KR100678229B1

KR100678229B1 - Side-mounting type ballgrid array package and method for manufacturing thereof

Info

Publication number: KR100678229B1
Application number: KR20050008552A
Authority: KR
Inventors: 김홍권; 곽규섭; 최연호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2007-02-02
Also published as: KR20060087734A

Abstract

Disclosed is a side mounted ballgrid array package. The disclosed package comprises a ball grid array package comprising: a substrate; A ball grid array connected to a bottom surface of the substrate; And a passive element mounted side by side on the side of the substrate. Therefore, the present invention achieves an advantage of facilitating slimming of the product by facilitating the wiring of passive elements and reducing the package mounting height.

Ballgrid arrays, chips, side mounts, lands.

Description

Side mount type ball grid array package and its manufacturing method {SIDE-MOUNTING TYPE BALLGRID ARRAY PACKAGE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

도 1은 종래의 일 실시 예에 따른 볼그리드 어레이 패키지가 장착된 상태를 나타내는 정면도.1 is a front view showing a state in which the ball grid array package is mounted according to one embodiment.

도 2는 도 1의 정면도.2 is a front view of FIG. 1;

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 볼그리드 어레이 패키지가 장착된 상태를 나타내는 정면도.3 is a front view showing a state in which the ball grid array package is mounted according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 정면도.4 is a front view of FIG. 3.

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 볼그리드 어레이 패키지의 제작 공정을 순차적으로 나타내는 평면도들.5A through 5F are plan views sequentially illustrating a manufacturing process of a ball grid array package according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 볼드리드 어레이 패키지의 제조 공정을 개략적으로 설명하여 순차적으로 나타내는 블럭 흐름도.6 is a block flow diagram schematically illustrating the manufacturing process of the ball-ride array package according to an embodiment of the present invention sequentially.

본 발명은 휴대용 단말기의 인쇄회로기판에 장착되는 볼그리드 어레이 패키지에 관한 것으로서, 특히 기판 측면에 실장된 볼그리드 어레이 패키지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ball grid array package mounted on a printed circuit board of a portable terminal, and more particularly, to a ball grid array package mounted on the side of the substrate and a manufacturing method thereof.

휴대용 단말기 등이 점차 소형화, 경량화, 슬림화 및 고집적화가 이루어지면서, 이에 소용되는 전자 부품의 제작에 따른 소형화 요구가 증대되고 있다. 특히, 휴대용 단말기에 소용되는 대부분의 전자 부품, 예를 들어, 아이씨 칩, 캐피시터 등을 포함하는 회로 부품들은 본체에 내장된 인쇄회로기판의 상면 또는 하면 적소에 실장되는 구조로 이루어진다. 일반적인 반도체 칩 소자는 직접도가 증가되면서 점점 더 많은 입출력 핀과 효율적인 열방출이 요구된다. 이러한 요건을 충족시키는 반도체 칩 소자로서, 볼드리드 어레이가 주로 사용된다. 공지의 볼그리드 어레이 패키지는 실장 면적을 최소화할 수 있고, 열저항이나 전기적 특성이 우수해서 보편적으로 사용되고 있다. 종래의 볼그리드 어레이 패키지가 도 1, 도 2에 도시되었다.As portable terminals and the like become smaller, lighter, slimmer, and highly integrated, demand for miniaturization due to the manufacture of electronic components used therein is increasing. In particular, most of the electronic components used in the portable terminal, for example, IC components, circuit components including a capacitor, etc. have a structure that is mounted in place on the upper or lower surface of the printed circuit board embedded in the main body. In general, semiconductor chip devices require more input / output pins and more efficient heat dissipation as directivity increases. As a semiconductor chip element that satisfies these requirements, a ballrid array is mainly used. Known ball grid array packages are generally used because they can minimize the mounting area and have excellent thermal resistance and electrical characteristics. Conventional ballgrid array packages are shown in FIGS. 1 and 2.

