티이비지에이 패키지(TEBGA PACKAGE)

(19)대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(51) 。Int. Cl.7
H01L 21/60
(45) 공고일자
(11) 등록번호
(24) 등록일자
2005년08월09일
10-0507285
2005년08월01일
(21) 출원번호 10-2002-0088146 (65) 공개번호 10-2004-0061846
(22) 출원일자 2002년12월31일 (43) 공개일자 2004년07월07일
(73) 특허권자 주식회사 칩팩코리아
경기 이천시 부발읍 아미리 산136-1
(72) 발명자 이구홍
서울특별시강동구상일동현대빌라3동202호
윤인상
경기도이천시부발읍아미리산136-1
이태근
경기도이천시부발읍아미리산136-1
이영규
경기도이천시부발읍아미리산136-1
(74) 대리인 강성배
심사관 : 송원선
(54) 티이비지에이 패키지
요약
본 발명은 반도체 칩에서 발생된 열이 히트 스프레더(Heat Spreader)를 통해 원활하게 열방출될 수 있는 티이비지에이
(TEBGA : Thermal Enhanced BAll Grid Array) 패키지를 제공하려는 것으로서, 다 수개의 본딩 패드를 가진 반도체 칩
과, 일면에는 회로 패턴이 형성되고 이면에는 볼랜드가 형성된 기판과, 기판과 반도체 칩 사이에 개재된 히트 스프레더와,
반도체 칩의 본딩 패드와 회로 패턴을 연결시키는 본딩 와이어와, 기판 상에 형성되며 반도체 칩 및 본딩와이어를 덮는 봉
지제와, 볼랜드에 부착되는 도전성 볼을 포함한다.
대표도
도 2
명세서
도면의 간단한 설명
등록특허 10-0507285
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도 1은 종래 기술에 따른 티이비지에이(TEBGA) 패키지의 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 티이비지에이(TEBGA) 패키지의 단면도.
도 3은 본 발명의 따른 히트 스프레더의 평면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 티이비지에이(TEBGA) 패키지의 평면도.
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 비지에이(BGA: BAll Grid Array) 패키지에 관한 것으로, 특히, 반도체 칩에서 발생된 열이 히트 스프레더
(Heat Spreader)를 통해 원활하게 열방출될 수 있는 티이비지에이(TEBGA : Thermal Enhanced BAll Grid Array) 패키
지에 관한 것이다.
본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 칩에서 발생된 열이 히트 스프레더(Heat Spreader)를
통해 원활하게 열방출될 수 있는 열강화된 칩규모 패키지(Thermal Enhanced Chip Scale Package)에 관한 것이다.
반도체 산업에서 집적회로에 대한 패키징 기술은 점차 소형화되어 가고 있으며, 이러한 소형화에 추세에 맞춰 실장 신뢰
성을 만족시키기 위한 기술이 지속적으로 개발되고 있다. 상기 패키지의 실장 신뢰성을 만족시키기 위한 예로서, 대부분의
공간을 반도체 칩이 차지하는 정도의 크기로 몰딩되는 칩규모 패키지를 들 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 칩규모 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
종래 기술에 따른 칩규모 패키지는, 도 1에 도시된 바와 같이, 다 수개의 본딩 패드(미도시)를 가진 반도체 칩(11)과, 반
도체 칩(11)이 부착되며 반도체 칩(11)이 부착된 일면에는 회로 패턴(12)이 형성되고 이면에는 볼랜드(미도시)가 형성된
기판(14)과, 반도체 칩(11)의 본딩 패드와 기판(14)의 회로 패턴(12)을 연결시키는 본딩 와이어(15)와, 기판(14) 상에 형
성되며 반도체 칩(11) 및 본딩와이어(15)를 덮는 봉지제(17)와, 볼랜드(13)에 부착되는 도전성 볼(18)을 포함하여 구성된
다. 상기 봉지제(17)의 재질로는 에폭시(epoxy) 또는 몰딩 컴파운드(molding compoung)를 이용한다. 상기 몰딩 컴파운
드는 0.8∼0.9W/mK 정도로 열전도도가 매우 낮다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
그러나, 종래의 기술에 있어서, 디바이스의 구동에 의해 발생하는 열의 경로(path)는 반도체 칩의 표면에서 반도체 칩의
외곽을 감싸고 있는 봉지제를 통해 외부로 방출된다.
