KR0144311B1

KR0144311B1 - 캡형 볼 그리드 어레이 반도체 패키지 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR0144311B1
Application number: KR1019940021781A
Authority: KR
Inventors: 허영욱
Original assignee: 황인길; 아남산업주식회사
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1998-07-01

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판(PCB)의 상부에 반도체칩을 부착하고 인쇄회로기판(PCB)의 저면에 솔더볼을 설치한 BGA 패키지에 밀봉수단으로 캡을 씌워 외력으로부터 내부회로를 보호하고 반도체칩으로부터 발생하는 열의 효율적인 발산이 이루어지도록 하여 고신뢰성의 BGA 패키지를 제공토록 한 것이다.

Description

캡형 볼 그리드 어레이 반도체 패키지 및 그 제조방법

제1도는 종래의 볼 그리드 어레이 반도체 패키지 구성을 나타낸 단면도

제2도는 종래의 캡형 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 구성을 나타낸 단면도

제3도는 본 발명에 따른 캡형 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 구성을 나타낸 단면도

제4도의 (a)는 종래의 제조과정을 보인 블럭 흐름도

제4도의 (b)는 본 발명의 제조과정을 보인 블럭 흐름도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:인쇄회로기판(PCB)2:반도체칩

3:와이어5:솔더볼

6:몰트컴파운드7:보호캡

본 발명은 인쇄회로기판(PCB)의 상부에 반도체칩을 부착하고, 인쇄회로기판의 저면에 솔더볼을 설치한 볼 그리드 어레이(BALL GRID ARRAY PACKAGE)반도체 패키지에 있어, 반도체칩의 외부보호를 위한 밀봉수단으로서 봉지재의 외부에 별도의 캡을 씌워 열전달효율을 극대화하고, 외력으로부터 내부회로를 완벽 보호 할 수 있음은 물론, 전자파를 차폐시킬 수 있도록 제안된 캡형 볼 그리드 어레이 반도체 패키지 및 그 제조방법에 대한 것이다.

일반적으로 볼 그리드 어레이 반도체 패키지는 인쇄회로기판(PCB)의 상부에 직접 반도체칩(2)을 부착하고, 인쇄회로기판(1)상의 회로패턴에 반도체칩(2)의 칩패드를 와이어(3)로 본딩하며, 인쇄회로기판(1)에 반도체칩(2)이 접착되는 부위 만을 몰딩(인쇄회로기판의 일면 만을 몰딩하는 원 사이드 몰딩)하며, 와이어본딩된 반도체칩(2)의 신호 인출은 인쇄회로기판(1)의 저면에 솔더볼(5)을 융착한 다음, 이를 마더보드(메인 인쇄회로기판)에 접속하는 방법으로 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 사용해 왔었다.

그러나, 이러한 볼 그리드 어레이 반도체 패키지는 제1도의 예시와 같이 반도체칩(2)의 보호를 위해 몰드컴파운드로 몰딩하여 외력으로부터 보호가 이루어지도록 하고 있으나, 이러한 몰드컴파운드는 열전달효율이 극히 낮고 또한 주변의 습기를 흡수하는 경향이 있어 내부에 실장된 반도체칩(2)에서 열이 발생되면, 이 발생된 열에 의하여 인쇄회로기판(1)과 반도체칩(2)과의 접착 강도를 약화시켜 계면박리 현상을 유발하거나, 습기 자체가 열에 의해 기포를 발생시키는 등의 제품 품질상의 문제가 있었다.

또한, 이러한 볼 그리드 어레이 반도체 패키지가 갖는 제반 문제점을 해결하고자 제2도에 예시된 바와 같이 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 외부보호수단으로서 별도의 캡(7')을 사용하여 인쇄회로기판(1)에 접착된 반도체칩(2)의 보호 및 반도체칩에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출하도록 하였으나, 이러한 캡형의 볼 그리드 어레이 반도체 패키지는 상기 캡(7')의 내부가 빈 공간으로 되어 있음으로써, 와이어가 자유로운 상태로 되어 와이어의 고정상태가 불안전하고, 이로 인하여 인접한 와이어 끼리 쇼트될 우려가 있고, 패키지에 충격이 가해지면 와이어의 연결부위가 쉽게 단락될 수 있는 단점이 있었다.

또한, 이러한 종래기술은 열방출 효과에 있어서도 저하되는 단점이 있었다. 즉, 열전달 방법에서는 통상 복사, 대류 및 전도에 의한 열전달 방법이 있고, 이러한 열전달 방법 중에서 가장 성능이 우수한 열전달은 전도에 의한 열전달으로서, 캡의 내부가 빈 공간으로 된 패키지는, 복사나 대류에 의한 열전달이 이루어짐으로, 반도체칩에서 발생된 열이 외부로 방출될 때 캡 내부의 공기중으로 방출된 후, 상기 캡을 통해 외부로 방출됨으로써, 열전달의 효율이 떨어지는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 제반 문제점들을 해결하기 위한 것으로써, 볼 그리드 어레이 반도체 패키지에서 반도체칩을 보호하기 위하여 몰딩된 몰드 컴파운드의 외면을 열전도성이 우수한 캡을 별도로 설치함으로서, 열전달효율의 극대화를 꾀할 수 있음은 물론, 계면박리를 방지하고, 반도체칩의 칩패드와 본딩된 와이어의 단락도 방지할 수 있도록 된 캡형 볼 그리드 어레이 반도체 패키지 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

