KR20000008208U - BGA type semiconductor package - Google Patents
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Abstract
본 고안은 BGA형 반도체 패키지에 관한 것으로서, 방열판과 회로기판이 접착제의 접착력으로 결합되는 구조에서 그 접착부위가 이완되는 일이 없도록 기구적으로 단단히 결속시키는 개선된 패키지 구조를 제시한다. 본 고안에 따른 BGA형 반도체 패키지는 방열판(1) 가장자리에서 일체로 연장되어 그 방열판(1)과 회로기판(3)이 서로 분리되지 않게 결속되도록 회로기판(3) 상면측으로 절곡된 결속편(30)을 포함한다. 결속편(30)은 기존 방열판프레임에 있는 타이바를 그대로 이용할 수 있다. 본 고안의 결속구조에 의하면 방열판과 회로기판이 접착력 약화에 의하여 이완되는 문제점을 극복할 수 있게 되며, 따라서 BGA형 패키지의 취급이 용이해지고, 패키지가 방열구조 등 상태로 유지되므로 그 수명이 연장되고 그 신뢰도가 향상되는 효과가 제공된다.The present invention relates to a BGA type semiconductor package, and proposes an improved package structure in which the heat sink and the circuit board are mechanically tightly bonded so that the adhesive portion thereof is not relaxed in the structure in which the heat sink and the circuit board are coupled by the adhesive force of the adhesive. The BGA type semiconductor package according to the present invention extends integrally from the edge of the heat sink 1, and the binding piece 30 bent toward the upper surface side of the circuit board 3 so that the heat sink 1 and the circuit board 3 are not separated from each other. ). The binding piece 30 may use the tie bar in the existing heat sink frame as it is. According to the binding structure of the present invention, it is possible to overcome the problem that the heat sink and the circuit board are relaxed by weakening of the adhesive force, and thus the handling of the BGA type package is easy, and the life of the package is extended since the package is maintained in a heat radiation structure. The effect that the reliability is improved is provided.
Description
본 고안은 BGA형 반도체 패키지(ball grid array shaped semiconductor package)에 관한 것으로서, 특히 반도체 칩의 회로기판과 방열판(heat sink)의 결합구조가 개선된 BGA형 반도체 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a BGA type semiconductor package, and more particularly, to a BGA type semiconductor package having an improved coupling structure between a circuit board and a heat sink of a semiconductor chip.
잘 알려진 바와 같이 반도체는 소자는, 웨이퍼(wafer)의 박막성장 기법에 의해 제조된 칩(chip)을 그 웨이퍼로부터 절단(sawing) 분리한 다음, 분리된 칩을 실드(shield)나 몰딩(molding)으로 외부의 습기나 불순물로부터 보호되고 또한 외부회로와의 접속을 위한 리드(lead)를 부착한 패키지(package) 형태로 상품화 된다. 반도체 패키지는 통상 리드 방식과 실드 또는 몰딩 구조에 따라 분류되고 있는데, 본 발명과 관련된 BGA형 반도체 패키지는 그 외관이 표면실장 형태를 이루는 것으로서, 외부회로와의 접속을 위해 리드 패턴(lead pattern)을 가진 회로기판을 사용하며, 그 회로기판 상에 리드 패턴에 대응하여 부착된 솔더볼 어레이(solder ball array)을 가진다. 이러한 BGA형 반도체 패키지에 있어서의 방열 구조로서는, 평판상의 금속재 방열판이 함께 조립되는데, 방열판은 통상 그 회로기판 이면에 접착제로 부착되고 있다.As is well known, semiconductors are devices in which a chip made by a thin film growth technique of a wafer is sawed off from the wafer, and then the separated chip is shielded or molded. It is commercialized in the form of a package that is protected from external moisture and impurities and has a lead for connection with an external circuit. Semiconductor packages are generally classified according to a lead method and a shield or molding structure. The BGA type semiconductor package according to the present invention has a surface-mounted appearance, and a lead pattern is connected to an external circuit. And a solder ball array attached corresponding to the lead pattern on the circuit board. As a heat dissipation structure in such a BGA type semiconductor package, a flat metal heat dissipation plate is assembled together, and the heat dissipation plate is usually attached to the back side of the circuit board with an adhesive.