도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 볼그리드 어레이 패키지(10)는 준비된 인쇄회로기판(100)의 하면에 볼그리드 어레이(101)가 실장되고, 상면에 수동 소자(110)가 접속되는 구조로 이루어진다.1 and 2, in the conventional ball grid array package 10, a ball grid array 101 is mounted on a lower surface of a prepared printed circuit board 100, and a passive element 110 is connected to an upper surface thereof. It is made of a structure.

상기한 볼그리어 어레이 패키지(10) 제작 공정은 먼저, 인쇄회로기판(100)의 후면 상에 놓일 반 구형의 단자를 다수개 배열해서 볼그리드 어레이(101)를 준비한다. 준비된 볼그리드 어레이의 반구형 단자는 솔더를 사용해서 제작된다. 상기 볼그리드 어레이(101)는 인쇄회로기판의 하면에 실장된 후, 수동 소자, 예를 들어 디커플링 캐피시터를 인쇄회로기판 상면에 실장하는 구조로 이루어진다.In the process of manufacturing the ball grid array package 10, first, a plurality of semi-spherical terminals to be placed on the rear surface of the printed circuit board 100 are arranged to prepare the ball grid array 101. The hemispherical terminals of the prepared ballgrid array are manufactured using solder. The ball grid array 101 has a structure in which a passive element, for example a decoupling capacitor, is mounted on an upper surface of a printed circuit board after being mounted on a lower surface of a printed circuit board.

그러나, 준비된 인쇄회로기판(100)에 볼그리드 어레이(101)를 하면에 실장하고, 캐피시터와 같은 수동 소자를 상면에 실장한 경우, 실장된 수동 소자(110)의 상단 또는 하단에 배선을 하는 구조로 이루어짐으로서, 배선에 대한 제약이 발생할 경우에는 인쇄회로기판의 크기를 크게 하여야 하는 문제점이 발생하였다. 더욱이, 수동 소자(110)의 용량이 큰 경우, 큰 용량의 수동 소자를 실장해야 함으로서, 패키지 높이에 영향을 주게 됨으로서, 공간적인 높이의 제약이나, 공간적인 배선의 영향으로 패키지의 소형화 및 슬림화에 제약이 되는 문제점이 발생하였다.However, when the ball grid array 101 is mounted on the prepared printed circuit board 100 and a passive element such as a capacitor is mounted on the upper surface, wiring is formed on the top or bottom of the mounted passive element 110. In this case, when the restriction on wiring occurs, a problem arises in that the size of the printed circuit board must be increased. In addition, when the passive element 110 has a large capacity, the passive element having a large capacity must be mounted, thereby affecting the package height, thereby reducing the size and slimming of the package due to the limitation of the spatial height or the influence of the spatial wiring. Constrained problems have arisen.

따라서, 본 발명의 목적은 기판의 측면에 소자를 실장하여 배선의 길이를 최소화할 수 있는 볼그리드 어레이 패키지 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a ball grid array package and a method for manufacturing the same, which can minimize the length of the wiring by mounting the device on the side of the substrate.

본 발명의 또 다른 목적은 슬림화에 유리하여 휴대용 단말기의 기판에 채용되는 볼그리드 어레이 패키지 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a ball grid array package and a method of manufacturing the same, which are advantageous for slimming and are adopted in a substrate of a portable terminal.

본 발명의 다른 목적은 측면 실장으로 제공되어 직접화에 유리한 볼그리드 어레이 및 그 제조방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a ball grid array and a method for manufacturing the same, which is provided as a side mount and advantageous for directing.

상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 볼그리드 어레이 패키지에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides a ball grid array package,

기판;Board;

상기 기판의 하면에 접속되는 볼그리드 어레이; 및 A ball grid array connected to a bottom surface of the substrate; And

상기 기판 측면에 측방향으로 나란하게 실장되는 수동 소자로 구성된다.It is composed of passive elements mounted side by side on the substrate side.

