KR19990023837A - General Purpose Grid Array Board - Google Patents
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Abstract
본발명은 다양한 모양, 크기 및 피치의 반도체 다이로 사용될 수 있는 범용 그리드 어레이 기판을 제공한다. 본발명의 한 실시예에서, 범용 그리드 어레이 기판은 상부 측면 및 하부 측면을 포함한다. 기판 패드의 어레이는 상부 측면상에 배치되는데, 기판의 상부 측면에 실질적으로 완전히 놓인다. 접점 어레이는 기판의 하부 측면상에 대향 배치된다. 기판 패드의 어레이는 다양한 모양, 크기 및 피치의 복수개의 다이가 범용 그리드 어레이에 적합하게 부착될 수 있도록 배치된다. 본발명의 변형체에서, 기판 패드 어레이 및 접점의 피치는 10 밀(mil) 내지 50 밀 내에 있을 수 있지만, 이 범위에 국한되지 않는다. 범용 그리드 어레이 기판의 방법이 또한 본원에 기술되어 있다.The present invention provides a general-purpose grid array substrate that can be used as semiconductor dies of various shapes, sizes, and pitches. In one embodiment of the present invention, the general-purpose grid array substrate includes an upper side and a lower side. The array of substrate pads is disposed on the upper side, which is substantially completely on the upper side of the substrate. The array of contacts is disposed opposite on the lower side of the substrate. The array of substrate pads is arranged such that a plurality of dies of various shapes, sizes, and pitches can be suitably attached to a general-purpose grid array. In a variant of the invention, the pitch of the substrate pad array and the contacts may be within 10 mils to 50 mils, but is not limited to this range. Methods of general purpose grid array substrates are also described herein.
본발명의 또다른 실시예는 단일의 범용 그리드 어레이 기판으로부터 복수개의 반도체 디바이스를 제조하는 방법이다. 기판 패드의 어레이, 접점 어레이, 및 어레이를 연결시키는 복수개의 바이어를 포함하는 범용 그리드 어레이 기판이 제공된다. 복수개의 반도체 다이는 기판상에 배치된다. 각각의 다이는 다이에 가장 가까운 기판 패드에 해당하는 부세트의 기판 패드 어레이에 연결된다. 복수개의 다이는 캡슐봉입되어 경화된다. 범용 그리드 어레이상의 복수개의 다이는 단일화되어, 복수개의 반도체 디바이스를 형성한다. 각각의 반도체 디바이스는 다이, 부세트의 기판 패드 어레이, 및 해당하는 부세트의 접점 어레이 및 바이어를 포함한다.Yet another embodiment of the present invention is a method of fabricating a plurality of semiconductor devices from a single universal grid array substrate. A general-purpose grid array substrate is provided that includes an array of substrate pads, a contact array, and a plurality of vias connecting the array. The plurality of semiconductor dies are disposed on a substrate. Each die is connected to a subset of substrate pad arrays corresponding to the substrate pads closest to the die. The plurality of dies are encapsulated and cured. The plurality of dies on the general-purpose grid array are unified to form a plurality of semiconductor devices. Each semiconductor device includes a die, a subset of substrate pad arrays, and a corresponding subset of contact arrays and vias.
Description
발명의 배경Background of the Invention
본발명은 일반적으로 반도체 기판에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본발명은 그리드 어레이(grid array)형 기판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates generally to semiconductor substrates. More specifically, the present invention relates to a grid array type substrate and a method of manufacturing the same.
볼 그리드 어레이(ball grid array; BGA) 및 미세 피치 BGA 기판은 반도체 패키지에서 사용되는 것이 일반적이다. 처음으로 도 1 및 2에 있어서, BGA 기판을 이용하는 반도체 패키지는 기판(20)에 부착된 반도체 다이(10)를 포함하는 것이 전형적이다. 일반적으로 다이(10)는 복수개의 다이 본드 패드(50)를 포함한다. 전형적으로 기판(20)은 기판의 상부 표면상에 있는 많은 기판 패드(38) 및 기판의 하부 표면상에 있는 복수개의 접점(42)을 포함한다. 전형적으로 각각의 기판 패드는 기판의 상부 및 하부 표면상에 있는 트레이스(39) 및 상부와 하부 트레이스를 전기적으로 연결시키는 관련 바이어(45)을 통해 관련 접점(42)에 전기적으로 연결된다. 전형적으로 바이어(45)는 이 바이어를 관련 트레이스(39)에 전기적으로 연결시키는 것을 용이하게 하도록 상부와 하부 바이어 패드(40, 41)를 연관시켰다. 전형적으로 기판 패드(38), 트레이스(39) 및 바이어 패드(40, 41)는 기판의 어느 한 표면상에 단일 층으로서 도금된다. 전형적으로 기판 패드는 다이 본드 패드(50)를 기판 패드(38)에 연결시키는데 필수적인 본딩 와이어(30)의 길이를 최소화하는데 실제 가능한 만큼 다이(10)에 밀접하게 위치결정된다. 따라서, 기판 패드의 피치(예컨대, 인접 기판 패드의 중심간의 간격)는 다이상에 비교적 많은 I/O 단자(본드 패드; 50)를 수용하기에 상당히 정교한 경향이 있다. 대조적으로, 바이어(45)와 바이어 패드(40, 41)는 이들이 기판 패드보다 더욱 이격되어 있을 것을 처리 기술이 요하기 때문에 기판(20)의 주변을 향해 배치되는 것이 전형적이다.Ball grid arrays (BGAs) and fine pitch BGA substrates are commonly used in semiconductor packages. For the first time in FIGS. 1 and 2, a semiconductor package using a BGA substrate typically includes a semiconductor die 10 attached to the substrate 20. In general, die 10 includes a plurality of die bond pads 50. The substrate 20 typically includes many substrate pads 38 on the top surface of the substrate and a plurality of contacts 42 on the bottom surface of the substrate. Each substrate pad is typically electrically connected to an associated contact 42 through traces 39 on the upper and lower surfaces of the substrate and associated vias 45 that electrically connect the upper and lower traces. The vias 45 typically have associated upper and lower via pads 40, 41 to facilitate connecting the vias to the associated traces 39. Typically the substrate pad 38, trace 39 and via pads 40, 41 are plated as a single layer on either surface of the substrate. Typically the substrate pad is positioned as close to die 10 as practically possible to minimize the length of bonding wire 30 necessary to connect die bond pad 50 to substrate pad 38. Thus, the pitch of the substrate pads (eg, the spacing between the centers of adjacent substrate pads) tends to be quite sophisticated to accommodate relatively many I / O terminals (bond pads) 50 on the die. In contrast, vias 45 and via pads 40 and 41 are typically disposed toward the periphery of substrate 20 because processing techniques require that they be further spaced than substrate pads.
