KR20060092687A - 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 방법에 관한 것이다. 종래에는 솔더 볼에 크랙이 발생하였을 때 그 크랙이 안쪽으로 성장해 들어가면서 오픈 불량을 초래하는 문제점이 있었다. 본 발명은 비지에이 반도체 패키지의 볼 패드와 솔더 볼의 경계면 및 피시비의 볼 패드와 솔더 볼의 경계면을 요철형으로 형성함으로써 솔더 볼의 가장자리에 크랙이 형성될 경우에도 그 크랙이 안쪽으로 성장하는 것을 차단하여 크랙의 성장에 따른 오픈 불량을 확실하게 방지할 수 있도록 함과 아울러 볼 패드와 솔더 볼의 접합 면적이 종래 기술에 비해 감소하므로 종래 기술과 동일한 양의 솔더를 사용하였을 경우 솔더 볼의 높이가 높아지게 되어 실장 신뢰성이 향상되도록 한 것이다.

Description

비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조{BALL GRID ARRAY SEMICONDUCTOR PACKAGE AND MOUNTING METHOD THEREOF}
도 1은 종래 비지에이 반도체 패키지의 실장 상태 부분 단면도,
도 2는 도 1의 A-A선 및 B-B선 단면도,
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조의 제 1실시례를 보인 것으로,
도 3은 본 발명에 의한 비지에이 반도체 패키지의 실장 상태 부분 단면도,
도 4는 도 3의 C-C선 및 D-D선 단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조의 제 2실시례를 보인 것으로,
도 5는 본 발명에 의한 비지에이 반도체 패키지의 실장 상태를 보인 부분 단면도,
도 6은 도 5의 E-E선 및 F-F선 단면도.
도 7은 종래 기술에 의한 비지에이 반도체 패키지의 실장 구조와 본 발명에 의한 비지에이 반도체 패키지의 실장 구조를 비교한 부분 단면도,
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10: 비지에이 반도체 패키지 12,22: 볼 패드
12a,22a: 도트형 돌기 12b,22b: 링형 돌기
13: 솔더 볼 14,15: 패드 홈
14a,15a: 도트형 패드 홈 14b,15b: 링형 패드 홈
14c,15c: 충전부 C: 크랙
30: 비지에이 반도체 패키지 40: 피시비
32,42: 볼 패드 32a,42a: 원판형 돌출부
32b,42b: 도트형 홈부 33: 솔더 볼
34,44: 패드 홈 34a,35a: 원형 홈부
34b,35b: 도트형 돌기부
본 발명은 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조에 관한 것으로, 특히 솔더 볼의 크랙(Crack) 성장을 배제할 수 있어 신뢰성을 높일 수 있는 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조에 관한 것이다.
종래의 비지에이 반도체 패키지는 기판과, 이 기판 상에 탑재되는 반도체 칩과, 기판의 배선패턴과 반도체 칩의 패드를 전기적으로 연결하는 금속와이어와, 상기 기판의 하면에 형성되는 외부리드로서의 솔더 볼을 포함하여 구성된다.
도 1은 종래 비지에이 반도체 패키지의 실장 상태를 보인 단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도와 B-B선 단면도로서, 비지에이 반도체 패키지(1)는 기판(1a)과, 이 기판(1a)의 하면에 형성된 솔더 볼(1c)을 포함한다.
상기 솔더 볼(1c)을 형성함에 있어서는 상기 기판(1a) 볼 패드(1b)를 형성하여 이에 솔더 볼(1c)을 형성하며, 이러한 비지에이 반도체 패키지(1)를 피시비(PCB, Printed Circuit Board)(2)에 실장함에 있어서는 피시비 몸체(2a)에 볼 패드(2b)를 형성하고, 이 볼 패드(2b)에 상기 솔더 볼(1c)을 위치시킨 상태에서 리플로우(Reflow)시키는 것에 의해 실장하게 된다.
이때 솔더 볼(1c)의 상, 하면에는 각각 상기 볼 패드(1b,2b)가 삽입되는 패드 홈(1d,1e)이 형성된다.
그러나 종래의 피시비(2)에 형성되는 볼 패드(2b)와 솔더 볼(1c)에 형성되는 패드 홈(1e)은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 단순히 원판형으로 형성되어 있기 때문에 비지에이 반도체 패키지(1)를 피시비(2)에 실장하는 과정에서 볼 패드(2b)의 가장자리와 솔더 볼(1c)의 가장자리 사이에 열충격이나 굽힘 등의 스트레스(Stress) 등에 의해 크랙(Crack)(C)이 발생할 경우 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 이 크랙(C)이 안쪽을 향하여 더 크게 성장하여 그 부분에서 오픈(Open)되는 불량이 발생하게 되는 문제점이 있다.
