JP2007027699A - 多角形、ラウンド及び円形フリップチップボールグリッドアレイ基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱による変形を最小化することができる基板を提供する。例えば、製作過程において加えられる熱による基板の反りを最小化することができる基板を提供する。
【解決手段】フリップチップBGA基板であって、角部が均一に除去されることにより多角形状を有する。また、このフリップチップBGA基板は、6角形状であってもよい。また、このフリップチップBGA基板は、角部が同じ曲率半径を有して丸め処理されていてもよい。また、このフリップチップBGA基板は、円形であってもよい。
【選択図】図4
【解決手段】フリップチップBGA基板であって、角部が均一に除去されることにより多角形状を有する。また、このフリップチップBGA基板は、6角形状であってもよい。また、このフリップチップBGA基板は、角部が同じ曲率半径を有して丸め処理されていてもよい。また、このフリップチップBGA基板は、円形であってもよい。
【選択図】図4
Description
本発明は、フリップチップボールグリッドアレイ(Flip Chip Ball Grid Array、以下、「フリップチップBGA」という。)基板に関するもので、より詳細には、四角基板の角部を均等にとり除いて熱変形を最小化させたフリップチップBGA基板に関する。
従来の端子枠(lead frame)にチップを附着して、チップの接続点(pad)と端子を接続線(bonding wire)で連結した後、樹脂で密封して形成するパッケージは、大きさが大きくて重いし、実装に必要な配線の長さも長くなければならなかった。このような問題を解決するために、エポキシやセラミック基板にチップを附着して丸いソルダーボール(solder ball)を端子として用いるフリップチップBGAパッケージが開発された。
図1a乃至図1hを参照して、一般的なフリップチップBGAパッケージの製造工程を説明する。図1aに示すように、半導体チップ1にアルミニウムのパッド2を形成して保護層3で覆う。図1bに示すように、スパッタリング(sputtering)工程を用いて金属層(金属箔)4を形成してパッド2と接続させる。図1cに示すように、パッド2部位だけ開かれるようにホトレジスト5で塗布する。図1dに示すように、ホトレジスト5の開かれたパッド2部位に鉛メッキ6をする。図1eに示すように、覆われたホトレジスト5をとり除く。図1fに示すように、鉛メッキ6された以外の領域の金属層4をエッチングでとり除く。図1gに示すように、熱を加えて鉛メッキ6を丸く加工する。
図1hに示すように、このような方法によって製作されたバンプチップをフリップチップBGA基板8に接合する。接合方法は、リフロー(reflow)装置に入れて、基板8を高温で加熱して鉛メッキ6をとかした後、フリップチップBGA基板8の接触パッド11とチップ1のパッド2を接続する。そして、アンダーフィル(underfill)工程によって樹脂を上記フリップチップBGA基板8と上記チップ1との間に充填する。
上述したように、フリップチップBGAの製造工程中には、上記図1gのように熱を加えて鉛メッキ6を丸くする工程、そして、図1hのようにリフロー工程過程から上記フリップチップBGA基板8に多い熱が加えられる。特に、リフロー工程では、上記鉛メッキ6をとかさなければならないので一般的に225℃ほどの高温が加えられるが、これにより上記フリップチップBGA基板8の反り(warpage)が発生する。
図2は、従来のフリップチップBGAパッケージの斜視図である。従来のフリップチップBGA基板8は一般的に四角形に形成される。図3は、上記フリップチップBGA基板8の製作後、発生した反りの発生程度を示す図面である。図3から分かるように、フリップチップBGA基板8の縁部で反りの程度が一番大きく現われて、熱により凹(concave)形状に反ることになる。特に、UTFCB(Ultra Thin Flexible Circuit Board)のようにコアの厚さが0.4mm以下の薄型基板では、図3に示されているように、このような熱による反りがさらに発生する。
このような反りは、フリップチップBGA基板8の厚さが薄いほど増加する。したがって、最近基板の小型化及び高機能化の趨勢に伴ってますます薄型化になって行く基板において、このような熱による反りはチップの実装を難しくするだけでなく、チップが基板から薄利される問題点を引き起こすこともある。また、このような反りは基板の薄型化において障害になっている。
上記課題を解決するために、本発明の第1の実施例によるフリップチップBGA基板は、フリップチップBGAパッケージに用いられる基板において上記基板は、角部が均一に除去されることで多角形状を有することを特徴とする。このように従来のフリップチップBGA基板の角部をとり除くことで熱による基板の反りを最小化することができるようになる。上記基板は、6角、8角形など多様に形成されることができる。
本発明の第2の実施例によるフリップチップBGA基板は、フリップチップBGAパッケージに用いられる基板において上記基板は、角部が同じか近似した曲率半径を有して丸め処理される。
本発明の第3の実施例によるフリップチップBGA基板は、フリップチップBGAパッケージに用いられる基板において上記基板は、円形であることを特徴とする。
以上の説明から明らかなように、フリップチップBGA基板を多角形、ラウンド及び円形に製作することで、熱による変形を最小化することができる。また、本発明によるフリップチップBGA基板は、製作過程にて加えられる熱による基板の反りを最小化するために、基板の角部をとり除いて多角形状にするとかラウンドまたは円形に製作したことを特徴とするが、基板の反りを防止することで、基板の薄型化ができるだけではなくチップが基板から離脱される可能性が減るので信頼性の優れた基板を提供することができる。