다이(10)가 기판(20)에 적당히 부착 및 전기적으로 연결된 후, BGA 기판(20)의 상부 표면은 종종 캡슐봉입 재료(55)로 캡슐봉입된다. 완성된 반도체 패키지(58)는 캡슐봉입 재료(55)를 경화시키도록 굳혀지는 것이 관례적이다. 접점(42)은 솔더 볼(solder ball)의 형태를 취하는 것이 전형적이지만, 때때로 다른 형태의 접점이 사용된다. 반도체 패키지(58)가 인쇄 회로 기판(70)에 부착되는 경우, 솔더 볼(60)은 반도체 패키지(58)를 인쇄 회로 보드(70)에 전기적 및 물리적으로 연결시키도록 리플로된다.After the die 10 is properly attached and electrically connected to the substrate 20, the top surface of the BGA substrate 20 is often encapsulated with an encapsulant material 55. The completed semiconductor package 58 is conventionally hardened to cure the capsule encapsulation material 55. The contacts 42 typically take the form of solder balls, but sometimes other types of contacts are used. When the semiconductor package 58 is attached to the printed circuit board 70, the solder balls 60 are reflowed to electrically and physically connect the semiconductor package 58 to the printed circuit board 70.
표준 방법에서의 한가지 문제점은 기판(20)이 특정 다이의 구체적인 요건에 맞도록 전형적으로 주문 제조된다는 것이다. 당업자가 인지하고 있는 바와같이, 다이 크기, 다이 모양, 다이당 I/O 단자(본드 패드)의 갯수뿐만 아니라 본드 패드 피치는 종종 서로다른 디바이스에 있어서 상당히 차이가 있는데, 이는 주문식 기판 설계를 요하게 된다. 주문식 BGA 기판의 심각한 문제점은 이를 제조하는데 걸리는 시간이다. 다이가 수일내로 제조될 수 있도록 다이에 대한 사이클 시간이 극적으로 감소되었지만, BGA 기판을 제조하는 사이클 시간은 비교적 길다. 전형적으로, 주문식 BGA 기판의 생산은 6주 이상을 요한다. 일반적으로, 주문식 BGA 기판의 생산시의 대부분의 지연은 기판 입력/출력 패드(38), 바이어 패드(40, 41) 및 접점(42)의 복잡한 배치 및 경로 선택에 기인한다.One problem with the standard method is that the substrate 20 is typically custom made to meet the specific requirements of a particular die. As will be appreciated by those skilled in the art, bond pad pitches, as well as die size, die shape, and the number of I / O terminals (bond pads) per die, are often quite different for different devices, which requires custom board designs. . A serious problem with custom BGA substrates is the time it takes to manufacture them. Although the cycle time for the die has been dramatically reduced so that the die can be manufactured in a few days, the cycle time for manufacturing the BGA substrate is relatively long. Typically, production of custom BGA substrates requires more than six weeks. In general, most of the delay in the production of custom BGA substrates is due to the complex placement and path selection of the substrate input / output pads 38, via pads 40, 41 and contacts 42.
주문식 BGA 기판의 또다른 문제점은 새로운 BGA 기판 각각을 처리하는 주문식 도구 테스트 장치에 대한 필요성이다. 주문식 BGA 기판이 보통 서로다른 풋프린트을 갖고, 사이즈와 피치가 다르기 때문에, 이러한 주문식 BGA 기판 설계의 결점에 있어서, 다목적의 범용 그리드 어레이 기판에 대한 필요성이 존재한다.Another problem with custom BGA substrates is the need for custom tool test equipment to handle each of the new BGA substrates. Because custom BGA substrates usually have different footprints and differ in size and pitch, there is a need for a versatile general-purpose grid array substrate in the drawbacks of this custom BGA substrate design.
도 1은 선행 기술인 볼 그리드 어레이 기판상에 장착된 개략적인 사시도로서, 기판의 절단 부분이 전형적인 바이어를 노출시키는 도면.1 is a schematic perspective view mounted on a prior art ball grid array substrate, with the cut portion of the substrate exposing a typical via;
도 2는 인쇄 회로 기판상에 장착되는 완성된 반도체 패키지내의 도 1의 다이에 대한 개략적인 단면도.2 is a schematic cross-sectional view of the die of FIG. 1 in a completed semiconductor package mounted on a printed circuit board.
도 3a는 본발명의 한 실시예에 따른, 서로다른 유형의 다이와 부착된 범용 그리드 어레이 기판의 개략적인 평면도.3A is a schematic plan view of a universal grid array substrate attached with different types of dies in accordance with one embodiment of the present invention.
