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KR100808579B1 - 볼 마스크 테이프를 이용하는 반도체 패키지의 기판 실장구조 - Google Patents

볼 마스크 테이프를 이용하는 반도체 패키지의 기판 실장구조 Download PDF

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KR100808579B1
KR100808579B1 KR1020010082679A KR20010082679A KR100808579B1 KR 100808579 B1 KR100808579 B1 KR 100808579B1 KR 1020010082679 A KR1020010082679 A KR 1020010082679A KR 20010082679 A KR20010082679 A KR 20010082679A KR 100808579 B1 KR100808579 B1 KR 100808579B1
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Abstract

본 발명은 볼 마스크 테이프를 이용하여 실장 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 패키지의 기판 실장 구조에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조는 다수개의 볼 단자를 포함하는 반도체 패키지가 볼 단자를 통하여 모 기판에 실장되는 구조로 이루어지며, 반도체 패키지와 모 기판 사이에 볼 마스크 테이프가 개재되며, 볼 마스크 테이프가 절연 테이프 및 절연 테이프에 형성되는 여러개의 볼 마스크 구멍으로 이루어지고, 볼 마스크 구멍이 볼 단자에 각각 대응하는 것을 특징으로 한다. 또한, 볼 마스크 테이프는 모 기판에 부착되거나 반도체 패키지에 부착될 수 있으며, 볼 마스크 테이프는 볼 단자 높이의 10~80%의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 볼 마스크 구멍의 직경은 볼 단자의 직경보다 10~50㎛ 더 큰 것이 바람직하며, 볼 마스크 구멍에 솔더 크림이 형성되거나 전기 도금층이 형성될 수 있다.
볼 그리드 어레이 패키지, 볼 단자, 모 기판, 실장 신뢰성, 볼 마스크 테이프, 솔더 크림

