KR20030023985A

KR20030023985A - Method of ensuring against electrical risk using oxidation treated heat-slug in a PBGA package

Info

Publication number: KR20030023985A
Application number: KR1020010056765A
Authority: KR
Inventors: 주동욱
Original assignee: 주동욱
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-03-26

Abstract

본 발명은 산화처리된 방열판을 이용하여 PBGA 패키지에 전기적 안정성을 확보하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for securing electrical stability in a PBGA package using an oxidized heat sink.

본 발명은 산화처리되어 표면이 비전도성을 띠는 방열판의 각 레그 표면에 레이저 빔(LASER Beam)을 각각 조사하여 그 표면에 형성된 산화피막층을 완전히 벗겨낸 후, PCB기판의 그라운드용 레이어가 노출된 지점에 상기 레그를 정확히 대응시키고 상호 밀착상태로 몰딩하여 패키지를 형성함으로써 상기 방열판이 그라운드 효과를 발휘하여 패키지 내에 전기적 안정성을 확보하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention is irradiated with a laser beam on the surface of each leg of the heat dissipation plate having the surface non-conductive, and completely peeled off the oxide layer formed on the surface, and then the ground layer of the PCB is exposed. Forming a package by exactly matching the legs to the point and molding in close contact with each other, the heat sink is characterized in that it is made to ensure the electrical stability in the package to exhibit a ground effect.

본 발명은 산화처리된 방열판이 몰딩부를 형성하고 있는 몰딩화합물과의 접착력이 좋으므로 패키지내에서 방열판과 몰딩부와의 들뜸을 방지할 수 있어 제품의 신뢰성이 향상되는 장점을 살림과 동시에, 레이저 빔 가공을 통해 산화피막층이 벗겨진 레그를 통해 전도성을 확보하게 되므로 방열판 전체가 그라운드 효과를 발휘할 수 있게 되어 패키지의 전기적 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.The present invention provides good adhesion between the molding compound in which the oxidized heat sink is formed in the molding part, thereby preventing the lifting of the heat sink and the molding part in the package, thereby improving the reliability of the product and at the same time, the laser beam. Through the processing, the conductive layer is secured through the leg where the oxide film layer is peeled off, so that the entire heat sink can exhibit the ground effect, thereby securing the electrical stability of the package.

Description

Method of ensuring against electrical risk using oxidation treated heat-slug in a PBGA package}

본 발명은 반도체 패키지 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화처리된 방열판을 이용하여 PBGA 패키지에 전기적 안정성을 확보하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor package technology, and more particularly, to a method for securing electrical stability in a PBGA package using an oxidized heat sink.

반도체 회로 소자는 점차로 집적화되고 소형화되고 있으며, PBGA(Plastic Ball Grid Array)는 이러한 경향에 따라 대두되어 현재 널리 사용되고 있는 반도체 집적회로의 패키징 기술의 하나이다.BACKGROUND Semiconductor circuit devices are increasingly integrated and miniaturized, and plastic ball grid array (PBGA) is one of the packaging technologies for semiconductor integrated circuits that are emerging and widely used according to this trend.

이러한 PBGA 제품은 일반적으로 도 1에서 도시하는 바와 같이 형성된다. 즉, PCB기판(1) 위에 에폭시 등의 접착물질(3a)로 칩(3)이 접착되어 설치되고, 상기 칩(3)과 PCB기판(1)은 와이어본드(4)를 통해 전기적으로 연결되며, PCB기판(1)의 상측에는 상기 칩(3)에서 발생된 열을 효과적으로 발산하기 위한 방열판(5)이 에폭시 등의 접착물질(6)에 의해 부착되고, 상기 칩(3)과 방열판(5)이 형성된 PCB기판(1)의 상측에 몰딩부(7)가 형성되어 패키징되며, PCB기판(1)의 하측에는 신호 전송을 위한 솔더볼(8)이 형성되어 있다. 물론, 상기 PCB기판(1)의 내측에는 각종 신호 전송을 위한 회로들이 설계되며, 특히 전기적 노이즈의 방지 및 전기적 안정성 확보를 위한 그라운드용 레이어(2)가 설계된다.Such PBGA products are generally formed as shown in FIG. That is, the chip 3 is bonded and installed on the PCB substrate 1 with an adhesive material 3a such as epoxy, and the chip 3 and the PCB substrate 1 are electrically connected through a wire bond 4. On the upper side of the PCB substrate 1, a heat sink 5 for effectively dissipating heat generated from the chip 3 is attached by an adhesive material 6 such as epoxy, and the chip 3 and the heat sink 5 The molding part 7 is formed and packaged on the upper side of the PCB substrate 1, and the solder ball 8 for signal transmission is formed on the lower side of the PCB substrate 1). Of course, circuits for transmitting various signals are designed inside the PCB 1, and in particular, a ground layer 2 for preventing electrical noise and securing electrical stability is designed.