도 3b 및 3c는 서로다른 유형의 바이어로 도시된 도 3a의 범용 그리드 어레이 기판의 개략적인 단면도.3B and 3C are schematic cross-sectional views of the general-purpose grid array substrate of FIG. 3A shown as different types of vias.
도 4는 본발명에 따른, 범용 그리드 어레이 기판을 이용하는 반도체 패키지의 개략적인 단면도.4 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor package using a general-purpose grid array substrate, in accordance with the present invention.
본발명은 다양한 모양, 크기 및 피치의 반도체 다이에서 사용될 수 있는 범용 그리드 어레이 기판을 제공한다. 본발명의 한 실시예에서, 범용 그리드 어레이 기판은 상부 측면과 하부 측면을 포함한다. 기판 패드의 어레이는 상부 측면상에 배치되는데, 기판의 상부 측면에 실질적으로 완전히 배치된다. 접점의 어레이는 기판의 하부 측면상에 대향 배치된다. 복수개의 바이어는 기판 패드의 어레이를 접점 어레이에 전기적으로 연결시킨다. 기판 패드상의 어레이는 여러 가지 모양, 크기, 및 피치의 복수개의 다이가 범용 그리드 어레이에 적당히 부착될 수 있도록 배치된다. 본발명의 변형체에서, 기판 패드의 어레이의 피치는 10 밀(mil) 내지 50 밀일 수 있지만, 이 범위에 국한되지 않는다. 범용 그리드 어레이 기판을 제조하는 방법이 또한 본원에 개시되어 있다.The present invention provides a general-purpose grid array substrate that can be used in semiconductor dies of various shapes, sizes, and pitches. In one embodiment of the present invention, a general-purpose grid array substrate includes an upper side and a lower side. The array of substrate pads is disposed on the upper side, which is substantially completely disposed on the upper side of the substrate. The array of contacts is disposed opposite on the lower side of the substrate. The plurality of vias electrically connect the array of substrate pads to the contact array. Arrays on the substrate pads are arranged such that a plurality of dies of various shapes, sizes, and pitches can be properly attached to the general-purpose grid array. In a variant of the invention, the pitch of the array of substrate pads may be 10 mils to 50 mils, but is not limited to this range. Also disclosed herein is a method of making a universal grid array substrate.
또다른 본발명에서, 바이어는 기판 패드 및 접점의 면적보다 실질적으로 더 작은 단면적을 갖는다. 바이어는 기판 패드와 접점 사이에 직접 배치되고 기판 패드와 접점이 외부에서 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.In another invention, the via has a substantially smaller cross-sectional area than the area of the substrate pad and the contacts. The via is disposed directly between the substrate pad and the contact and allows the substrate pad and the contact to be electrically connected externally.
또다른 실시예에서, 범용 그리드 어레이 기판은 반도체 디바이스에서 이용된다. 다이는 범용 그리드 어레이의 상부 측면상에 장착된다. 이 다이는 복수개의 도체를 지니는 범용 그리드 어레이 기판의 상부 측면상에 있는 기판 패드의 어레이에 연결된다. 기판 패드의 어레이는 복수개의 바이어에 의해 범용 그리드 어레이 기판의 하부 측면상의 접점 어레이에 전기적으로 연결된다. 그리고 나서 다이 및 범용 그리드 어레이의 상부 측면이 캡슐봉입된다.In another embodiment, a general-purpose grid array substrate is used in semiconductor devices. The die is mounted on the upper side of the general-purpose grid array. The die is connected to an array of substrate pads on the upper side of the universal grid array substrate having a plurality of conductors. The array of substrate pads is electrically connected to the array of contacts on the lower side of the general-purpose grid array substrate by a plurality of vias. The top side of the die and universal grid array is then encapsulated.
본발명의 또다른 실시예는 단일의 범용 그리드 어레이 기판으로부터 복수개의 반도체 디바이스를 제조하는 방법이다. 기판 패드의 어레이, 접점 어레이 및 어레이를 연결하는 복수개의 바이어를 포함하는 범용 그리드 어레이 기판이 제공된다. 복수개의 반도체 다이는 기판상에 배치된다. 각각의 다이는 이 각 다이에 가장 가까운 기판 패드에 해당하는 부세트의 기판 패드의 어레이에 연결된다. 복수개의 다이는 캡슐봉입되어 경화된다. 범용 그리드 어레이상의 복수개의 다이는 단층화되어, 복수개의 반도체 디바이스를 형성한다. 각 반도체 디바이스는 다이, 부세트의 기판 패드 어레이 및 해당 부세트의 접점 어레이와 바이어를 포함한다.Yet another embodiment of the present invention is a method of fabricating a plurality of semiconductor devices from a single universal grid array substrate. A general-purpose grid array substrate is provided that includes an array of substrate pads, a contact array, and a plurality of vias connecting the array. The plurality of semiconductor dies are disposed on a substrate. Each die is connected to an array of subsets of substrate pads corresponding to the substrate pads closest to each die. The plurality of dies are encapsulated and cured. The plurality of dies on the general-purpose grid array are monolayered to form a plurality of semiconductor devices. Each semiconductor device includes a die, a subset of substrate pad arrays, and a subset of contact arrays and vias.
본발명의 상기 및 기타 다른 이점들은 다음의 본발명의 설명과 몇 개의 도면을 참조하면 당업자에게는 명백할 것이다.These and other advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art with reference to the following description of the invention and several figures.