종래의 방열판이 조립된 BGA형 반도체 패키지는 도 1에 보인 바와 같이 금속판으로 되는 방열판(1), 이 방열판(1) 상에 도포된 접착제(2)에 의하여 부착되어 있는 회로기판(3), 회로기판(3)의 중앙부 홀(4)에 수용되며 접착제(2)에 의해 그 방열판(1)에 부착 지지된 반도체 칩(5), 회로기판(3) 상의 도시하지 않은 리드 패턴과 반도체 칩(5) 상에 있는 도시하지 않은 패드 어레이(pad array) 상호간의 전기접속을 위해 본딩(bonding)된 와이어(wire; 6), 반도체 칩(5) 주위를 수지로 몰딩(molding)한 봉합캡(7), 그리고 외부회로와의 접속을 위해 회로기판(3)상의 리드패턴에 대응하여 페이스트(paste; 7)에 의하여 부착 배열된 솔더볼(8) 어레이로 이루어져 있다.As shown in FIG. 1, a BGA type semiconductor package in which a conventional heat sink is assembled is a heat sink 1 made of a metal plate, a circuit board 3 and a circuit attached by an adhesive 2 applied on the heat sink 1. The semiconductor chip 5 accommodated in the central hole 4 of the substrate 3 and attached to and supported by the heat dissipation plate 1 by the adhesive agent 2, a lead pattern and a semiconductor chip 5, not shown, on the circuit board 3. Bonded wires for electrical connection between pad arrays (not shown) on the pads, and a sealing cap 7 molded with resin around the semiconductor chip 5 And an array of solder balls 8 attached and arranged by paste 7 corresponding to the lead pattern on the circuit board 3 for connection with an external circuit.
이와같은 종래의 BGA형 반도체 패키지의 조립과정을 간략히 설명하기 위해 도 2a 내지 도 2h를 참조하면, 먼저 도 2a에 보인 바와 같이 방열판(1)이 일정간격으로 두고 연속적으로 배열되게 형성되어 있는 방열판프레임(heat sink frame; 10)을 사용한다. 방열판프레임(10)은 양측에 나란한 지지프레임(11,12), 일정간격마다 그 양측 지지프레임(11,12)을 횡단하는 방향으로 연결하는 크로스바(cross bar; 13), 지지프레임(11,12)과 크로스바(13) 사이에 구획된 방열판(1), 그리고 방열판(1)의 각 코너부와 지지프레임(11,12) 및 크로스바(13) 사이를 연결지지하는 타이바(tie bar; 14)로 이루어진다. 이러한 방열판프레임(10)의 방열판(1)에 패키지를 조립함에 있어서, 방열판(1) 위에 접착제를 도포하여 도 2b와 같이 가운데 홀(4)이 형성되어 있는 회로기판(3)을 부착하고, 또한 도 2c와 같이 회로기판(3)의 홀(4) 내에는 반도체 칩(5)을 다이본딩(die bonding)한다. 다음, 다이본딩된 회로기판(3)과 반도체 칩(5)의 전기접속을 위해 도 2d와 같이 와이어(6) 본딩을 하고, 그 주위를 수지로 몰딩함으로써 도 2e와 같이 봉합캡(7)을 형성한다. 봉합되지 아니한 회로기판(3)상의 전술한 리드패턴에는 각 패턴 패드부위에 페이스를 바른 후 솔더볼(8)을 장착하여 도 2f와 같이 외부회로와의 접속을 위한 솔더볼(8) 어레이를 가진 패키지 본체(9)를 완성한다. 그리고 최종적으로 방열판프레임(10)상의 타이바(14)로부터 패키지(9)의 본체를 분리하여 도 2g와 같이 완성된 패키지(9)를 얻는 것이다.In order to briefly explain the assembling process of the conventional BGA type semiconductor package, referring to FIGS. 2A to 2H, first, as shown in FIG. 2A, the heat sink 1 is formed to be continuously arranged at a predetermined interval. (heat sink frame; 10). The heat sink plate 10 includes side-by-side support frames 11 and 12, crossbars 13 connecting the two support frames 11 and 12 at regular intervals, and support frames 11 and 12. A heat sink 1 partitioned between the crossbar 13 and a tie bar 14 supporting the corners of the heat sink 1 and the support frames 11 and 12 and the crossbars 13. Is made of. In assembling the package to the heat dissipation plate 1 of the heat dissipation plate frame 10, an adhesive is applied on the heat dissipation plate 1 to attach the circuit board 3 having the center hole 4 as shown in FIG. As shown in FIG. 2C, the semiconductor chip 5 is die bonded in the hole 4 of the circuit board 3. Next, the wire 6 is bonded as shown in FIG. 2d for electrical connection between the die-bonded circuit board 3 and the semiconductor chip 5, and the surrounding cap 7 is molded as shown in FIG. Form. In the above-described lead pattern on the unsealed circuit board 3, a package body having an array of solder balls 8 for connecting to an external circuit as shown in FIG. Complete (9). Finally, the main body of the package 9 is separated from the tie bar 14 on the heat sink frame 10 to obtain the completed package 9 as shown in FIG. 2G.
