KR20030049694A - 들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판을 포함하는 볼 그리드어레이 패키지 - Google Patents

들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판을 포함하는 볼 그리드어레이 패키지 Download PDF

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KR20030049694A
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Abstract

본 발명은 봉지부와 회로 기판의 접착 상태를 양호하게 하기 위한 들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판과 이를 이용한 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array; BGA) 패키지에 관한 것이다. 종래 기술에 따른 볼 그리드 어레이 패키지는 물리적인 충격에 의해 회로 기판과 봉지부가 분리되는 현상(delamination)이 발생된다. 따라서 외부 환경에 의해 봉지부 내부에 구비된 반도체 칩, 와이어 및 그 와이어 본딩부의 손상이 발생될 수 있으므로 완제품의 신뢰도가 저하된다.
본 발명에 따른 회로 기판과 이를 이용한 볼 그리드 어레이 패키지는, 회로 기판에 들뜸 방지홈을 형성함으로써, 봉지부와 회로 기판간의 접착 면적이 증대되어 접착력이 증가될 수 있으므로 볼 그리드 어레이 패키지의 회로 기판 상측으로 봉지부가 들떠서 분리되는 현상이 감소될 수 있다. 따라서 습기, 충격 등과 같은 외부 환경에 의해 봉지부 내부에 구비된 반도체 칩, 와이어 및 그 와이어 본딩부 등의 손상이 감소될 수 있으므로 신뢰도가 증가될 수 있으며, 생산성이 증가될 수 있다.

