KR20030069666A

KR20030069666A - 볼 그리드 어레이 칩 고정장치

Info

Publication number: KR20030069666A
Application number: KR1020020009588A
Authority: KR
Inventors: 공형호; 김선기
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2003-08-27
Also published as: CN1440059A; CN1305123C; KR100416980B1; US20030160336A1; US6972485B2

Abstract

본 발명은 볼 그리드 어레이 칩(chip)을 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)상에 실장하기 위한 고정장치에 관한 것으로서, 인쇄회로기판상의 적소에 고정되는 관통구를 구비한 고정 박스와, 상기 고정 박스의 관통구내에 안착되므로써, 상기 인쇄회로기판과 전기적인 접속을 하게 되는 볼 그리드 어레이 칩과, 상기 볼 그리드 어레이 칩 상부면상에 접촉되도록 적층되는 방열판과, 상기 고정 박스의 상부에 고정되는 커버 및 상기 커버의 하측에 설치되어 상기 방열판을 상기 볼 그리드 어레이 칩의 장착방향으로 가압하는 가압수단을 포함하여 구성함으로써, BGA 칩을 고정하는데 있어, 솔더링 방법을 배제하였으며, 간단한 스크류 체결만으로 조립하므로 고정 및 해체가 간편하고, BGA 칩을 재사용할 수 있다.

Description

볼 그리드 어레이 칩 고정장치 {FIXING DEVICE FOR BALL GRID ARRAY CHIP}

본 발명은 볼 그리드 어레이 패키지(BGA package; Ball Grid Array package)에 관한 것으로서, 특히 볼 그리드 어레이 칩(chip)을 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)상에 실장할 때 솔더링(soldering) 공정을 거치지 않고 손쉽게 고정시킬 수 있는 볼 그리드 어레이 칩 고정장치에 관한 것이다.

이하, 인쇄회로기판을 PCB, 볼 그리드 어레이를 BGA라 칭하기로 한다.

전자, 통신산업의 발달로 말미암아, 휴대용 무선단말기, 네트웍 통신장비등 각종 전자통신기기가 널리 보급되고 있으며, 사용자의 욕구에 부응하기 위하여 그 기능은 다양화되어가고 있으며, 반면에 점차 소형화, 경박화 및 부품의 고집적화가 이루어지고 있는 추세이다.

상기와 같은 소형화 및 고집적화를 위하여는 많은 부품과 칩이 장착되는 PCB의 소형화, 고집적화가 이루어져야 하고, 이에 따라, 칩의 포장기술이 발달하고 있는 추세이다. 이러한 포장 기술로는 dip type, PLCC type, SMD type, BGA type 등으로 다양화 되어 가고 있다.

이중, dip type, PLCC type, SMD type은 칩을 PCB에 실장할 때, 솔더링 상태를 육안으로 관찰할 수 있지만, 상기 BGA type은 그렇지 못하다. 상기 BGA타입의 칩은 다이(die)와의 불필요한 패키지를 최대한 줄여서 부피를 줄일 수 있고, 특히 PCB의 한쪽면만을 사용하면 되므로 고집적화를 가능하게 할 수 있는 반면, PCB 면과 접합될 부분인 솔더 볼(solder ball)이 칩의 아랫면에 있어 실장시, 보이지 않기 때문에 다른 타입의 칩보다 PCB 패드와의 접합이 어렵다는 단점이 있다.