도 3은 방열판프레임(10)을 패키지가 분리된 상태로 나타낸 평면도이다. 이 도면에서 보는 바와 같이 종래에는 방열판프레임(10)에 타이바(14)가 남도록 그 타이바(14)로부터 패키지측의 방열판(10)을 분리하였으며, 따라서 도 1과 같이 패키지에 있어서의 방열판(1)과 회로기판(3)은 그 사이에 도포된 접착제(2)의 접착력으로 상호 결합상태를 유지하는 구조로 된다.3 is a plan view showing the heat sink frame 10 in a state where the package is separated. As shown in the drawing, the heat sink 10 on the package side is separated from the tie bar 14 so that the tie bar 14 remains in the heat sink frame 10. Thus, as shown in FIG. 1) and the circuit board 3 are structured to maintain the mutually bonded state by the adhesive force of the adhesive agent 2 applied therebetween.
방열판(1)과 회로기판(3)이 접착제(2)의 접착력에만 의존하여 결합되는 종래의 BGA형 반도체 패키지 구조에 있어서는, 회부회로의 실장시의 취급 부주의나 사용중 급격한 온도변화 등에 기인하여 그 접착부위가 쉽게 이완될 수 있으며, 이 경우에 방열효과가 저하됨은 물론 회로기판과 반도체 칩 상에 있는 솔더볼과 와이어 본딩 부분이 탈락될 수 있는 등 심각한 손상이 야기되는 문제가 발생되고 있다.In the conventional BGA type semiconductor package structure in which the heat sink 1 and the circuit board 3 are bonded only depending on the adhesive force of the adhesive 2, the adhesion is caused due to inadequate handling during mounting of the circuit, or sudden temperature change during use. The parts can be easily relaxed, and in this case, not only the heat dissipation effect is deteriorated, but also serious damage is generated such that solder balls and wire bonding portions on the circuit board and the semiconductor chip may be dropped.
본 고안의 목적은 방열판과 회로기판이 접착제의 접착력으로 결합되는 구조에서 그 접착부위가 이완되는 일이 없도록 기구적으로 단단히 결속되는 개선된 구조의 BGA형 반도체 패키지를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a BGA type semiconductor package having an improved structure in which the heat sink and the circuit board are mechanically tightly bonded so that the adhesive portion thereof is not relaxed in the structure in which the heat sink and the circuit board are bonded by the adhesive force of the adhesive.
또한 본 고안의 목적은 방열판이 쉽게 이완될 수 없게 하는 구조를 통해 취급이 용이하고 방열효과 등 불량발생률이 낮은 BGA형 반도체 패키지를 제공하려는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a BGA type semiconductor package that is easy to handle and has a low incidence of defects, such as a heat dissipation effect, through a structure in which the heat sink cannot be easily relaxed.
도 1은 종래의 BGA형 반도체 패키지 구조를 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional BGA type semiconductor package structure.
도 2a 내지 도 2g는 종래의 BGA형 반도체 패키지의 조립공정을 차례로 보인 각각의 평면도.2A to 2G are plan views illustrating the assembly process of the conventional BGA type semiconductor package in sequence.
도 3은 종래의 BGA형 반도체 패키지로부터 분리된 방열판프레임의 평면도.3 is a plan view of a heat sink frame separated from a conventional BGA type semiconductor package.
도 4는 본 고안에 따른 BGA형 반도체 패키지 구조를 보인 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing a BGA type semiconductor package structure according to the present invention.
도 5a 내지 5c는 본 고안에 따른 BGA형 반도체 패키지의 솔더볼 어레이 형성 이하의 조립공정을 차례로 보인 각각의 평면도 또는 그 측면도.Figures 5a to 5c is a plan view or a side view of each of the following assembly steps sequentially showing the solder ball array formation of the BGA type semiconductor package according to the present invention.
