KR20020015410A - 솔더 볼 필름을 이용한 볼 그리드 어레이 타입 패키지의실장 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리페어 및 재실장 공정의 간편화를 도모하기 위해서, 솔더 볼들이 삽입·고정된 솔더 볼 필름을 이용한 볼 그리드 어레이 타입 패키지의 실장 방법을 개시하며, 개시된 본 발명의 솔더 볼 필름을 이용한 볼 그리드 어레이 타입 패키지의 실장 방법은 상기 볼 그리드 어레이 타입 패키지는 전기적 접속 수단으로서 기능하는 솔더 볼을 부착하지 않은 상태로 제작하고, 상기 솔더 볼들이 부착될 패키지 영역들에 대응해서 솔더 볼들이 삽입·고정된 솔더 볼 필름을 개재해서 상기 패키지를 인쇄회로기판에 전기적으로 접속시키는 것을 특징으로 하며, 여기서, 상기 솔더 볼 필름은 절연필름과, 상기 절연필름에 종·횡 등간격으로 삽입·고정된 솔더 볼들 및 상기 솔더 볼을 고정시키기 위해서 상기 절연필름의 상·하부면에 각각에 패턴의 형태로 형성된 금속 재질의 랜드로 구성된다.

Description

솔더 볼 필름을 이용한 볼 그리드 어레이 타입 패키지의 실장 방법{METHOD FOR SOLDERING BALL GRID ARRAY TYPE PACKAGE USING SOLDER BALL FILM}

본 발명은 볼 그리드 어레이 패키지의 실장 방법에 관한 것으로, 특히, 솔더 볼이 삽입·고정된 솔더 볼 필름을 이용한 볼 그리드 어레이 타입 패키지의 실장 방법에 관한 것이다.

전기·전자 제품의 고성능화가 진행됨에 따라, 반도체 칩을 탑재하고 있는 패키지의 형태가 다양화되고 있고, 이에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다. 한 예로, 외부 접속 단자로서 솔더 볼을 이용한 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array) 패키지가 주목되고 있는데, 이것은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : 이하, PCB)과의 전기적 접속이 솔더 볼에 의해 이루어지는 바, 전기접 접속이 용이하고, 특히, 리드(lead)를 이용하는 전형적인 전기적 접속 방법에 비해서 상대적으로 짧은 상호 연결 길이를 제공하는 것에 의해 전기적 성능을 개선시킬 수 있기 때문이다. 이러한 볼 그리드 어레이 패키지에 있어서, 솔더 볼들은 패키지 몸체, 즉, 반도체 칩을 봉지하는 봉지제의 밑면에 종·횡 등간격으로 배열된다.

도 1은 종래의 전형적인 볼 그리드 어레이 패키지 및 인쇄회로기판에의 실장 구조를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 반도체 칩(1)은 기판(2) 상에 부착되어 있고, 상기 반도체 칩(1)의 본드 패드(도시안됨)와 기판(2)의 상부면에 구비된 상부 전극 단자(도시안됨)는 금속 와이어(3)에 의해 전기적으로 연결되어 있다. 기판(2)은 그 내부에 상부 전극 단자와 개별적으로 연결되는 회로 패턴들(도시안됨)을 구비하고 있으며, 이 회로 패턴들은 하부면까지 연장되어 하부 전극 단자들(2a)과 개별적으로 연결된다. 금속 와이어(3)를 포함한 반도체 칩(1) 및 기판(2)은 상기 하부 전극 단자(2a)를 노출시킨 상태로 봉지제(4)에 봉지되어 있고, 노출된 하부 전극 단자(2a)에는 PCB(20)와의 전기적 접속 경로를 제공하는 솔더 볼(5)이 부착되어 있다.

이와 같은 구조의 볼 그리드 어레이 패키지(10)는, 도시된 바와 같이, 하부 전극 단자(2a)에 부착된 솔더 볼(5)을 통해서 PCB(20)에 부착·고정될 뿐만 아니라, 상기 PCB(20)의 패드(11)와 전기적으로 접속된다.

