KR100507131B1 - 엠씨엠 볼 그리드 어레이 패키지 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엠씨엠 볼 그리드 어레이 패키지 형성 방법에 관한 것으로, 복수의 반도체 칩들의 입출력 패드와 전기적으로 연결되는 볼 그리드 어레이 기판의 각 모서리의 하부에 복수의 솔더 볼들을 이격 거리(D)만큼 근접되게 융착시키도록 함으로써, 볼 그리드 어레이 기판과 PCB간의 접착성을 향상시키고, 더불어 볼 그리드 어레이 기판과 PCB간의 틀어짐이나 들뜸 현상이 발생되지 않도록 한다.

Description

엠씨엠 볼 그리드 어레이 패키지 형성 방법{Method of manufacturing MCM ball grid array package}

본 발명은 복수의 반도체 칩들의 입출력 패드와 전기적으로 연결되는 볼 그리드 어레이 기판의 가장자리 및 각 모서리의 하부에 복수의 솔더 볼들을 이격 거리(D)만큼 근접되게 융착시키도록 함으로써, 볼 그리드 어레이 기판과 PCB간의 접착성을 향상시키면서도, 볼 그리드 어레이 기판과 PCB간의 틀어짐이나 들뜸 현상을 방지할 수 있는 엠씨엠 볼 그리드 어레이 패키지 형성 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 볼 그리드 어레이 패키지는 반도체 칩을 패키징하여 기판 하부의 솔더볼에 의하여 반도체 칩의 입출력단자를 외부와 전기적으로 연결시키기 위한 패키지 구조의 일종으로, 최근 입출력단자가 많은 고성능 반도체 칩에 주로 적용되고 있다.

이러한 볼 그리드 어레이 패키지는 하나의 회로기판에 복수의 칩들을 실장하여 제조할 수 있는데, 이런 패키지를 MCM(Multichip Module) BGA(Ball Grid Array)(이하, '엠씨엠 볼 그리드 어레이'라 칭함.)패키지라고 통칭한다.

이런 엠씨엠 볼 그리드 어레이 패키지는 하나의 회로기판 상면에 다기능의 소자들을 본딩하고 전기적으로 연결하고 하면의 어레이된 솔더볼로 인출하기 때문에, 핀수 및 크기를 축소할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 이러한 일반적인 엠씨엠 볼 그리드 어레이 패키지의 구성을 도시한 도면으로서, 이에 도시한 바와 같이, 부호 11은 볼 그리드 어레이 기판을 나타내고, 부호 12는 이 기판의 상부면에 접착된 반도체 칩을 나타내고, 부호 13은 이 기판의 상면에 형성된 내부 전극을 나타내고, 부호 14는 이 기판의 하면에 형성된 외부 전극을 나타내며, 부호 15는 이 외부 전극 상에 형성된 솔더 볼(solder ball)을 나타내고, 부호 16은 복수의 반도체 칩들과 와이어를 감싸는 봉지부를 나타내는데, 반도체 칩(12)의 내부 전극(13) 및 외부 전극(14)의 개수는 동일하고, 각 내부 전극(13)과 외부 전극(14)은 기판을 관통하여 도시하지 않은 내부 회로에 전기적으로 연결된다.

이러한, 엠씨엠 볼 그리드 어레이 패키지에서 볼 그리드 어레이 기판(11)의 하부에 형성되는 솔더 볼(15)들은 도 2a에 도시된 바와 같이, 일반적으로 그 크기가 모두 동일한 것을 사용하는데, 이 때, 볼 그리드 어레이 기판과 PCB(도시하지 않음)간의 접착성을 향상시키기 위하여 도 2b에 도시된 바와 같이, 볼 그리드 어레이 기판(11) 각 모서리에 형성되는 솔더 볼(15)들을 크게 형성하려는 시도가 있었다.