이러한 열전달 경로에 있어서, 반도체 칩을 애워싸는 봉지제는 열전도도가 낮으며 두껍게 몰딩되기 때문에 반도체 칩에
서 발생된 열이 상기 봉지제를 통해 완전히 방출되지 못하여 소자의 열화가 발생되었다.
따라서, 종래의 기술에서는 반도체 칩으로부터 발생되는 열을 방출하기 위해, 칩규모 패키지의 봉지제 위에 팬(pan)을 설
치하였으나 새로운 디자인 적용 및 비용이 상승되는 문제점이 있었다. 또한, 상기 팬 대신 냉각팬(cooling pan)을 설치하기
도 하였으나, 진동으로 인한 패키지의 접촉면에 크랙(crack)이 발생되고 소음 또한 큰 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 반도체 칩에서 발생된 열이 히트 스프레더(Heat
Spreader)를 통해 원활하게 열방출될 수 있는 열강화된 칩규모 패키지를 제공함에 그 목적이 있다.
발명의 구성 및 작용
등록특허 10-0507285
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상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 티이비지에이 패키지는 다 수개의 본딩 패드를 가진 반도체 칩과, 일면에는
회로 패턴이 형성되고 이면에는 볼랜드가 형성된 기판과, 기판과 상기 반도체 칩 사이에 개재된 히트 스프레더와, 반도체
칩의 본딩 패드와 상기 회로 패턴을 연결시키는 본딩 와이어와, 기판 상에 형성되며 반도체 칩 및 본딩와이어를 덮는 봉지
제와, 볼랜드에 부착되는 도전성 볼을 포함하며,
상기 히트 스프레더는 바닥부와, 바닥부 부터 일정 높이에 형성되어 반도체 칩이 안착되는 안착부와, 안착부의 각 가장자
리 부분과 상기 바닥부를 연결시키는 연결바로 구성되며, 연결바에 의해 연결되는 바닥부 및 안착부의 내부 공간은 비어있
는 형태를 가진 것을 특징으로 한다.
상기 히트 스프레더는, 바람직하게는, 사다리꼴 형상을 가진다.

삭제
(실시예)
티이비지에이 패키지에서 열적, 전기적 특성을 향상시키기 위해서는 실장되는 히트 스프레더의 열방출효과를 증대시켜
야 한다. 따라서, 본 발명에서는 히트 스프레더의 표면적(A)이 증가할 때 발열되는 열이 증가된다는 Fourier`s Law를 적
용하여 히트 스프레더의 열방출 효과를 증대시키려는 것이다.
상술한 Fourier`s Law는, 하기의 (Ⅰ)식과 같이, 일정한 두께(△X)의 벽면을 통하여 열이 전달되고 있을때 열전달 프로
세서는 적당한 비율 방정식으로 정량화하는 것이 가능하며 이 방정식을 단위 시간당 전달된 에너지의 양을 계산하는 데 사
용할 수 있다.
Q ∝ A △T/△X ………(Ⅰ)식
△T : 벽면의 온도차(℃)
△X : 벽면의 두께(m)
k :절연계수(wW/m·k)
A : 전열면적(m2)
Q :전열량(W)
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 티이비지에이(TEBGA) 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
또한, 도 3은 본 발명의 따른 히트 스프레더의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 티이비지에이(TEBGA) 패키지의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 티이비지에이 패키지(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 다 수개의 본딩 패드(미도시)를 가진
반도체 칩(110)과, 일면에는 회로 패턴(112)이 형성되고 이면에는 볼랜드(113)가 형성된 기판(114)과, 기판(114)과 반도
체 칩(114) 사이에 개재된 히트 스프레더(130)와, 반도체 칩(110)의 본딩 패드와 회로 패턴(112)을 연결시키는 본딩 와이
어(115)와, 기판(114) 상에 형성되며 반도체 칩(110) 및 본딩와이어(115)를 덮는 봉지제(117)와, 볼랜드(113)에 부착되
는 도전성 볼(118)을 포함하여 구성된다.