또한, 본 발명은 수동 소자를 기판에 실장하는 볼그리드 어레이 제작 방법에 있어서,In addition, the present invention is a ball grid array manufacturing method for mounting a passive element on a substrate,

준비된 기판 소정 위치에 랜드 형성을 위한 적어도 하나 이상의 제1개구가 형성되는 제1과정;A first process of forming at least one first opening for forming a land at a prepared substrate predetermined position;

상기 형성된 제1개구의 내벽들에 도금층을 제공하는 제2과정;Providing a plating layer on inner walls of the formed first openings;

상기 도금된 내벽 중, 수동 소자가 실장될 내벽을 제외한 나머지 내벽들을 제거하기 위한 하나 이상의 제2개구를 형성하는 제3과정;A third process of forming one or more second openings for removing the remaining inner walls of the plated inner wall except for the inner wall on which the passive element is to be mounted;

상기 제2개구에 마스크를 이용하여 수동 소자를 상기 선택된 내벽에 솔더 페이스트를 이용하여 도포하는 제4과정; 및A fourth step of applying a passive element to the selected inner wall using solder paste using a mask on the second opening; And

상기 도포된 내벽에 수동 소자를 상기 측벽과 나란한 위치로 실장하여 열처리하는 제5과정으로 구성된다.
And a fifth process of mounting a passive element on the coated inner wall in a position parallel to the sidewall and performing heat treatment.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.

도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 볼그리드 어레이 패키지(20)는 절연 재질의 기판(200) 상에 형성된 하나 이상의 도체 패턴층(202,203)을 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 절연 기판(200)과 도체 패터층의 측면(204)을 따라서 도전성 재질의 랜드(220) 부분이 형성된 인쇄회로기판(200)을 제공하여 구성될 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 도금층(202,203)이 제공된 준비된 기판(200)과, 상기 기판(200)의 하면에 접속되는 볼그리드 어레이(201)와, 상기 기판 측면(204)에 측방향으로 나란하게 실장되는 수동 소자(210)로 구성된다. 상기 도금층(202,203)은 금, 구리 등의 물질을 무전해 또는 전해 도금으로 구성될 수 있다.As shown in FIGS. 3 and 4, the ball grid array package 20 according to the present invention includes one or more conductor pattern layers 202 and 203 formed on an insulating substrate 200. In addition, the present invention may be configured by providing a printed circuit board 200 having a land 220 portion of a conductive material formed along the side surface 204 of the insulating substrate 200 and the conductor pattern layer. Specifically, the present invention mounts the prepared substrate 200 provided with the plating layers 202 and 203, the ball grid array 201 connected to the lower surface of the substrate 200, and the side surfaces 204 side by side. Consisting of passive elements 210. The plating layers 202 and 203 may be formed of electroless or electroplating materials such as gold and copper.

상기 수동 소자(210)는 미도시된 금속 마스크를 이용하여 솔더 페이스트의 도포 공정으로 상기 측면(204)에 실장된다. 상기 랜드 부분(220)은 추후 기술된 도금 공정으로 상기 기판의 측면(204)에 제공되어서 상기 수동 소자(210)가 고정된 상태로 접속된다.The passive element 210 is mounted on the side surface 204 by applying a solder paste using a metal mask (not shown). The land portion 220 is provided on the side surface 204 of the substrate in a later described plating process so that the passive element 210 is connected in a fixed state.

상기 볼그리드 어레이(201)는 실장성이 우수하고, 열저항 및 전기적 특성이 우수한 소자이다. 언급된 볼그리드 어레이는 당해분야에서 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 바람직하게 상기 수동 소자(210)는 상기 기판의 측면(204)에서 측방향으로 나란하게 배치되어서, 전체적인 상기 볼그리드 어레이 패키지(20)의 실장 높이가 현저하게 감소된다. 한편, 상기 수동 소자(210)의 실장 높이는 상기 측면(204)에 기설정된 높이에 대응하게 실장될 수 있게 구성되어서 조절가능하다. 한편, 상기 수동 소자(210)는 상기 기판(200)의 여유 공간이 제공된 곳에 채용되는 것이 바람직하다. 상기 기판의 측면(204)에 실장되어 높이보다 폭방이 증가되는 것을 고려하여, 상기 기판(200)의 여유 공간에 채용되는 것이 바람직하다. 이러한 구성은 상기 수동 소자(210)의 배선 공정이 용이해지는 이점이 있다.The ball grid array 201 is a device having excellent mountability and excellent thermal resistance and electrical characteristics. The ball grid arrays mentioned are readily understood by those skilled in the art. Preferably, the passive elements 210 are arranged laterally side by side on the side 204 of the substrate, so that the overall mounting height of the ball grid array package 20 is significantly reduced. On the other hand, the mounting height of the passive element 210 is adjustable to be configured to be mounted corresponding to the predetermined height on the side 204. On the other hand, the passive element 210 is preferably employed where the free space of the substrate 200 is provided. In consideration of the fact that the width of the substrate 200 is increased by being mounted on the side surface 204 of the substrate, it is preferable to be employed in the free space of the substrate 200. Such a configuration has an advantage of facilitating the wiring process of the passive element 210.