Description

들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판을 포함하는 볼 그리드 어레이 패키지{Circuit board having groove for protecting delamination and ball grid array package comprising it}
본 발명은 회로 기판(circuit board)과 볼 그리드 어레이(ball grid array; BGA) 패키지에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 봉지부와 회로 기판의 접착 상태를 양호하게 하기 위한 들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판과 이를 포함하는 볼 그리드 어레이 패키지에 관한 것이다.
최근 전자기기의 소형화, 고집적화 추세에 따라, 볼 그리드 어레이 패키지는 다핀 소자 또는 고집적 집적회로(VLSI), 마이크로 프로세서(micro processor) 등의 용도로서 각광받고 있는 전자 부품이다. 이와 같은 볼 그리드 어레이 패키지에 사용되는 회로 기판으로는, 통상적으로 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB)이 사용되어 왔으나, 현재에는 반도체 패키지의 경박화에 부합되도록 수십 ㎛의 두께로 구비되는 플렉시블 회로 기판(flexible circuit board)이 주목받고 있는 실정이다.
이하, 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 볼 그리드 어레이 패키지와 회로 기판을 설명하겠다.
도 1은 종래 기술에 따른 볼 그리드 어레이 패키지의 평면도이다.
도 1과 같이, 종래 기술에 따른 볼 그리드 어레이 패키지(100)는 절연층(131)을 포함하는 회로 기판(130)의 다이 패드(139) 상에 반도체 칩(101)을 접착시켜 실장하고, 반도체 칩(101)에 형성된 본딩 패드와 회로 기판(130) 상의 배선 패턴(133)의 접속 단자(137)를 와이어(103)를 이용하여 전기적으로 접속한 후, 반도체 칩(101)과 와이어(103)를 플라스틱 수지로 몰딩시켜 봉지부(110)를 형성시킨다. 이어, 회로 기판(130)의 솔더 패드(132)에 솔더 볼(120)을 융착시킴으로써 외부 장치와의 전기적 연결이 이루어지도록 한다.
그러나 종래 기술에 따른 볼 그리드 어레이 패키지(100)는 물리적인 충격에 의해 회로 기판(130) 상측으로 봉지부(110)가 들떠서 분리되는 현상(delamination)이 발생된다. 따라서 습기, 충격 등과 같은 외부 환경에 의해 봉지부(110) 내부에 구비된 반도체 칩(101), 와이어(103) 및 그 와이어(103) 본딩부의 손상이 발생될 수 있으므로 완제품의 신뢰도가 저하될 수 있다.
본 발명의 목적은 봉지부와 회로 기판의 접착력을 증가시킬 수 있는 들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판과 이를 포함하는 볼 그리드 어레이 패키지를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 볼 그리드 어레이 패키지의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 회로 기판의 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이 패키지의 개략적인 분해도,
도 4는 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이 패키지의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
100, 200 : 볼 그리드 어레이 패키지101, 201 : 반도체 칩
103, 203 : 와이어110, 210 : 봉지부
120, 220 : 솔더 볼130, 230 : 회로 기판
131, 231 : 절연층132, 232 : 솔더 패드
133, 233 : 배선 패턴235a, 235b : 솔더 마스크층
137, 237 : 접속 단자139, 239 : 다이 패드
238 : 들뜸 방지홈
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판은, 접속 단자가 포함된 배선 패턴 및 다이 패드가 상부면에 형성되고, 배선 패턴과 전기적으로 연결되는 복수개의 솔더 패드가 하부면에 형성된 절연층;과 다이 패드와 접속 단자 및 솔더 패드가 개방되도록 절연층과 배선 패턴 일부분에 도포되는 솔더 마스크층; 및 다이 패드 및 접속 단자를 둘러싸도록 상부면에 요상(凹狀)으로 형성되는 들뜸 방지홈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 들뜸 방지홈은 챔퍼링(chamfering)에 의해 형성되는 것과, 들뜸 방지홈의 형상은 사각형의 폐곡선으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판을 포함하는 볼 그리드 어레이 패키지는, 접속 단자가 포함된 배선 패턴 및 다이 패드가 상부면에 형성되고, 배선 패턴과 전기적으로 연결되는 복수개의 솔더 패드가 하부면에 형성된 절연층과, 다이 패드와 접속 단자 및 솔더 패드가 개방되도록 절연층과 배선 패턴 일부분에 도포되는 솔더 마스크층 및 다이 패드 및 접속 단자를 둘러싸도록 상부면에 요상으로 형성되는 들뜸 방지홈을 포함하는 회로 기판;과 다이 패드에 부착되는 반도체 칩;과 반도체 칩과 접속 단자를 전기적으로 연결하는 복수개의 와이어;와 복수개의 솔더 패드에 실장되는 복수개의 솔더 볼; 및 반도체 칩, 와이어를 포함하여 회로 기판의 상부면에 구비되며, 들뜸 방지홈 내부에 형성되는 봉지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 봉지부는 들뜸 방지홈을 포함하여 형성되는 것이 바람직하다. 또한 들뜸 방지홈은 사각형의 폐곡선으로 형성되는 것과, 챔퍼링 공정에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 회로 기판의 평면도, 도 3은 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이 패키지의 개략적인 분해도, 도 4는 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이 패키지의 단면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 들뜸 방지홈(238)이 형성된 회로 기판(230)은, 접속 단자(237)가 포함된 배선 패턴(233) 및 반도체칩(201)이 부착되는 다이 패드(239)가 상부면에 형성되고, 배선 패턴(233)과 전기적으로 연결되는 복수개의 솔더 패드(232)가 하부면에 형성된 절연층(231)을 포함한다. 절연층(231)의 상부면에 형성된 다이 패드(239)와 접속 단자(237) 및 하부면에 형성된 솔더 패드(232)가 개방되도록 솔더 마스크층(235a, 235b)이 도포된다.
회로 기판(230) 상에 형성된 다이 패드(239) 및 접속 단자(237) 주변에는 요상으로 형성되는 들뜸 방지홈(238)이 형성되며, 사각형의 폐곡선으로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 들뜸 방지홈(238)은 챔퍼링 공정에 의해 형성된다. 챔퍼링 공정에서, 일련의 공정이 완료된 회로 기판(130)에는 챔퍼에 의해 압착됨으로써 소정의 홈, 즉 들뜸 방지홈(238)이 형성되며, 이 때 솔더 마스크층(235a, 235b)과 그 하부에 형성된 배선 패턴(233) 등이 손상되지 않도록 챔퍼와의 접촉 면적, 가압 시간 및 압력 등이 조절된다. 특히, 들뜸 방지홈(238)의 깊이는 0.36mm ~ 0.60mm의 두께로 구비되는 회로 기판(230)에 대해 0.15mm 이상의 깊이로 구비되는 것이 바람직하다.
더불어 본 실시예에서는 들뜸 방지홈(238)이 하나의 폐곡선으로 이루어진 사각 형상으로 구비되었으나, 회로 기판(230)의 형상 및 면적을 고려하여 직경이 다른 둘 이상의 폐곡선으로 구비될 수 있으며, 볼 그리드 어레이 패키지(200)의 배선 배열 및 반도체 칩(201) 등과 대응되어 원형, 타원형 등과 같은 또 다른 형상으로 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판을 이용한 볼 그리드 어레이 패키지를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 볼 그리드 어레이 패키지는, 상술한 들뜸 방지홈(238)이 형성된 회로 기판(230)에 구비된다. 들뜸 방지홈(238)이 형성된 회로 기판(230)은, 접속 단자(237)가 포함된 배선 패턴(233) 및 반도체 칩(201)이 부착되는 다이 패드(239)가 상부면에 형성되고, 배선 패턴(233)과 전기적으로 연결되는 복수개의 솔더 패드(232)가 하부면에 형성된 절연층(231)을 포함하며, 다이 패드(239)와 접속 단자(237) 및 솔더 패드(232)가 개방되도록 상부면과 하부면에 도포되는 솔더 마스크층(235a, 235b)이 형성된다.
들뜸 방지홈(238)은 다이 패드(239) 및 접속 단자(237)를 둘러싸도록 상부면에 요상으로 구비되며, 사각형의 폐곡선으로 형성됨으로써 후술될 봉지부(210) 내부에 위치되도록 마련된다. 이와 같은 들뜸 방지홈(238)은 챔퍼링 공정에 의해 구비될 수 있다. 더불어 본 실시예에서는 들뜸 방지홈(238)이 하나의 폐곡선으로 이루어진 사각 형상으로 구비되었으나, 회로 기판(230)의 변형 및 면적을 고려하여 직경이 다른 둘 이상의 폐곡선으로 구비될 수 있으며, 볼 그리드 어레이 패키지(200)의 배선 배열 및 반도체 칩(201) 등과 대응되어 원형, 타원형 등과 같은 또 다른 형상으로 구비될 수 있다. 특히, 들뜸 방지홈(238)의 깊이는 0.36mm ~ 0.60mm의 두께로 구비되는 회로 기판(230)에 대해 0.15mm 이상의 깊이로 구비되며, 회로 기판(230)이 손상되지 않는 범위로 조절되는 것이 바람직하다.
이와 같은 회로 기판(230)의 다이 패드(239)에는 반도체 칩(201)이 접착되며, 반도체 칩(201)과 접속 단자(237)는 와이어(203)에 의해 전기적으로 연결된다. 반도체 칩(201), 와이어(203)는 에폭시 몰딩 수지와 같은 플라스틱 봉지 수지로부터 형성된 봉지부(210)에 의해 외부 환경으로부터 보호된다. 특히, 봉지부(210)는 들뜸 방지홈(238) 내부를 봉함으로써 봉지부(210)와 회로 기판(230)간의 접촉 면적이 증대되어 접착력이 증가되도록 한다. 봉지부(210)의 형상을 결정하는 성형 금형은 종래에 사용되었던 금형을 이용하므로, 봉지부(210)의 성형 공정을 위한 추가의 장치가 구비되지 않으므로 경제적이다.
이와 같은 회로 기판(230)의 솔더 패드(232)에는 솔더 볼(220)을 융착시킴으로써 외부 장치와의 전기적 연결이 이루어지도록 한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
본 발명의 구조를 따르면 회로 기판에 들뜸 방지홈을 형성함으로써, 봉지부와 회로 기판간의 접착 면적이 증대되어 접착력이 증가될 수 있으므로 볼 그리드 어레이 패키지의 회로 기판 상측으로 봉지부가 들떠서 분리되는 현상이 감소될 수 있다.
따라서 습기, 충격 등과 같은 외부 환경에 의해 봉지부 내부에 구비된 반도체 칩, 와이어 및 그 와이어 본딩부 등의 손상이 감소될 수 있으므로 볼 그리드 어레이 패키지의 신뢰도가 증가될 수 있으며, 생산성이 증가될 수 있다.