상기 구성을 가진 본 발명의 일실시예에 따른 티이비지에이 패키지 구조에서, 히트 스프레더(130)는, 도 3 및 도 4에 도
시된 바와 같이, 바닥부(130a)와, 상기 바닥부(130a)로 부터 일정 높이에 형성되며 반도체 칩이 안착되는 안착부(130b)
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와, 상기 안착부(130b)의 가장자리 부분과 상기 바닥부(130a)를 연결시키는 연결바(130c)로 구성된다. 이때, 상기 안착부
(130b)는 반도체 칩(110)과 동일한 형태로서 사각 형상을 가진다. 상기 바닥부(130a)는 상기 연결바와 연결바를 연결시키
는 직선거리 상에 소정 두께로 형성된다. 또한, 상기 히트 스프레더(130)는 사다리꼴 형상을 가지며, 빈 내부 공간을 가진
다.
따라서, 본 발명의 일실시예에서는 반도체 칩으로 부터 발생되는 열이 상기 구조의 히트 스프레더(130)를 통해 패키지 측
면 및 하부 방향으로 방출되며, 또한, 봉지제를 통해 상부 방향으로 방출된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 기판과 반도체 칩 사이에 히트 스프레더를 장착함으로써, 반도체 칩으로부터 발생되는 열
을 패키지 측면 및 하부 방향으로 용이하게 방출시킨다.
또한, 상기 히트 스프레더는 반도체 칩이 안착되는 안착부가 바닥부로부터 일정 높이에 형성되고 연결바를 통해 바닥부
와 연결시킨 구조를 가짐에 따라, 반도체 칩으로 부터 발생되는 열이 연결바를 통해 패키지 측면 및 바닥부를 통해 패키지
하부 방향으로 방출이 용이하도록 한다. 따라서, 반도체 칩에서 발생된 열이 히트 스프레더에 의해 효과적으로 방출된다.
본 발명의 히트 스프레더는 종래의 그것과 동일 재질이면서, 단지, 표면 형상만이 다르게 형성된 것이므로 전기적 성질에
는 변화가 없고, 다만 발열되는 열량이 증가되는 것이다.
발명의 효과
이상에서와 같이, 본 발명에서는 기판과 반도체 칩 사이에 히트 스프레더를 장착함으로써, 반도체 칩으로부터 발생되는
열을 패키지 측면 및 하부 방향으로 방출시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서 히트 스프레더는 반도체 칩이 안착되는 안착부가 바닥부로부터 일정 높이에 형성되고 연결바를 통해
바닥부와 연결시킨 구조를 가짐으로써, 반도체 칩으로 부터 발생되는 열이 연결바를 통해 패키지 측면 및 바닥부를 통해
패키지 하부 방향으로 방출되도록 한다. 따라서, 반도체 칩에서 발생된 열이 히트 스프레더에 의해 효과적으로 방출되는
이점이 있다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
다 수개의 본딩 패드를 가진 반도체 칩과,
일면에는 회로 패턴이 형성되고 이면에는 볼랜드가 형성된 기판과, 상기 기판과 상기 반도체 칩 사이에 개재된 히트 스프
레더와,
상기 반도체 칩의 본딩 패드와 상기 회로 패턴을 연결시키는 본딩 와이어와,
상기 기판 상에 형성되며, 상기 반도체 칩 및 본딩와이어를 덮는 봉지제와, 상기 볼랜드에 부착되는 도전성 볼을 포함하
며,
상기 히트 스프레더는
바닥부와, 상기 바닥부 부터 일정 높이에 형성되어 상기 반도체 칩이 안착되는 안착부와, 상기 안착부의 각 가장자리 부
분과 상기 바닥부를 연결시키는 연결바로 구성되며, 상기 연결바에 의해 연결되는 바닥부 및 안착부의 내부 공간은 비어있
는 형태를 가진 것을 특징으로 하는 티이비지에이 패키지.
청구항 2.
삭제
청구항 3.
등록특허 10-0507285
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제 1항에 있어서, 상기 히트 스프레더는 사다리꼴 형상을 가진 것을 특징으로 하는 티이비지에이 패키지.
도면
도면1
도면2
도면3
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도면4
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