KR100350759B1 - 볼 그리드 어레이형 반도체 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

볼 그리드 어레이형 반도체가 제공된다. 반도체 장치는 수지 재료로 밀봉된 반도체 소자를 가진다. 추가적으로, 리드 프레임은 수지 재료에서 반도체 소자와 접속된다. 리드 프레임에는 수지 재료의 표면을 통하여 돌출하는 단자부가 제공된다.

Description

볼 그리드 어레이형 반도체 장치 및 그 제조 방법{BALL-GRID-ARRAY SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}
본 발명은 볼 그리드 어레이형 반도체 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 에칭에 의하여 돌출하도록 형성된 단자부를 가지는 리드 프레임을 가지는 볼 그리드 어레이형 반도체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
리드 프레임을 포함하는 패키지는 반도체 장치의 고집적화, 소형화, 박형화, 다핀화 등의 요청을 충족시키기 위하여 제조되는 반도체 장치 패키지의 1개로서 사용 가능하다. 볼 그리드 어레이형 반도체에 적용할 수 있는 리드 프레임의 제조 방법에 관한 기술은 일본 특개소 60-52050 호에 기재된다. 도 1 은 일본 특개소 60-52050 호에 기재된 리드 프레임을 가지는 종래의 반도체 장치를 도시하는 단면도이다.
이 공보에 기재된 종래 기술에 따르면, 금속판이 에칭되어 리드 프레임을 형성하는 공정에서, 금속판의 편면의 거의 절반이 에칭된다. 이것은 편면에서 외부 단자용 돌기부 (110a) 를 형성하게 하여, 금속판의 두께 방향으로 돌출한다. 이어서, 집적 회로 (114) 는 리드 프레임 (110) 의 돌기부 (110a) 가 형성되지 않은 타면에 본딩부 (112) 로서 부착된다. 그 후, 이것들은 수지 (118) 로서 밀봉된다. 이 경우, 돌기부 (110a) 의 에지와 수지 (118) 의 편면 부분은 동일 평면상에 있다. 종래 반도체 장치에서, 그러한 방법은 1 공정에서 외부 접속용 단자를 가지는 리드 프레임 (110) 을 제조하도록 채용된다.
하지만, 이것은 패키지가 기판 상에 탑재된 후에 패키지와 기판 사이에 잔존하는 플럭스 잔류물을 세정하기 어렵다는 문제점을 제시한다. 이것은 돌기부 (110a), 또는 외부 단자 및 수지 (118) 의 편면 부분이 동일 평면상에 있기 때문에 발생한다.
돌기부 (110a) 상에 땜납 볼을 탑재하는 방법이 이 문제를 해결하는데 사용될 수 있으나, 이러한 방법은 재료 및 제조 비용이 저감될 수 없다는 문제점을 제시한다.
본 발명의 목적은 볼 그리드 어레이형 반도체 장치 및 그 제조 방법을 제공하여, 기판 상에 탑재된 후 패키지와 기판 사이에 잔존하는 플럭스 잔류물의 세정을 용이하게 하며, 재료 및 제조 비용을 현저하게 감소시킬 수 있다.
도 1 은 일본 특개소 60-52050 호에 기재된 리드 프레임을 가지는 종래의 반도체 장치를 도시하는 단면도.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 볼 그리드 어레이형 반도체 장치의 구조를 도시하는 단면도.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 볼 그리드 어레이형 반도체 장치의 구조를 도시하는 저면도.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 볼 그리드 어레이형 반도체 장치를 제조하는 방법을 도시하며, 그 장치가 수지로 밀봉되는 단계를 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 볼 그리드 어레이형 반도체 10 리드 프레임
10a 단자부 12 접착 테이프
14 반도체 소자 16 본딩 와이어
18 수지 19 땜납
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 볼 그리드 어레이형 반도체 장치는 반도체 소자; 상기 반도체 소자를 밀봉하는 수지 재료; 및 상기 수지 재료내의 상기 반도체 소자에 접속되는 리드 프레임을 구비한다. 리드 프레임은 수지 재료의 표면을 통하여 돌출하는 단자부를 가진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 볼 그리드 어레이형 반도체 장치를 제조하는 방법은 그 두께 방향으로 돌출하는 단자부를 가지는 리드 프레임을 형성하는 단계; 상기 리드 프레임 상에 반도체 장치를 탑재하는 단계; 본딩 와이어의 수단에 의하여 상기 반도체 장치 상에 제공된 전극을 상기 리드 프레임에 접속하는 단계; 수지 재료로서 상기 반도체 소자를 밀봉하는 단계를 구비한다. 단자부는 수지 재료의 표면을 통하여 돌출한다.