Description

볼 마스크 테이프를 이용하는 반도체 패키지의 기판 실장 구조 {MOUNTING STRUCTURE OF SEMICONDUCTOR PACKAGE USING BALL MASK TAPE}
도 1은 종래기술에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2a 및 도 2b는 종래기술에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조에서 발생하는 불량 유형의 예시도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조에 사용되는 볼 마스크 테이프를 개략적으로 나타내는 평면도 및 단면도.
도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 50: 반도체 패키지 12, 52: 볼 단자
20, 40: 모 기판 30, 60: 볼 마스크 테이프
본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 볼 마스크 테이프를 이용하여 실장 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 패키지의 기판 실장 구조에 관한 것이다.
근래에 마이크로프로세서(microprocessor)나 주문형 반도체(ASIC) 등 비메모리 제품을 중심으로 경박단소화에 대한 요구가 급진전되면서 다핀화에 유리하도록 볼(ball) 형태의 외부 단자를 패키지 밑면에 배열하는 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array; BGA) 패키지가 반도체 패키지의 주력 형태로 자리잡고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 유형의 반도체 패키지(10)는 볼 단자(12)를 통하여 모 기판(20, mother board)에 실장된다. 모 기판(20)은 인쇄회로기판, 모듈기판 등을 총칭하는 의미로 사용되며, 참조번호 22번은 모 기판(20)에 형성된 기판 패드와 그 위에 도포되는 솔더 크림(solder cream)을 포함하는 의미로 사용된다.
이와 같은 종래의 기판 실장 구조에 있어서, 반도체 패키지(10)는 볼 단자(12)의 밑면을 통해서만 모 기판(20)과 접촉하므로 접촉 면적이 매우 협소하다. 따라서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 외부 스트레스에 의하여 볼 접촉면에 크랙(14, crack)이 발생할 수 있다. 또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 볼 단자(12)들의 높이가 일정하지 않을 경우 접촉 불량(16)이 발생할 수 있다. 이를 막기 위해 솔더 크림(12)을 과다하게 사용하게 되면 이웃하는 볼 단자(12) 간에 전기적 단락이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 종래기술에서의 여러 문제점들을 극복하고 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 볼 단자를 가지는 반도체 패키지가 모 기판에 실장되는 경우에 볼 단자와 모 기판 사이의 접촉 면적을 넓게 하여 실장 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 패키지의 기판 실장 구조를 제공하고자 하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다수개의 볼 단자를 포함하는 반도체 패키지가 볼 단자를 통하여 모 기판에 실장되는 반도체 패키지의 기판 실장 구조에 있어서, 반도체 패키지와 모 기판 사이에 볼 마스크 테이프가 개재되며, 볼 마스크 테이프가 절연 테이프 및 절연 테이프에 형성되는 여러개의 볼 마스크 구멍으로 이루어지고, 볼 마스크 구멍이 볼 단자에 각각 대응하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 기판 실장 구조를 제공한다.
본 발명에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조에 있어서, 볼 마스크 테이프는 모 기판에 부착되거나 반도체 패키지에 부착될 수 있으며, 볼 마스크 테이프는 볼 단자 높이의 10~80%의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 볼 마스크 구 멍의 직경은 볼 단자의 직경보다 10~50㎛ 더 큰 것이 바람직하며, 볼 마스크 구멍에 솔더 크림이 형성되거나 전기 도금층이 형성될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조에 대한 도면이다. 도 3a와 도 3b는 각각 볼 마스크 테이프를 개략적으로 나타내는 평면도와 단면도이며, 도 3c는 볼 마스크 테이프를 사용하는 반도체 패키지의 기판 실장 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 사용되는 볼 마스크 테이프(30, ball mask tape)는 절연 테이프(32)에 여러개의 볼 마스크 구멍(34)이 규칙적으로 형성되는 구조로 이루어진다. 절연 테이프(32)는 유연성과 열방출 특성이 우수한 절연물질로 이루어지며, 볼 단자(도 3c의 52) 높이의 10~80% 정도의 두께를 갖는다. 볼 마스크 구멍(34)의 위치는 볼 단자(도 3c의 52)의 위치에 일대일로 대응되며, 볼 마스크 구멍(34)의 직경은 볼 단자의 직경에 비하여 10~50㎛ 정도 더 큰 것이 바람직하다.
볼 마스크 테이프(30)는 열압착과 같은 방식에 의하여 모 기판(40)에 부착한다. 이어서, 모 기판(40)에 솔더 크림(36, solder cream)을 도포한 후, 모 기판(40)에 반도체 패키지(50)를 실장한다. 따라서, 반도체 패키지(50)에 형성된 다수개의 볼 단자(52)가 각각 볼 마스크 테이프(30)의 볼 마스크 구멍(34) 안으로 삽입되면서 솔더 크림(36)과 접촉된다. 이 때, 볼 마스크 테이프(30)의 두께가 볼 단자(52) 높이의 10~80% 정도이므로, 볼 단자(52)의 10~80% 정도가 볼 마스크 구멍(34) 안으로 들어가게 된다. 따라서, 볼 단자(52)와 모 기판(40) 사이의 접촉 면적이 증가하여 실장 신뢰성이 향상된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 볼 마스크 테이프 대신에 완충 패드(42, buffer pad)를 모 기판(40)에 형성한다. 완충 패드(42)는 범핑(bumping)과 같은 방식으로 형성할 수 있다. 반도체 패키지(50)의 볼 단자(52)는 완충 패드(42)와 접촉을 이루며, 볼 단자(52)와 모 기판(40) 사이의 접촉 면적이 넓어지므로 실장 신뢰성이 향상된다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 반도체 패키지(50)에 볼 단자(52)를 형성하기 전에 먼저 볼 마스크 테이프(60)를 부착한다. 볼 마스크 테이프(60)는 전술한 바와 같이 절연 테이프(62)와 볼 마스크 구멍(64)으로 이루어진다. 본 실시예의 볼 마스크 테이프(60)는 모 기판(도시되지 않음) 대신에 반도체 패키지(50)에 부착되는 점이 전술한 제1 실시예와 상이하다. 이어서, 반도체 패키지(50)에 볼 단자(52)를 형성한 후 모 기판에 실장시킨다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 반도체 패키지(50)에 볼 마스크 테이프(60)를 부착한 후 전기 도금층(66)을 형성한다. 전기 도금층(66)은 볼 마스크 테이프(60)의 절연 테이프(62) 표면과 볼 마스크 구멍(64)의 내부에 형성된다. 이어서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 절연 테이프(62) 표면에 형성된 전기 도금층을 제거한 후, 볼 마스크 구멍(64)에 남아 있는 전기 도금층(66) 위에 볼 단자(52)를 형성한다. 그리고 나서, 전술한 실시예들과 마찬가지로 반도체 패키지(50)를 모 기판(도시되지 않음)에 실장시킨다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조는 볼 단자와 모 기판 간의 접촉 면적을 증가시키기 때문에 볼 접촉면 크랙이 방지되고 볼 단자 높이의 차이로 인한 접촉 불량을 해소하여 반도체 패키지의 기판 실장 신뢰성을 향상시킨다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 패키지의 기판 실장 구조는 유연성과 열방출 특성이 우수한 볼 마스크 테이프를 이용하므로 외부 스트레스에 대한 저항성이 강하며 반도체 패키지의 열방출 특성이 향상된다. 그리고, 볼 단자 사이에 절연물질인 볼 마스크 테이프가 개재되는 구조이므로 전기 절연성이 우수하며, 패키지 실장시 테이프가 수직 힘을 흡수하여 패키지에 가해지는 외부 스트레스를 감소시킨다. 아울러, 패키지 실장시 볼 단자의 자기-정렬 효과도 기대할 수 있다.
본 발명은 일반적인 볼 그리드 어레이 패키지 뿐만 아니라 범프 기술을 이용하는 모든 유형의 반도체 패키지에 적용될 수 있다.
본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (7)

