KR19990066375A

KR19990066375A - 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR19990066375A
Application number: KR1019980002256A
Authority: KR
Inventors: 신명수
Original assignee: 구본준; 엘지반도체 주식회사
Priority date: 1998-01-24
Filing date: 1998-01-24
Publication date: 1999-08-16

Abstract

본 발명은 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래에는 메탈서브스트레이트에 인쇄회로기판이 부착되는 과정에서 소정의 크기를 갖는 메탈서브스트레이트에 인쇄회로기판이 부착될 위치를 눈으로 확인하여 인쇄회로기판을 부착하게 됨으로 인쇄회로기판의 정렬이 잘 이루어지지 않게 됨으로써 이어 이루어지는 공정인 다이본딩, 와이어 본딩 그리고 몰딩의 자동화 공정이 매우 취약하게 되어 불량을 유발시키는 문제점이 있었는 바, 본 발명은 메탈서브스트레이트에 위치를 설정시키는 위치설정핀을 형성하고 이에 부착되는 인쇄회로기판에 상기 위치설정핀에 상응하는 위치설정공을 형성하고, 상기 위치설정핀에 위치설정공을 삽입함에 의해 메탈서브스트레이트에 정확하게 인쇄회로기판이 위치하도록 하여, 메탈서브스트레이트에 인쇄회로기판의 부착이 수월하고 부착 정확도를 높임으로써 이어 이루어지는 다이본딩, 와이어 본딩, 몰딩의 공정을 수행할 때 불량을 획기적으로 줄여 생산성을 높이고, 접착력을 높여 접착 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조 및 그 제조방법

본 발명은 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 메탈서브스트레이트에 인쇄회로기판의 부착이 정확하게 이루어지도록 할 뿐만 아니라 부착 공정이 수월하게 이루어질 수 있도록 한 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 고집적화된 다핀의 패키지를 생산하기 위하여 많은 업체들이 노력을 경주하고 있다. 그 대표적인 예로 서브스트레이트(SUBSTRATE)에 다수개의 솔더볼(SOLDER BALL)을 부착하여 외부단자로 이용하는 볼 그리드 어레이 패키지(BALL GRID ARRAY PACKAGE)가 소개되고 있으며, 이와 같은 볼 그리드 어레이 패키지는 서브스트레이트의 하면에 다수개의 솔더볼을 부착하고, 노에서 열을 가하여 일시에 접착하는 방법으로 제조됨으로 생산성이 향상될 뿐만 아니라, 외부의 충격으로 부터 외부단자가 쉽게 변형되지 않는 장점이 있다. 또한, 반도체 칩의 고집적 및 고속화는 하이파워(HIGH POWER)에 대응 가능한 반도체 패키지의 필요성을 증가시키고 있으며, 따라서 볼 그리드 어레이 패키지에서도 열특성을 개선하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있다.

도 1은 상기 열방출이 용이한 볼 그리드 어레이 패키지의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 볼 그리드 어레이 패키지는 소정의 면적을 갖는 메탈서브스트레이트(10)와, 상기 메탈서브스트레이트(10)의 상면에 접착제(30)에 의해 부착되는 인쇄회로기판(20)과, 상기 인쇄회로기판(20)내부에 안착되어 메탈서브스트레이트(10)상에 부착되는 칩(40)과, 상기 칩(40)의 칩패드(미도시)와 인쇄회로기판(20)의 내설선을 연결하는 와이어(50)와, 상기 칩(40)과 와이어(50)를 보호하는 밀봉재료(60)와, 상기 인쇄회로기판(20)상에 부착되어 외부단자(미도시)를 구성하는 솔더볼(70)을 포함하여 구성된다.