본 발명은 단자부가 수지 재료의 표면을 통하여 돌출하도록 허용한다. 따라서, 단자부는 기판에 직접 탑재되도록 그대로 단자를 접속하는 것으로 사용될 수 있으며, 탑재 후 플럭스 잔류물의 세정은 즉시 실시될 수 있다. 따라서, 종래 볼 그리드 어레이형 반도체 장치는 플러스 잔류물 세정을 용이하게 하기 위하여 패키지 상에 탑재된 땜납 볼을 필요로 하는 한편, 본 발명은 그럴 필요가 없어서 재료 및 제조 비용을 현저하게 감소시킬 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명된다. 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 볼 그리드 어레이형 반도체 장치의 구조를 도시하는 단면도이다. 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 볼 그리드 어레이형 반도체 장치의 구조를 도시하는 저면도이다.
본 실시예에 따른 볼 그리드 어레이형 반도체 장치 (1) 는 반도체 소자 (14) 가 그 두께 방향으로 돌출한 단자부 (10a) 로 제공된 리드 프레임 (10) 상에 접착 테이프 (12) 를 가지고 탑재되도록 허용한다. 예를 들어, 리드 프레임 (10) 은 그 두께의 거의 절반만큼 금속판을 에칭함으로써 형성된다.
또한, 본딩 와이어 (16) 는 반도체 소자 (14) 상에 제공된 전극에 리드 프레임 (10) 을 접속한다. 이어서, 그것들은 소정 패키지 형상으로 형성되기 위하여 수지 재료 (18) 로 밀봉된다. 부수적으로, 단자부 (10a) 는 수지 재료 (18) 의 기판 탑재 표면을 통하여 돌출한다. 또한, 땜납층 (19) 은 단자부 (10a) 의 에지 상에 형성된다.
본 실시예의 그와 같이 구성된 볼 그리드 어레이형 반도체 장치 (1) 는 땜납층 (19) 이 형성된 단자부 (10a) 가 기판 상에 탑재되는 그대로 단자로서 사용되도록 한다.
부수적으로, 단자부 (10a) 는 실린더형 또는 각주형과 같은 다양한 형상으로 에칭될 수 있다. 하지만, 기판 상에 탑재된 후의 그 내온도 사이클 성능을 고려하면 응력이 잘 발생하지 않는 실린더형이 바람직하다.
추가적으로, 탑재 후의 플럭스 잔류물 세정의 용이성을 고려할 때, 단자부 (10a) 는 기판 탑재 표면으로부터 0.1 내지 0.3 mm 의 높이 범위를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 단자부 (10a) 의 에지 상에 형성된 땜납 (19) 은 두께에서 약 5 내지 10㎛ 인 것이 바람직하며, 종래 QFP (Quad Flat Pack) 반도체 장치로 대표되는 수지 밀봉형 반도체 장치의 외부 리드에 적용되는 땜납층의 두께와 동일하게 된다.
다음으로, 본 실시예의 전술한 반도체 장치의 제조 방법이 설명된다. 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 볼 그리드 어레이형 반도체 장치를 제조하는 방법을 도시하며, 그 장치가 수지로 밀봉되는 단계를 도시하는 단면도이다.
우선, 금속판은 그 두께의 거의 절반에 의하여 에칭되어 두께 방향으로 돌출한 단자부 (10a) 를 가지는 리드 프레임 (10) 을 형성한다. 후속적으로, 반도체 소자 (14) 는 접착 테이프로서 리드 프레임 (10) 상에 탑재된다. 그 후, 반도체 소자 (14) 상에 제공된 전극은 본딩 와이어 (16) 의 수단에 의하여 리드 프레임 (10) 에 접속된다.
후속적으로, 도 4 에 도시된 바와 같이, 리드 프레임 (10), 반도체 소자(14) 등은 소정 형상의 캐비티 (22a) 를 가지는 상부 금형 (22) 및 단자부 (10a) 를 수용하는 캐비티로서 오목부 (20a) 를 가지는 저부 금형 (20) 사이에 끼워진다. 그 후, 캐비티 (20a 및 22a) 와 접속된 주입부 (도시 생략) 로부터 유입되도록 허용하여, 수지로 리드 프레임 (10) 및 반도체 소자 (14) 를 밀봉한다.
수지로 밀봉하는 것이 완료된 후에, 단자부 (10a) 의 에지 상에 가는 요철 부분이 발생한다. 따라서, 그러한 가는 요철 부분은 리드 프레임 (10) 의 단자부 (10a) 가 노출되도록 레이저 호닝, 샌드 블래스트, 워터 제트 호닝 등에 의하여 제거된다. 따라서, 땜납층 (19) 은 단자부 (10a) 의 에지 상에 형성된다.
전술한 그러한 방법은 리드 프레임 (10) 의 단자부 (10a) 가 수지 재료 (18) 의 기판 탑재 표면을 통하여 돌출되도록 허용한다.
전술한 바와 같이, 본 실시예는 단자부 (10a) 가 패키지의 기판 탑재 표면을 통하여 돌출하고 땜납층 (19) 이 그 에지 상에 형성되도록 허용한다. 따라서, 단자부는 기판에 직접 탑재되도록 단자를 접속하는 것으로 사용될 수 있으며, 탑재 후 플럭스 잔류물의 세정은 즉시 실시될 수 있다. 따라서, 종래 볼 그리드 어레이형 반도체 장치는 플럭스 잔류물 세정을 용이하게 하기 위하여 패키지 상에 탑재된 땜납 볼을 필요로 하는 한편, 본 발명은 그럴 필요가 없어서 재료 및 제조 비용을 현저하게 감소시킬 수 있다.