그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 종래의 볼 그리드 어레이 패키지는, 리페어(repair)를 위해 PCB로부터 떼어낼(desoldering) 경우, 그의 솔더 볼들 중에서 일부가 PCB의 패드 상에 잔류될 수 있고, 이 때문에, 재실장(remount)을 위해서는 패키지는 물론 PCB의 패드로부터 각각 솔더 볼을 제거해야 하며, 아울러, 상기 패키지에 재차 솔더 볼을 부착해야 하는 바, 전체적인 리페어 공정이 복잡한 문제점이 있다. 또한, 리페어 과정에서 반도체 칩의 손상이 초래될 수 있기 때문에 패키지의 신뢰성도 확보할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 솔더 볼이 부착된 상태로 볼 그리드 어레이 패키지를 실장하는 종래의 방법 대신에, 상기 볼 그리드 어레이 패키지는 솔더 볼이 없는 상태로 제작하고, 그 실장은 솔더 볼이 삽입된 솔더 볼 필름을 이용함으로써, 리페어 및 재실장의 간편화를 얻을 수 있고, 아울러, 반도체 칩의 손상 유발을 방지할 수 있는 솔더 볼 필름을 이용한 볼 그리드 어레이 타입 패키지의 실장 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 전형적인 볼 그리드 어레이 패키지 및 그의 실장 구조를 도시한 단면도.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 솔더 볼 필름을 이용한 볼 그리드 어레이 타입 패키지의 실장 방법을 설명하기 위한 단면도.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 솔더 볼 필름의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 솔더 볼 필름의 평면도.

도 5는 리페어를 위해 본 발명의 볼 그리드 어레이 타입 패키지 및 솔더 볼 필름을 인쇄회로기판으로부터의 분리시킨 상태를 보여주는 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 패드 20 : 인쇄회로기판

21 : 절연필름 22 : 구리 박막

22a : 랜드 24 : 솔더 볼

30 : 솔더 볼 필름 31 : 솔더 크림

40 : 볼 그리드 어레이 타입 패키지

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 솔더 볼 필름을 이용한 볼 그리드 어레이 타입 패키지의 실장 방법은, 상기 볼 그리드 어레이 타입 패키지는 전기적 접속 수단으로서 기능하는 솔더 볼을 부착하지 않은 상태로 제작하고, 상기 솔더 볼들이 부착될 패키지 영역들에 대응해서 솔더 볼들이 삽입·고정된 솔더 볼 필름을 개재해서 상기 패키지를 인쇄회로기판에 전기적으로 접속시키는 것을 특징으로 하며, 상기 솔더 볼 필름은 절연필름과, 상기 절연필름에 종·횡 등간격으로 삽입·고정된 솔더 볼들 및 상기 솔더 볼을 고정시키기 위해서 상기 절연필름의 상·하부면에 각각에 패턴의 형태로 형성된 금속 재질의 랜드로 구성된다.

본 발명에 따르면, 솔더 볼 필름을 이용하여 볼 그리드 어레이 타입 패키지를 실장시키기 때문에, 후속의 리페어시에 솔더 볼의 제거 및 재부착에 기인하는 공정의 복잡함을 방지할 수 있으며, 또한, 리페어가 수행되는 동안에 반도체 칩의 손상이 초래되는 것을 방지할 수 있다. 게다가, 솔더 볼이 없는 상태로 패키지를 제조하는 바, 그 제조비용을 낮출 수 있다.

(실시예)

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 솔더 볼 필름을 이용한 볼 그리드 어레이 타입 패키지의 실장 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 여기서, 볼 그리드 어레이 타입 패키지는 편의상 박스 형상으로 나타낸다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 공지된 공정을 통해 솔더 볼을 부착시키지 않은 상태로 볼 그리드 어레이 타입의 패키지(40)를 제작하고, 아울러, 종·횡 등간격으로 솔더 볼들(23)이 삽입·고정된 솔더 볼 필름(30)을 제작한다.

여기서, 상기 솔더 볼 필름(30)은 열에 강한 특성을 갖는 절연필름(21)과, 상기 절연필름(21)에 삽입·고정된 솔더 볼들(24) 및 상기 솔더 볼(24)을 고정시키기 위해서 상기 절연필름(21)의 상·하부면에 각각 형성된 금속 패턴, 예컨데, 구리 패턴으로 이루어진 랜드(22a)로 구성되며, 상기 절연필름(21)의 두께는 상기 솔더 볼(24) 직경의 1/6∼1/8 정도이다.

자세하게, 도 3a 내지 도 3c는 상기한 솔더 볼 필름의 제조방법을 설명하기 위한 단면도로서, 먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상·하부면에 구리 박막(22)이 부착된 절연필름(21)을 마련하고, 이 절연필름(21)에 압력을 가하여 그 두께를 얇게 만든다. 그런다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 구리 박막에 대한 식각 공정을 행하여 절연필름(21)의 상·하부면에 솔더 볼들이 삽입될 영역들을 한정하는 랜드(22a)를 형성한 상태에서, 솔더 볼들이 삽입될 절연필름 부분에 홀(23)을 형성하고, 이어서, 상기 랜드(22a)에 니켈 도금 및 금 도금을 차례로 행한다. 그리고나서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 절연필름(21)의 홀들 내에 각각 솔더 볼(24)을 삽입시켜, 솔더 볼 필름(30)을 완성한다.