상기 볼 그리드 어레이 패키지의 제조공정은, 도 2에 도시한 바와 같이, 소정의 형상을 갖도록 메탈서브스트레이트(10)가 제작되는 공정과, 상기 메탈서브스트레이트(10)에 상에 접착제(30)가 도포되고 메탈서브스트레이트(10)에 상응하는 크기의 인쇄회로기판(20)이 부착되는 공정과, 상기 인쇄회로기판(20)내부에 칩(40)이 안착되어 메탈서브스트레이트(10)에 부착되는 다이 본딩 공정과, 상기 칩(40)과 인쇄회로기판(20)을 와이어(50)로 연결하는 와이어 본딩 공정과, 상기 칩(40)과 와이어(50)를 보호하도록 밀봉재료(60)인 에폭시로 몰딩하는 공정과, 상기 인쇄회로기판(20)상에 솔더볼(70)이 부착되는 볼 마운팅 공정을 포함하여 진행된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지는 메탈서브스트레이트(10)에 인쇄회로기판(20)이 부착시키는 과정에서 소정의 크기를 갖는 메탈서브스트레이트(10)에 인쇄회로기판(20)이 부착될 위치를 눈으로 확인하여 인쇄회로기판(20)을 부착하게 됨으로 인쇄회로기판(20)의 정렬이 잘 이루어지지 않게 되어 그에 이어 이루어지는 공정인 다이 본딩, 와이어 본딩 그리고 몰딩의 자동화 공정이 매우 취약하게 됨으로써 불량을 유발시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 메탈서브스트레이트에 인쇄회로기판의 부착이 정확하게 이루어지도록 할 뿐만 아니라 부착 공정이 수월하게 이루어질 수 있도록 한 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조를 도시한 단면도,

도 2는 종래 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 제조공정을 도시한 순서도,

도 3a는 본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조를 도시한 단면도,

도 3b는 본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조를 도시한 평면도,

도 4는 본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 제조공정을 도시한 순서도,

도 5a는 본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지를 구성하는 메탈판재료를 도시한 평면도,

도 5b는 본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지를 구성하는 메탈판재료를 도시한 정면도,

도 6a는 본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지를 구성하는 인쇄회로기판을 도시한 평면도,

도 6b는 본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지를 구성하는 인쇄회로기판을 도시한 정면도,

도 7은 본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지에서 메탈판재료에 인쇄회로기판과 칩이 장착된 상태를 도시한 평면도,

도 8은 본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지에서 와이어 본딩 공정 상태를 도시한 정단면도,

도 9는 본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지에서 몰딩 공정 상태를 도시한 정단면도,

도 10은 본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지에서 볼마운팅 공정 상태를 도시한 정단면도,

도 11은 본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지에서 커팅 공정 상태를 도시한 평면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10 ; 메탈서브스트레이트 11 ; 위치설정핀

20 ; 인쇄회로기판 21 ; 위치설정공

40 ; 반도체 칩 50 ; 와이어

60 ; 밀봉재료 70 ; 솔더볼

70' ; 더미 솔더볼 100 ; 메탈탄재료

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 수개의 위치설정핀을 구비하여 형성된 메탈서브스트레이트에 상기 위치설정핀과 상응하는 위치설정공이 형성된 인쇄회로기판의 위치설정공이 상기 위치설정핀에 삽입됨에 의해 위치가 설정되어 메탈서브스트레이트에 인쇄회로기판이 부착되고, 상기 인쇄회로기판에 칩이 안착됨과 더불어 메탈서브스트레이트에 부착되며, 상기 칩과 인쇄회로기판에 와이어가 연결되고, 상기 칩과 와이어에 밀봉재료가 몰딩되며, 상기 인쇄회로기판에 다수개의 솔더볼이 마운팅되어 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조가 제공된다.

상기 메탈서브스트레이트의 위치설정핀에 삽입되는 인쇄회로기판의 위치설정공에는 더미 솔더볼이 마운팅됨을 특징으로 하는 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조가 제공된다.