  1. 다수개의 볼 단자를 포함하는 반도체 패키지가 상기 볼 단자를 통하여 모 기판에 실장되는 반도체 패키지의 기판 실장 구조에 있어서,
    상기 반도체 패키지와 상기 모 기판 사이에 볼 마스크 테이프가 개재되며, 상기 볼 마스크 테이프는 절연 테이프 및 상기 절연 테이프에 형성되는 여러개의 볼 마스크 구멍으로 이루어지고, 상기 볼 마스크 구멍은 상기 볼 단자에 각각 대응하며, 상기 볼 마스크 구멍 내에는 상기 볼 단자와의 접촉 면적을 향상시키기 위한 솔더 크림이 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 기판 실장 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 볼 마스크 테이프는 상기 모 기판에 부착되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 기판 실장 구조.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 볼 마스크 테이프는 상기 반도체 패키지에 부착되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 기판 실장 구조.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼 마스크 테이프는 상기 볼 단자 높이의 10~80%의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 기판 실장 구조.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼 마스크 구멍의 직경 은 상기 볼 단자의 직경보다 10~50㎛ 더 큰 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 기판 실장 구조.
  6. 삭제
  7. 다수개의 볼 단자를 포함하는 반도체 패키지가 상기 볼 단자를 통하여 모 기판에 실장 되는 반도체 패키지의 기판 실장 구조에 있어서,
    상기 반도체 패키지와 상기 모 기판 사이에 볼 마스크 테이프가 개재되며, 상기 볼 마스크 테이프는 절연 테이프 및 상기 절연 테이프에 형성되는 여러개의 볼 마스크 구멍으로 이루어지고, 상기 볼 마스크 구멍은 상기 볼 단자에 각각 대응하며, 상기 볼 마스크 구멍 내에는 상기 볼 단자와의 접촉 면적을 향상시키기 위한 도금층이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 기판 실장 구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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