KR0149790B1 - 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판 및 그의 제조방법과 그 기판을 이용한 패키지 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼 그리드 어레이 및 그 이외의 인쇄회로기판을 이용하여 반도체 장치를 실장하는 구조에 있어서, 상기 인쇄회로기판상의 외부 접속 단자들이 안착되어지는 부분에 도전성 단자들을 형성하고, 그 도전성 단자들을 리드 마무리 공정을 거쳐서 외부 접속 단자들을 한 번에 형성시킴으로써, 공정의 단순화 및 잉여 외부접속 단자들이 발생되지 않으며 또한 패키지의 신뢰성을 개선시키는 것을 특징으로 한다.

Description

돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판 및 그의 제조방법과 그 기판을 이용한 패키지 및 그의 제조방법

제1도는 종래 기술에 의한 볼 그리드 어레이 패키지의 제조방법을 나타내는 예시도.

제2도는 본 발명에 의한 외부 접속 단자를 갖는 볼 그리드 어레이 패키지의 저면 사시도.

제3a도 내지 제3d도는 본 발명에 의한 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판상에 도전성 단자를 형성시키는 방법을 나타내는 공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

40 : 기판 41,42,43 : 개별층

50 : 성형 부분 70 : 외부 접속 단자

72 : 도전성 단자 74 : 도전막

100 : 볼 그리드 어레이 패키지 200 : 마스크

본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 볼 그리드 어레이 및 그 이외의 인쇄회로기판을 이용하여 반도체 장치를 실장하는 구조에 있어서, 인쇄회로기판상에 도전성 단자를 형성시킨 후, 그 인쇄회로기판이 리드 마무리(lead finish) 단계를 거침으로써 그 외부 접속 단자를 소정의 형상으로 형성시켜, 공정의 단순화 및 여분의 외부 접속 단자가 발생되지 않으며 또한 패키지의 신뢰성을 개선할 수 있는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판 및 그의 제조방법과 그 기판을 이용한 패키지 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

최근 볼 그리드 어레이라 불리어지는 새로운 플라스틱 패키지는 고집적 또는 리드프레임이 없는 실장 패키지로써 각광을 받고 있다. 플라스틱 볼 그리드 어레이는 랜드 패턴 등과 같은 풋프린트(footprint) 영역이 적기 때문에 고집적 실장이 가능하고, 외부단자와 연결되는 리드 대신 외부 접속 단자(솔더 볼)를 사용함으로써, 검사(testing)나 리드의 휨 또는 비틀림 등으로 인한 수율 손실이 적고, 반복적인 조립공정 및 큰 배치 공차로 인하여 제품의 생산량을 증가시킬 수 있으며, 종래의 실장 장치를 사용함으로써, 장비의 추가적인 도입이 요구되지 않는 장점이 있으나, 외부 접속 단자를 안착시키는 장치를 이용하여 외부 접속 단자를 안착시키는데 그 장치를 제거할 경우 장치에 외부 접속 단자가 묻어 나오거나 정렬된 외부 접속 단자들이 서로 어긋나는 경우가 있으며 그 불량처리된 자재를 이용하여 패키지를 만들면 복구(repair)가 곤란하며 복구하더라도 막대한 시간적 손실을 가져오는 단점이 있다.

제1도는 종래 기술에 의한 볼 그리드 어레이 패키지의 제조방법을 나타내는 예시도이다.

제1도를 참조하면, 납 리플로우(reflow)를 위한 플럭스(flux)(도시 안됨)가 도포된 패드(22)들을 갖는 볼 그리드 어레이 패키지(이하 패키지라 한다)(20)를 고정수단(도시 안됨)에 삽입·고정하고, 그 패키지의 기판상에 형성되어 있는 패드(22)들에 대응되도록 그 패드들과 동일한 위치에 복수개의 관통구멍(12)들을 갖는 마스크(10)를 정렬시키고, 그 마스크(10)의 위에 흡착수단(도시 안됨)에 의해 외부 접속 단자(예:솔더 볼)(30)을 벌크(bulk)로 공급하고, 그 고정수단을 요동시켜 그 마스크의 모든 관통구멍(12)들로부터 그 기판의 패드(22)에 상기 외부 접속 단자(30)들이 공급된 것을 확인한 후, 그 패드(22)에 공급되지 않은 나머지 외부 접속 단자들을 제거수단(도시 안됨)을 이용하여 제거하고, 상기 고정수단으로부터 상기 마스크(10)와 상기 패키지(20)를 순차적으로 천천히 분리해내어 제조된다.

