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KR0157906B1 - 더미볼을 이용한 비지에이 패키지 및 그 보수방법 - Google Patents

더미볼을 이용한 비지에이 패키지 및 그 보수방법 Download PDF

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KR0157906B1
KR0157906B1 KR1019950036169A KR19950036169A KR0157906B1 KR 0157906 B1 KR0157906 B1 KR 0157906B1 KR 1019950036169 A KR1019950036169 A KR 1019950036169A KR 19950036169 A KR19950036169 A KR 19950036169A KR 0157906 B1 KR0157906 B1 KR 0157906B1
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KR
South Korea
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ball
dummy
bga package
solder
active
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김영곤
김동유
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문정환
엘지반도체주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 BGA 패키지에서 도전성볼 대신에 전기적으로 연결되는 액티브볼과 전기적으로 연결되지 않는 더미볼을 배설함에 있어서, 액티브볼이 상기 더미볼에 대하여 90°의 간격을 두고 방사상에 위치시킨 더미볼을 구비한 BGA패키지에 관한 것이다. 이와 같이 구성된 BGA 패키지는 솔더 조인트부분에 불량이 발생할 경우, 첵커(checker) 에 의해 결함이 있는 액티브볼을 찾는 단계와, 액티브볼과 액티브볼의 주변에 있는 더미볼의 중간부에 해당되는 인쇄회로기판의 소정부위에 보수용 구멍을 형성시키는 단계와, 보수용 구멍에 솔더 페이스트 주입기를 삽입시킨 후, 솔더를 주사시키는 단계와, 더미볼과 액티브볼의 패드 익스텐션이 각기 솔더로 상호 연결시키는 단계를 거쳐서 용이하게 패키지를 보수할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 더미볼을 구비한 BGA 패키지는 전체공정을 줄일 수 있고 아울러 재작업에 따른 낮은 신뢰도를 회피할 수 있는 장점이 있다.

Description

더미볼을 이용한 비지에이(BGA) 패키지 및 그 보수방법
제1도는 종래의 BGA 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도.
제2도는 종래의 BGA 패키지가 부품실장을 위한 인쇄회로기판에 부착된 상태를 나타낸 단면도.
제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 더미볼을 구비한 BGA 패키지가 부품실장을 위한 인쇄회로기판에 부착된 상태를 나타낸 단면도.
제4도는 제3도의 A부분과 대응하여 BGA 패키지가 표면실장되는 인쇄회로기판을 확대하여 나타낸 평면도.
제5도는 솔더불량이 발생된 BGA 패키지를 보수하는 상태를 나타낸 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 3 : 반도체 칩
5 : 도체 패턴 7 : EMC
10 : 인쇄회로기판 15 : 도전성 볼
15a : 더미볼 15b : 결함이 있는 액티브볼
15c : 액티브볼 21 : 보수용 구멍
23 : 솔더 24 : 솔더 페이스트 주입기
25a : 더미볼이 연결될 회로패턴 25c : 액티브볼이 연결될 회로패턴
본 발명은 더미볼(DUMMY BALL)을 이용한 비지에이(BGA:Ball Grid Arrays) 패키지 및 그 보수방법에 관한 것으로, 특히 솔더조인트부분에 불량이 생길 경우 국부적인 보수처리를 행할 수 있는 더미볼을 이용한 BGA 패키지 및 그 보수방법에 관한 것이다.
종래의 BGA(BGA:Ball Grid Arrays) 패키지는 제1도에 도시된 바와 같이, 기판(substrate)(1)의 전, 후면에 소정 크기의 솔더 레지스터 필름(9)이 접착제(도시되지 않음)에 의해 부착되어 있다. 그리고, 상기 기판(1)의 중앙에는 반도체 칩(3)이 접착제(2)에 의해 부착되고, 상기 기판(1)의 소정부위에는 관통홀(8)이 형성된다. 그리고, 상기 관통형(8)의 내부에는 기판(1)을 중심으로 상, 하의 전기적인 연결을 위하여 도체패턴(5)이 형성된다. 상기 도체패턴(5)의 상면(5a)의 일단에는 상기 반도체 칩(3)의 패드(3a)와 전기적인 연결을 위해 와이어(4)가 연결되고, 상기 도체패턴(5)의 하면(5b) 의 소정부위에는 솔더볼(6)이 형성된다.
