KR19980042762A - 볼 그리드 어레이 컨택트 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 볼 그리드 어레이 반도체 장치용 솔더 컨택트 볼(12)들을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 솔더 시트(15)는 적어도 한면을 확장시키는 솔더 부재(18)들을 구비하여 형성된다. 솔더 시트는 반도체 패키지(50)상에서 솔더 볼(12)들이 컨택트 영역(51)에 전기적으로 접속되도록 위치 및 정렬된다. 솔더 시트(15)는 각 컨택트 영역(51)당 솔더 부재(18)를 하나씩 갖도록 정렬된다. 패키지(50) 및 솔더 시트(15)는 솔더 시트(15)상의 솔더 부재(18)들을 분리시키고 리플로우 시키도록 가열하여 각 솔더 부재(18)의 리플로우된 솔더의 표면 장력에 의해 컨택트 영역(51) 상에 솔더 볼(12)이 형성된다.
Description
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 더 상세히는 반도체 장치상에 볼 그리드 어레이 컨택트(Ball Grid Array contact)를 형성하는 방법에 관한 것이다.
과거 수년동안 집적 회로에 요구되는 고성능을 충족시키기 위해 집적 회로의 밀도가 증가되어 왔다. 동일한 고성능 요건을 충족시키기 위해 패키지 크기가 점점 더 작아짐에 따라 패키지당 핀 밀도도 점점 높아지게 된다. 핀 밀도가 점점 더 높아질 수록 점점 더 미세한 I/O 접속 리드들의 피치(pitch)가 요구된다. 볼 그리드 어레이 패키지(BGA)들은 점점 더 높아지는 핀 요건들을 충족시키고 BGA가 통상의 쿼드 플랫 패키지(QFP)를 능가하는 장점들 때문에 현재의 QFP를 대체하여 사용된다.
BGA 패키지들은 동일면성(coplanarity)의 문제가 적고, 자기 정렬 능력을 가지며, QFP 패키지들 보다 더 좋은 생산성을 갖는다.
이용 가능한 많은 종류의 볼 접착 기술들이 있으나, 이들은 볼 접착 공정시 모두 복잡하며 이들을 사용하여서는 기판상에 균일한 볼들을 가지기 어렵다.
볼 접착의 한 예로 기판상에 솔더 페이스트(solder paste)를 직접 분배하기 위한 디스펜싱 머쉰을 사용해 왔다. 피착된 솔더 페이스트는 양적으로 변동될 수 있기 때문에, 각 솔더 볼의 금속 함유량은 다를수 있다. 솔더 볼 높이를 제어하기란 어렵다. 분배 방법의 생산성이 낮지만, 더 문제가 되는 것은 짧은 볼 높이 이다.
다른 공정은 예비 성형된 볼들의 접착이다. 이것에는 두가지 방법이 있는데, 하나는 플라스틱 패키지용이고, 또 하나는 세라믹 패키지용이다. 공융 솔더 볼은 플라스틱 BGA 패키지용으로 사용되고 고온 솔더 볼은 세라믹 BGA 패키지들에 사용된다.
솔더 와이어 본드(solder wire bond)는 BGA볼을 형성하기 위해 사용된다. 와이어 접착제는 기판의 리드 패드들상에 솔더 와이어를 접착시킨다. 그런 다음 솔더 와이어는 리플로우(reflow)되어 솔더가 볼내로 녹아 들어간다. 이 공정은 저 생산성 및 낮은 솔더 볼 높이 문제들을 가진다.
펀치 메탈 펠릿 볼(punch metal pellet ball) 접착 공정은 BGA 패키지상에 볼들을 형성하기 위해 사용되는 일반적인 방법이다. 100% 볼 배치를 보장하기 위해서는 시각 검사 시스템을 사용해야만 한다.
상기 각 공정은 균일한 볼 높이 또는 크기를 보장할수 없으며 반도체 패키지상의 바람직한 각 지점에 볼을 배치하는 것을 보장할 수 없다.