또한, BGA 칩을 솔더링할 때, PCB 패드에 묻어 있는 납이 적당량보다 많을 경우, BGA 칩의 핀과 핀 사이가 붙는 경우가 발생할 수 있고, 납이 적당량보다 적을 경우에는 BGA 핀과 PCB 패드 사이가 벌어져 접점을 이루지 못 할 경우가 있다. 상기와 같은 작업은 고가의 장비를 필요로 하고, 시간 역시 많이 소요되는 문제점이 발행하게 된다. 또한, 한번 사용한 BGA 칩은 제거하는 경우 장비가 필요하게 되며, 제거된 BGA 칩은 재사용이 불가능한 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 솔더링 공정을 거치지 않고 칩을 PCB상에 고정시킬 수 있는 볼 그리드 어레이 칩 고정장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 BGA 칩을 손쉽게 PCB 패드상에 전기적으로 접속시킨후 그 상태로 고정시킬 수 있도록 구성되는 볼 그리드 어레이 칩 고정장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 PCB 패드상에서 제거된후 재사용이 가능하도록 구성되는 볼 그리드 어레이 칩 고정장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 볼 그리드 어레이 칩 고정장치의 분리 사시도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 볼 그리드 어레이 칩 고정장치의 결합된 상태를 도시한 측단면도.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

10: 고정 박스 11: 관통구

12: 지지체20: BGA 칩

30: 방열판40: 커버

42: 판형 스프링50: 스크류

110: PCB

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 청구항 1항에 의하여 달성될 수 있는데, 인쇄회로기판상의 적소에 고정되는 관통구를 구비한 고정 박스와, 상기 고정 박스의 관통구내에 안착되므로써, 상기 인쇄회로기판과 전기적인 접속을 하게 되는 볼 그리드 어레이 칩과, 상기 볼 그리드 어레이 칩 상부면상에 접촉되도록 적층되는 방열판과, 상기 고정 박스의 상부에 고정되는 커버 및 상기 커버의 하측에 설치되어 상기 방열판을 상기 볼 그리드 어레이 칩의 장착방향으로 가압하는 가압수단을 포함함을 특징으로 한다.

따라서, 상기 고정 박스를 PCB상의 적소에 고정시키고, 상기 관통구상에 BGA 칩을 고정시키므로, 별도의 솔더링 작업이 필요 없다. 이때, 상기 BGA 칩의 핀들은 상기 PCB 기판에 형성된 패턴과 적절히 전기적 접속이 가능하다.

본 발명의 청구항 2항에 기술된 바와 같이, 상기 BGA 칩은 고정 박스 내부에 별도로 설치되는 소정의 지지체에 의해 위치가 고정될 수 있으며, 상기 지지체는 장착되는 BGA 칩의 크기에 따라 적절한 크기의 지지체를 삽입할 수 있다.

본 발명의 청구항 3항에 기술된 바와 같이, 커버는 상기 BGA 칩에서 발생되는 고온의 열을 외부로 방출시키기 위하여 다수의 개구를 형성시킬 수 있는데, 설치되는 가압수단의 공간적 제약을 받지 않는 한도내에서 가능하다.

또한, 본 발명에 의한 가압수단으로는 청구항 4항에 기술된 바와 같이, 소정의 판형 스프링을 사용하고 있으나, 그 이외의 코일형 스프링등을 사용하여도 무방하다. 그러나, 청구항 5항에 기재된 바와 같이, 방열판의 상부에 최대한 많이 접촉할 수 있는 가압수단이 효율적인데, 이는 방열판에서 발출되는 열을 커버의 외부로 빨리 전도시킬 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 청구항 6항 및 7항에 기술된 바와 같이, 고정 박스는 PCB상에 다수의 스크류에 의해 고정되며, 커버 역시 상기 고정 박스에 다수의 스크류 체결에 의해 고정하는 것이 바람직하다. 이는 상기 고정장치의 분해를 용이하게 하고BGA 칩의 재사용을 수월하게 도모하기 위함이다.

또한, 본 발명의 청구항 8항에 기술된 바와 같이, 고정 박스 또는/및 커버는 방열기능을 향상시키기 위하여 금속재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄, 스테인레스 스틸등을 사용할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 요소등과 같은 특정 사항들이 개시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 볼 그리드 어레이 칩 고정장치의 분리 사시도이다.