한편, 상기 와이어(4)를 연결시킨 후, BGA 패키지를 EMC(Epoxy Molding Compound) (7)로 몰딩시키고, 기판(1)의 아래면에 복수개의 솔더볼(6)을 일정 간격으로 배열시킨 다음 리플로우(reflow) 시킴으로써 솔더볼(6)이 부착하게 된다.
제2도는 종래의 BGA 패키지가 부품실장을 위한 인쇄회로기판(PCB)에 부착된 상태를 나타낸 단면도이다.
우선, BGA 패키지를 인쇄회로기판(10)에 실장하기 위해서는, 인쇄회로기판(10)에 제1도에 도시된 바와 같은 BGA패키지를 정렬시키고, 리플로우시킴으로써 상기 BGA 패키지의 솔더볼(6)이 인쇄회로기판(10)상에 있는 패드(10a) 와 전기적으로 연결시키게 된다.
그러나, 상기와 같은 공정을 거쳐서 제조된 BGA 패키지는 그 신뢰성을 전적으로 솔더링(soldering) 공정에 의존하며, 전기적 테스트에서 불량이 발생되면 온도를 상승시킨 BAG 패키지 전체를 제거하는 방식을 취하고 있으므로 보수가 용이하지 못한 단점을 내포하고 있다.
게다가, 상기 BGA 패키지에서, 솔더볼이 인쇄회로기판에 잘 연결되지 않게 되면, 외부적인 전기적인 시험에서 임피던스(impedance) 값이 크게 나타나게 된다. 이 경우, 솔더볼이 일부가 불량이 되더라도 전체 솔더볼을 녹인 상태에서 BGA 패키지를 제거하고, 다시 크리닝(cleaning) 공정을 거쳐서 새로운 BAG 패키지를 사용하게 되므로 그 전체적인 공정이 번거롭게 되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 BGA 패키지의 솔더 조인트 불량이 발생되었을 때 더미볼(dummy ball)을 이용하여 국부적인 보수를 행하도록 구성시킨 더미볼을 이용한 BGA 패키지 및 그 보수방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 더미볼을 이용한 BGA 패키지는 도전성볼중 전기적으로 연결될 필요가 없는 더미볼이, 전기적으로 연결되며 더미볼의 주위에 90°의 간격을 두고 방사상으로 배치된 엑티브볼의 중앙에 배설되는 점에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 더미볼을 이용한 BGA 패키지 보수방법은 첵커(checker)에 의해 결함이 있는 액티브볼을 찾은 단계와, 액티브볼과 상기 액티브볼의 주변에 있는 더미볼의 중간부에 해당되는 인쇄회로기판의 소정부위에 절삭수단으로 보수용 구멍을 형성시키는 단계와, 보수용 구멍에 솔더 페이스트 주입기를 삽입시킨 후, 솔더를 주사시키는 단계와, 더미볼과 액티브볼의 패드 익스텐션이 각기 솔더로 상호 연결시키는 단계로 구성되는 점에 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명의 일실시예에 따른 BGA 패키지에서, 도전성 볼과 인접하게 되는 인쇄회로기판의 구조를 제외하고는 전술한 종래 기술과 유사하므로 그 설명을 개략적으로 하기로 한다.
제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 더미볼을 이용한 BGA 패키지가 부품실장을 위한 인쇄회로기판에 부착된 상태를 나타낸 단면도이다. 제3도에서, 기판(substrate) (1)과 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)(10) 사이에 A 부분에는 복수개의 도전성볼(15)이 설치되어 있다. 상기 도전성볼(15)은 다음과 같이 구성된다.
점으로 나타낸 구형태의 참고부호 15a는 더미볼이고, 검정색으로 나타낸 구형태의 참고부호 15b는 결함이 있는 액티브볼이며, 흰색으로 나타낸 구형태의 참고부호 15c는 액티브볼이다.
상기 더미볼(15a)은 도전성은 띠지만 반도체 칩(7)의 패드(도시되지 않음)와는 전혀 연결되지 않은 상태로 BGA 패키지의 인쇄회로기판(10) 상에 부착되어 있다.