즉, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 솔더 볼(1c)에 형성된 크랙(C)은 볼 패드(2b)의 상면과 솔더 볼(1c)의 패드 홈(1e)의 경계가 하나의 평면으로 형성되어 있기 때문에 가장자리에 형성된 크랙(C)이 안쪽으로 성장해나는 것을 억제할 수 없어 크랙(C)의 성장에 따른 오픈 불량이 발행하게 되는 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 볼 패드와 솔더 볼 사이의 크랙의 성장을 억제하여 불량 발생을 방지할 수 있도록 한 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조를 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 동일한 양의 솔더를 사용하였을 때 솔더 볼의 높이가 종래 기술의 솔더 볼에 비해 높아지게 되어 실장 신뢰성이 향상되도록 한 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조를 제공하려는 것이다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 기판과; 상기 기판의 하면에 형성되는 볼 패드 및; 상기 볼 패드에 형성되는 솔더 볼을; 포함하는 비지에이 반도체 패키지에 있어서, 상기 볼 패드와 솔더 볼의 경계면을 요철형으로 형성하여서 됨을 특징으로 하는 비지에이 반도체 패키지를 제공한다.
상기 볼 패드는 복수개의 도트형 돌기로 형성되고, 상기 솔더 볼의 상면에는 상기 도트형 돌기에 대응하는 복수개의 도트형 패드 홈 및 상기 도트형 돌기의 사이에 충전되는 충전부가 구비된다.
상기 도트형 돌기의 외곽에는 링형 돌기가 더 구비된다.
상기 볼 패드는 원판형 돌출부와, 이 원판형 돌출부에 형성되는 복수개의 도트형 홈부로 구성되고, 상기 솔더 볼의 상면에는 상기 원판형 돌출부에 대응하는 원형 홈부 및 상기 도트형 홈부에 대응하는 도트형 돌기부가 구비된다.
또한 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 기판과, 상기 기판의 하면에 형성되는 볼 패드 및, 상기 볼 패드에 형성되는 솔더 볼을 포함하는 비지에이 반도체 패키지를, 볼 패드가 구비된 피시비에 실장하는 구조에 있어서, 상기 비지에이 반도체 패키지의 볼 패드와 솔더 볼의 경계면 및 상기 피시비의 볼 패드와 솔더 볼의 경계면을 요철형으로 형성하여 상기 솔더 볼의 가장자리에 형성된 크랙이 안쪽으로 성장하는 것을 방지하도록 구성됨을 특징으로 하는 비지에이 반도체 패키지의 실장 방법을 제공한다.
상기 비지에이 반도체 패키지의 볼 패드는 복수개의 도트형 돌기로 형성되 고, 상기 솔더 볼의 상면에는 상기 비지에이 반도체 패키지의 도트형 돌기에 대응하는 복수개의 도트형 패드 홈 및 상기 비지에이 반도체 패키지의 도트형 돌기의 사이에 충전되는 충전부가 구비되며, 상기 피시비의 볼 패드는 복수개의 도트형 돌기로 구성되고, 상기 솔더 볼의 하면에는 상기 피시비의 도트형 돌기에 대응하는 복수개의 도트형 패드 홈 및 상기 피시비의 도트형 돌기의 사이에 충전되는 충전부가 구비된다.
상기 비지에이 반도체 패키지의 볼 패드와 피시비의 볼 패드는, 각각 상기 도트형 돌기의 외곽에 형성되는 링형 돌기가 더 구비된다.
상기 비지에이 반도체 패키지의 볼 패드는 원판형 돌출부와, 이 원판형 돌출부에 형성되는 복수개의 도트형 홈부로 구성되고, 상기 솔더 볼의 상면에는 상기 비지에이 반도체 패키지의 원판형 돌출부에 대응하는 원형 홈부 및 상기 비지에이 반도체 패키지의 도트형 홈부에 대응하는 도트형 돌기부가 구비되며, 상기 피시비의 볼 패드는 원판형 돌출부와, 이 원판형 돌출부에 형성되는 복수개의 도트형 홈부로 구성되고, 상기 솔더 볼의 하면에는 상기 피시비의 원판형 돌출부에 대응하는 원형 홈부 및 상기 피시비의 도트형 홈부에 대응하는 도트형 돌기부가 구비된다.
이하, 본 발명에 의한 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조를 첨부 도면에 도시한 실시례에 따라서 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조의 제 1실시례를 보인 것으로, 도 3은 본 발명에 의한 비지에이 반도체 패키지의 실장 상태 부분 단면도이고, 도 4는 도 4의 C-C선 및 D-D선 단면도이다.