본 발명에 의한 BGA 칩 고정장치(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 인쇄회로기판(110)상의 적소에 고정되는 고정 박스(10)와, 상기 고정 박스(10)내에 위치되는 BGA 칩(20)과, 상기 BGA 칩(20)의 상부에 위치되는 방열판(heat sink)(30)과, 상기 방열판(30)의 상부에 위치하며 상기 고정 박스(10)에 고정되는 커버(40) 및 상기 커버(40)의 하부에 설치되어 상기 방열판(30)을 가압하는 가압수단으로 구성된다.

상기 고정 박스(10)는 인쇄회로기판(110)의 면이 보이도록 개방되는 관통구(11)를 가지고 있으며, 장착되는 BGA 칩(20)의 형상에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 장방형으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 고정박스(10)는 상기 인쇄회로기판(110)의 BGA 칩(20)이 설치되는 부분을 둘러싸는 위치에 설치될 수 있으며, 도 2에 도시한 바와 같이, 다수의 스크류(50)에 의해 체결될 수 있다. 따라서, 상기 고정 박스(10)의 하측 네 모서리에는 스크류 체결구멍(14)(도 2에 도시됨)을 형성시킬 수 있다.

상기 커버(40)는 상기 고정 박스(10)에 최종적으로 조립되며, 바람직하게는 상기 고정 박스(10)상에 다수의 스크류(50)에 의해 고정될 수 있다. 따라서, 상기 커버(40)의 네 모서리면상에는 스크류(50)를 관통시키기 위한 스크류 관통구멍이 형성되며, 이와 상응하는 상기 고정 박스(10)의 상부의 네 모서리면상에 역시 스크류 체결구멍이 형성될 수 있다. 상기 커버(40)는 상기 방열판(30)에서 방출되는 열은 외부로 쉽게 방열시키기 위한 구조로 형성되는데, 바람직하게는 상기 커버(40)상에 다수의 개구(41)를 형성시킬 수 있다.

한편, 상기 커버(40) 및 고정 박스(10)는 금속성 재질로 형성될 수 있는데, 상기 고정 박스(10)의 스크류 체결구멍과 커버(40)의 스크류 관통구멍은 상기 커버(40) 및 고정 박스(10) 형성시 함께 형성될 수 있다.

또한, 상기 BGA 칩(20)을 고정 박스(10) 내에서 위치 고정시키기 위하여 별도의 지지체(12)가 설치된다. 상기 지지체(12)는 금속성 재질 또는 이와 상응하는 재질로 형성될 수 있으며, 상기 고정 박스(10)내에서 착탈이 가능하다. 상기 지지체(12)는 상기 BGA 칩(20)의 핀들과 PCB(110)상의 패턴이 서로 전기적으로 접속되는 상태를 유지시켜주는 역할을 하며, 적용되는 BGA 칩(20)의 크기에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 따라서, 상기 고정 박스(10)에 적용되는 BGA 칩(20)의 크기에따라 상기 고정 박스(10)의 크기를 변경시킬 필요 없이 지지체(12)만을 교체하면 되므로 매우 효율적이다.