본 발명의 목적은 볼 그리드 어레이 반도체 장치용 솔더 컨택트 볼들을 형성하는 방법이다. 적어도 한면을 확장시키는 솔더 부재들을 갖는 솔더 시트가 형성된다. 솔더 시트는 반도체 패키지 상에서 솔더 볼들이 컨택트 영역들에 전기적으로 접속되도록 배치 및 정렬된다. 솔더 시트는 각 컨택트 영역에 대해 솔더 부재를 하나씩 갖도록 정렬된다. 패키지 및 솔더 시트는 솔더 시트상의 솔더 부재를 분리 및 리플로우될 정도로 가열되어 각 솔더 부재의 리플로우된 솔더의 표면 장력에 의해 컨택트 영역상에 솔더 볼이 형성된다. 본 발명의 목적 및 본 발명에 따른 기술적인 진보성은 첨부된 도면과 연관하여 고려할때 본 발명의 바람직한 실시예의 설명으로 부터 명백해질 것이고, 그 진보성은 첨부된 청구항들에서 제창될 것이다.
도 1은 볼 그리드 어레이 컨택트를 갖는 반도체 장치를 도시.
도 2는 분리된 더 작은 시트에 형성된 볼들을 갖는 솔더 시트를 도시.
도 2a는 채널의 제1 실시예를 도시.
도 2b는 채널의 제2 실시예를 도시.
도 3은 양쪽에 반구형의 하프 볼이 형성되어 있는 솔더 시트를 도시.
도 4는 한면에만 반구형의 하프 볼이 형성되어 있는 솔더 시트를 도시.
도 5는 한면에 반구형의 하프 볼이 형성되고 다른 면에 기하학적 형상을 갖는 솔더 시트를 도시.
도 6는 한면에 반구형의 하프 볼이 형성되고 다른 면에는 원추형의 형상이 형성되는 솔더 시트를 도시.
도 7은 반도체 기판상에 위치하는 분할된 솔더 시트를 도시.
도 8은 본 발명의 컨택트 형성 방법에 대한 공정의 흐름도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
15, 20, 30, 38: 솔더 시트
16: 세그먼트
51: 컨택트 영역
65: 솔더 볼
도 1은 기판(11) 및 솔더 볼 컨택트(12) 어레이를 포함하는 반도체 장치(10)를 도시한다. 각 솔더 볼은 솔더 볼 아래 컨택트 포인트(도 6 참조)에 접착된다. 컨택트 포인트는 반도체 칩상의 부재에 접촉하기 위해 기판(11)내로 확장되는 비어(via) 또는 반도체 장치상의 컨택트 패드 또는 다른 회로와 상호 접속하는 기판상의 도전체일 수 있다.
도 2는 볼 그리드 어레이 반도체 장치에 사용된 솔더 볼 컨택트들을 형성하는데 사용된 솔더 시트(15)를 도시한다. 채널(17)에 의해 분리된 솔더 시트(15)는 복수의 세그먼트(16)들로 형성된다. 세그먼트(16)들 각각은 세그먼트(16)의 표면상에 형성된 반구형의 하프-볼을 갖는다. 시트(15)는 몰딩, 스탬핑 또는 다른 성형 공정들에 의해 형성될 수 있다.
도 3은 각 스퀘어 세그먼트(21)를 분리하는 채널(24)들을 갖는 솔더 시트(20)의 측면도이다.
도 4는 채널(28)에 의해 사각형 부재들로 분할되는 솔더 시트(26)의 측면도이다. 하프-볼 부재는 각 사각형 부재(27)의 한면상에 형성된다.
도 5는 채널(32)에 의해 사각형 부재들로 분할되어진 솔더 시트(30)의 측면도이다. 하프-볼 부재(31)은 솔더 시트(30)의 한면에 형성되고 일반적으로 정방형의 부재(33)들은 시트(30)의 다른 면에 형성된다.
도 6은 채널(40)들에 의해 사각형 부재들로 분할되어온 솔더 시트(38)의 측면도이다. 하프-볼 부재(39)는 솔더 시트(38)의 한면에 형성되었고 원추형의 부재(41)은 솔더 시트(38)의 다른 면에 형성되었다.
