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KR20020079436A - 반도체 장치 - Google Patents

반도체 장치 Download PDF

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KR20020079436A
KR20020079436A KR1020020018161A KR20020018161A KR20020079436A KR 20020079436 A KR20020079436 A KR 20020079436A KR 1020020018161 A KR1020020018161 A KR 1020020018161A KR 20020018161 A KR20020018161 A KR 20020018161A KR 20020079436 A KR20020079436 A KR 20020079436A
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semiconductor device
tape wire
tape
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키무라나오토
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닛폰 덴키(주)
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Abstract

본 발명은 반도체 장치를 제공하며, 이 반도체 장치는, 테이프 와이어 기판(tape wiring substrate); 이 테이프 와이어 기판의 한 주표면 상에 장착되는 반도체 소자; 이 반도체 소자를 포함하는 상기 테이프 와이어 기판의 상기 주표면의 미리 정해진 위치와 전기적으로 접속되면서, 상기 테이프 와이어 기판의 다른 표면상에 제공되는 솔더 볼 또는 범프 전극(solder ball or bump electrode); 및 중공 파이프형 기판(hollow pipe-shaped substrate)을 포함하며, 상기 주표면이 상기 중공 파이프형 기판을 향해 배열되고 상기 테이프 와이어 기판이 상기 중공 파이프형 기판 주위에 감는다.

