(802)을 구비하고 있는 것으로 도시되어 있다. 부동태 피막(802)은 비아(806)를 구비하는데, 이 비아들은 부동태 피막의 상단면(808)에서부터 비아(806) 내에서 상기 부동태 피막(802)으로부터 노출되어 있는 기판(804)의 일부분(810)인 기판(804)까지 부동태 피막(802)을 완전히 관통한다.
도 9를 참조하면, 도 9에는 비아가 채워진 후의, 도 8의 집적회로 패키지 시스템(800)이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(800)에서, 부동태 피막(802)의 비아(806)는 전도성 필라(802)로 채워져 있는 것으로 도시되어 있다.
전도성 필라(902)는, 상기 부동태 피막(802)으로부터 비아(806) 내에 노출되어 있는 기판(804)의 일부분(810)에 연결되어 있다. 전도성 필라(902)는 기판에서부터 부동태 피막(802)의 상단면(808)까지 실질적으로 수직으로 평행하게 연장하고 있다.
도 10을 참조하면, 도 10에는 부동태 피막이 제거된, 도 8의 집적회로 패키지 시스템(800)이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(800)은 도 8의 부동태 피막(802)이 제거되어 전도성 필라(902)의 측면(1002)과 기판(804)을 노출하는 것으로 도시되어 있다.
도 11을 참조하면, 도 11에는 다이가 부착되어 와이어 본딩된 후의, 도 8의 집적회로 패키지 시스템(800)이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(800)은, 활성 측면(1104)을 구비하며, 다이 부착 접착제(1106)에 의해 기판(804)에 부착되어 있는 와이어-본딩된 다이와 같은 집적회로(1102)를 구비하고 있는 것으로 도시되어 있다.
집적회로(1102)는 기판(804) 반대편에 활성 측면(1104)이 있는 상태로, 기판(804) 위에 실장되어 있다. 활성 측면(1104)은 본드 와이어(1108)와 같은 상호연결부에 의해 기판에 전기적으로 연결되어 있다. 집적회로(1102)는, 집적회로(1102) 주변에 전도성 필라들이 있는 상태로 실장되어 있다.
도 12를 참조하면, 도 12에는 봉지 공정을 거친, 도 8의 집적회로 패키지 시스템(800)이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(800)은 봉지재(1202)가 집적회로(1102)를 봉지하며, 전도성 필라(902)를 부분적으로 봉지하고 있는 것으로 도시되어 있다.
전도성 필라(902)는 봉지재(1202)의 상단면(1206) 위로 실질적으로 수직으로 평행하게 연장하는 측면(1002)의 일부분(1204)을 구비하는 것으로 도시되어 있다.
도 13을 참조하면, 도 13에는 패키지가 부착된, 도 8의 집적회로 패키지 시스템(800)이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(800)은 상기 전도성 필라(902)에 실장되어 있는 외부 패키지(1302)를 구비하는 것으로 도시되어 있다.
외부 패키지(1302)는 외부 패키지 집적회로(1304)가 외부 패키지 본드 와이어(1308)에 의해 외부 패키지 기판(1306)에 연결되어 있는 것으로 도시되어 있다. 외부 패키지 집적회로(1304)는 외부 패키지 기판(1306) 위에서 외부 패키지 봉지재(1310)로 봉지되어 있다.
도 14를 참조하면, 도 14에는 몰드 스텐실이 부착되어 있는, 본 발명의 또 다른 일 실시형태인 집적회로 패키지 시스템(1400)의 단면이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(1400)은 라미네이트 플라스틱 또는 세라믹 기판과 같은 기판(1402)을 구비하는 것으로 도시되어 있다.
기판(1402) 위에, 와이어 본딩된 다이와 같은 집적회로(1404)가 실장되어 있다. 집적회로(1404)는 다이 부착 접착제(1406)에 의해 기판(1402)에 부착되어 있으며, 본드 와이어(1408)와 같은 상호연결부에 의해 기판(1402)에 전기적으로 연결되어 있다.
기판(1402) 위에, 전도성 필라(1410)가 기판(1402)에 연결되어 있으며, 전도성 필라는 집적회로(1404) 주변 둘레에 실장되어 있다. 봉지재(1412)는, 기판(1402) 위에서 집적회로(1404)를 봉지하고, 전도성 필라(1410)를 부분적으로 봉지하고 있다. 전도성 필라(1410)는 기판(1402) 위에 기판(1402)에서부터 봉지재(1412)를 관통하여 연장하는 실질적으로 수직으로 평행한 측면(1414)을 구비하고, 봉지재(1412)의 상단면(1416) 위로 연장하는 것으로 도시되어 있다.