바람직한 실시예의 상세한 설명Detailed description of the preferred embodiment
서로다른 모양, 크기 및 피치의 반도체 다이를 사용하여 이용될 수 있는 범용 그리드 어레이 기판 및 이를 제조하는 방법이 본원에 기술되어 있다. 본발명은 주문 제조된 기판과 연관된 긴 조달 시간없이 주문 제조된 종래의 그리드 어레이형 기판을 대신하여 사용될 수 있다. 본발명은 유사한 풋프린트로 인해 재구성 및 재정비 테스터의 시간 및 비용을 더욱 감소시킨다. 따라서, 몇가지 서로다른 유형의 반도체 다이는 설계 주문 기판과 관련한 비용 및 복잡성없이 패키징 및 테스트될 수 있다.Described herein are general-purpose grid array substrates and methods of making the same that can be used using semiconductor dies of different shapes, sizes, and pitches. The present invention can be used in place of conventional grid arrayed substrates that are custom-made without the long procurement time associated with custom-made substrates. The present invention further reduces the time and cost of reconfiguration and refurbishment testers due to similar footprints. Thus, several different types of semiconductor dies can be packaged and tested without the cost and complexity associated with design order substrates.
우선적으로 도 3a-c에 있어서, 본발명의 한 실시예가 보다 상세하게 설명될 것이다. 도 3a는 본발명의 한 실시예를 예시한다. 예시된 실시예에서 기판 패드(140)는 범용 그리드 어레이 기판(120)를 가로질러 균일한 2차원 어레이로 배열된다. 범용 그리드 어레이 기판은 임의의 모양 또는 크기를 취할 수 있다. 그렇지만, 예시된 실시예는 전형적인 반도체 패키징 설비에 사용하기에 적합한 스트립의 형태를 취한다.3A-C, one embodiment of the present invention will be described in more detail. 3A illustrates one embodiment of the present invention. In the illustrated embodiment, the substrate pads 140 are arranged in a uniform two dimensional array across the universal grid array substrate 120. General purpose grid array substrates may take any shape or size. However, the illustrated embodiment takes the form of a strip suitable for use in a typical semiconductor packaging facility.
기판 패드(140)는 범용 그리드 어레이 기판(12)을 부착된 다이(110)상의 복수개의 다이 본드 패드(50)에 전기적으로 연결시키는데 사용된다. 실례를 통해, 이 예시된 실시예는 기판 패드(140)를 다이 본드 패드(50)에 전기적으로 연결시키는 본딩 와이어(30)의 사용을 나타낸다. 그렇지만, 가요성 테이프, 세라믹 및 PCB 기판과 같은 기타 적당한 방법은 범용 그리드 어레이 기판(120)을 다이(10)에 전기적으로 연결시키는데 사용될 수 있다. 본딩 와이어(30)는 임의의 적당한 재료로 구성될 수 있다. 실례를 통해, 알루미늄, 금 및 기타 전성 금속 및 합금이 본딩 와이어를 형성하는데 사용될 수 있다. 본딩 와이어(30)는 또한 절연 피막을 지닐 수 있다.Substrate pad 140 is used to electrically connect universal grid array substrate 12 to a plurality of die bond pads 50 on attached die 110. By way of example, this illustrated embodiment illustrates the use of a bonding wire 30 to electrically connect the substrate pad 140 to the die bond pad 50. However, other suitable methods such as flexible tapes, ceramics and PCB substrates may be used to electrically connect the universal grid array substrate 120 to the die 10. Bonding wire 30 may be composed of any suitable material. By way of example, aluminum, gold, and other malleable metals and alloys can be used to form bonding wires. Bonding wire 30 may also have an insulating coating.
범용 그리드 어레이 기판의 가변적 설계로 인해, 이는 임의 크기 또는 모양의 다이를 장착시키는데 사용될 수 있다. 도 3a에서 볼 수 있는 바와같이, 보다 적은 본드 패드(50)를 지니는 더 작은 다이(110') 뿐만 아니라 많은 수의 본드 패드(50)를 지니는 보다 큰 다이(110'')가 적당하게 수용될 수 있다. 이해될 수 있는 바와같이, 예시된 것 보다 훨씬 더 큰고 작은 다이는 범용 그리드 어레이 기판상에 수용될 수 있다. 예시된 방식으로, 많은 다이(1010)는 범용 그리드 어레이 기판상에 패키징될 수 있다.Due to the variable design of the universal grid array substrate, it can be used to mount dies of any size or shape. As can be seen in FIG. 3A, not only a smaller die 110 ′ with fewer bond pads 50 but also a larger die 110 ″ with a larger number of bond pads 50 can be suitably accommodated. Can be. As can be appreciated, much larger and smaller dies than illustrated can be accommodated on a general-purpose grid array substrate. In the manner illustrated, many die 1010 may be packaged on a general-purpose grid array substrate.
몇 개의 다이는 단일의 범용 그리드 어레이 기판(120)상에 배치될 수 있다. 다이(110)를 기판(120)에 적당히 연결시키는데 요구되는 기판 패드(140)의 개수 및 다이(110)의 크기에 따라서, 기판(120)은 적당한 크기로 절단될 수 있다. 캡슐봉입 전후에, 다이(110) 및 범용 그리드 어레이 기판(120)의 적당한 부분들은 적당한 절단선(106)에서 단일화될 수 있다. 물론, 다중 다이의 도포는 범용 그리드 어레이 기판(120)상에 동일한 유형의 다이를 본딩 및 패키징함으로써 보다 효율화되는 것이 전형적이다.Several dies may be disposed on a single universal grid array substrate 120. Depending on the number of substrate pads 140 and the size of die 110 required to properly connect die 110 to substrate 120, substrate 120 may be cut to an appropriate size. Before and after encapsulation, the appropriate portions of die 110 and universal grid array substrate 120 may be unified at the appropriate cut lines 106. Of course, the application of multiple dies is typically more efficient by bonding and packaging dies of the same type on a universal grid array substrate 120.