상기의 방법을 사용하여 제작되는 패키지는, 기 제작된 외부 접속 단자들을 사용하기 때문에 그 외부 접속 단자들을 따로 만들어야 하며, 그 외부 접속 단자들을 마스크에 공급하기 위한 흡착수단에 외부 접속 단자들이 100% 흡착되지 않은 경우에 소수의 외부 접속 단자들이 패드들에 정확하게 대응되지 않을 수도 있으며, 마스크를 이용하여 외부 접속 단자들을 그에 대응되는 패드들에 안착시킨 후 그 마스크를 제거할 경우 그 마스크에 상기 외부 접속 단자들이 함께 묻어 나오거나 정렬된 외부 접속 단자들이 서로 어긋나는 경우가 발생하며 그 불량처리된 자재를 이용하여 패키지를 만들면 복구(repair)가 곤란하고, 또한 복구하더라도 막대한 시간적 손실을 가져오는 단점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기 기판상의 외부 접속 단자들이 안착되어지는 부분에 도전성 단자들을 형성하고, 그 도전성 단자들을 리드 마무리 공정을 거쳐서 외부 접속 단자들을 한 번에 형성시킴으로써, 공정의 단순화 및 잉여 외부 접속 단자들이 발생되지 않으며 또한 패키지의 신뢰성을 개선시키는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판 및 그의 제조방법과 그 기판을 이용한 패키지 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 반도체 장치의 접속 단자들에 대응하여 전기적 연결되도록 일면에 형성된 단자들과; 그 일면에 형성된 단자들과 대응하여 전기적 연결되도록 다른 일면에 형성된 단자들과; 그 다른 일면에 형성된 단자들의 상면에 대응하여 전기적 연결되도록 형성된 패드들을 갖으며, 그 일면의 단자들과 타면의 단자들이 각각 대응하여 전기적 연결된 적어도 하나 이상의 개별층을 갖는 기판에 있어서, 상기 타면의 단자들의 상면에 상기 다른 인쇄회로기판에 직접적으로 전기적·기계적 연결되도록 그 단자들의 상면에 형성된 도전성 단자들을 갖으며, 그 도전성 단자들의 표면에 도전막을 입혀 외부 접속 단자들이 형성된 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판을 제공한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위해서 (a)일면에 형성된 단자들과 다른 일면에 형성된 단자들이 각각 대응하여 전기적 연결된 적어도 하나 이상의 개별층을 갖는 기판을 준비하는 단계와; (b) 그 기판의 일면상에 도전성 층을 적층하는 단계와; (c) 그 도전성 층의 상면에 선택적 조사(照射)용 마스크를 정렬하고, 광원을 조사하는 단계와; (d) 그 기판을 식각하여 돌출된 도전성 단자들을 형성시키는 단계와; (e)그 도전성 단자들에 솔더링(soldering)하여 외부 접속 단자들을 형성시키는 단게를 포함하는 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판의 제조방법을 제공한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위해서, 접속 단자들이 상면에 형성된 칩과; 그 칩의 접속 단자들에 대응하여 전기적 연결되도록 일면에 형성된 단자들과, 그 단자들과 대응하여 전기적 연결되도록 다른 일면에 형성된 단자들과, 그 다른 일면에 형성된 단자들의 상면에 대응하여 전기적 연결되도록 형성된 패드들을 갖으며 적어도 한층 이상의 개별층을 갖는 기판과; 그 기판의 패드들의 상면에 대응하여 전기적 연결되도록 형성된 외부 접속 단자들과; 상기 칩과 기판의 일면이 내재·봉지된 봉지수단을 포함하며, 각각 대응되는 상기 단자들과 패드들과 외부 접속 단자들이 전기적 연결된 패키지에 있어서, 상기 기판의 다른 일면에 형성된 단자들의 상면에 대응하여 전기적·기계적 연결된 도전성 단자들과, 그 도전성 단자들의 표면에 도전막으 입혀 외부 접속 단자들이 형성된 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판을 이용한 패키지를 제공한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위해서, (a) 일면에 형성된 단자들과 다른 일면에 형성된 단자들이 각각 대응하여 전기적 연결된 적어도 하나 이상의 개별층을 갖는 기판을 준비하는 단계와; (b) 그 기판의 일면상에 도전성 층을 적층하는 단계와; (c) 그 도전성 층의 상면에 선택적 조사(照射)용 마스크를 정렬하고, 광원을 조사하는 단계와; (d) 그 기판을 식각하여 돌출된 도전성 단자들을 형성시키는 단계와; (e) 그 기판과 칩을 전기적 연결하고, 그 기판의 일면과 그 칩을 봉지하는 단계와; (f) 그 도전성 단자들에 솔더링(soldering)하여 외부 접속 단자를 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판을 이용한 패키지의 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

