KR100218631B1 - 볼 그리드 어레이 반도체 패키지용 인쇄 회로 기판 저면의 열 변형 방지형 방열판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array : BGA) 반도체 패키지용 인쇄 회로기판(Printed Circuit Board : PCB) 저면의 열변형 방지형 방열판(20)에 관한 것으로서, 열 팽창 완충용 갭으로서의 적어도 하나 이상의 연속형 메인 스페이싱 그루브(Spacing Groove)(27)와 적어도 둘 이상의 분기(分岐) 스페이싱 그루브(28)를 형성시키는 것에 의하여, PCB 기판(10) 저면에 형성된 방열판(20)의 열 변형에 따른 PCB 기판(10)의 변형을 방지하여 반도체 칩과 반도체 칩 탑재판 사이의 계면 박리를 방지하고, 양호한 열 방출 효율을 유지하여 반도체 패키지의 신뢰성을 제고할 수 있는 신규 유용한 발명이다.

Description

볼 그리드 어레이(Ball Grid Array : BGA) 반도체 패키지용 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board : PCB) 저면의 열 변형 방지형 방열판
본 발명은 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array : BGA) 반도체 패키지용 인쇄회로 기판(Printed Circuit Board : 이하, 'PCB 기판'이라 칭함) 저면의 열변형 방지형 방열판에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 열 팽창 완충용 갭으로서의 적어도 하나 이상의 연속형 메인 스페이싱 그루브(Spacing Groove)와 적어도 둘 이상의 분기(分岐) 스페이싱 그루브를 형성시킨 PCB 기판 저면의 열 변형 방지형 방열판에 관한 것이다.
일반적으로, BGA 타입의 반도체 패키지는, PCB 기판상의 반도체 칩 탑재판 상에 반도체 칩을 에폭시 수지로 접착시켜 실장하고 반도체 칩에 형성된 본드 패드와 PCB 기판상의 도전성 트레이스(trace)의 내측 단부에 형성되는 금 도금 영역을 와이어 본딩하여 전기적으로 접속시킨 후, 반도체 칩과 와이어를 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 수지로 몰딩시켜 수지 봉지부를 형성시킨후, PCB 기판의 저면에 솔더볼을 융착시켜 구성된다.
이러한 BGA 반도체 패키지용 PCB 기판(10) 저면의 종래의 방열판(20')은, 도1에 나타낸 바와 같이, PCB 기판(10) 저면 중앙부에 정방형 또는 장방형의 형상으로 위치한다. PCB 기판(10) 상면에 실장된 반도체 칩(도시하지 않음) 작동시 발생되는 열은 반도체 칩 탑재판(도시하지 않음)과 연결(PCB 기판(10)을 관통하여 연결)된 저면의 방열판(20')에 열 전도되어 외부로 방출된다. 방열판(20')의 외곽부에는 비아(Via) 홀(23)에 의해 PCB 기판(10) 상면의 도전성 트레이스(도시하지 않음)와 전기적으로 연결되는 다수의 솔더볼 랜드(24)가 배열된다.
이러한 PCB 기판(10) 저면에 형성되는 종래의 방열판(20')은 정방형 또는 장방형의 플레이트로 형성되므로, 반도체 칩 작동시 발생되는 열에 의하여 만곡되거나 비틀리게 되는 등, 열 변형되기 쉬우며, 이에따라 PCB 기판(10)도 변형이 일어나게 되어, 반도체 칩과의 계면에서 계면박리가 발생될 가능성이 비교적 높으며, 이러한 계면박리 발생시 열 방출 효율이 저하되어 반도체 패키지의 신뢰성을 저하 시키게 되고, 수분 침투시 팝 콘 현상에 의하여 반도체 패키지에 크랙이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 열 팽창 완충용 갭으로서의 적어도 하나 이상의 연속형 메인 스페이싱 그루브(Spacing Groove)와 적어도 둘 이상의 분기(分岐) 스페이싱 그루브를 형성시킨 PCB 기판 저면의 열 변형 방지형 방열판을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적에 따른 일 양태(樣態)에 의하면, 적어도 하나 이상의 연속형 메인 스페이싱 그루브와, 상기한 연속형 메인 스페이싱 그루브의 양측으로 분기(分岐)되어 연장되는 적어도 둘 이상의 분기 스페이싱 그루브와, 상기한 메인 스페이싱 그루브 및 분기 스페이싱 그루부에 의해 지그재그형으로 연결되는 적어도 하나 이상의 구리 플레이트로 구성되고, 상기한 메인 스페이싱 구르부 및 분기 스페이싱 그루브가 반도체 칩 작동시 발생되는 열에 대한 열 팽창 완충용 갭(Gap)으로서 작용하며, 상기한 적어도 하나 이상의 구리 플레이트가 일체로 연결되어 구성되는, 볼 그리드 어레이 반도체 패키지용 PCB 기판 저면의 열 변형 방지형 방열판이 제공된다.