상기 가압수단으로는 상기 커버(40)의 하측면상에 다수의 판형 스프링(42)을 설치할 수 있는데, 상기 설치된 판형 스프링(42)은 상기 방열판(30)의 상부면상에 접촉되어 상기 BGA 칩(20)의 장착 방향쪽으로 상기 방열판(30)을 가압하게 된다. 구체적으로 상기 판형 스프링(42)은 상기 다수의 개구 사이에 형성된 면상에 설치될 수 있는데, 양단이 상기 커버(40)면상에 고정되며, 중앙이 하측으로 돌출된 아크(arc) 형상을 하고 있다. 따라서, 상기 커버(40)가 고정 박스(10)에 장착되면, 상기 아크 형상의 판형 스프링(42)은 중앙 부분이 일정 형상으로 눌리워지면서 방열판(30)을 일정 가압력으로 가압하게 된다. 이때, 상기 커버(40)의 개구(41)는 상기 커버(40)의 하측면상에 설치되는 판형 스프링(42)의 동작을 방해하지 않는 범위내에서 형성될 수 있다. 따라서, 가압수단으로 사용되는 상기 판형 스프링(42)은 방열판(30)을 가압할 뿐만 아니라 방열판(30)에서 방출되는 열을 전도시키는 역할까지 하게 된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 볼 그리드 어레이 칩 고정장치(100)의 결합된 상태를 도시한 측단면도로써, 상기 고정장치(100)의 장착순서를 살펴보면 우선, 고정 박스(10)를 PCB(110)상에 스크류(50)를 사용하여 고정시킨다. 그후, BGA 칩(20)을 고정 박스(10)내에 안착시킨후, 소정의 지지체(12)들을 사용하여 그 위치를 고정시킨다. 이때, 상기 지지체(12)는 상기 BGA 칩(20)의 핀과 PCB(110)상의 패턴을 전기적으로 접속시킨 상태를 유지시키는 역할을 하게된다. 그후, 상기 BGA 칩(20)의 상부면상에 방열판(heat sink)(30)을 올려놓고 그 상부에 커버(40)를 덮는다. 상기 커버(40)는 도 2에 도시한 바와 같이 스크류(50)에 의해 체결되며, 체결이 완료되면, 상기 커버(40)의 하측면상에 설치된 다수의 판형 스프링(42)은 상기 방열판(30)의 상부면과 접촉하면서 하측으로 가압하게 되므로써, 조립이 완료된다.

만일, 상기 BGA 칩(20)을 분리할 필요가 있을 경우, 상술한 방법을 역순으로 수행하면 간단히 PCB(110)에서 상기 BGA 칩(20)을 분리시킬 수 있다.

본 발명에 의한 BGA 칩 고정장치는 BGA 칩을 고정하는데 있어, 솔더링 방법을 배제하였으며, 간단한 스크류 체결만으로 조립하므로 고정 및 해체가 간편하고, BGA 칩을 재사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

인쇄회로기판상의 적소에 고정되는 관통구를 구비한 고정 박스;

상기 고정 박스의 관통구내에 안착되므로써, 상기 인쇄회로기판과 전기적인 접속을 하게 되는 볼 그리드 어레이 칩;

상기 볼 그리드 어레이 칩 상부면상에 접촉되도록 적층되는 방열판;

상기 고정 박스의 상부에 고정되는 커버 및;

상기 커버의 하측에 설치되어 상기 방열판을 상기 볼 그리드 어레이 칩의 장착방향으로 가압하는 가압수단을 포함함을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 칩 고정장치.
제 1항에 있어서, 상기 고정 박스 관통구 내부의 적어도 하나 이상의 모서리에는 장착되는 볼 그리드 어레이 칩의 크기에 맞게 정확한 위치 정렬을 하기 위하여 설치되는 소정의 지지체를 더 포함함을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 칩 고정장치.
제 1항에 있어서, 상기 커버는 방열판에서 방출되는 열을 효율적으로 방사시키기 위하여 다수의 개구가 형성됨을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 칩 고정장치.
제 1항에 있어서, 상기 가압수단으로는 상기 커버의 하측면상에 설치되는 적어도 하나 이상의 판형 스프링으로 하되, 상기 판형 스프링의 양단을 커버의 하부면상에 고정시키므써, 커버를 장착할 때 상기 판형 스프링의 중앙부가 상기 방열판의 상부면을 가압하도록 함을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 칩 고정장치.
제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 BGA 칩에서 발생되는 열은 방열판으로 흡수되고, 상기 방열판에 접촉된 다수의 판형 스프링을 통하여 커버 외부로 방출되도록 함을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 칩 고정장치.
제 1항에 있어서, 상기 고정 박스는 각각의 모서리에서 스크류 체결에 의해 인쇄회로기판상에 고정됨을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 칩 고정장치.
제 1항에 있어서, 상기 커버는 상기 고정 박스의 네 모서리와 스크류 체결에 의해 고정됨을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 칩 고정장치.
제 1항에 있어서, 상기 고정 박스 및/또는 커버는 열 전도효율을 높이기 위하여 금속재질로 형성함을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 칩 고정장치.