또한, 상기 수동 소자(210)는 칩 형태의 캐퍼시터와 같은 전회 회로 부품이 채용되나, 이러한 칩 형태의 전자 부품으로 한정될 필요는 없으며, 배선 고정이 요구되는 모든 수동 소자나 능동 소자를 포함하는 반도체 소자에 동일하게 채용될 수 있음에 유의해야 한다. 상기 수동 소자(210)는 솔더 페이스트를 이용하여 상기 측면에 실장된다.In addition, the passive element 210 is a circuit component, such as a chip-type capacitor is employed, but is not limited to such a chip-type electronic component, a semiconductor including all passive elements or active elements that require wiring fixing It should be noted that the same may be employed for the device. The passive element 210 is mounted on the side surface using solder paste.

도 5a 내지 도 5f 및 도 6을 참조하여 상기와 같은 구성으로 이루어지는 볼그리드 어레이 패키지지(20)의 제조 방법에 대해서 이하에서 설명하기로 한다.A method of manufacturing the ball grid array packaged paper 20 having the above configuration will be described below with reference to FIGS. 5A to 5F and FIG. 6.

도 5a에 도시된 바와 같이, 준비된 기판(200)에 랜드 형성을 위하여, 상기 기판(200)에 랜드 크기보다 약간 큰 적어도 하나 이상의 제1개구(232,234)가 형성된다. 상기 제1개구는 두 개의 마주보는 개구들(232,234)로 이루어진다. 상기 제1개구(232,234)의 형성으로 내벽들(232a~232d,234a~234d)이 각각 제공된다. 도면에는 제1개구가 두 개로 한쌍으로 도시되었다.As shown in FIG. 5A, at least one first opening 232 and 234 slightly larger than the land size is formed in the substrate 200 to form a land on the prepared substrate 200. The first opening consists of two opposing openings 232 and 234. The inner walls 232a to 232d and 234a to 234d are provided by the formation of the first openings 232 and 234, respectively. In the figure, the first opening is shown in pairs of two.

도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(200)에 제공된 제1개구(232,234)의 내벽들(232a~232d,234a~234d)에 도전성 재질의 도금 처리를 진행한다. 상기 도금 처리도 제공된 제1개구의 내벽들(232a~232d,234a~234d)에는 도금층(240)이 제공된다.As illustrated in FIG. 5B, plating of conductive materials is performed on inner walls 232a to 232d and 234a to 234d of the first openings 232 and 234 provided in the substrate 200. The plating layer 240 is provided on the inner walls 232a to 232d and 234a to 234d of the first opening provided with the plating treatment.

이어서, 도 5c, 도 5d에 도시된 바와 같이, 수동 소자가 실장되어 기판에 접속되기 위한 하나의 내벽(232a,234a)만을 제외하고, 나머지 세 개의 내벽의 도금 층(240)을 제거하기 위하여 제2개구(242,244)를 형성한다. 상기 제2개구의 제조 과정은 적어도 한 번 이상의 반복 동작으로 원하는 형상을 제작한다. 도 5c에 첫번째 제2개구(242)가 제공되어 내벽에 도금된 도층층이 없어지고, 도 5d에 도시된 바와 같이, 두번째 제2개구(244)가 제공되어 내벽(232a,234a)에 구비된 도금층(240)을 제외한 나머지 도금층이 제거된다.Subsequently, as shown in FIGS. 5C and 5D, the passive element is removed to remove the plating layers 240 of the remaining three inner walls except for one inner wall 232a and 234a for mounting and connecting to the substrate. Two openings 242 and 244 are formed. The manufacturing process of the second opening produces a desired shape in at least one repetitive operation. The first second opening 242 is provided in FIG. 5C so that the coating layer plated on the inner wall disappears. As shown in FIG. 5D, the second second opening 244 is provided and the plating layer provided on the inner walls 232a and 234a. The remaining plating layer except for 240 is removed.