제2도는 본 발명에 의한 도전성 단자를 갖는 볼 그리드 어레이 패키지의 저면 사시도이다.

제3a도 내지 제3d도는 본 발명에 의한 볼 그리드 어레이 인쇄회로기판상에 도전성 단자를 형성시키는 방법을 나타내는 공정도이다. 제2도 및 제3도를 참조하면, 본 발명에 의한 볼 그리드 어레이 패키지(이하 패키지라 한다)(100)의 인쇄회로기판(이하 기판이라 한다)(40), 예를 들어 3개층으로 이루어진 기판의 일면에는 복수개의 도전성 단자(72)들이 돌출·형성되어 있으며, 그 도전성 단자(72)의 표면에는 도금막(예:납 또는 주석)(74)이 얇게 형성되어 외부 접속단자(70)들이 형성되며, 그 외부 접속 단자(70)들은 다른 인쇄회로기판(도시 안됨)에 전기적·기계적 연결되는 통상의 외부리드들의 역할을 하며, 상기 패키지(100)의 성형 부분(50)은 공지의 구조를 갖음으로 설명을 생략하기로 한다.

좀 더 상세히 언급하면, 상기의 기판(40)은, 공지의 다층 구조를 갖는 기판, 예를 들어 3개층으로 이루어지는 기판(40)의 상면에 형성되어 있는 각각의 개별층(41),(42)(43)보다 더 두꺼운 외부 접속 단자(70)들이 형성되어 있으며, 그 외부 접속 단자(70)들은 도전성 단자(72)들의 표면에 도전막(74)이 형성된 구조로 되어 있으며, 그 외부 접속 단자(70)들의 두께는 다른 인쇄회로기판(도시 안됨)에 전기적·기계적 연결될 수 있는 최소의 두께를 갖고 있다.

상기의 기판을 제조하는 방법은, 반도체 장치(도시 안됨)의 접속 단자들에 대응하여 전기적 연결되는 단자(도시 안됨)들이 일면에 형성되어 있고, 또한 다른 일면에는 다른 인쇄회로기판(도시 안됨)의 접속 단자들과 전기적·기계적 연결될 외부접속 단자들이 안착되어지는 단자(도시 안됨)들이 형성되어 있으며, 그 일면에 형성된 단자들과 다른 일면에 형성된 단자들이 각각 대응하여 전기적 연결되는 공지의 다층 기판, 예를 들어 3개층으로 이루어지는 개별층(41),(42),(43)을 갖는 기판(40)을 준비하고, 그 기판(40)의 일면상에 도전성 층(예:구리층)(170)을 적층·형성한다. 그런 다음, 그 적층된 도전성 층(170)의 상면에 감광액을 전체적으로 고르게 도포하여 감광막(도시 안됨)을 형성하고, 그 기판(40)의 일면에 형성된 단자들의 상부, 위치에 형성될 도전성 단자(72)의 영역과 동일한 영역에 광원을 차단시키는 패턴(210)이 형성된 마스크(200)를 그 기판상에 정렬·안착시켜 광원을 조사한다. 또한, 그 기판(40)을 일정한 에칭 용액에 일정 시간 침전시키면 조사된 부분의 감광막만 남게 되며, 그렇지 않은 부분은 감광막과 도전성 층이 식각되어진다.