상기 위치설정핀은 서로 대각선 방향에 위치하여 사각형을 이루도록 4개 형성됨을 특징으로 하는 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조가 제공된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 인쇄회로기판이 부착되는 소정의 면적을 갖는 메탈서브스트레이트가 다수개 형성되고 상기 메탈서브스트레이트에 인쇄회로기판이 부착되는 위치를 설정시켜 주는 위치설정핀이 각각 형성된 메탈판재료를 제작하는 공정과, 상기 메탈판재료에 접착제를 도포하는 공정과, 상기 위치설정핀에 상응하는 위치설정공이 형성된 인쇄회로기판의 위치설정공을 메탈서브스트레이트의 위치설정핀에 삽입함과 더불어 메탈서브스트레이트에 부착하여 메탈서브스트레이트에 각각 인쇄회로기판을 부착하는 공정과, 상기 인쇄회로기판에 반도체 칩을 각각 안착시킴과 함께 메탈스트레이트에 부착하는 다이 본딩 공정과, 상기 칩과 인쇄회로기판을 와이어로 연결하는 와이어 본딩 공정과, 상기 칩과 와이어를 보호하도록 밀봉재료로 몰딩하는 공정과, 인쇄회로기판에 솔더볼을 마운팅하는 볼 마운팅 공정과, 상기 메탈판재료의 각 메탈서브스트레이트를 절단하여 각각 분리하는 공정을 포함하여 진행함을 특징으로 하는 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조 및 그 제조공정을 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조는, 도 3a, 3b에 도시한 바와 같이, 수개의 위치설정핀(11)을 구비하여 형성된 메탈서브스트레이트(10)에 상기 위치설정핀(11)과 상응하는 위치설정공(21)이 형성된 인쇄회로기판(20)의 위치설정공(21)이 상기 위치설정핀(11)에 삽입됨에 의해 위치가 설정되어 메탈서브스트레이트(10)에 인쇄회로기판(20)이 부착되고, 상기 인쇄회로기판(20)에 칩(40)이 안착됨과 더불어 메탈서브스트레이트(10)에 부착되며, 상기 칩(40)과 인쇄회로기판(20)에 와이어(50)가 연결되고, 상기 칩(40)과 와이어(50)에 밀봉재료(60)가 몰딩되며, 상기 인쇄회로기판(20)에 다수개의 솔더볼(70)이 마운팅되어 이루어진다.

상기 위치설정핀(11)은 소정의 두께와 면적을 갖는 메탈서브스트레이트(10)의 판 가장자리에 형성됨이 바람직하고, 그 수는 각 모서리에 하나씩 위치하여 사각형을 이루도록 4개 형성됨이 바람직하다.

상기 인쇄회로기판(20)은 소정의 두께와 면적을 갖도록 형성되며 가운데 칩(40)이 안착될 수 있도록 칩삽입홈(22)이 형성되고, 인쇄회로기판(20)의 가장자리에 상기 위치설정핀(11)과 상응하는 위치와 그에 삽입될 수 있는 직경으로 관통되게 형성된다. 상기 위치설정핀(11)의 위치는 인쇄회로기판(20)의 위치설정공(21)이 위치설정핀(11)에 삽입시 인쇄회로기판(20)이 메탈서브스트레이트(10)의 부착위치에 위치하도록 형성된다.

상기 메탈서브스트레이트(10)의 위치설정핀(11)에 삽입되는 인쇄회로기판(20)의 위치설정공(21)에는 더미 솔더볼(70')이 마운팅된다.

본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 제조공정은 도 4에 도시한 바와 같은 순서로 진행된다. 먼저, 도 5a, 5b에 도시한 바와 같이, 인쇄회로기판(20)이 부착되는 소정의 면적을 갖는 메탈서브스트레이트(10)가 다수개 형성되고 상기 메탈서브스트레이트(10)에 인쇄회로기판(20)이 부착되는 위치를 설정시켜 주는 위치설정핀(11)이 각각 형성된 메탈판재료(100)를 제작하는 공정이 진행된다. 그리고 도 6a, 6b, 7에 도시한 바와 같이, 상기 메탈판재료(100)에 접착제(30)를 도포하고 상기 위치설정핀(11)에 상응하는 위치설정공(21)이 형성된 인쇄회로기판(20)의 위치설정공(21)을 메탈서브스트레이트(10)의 위치설정핀(11)에 삽입함과 더불어 메탈서브스트레이트(10)에 부착하여 메탈서브스트레이트(10)에 각각 인쇄회로기판(20)을 부착하는 공정과, 상기 인쇄회로기판(20)에 반도체 칩(40)을 각각 안착시킴과 함께 메탈서브스레이트(10)에 부착하는 다이 본딩 공정이 진행된다. 그리고 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 칩(40)과 인쇄회로기판(20)을 와이어(50)로 연결하는 와이어 본딩 공정이 진행되고, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 칩(40)과 와이어(50)를 보호하도록 밀봉재료(60)로 몰딩하는 공정과, 도 10에 도시한 바와 같이, 인쇄회로기판(20)에 솔더볼(70)을 마운팅하는 볼 마운팅 공정이 진행된다. 그리고 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 메탈판재료(100)의 각 메탈서브스트레이트(10)를 절단하여 각각의 패키지를 분리하는 공정이 진행된다. 상기 솔더볼(70)을 마운팅하는 공정에서 인쇄회로기판(20)의 위치설정공(21)에는 더미 솔더볼(70')이 마운팅된다.