도 6은 본 고안에 따른 BGA형 반도체 패키지로부터 분리된 방열판프레임의 평면도.Figure 6 is a plan view of a heat sink frame separated from the BGA type semiconductor package according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 방열판 2 : 접착제1: heat sink 2: adhesive
3 : 회로기판 5 : 반도체 칩3: circuit board 5: semiconductor chip
6 : 와이어 8 : 솔더볼6: wire 8: solder ball
10 : 방열판프레임 14 : 타이바10: heat sink frame 14: tie bar
30 : 결속편30: Binding Piece
상기한 목적들을 달성하는 본 고안에 따라 개선된 BGA형 반도체 패키지는,The BGA type semiconductor package improved according to the present invention to achieve the above objects,
방열을 위한 금속판상의 방열판 부재 위에 접착제를 도포하고 그 위에 회로기판과 반도체 칩을 다이본딩한 후 패키지 본체를 형성하여 되는 BGA형 반도체 패키지에 있어서, 방열판의 가장자리에서 일체로 연장되어 그 방열판과 회로기판이 서로 분리되지 않게 결속되도록 회로기판 상면측으로 절곡된 결속편을 구비하여 되는데 그 특징이 있다.In a BGA type semiconductor package in which an adhesive is applied on a heat sink member on a metal plate for heat dissipation, die bonding a circuit board and a semiconductor chip thereon, and then a package body is formed, the BGA type semiconductor package is integrally extended from an edge of the heat sink and the heat sink and the circuit board. The binding piece is bent to the upper surface side of the circuit board so as not to be separated from each other, it is characterized by.
여기서 방열판은 통상과 같이 연속하여 양측에 나란한 지지프레임과 그 사이에 일정간격으로 연결된 크로스바 사이에 구획되어 그 지지프레임 및 크로스바와의 사이에 일체로 연장된 타이바에 지지되어 있는 방열판프레임으로부터 제공되며, 상기한 결속편은 그 방열판프레임에서 방열판에 타이바가 붙어 있도록 그 타이바를 상기 지지프레임 및 크로스바로부터 분리한 후 상기한 회로기판 위로 절곡하는 것으로 제공될 수 있다.Here, the heat sink is provided from a heat sink frame which is divided between a support frame parallel to both sides in succession as usual and crossbars connected at regular intervals between the support frames and tie bars extending integrally between the support frame and the crossbars. The binding piece may be provided by separating the tie bar from the support frame and the crossbar so that the tie bar is attached to the heat sink in the heat sink frame, and then bending the tie bar over the circuit board.
이하, 첨부된 관련 도면들을 참조하면서 본 고안에 따른 개선된 구조의 BGA형 반도체 패키지와 그 조립과정을 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의상, 이하에 참조되는 도면에 있어서는 종래와 대응되는 부분에 대하여 동일한 참조번호를 부여하여 설명한다.Hereinafter, a BGA type semiconductor package having an improved structure and an assembly process thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. For convenience of explanation, in the drawings referred to below, the same reference numerals will be given to parts corresponding to those of the prior art.
본 고안에 따른 개선된 구조의 BGA형 반도체 패키지는 도 4에 보인 바와 같으며, 이는 종래의 구조에 있어서 방열판(1)과 회로기판(3)을 상호 결속시키도록 그 방열판(1)에서 일체로 연장되어 회로기판(3) 상면을 압착하도록 절곡된 결속편(30)을 포함하여 된다. 결속편(30)을 제외한 다른 부분은 종래의 패키지와 같으며, 그 조립공정에 있어서, 도 5a와 보인 같은 상태, 즉 방열판프레임(10)상에 조립된 패키지(9)가 배열되는 솔더볼(8) 어레이의 형성단계까지는 종래와 동일하게 진행된다. 따라서 그 전체적인 구조와 동일한 조립과정에 대한 설명은 생략한다.The BGA type semiconductor package of the improved structure according to the present invention is shown in FIG. 4, which is integrally formed at the heat sink 1 so as to bind the heat sink 1 and the circuit board 3 to each other in the conventional structure. And a binding piece 30 which is extended to be bent to press the upper surface of the circuit board 3. Other parts except for the binding piece 30 are the same as the conventional package, and in the assembling process, the solder ball 8 in which the package 9 assembled on the heat sink frame 10 is arranged in the same state as shown in FIG. 5A. The process of forming the array proceeds in the same manner as in the prior art. Therefore, the description of the same assembly process as the overall structure is omitted.