제1도는 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array : BGA) 반도체 패키지용 PCB 기판 저면에 형성되는 종래의 방열판의 평면도.
제2도는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지용 PCB 기판 저면에 형성되는 본 발명의 바람직한 일구체예에 따른 열 변형 방지형 방열판의 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : BGA 반도체 패키지용 PCB 기판 20 : 방열판
21 : 지그재그 플레이트 22 : 중앙 플레이트
23 : 비아(Via)홀 24 : 솔더볼 랜드
26 : 그라운드용 접점
25 : 그라운드용 트레이스(Trace)
27 : 연속형 메인 스페이싱(Spacing)그루브
28 : 분기(分岐) 스페이싱 그루브 29 : 단속형 스페이싱 그루브
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도2는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지용 PCB 기판 저면에 형성되는 본 발명의 바람직한 일구체예에 따른 열 변형 방지형 방열판의 평면도로서, PCB 기판(10) 저면 중앙부에 열 변형 방지형 방열판(10)이 위치한다.
본 발명의 열 변형 방지형 방열판(10)의 외곽부에는 비아(Via) 홀(23)을 통하여 상면에 형성된 도전성 트레이스(도시하지 않음)와 전기적으로 연결된 다수의 솔더볼 랜드(24)가 형성되어 있고, 방열판(10)의 모서리 일단은 그라운드용 트레이스(25)에 의하여 그라운드용 접점(26)에 연결되어 있으며, 이러한 구성은 통상적이다.
도2에 도시한 바와 같은 본 발명의 바람직한 일 구체예에 따른 열 변형 방지형 방열판(10)은, 네 모서리로부터 중앙을 향하여 연장되는 4개의 연속형 메인 스페이싱 그루브(27)와, 연속형 메인 스페이싱 그루브(27)의 좌우 양측으로 분기(分岐)되어 직선상으로 연장되는 다수의 분기 스페이싱 그루브(28)에 의하여 형성되는 테이퍼형의 지그재그 플레이트(21) 4개가 중앙 플레이트(22)에 일체로 연결되어 형성된다.
상기한 지그재그 플레이트(21)와 중앙 플레이트(22)는 열전도성이 우수한 금속, 예컨데, 구리, 구리 합금등으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 구리로 형성되는 것이다.
연속형 메인 스페이싱 그루브(27)와 다수의 분기 스페이싱 그루브(28)는 구리층을 완전히 제거하여 PCB 기판(10)을 이루는 수지층이 노출되어 있으며, 이는 반도체 칩 작동시 발생되는 열에 의한 방열판(10)의 열 팽창을 완충시키는 완충용 갭으로서 작용하게 되므로, 방열판(10)의 변형을 효과적으로 방지하게 된다.
다수의 분기 스페이싱 그루브(28)는, 하나의 메인 스페이싱 그루브(27)로부터 분기되어 연장되는 것과 인접한 다른 메인 스페이싱 그루브(27)로부터 분기 되어 연장되는 것이 상호 교호적으로 배열되며, 이에 의하여 두 개의 메인 스페이싱 그루브(27)에 사이에 테이퍼형의 지그재그 플레이트(21)가 형성된다. 이러한 지그재그 플레이트(21)에는 양단이 끊겨있는 단속형 스페이싱 그루브(29)를 포함하도록 형성시킬 수도 있다.
이러한 4개의 테이퍼형 지그재그 플레이트(21)가 합쳐지는 중앙부에는 중앙 플레이트(22)가 위치하며, 이들은 모두 일체적으로 연결되어 본 발명의 방열판(10)을 형성하게 된다.
또한, 도2는 메인 스페이싱 그루브(27), 분기 스페이싱 그루브(28) 및, 단속형 스페이싱 그루브(29)가 모두 직선상으로 형성되는 경우를 도시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 열 팽창 완충용 갭으로서 기능할 수 있는 한, 곡선상 또는 직선 및 곡선이 조합된 형태로 할 수도 있다. 또한, 이러한 스페이싱 그루브(27,28,29)들을 직선상으로만 형성시키지 않고, 곡선상으로만 형성시키거나, 또는 이들을 적절히 조합하여 배열시킬 수도 있다.
다수의 테이퍼형 지그재그 플레이트(21)가 일체로 연결되어 형성되는 본 발명의 열 변형 방지형 방열판(10)의 외곽부에는, 연속형 메인 스페이싱 그루브(27)와 분기 스페이싱 그루브(28)에 의하여, 또는 별도의 독립형 그루브(29')에 의하여 형성되며 상기한 일체로 형성되는 방열판(10)과는 분리된 다수의 미소 구리 플레이트(21')를 또한 형성시킬 수도 있으나, 이는 선택적이며, 이러한 미소 구리 플레이트(21')도 본 발명의 방열판(10)의 일부이다.