Description

반도체 장치{Semiconductor device}
발명의 배경
발명의 분야
본 발명은 반도체 집적 회로 레이아웃 방법에 관한 것이며, 특히, 높은 집적 밀도로 냉각 효율을 개선 할 수 있고 전기 저항을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 조립 효율을 증가시킬 수 있는 반도체 장치에 관한 것이다.
종래 기술의 설명
통상적으로, 높은 집적 밀도로 냉각 효율을 개선할 수 있는 다양한 반도체 장치들이 제안되어 왔다. 예를 들어, 일본 특허 공보 58-114500호에는 도 6에 도시된 바와 같은 반도체 장치가 개시되어 있다. 도 6에서, 각각의 단위 기판들(41)상에는, 리드(43 ; lead)에 접속되는 반도체 장치(42)가 장착된다. 단위 기판들은 매트릭스형(벌집형)으로 배열되고, 단위기판들 사이의 리드들은 컨넥터들을(도시 않음)통하여 서로 접속된다. 이렇게 조립된 단위 기판들 사이의 공간(44 ; space)에서, 냉매는 반도체 장치(42)를 냉각하기 위해 흘러간다.
더욱이, 일본 특허 공보 6-342991 호에는 도 7에 도시된 바와 같은 반도체 장치가 개시되어 있다. 도 7에서, 6각형 끝면을 갖는 연장된 주몸체 기판들(51)은 다발로 되고, 반도체 장치들(52)은 외부로 노출된 표면상에 장착된다. 주몸체 기판들(51)의 6각형 표면상에서, 리드(53)는 반도체 장치(52)에 접속되도록 형성된다. 더욱이, 인접기판들의 리드들(53)은 서로 접촉하여 접속된다. 그리고, 냉매는 반도체 장치(52)를 냉각하기 위하여 연장된 주몸체 기판(51)의 중공 중심(54)을 통하여 흘러간다.
도 6에 도시된 종래의 기술에서, 냉매가 내부로 흘러가서 반도체 장치는 냉각될 수 있다. 그러나, 리드들은 반도체 장치들 사이의 접속을 위해 사용되며, 이것은 전기 저항을 증가시킨다. 더욱이, 많은 단위 기판들은 냉매를 흘리기 위한 공간을 형성하도록 조립되고, 컨넥터들은 단위 기판들 사이의 접속을 위해 사용된다. 그러므로, 많은 조립 단계들이 요구된다. 더욱이, 각 반도체 장치가 개별로 장착되기 때문에, 조립 단계들의 수가 더 증가된다.
반면에, 도 7에 도시된 바와 같은 종래 기술에서, 안으로 흐르는 냉매는 반도체 장치를 냉각할 수 있다. 그러나, 도 6에서와 같은 방식으로, 리드들이 반도체 장치들 사이의 접속을 위해 사용되기 때문에, 전기 저항이 증가한다. 더욱이, 각 반도체 장치가 개별로 장착되기 때문에, 조립 단계들의 수가 증가한다. 더욱이, 반도체 장치들이 다발로된 주몸체 기판들의 외부로 노출된 표면상에만 장착되며, 따라서, 높은 집적 밀도를 구현하는 것이 불가능하다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 반도체 장치를 충분히 냉각하고, 전기 저항을 줄이고, 높은 집적 밀도를 실현하고, 조립 단계들의 수를 줄일 수 있는 반도체 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 장치를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법의 제조 단계를 도시한다.
도 4는 도 3의 단계후의 단계를 도시한다.
도 5는 도 4의 단계후의 단계를 도시한다.
도 6은 종래 기술에 따른 반도체 장치를 도시한다.
도 7은 종래 기술에 따른 다른 반도체 장치를 도시한다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
12 : 테이프 와이어 기판16 : 와이어형 반도체 소자
21 : 반도체 칩22 : 범프 전극
발명의 요약
본 발명은, 반도체 장치로서, 테이프 와이어 기판(tape wiring substrate); 상기 테이프 와이어 기판의 한 주표면 상에 장착되는 반도체 소자; 상기 반도체 소자를 포함하는 상기 테이프 와이어 기판의 상기 주표면의 미리 정해진 위치와 전기적으로 접속되면서, 상기 테이프 와이어 기판의 다른 표면상에 제공되는 솔더 볼 또는 범프 전극(solder ball or bump electrode); 및 중공 파이프형 기판(hollow pipe-shaped substrate)을 포함하며, 상기 주표면이 상기 중공 파이프형 기판을 향해 배열되고 상기 테이프 와이어 기판이 상기 중공 파이프형 기판 주위에 감기는 반도체 장치를 제공한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적들, 특성들, 그리고 장점들은, 첨부된 도면들과 관련된 본 발명의 다음의 상세한 설명을 참조하여 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 상세한 설명
이제, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 단면 끝면(cross sectional end surface)을 포함하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 장치의 사시도이다. 테이프 와이어 기판(12 ; tape wiring substrate)은 6각형 외형을 갖는 중공 파이프형 기판(11) 주위에 감긴다.
테이프 와이어되는 기판(굵은 선으로 도시됨)의 내부에는 플립-칩형 반도체 소자(15 ; flip-chip type semiconductor element)와 와이어형 반도체 소자(16)가장착된다. 이들 소자들은 중공 파이프형 기판(11)의 6개의 외벽들에 눌리는 이들의 상부 표면들을 가지며, 이들 사이에는 접착 수지(17)가 몰딩(mold)된다. 이 테이프 와이어 기판(12)은 폴리이미드 필름(polyimide film)과 같은 유연한 필름으로부터 만들어지는 테이프이다.
플립-칩형 반도체 소자(15)는 반도체 칩(21) 및 솔더 볼(solder ball) 또는 범프 전극(22 ; bump electrode) 및 밀봉 수지(25)로 구성된다. 반도체 칩(21)은 중공 파이프형 기판(11)의 외벽과 직접 접촉될 밀봉 수지(25)로부터 노출된 상부 표면을 갖는다.
와이어형 반도체 소자(16)는 반도체 칩(23), 본딩 와이어(24 ; bonding wire), 및 패키지를 구성하는 밀봉 수지(26)로 구성된다. 패키지를 구성하는 밀봉 수지(26)는 중공 파이프형 기판(11)의 외벽과 직접 접촉하는 상부 표면을 갖는다.
반면에, 감긴 테이프 와이어 기판(12)의 외부에는, 솔더 볼 또는 범프 전극(13)이 제공된다. 이 솔더 볼 또는 범프 전극(13)은, 반도체 소자들(15 및 16)을 포함하는 테이프 와이어 기판(12) 내에 미리 정해진 위치와 전기적으로 접속된다.
반도체 소자들(15, 16), 중공 파이프형 기판(11), 및 테이프 와이어 기판(12) 사이의 공간들은, 패키지를 구성하는 수지(25, 26)와 다른 접착 수지(17)로 채워져서, 이 구성요소들을 단일 블록(unitary block)으로 만든다.