도 3 내지 6의 솔더 시트들 및 성형된 부재들은 솔더 시트들 및 그 상부에 성형된 부재들의 다양한 예들이다. 각 솔더 시트의 각 세그먼트들(21, 27, 34 및 42)은 솔더 시트에 형성된 얇은 채널에 의해 다른 세그먼트들에 접속된다. 접속 채널들은 이하 설명되는 바와 같은 솔더 리플로우 공정 동안에도 서로로 부터 세그먼트들의 분리를 돕기 위해 세그먼트들을 같이 홀딩할 만큼 가능한한 얇아질 수 있어야 한다.
도 7은 반도체 패키지(50)상에 위치되는 세그먼트(16) 및 하프-볼(18)들을 갖는 솔더 시트(15)를 도시한다. 패키지(50)는 패키지에서 반도체 장치에 상호 접속을 제공하는 복수의 접촉 영역 또는 바이어스(51)들을 갖는다. 시트(15)는 한 세그먼트(16)가 컨택트 영역(51)상에 배치되도록 패키지(50)상에 배치되고 정렬된다. 만약 솔더 시트(15)가 부재(23, 33 또는 41)(도 3 내지 6의)와 같이 바닥 측에 솔더 부재들을 갖는다면, 그 부재는 컨택트 영역(51)과 접촉할 것이다. 컨택트 영역들(51)은 솔더가 붙을 수 있고 각 컨택트 영역(51)은 주변의 영역(52)들은 솔더가 붙을 수 없다.
도 8은 솔더 리플로우에 의해 솔더 볼 컨택트를 형성하기 위한 공정 흐름도이다. 적어도 한면상에 솔더 부재를 갖고 있는 분할된 솔더 시트가 형성된다(60). 솔더 시트(15)는 솔더 볼 컨택트들이 형성되는 반도체 패키지(50)상에 위치된다(61). 솔더 시트(15)는 세그먼트(16) 및 솔더 부재(18)가 패키지(50)상의 컨택트 영역(51)에 놓여지도록 반도체 기판(62)상에 정렬된다. 그런 다음, 패키지(50) 및 정렬된 세그먼트(16)들을 솔더가 리플로우 되도록 가열시켜 세그먼트(16)들을 분리하고 세그먼트(16) 및 그 상부의 솔더 부재(18)로 볼을 형성하기 위해 솔더의 표면 장력을 이용하여 솔더 볼들을 형성한다(65).
볼은 솔더가 붙을 수 있는 컨택트 영역(51)에 접착될 것이나, 컨택트 영역(51)을 둘러싸는 영역(52)상에 솔더는 붙지 않을 것이다. 선택적으로, 컨택트 영역(51)에 세그먼트(16) 및 솔더 부재(18)를 정렬시키기 앞서 각 컨택트 영역(51)에 솔더 플럭스를 도포할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 솔더 시트가 반도체 패키지상에 적어도 한쪽 면을 확장시키는 솔더 부재들로 형성되어 솔더 볼들이 컨택트 영역들에 전기적으로 접속되도록 배치 및 정렬된다. 그 다음 솔더 시트는 각 컨택트 영역당 솔더 부재 하나씩으로 정렬된다. 패키지 및 솔더 시트는 가열되어 솔더 시트상의 솔더 부재를 분리 및 리플로우 시키도록 각 솔더 부재의 리플로우된 솔더의 표면 장력에 의해 컨택트 영역상에 솔더 볼을 형성하도록 한다.
따라서 본 발명은 종래의 볼 접착 공정에서의 낮은 생산성 및 낮은 솔더 볼 높이 문제들을 해결하며 솔더 볼이 반도체 패키지상의 각 바람직한 지점에 배치되는 것을 보장한다.