또한, 도시하지는 않았으나, 연속형 메인 스페이싱 그루브가 방열판을 좌우로 나누는 단1개이고, 메인 스페이싱 그루브로부터 좌우 양측으로 연장되는 2개의 분기 스페이싱 그루브가 지그재그형으로 형성되며, 상기한 연속형 메인 스페이싱 그루브와 분기 스페이싱 그루브에 의해 형성되는 좌우 양측 2개의 지그재그형 플레이트가 일체로 연결 형성되도록 형성할 수도 있는 등, 다양한 변형 및 수정이 가능하나, PCB 기판 저면의 열 변형 방지형 방열판에 열 팽창 완충용 갭으로서 작용하는 연속형 메인 스페이싱 그루브와 분기(分岐) 스페이싱 그루브가 형성되어 있는 한, 본 발명의 영역에 포함되는 것이다.
위에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 열 팽창 완충용 갭으로서의 적어도 하나 이상의 연속형 메인 스페이싱 그루브(Spacing Groove)와 적어도 둘 이상의 분기 스페이싱 그루브를 PCB 기판 저면의 열 변형 방지형 방열판에 형성시키므로서, 반도체 칩 작동시 방생되는 열에 의하여 방열판이 만곡되거나 비틀리게 되는 등의 열 변형 우려를 제거하고, 이에 의하여 PCB 기판의 변형도 방지하여, 반도체 칩과의 계면에서 계면박리가 발생될 우려가 거의 없게 한 것이다.

Claims (6)

  1. 적어도 하나 이상의 연속형 메인 스페이싱(Spacing) 그루브와 : 상기한 연속형 메인 스페이싱 그루브의 양측으로 분기(分岐)되어 연장되는 적어도 둘 이상의 분기 스페이싱 그루브와 : 상기한 메인 스페이싱 그루브 및 분기 스페이싱 그루브에 의해 지그재그형으로 연결되는 적어도 하나 이상의 구리 플레이트로 구성되고, 상기한 메인 스페이싱 그루브 및 분기 스페이싱 그루브가 반도체 칩 작동시 발생되는 열에 대한 열 팽창 완충용 갭(Gap)으로서 작용하며, 상기한 적어도 하나 이상의 구리 플레이트가 일체로 연결되어 구성되는, 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array : BGA) 반도체 패키지용 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board : PCB) 저면의 열 변형 방지형 방열판.
  2. 청구항 1에 있어서, 연속형 메인 스페이싱 그루브가 1개이고, 메인 스페이싱 그루브로부터 좌우 양측으로 연장되는 2개의 분기 스페이싱 그루브가 지그재그형으로 형성되며, 상기한 연속형 메인 스페이싱 그루브와 분기 스페이싱 그루브에 의해 형성되는 좌우 양측 2개의 지그재그형 플레이트가 일체로 연결 형성되는 열 변형 방지형 방열판.
  3. 청구항 1에 있어서, 연속형 메인 스페이싱 그루브가 네 모서리로부터 중앙을 향하여 연장되고, 메인 스페이싱 그루브로부터 좌우 양측으로 연장되는 분기 스페이싱 그루브가 형성되며, 상기한 연속형 메인 스페이싱 그루브와 분기 스페이싱 그루브에 의해 테이퍼 형상의 4개의 지그재그 플레이트가 형성되고, 상기한 4개의 지그재그 플레이트가 만나는 중앙에 중앙 플레이트가 형성되고, 상기한 4개의 지그재그 플레이트가 상기한 중앙 플레이트에 일체로 연결 형성되는, 좌우 양측 2개의 지그재그형 플레이트가 일체로 연결 형성되는 열 변형 방지형 방열판.
  4. 청구항 3에 있어서, 지그재그 플레이트가 단속형 스페이싱 그루브를 또한 포함하는 열 변형 방지형 방지판.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 메인 스페이싱 그루브와 분기 스페이싱 그루브가 직선상, 곡선상, 또는 직선 및 곡선상으로 형성되고, 메인 스페이싱 그루브 또는 분기 스페이싱 그루브가 상기한 어느 형태중 어느 하나만의 형태 또는 이들 형태의 조합으로 배열되는 열 변형 방지형 방열판.
  6. 청구항 1에 있어서, 적어도 하나 이상의 구리 플레이트가 일체로 연결, 형성되는 열 변형 방지형 방열판의 외곽에, 연속형 메인 스페이싱 그루브와 분기 스페이싱 그루브에 의하여, 또는 별도의 독립형 그루브에 의하여, 상기한 일체형 열 변형 방지형 방열판과는 분리되어 있으나, 상기한 방열판의 일부로 편성된 다수의 미소 구리 플레이틀 또한 포함하는 열 변형 방지형 방열판.
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