본 고안에 따른 개선된 구조의 BGA형 반도체 패키지의 조립공정중 상기한 솔더볼 어레이의 형성단계 이후, 일차 완성된 패키지(9)를 방열판프레임(10)에서 분리함에 있어서, 도 5a에 도시된 방열판프레임(10)의 지지프레임(11,12) 및 크로스바(13)로부터 타이바(14)를 분리하여, 도 5b와 같이 타이바(14)가 그 패키지(9)측 방열판에 붙어 있도록 한다. 따라서 패키지가 분리된 리드페임(10)에는 도 6에 보인 바와 같이 타이바까지 분리제거된 지지프레임(11,12)과 크로스바(13)만 남게 된다.After the step of forming the solder ball array in the assembly process of the BGA type semiconductor package of the improved structure according to the present invention, in separating the first completed package 9 from the heat sink frame 10, the heat sink frame shown in Figure 5a The tie bars 14 are separated from the support frames 11 and 12 and the cross bars 13 of 10 so that the tie bars 14 are attached to the heat sink of the package 9 side as shown in FIG. 5B. Therefore, only the support frames 11 and 12 and the crossbars 13 which are separated and removed to the tie bar remain in the lead frame 10 in which the package is separated.
타이바(14)와 함께 분리된 패키지(9) 본체에서는 도 5c에 나타낸 바와 같이 그 타이바(14)를 방열판(1)에서 회로기판(3) 측면을 따라 수직상방으로 절곡시키고 또한 그 수직상방에서 회로기판(3) 상면측으로 더 절곡시켜서 그 회로기판(3)을 압착하도록 마무리함으로써 도 4에 도시된 바와 같은 결속편(30)을 완성하는 것이다.In the main body of the package 9 separated with the tie bar 14, the tie bar 14 is bent vertically along the side surface of the circuit board 3 on the heat sink 1 as shown in FIG. 5C. By further bending the circuit board 3 to the upper surface side to finish pressing the circuit board 3 to complete the binding piece 30 as shown in FIG.
즉, 본 고안에 따른 개선된 BGA형 반도체 패키지에 있어서는 방열판프레임에 있는 기존 타이바를 이용하여 결속편(30)을 형성할 수 있어서, 방열판프레임 금형을 새로 제작할 필요가 없으며, 패키지 분리후 그 분리된 패키지측에 붙어 있는 타이바를 2단절곡하는 비교적 간단한 공정을 추가함으로써 그 제작이 가능한 것이다.That is, in the improved BGA type semiconductor package according to the present invention, it is possible to form the binding piece 30 using the existing tie bar in the heat sink frame, so that it is not necessary to manufacture a heat sink frame mold, and after the package is separated The fabrication is possible by adding a relatively simple step of bending the tie bar attached to the package side in two steps.
물론, 필요에 따라서는 방열판의 각 코너부 사이에 상기한 타이바를 하나 이상 더 구비함으로써 더욱 단단한 결속을 꾀할 수 있을 것이며, 이같은 결속을 위한 타이바를 많이 가짐으로써 방열면적이 확대되므로 자연히 방열효과도 향상될 수 있을 것이다.Of course, if necessary, by providing one or more of the above-described tie bars between the corners of the heat sink, more solid binding can be achieved, and the heat dissipation area is naturally improved by having a large number of tie bars for such binding. Could be.
한편, 본 고안은 BAG형 반도체 패키지 구조에 관하여 개시하였으나 평판상의 방열판을 접착제로 부착하고 있고 있는 유사한 형태의 다른 패키지 구조에도 그 응용이 가능할 것이다.Meanwhile, the present invention has been disclosed with respect to the BAG type semiconductor package structure, but its application may be applicable to other package structures of a similar type in which a heat sink on a flat plate is attached with an adhesive.
이상에 설명한 바와 같이 본 고안은 BGA형 패키지에 있어서의 방열판과 회로기판의 결속력을 높인다. 본 고안에 의하면, 종래의 접착력에만 의조하였던 구조에서 문제되어 왔던 접착력 약화나 접착불량 등에 의해 또는 취급부주의나 사용중 급격한 온도환경의 변화에 의해 그 방열판과 회로기판이 쉽게 이완되는 문제를 극복할 수 있다.As described above, the present invention increases the binding force between the heat sink and the circuit board in the BGA type package. According to the present invention, it is possible to overcome the problem that the heat sink and the circuit board are easily relaxed by the weakening of adhesive force or poor adhesion, which has been a problem in the structure based only on the conventional adhesive force, or by a carelessness or a sudden change of temperature environment during use. .
따라서 본 고안은 BGA형 패키지의 취급을 용이하게 해 주며, 또한 방열효과의 상승과 함께 패키지를 방열효과가 양호한 상태로 유지할 수 있게 되어, 결과적으로 그 수명을 연장시켜주고 제품의 신뢰도를 향상시켜주는데 기여할 것이다.Therefore, the present invention facilitates the handling of the BGA-type package, and also increases the heat dissipation effect and keeps the package in a good heat dissipation effect. As a result, it extends its life and improves the reliability of the product. Will contribute.
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Family Applications (1)
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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