하지만, 이러한 방법, 즉 기판의 각 모서리에 형성되는 솔더 볼을 크게 하여 기판과 PCB의 접착성을 향상시키는 방법은, 기판 가장자리의 솔더 볼과, 그 외 영역의 솔더 볼간에 높이 차가 발생되어 압착시, 솔더 볼과 PCB간의 틀어짐 현상이 빈번하게 발생하거나, 들뜸 현상이 발생하는 등의 문제점을 초래해 왔다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소시키기 위하여 개발된 것으로, 볼 그리드 어레이 기판과 PCB간의 접착성을 향상시키면서도, 볼 그리드 어레이 기판과 PCB간의 틀어짐이나 들뜸 현상이 발생되지 않도록 하는, 엠씨엠 볼 그리드 어레이 패키지 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해, 본 발명은 복수의 반도체 칩들의 입출력 패드와 전기적으로 연결되는 볼 그리드 어레이 기판의 가장자리 및 각 모서리의 하부에 복수의 솔더 볼들을 이격 거리(D)만큼 근접되게 융착시키도록 하는데, 특히 상기 볼 그리드 어레이 기판의 각 모서리에 융착되는 솔더 볼뿐만 아니라, 그 기판의 각 모서리이외의 영역에 형성되는 솔더 볼들의 크기가 모두 동일한 것을 사용하도록 하고, 더불어 기판의 각 모서리의 하부에 근접되게 형성되는 솔더 볼들간의 이격 거리는 솔더 볼 크기의 1/4로 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 3은 본 발명의 볼 그리드 어레이 패키지 형성 방법에 사용되는 솔더볼의 양태를 도시한 도면으로서, 복수의 반도체 칩들의 입출력 패드와 전기적으로 연결되는 볼 그리드 어레이 기판의 하부에 형성된다.

이 때, 특히, 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 볼 그리드 어레이 기판의 가장자리 및 각 모서리(A) 마다 복수개의 솔더 볼을 융착시키는데, 상기 볼 그리드 어레이 기판의 가장자리 및 각 모서리(A)에는 상기 복수개의 솔더 볼들이, 기판 예컨대 PCB와의 압착시, 상호 합체되도록 이격 거리(D)만큼 근접되게 융착되어 있도록 한다.

상기 이격 거리(D)는 솔더 볼 크기의 1/4 정도로 하고, 상기 복수의 솔더 볼 패드 및 솔더 볼은 동일한 것을 사용하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 볼 그리드 어레이 기판의 가장자리 및 각 모서리 이외의 영역에 융착된 솔더 볼들은, 상기 기판의 각 모서리에 형성되는 솔더 볼들의 크기와 동일한 것을 사용하고, 특히, PCB와의 압착시, 상호 합체되어 쇼트가 발생되지 않도록 이격되도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로는, 이러한 솔더 볼의 양태를 이용한 본 발명의 볼 그리드 어레이 패키지 형성 방법에 대해 도 4a 내지 도 4e를 참조하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 볼 그리드 어레이 패키지 형성 방법은 도 4a에 도시한 바와 같이, 볼 그리드 어레이 기판(40)의 상면에 회로패턴이 형성되어 있고, 상기 상면의 회로패턴과 전기적으로 연결되는 솔더랜드(Solder land)를 갖는 기판(40)의 상부에 복수의 반도체 칩(41, 42, 43)들을 형성한다.

여기서, 본 발명의 상기 볼 그리드 어레이 기판(40)의 상부에는 복수의 반도체 칩뿐만 아니라, 다른 소자들도 실장될 수 있다.

상기 볼 그리드 어레이 기판(40)의 상부에 복수의 반도체 칩(41, 42, 43)들이 형성되면, 상기 복수의 반도체 칩(41, 42, 43)들의 입출력 패드(도시하지 않음)와 상기 볼 그리드 어레이 기판 상부에 배선된 전극패드(도시하지 않음)를 와이어(44)로 본딩시키고(도 4b), 상기 복수의 반도체 칩(41, 42, 43)들과 와이어(44)를 감싸는 봉지부(45)를 몰딩 공정을 통해 상기 볼 그리드 어레이 기판(40)의 상부에 형성한다(도 4c).

그런 다음, 상기 복수의 반도체 칩들(41, 42, 43)의 입출력 패드와 전기적으로 연결되는 상기 볼 그리드 어레이 기판(40)의 하부에 복수의 솔더 볼(46)을 융착시키되, 상기 볼 그리드 어레이 기판의 가장자리 및 각 모서리에는 복수개의 솔더 볼(46)들을 이격 거리(D)만큼 근접되게 융착시킨다(도 4d).

즉, 상기 복수의 반도체 칩(41, 42, 43)들의 입출력 패드와 전기적으로 연결되는 볼 그리드 어레이 기판(40)의 하부에 일정량의 솔더 페이스트(solder paste)를 도포하여 해당 패드에 솔더 볼을 접촉시킨 다음, 일정 온도의 열을 가해 해당 패드에 솔더 볼을 융착시킨다(도 4d).