더욱이, 테이프 와이어 기판(12)의 넓이보다 더 긴 중공 파이프형 기판(11)은, 냉각 가스 및 냉각 액체들이 흘러서 반도체 소자를 냉각하는 냉매 경로(14)로서의 중공 중심을 갖는다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 장치의 정면도이다. 도 1과 같은 요소들은 같은 참조 기호들로 표시되므로, 이들의 설명들이 생략됨을 인지해야 한다. 더욱이, 복잡한 표시를 방지하기 위해, 도 2에서 반도체 소자들(15, 16)은 도시되지 않는다.
도 2에서, 도 1에 도시된 복수의 구조들은 하나 하나씩 위로 쌓이고, 중공 파이프형 기판(11) 주위에 감긴 테이프 와이어 기판(굵은 선으로 도시됨)의 솔더 볼 또는 범프 전극(13)은 인접 중공 파이프형 기판(11) 상에 감긴 테이프 와이어 기판(12)의 솔더 볼 또는 범프 전극(13)에 접속되고, 도면 내의 최하부의 솔더 볼 또는 범프 전극(13)은 와이어 기판(18) 상에 형성되는 와이어 패턴의 미리 정해진 위치(도시되지 않음)에 접속되어, 전기 저항을 감소시킨다.
다음으로, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예들의 제조 방법에 관하여 설명한다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 와이어 패턴이 폴리이미드 필름과 같은 유연한 테이프의 주표면 상에 형성되어, 반도체 소자들(15, 16)이 그 위에 장착되는 하나의 주표면(도면의 상부 표면)을 갖는 테이프 와이어 기판(12)을 구성한다. 반도체 소자들이 플립-칩형 반도체(15)일 때, 솔더 볼 또는 범프 전극(22)이 테이프 와이어 기판(12)의 와이어 패턴의 미리 정해진 위치에 접속된다. 반도체 소자가 와이어형 반도체 소자(16)일 때, 본딩 와이어(24)는 반도체 칩(23)의 전극 패드를 테이프 와이어 기판(12)의 와이어 패턴의 미리 정해진 위치에 접속하기 위해 사용된다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 반도체 소자가 플립-칩형 반도체 소자(15)일 때, 밀봉 수지(25)가 반도체 칩(21)의 상부 표면을 노출하도록 몰딩된다. 더욱이, 반도체 소자가 와이어형 반도체 소자(16)일 때, 밀봉 수지(26)가 몰딩을 수행하기 위해 사용되어 전체 표면이 덮이게된다.
그후, 솔더 볼 또는 범프 전극(13)은 테이프 와이어 기판(12)의 다른 표면(도면의 하부 표면) 상에 형성된다. 이 솔더 볼 또는 범프 전극(13)은 반도체 소자들(15, 16)을 포함하는 테이프 와이어 기판(12)의 상부 표면과 전기적으로 접속된다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 테이프 와이어 기판(12)은 앞서 언급한 주표면을 내부로 하면서 중공 파이프형 기판(11) 상에 감긴다. 도 5에서, 테이프 와이어 기판(12)이 도 1 및 2에서와 같이 굵은 선으로 도시됨을 주지하자.
반도체 소자들(15, 16)과 중공 파이프형 기판(11) 및 테이프 와이어 기판(12) 사이의 공간들은 패키지를 구성하는 수지(25, 26)와 다른 접착 수지(17)로 채워져서, 단일 블록을 얻는다.
본 발명에 따라, 접속이 중공 파이프형 기판 상의 솔더 볼 또는 범프 전극을 사용하여 만들어지므로, 이 접속이 아주 짧아지고, 따라서, 전기 저항을 감소시킨다. 특히, 다른 중공 파이프형 기판들 상에 솔더 볼들 또는 범프 전극들을 접속하여, 테이프 와이어 기판으로 감긴 복수의 중공 파이프형 기판들이 단일 블록으로 만들어지는 것을 가능하게 하고, 따라서, 다른 중공 파이프형 기판들 상의 반도체소자들 사이의 전기 저항을 감소하는 것이 가능하다.
더욱이, 테이프 와이어 기판은, 이 기판의 주표면들 중 하나를 중공 파이프형 기판과 마주하고 중공 파이프형 기판 주위를 감아 반도체 기판들을 중공 파이프형 기판 상에 장착한다. 이것은 일 효율을 상당히 개선시킨다.
또한, 반도체 소자가 중공 파이프형 기판의 모든 외주(outer periphery) 상으로 배열될 수 있기 때문에, 반도체 장치는 그 장착 밀도를 증가시킬 수 있다.
이상, 본 발명은 특정 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 이 설명은 제한적인 의미로 해석되는걸 의미하지 않는다. 본 발명의 상세한 설명을 참조할 때 당업자에게는 상기한 실시예들의 다양한 변경들이 명확해 질 수 있을 것이다. 그러므로, 다음의 청구항들은 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 어떠한 변경예들 또는 실시예들도 포함하도록 의도된 것이다.
본 발명의 반도체 장치의 효과는, 높은 집적 밀도로 냉각 효율을 개선할 수 있고 전기 저항을 감소할 수 있을 뿐만 아니라 조립 효율을 증가시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 반도체 장치로서,
    테이프 와이어 기판(tape wiring substrate);
    상기 테이프 와이어 기판의 한 주표면 상에 장착되는 반도체 소자;
    상기 반도체 소자를 포함하는 상기 테이프 와이어 기판의 상기 주표면의 미리 정해진 위치와 전기적으로 접속되면서, 상기 테이프 와이어 기판의 다른 표면상에 제공되는 솔더 볼 또는 범프 전극(solder ball or bump electrode); 및
    중공 파이프형 기판(hollow pipe-shaped substrate)을 포함하는 반도체 장치에 있어서,
    상기 주표면이 상기 중공 파이프형 기판을 향해 배열되고 상기 테이프 와이어 기판이 상기 중공 파이프형 기판 주위에 감기는, 반도체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공 파이프형 기판은 다각형 외형 또는 원형 외형을 갖는, 반도체 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공 파이프형 기판은 6각형 외형을 갖는, 반도체 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각각이 상기 테이프 와이어 기판으로 감긴 복수의 상기 중공 파이프형 기판이 제공되고, 제 1 중공 파이프형 기판 주위에 감긴 테이프 와이어 기판의 솔더 볼 또는 범프 전극이, 상기 제 1 중공 파이프형 기판에 인접하는 제 2 중공 파이프형 기판 상에 감기는 테이프 와이어 기판의 솔더 볼 또는 범프 전극에 인접(abutment)하여 접속되는, 반도체 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 소자들과 상기 중공 파이프형 기판들과 상기 테이프 와이어 기판들 사이의 공간들이 수지로 채워지는, 반도체 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    냉매가 상기 중공 파이프형 기판의 중공 중심을 통해 흐르는, 반도체 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 솔더 볼 또는 범프 전극은 상기 와이어 기판의 와이어에 접속되어 장착되는, 반도체 장치.
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