범용 그리드 어레이(120)는 또한 단일 다이에 단독으로 사용될 수 있다. 주로 프로토타입 목적으로 단일 다이는 패키징될 필요가 있다. 범용 그리드 어레이 기판(120)은 단일 다이를 장착시키는데 사용되고 적당히 패키징될 수 있다.General purpose grid array 120 may also be used alone on a single die. Primarily for prototype purposes, a single die needs to be packaged. General purpose grid array substrate 120 may be used to mount a single die and may be suitably packaged.
도 3b 및 도 3c에 있어서, 본발명의 변형 실시예의 단면이 나타나 있다. 도 3a에 예시된 범용 그리드 어레이 기판의 측면상의 기판 패드(140)각각은 기판 패드 쌍(150)의 부분이다. 기판 패드 쌍(150)은 기판 패드(140), 접점(142) 및 접속 바이어(145)를 포함한다. 기판 패드(140)는 범용 그리드 어레이 기판(120)의 상부 측면상에 배치된다. 접점(142)은 범용 그리드 어레이 기판(120)의 다른 한 측면상에, 전형적으로는 기판 패드(140)의 반대편에 배치된다.In Figures 3b and 3c, a cross section of a variant embodiment of the invention is shown. Each of the substrate pads 140 on the side of the general-purpose grid array substrate illustrated in FIG. 3A is part of a substrate pad pair 150. The substrate pad pair 150 includes a substrate pad 140, a contact 142, and a connection via 145. The substrate pad 140 is disposed on the upper side of the universal grid array substrate 120. Contacts 142 are disposed on the other side of general purpose grid array substrate 120, typically opposite the substrate pad 140.
기판 패드(140) 및 접점(142)은 일반적으로 이들 사이의 기판의 단면 체적을 한정한다. 본발명의 한 실시예에 따라, 바이어(145)는 기판 패드(140) 및 접점(142)에 의해 한정된 기판(120)의 단면 체적내에 또는 이에 실질적으로 가깝게 배치되는 것이 전형적이다. 바이어(145)의 경로선택은 또한 모든 기판 패드 쌍(150)에 대하여 보통 균일하다.Substrate pad 140 and contact 142 generally define the cross-sectional volume of the substrate therebetween. According to one embodiment of the present invention, the via 145 is typically disposed within or substantially close to the cross-sectional volume of the substrate 120 defined by the substrate pad 140 and the contact 142. The routing of vias 145 is also usually uniform for all substrate pad pairs 150.
이해될 수 있는 바와같이, 기판 패드(140)와 접점(150)사이의 경로선택의 복잡성은 바이어(145)의 균일한 경로선택으로 인해 주문 제조된 BGA 기판에서 상당히 덜하다. 더우기, 본발명의 한 실시예에서, 기판 패드와 바이어 패드간의 차이가 없다. 전형적으로, 모든 기판 패드(140)는 바이어(145)에 의해 대향 배치된 접점(150)에 연결된다. 따라서, 기판 패드 쌍(150)의 균일한 경로선택 및 트레이스의 결핍은 범용 그리드 어레이 기판을 생산하는데 요구되는 복잡성 및 시간을 감소시킨다.As can be appreciated, the complexity of routing between the substrate pad 140 and the contact 150 is considerably less in a custom-made BGA substrate due to the uniform routing of the vias 145. Moreover, in one embodiment of the present invention, there is no difference between the substrate pad and the via pad. Typically, all substrate pads 140 are connected to opposingly disposed contacts 150 by vias 145. Thus, lack of uniform pathing and traces of substrate pad pair 150 reduces the complexity and time required to produce a universal grid array substrate.
도 3b에 도시된 한 실시예에서, 기판 패드(140) 및 접점(142)이 본원에서 자세히 설명된 바와같이 절단 또는 단일화 공정동안 전기적으로 연결되도록 바이어가 기판 패드(140) 및 접점(142)에 부근에 배치되는 한, 범용 그리드 어레이 기판(120)은 종래의 경로(145')로부터 형성된 종래의 바이어로 제조될 수 있다. 게다가, 와이어 본딩이 바이어 바로 위의 불규칙한 표면상에서는 어려울 수도 있기 때문에, 기판 패드(140) 및 접점(142)이 표면적은 외부 연결을 허용하도록 바이어(145')에 의해 요구되는 면적보다 더 커야 한다.In one embodiment shown in FIG. 3B, the via is connected to the substrate pad 140 and the contact 142 such that the substrate pad 140 and the contact 142 are electrically connected during the cutting or singulation process as described in detail herein. As long as it is disposed in the vicinity, the general-purpose grid array substrate 120 can be made of conventional vias formed from conventional paths 145 '. In addition, since wire bonding may be difficult on irregular surfaces directly above the vias, the substrate pad 140 and the contacts 142 should be larger than the area required by the vias 145 'to allow for external connection of the surface area.
본발명의 또다른 실시예에서, 기판 패드 쌍(150)의 바이어(145'')는 도 3c에 도시된 바와같이 본드 패드(140)와 접점(142)사이에 직접 배치된다. 바이어(145'')는 본드 패드(140) 및 접점(142)보다 더 작은 단면적을 갖는다. 따라서, 바이어(145'')는 본드 패드(140) 및 접점(142)의 단면적의 주변을 향해 배치될 수 있다. 그렇지만, 바이어(145'')는 와이어 본딩 및/또는 솔더 볼 본딩하기 위한 본드 패드(140) 및 접점(142)의 충분한 면적이 있는 한 본드 패드(140, 142)의 단면적내의 어디에나 배치될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the vias 145 ″ of the substrate pad pair 150 are disposed directly between the bond pads 140 and the contacts 142 as shown in FIG. 3C. Via 145 ″ has a smaller cross-sectional area than bond pad 140 and contact 142. Thus, the via 145 ″ may be disposed toward the periphery of the cross-sectional area of the bond pad 140 and the contact 142. However, the vias 145 ″ may be placed anywhere within the cross-sectional area of the bond pads 140, 142 as long as there is sufficient area of the bond pads 140 and contacts 142 for wire bonding and / or solder ball bonding. .