상기 제1,2개구(232,234,242,244)의 형성이 완료되면, 도 5e에 도시된 바와 같이, 베이스 절연층이나 보강판(250)을 상기 제2개구(244) 바닥에 설치하여 추후 솔더 페이스트 도포 과정 시의 하향 흐름을 미연에 방지한다. When the formation of the first and second openings 232, 234, 242 and 244 is completed, as shown in FIG. 5E, a base insulating layer or a reinforcing plate 250 is installed on the bottom of the second opening 244 to later apply solder paste. Prevent the downward flow of

이어서, 도 5f에 도시된 바와 같이, 상기 형성된 도금처리된 내벽에 미도시된 마스크와 솔더 페이스트(260)를 이용하여 수동 소자(210)를 나란하게 실장하여 도포한다. 마지막으로, 상기 도포된 부분(260)에 상기 내벽과 나란한 위치로 수동 소자(210)에 도포된 솔더 페이스트(260) 부분을 열처리하는 과정으로 이루어진다.Subsequently, as illustrated in FIG. 5F, the passive element 210 is mounted side by side using a mask and a solder paste 260 not shown on the plated inner wall. Finally, a process of heat-treating the solder paste 260 applied to the passive element 210 in a position parallel to the inner wall of the applied portion 260.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 수동 소자를 기판의 측면에 실장하게 됨으로써, 배선의 길이를 최소화할 수 있고, 내층에서의 배선 후 연결도 가능해졌다. 또한, 본 발명은 기판의 크기를 증대시키기 않고서도 수동 또는 능동 소자의 부품 배치가 가능해져서 직접화가 가능해 졌으며, 최종적인 완제품의 두께를 슬림화하는 유리한 효과를 달성하였다. 한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.As described above, in the present invention, since the passive element is mounted on the side surface of the substrate, the length of the wiring can be minimized, and the connection after the wiring in the inner layer is also possible. In addition, the present invention enables the direct placement of passive or active components without increasing the size of the substrate, thereby allowing directization, and achieving an advantageous effect of slimming the thickness of the final finished product. Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but it will be apparent to those skilled in the art that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.

Claims

In the ballgrid array package,

Board;

A ball grid array connected to a bottom surface of the substrate; And

Ball grid array package, characterized in that consisting of passive elements mounted side by side in the side by using a solder paste on the substrate side.

delete

The ball grid array package of claim 1, wherein a land is provided on a side of the substrate to fix the passive element to the land.

In the ball grid array manufacturing method for mounting a passive element on a substrate,

A first process of forming at least one first opening for forming a land on the prepared substrate;

Providing a plating layer on inner walls of the formed first openings;

A third process of forming one or more second openings for removing the remaining inner walls of the plated inner wall except for the inner wall on which the passive element is to be mounted;

A fourth step of applying a passive element to the selected inner wall using solder paste using a mask on the second opening; And

And a fifth process of mounting a passive element on the coated inner wall at a position parallel to the sidewall and performing heat treatment.

The method of claim 5, wherein after the third process, a reinforcing plate is further installed at the bottom of the second opening to prevent downward flow of the solder paste after the fourth process.

6. The method of claim 5, wherein the third process is repeated at least once.

6. The method of claim 5, wherein the first opening is formed larger than the land.

6. The method of claim 5 wherein the passive element is a capacity.

The method of claim 5, wherein the third process is applied to the entire inner wall of the ball grid array manufacturing method.