이하, 본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조 및 그 제조공정의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조 및 그 제조공정은 메탈서브스트레이트(10)에 인쇄회로기판(20)을 부착시킴에 있어 메탈서브스트레이트(10)의 위치설정핀(11)에 인쇄회로기판(20)의 위치설정공(21)을 삽입시킴에 의해 메탈서브스트레이트(10)상에 인쇄회로기판(20)의 위치가 정확하게 높여 부착됨으로써 인쇄회로기판(20)의 부착이 수월할 뿐만 아니라 부착위치가 정확하게 이루어지게 된다. 그리고 메탈서브스트레이트(10)의 위치설정핀(11)에 삽입된 인쇄회로기판(20)의 위치설정공(21)에 더미 솔더볼(70')을 마운팅하게 됨으로써 더미 솔더볼(70')에 의해 메탈서브스트레이트(10)와 인쇄회로기판(20)의 접착력을 강화시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조 및 그 제조공정은 메탈서브스트레이트에 인쇄회로기판의 부착이 수월하고 부착 정확도를 높이게 됨으로써 이어 이루어지는 다이본딩, 와이어 본딩, 몰딩의 공정을 수행할 때 불량을 획기적으로 줄이게 되어 생산성을 높일 수 있게 되고, 또한 더미 솔더볼에 의해 접착력을 높여 접착 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

수개의 위치설정핀을 구비하여 형성된 메탈서브스트레이트에 상기 위치설정핀과 상응하는 위치설정공이 형성된 인쇄회로기판의 위치설정공이 상기 위치설정핀에 삽입됨에 의해 위치가 설정되어 메탈서브스트레이트에 인쇄회로기판이 부착되고, 상기 인쇄회로기판에 칩이 안착됨과 더불어 메탈서브스트레이트에 부착되며, 상기 칩과 인쇄회로기판에 와이어가 연결되고, 상기 칩과 와이어에 밀봉재료가 몰딩되며, 상기 인쇄회로기판에 다수개의 솔더볼이 마운팅되어 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조.
제1항에 있어서, 상기 메탈서브스트레이트의 위치설정핀에 삽입되는 인쇄회로기판의 위치설정공에는 더미 솔더볼이 마운팅됨을 특징으로 하는 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조.
제1항에 있어서, 상기 위치설정핀은 서로 대각선 방향에 위치하여 사각형을 이루도록 4개 형성됨을 특징으로 하는 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 구조.
인쇄회로기판이 부착되는 소정의 면적을 갖는 메탈서브스트레이트가 다수개 형성되고 상기 메탈서브스트레이트에 인쇄회로기판이 부착되는 위치를 설정시켜 주는 위치설정핀이 각각 형성된 메탈판재료를 제작하는 공정과, 상기 메탈판재료에 접착제를 도포하는 공정과, 상기 위치설정핀에 상응하는 위치설정공이 형성된 인쇄회로기판의 위치설정공을 메탈서브스트레이트의 위치설정핀에 삽입함과 더불어 메탈서브스트레이트에 부착하여 메탈서브스트레이트에 각각 인쇄회로기판을 부착하는 공정과, 상기 인쇄회로기판에 반도체 칩을 각각 안착시킴과 함께 메탈스트레이트에 부착하는 다이 본딩 공정과, 상기 칩과 인쇄회로기판을 와이어로 연결하는 와이어 본딩 공정과, 상기 칩과 와이어를 보호하도록 밀봉재료로 몰딩하는 공정과, 인쇄회로기판에 솔더볼을 마운팅하는 볼 마운팅 공정과, 상기 메탈판재료의 각 메탈서브스트레이트를 절단하여 각각 분리하는 공정을 포함하여 진행함을 특징으로 하는 반도체 볼 그리드 어레이 패키지 제조방법.