Claims (12)
- 볼 그리드 어레이 반도체 장치용 솔더 컨택트 볼을 형성하는 방법에 있어서,적어도 한면을 확장시키는 솔더 부재들을 갖는 시트를 형성하는 단계,상기 솔더 시트를 반도체 패키지상에 솔더 볼들이 컨택트 영역들에 전기적으로 접속되어지도록 위치시키는 단계,상기 각 컨택트 영역에 대해 상기 솔더 부재를 하나씩 갖도록 상기 솔더 시트를 정렬시키는 단계, 및상기 솔더 시트상의 상기 솔더 부재들을 분리시키고 리플로우될 정도로 상기 패키지 및 솔더 시트를 가열하여 상기 각 솔더 부재의 리플로우된 솔더의 표면 장력에 의해 상기 컨택트 영역상에 솔더 볼이 형성되는 단계를 포함하는 솔더 컨택트 볼 형성 방법.
- 제1항에 있어서,상기 솔더 부재들은 상기 솔더 시트의 양면을 확장시키는 솔더 컨택트 볼 형성 방법.
- 제1항에 있어서,상기 솔더 시트는 솔더 부재를 포함하는 각 세그먼트들로 채널들에 의해 분할되는 솔더 컨택트 볼 형성 방법.
- 제1항에 있어서,상기 각 솔더 볼의 양은 상기 각 솔더 부재의 크기를 제어함으로써 제어되는 솔더 컨택트 볼 형성 방법.
- 제1항에 있어서,상기 솔더 부재들을 상기 컨택트 영역상에 정렬하기에 앞서 솔더 플럭스를 상기 컨택트 영역에 도포하는 단계를 포함하는 솔더 컨택트 볼 형성 방법.
- 제3항에 있어서,상기 솔더 시트 세그먼트들은 모두 동일한 크기이고 솔더 부재를 포함하는 각 세그먼트로 분할되는 솔더 컨택트 볼 형성 방법.
- 볼 그리드 어레이 반도체 장치용 솔더 컨택트 볼 형성 방법에 있어서,적어도 한면을 확장시키는 솔더 부재를 각 세그먼트당 하나씩 갖고 있는 분할된 시트를 형성하는 단계,상기 솔더 시트를 반도체 패키지상에 솔더 볼들이 컨택트 영역에 전기적으로 접속되도록 위치시키는 단계,상기 각 컨택트 영역상에 하나의 솔더 부재가 제공되도록 상기 솔더 시트를 정렬하는 단계, 및상기 솔더 시트상의 상기 솔더 부재들을 분리 및 리플로우시킬 정도로 상기 패키지 및 솔더 시트를 가열하여 각 솔더 부재의 리플로우된 솔더의 상기 표면 장력에 의해 상기 컨택트 영역 상에 각 솔더 볼이 형성되는 솔더 컨택트 볼 형성 방법.
- 제7항에 있어서,상기 솔더 부재들은 상기 솔더 시트의 양쪽을 확장시키는 솔더 컨택트 볼 형성 방법.
- 제7항에 있어서,상기 솔더 시트는 솔더 부재를 포함하는 각 세그먼트들로 채널들에 의해 분할되는 솔더 컨택트 볼 형성 방법.
- 제7항에 있어서,상기 각 솔더 볼의 양은 상기 각 솔더 부재의 크기를 제어함으로써 제어되는 솔더 컨택트 볼 형성 방법.
- 제7항에 있어서,상기 솔더 부재를 상기 컨택트 영역 상에 정렬하기 앞서 솔더 플럭스를 상기 컨택트 영역에 도포하는 단계를 포함하는 솔더 컨택트 볼 형성 방법.
- 제7항에 있어서,상기 솔더 시트 세그먼트들은 모두 동일한 크기이고 상기 각 세그먼트는 중심에 위치하는 각 솔더 부재를 포함하는 솔더 컨택트 볼 형성 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1019970062985A KR19980042762A (ko) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | 볼 그리드 어레이 컨택트 형성 방법 |
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| KR (1) | KR19980042762A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9859244B2 (en) | 2016-03-24 | 2018-01-02 | International Business Machines Corporation | Chip alignment utilizing superomniphobic surface treatment of silicon die |
-
1997
- 1997-11-26 KR KR1019970062985A patent/KR19980042762A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9859244B2 (en) | 2016-03-24 | 2018-01-02 | International Business Machines Corporation | Chip alignment utilizing superomniphobic surface treatment of silicon die |
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