도 3에서 10은 본 발명에 의한 비지에이 반도체 패키지를 보인 것으로, 기판(11)과, 이 기판(11)의 하면에 형성되는 솔더 볼(13)을 포함하여 구성되며, 20은 본 발명에 의한 피시비이다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 기판(11)의 하면에는 볼 패드(12)가 구비되고, 상기 피시비(20)를 구성하는 피시비 몸체(21)의 상면에는 볼 패드(22)가 구비되고, 상기 솔더 볼(13)의 상, 하면에는 상기 볼 패드(12,22)에 대응하는 패드 홈(14,15)이 구비된다.
상기 볼 패드(12,22)와 패드 홈(14,15)의 경계면은 요철형으로 형성된다.
상기 볼 패드(12,22)은 복수개의 도트형(Dot type) 돌기(12a,22a)를 포함하며, 상기 패드 홈(14,15)은 상기 도트형 돌기(12a,22a)에 대응하는 도트형 패드 홈(14a,15a)이 구비된다.
또한 상기 복수개의 도트형 돌기(12a,22a)의 외곽에 링형(Ring type) 돌기(12b,22b)를 구비하는 것이 바람직하다.
이 경우 상기 솔더 볼(13)에는 링형 돌기(12b,22b)에 대응하여 링형 패드 홈(14b,15b)이 형성된다.
상기 솔더 볼(13)의 상면에 형성되는 패드 홈(14)은 볼 패드(12)에 솔더 볼(13)을 형성하는 과정에서 상기 볼 패드(12)에 대응하여 형성되며, 상기 솔더 볼(13)의 하면에 형성되는 패드 홈(15)은 비지에이 반도체 패키지(10)를 피시비(20)에 실장하기 위하여 솔더 볼(13)을 리플로우시킬 때 상기 볼 패드(22)에 대응하여 형성되는 것이다.
또한 상기 비지에이 반도체 패키지(10)의 볼 패드(12)에 솔더 볼(13)을 형성하는 과정에서 솔더 볼(13)이 볼 패드(12)를 구성하는 도트형 돌기(12a)와 링형 돌기(12b) 사이에도 충전되어 충전부(14c)가 형성되며, 비지에이 반도체 패키지(10)를 피시비(20)에 실장하기 위하여 솔더 볼(13)을 리플로우시킬 때 솔더 볼(13)이 상기 볼 패드(22)를 구성하는 도트형 돌기(22a)와 링형 돌기(22b) 사이에도 충전되어 충전부(15c)가 형성된다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조의 제 2실시례를 보인 것으로, 도 5는 본 발명에 의한 비지에이 반도체 패키지의 실장 상태를 보인 부분 단면도, 도 6은 도 5의 E-E선 및 F-F선 단면도이다.
도 5에서 30은 본 발명에 의한 비지에이 반도체 패키지를 보인 것이고, 40은 본 발명에 의한 피시비를 보인 것이다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 기판(31)의 하면에는 볼 패드(32)가 구비되고, 상기 피시비(40)를 구성하는 피시비 몸체(41)의 상면에는 볼 패드(42)가 구비되고, 상기 솔더 볼(33)의 상, 하면에는 상기 볼 패드(32,42)에 대응하는 패드 홈(34,35)이 구비된다.
상기 볼 패드(32,42)는 원판형 돌출부(32a,42a)와, 이 원판형 돌출부(32a,42a)에 형성된 복수개의 도트형 홈부(32b,42b)로 구성되며, 상기 패드 홈(34,35)은 상기 원판형 돌출부(32a,42a)에 대응하는 원형 홈부(34a,35a)와 상기 도트형 홈부(32b,42b)에 대응하는 도트형 돌기부(34b,35b)로 구성된다.
상기 솔더 볼(33)의 상면에 형성되는 패드 홈(34)은 볼 패드(32)에 솔더 볼 (33)을 형성하는 과정에서 상기 볼 패드(32)에 대응하여 형성되며, 상기 솔더 볼(33)의 하면에 형성되는 패드 홈(35)은 비지에이 반도체 패키지(30)를 피시비(40)에 실장하기 위하여 솔더 볼(33)을 리플로우시킬 때 상기 볼 패드(42)에 대응하여 형성되는 것이다.
이하, 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조의 작용을 설명한다.