Claims (19)

  1. 반도체 소자;
    상기 반도체 소자를 밀봉하며, 바닥부와 상기 바닥부 아래로 연장된 레그(leg)부들을 갖는 수지 재료로서, 상기 레그부들은 평행한 열로 배열되며, 상기 바닥부는 적어도 상기 레그부들의 상기 평행한 열 사이에서 존재하는 수지 재료; 및
    단일의 재료로 형성되고 상기 수지 재료내의 상기 반도체 소자에 접속되어 있으며, 바닥면과 기판 접속용 단자부를 구비하는 리드 프레임으로서, 상기 단자부는 상기 리드 프레임의 상기 바닥면 아래로 연장되어 상기 레그부의 바닥면을 통하여 돌출하는 리드 프레임을 구비하며,
    상기 레그부는 상기 반도체 장치를 상기 기판의 위로 들어올려서, 상기 수지 재료의 상기 바닥면이, 적어도 상기 레그부의 길이를 높이로 갖는 공간만큼 상기 기판의 표면으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자부의 표면상에 형성된 땜납층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 소자를 상기 리드 프레임에 접속하는 본딩 와이어를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드 프레임은 금속판을 구비하며, 상기 금속판은 상기 금속판의 원래의 두께의 약 절반인 상기 단자부를 형성하기 위하여 에칭되는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  5. 바닥면과 단자부를 가지며, 단일 재료로 형성된 리드 프레임 형성 단계로서, 상기 단자부는 상기 리드 프레임의 상기 바닥면 아래로 연장되도록 리드 프레임을 형성하는 단계;
    상기 리드 프레임 상에 반도체 소자를 탑재하는 단계;
    상기 반도체 장치 상에 제공된 전극을 본딩 와이어의 수단에 의하여 상기 단자부 프레임에 접속하는 단계; 및
    수지 재료로 상기 반도체 소자를 밀봉하는 단계를 구비하며,
    상기 수지 재료는 바닥면과 상기 바닥면 아래로 연장되어 있는 레그부를 가지며, 상기 레그부들은 평행한 열들로 배열되어 있으며, 상기 바닥면은 적어도 상기 레그부의 상기 평행한 열 사이에 존재하며, 상기 단자부는 상기 레그부의 바닥면을 통하여 돌출하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 단자부의 에지 표면상에 땜납층을 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 리드 프레임을 형성하는 단계는 금속판을 그 두께의 실질적으로 절반을 에칭하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자부는 상기 기판의 표면에 수직 방향으로 상기 레그부의 상기 바닥면을 통하여 돌출하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자부는 약 0.1 내지 0.3 mm 의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 단자부는 원통형상을 갖는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 땜납층은 약 5 내지 10 ㎛ 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 땜납층은 상기 단자부를 상기 기판에 본딩하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  13. 반도체 소자;
    바닥면과 상기 바닥면의 아래로 연장되어 있는 레그부들을 구비하는, 상기 반도체 소자 상의 수지성 코팅으로서, 상기 레그부들은 평행한 열로 배열되어 있으며, 상기 바닥면은 적어도 상기 레그부의 상기 평행한 열 사이에 존재하는 수지성 코팅; 및
    상기 수지성 코팅 내의 상기 반도체 소자에 접속된 리드 프레임으로서, 상기 리드 프레임은 바닥면과 기판 접속용 단자부를 가지며, 상기 단자부는 상기 리드 프레임의 상기 바닥면 아래로 연장되며, 상기 레그부의 바닥면을 통하여 돌출되어 있는 리드 프레임을 구비하며,
    상기 레그부는 상기 반도체 장치를 들어올려서, 상기 수지성 코팅의 상기 바닥면이, 적어도 상기 레그부의 길이를 높이로 갖는 공간 만큼 상기 기판으로부터 이격되도록 하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 리드 프레임은 상기 볼 그리드 어레이형 반도체 장치를 기판에 접속하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 단자부의 표면 상에 형성된 땜납층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 반도체 소자를 상기 리드 프레임에 접속하는 본딩 와이어를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 단자부는 상기 기판의 표면에 수직인 방향으로 상기 레그부의 상기 바닥면을 통하여 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 단자부는 약 0.1 내지 0.3 mm 의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 땜납층이 약 5 내지 10 ㎛ 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이형 반도체 장치.
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