도 4는 본 발명에 따른 솔더 볼 필름의 평면도로서, 도시된 바와 같이, 솔더볼들(24)은 절연필름(21)에 종·횡 등간격으로 삽입·배치되며, 랜드(22a)에 의해 고정된다.

계속해서, 도 2b에 도시된 바와 같이, PCB(20)의 패드(11) 상에 솔더 크림(31), 즉, 납을 도포한 후, 이러한 PCB(20)의 상부에 전술한 솔더 볼 필름(30)을 배치시킨 상태에서, 상기 솔더 크림(31)을 매개로해서 상기 솔더 볼 필름(30)의 솔더 볼들(24)과 PCB(20)의 패드들(11)간을 1:1로 대응되게 접속시킨다.

다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 솔더 볼 필름(30)의 솔더 볼들(24) 표면 상에 솔더 크림(31)을 도포한 후, 이 상부에 솔더 볼의 부착없이 제작된 볼 그리드 어레이 타입 패키지(40)를 배치시킨 상태에서, 솔더 머신(solder machine)을 이용하여 상기 패키지(40)를 열압착시킴으로써, 상기 솔더 크림(31)을 매개로해서 패키지(40)의 전극 단자(도시안됨)와 솔더 볼 필름(30)의 솔더 볼(23)간을 전기적으로 접속시켜, 상기 볼 그리드 어레이 타입 패키지의 실장을 완료한다.

이러한 방법으로 볼 그리드 어레이 타입 패키지(40)를 실장한 경우, 그 리페어시, 도 5에 도시된 바와 같이, 패키지(40)와 솔더 볼 필름(30)이 분리되며, 아울러, 솔더 볼 필름(30)과 PCB(20)도 분리된다. 따라서, 상기 패키지(40)의 전극 단자에 솔더 볼이 잔류되지 않을 뿐만 아니라, PCB(20)의 패드(11) 상에도 솔더 볼이 잔류되지 않으며, 그래서, 불필요하게 잔류된 솔더 볼의 제거에 기인하는 공정의 복잡함을 방지할 수 있게 되고, 또한, 솔더 볼의 제거 과정에서 야기될 수 있는 칩의 손상도 방지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 볼 그리드 어레이 타입 패키지를 솔더 볼이 부착되지 않은 상태로 제작하고, 이러한 패키지를 솔더 볼들이 삽입·고정된 솔더 볼 필름을 이용하여 PCB에 부착시킴으로써, 리페어 및 재실장 공정의 용이성을 확보할 수 있고, 특히, 리페어 공정에서 유발될 수 있는 반도체 칩의 손상을 방지할 수 있는 바, 패키지의 신뢰성도 향상시킬 수 있다. 게다가, 솔더 볼이 부착되지 않은 상태로 볼 그리드 어레이 패키지를 제작하기 때문에, 상기 패키지의 제조에 필요한 제조비용도 절감할 수 있다.

기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (4)

1. 볼 그리드 어레이 타입 패키지의 실장 방법으로서,

   상기 볼 그리드 어레이 타입 패키지는 전기적 접속 수단으로서 기능하는 솔더 볼을 부착하지 않은 상태로 제작하고, 상기 솔더 볼들이 부착될 패키지 영역들에 대응해서 솔더 볼들이 삽입·고정된 솔더 볼 필름을 개재해서 상기 패키지를 인쇄회로기판에 전기적으로 접속시키는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 타입 패키지의 실장 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 솔더 볼 필름은,

   절연필름과, 상기 절연필름에 종·횡 등간격으로 삽입·고정된 솔더 볼들 및 상기 솔더 볼을 고정시키기 위해서 상기 절연필름의 상·하부면에 각각에 패턴의 형태로 형성된 금속 재질의 랜드로 구성되는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 타입 패키지의 실장 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 절연필름의 두께는 상기 솔더 볼 직경의 1/6∼1/8 정도인 것을 특징으로 하는 볼 그리그 어레이 타입 패키지의 실장 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 랜드는 니켈 도금 및 금 도금이 차례로 행해진 구리 패턴인 것을 특징으로 하는 볼 그리그 어레이 타입 패키지의 실장 방법.