기술된 바와같이, 범용 그리드 어레이 기판(120)은 서로다른 크기의 다이(110)를 수용하도록 절삭될 수 잇다. 범용 그리드 어레이 기판(120)은 기판(120)을 따라 어디에서도 절삭 또는 단일화될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 임의의 기판 패드 쌍(150)의 분리를 최소화하기 위해 인접 기판 패드(150)사이에서 절삭(106)이 이루어진다. 그렇지만, 다이(10)의 연결에 사용되는 기판 패드 쌍(150)이 방해되지 않는 한, 절삭(106)은 기판(120)상의 어디에서도 이루어질 수 있다.As described, the universal grid array substrate 120 may be cut to accommodate dies 110 of different sizes. General purpose grid array substrate 120 may be cut or unified anywhere along substrate 120. In a preferred embodiment, a cut 106 is made between adjacent substrate pads 150 to minimize separation of any substrate pad pair 150. However, the cutting 106 can be made anywhere on the substrate 120 as long as the substrate pad pair 150 used to connect the die 10 is not disturbed.
게다가, 기판 패드(140) 및 접점(142)이 크기와 모양이 실제 유사하게 예시된 실시예에서 나타나 있지만, 본발명은 이에 국한되지 않는다. 기판 패드(140) 및 접점(142)은 이들이 기판(120)의 측면상에 서로로부터 대향 배치될 수 있는 한 서로 독립적으로 임의의 크기와 모양을 취할 수 있다.In addition, although the substrate pad 140 and the contacts 142 are shown in an embodiment where the size and shape are substantially similar, the present invention is not limited thereto. The substrate pads 140 and contacts 142 can take any size and shape independently of one another as long as they can be disposed opposite one another on the side of the substrate 120.
본발명의 또다른 실시예에서, 범용 그리드 어레이 기판(120)은 다중-칩 모듈의 반도체 디바이스에서 사용될 수 있다. 다시 도 3a에 있어서, 다이(110'', 110')는 범용 그리드 어레이 기판(120)상에 보다 가까이 쉽게 배치될 수 있다. 결과적으로, 다이(110'', 110')는 직접 또는 범용 그리드 어레이 기판(120)의 기판 패드(140)를 통해 함께 전기적으로 결합될 수 있다. 즉, 또다른 실시예에서, 와이어 본드는 다이(110'')를 다이(110')에 결합시키기 위해서 연속적인 기판 패드(140)를 전기적으로 결합시킬 수 있다. 명백한 바와같이, 보다 많고 다양한 개별적인 다이들은 단일의 범용 그리드 어레이 기판상에 배치될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the universal grid array substrate 120 may be used in a semiconductor device of a multi-chip module. Again in FIG. 3A, dies 110 ″ and 110 ′ may be more easily disposed on the universal grid array substrate 120. As a result, the dies 110 ″ and 110 ′ may be electrically coupled together directly or through the substrate pad 140 of the general-purpose grid array substrate 120. That is, in another embodiment, the wire bond may electrically couple the continuous substrate pads 140 to couple the die 110 ″ to the die 110 ′. As will be clear, more and more individual dies can be placed on a single general-purpose grid array substrate.
도 4에 있어서, 다이(110)가 범용 그리드 어레이 기판(120)에 부착 및 결합된 후, 다이(110)는 캡슐봉입물(55)로 캡슐봉입되는 것이 전형적이다. 캡슐봉입은 다이(110) 및 기판(120)의 적당한 부분의 단일화 전후에 이행될 수 있다. 본발명의 또다른 실시예에 따른 완성된 반도체 디바이스(158)는 다이(110), 다이(110)에 가장 인접 위치한 기판 패드(140)에 해당하는 부세트의 기판 패드 쌍(150) 및 관련 와이어 본드(30)를 포함하는 것이 전형적이다.In FIG. 4, after die 110 is attached and bonded to universal grid array substrate 120, die 110 is typically encapsulated with encapsulant 55. Encapsulation may be implemented before or after unification of the appropriate portions of die 110 and substrate 120. The completed semiconductor device 158 according to another embodiment of the present invention is a die 110, a subset of substrate pad pair 150 and associated wires corresponding to the substrate pad 140 located closest to the die 110. It is typical to include the bond 30.
본발명의 한 실시예에서, 접점(142)은 나중에 인쇄 회로 기판(70)에 본딩되는 솔더 볼(60)을 배치하는데 사용되는 랜딩(landing)일 수 있다. 솔더 볼(60)은 전형적으로 접점(142)상으로 리플로된다. 그리고 나서 반도체 디바이스(158)는 복수개의 트레이스(75)를 포함하는 인쇄 회로 기판(70)상에 배치된다. 트레이스(75)는 접점(142)과 정렬하도록 구성된다. 그리고 나서 솔더 볼(60)은 반도체 디바이스(158)를 인쇄 회로 기판(70)에 전기적 및 물리적으로 연결시키도록 리플로된다.In one embodiment of the present invention, the contact 142 may be a landing used to place solder balls 60 that are later bonded to the printed circuit board 70. Solder balls 60 are typically reflowed onto contacts 142. The semiconductor device 158 is then disposed on the printed circuit board 70 including the plurality of traces 75. Trace 75 is configured to align with contact 142. The solder balls 60 are then reflowed to electrically and physically connect the semiconductor device 158 to the printed circuit board 70.