상기 기판의 감광막을 제거하는 기타의 수단을 활용하여 나머지 감광액을 제거한다. 또한, 그 전도성 단자들을 다른 인쇄회로기판의 접속 단자들에 전기적·기계적 연결시키기 위해서는 그 전도성 단자들을 리드 디플래쉬(lead deflash) 공정을 진행시켜 기타 이물질들을 그 전도성 단자들로부터 제거하고, 솔더링(또는 납도금)을 진행하여 그 전도성 단자(72)들의 표면에 도전막(74)을 입혀 외부 접속 단자(70)를 형성시킨다.

상기와 같은 패키지를 갖기 위한 방법은, 상기와 같은 기(旣) 제작된 기판의 일면과 칩을 전기적·기계적으로 연결하고, 그 칩과 기판의 일면을 성형수지로 성형하여 패키지를 만들 수도 있어서, 기판의 제조 단계가 독립되기 때문에 작업 순서가 일관성 있게 진행된다. 따라서, 패키지 조립 단계가 단순화되어 작업성이 개선되는 동시에 기판상의 불량과 패키지 조립시의 불량이 분리되는 장점이 있다.

또한, 기판의 도전성 단자들에 진행했던 리드 디플래쉬(lead deflash)및 솔더링을 패키지의 조립 후의 단계로 진행할 수도 있다.

사기 기판상에 돌출된 도전성 단자의 형상은 마스크나 에칭 프로화일에 따라 원통형 또는 사각형 등의 여러 형상으로 제작될 수 있으며, 또한 그 도전성 단자를 솔더 디핑 또는 주석 도금 공정에 따라 외부 접속 단자들의 형상이 원형이나 사각형 기타 표면 실장이 용이한 형상으로 제작할 수 있다.

상기의 구조를 갖는 기판은 주로 볼 그리드 어레이 패키지를 구성할 때 사용할 수 있으며, 그 이외에 기판을 이용하여 실장하는 모든 반도체 장치에 활용될 수 있다.

본 발명에 의한 구조나 방법에 의하면, 공정을 단순화시키는 동시에 외부 접속 단자를 원하는 영역에 빠짐없이 형성시킬 수 있어, 외부 접속 단자가 많으면 많을수록 우수한 효과를 낼 수 있어 패키지의 신뢰성을 개선시키는 이점(利點)이 있다.

Claims (24)