상기와 같이 형성된 PBGA 제품이 작동하게 되면 칩(3)에서 상당한 열이 발생되게 되므로 이러한 열을 효과적으로 외부로 방열하기 위해 설치되는 것이 바로 상기 방열판(5)이다. 또한 상기 방열판(5)은 방열기능 뿐만 아니라 본 출원인의 선출원 '드랍-인 방법으로 패키징하는 피비쥐에이에서 전기적 안정성을 확보하는 방법'(특허출원번호 제2001-56692호)에서 설명한 바와 같이 그라운드 효과를 발휘하여 패키지의 전기적 안정성을 확보하는 용도로도 사용되게 된다.When the PBGA product formed as described above is operated, considerable heat is generated in the chip 3, so that the heat sink 5 is installed to effectively radiate the heat to the outside. In addition, the heat sink 5 has a ground effect as described in the applicant's prior application 'How to secure the electrical stability in the Pavige A packaging by the drop-in method' (Patent Application No. 2001-56692) It is also used to secure the electrical stability of the package.

이러한 방열판(5)은 도 2에서 도시하는 바와 같이 일반적으로 중앙부분이 볼록하고 가장자리 부분에는 다수의 레그(5a)가 형성되며, 열전도율 및 전도성이 뛰어난 구리(Cu)로 제작된다. 그리고 최근에는 상기 방열판(5)과 몰딩부(7)를 형성하는 몰딩화합물의 접착성을 향상시키기 위하여 구리로 이루어진 베이스 메탈(Base Metal) 표면에 산화처리(Oxidation)를 하여 비전도성 산화피막층을 형성시킨 제품을 사용하기도 한다. 이는 방열판(5)과 몰딩화합물과의 접착성이 불량할 경우에는 방열판(5)이 외부로 노출된 부분과 그 내부가 습기 등 악조건상에서 들뜸이 일어나고, 결국 이와 같이 불량이 발생된 패키지를 사용하게 되면 내부의 칩이 파손될 우려가 있기 때문인 것이다.As shown in FIG. 2, the heat sink 5 is generally convex in the center portion, and a plurality of legs 5a are formed at the edge portion, and is made of copper (Cu) having excellent thermal conductivity and conductivity. In recent years, in order to improve adhesion between the molding compound forming the heat sink 5 and the molding part 7, a non-conductive oxide layer is formed by performing oxidation on a base metal surface made of copper. Some products are used. When the adhesiveness between the heat sink 5 and the molding compound is poor, the heat sink 5 is exposed to the outside and the inside thereof is lifted under adverse conditions such as moisture. This is because the internal chip may be damaged.

이와 같이 산화처리된 방열판(5)을 사용하게 되면 몰딩화합물과의 접착성이 좋을 뿐만 아니라 외부와의 절연효과가 보장되어 패키지의 신뢰성이 향상되는 장점이 있지만, 표면이 비전도성 산화피막층으로 덮여 있으므로 방열판(5)을 이용하여 그라운드 효과를 얻을 수 없는 문제가 발생하게 된다.Using the oxidized heat sink (5) as described above not only has good adhesion to the molding compound, but also has an advantage of improving the reliability of the package by ensuring an insulating effect from the outside, but the surface is covered with a non-conductive oxide film The problem that a ground effect cannot be obtained using the heat sink 5 arises.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 창출된 것으로, 산화처리된 방열판의 레그 표면을 레이저로 가공하여 산화피막층을 제거함으로써 전도성을 확보하여 상기 방열판이 그라운드 효과를 발휘하도록 하는 산화처리된 방열판을 이용하여 PBGA 패키지에 전기적 안정성을 확보하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by using a laser treatment of the surface of the legs of the oxidized heat sink by laser to remove the oxide film layer to secure the conductivity to use the heat treated heat sink to exhibit the ground effect The purpose is to provide a method for securing electrical stability in the PBGA package.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 산화처리되어 표면이 비전도성을 띠는 방열판의 각 레그 표면에 레이저 빔(LASER Beam)을 각각 조사하여 그 표면에형성된 산화피막층을 완전히 벗겨낸 후, PCB기판의 그라운드용 레이어가 노출된 지점에 상기 레그를 정확히 대응시키고 상호 밀착상태로 몰딩하여 패키지를 형성함으로써 상기 방열판이 그라운드 효과를 발휘하여 패키지 내에 전기적 안정성을 확보하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, by irradiating a laser beam (LASER Beam) to the surface of each leg of the heat-sink having an oxidized treatment surface non-conductive, respectively, completely peel off the oxide film layer formed on the surface, the PCB Forming a package by exactly matching the legs to the point where the ground layer of the substrate is exposed to each other in close contact with each other to form a package, the heat sink is characterized in that it is made to ensure the electrical stability in the package.