본발명의 변형체에서, 접점(142)은 다른 유형의 반도체 패키지 인터페이스일 수 있다. 실례를 통해, 접점(142)은 핀 그리드 어레이, 보강된 접점 또는 기타 적당한 반도체 패키지 인터페이스에서 사용된 바와같이 핀일 수 있다.In a variant of the invention, the contact 142 may be another type of semiconductor package interface. By way of example, the contacts 142 may be pins as used in a pin grid array, reinforced contacts or other suitable semiconductor package interface.
본발명의 부가적인 이점은 범용 그리드 어레이 기판(120)의 향상된 열전달 특성이다. 도 4에서의 예시된 실시예는 범용 그리드 어레이 기판(120)에 부착된 다이(110)를 나타낸다. 다이(110)는 몇 개의 기판 패드(140)와 물리적으로 접촉되어 있다. 반도체 디바이스(158)가 인쇄 회로 기판(70)에 적당히 부착되는 경우, 기판 패드 쌍(150)은 다이(110)로부터 인쇄 회로 기판(70)으로 증가된 열 흐름을 제공한다.An additional advantage of the present invention is the improved heat transfer properties of general purpose grid array substrate 120. The illustrated embodiment in FIG. 4 shows a die 110 attached to a universal grid array substrate 120. Die 110 is in physical contact with several substrate pads 140. When the semiconductor device 158 is properly attached to the printed circuit board 70, the substrate pad pair 150 provides increased heat flow from the die 110 to the printed circuit board 70.
몇 개의 서로다른 반도체 디바이스에 적합하도록 선택적으로 절단될 수 있는 다목적 범용 그리드 어레이 기판의 사용은 본발명의 명확한 특징중 하나이다. 게다가, 본발명의 한 실시예에서, 기판 패드 피치 즉, 개별적인 기판 패드 쌍(150)사이의 간격은 범용 그리드 어레이 기판(120)이 다양한 다이 피치 크기로 이용될 수 있는 정도이다. 실례를 통해서, 범용 그리드 어레이 기판(120)은 대략 20-30 밀의 피치를 지닐 수 있는데, 이는 다이 피치 크기의 스펙트럼 내에서 중간에 해당한다. 따라서, 범용 그리드 어레이 기판(120)은 모양, 크기 또는 피치와 독립적으로 다양한 반도체 다이로 사용될 수 있다.The use of a versatile general-purpose grid array substrate that can be selectively cut to suit several different semiconductor devices is one of the clear features of the present invention. In addition, in one embodiment of the present invention, the substrate pad pitch, ie, the spacing between individual substrate pad pairs 150, is such that the universal grid array substrate 120 may be used with various die pitch sizes. By way of example, general-purpose grid array substrate 120 may have a pitch of approximately 20-30 mils, which is intermediate in the spectrum of die pitch size. Thus, general purpose grid array substrate 120 can be used with various semiconductor dies independently of shape, size or pitch.
본발명의 또다른 이점은 일반적인 풋프린트이다. 대부분의 주문식 BGA 기판은 모양, 크기 및 피치 크기가 다르므로, 서로다른 반도체 디바이스가 테스트될 수 있기 전에 광범한 재정비를 필요로 한다. 범용 그리드 어레이 기판을 이용하는 반도체 디바이스는 일반적인 피치를 갖는다. 자동식 반도체 디바이스 테스터는 최소의 재구성으로 범용 그리드 어레이 기판을 이용하는 몇가지 서로다른 반도체 디바이스를 테스트하도록 허용될 수 있다. 게다가, 범용 그리드 어레이 기판의 단일 스트립 또는 패널상에 배치된 반도체 디바이스들은 이들 모두가 동일한 기판이기 때문에 동시에 또는 보다 빠른 속도로 연속 테스트될 수 있다.Another advantage of the present invention is the general footprint. Most custom BGA substrates differ in shape, size and pitch size, requiring extensive refurbishment before different semiconductor devices can be tested. Semiconductor devices using general-purpose grid array substrates have a general pitch. An automated semiconductor device tester may be allowed to test several different semiconductor devices using a universal grid array substrate with minimal reconfiguration. In addition, semiconductor devices disposed on a single strip or panel of a general-purpose grid array substrate can be continuously tested simultaneously or at a faster rate because they are all the same substrate.
설명된 바와같이, 범용 그리드 어레이 기판은 서로다른 다이 피치를 갖는 다이 뿐만 아니라 서로다른 크기의 다이에 사용될 수 있다. 그렇지만, 본발명의 또다른 실시예에서, 다양한 피치 크기를 갖는 일 군의 범용 그리드 어레이 기판을 이용하는 것이 보다 효율적일 수 있다. 예를들면, 20-50 밀을 갖는 범용 그리드 어레이 기판은 4-10 밀을 갖는 다이를 적당하게 처리할 수 있지만, 현재의 본딩 능력을 확장시킬 수도 있다. 이러한 가능성 제한을 해결하기 위해서, 일 군의 범용 그리드 어레이 기판은 가장 널리 사용되는 다이 피치를 도포하는데 사용될 수 있다. 실례를 통해, 20, 32 및 50 밀 범위내의 피치 크기를 갖는 범용 그리드 어레이 기판(120)은 반도체 산업에 의해 사용되는 대부분의 다이 피치를 효과적으로 도포한다. 그렇지만, 본발명은 한가지 범위나 값의 피치 크기로 국한되지 않는다.As described, general-purpose grid array substrates may be used for dies of different sizes, as well as for dies of different sizes. However, in another embodiment of the present invention, it may be more efficient to use a group of general-purpose grid array substrates having various pitch sizes. For example, a general-purpose grid array substrate with 20-50 mils can adequately handle dies with 4-10 mils, but may extend current bonding capabilities. To address this possibility limitation, a group of general-purpose grid array substrates can be used to apply the most widely used die pitch. By way of example, general-purpose grid array substrates 120 with pitch sizes in the 20, 32, and 50 mil ranges effectively apply most of the die pitch used by the semiconductor industry. However, the present invention is not limited to the pitch size of one range or value.