以下では、添付された図面を参照して、本発明の一実施例による角部をとり除いた基板に対して説明する。図4は、本発明の実施例による角部がラウンドされたフリップチップBGA基板10を示す図面である。上記フリップチップBGA基板10は、4個の角部それぞれが同じくラウンド処理されている。それぞれの角部の曲率半径は同じか近似に処理することで、熱による反りを最大限に防止することが好ましい。また、曲率半径を大きく形成して基板を最大限円形に形成するのが反りを最大限防止できるが、これに関しては下の実験を通じて説明する。上記フリップチップBGA基板10は、BOC(Board On Chip)、CSP(Chip Scale Package)、UTFCB(Ultra Thin Flexible Circuit Board)などに用いられる基板でありうる。また上記基板10は、6層以上の多層に形成されることもできる。
図5は、本発明の他の実施例による多角形形状のフリップチップBGA基板20を示す図面である。図5に示されているフリップチップBGA基板20は、6角形状を有する。勿論、本発明が6角形に限定されるのではなく、基板の角部を最大限とり除くことで熱による変形を最小化することができる構成であれば、8角、12角形などの多角形もよい。また、角の数を最大限多く形成して基板の形状が円形に近くすることが好ましい。
図6は、本発明のさらに他の実施例による円形フリップチップBGA基板30を示す図面である。図6に示されているように、基板を円形に形成すると、角部が除去されるので熱による反りが最小化になる。上記フリップチップBGA基板10、20、30の角部をとり除く方法は、一般的なソーイング(sawing)またはルータ(router)を用いることができる。特に、上述した本実施例のようにフリップチップBGA基板10、20、30を多角、ラウンドまたは、円形に形成するためにはルータが好ましい。また、基板が薄型化される場合には金型を用いたパンチングを使用することもできる。
以下、実験を通じて、上記実施例の基板の形状に応じた熱の変化による基板の反りに関して説明する。
実験の条件
コアの厚さが0.1mmであり、大きさが37.5mm×37.5mmであるポリマー系列のフリップチップBGAを6層に積層した後、温度を175℃から25℃に下げた。
コアの厚さが0.1mmであり、大きさが37.5mm×37.5mmであるポリマー系列のフリップチップBGAを6層に積層した後、温度を175℃から25℃に下げた。
ラウンド形状のフリップチップBGA基板10を用いて熱による基板の反りを測定した。
多角形状のフリップチップBGA基板20を用いて熱による基板の反りを測定した。
円形フリップチップBGA基板30を用いて熱による基板の反りを測定した。
比較例
図2のように正方形形状のフリップチップBGA基板を用いて熱による基板の反りを測定した。
図2のように正方形形状のフリップチップBGA基板を用いて熱による基板の反りを測定した。
実験結果
実施例に応じた基板の反りは、図7a乃至図7cに示されている。そして、比較例に応じた従来基板の熱による反りは図3に示されている。図3、及び、図7a乃至図7cでの(+)符号は、基板の上向の反りを示し、(−)符号は、基板の下向の反りを示す。
実施例に応じた基板の反りは、図7a乃至図7cに示されている。そして、比較例に応じた従来基板の熱による反りは図3に示されている。図3、及び、図7a乃至図7cでの(+)符号は、基板の上向の反りを示し、(−)符号は、基板の下向の反りを示す。
図1に示した比較例のように、従来の四角形状の基板はそれぞれの角部に反りが集中的に発生することが分かる。図7a乃至図7cによれば、実施例1であるラウンド形状の基板より、実施例2である多角形状の基板の方が、熱による変形が少ないことが分かる。また、実施例2である多角形状の基板より、実施例3である円形基板の方が熱による変形が少ないことが分かる。比較例に対する実施例1乃至実施例3の反りの相対的割合を次の表1に示した。
上記の表1から分かるように、基板の角部が除去された程度に応じてすなわち、ラウンド、多角形、円形基板に向かって行くほど熱による基板の反りの程度が減ることが分かる。
以上、本実施形態によれば、基板の熱による変形が減少するので基板の薄型化が可能なだけでなく、チップが基板から離脱される可能性が減るので信頼性が優れた基板を提供することができる。
以上のような内容は、本発明の技術的思想を具現する実施例に過ぎなく、本発明は上記のような実施例に限定されないし、本発明の技術的思想を具現する限り、どんな実施例または変更例も本発明の範囲に属することと解釈されるべきである。
1 半導体チップ
2 パッド
3 保護層
4 金属層
5 ホトレジスト
6 鉛メッキ
8 フリップチップBGA基板
10 フリップチップBGA基板
11 接触パッド
20 フリップチップBGA基板
30 フリップチップBGA基板
2 パッド
3 保護層
4 金属層
5 ホトレジスト
6 鉛メッキ
8 フリップチップBGA基板
10 フリップチップBGA基板
11 接触パッド
20 フリップチップBGA基板
30 フリップチップBGA基板
Claims (4)
- フリップチップBGAパッケージに用いられる基板において、
前記基板は、角部が均一に除去されることにより多角形状を有するフリップチップBGA基板。 - 前記フリップチップBGA基板は、6角形状を有する請求項1に記載のフリップチップBGA基板。
- フリップチップBGAパッケージに用いられる基板において、
前記基板は、角部が同じ曲率半径を有して丸め処理されたフリップチップBGA基板。 - フリップチップBGAパッケージに用いられる基板において、
前記基板は、円形であるフリップチップBGA基板。
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