본 발명의 일실시예에서는, 제3도에 도시된 것과 같이, 검은색으로 나타낸 결함이 있는 액티브볼(15b)을 보수하여 정상적인 액티브볼(15c)와 같은 기능을 수행할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판(10) 상에는 상기 복수개의 도전성 볼(15)에 대응하여 연결될 회로 패턴이 형성된다.
상기 회로패턴은 제4도에 도시한 바와 같이, 더미볼(15a) (제3도 참조) 이 연결될 회로패턴(25a)과, 상기 더미볼(15a)이 연결될 회로패턴 (25a)에 대하여 90°의 각도를 두고 방사방향으로 설치된 액티브볼(15c)(제3도 참조) 이 연결될 회로패턴(25c)으로 구성된다.
즉, 본 발명의 일실시예에 적용될 BGA 패키지에서, 인쇄회로기판(10) 의 상부에 형성된 패드(10a)에는 솔더 페이스트(solder paste) (도시하지 않음) 가 도포되어 있으므로 리플로우(reflow) 공정을 거쳐서 부착되도록 되어있다.
한편, 제3도에서, 미설명 부호 7은 제2도에 도시된 것과 동일한 에폭시 몰딩수지(EMC:Epoxy Molding Compound)이다.
제4도는 제3도의 요부인 A부분과 연결될 인쇄회로기판의 확대 평면도이다.
제4도에 도시된 바와 같이, 상기 더미볼이 연결될 회로패턴(15a) 의 외주에는 90°의 간격을 두고 복수개의 액티브볼이 연결될 회로패턴(16a)이 배치된다. 그리고, 상기 더미볼이 연결될 회로패턴(25a)의 개수는 사용자가 설계시, 소정의 액티브볼이 연결될 회로패턴(25c)을 제외하고 그 나머지중의 일부 또는 전체를 더미볼이 연결될 회로패턴(25a)으로 사용하게 되는데, 그 배치방법 및 개수는 사용자의 요구에 부합되게 조절하여 사용할 수 있으나, 본 실시예에서는 4개의 액티브볼이 연결될 회로패턴(25c)에 대하여 1개의 더미볼이 연결될 회로패턴(25a)을 사용하게 된다.
한편, 상기 더미볼이 연결될 회로패턴(25a)의 외주에는 90°의 각도를 두고 패드 익스텐션(pad extension)(17)이 일체로 설치되고, 아울러 상기 액티브볼이 연결될 회로패턴(25c)의 외주 일측도 상기 더미볼(15a)의 패드 익스텐션(17)과 대향되게 패드 엑스텐션(27)이 설치된다.
제4도에서, 더미볼이 연결될 회로패턴(25a)의 좌측 일측에 설치된 액티브볼이 연결될 회로패턴(25a)에 예를 들어, 결함이 있는 액티브볼(15b)(제3도 참조)이 제4도에서 D로 나타낸 액티브볼이 연결될 회로패턴(26a)에 위치된다고 가정하고 이를 보수하는 것에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 전기특성 검사시, 첵커(checker)(도시되지 않음)는 BGA 패키지에서 결함이 있는 액티브볼(15b) (제3도 및 제5도 참조)을 찾게 된다. 그러면, 사용자는 결함이 있는 액티브볼(15b)이 연결될 회로패턴(25c)(여기서는 제4도에서, 복수개의 회로패턴(25c)중 D에 해당되는 회로패턴(25C)를 의미함)의 근처에 설치된 더미볼이 연결될 회로패턴(25a)을 찾게 된다.