단일의 범용 그리드 어레이 기판의 많은 이점들중 하나가 범용 그리드 어레이 기판으로 제조되는 서로다른 반도체 디바이스에 대하여 일반적인 테스터를 사용할 수 있는 능력이지만, 서로다른 피치 크기를 갖는 일 군의 범용 그리드 어레이 기판의 제조는 오늘날 사용되는 기판 피치의 현행 갯수로부터 테스터의 콘텍터에 요구되는 재정비를 극적으로 감소시킨다.One of the many advantages of a single general-purpose grid array substrate is the ability to use common testers for different semiconductor devices made of general-purpose grid array substrates, but fabrication of a group of general-purpose grid array substrates with different pitch sizes. This dramatically reduces the rearrangement required for the tester's contacts from the current number of substrate pitches used today.
범용 그리드 어레이 기판은 또한 실례를 통해 도시된 특정 크기 및 모양으로 한정되지 않는다. 예를들면, 범용 그리드 어레이 기판은 반도체 조립체 설비, 큰 2차원 그리드, 또는 기타 임의의 적당한 형태에 맞도록 가늘고 긴 테이프 구조로 형성될 수 있다.The general-purpose grid array substrate is also not limited to the particular size and shape shown by way of example. For example, a general-purpose grid array substrate may be formed into an elongated tape structure to suit semiconductor assembly equipment, large two-dimensional grids, or any other suitable form.
게다가, 본발명의 변형 실시예에서, 임의의 적당한 재료는 범용 그리드 어레이 기판(120)의 조성물에서 사용될 수 있다. 예를들면, 비스말이미드 트리아진(bismalimide triagine; BT), 고온 에폭시, FR4, PCB 및 폴리이미드는 범용 그리드 어레이 기판(120)의 조성물에서 이용될 수 있는 재료의 유형들이다.In addition, in a variant embodiment of the present invention, any suitable material may be used in the composition of the universal grid array substrate 120. For example, bismalimide triagine (BT), high temperature epoxy, FR4, PCB and polyimide are types of materials that can be used in the composition of general-purpose grid array substrate 120.
기판 패드 쌍(150)의 배치는 또한 변화될 수 있다. 예를들면, 또다른 실시예에서, 기판 패드 쌍(150)은 행-열 형식으로보다는 오히려 간격적으로 패킹될 수 있다. 더우기, 범용 그리드 어레이 기판(120)의 절삭은 바이어(145)가 없는 기판(120)의 부분을 따라 위치할 필요가 없지만, 기판 패드 쌍(150)은 대부분의 본드 패드(140) 및 접점(142)사이에 전기적 접점을 방해하지 않고 단일화가 발생할 수 있는 한 임의의 형식으로 배치될 수 있다.The placement of the substrate pad pair 150 may also vary. For example, in another embodiment, the substrate pad pair 150 may be packed at intervals rather than in a row-column format. Moreover, the cutting of the universal grid array substrate 120 does not have to be located along the portion of the substrate 120 without the vias 145, but the substrate pad pair 150 has most of the bond pads 140 and contacts 142. Can be arranged in any format as long as unification can occur without disturbing the electrical contacts.
본발명이 몇가지 바람직한 실시예에 관하여 설명되었지만, 대체, 개량, 변경 및 이의 등가형은 명세서 및 도면을 참조하면 당업자에게는 명백할 것이다. 따라서 다음의 첨부된 청구항들이 본발명의 진정한 사상 및 범위내에 있는 이러한 대체, 변경, 개량 및 등가형을 포함하는 것으로 의도된다.While the present invention has been described with respect to some preferred embodiments, alternatives, improvements, modifications, and equivalents thereof will be apparent to those skilled in the art upon reference to the specification and drawings. Accordingly, the following appended claims are intended to cover such alternatives, modifications, improvements and equivalents as fall within the true spirit and scope of the present invention.
본발명은 서로다른 모양, 크기 및 피치의 반도체 다이를 사용하여 이용될 수 있는 범용 그리드 어레이 기판 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것으로, 본발명은 주문 제조된 기판과 연관된 긴 조달 시간없이 주문 제조된 종래의 그리드 어레이형 기판을 대신하여 사용될 수 있다. 본발명은 유사한 풋프린트로 인해 재구성 및 재정비 테스터의 시간 및 비용을 더욱 감소시킨다. 따라서, 몇가지 서로다른 유형의 반도체 다이는 설계 주문 기판과 관련한 비용 및 복잡성없이 패키징 및 테스트될 수 있다.The present invention provides a general-purpose grid array substrate that can be used using semiconductor dies of different shapes, sizes, and pitches, and a method of manufacturing the same, wherein the present invention provides a custom-made process without the long procurement time associated with custom-made substrates. It can be used in place of the conventional grid array substrate. The present invention further reduces the time and cost of reconfiguration and refurbishment testers due to similar footprints. Thus, several different types of semiconductor dies can be packaged and tested without the cost and complexity associated with design order substrates.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
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Country Status (1)
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1998
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