도 1은 일반적인 PBGA 제품을 보이는 단면도1 is a cross-sectional view showing a typical PBGA product

도 2는 방열판 사시도2 is a heat sink perspective view

도 3은 산화처리과정을 도시한 블럭도3 is a block diagram showing an oxidation process

도 4는 본 발명에 의한 방열판 요부 부분 단면도4 is a partial cross-sectional view of the heat sink main part according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 PBGA 제품을 보이는 단면도5 is a cross-sectional view showing a PBGA product according to the present invention

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : PCB기판11 : 그라운드용 레이어10 PCB substrate 11: Ground layer

20 : 칩21 : 접착물질20: chip 21: adhesive material

30 : 와이어 본드40 : 방열판30: wire bond 40: heat sink

41 : 레그42 : 산화피막층41: leg 42: oxide film layer

50 : 몰딩부60 : 솔더볼50: molding 60: solder ball

이하 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명으로 본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 더욱 명확해 질 것이다.DETAILED DESCRIPTION Specific features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면, 도 3은 산화처리과정을 도시한 블럭도이고, 도 4는 본 발명에 의한 방열판 요부 부분 단면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 PBGA 제품을 보이는 단면도이다.3 is a block diagram illustrating an oxidation process, FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a heat sink according to the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing a PBGA product according to the present invention.

본 발명은 상기 도면에서 도시하는 바와 같이 산화처리된 방열판(40)의 각 레그(41)의 표면을 감싸고 있는 산화피막층(42)을 레이저를 조사하여 제거함으로써 레그(41)에 전도성을 확보, 방열판(40) 전체가 그라운드 효과를 발휘할 수 있도록 해준다.The present invention secures conductivity to the legs 41 by irradiating a laser to remove the oxide film layer 42 surrounding the surface of each leg 41 of the heat-treated heat sink 40 as shown in the drawings, the heat sink (40) allows the whole to exhibit a ground effect.

먼저, 본 발명에 의한 PBGA 제품에 사용되는 방열판(40)은 산화처리 과정을 거치는데, 그 과정을 도 3을 참고하여 설명하면 다음과 같다.First, the heat sink 40 used in the PBGA product according to the present invention undergoes an oxidation process, which will be described below with reference to FIG. 3.

먼저, 프레스(Press)가공공정을 통해 원자재를 설계 도면에 따라 프레스 가공하여 기본적인 형태를 형성한다. 그리고 탈지공정을 통해 자재에 묻어있는 프레스 가공유 등을 제거한다. 다음으로 수세공정으로 세척한 후, 산침지공정을 통해 상기 탈지공정에서 제거되지 않는 산 스케일(scale)을 제거한다. 다시 수세공정으로 세척하고, 산중화를 통해 약산으로 중화처리를 하고 활성화시킨다. 그리고 또다시 수세공정을 수행하고, 화학적인 방법으로 방열판(40)의 베이스 메탈(Base Metal)인 구리(Cu)를 산화시킨다. 산화처리가 완료되면 다시 수세공정을 통해 세척한 후 건조시킨다.First, the raw material is pressed through a press working process according to the design drawing to form a basic shape. The degreasing process removes press working oil from the material. Next, after washing by washing with water, an acid scale that is not removed in the degreasing step is removed through an acid immersion step. Again washed with water washing process, neutralized with weak acid through acid neutralization and activated. In addition, the washing process is performed again, and copper (Cu), which is a base metal of the heat sink 40, is oxidized by a chemical method. When the oxidation treatment is completed, washed again through a washing process and dried.