그 후, 사용자는 제5도에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(10)의 소정부위에 도시되지는 않았지만 마이크로 드릴이나 기타 절삭용 기기에 의해 보수용 구멍(repair hole)(21)을 뚫게 된다. 그리고, 상기 보수용 구멍(21)에 솔더 페이스트 주입기 (solder paste injector)(24)를 결함이 있는 액티브볼(15b)의 방향쪽으로 삽입시킨 후, 솔더(23)를 주사하게 된다. 상기 보수용 구멍(21)은 편의상 제5도에서는 한쪽 방향만을 나타내었지만 경우에 따라서는 양쪽방향을 사용할 수 있다. 또한, 상기 솔더(23)의 양은 더미볼(15a)의 패드 익스텐션(17)와 액티브볼(15c)의 패드 익스텐션(27) 을 상호 언결시킬 수 있는 정도로 하는 것이 바람직하지만 상기 패드 익스텐션(17)(27)은 BGA 패키지의 면적을 작게 할 경우에는 사용하지 않아도 되므로 가능한 더미볼(15a) 과 액티브볼(15c)이 1:1대응되어 부착되는 범위내에서 사용하는 것이 바람직하다. 제5도에서, 미설명부호 10b는 제3도에서 10a와 유사한 패드이다.
한편, 제5도에서 보수된 후, 전류의 흐름은 화살표방향으로 진행되게 된다. 그리고, 상기 전류는 결함이 있는 액티브볼(15b)을 거치지 않고 단지 더미볼(15a) 및 솔더(23)을 거쳐서 흐르게 된다. 그리고, 상기 더미볼(15a)의 패드 익스텐션(17)은 주입된 솔더(23)를 정확한 위치에 놓이게 도와주며, 적은 솔더 주입량으로 연결되게 된다.
상기 인쇄회로기판(10)에는 제5도에 도시된 바와 같이, 솔더(23)를 주입하기 위하여 보수용 구멍(repair hole) (21)을 뚫어야 하는데, 그 위치에는 신호(signal)나 파워 (power)의 패턴(pattern)이 지나지 않도록 설계되어야 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 BGA 패키지는 보수시, 패키지 전체를 제거할 필요없이 더미볼을 이용하여 간단히 보수할 수 있는 점이 있다. 게다가, 본 발명이 BGA 패키지는 보수함에 있어 해당부위만을 찾아서 보수하게 되므로 전체 공정을 줄일 수 있고, 아울러 작업에 따른 낮은 신뢰성을 문제를 회피할 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. EMC의 하면으로 전기적 연결단자가 노출된 반도체 패키지와, 복수개의 도전성볼을 구비하며 상기 도전성볼의 상면이 반도체 패키지와 전기적으로 연결되는 절연필름과, 복수개의 패드를 가지며 상기 솔더볼의 하면과 전기적으로 연결된 인쇄회로기판을 구비한 비지에이(BGA) 패키지에 있어서, 상기 도전성볼중 전기적으로 연결될 필요가 없는 더미볼은, 전기적으로 연결되며 더미볼의 주위에 90°의 간격을 두고 방사상으로 배치된 액티브볼의 중앙에 배설되는 것을 특징으로 하는 더미볼을 구비한 비지에이(BGA) 패키지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액티브볼 및 더미볼이 연결될 회로패턴에는 그 일측에 각기 보수용 패드 익스텐션이 상호 대향되게 각기 설치되는 것을 특징으로 하는 더미볼을 구비한 비지에이(BGA) 패키지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 더미볼은 그 설치위치에 신호나 파워패턴이 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 더미볼을 구비한 비지에이(BGA) 패키지.
  4. 더미볼을 구비한 비지에이(BGA) 패키지의 보수방법에 있어서, 첵커(checker)에 의해 결함이 있는 액티브볼을 찾는 단계와, 상기 액티브볼과, 상기 액티브볼의 주변에 있는 더미볼의 중간부에 해당되는 인쇄회로기판의 소정부위에 보수용 구멍을 형성시키는 단계와, 상기 보수용 구멍에 솔더 페이스트 주입기를 삽입시킨 후, 솔더를 주사시키는 단계와, 상기 더미볼과 액티브볼의 패드 익스텐션이 각기 솔더로 상호 연결시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 비지에이(BGA) 패키지의 보수방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 보수용 구멍을 형성시키는 단계에서, 인쇄회로기판은 상부나 하부중의 어느한쪽 또는 양쪽으로 뚫어서 보수하는 것을 특징으로 하는 비지에이(BGA) 패키지의 보수방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 솔더를 주입하는 단계에서 솔더 페이스트 주입기는 그 주입방향이 결함이 있는 액티브볼을 향하여 설치되는 것을 특징으로 하는 비지에이(BGA) 패키지의 보수방법.
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