봉지재(1412)의 상단면(1416)에는 스텐실(stencil)(1418)이 부착되어 있다. 스텐실(1418)은 비아(1420)를 구비하는데, 이 비아들은 전도성 필라(1410)에 정렬되어 있다. 스텐실(1418)의 두께는, 봉지재(1412)의 상단면(1416) 위로 돌출 연장된 전도성 필라(1410)의 높이보다 두껍다. 이에 따라, 스텐실(1418)의 비아(1420)의 일부분은 전도성 필라(1410)로 채워져 있고, 나머지 일부분은 비워져 있다.
도 15를 참조하면, 도 15에는 솔더 페이스트가 적층된, 도 14의 집적회로 패키지 시스템(1400)이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(1400)에서, 스텐실(1418)의 비아(1420)는 솔더 페이스트(1504)로 스텐실(1418)의 상단면(1502) 레벨까지 채워져 있는 것으로 도시되어 있다. 솔더 페이스트(1504)는 스퀴지(squidgy)와 같은 날붙이 공구(edged tool)(1506)를 사용하여 스텐실(1418)의 상단면(1502)에 도포될 수 있다.
도 16을 참조하면, 도 16에는 패키지가 부착된, 도 14의 집적회로 패키지 시스템(1400)이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(1400)에서, 도 14의 스텐실(1418)이 제거되고, 외부 패키지(1602)가 전도성 필라(1410)에 실장되어 있는 것으로 도시되어 있다.
외부 패키지(1602)에서, 외부 패키지 집적회로(1604)가 외부 패키지 본드 와이어(1608)에 의해 외부 패키지 기판(1606)에 연결되어 있는 것으로 도시되어 있다. 외부 패키지 기판(1606) 위에서, 외부 패키지 집적회로(1604)는 외부 패키지 봉지재(1610)로 봉지되어 있다.
외부 패키지 기판(1606)은 전도성 필라(1410)에 전기적으로 연결되어 있는 기판 연결점(1614)을 노출하는 기판 포트(1612)를 포함한다. 리플로우 공정 후에, 도 15의 솔더 페이스트(1504)는 솔더 접합부(1616)로 되고, 기판 포트(1612)에서 전도성 필라(1410)를 고정시키는 데에 도움을 준다.
도 17을 참조하면, 도 17에는 기판 스텐실이 부착된, 본 발명의 또 다른 일 실시형태인 집적회로 패키지 시스템(1700)의 단면이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(1700)은, 외부 패키지 집적회로(1704)가 외부 패키지 본드 와이어(1708)에 의해 외부 패키지 기판(1706)에 연결되어 있는 외부 패키지(1702)를 구비하는 것으로 도시되어 있다. 외부 패키지 집적회로(1704)는 외부 패키지 봉지재(1710)로 봉지되어 있다.
외부 패키지 기판(1706)은 기판 연결점(1714)을 노출시키는 기판 포트(1712)를 포함한다. 외부 패키지 기판(1706)에는 비아가 형성되어 있는 스텐실(1716)이 부착되어 있다. 스텐실(1716)의 비아(1718)는, 기판 연결점(1714)이 노출된 상태로, 외부 패키지 기판(1706)의 기판 포트(1712)에 정렬되어 있다.
도 18을 참조하면, 도 18에는 솔더 페이스트가 적층된, 도 17의 집적회로 패키지 시스템(1700)이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(1700)에서, 스텐실(1716)의 비아(1718)와 외부 패키지 기판(1706)의 기판 포트(1712)는 솔더 페이스트(1802)로 채워져 있다. 외부 패키지 기판(1706)의 기판 연결점(1714)에서부터 스텐실(1716)의 상단면(1804)까지 솔더 페이스트(1802)로 채워져 있다. 솔더 페이스트(1802)는 스퀴지와 같은 날붙이 공구(1806)를 사용하여 스텐실(1716)의 상단면(1804)에 도포될 수 있다.
도 19를 참조하면, 도 19에는 패키지가 부착된, 도 17의 집적회로 패키지 시스템(1700)이 도시되어 있다. 집적회로 패키지 시스템(1700)은 라미네이트 플라스틱 또는 세라믹 기판과 같은 기판(1902)을 구비하는 것으로 도시되어 있다.