상술한 제 1실시례에 의한 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조에서는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 비지에이 반도체 패키지(10)의 기판(11) 하면에 복수개의 도트형 볼 패드(12)가 형성되고, 상기 솔더 볼(13)의 상면에는 상기 도트형 볼 패드(12)에 대응하는 도트형 패드 홈(14)이 형성된 것이므로 기판(11)의 하면에 솔더 볼(13)을 형성함에 있어서 기판(11)의 볼 패드(12)는 솔더 볼(13)의 패드 홈(14)에 삽입된 상태로 됨과 아울러 솔더 볼(13)은 기판(11)의 볼 패드(12) 사이에도 충전되어 충전부(14c)가 형성되면서 기판(11)과 솔더 볼(13)의 결합이 견고하게 이루어지게 된다.
또한 상기 피시비(20)의 피시비 몸체(21) 상면에는 복수개의 도트형 볼 패드(22)가 형성되고, 상기 솔더 볼(13)의 하면에는 상기 도트형 볼 패드(22)에 대응하는 복수개의 패드 홈(15)이 형성된 것이므로 피시비(20)에 비지에이 반도체 패키지(10)를 실장함에 있어서 피시비(20)의 볼 패드(22)는 솔더 볼(13)의 패드 홈(15)에 삽입되는 상태로 됨과 아울러 솔더 볼(13)은 피시비(20)의 볼 패드(22) 사이에도 충전되어 충전부(15c)가 형성되므로 비지에이 반도체 패키지(10)가 피시비(20)에 대하여 견고하게 실장된다.
특히 비지에이 반도체 패키지(10)를 피시비(20)에 실장하기 위하여 솔더 볼(13)을 리플로우시키는 과정에서 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 볼 패드(22)의 가장자리와 솔더 볼(13)의 가장자리 사이에 열충격이나 굽힘 등의 스트레스(Stress) 등에 의해 크랙(Crack)(C)이 발생할 경우 볼 패드(22) 사이에 채워진 충전부(15c)에 의해 크랙(C)이 안쪽으로 성장하는 것을 차단하게 되어 크랙(C)의 성장에 따른 오픈 불량을 확실하게 방지할 수 있게 되는 것이다.
또한 상술한 제 2실시례에 의한 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조에서는, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 기판(31)의 하면에는 원판형 돌출부(32a)와 복수개의 도트형 홈부(32b)를 포함한 볼 패드(32)가 구비되고, 상기 솔더 볼(33)의 상면에는 상기 원판형 돌출부(32a)와 도트형 홈부(32b)에 대응하여 원형 홈부(34a)와 도트형 돌기부(34b)를 포함한 패드 홈(34)이 형성되므로 기판(31)의 볼 패드(32)의 원판형 돌출부(32a)는 솔더 볼(33)의 원형 홈부(34a)에, 도트형 홈부(32b)에는 솔더 볼(33)의 도트형 돌기부(34b)가 삽입된 상태로 되어 기판(31)과 솔더 볼(33)의 결합이 견고하게 이루어지게 된다.
또한 상기 피시비(40)의 상면에는 원판형 돌출부(42a)와 복수개의 도트형 홈부(42b)를 포함한 볼 패드(42)가 구비되고, 상기 솔더 볼(33)의 하면에는 상기 원판형 돌출부(42a)와 도트형 홈부(42b)에 대응하여 원형 홈부(35a)와 도트형 돌기부(35b)를 포함한 패드 홈(35)이 형성되므로 피시비(40)의 볼 패드(42)의 원판형 돌출부(42a)는 솔더 볼(33)의 원형 홈부(35a)에, 도트형 홈부(42b)에는 솔더 볼(33)의 도트형 돌기부(35b)가 삽입된 상태로 되어 피시비(40)와 솔더 볼(33)의 결합이 견고하게 이루어지게 된다.
특히 비지에이 반도체 패키지(30)를 피시비(40)에 실장하기 위하여 솔더 볼(33)을 리플로우시키는 과정에서 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 볼 패드(42)의 가장자리와 솔더 볼(43)의 가장자리 사이에 열충격이나 굽힘 등의 스트레스(Stress) 등에 의해 크랙(Crack)(C)이 발생할 경우 솔더 볼(33)의 도트형 돌기부(35b)에 의해 크랙(C)이 안쪽으로 성장하는 것을 차단하게 되어 크랙(C)의 성장에 따른 오픈 불량을 확실하게 방지할 수 있게 되는 것이다.
또한 상술한 제 1실시례와 제 2실시례에 의하면 볼 패드(12,22)(32,42)와 솔더 볼(13,33)의 접합 면적이 종래 기술에 비해 감소하므로 종래 기술과 동일한 양의 솔더를 사용하였을 경우, 도 7의 (b)(c)에 도시한 바와 같이 그 솔더 볼(13,33)의 높이(H2)가 도 7의 (a)에 도시한 종래 기술에서의 솔더 볼(1c)의 높이(H1)에 비해 높아지게 되어 실장이 간편하고 용이하게 되어 실장 신뢰성이 향상된다.