Claims (6)

  1. 접속 단자가 포함된 배선 패턴 및 다이 패드가 상부면에 형성되고, 상기 배선 패턴과 전기적으로 연결되는 복수개의 솔더 패드가 하부면에 형성된 절연층;과
    상기 다이 패드와 접속 단자 및 솔더 패드가 개방되도록 상기 절연층과 배선 패턴 일부분에 도포되는 솔더 마스크층; 및
    상기 다이 패드 및 접속 단자를 둘러싸도록 상부면에 요상(凹狀)으로 형성되는 들뜸 방지홈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 들뜸 방지홈은 챔퍼링(chamfering) 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 들뜸 방지홈은 폐곡선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판.
  4. 제 1항에 따른 회로 기판;과
    상기 회로 기판의 다이 패드에 부착되는 반도체 칩;과
    상기 반도체 칩과 접속 단자를 전기적으로 연결하는 복수개의 와이어;
    상기 복수개의 솔더 패드에 실장되는 복수개의 솔더 볼; 및
    상기 반도체 칩, 와이어를 포함하여 상기 회로 기판의 상부면에 구비되며,상기 들뜸 방지홈 내부에 형성되는 봉지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판을 포함하는 볼 그리드 어레이 패키지.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 들뜸 방지홈은 챔퍼링 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판을 포함하는 볼 그리드 어레이 패키지.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 들뜸 방지홈은 폐곡선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 들뜸 방지홈이 형성된 회로 기판을 포함하는 볼 그리드 어레이 패키지.
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CN110876227A (zh) * 2018-09-04 2020-03-10 颀邦科技股份有限公司 挠性基板

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