기판(1902) 위에, 와이어 본딩된 다이와 같은 집적회로(1904)가 실장되어 있다. 집적회로(1904)는 다이 부착 접착제에 의해 기판(1902)에 부착되어 있으며, 본드 와이어(1908)와 같은 상호연결부에 의해 기판(1902)에 전기적으로 연결되어 있다.
기판(1902) 위에, 전도성 필라(1910)가 기판(1902)에 연결되어 있으며, 집적회로(1904) 주변 둘레에 실장되어 있다. 봉지재(1912)는 기판(1902) 위에서 집적회로(1904)를 봉지하고 있으며, 전도성 필라(1910)를 부분적으로 봉지하고 있다. 전도성 필라(1910)는, 기판(1902) 위에서, 기판(1902)에서부터 봉지재(1912)를 관통하여 연장하며, 봉지재(1912)의 하단면(1916) 위로 연장하는, 실질적으로 평행하고 수직인 측면(1914)을 구비하는 것으로 도시되어 있다.
외부 패키지(1702)의 기판 연결점(1714)은 전도성 필라(1910)에 연결되어 있다. 전도성 필라(1910)는, 기판 포트(1712) 내에서 솔더 페이스트(1802) 안쪽으로 삽입되어 있다. 리플로우 공정 후에, 솔더 페이스트(1802)는 전도성 필라(1910)를 기판 연결점(1714)에 고정시키는 데에 도움을 줄 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 집적회로 패키지 시스템 제조 방법은, 기판을 제공하는 단계와; 실질적으로 평행하며 수직인 측면들을 구비하는 전도성 필라가 상기 기판과 직접 접촉하도록, 전도성 필라를 형성하는 단계와; 기판에 집적회로를 실장하되, 상기 전도성 필라 옆에 실장하는 단계와; 상단면을 구비하는 봉지재로 상기 집적회로를 봉지하되, 그 상단면 위로 전도성 필라가 연장하도록, 집적회로를 봉지하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 이 방법은, 상기 기판 위에 비아가 형성되어 있는 부동태 피막을 형성하는 단계와; 상기 부동태 피막의 비아를 전도성 필라로 채우는 단계와; 상기 부동태 피막을 제거하는 단계를 포함하고; 상기 집적회로를 봉지하는 단계는, 봉지재의 상단면 위에서 전도성 필라의 측면부가 노출된 상태로, 전도성 필라 주위에 봉지재를 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 이 방법은, 봉지재를 관통하는 비아를 형성하는 단계와; 상기 봉지재의 상단면 상에 부동태 피막을 형성하는 단계와; 전도성 필라가 상기 봉지재의 상단면 위로 나오도록, 상기 비아를 전도성 필라로 채우는 단계와; 상기 봉지재 위에서 상기 전도성 필라의 측면부를 노출시키기 위해, 상기 부동태 피막을 제거하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 이 방법은, 플립-칩 또는 와이어 본딩된 다이를 실장하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 이 방법은, 솔더 페이스트를 상기 전도성 필라의 최상단부에 적층하는 단계를 또한 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 집적회로 패키지 시스템은, 기판과; 실질적으로 평행하며 수직인 측면들을 구비하며, 상기 기판과 직접 접촉하는 전도성 필라와; 상기 전도성 필라 옆에서 기판에 실장되어 있는 집적회로와; 상기 집적회로를 봉지하는 봉지재를 포함하되, 상기 전도성 필라는 상기 기판에서부터 봉지재를 관통하여 그 봉지재의 상단면을 지나 연장한다.
일 실시형태에서, 이 시스템은, 그 봉지재를 관통하는 비아를 형성하기 위해 에칭 또는 드릴링 가공되는 특성을 구비한다.
일 실시형태에서, 이 시스템은, 그 봉지재가 전도성 필라 둘레에 형성되는 특성을 구비한다.
일 실시형태에서, 이 시스템은 집적 회로로 플립-칩 또는 와이어 본딩된 다이를 포함한다.
일 실시형태에서, 이 시스템은, 상기 전도성 필라의 최상단부에 적층되어 있는 솔더 페이스트를 또한 포함한다.