이상과 같이 본 발명의 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조에 의하면, 솔더 볼의 가장자리에 크랙이 형성될 경우에도 그 크랙이 안쪽으로 성장하는 것을 차단하여 크랙의 성장에 따른 오픈 불량을 확실하게 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.
또한 본 발명의 비지에이 반도체 패키지 및 그 실장 구조에 의하면, 볼 패드와 솔더 볼의 접합 면적이 종래 기술에 비해 감소하므로 종래 기술과 동일한 양의 솔더를 사용하였을 경우 솔더 볼의 높이가 높아지게 되어 실장 신뢰성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

Claims (8)

  1. 기판과; 상기 기판의 하면에 형성되는 볼 패드 및; 상기 볼 패드에 형성되는 솔더 볼을; 포함하는 비지에이 반도체 패키지에 있어서,
    상기 볼 패드와 솔더 볼의 경계면을 요철형으로 형성하여서 됨을 특징으로 하는 비지에이 반도체 패키지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 볼 패드는 복수개의 도트형 돌기로 형성되고, 상기 솔더 볼의 상면에는 상기 도트형 돌기에 대응하는 복수개의 도트형 패드 홈 및 상기 도트형 돌기의 사이에 충전되는 충전부가 구비됨을 특징으로 하는 비지에이 반도체 패키지.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 도트형 돌기의 외곽에는 링형 돌기가 더 구비됨을 특징으로 하는 비지에이 반도체 패키지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 볼 패드는 원판형 돌출부와, 이 원판형 돌출부에 형성되는 복수개의 도트형 홈부로 구성되고, 상기 솔더 볼의 상면에는 상기 원판형 돌출부에 대응하는 원형 홈부 및 상기 도트형 홈부에 대응하는 도트형 돌기부가 구비됨을 특징으로 하는 비지에이 반도체 패키지.
  5. 기판과, 상기 기판의 하면에 형성되는 볼 패드 및, 상기 볼 패드에 형성되는 솔더 볼을 포함하는 비지에이 반도체 패키지를, 볼 패드가 구비된 피시비에 실장하는 구조에 있어서,
    상기 비지에이 반도체 패키지의 볼 패드와 솔더 볼의 경계면 및 상기 피시비의 볼 패드와 솔더 볼의 경계면을 요철형으로 형성하여 상기 솔더 볼의 가장자리에 형성된 크랙이 안쪽으로 성장하는 것을 방지하도록 구성됨을 특징으로 하는 비지에이 반도체 패키지의 실장 구조.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 비지에이 반도체 패키지의 볼 패드는 복수개의 도트형 돌기로 형성되고, 상기 솔더 볼의 상면에는 상기 비지에이 반도체 패키지의 도트형 돌기에 대응하는 복수개의 도트형 패드 홈 및 상기 비지에이 반도체 패키지의 도트형 돌기의 사이에 충전되는 충전부가 구비되며,
    상기 피시비의 볼 패드는 복수개의 도트형 돌기로 구성되고, 상기 솔더 볼의 하면에는 상기 피시비의 도트형 돌기에 대응하는 복수개의 도트형 패드 홈 및 상기 피시비의 도트형 돌기의 사이에 충전되는 충전부가 구비됨을 특징으로 하는 비지에이 반도체 패키지의 실장 구조.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 비지에이 반도체 패키지의 볼 패드와 피시비의 볼 패 드는, 각각 상기 도트형 돌기의 외곽에 형성되는 링형 돌기가 더 구비됨을 특징으로 하는 비지에이 반도체 패키지의 실장 구조.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 비지에이 반도체 패키지의 볼 패드는 원판형 돌출부와, 이 원판형 돌출부에 형성되는 복수개의 도트형 홈부로 구성되고, 상기 솔더 볼의 상면에는 상기 비지에이 반도체 패키지의 원판형 돌출부에 대응하는 원형 홈부 및 상기 비지에이 반도체 패키지의 도트형 홈부에 대응하는 도트형 돌기부가 구비되며,
    상기 피시비의 볼 패드는 원판형 돌출부와, 이 원판형 돌출부에 형성되는 복수개의 도트형 홈부로 구성되고, 상기 솔더 볼의 하면에는 상기 피시비의 원판형 돌출부에 대응하는 원형 홈부 및 상기 피시비의 도트형 홈부에 대응하는 도트형 돌기부가 구비됨을 특징으로 하는 비지에이 반도체 패키지의 실장 구조.
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