이 때, 상기 볼 그리드 어레이 기판(40) 가장자리 및 각 모서리에는 복수개의 솔더 볼(46)들을 이격 거리(D)만큼 근접되게 융착시키도록 하는데, 상기 이격 거리(D)는 솔더 볼 크기의 1/4 정도로 하고, 상기 복수개의 솔더 볼은 그 크기가 동일한 것을 사용하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 볼 그리드 어레이 기판 가장(40) 자리에 복수개의 솔더 볼(46)들이 융착되면, 이를 회로 기판 예컨대, PCB상에 압착시키는데, 그 결과 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 볼 그리드 어레이 기판의 가장자리 및 각 모서리에 융착된 복수개의 솔더 볼들은 압착력에 의해 각기 좌우로 퍼지고 합체된다.

이에 따라, 합체된 솔더 볼들은 상대적으로 큰 하나의 솔더 볼로 되어 볼 그리드 어레이 기판과 PCB의 접착을 더욱 견고히 하게 되고, 또한 복수개의 솔더 볼들이 압착되어 합체된 하나의 큰 솔더 볼의 높이와, 상기 기판의 각 모서리 이외에 융착되고 압착된 솔더 볼들의 높이와 동일하게 됨으로써, 회로기판과 PCB의 틀어짐 현상이나 들뜸 현상을 방지할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 엠씨엠 볼 그리드 어레이 패키지 형성 방법은 복수의 반도체 칩들의 입출력 패드와 전기적으로 연결되는 볼 그리드 어레이 기판의 가장자리 및 각 모서리의 하부에 복수의 솔더 볼들을 이격 거리(D)만큼 근접되게 융착시키도록 함으로써, 볼 그리드 어레이 기판과 PCB간의 접착성을 향상시키면서도, 볼 그리드 어레이 기판과 PCB간의 틀어짐이나 들뜸 현상이 발생되지 않도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 일반적인 엠씨엠 볼 그리드 어레지 패키지를 도시한 도면이고,

도 2a는 도 1의 볼 그리드 어레이 기판에 형성되는 솔더 볼의 제 1 양태를 예로 들어 설명한 도면이고,

도 2b는 도 1의 볼 그리드 어레이 기판에 형성되는 솔더 볼의 제 2 양태를 도시한 도면이고,

도 3은 본 발명에 사용되는 솔더 볼의 양태를 도시한 도면이고,

도 4a 내지 도 4e는 도 3의 솔더 볼을 이용한 본 발명의 엠씨엠 볼 그리드 어레이 패키지 형성 방법을 도시한 공정 순서도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

40 : 볼 그리드 어레이 기판 41, 42, 43 : 반도체 칩

44 : 와이어 45 : 봉지부

46 : 솔더 볼 47 : 회로기판

Claims (3)

1. 볼 그리드 어레이 기판의 상부에 복수의 반도체 칩들을 형성하는 제 1 단계;

   상기 복수의 반도체 칩들의 입출력 패드와 상기 볼 그리드 어레이 기판 상부에 배선된 전극패드를 와이어로 본딩시키는 제 2 단계;

   상기 복수의 반도체 칩들과 와이어를 감싸는 봉지부를 상기 볼 그리드 어레이 기판 상부에 형성하는 제 3 단계;

   상기 복수의 반도체 칩들의 입출력 패드와 전기적으로 연결되는 상기 볼 그리드 어레이 기판 하부에 복수의 솔더볼 패드를 형성하고, 상기 복수의 솔더볼 패드마다 해당 솔더 볼을 융착시키되, 상기 볼 그리드 어레이 기판의 가장자리 및 각 모서리에는 솔더 볼들을 이격 거리(D)만큼 근접되게 융착시키는 제 4 단계로 이루어지는, 엠씨엠 볼 그리드 어레이 패키지 형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 솔더 볼들은;

   크기가 동일한 것을 특징으로 하는, 엠씨엠 볼 그리드 어레이 패키지 형성 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 이격 거리(D)는;

   솔더 볼 크기의 1/4 정도인 것을 특징으로 하는, 엠씨엠 볼 그리드 어레이 패키지 형성 방법.