도 20을 참조하면, 도 20에는 본 발명의 또 다른 일 실시형태인, 도 1의 집적회로 패키지 시스템(100)의 제조 방법(2000)의 플로우 차트가 도시되어 있다. 제조 방법(2000)은, 블록(2002)에서, 기판을 제공하는 단계와; 블록(2004)에서, 실질적으로 평행하며 수직인 측면들을 구비하는 전도성 필라가 상기 기판과 직접 접촉하도록 전도성 필라를 형성하는 단계와; 블록(2006)에서, 상기 전도성 필라 옆에서 기판에 집적회로를 실장하는 단계와; 블록(2008)에서, 상단면을 구비하는 봉지재로 상기 집적회로를 봉지하되, 그 상단면 위로 전도성 필라가 연장하도록, 집적회로를 봉지하는 단계를 포함한다.
특정의 최적 모드와 연계하여 본 발명을 기재하였지만, 통상의 기술자라면 본 발명의 명세서의 기재 사항을 기초로 많은 변형, 변조 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이에 따라, 이러한 모든 변형, 변조 및 변경 사항들은 청구항에 기재한 청구범위에 속하는 것으로 한다. 도면을 참조하여 개시하는 모든 사항은 설명을 위한 것으로, 이들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (10)

  1. 집적회로 패키지 시스템 제조 방법으로,
    기판에 집적회로를 실장하는 단계;
    상단면을 구비하는 봉지재로 상기 집적회로를 봉지하는 단계;
    봉지재를 관통하는 비아를 형성하는 단계;
    기판 위에 부동태 피막을 형성하는 단계;
    전도성 필라를 형성하는 단계로, 이 단계는 봉지재의 상단면 위로 전도성 필라가 나오도록 상기 비아를 전도성 필라로 채우는 단계를 포함하되, 상기 전도성 필라는 평행한 수직 측면들을 구비하고 또한 상기 기판과 직접 접촉하는, 전도성 필라 형성 단계; 및
    상기 봉지재 위에서 전도성 필라의 측면부를 노출시키기 위해 부동태 피막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 패키지 시스템 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    전도성 필라를 형성하는 단계는, 상기 기판 위에 비아가 형성되어 있는 부동태 피막을 형성하는 단계와;
    상기 부동태 피막의 비아를 전도성 필라로 채우는 단계와;
    상기 부동태 피막을 제거하는 단계를 포함하고;
    상기 집적회로를 봉지하는 단계는, 봉지재의 상단면 위에서 전도성 필라의 측면부가 노출된 상태로, 전도성 필라 주위에 봉지재를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 패키지 시스템 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    부동태 피막을 형성하는 단계는, 봉지재의 비아를 덮지 않는 부동태 비아를 구비하는 부동태 피막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 패키지 시스템 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    집적회로를 실장하는 단계는 플립-칩 또는 와이어 본딩된 다이를 실장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 패키지 시스템 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    솔더 페이스트를 상기 전도성 필라의 최상단부에 적층하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 패키지 시스템 제조 방법.
  6. 집적회로 패키지 시스템으로,
    기판과;
    기판에 실장되어 있는 집적 회로와:
    기판에 부착되어 있는 솔더 범프와;
    집적 회로를 봉지하는 봉지재로, 상기 봉지재는 상단면을 구비하고 또한 봉지재를 관통하는 비아를 구비하는, 봉지재와;
    상기 봉지재의 비아를 채우고 있는 전도성 필라로, 상기 전도성 필라는 상기 봉지재의 상단면을 지나 연장하고, 상기 전도성 필라의 측면부가 노출되어 있으며, 상기 전도성 필라는 평행한 수직 측면들을 구비하고, 상기 전도성 필라는 상기 기판과 직접 접촉하며, 상기 전도성 필라는 집적 회로 주변 둘레에 위치하며, 상기 전도성 필라의 전단계수가 솔더 범프의 전단계수보다 큰 것을 특징으로 하는 집적회로 패키지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 봉지재는 그 봉지재를 관통하는 비아를 형성하기 위해 에칭 또는 드릴링 가공되는 특성을 구비하는 것을 특징으로 하는 집적회로 패키지 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 봉지재는 그 봉지재가 전도성 필라 둘레에 형성되는 특성을 구비하는 것을 특징으로 하는 집적회로 패키지 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 집적회로는 플립-칩 또는 와이어 본딩된 다이인 것을 특징으로 하는 집적회로 패키지 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 전도성 필라의 최상단부에 적층되어 있는 솔더 페이스트를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 패키지 시스템.
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