상기와 같은 공정을 거쳐 산화처리됨으로써 구리로 구성된 베이스 메탈의 표면에 산화피막층(42)이 형성된 방열판(40)은 상기 산화피막층(42)이 비전도성이므로 그대로 사용할 경우 그라운드 효과를 발휘할 수 없으므로 본 발명에서는 방열판(40)의 레그(41)에 전도성을 확보함으로써 방열판(40) 전체가 그라운드 효과를 발휘할 수 있도록 해 준다. 즉, 산화처리된 방열판(40)을 작업 영역에 거꾸로 올려놓은 후 상기 레그(41)에 레이저 빔(LASER Beam)을 조사하게 되면 도 4에서 도시하는 바와 같이 레이저 빔이 조사된 부위의 산화피막층(42)이 벗겨지고 베이스 메탈인 구리가 드러나게 되어 전도성이 확보되게 된다. 상기 공정에 사용되는 레이저 빔은 여러가지가 있지만 그 중에서도 CO₂ 레이저 및 YAG 레이저가 바람직하다.The heat sink 40 having the oxide film layer 42 formed on the surface of the base metal made of copper by being subjected to the oxidation process as described above may not exhibit a ground effect when used as it is because the oxide film layer 42 is non-conductive. In the heat sink 40 by ensuring the conductivity of the legs 41, the heat sink 40 as a whole to exhibit a ground effect. That is, when the oxidized heat sink 40 is placed upside down in the work area and the laser beam is irradiated to the leg 41, the oxide film layer of the portion irradiated with the laser beam as shown in FIG. 42) is peeled off and the base metal copper is exposed to ensure conductivity. There are various laser beams used in the above process, but among them, CO 2 laser and YAG laser are preferred.

상기와 같은 방법으로 레그(41) 부분의 산화피막층(42)을 벗겨내어 전도성을 확보하게 되면, 이러한 방열판(40)을 가지고 본 출원인의 선출원 '드랍-인 방법으로 패키징하는 피비쥐에이에서 전기적 안정성을 확보하는 방법'(특허출원번호 제2001-56692호)에서 설명한 마운트 타입(Mount type)이나 드랍-인 타입(Drop-in type)으로 패키징 하게 된다. 그러면 도 5에서 도시하는 바와 같이 PCB기판(10)의 그라운드용 레이어(11)가 노출된 지점과 상기 레그(41)가 직접 접촉되게 되므로 방열판(40) 전체가 방열기능 뿐만 아니라 그라운드 효과를 발휘할 수 있게 됨으로써패키지의 전기적 안정성을 효과적으로 확보할 수 있게 된다. 상기 도 5의 미설명 부호 (20, 21, 30, 50, 60)은 순차적으로 칩, 접착물질, 와이어 본드, 몰딩부, 솔더볼이다.When the oxide film layer 42 of the leg 41 is peeled off in the same manner as described above, the conductivity is secured, and electrical stability in Pavige A, which is packaged by the present applicant 'drop-in method with the heat sink 40, is applied. It is packaged in a mount type (drop type) or a drop-in type (Mount type) described in the "How to secure the" (Patent Application No. 2001-56692). Then, as shown in FIG. 5, since the ground layer 11 of the PCB substrate 10 is exposed and the legs 41 directly contact each other, the heat sink 40 may exhibit not only a heat dissipation function but also a ground effect. By doing so, it is possible to effectively secure the electrical stability of the package. Reference numerals 20, 21, 30, 50, and 60 of FIG. 5 are chips, adhesive materials, wire bonds, molding parts, and solder balls sequentially.

이상의 명백한 설명과 같이 본 발명은 산화처리된 방열판(40)이 몰딩부(50)를 형성하고 있는 몰딩화합물과의 접착력이 좋으므로 패키지내에서 방열판(40)과 몰딩부(50)와의 들뜸을 방지할 수 있어 제품의 신뢰성이 향상되는 장점을 살림과 동시에, 레이저 빔 가공을 통해 산화피막층(42)이 벗겨진 레그(41)를 통해 전도성을 확보하게 되므로 방열판(40) 전체가 그라운드 효과를 발휘할 수 있게 되어 패키지의 전기적 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention prevents the heat sink 40 and the mold 50 from being lifted in the package because the oxidation treatment of the heat sink 40 has good adhesion to the molding compound forming the molding 50. At the same time, the reliability of the product can be improved, and at the same time, the conductive layer is secured through the legs 41 having the oxide film layer 42 peeled off through laser beam processing, so that the entire heat sink 40 can exhibit the ground effect. There is an effect that can ensure the electrical stability of the package.

Claims

After irradiating the laser beam to the surface of each leg 41 of the heat-sink 40 having the surface non-conductive, the oxide film layer 42 formed on the surface is completely peeled off, and then the PCB substrate ( 10. The heat sink 40 exerts a ground effect to secure the electrical stability in the package by forming the package by accurately matching the legs 41 to the exposed points of the ground layer 11 and molding them in close contact with each other. Method of securing the electrical stability to the PBGA package using an oxidized heat sink, characterized in that made to.