이하, 본 발명을 첨부예시도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명에 따른 캡형 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 구성을 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 구성은, 전자회로가 집적되어 있는 반도체칩(2)과, 상기한 반도체칩(2)이 상면에 부착되고, 상기 반도체칩(2)의 칩패드와 연결되는 패턴이 형성되어 있는 인쇄회로기판(1)과, 상기한 반도체칩(2)의 신호를 인출하기 위하여 반도체칩의 칩패드와 인쇄회로기판(1)의 패턴을 연결하여 주는 와이어(3)와, 상기한 인쇄회로기판(1)의 저면에 융착되어 반도체칩의 신호를 외부로 인출하도록 된 솔더볼(5)과, 상기한 반도체칩(2) 및 주변 구성품을 외부 환경으로부터 보호하도록 상기한 인쇄회로기판(1)의 반도체칩(2)이 부착되어 있는 일면에 몰딩된 몰드컴파운드(6)로 이루어지는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지에 있어서, 상기한 몰드컴파운드(6)의 외면을 감싸도록 설치된 열전도성이 우수한 보호캡(7)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 보호캡(7)은 열전도성이 우수한 금속 또는 열전도성 물질의 프라스틱으로 이루어지는 그룹중에서 선택되는 소재를 사용할 수 있으며, 상기한 몰드컴파운드(6)는 열전도성이 우수한 물질로서 에폭시, 폴리이미드계열수지 또는 실리콘계열수지로 이루어지는 그룹 중에서 선택되어 사용될 수 있다.

이러한 본 발명의 제조과정을 설명하면, 먼저 준비된 인쇄회로기판(1)에 에폭시(4)를 묻히고, 그 위에 반도체칩(2)을 안착시켜 인쇄회로기판(1)의 중앙에 반도체칩(2)을 부착시킨다. 그 다음 와이어(3)를 이용하여 반도체칩(2)의 칩패드와 인쇄회로기판(1)상의 패턴을 본딩 연결한다. 그 다음 외력으로부터 반도체칩(2) 및 주변 구성품을 보호하기 위하여 몰드컴파운드(6)로 몰딩하고, 그 위에 보호캡(7)을 씌운 다음, 인쇄회로기판(1)의 저면에 도전유지수단을 통하여 와이어본딩부위와 접속하는 솔더볼(5)을 융착 형성함으로써 캡형 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 완성하게 된다. 상기 보호캡(7)을 열전달이 우수한 급속캡 또는 열전도성이 우수한 플라스틱 캡으로 이루어지는 그룹 중에서 선택되어 사용한다.

한편, 본 발명의 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 제조함에 있어서, 열방출 효과를 높이기 위하여 몰드컴파운드(6)를 열전도성이 우수한 물질을 사용하면 반도체칩(2)으로부터 발생하는 열을 효과적으로 전달하여 열전달효율을 극대화시킬 수 있가 있다. 즉, 본 발명은 전도에 의한 열전달이 이루어짐으로써, 반도체칩(2)에서 발생된 열이 열전도성이 우수한 컴파운드(6)를 통해 외부로 방출됨으로서, 열방출 효과를 극대화시킬 수 있는 것으로, 상기 열전도성이 우수한 물질로는 에폭시, 폴리이미드계열수지, 실리콘계열수지로 이루어지는 그룹 중에서 선택되어 사용될 수 있다.

이와 같이 인쇄회로기판(1)에 실장된 반도체칩(2)을 열전도성이 우수한 금속 또는 플라스틱이 보호캡(7)으로 부착함으로써 종래의 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 열전도율(25∼27℃/W)을 20℃/W 이하로 떨어뜨릴 수 있어 패키지 완성후 칩동작에 따른 열방출이 원활히 이루어져 제품의 신뢰성을 향상시키게 되는 것이다. 또한, 이러한 본 발명은 상기 보호캡에 의해 전자파의 차폐를 기대할 수 있다.

Claims

전자회로가 집적되어 있는 반도체칩(2)과, 상기한 반도체칩(2)이 상면에 부착되고, 상기 반도체칩(2)의 칩패드와 연결되는 패턴이 형성되어 있는 인쇄회로기판(1)과, 상기한 반도체칩(2)의 신호를 인출하기 위하여 반도체칩의 칩패드와 인쇄회로기판(1)의 패턴을 연결하여 주는 와이어(3)와, 상기한 인쇄회로기판(1)의 저면에 융착되어 반도체칩의 신호를 외부로 인출하도록 된 솔더볼(5)과, 상기한 반도체칩(2) 및 주변 구성품을 외부 환경으로부터 보호하도록 상기한 인쇄회로기판(1)의 반도체칩(2)이 부착되어 있는 일면에 몰딩된 몰드컴파운드(6)로 이루어지는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지에 있어서, 상기한 몰드컴파운드(6)의 외면을 감싸도록 설치된 열전도성이 우수한 보호캡(7)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 캡형 볼 그리드 어레이 반도체 패키지.
제1항에 있어서, 상기한 보호캡(7)은 열전도성의 금속 또는 열전도성의 플라스틱으로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 소재로 된 것을 특징으로 하는 캡형 볼 그리드 어레이 반도체 패키지.
제1항에 있어서, 상기한 몰드컴파운드(6)는 열전도성이 우수한 에폭시, 폴리이미드계열수지 또는 실리콘계열수지로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 소재로 된 것을 특징으로 캡형 볼 그리드 어레이 반도체 패키지.
인쇄회로기판(1)의 상부에 반도체칩(2)을 부착하고, 상기 인쇄회로기판(1)의 반도체칩(2)을 와이어본딩한 후, 그 외부에 몰드컴파운드(6)로 몰딩하고, 그 위에 보호캡(7)을 씌운 다음, 상기 인쇄회로기판(1)의 저면에 도전유지수단을 통하여 와이어 본딩부위와 접속하는 솔더볼(5)을 융착 형성하여서 이루어짐을 특징으로 하는 캡형 볼 그리드 어레이 반도체 패키지 제조방법.