1. 반도체 장치의 접속 단자들에 대응하여 전기적 연결되도록 일면에 형성된 단자들과; 그 일면에 형성된 단자들과 대응하여 전기적 연결되도록 다른 일면에 형성된 단자들과; 그 다른 일면에 형성된 단자들의 상면에 대응하여 전기적 연결되도록 형성된 패드들을 갖으며, 그 일면의 단자들과 타면의 단자들이 각각 대응하여 전기적 연결된 적어도 하나 이상의 개별층을 갖는 기판에 있어서, 상기 타면의 단자들의 상면에 상기 다른 인쇄회로기판에 직접적으로 전기적·기계적 연결되도록 그 단자들의 상면에 형성된 도전성 단자들을 갖으며, 그 도전성 단자들의 표면에 도전막을 입혀 외부 접속 단자들이 형성된 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 타면에 형성된 외부 접속 단자들의 형성이 원형, 사각형, 삼각형, 원통형 및 원뿔형 중의 어느 한 형상인 것을 특징으로 하는 돌출된 외부접속 단자가 일면에 형성된 기판.
3. 제1항에 있어서, 상기 기판의 타면에 형성된 도전성 단자들의 재질이 구리인 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판.
4. 제1항에 있어서, 상기 도전막의 재질이 납인 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판.
5. 제1항에 있어서, 상기 도전막의 재질이 주석인 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판.
6. 제1항에 있어서, 상기 기판과 상기 외부 접속 단자들이 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판.
7. (a) 일면에 형성된 단자들과 다른 일면에 형성된 단자들이 각각 대응하여 전기적 연결된 적어도 하나 이상의 개별층을 갖는 기판을 준비하는 단계와; (b) 그 기판의 일면상에 도전성 층을 적층하는 단계와; (c) 그 도전성 층의 상면에 선택적 조사(照射)용 마스크를 정렬하고, 광원을 조사하는 단계와; (d) 그 기판을 식각하여 돌출된 도전성 단자들을 형성시키는 단계와; (e) 그 도전성 단자들에 솔더링(soldering)하여 외부 접속 단자들을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판의 제조방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 마스크의 상며에 상기 기판의 일면상에 형성된 단자들에 대응하는 부분을 제외한 영역에 패턴들이 형성된 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판의 제조방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 패턴들이 상기 광원이 투과되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판의 제조방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 (d)단계와 (e)단계 사이에 리드 디플래쉬(lead deflash)하는 (f)단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판의 제조방법.
11. 제7항에 있어서, 상기 (e)단계가 주석 도금 단계인 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판의 제조방법.
12. 접속 단자들이 상면에 형성된 칩과; 그 칩의 접속 단자들에 대응하여 전기적 연결되도록 일면에 형성된 단자들과, 그 단자들과 대응하여 전기적 연결되도록 다른 일면에 형성된 단자들과, 그 다른 일면에 형성된 단자들의 상면에 대응하여 전기적 연결되도록 형성된 패드들을 갖으며 적어도 한층 이상의 개별층을 갖는 기판과; 그 기판의 패드들의 상면에 대응하여 전기적 연결되도록 형성된 외부 접속 단자들과; 상기 칩과 기판의 일며이 내재·봉지된 봉지수단을 포함하며, 각각 대응되는 상기 단자들과 패드들과 외부 접속 단자들이 전기적 연결된 패키지에 있어서, 상기 기판의 다른 일면에 형성된 단자들의 상면에 대응하여 전기적·기계적 연결된 도전성 단자들과, 그 도전성 단자들의 표면에 도전막을 입혀 외부 접속 단자들이 형성된 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판을 이용한 패키지.
13. 제12항에 있어서, 상기 타면에 형성된 외부 접속 단자들의 형상이 원형, 사각형, 삼각형, 원통형 및 원뿔형 중의 어느 한 형상인 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판을 이용한 패키지.
14. 제12항에 있어서, 상기 기판의 타면에 형성된 도전성 단자들의 재질이 구리인 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판을 이용한 패키지.
15. 제12항에 있어서, 상기 도전막의 재질이 납인 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판을 이용한 패키지.
16. 제12항에 있어서, 상기 도전막의 재질이 주석인 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판을 이용한 패키지.
17. 제13항에 있어서, 상기 기판과 상기 외부 접속 단자들이 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판을 이용한 패키지.
18. (a) 일면에 형성된 단자들과 다른 일면에 형성된 단자들이 각각 대응하여 전기적 연결된 적어도 하나 이상의 개별층을 갖는 기판을 준비하는 단계와; (b) 그 기판의 일면상에 도전성 층을 적층하는 단계와; (c) 그 도전성 층의 상면에 선택적 조사(照射)용 마스크를 정렬하고, 광원을 조사하는 단계와; (d) 그 기판을 식각하여 돌출된 도전성 단자들을 형성시키는 단계와; (e) 그 기판과 칩을 전기적 연결하고, 그 기판의 일면과 그 칩을 봉지하는 단계와; (f) 그 도전성 단자들에 솔더링(soldering)하여 외부 접속 단자를 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판을 이용한 패키지의 제조방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 마스크의 상면에 상기 기판의 일면상에 형성된 단자들에 대응하는 부분을 제외한 영역에 패턴들이 형성된 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판의 제조방법.
20. 제18항에 있어서, 상기 패턴들이 상기 광원이 투과되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판의 제조방법.
21. 제18항에 있어서, 상기 (e)단계가 주석 도금 단계인 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판의 제조방법.
22. 제18항에 있어서, 상기 (d)단계와 상기 (e)단계 사이에 리드 디플래쉬를 하는 (d)'단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판의 제조방법.
23. 제18항 또는 제21항에 있어서, 상기 (e)단계를 상기 (f)단계 다음에 진행하는 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판의 제조방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 (e)단계 전(前)에 리드 디플래쉬를 하는 (d)' 단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 돌출된 외부 접속 단자가 일면에 형성된 기판의 제조방법.