KR19980025624A - 볼 그리드 어레이 반도체 패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 볼 그리드 어레이 반도체 패키지에 관한 것으로, 입/출력패드가 형성된 반도체 칩과, 그 입/출력 패드에 전기적으로 접속된 골드 볼과, 상기 골드 볼에 대응하는 면에 범프가 형성되어 그 골드 볼과 전기적으로 접속되고 상기 범프에 연결된 카파 트레이스를 포함하여 이루어진 인쇄 회로 기판과, 상기 인쇄 회로 기판의 카파 트레이스 끝단에 솔더 볼 랜드가 형성되고, 상기 솔더 볼 랜드에 전기적으로 융착되어 메인 보드로의 입/출력 기능을 하는 솔더 볼과, 상기 골드 볼이 융착된 반도체 칩의 반대면에 메인 보드로 그 반도체 칩에서 발생하는 열을 방출할 수 있도록 접착된 열전도성접착제와, 상기 열전도성접착제 부분을 제외한 반도체 칩 등을 외부의 환경으로부터 보호하기 위해 봉지한 봉지제를 포함하여 이루어져 반도체 칩의 방열 효과를 극대화 시킬 수 있는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지.
Description
본 발명은 볼 그리드 어레이 반도체 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면 반도체 칩에서 발생되는 열을 방열판 뿐만 아니라 메인 보드쪽으로도 방출시켜 반도체 칩의 방열 효과를 극대화 시킬 수 있는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지에 관한 것이다.
반도체 산업은 고도의 정보화 사회를 선도하는 첨단 핵심 산업으로서 반도체 기술력이 한나라의 국가 경쟁력을 좌우 할 만큼 그 중요성이 더욱 강조되고 있다. 이에 따라 반도체 없는 일상 생활은 상상할 수 없을 정도로 실생활에 깊이 파고들어 우리의 일상생활과 밀접한 관계를 맺고 있다. 약 50년전부터 발전해 온 반도체 산업은 개별 소자인 트랜지스터에서부터 현재는 공통기판내에 다수의 개별 소자를 집적한 집적회로로 까지 발전하였다. 더구나 현재 멀티미디어 기기의 소형 경량화 추세에 맞추어 개인용 컴퓨터나 휴대용 전화를 보다 소형 경량화하고 싶다는 요구에 따라 반도체 칩의 집적도는 커지는 반면 그 크기는 점점 소형화되고 있는 추세이다.
이러한 반도체 기술의 반달과 더불어 상기 반도체 칩을 외부 환경으로부터 보호하고, 반도체 칩의 열방출을 용이하게 하며, 메인 보드에 그 실장을 용이하게 하는 패키징 기술도 발달하였다. 초기의 패키징 기술은 반도체 칩을 금속 캔이나 세라믹 재료를 이용하였는데 이러한 금속 패키징이나 세라믹 패키징은 모두 우수한 열방출 특성을 제공하지만, 상기 방법은 고가에다 시간이 많이 소비되는 제조 기술을 필요로 한다.
한편 반도체 생산량의 증대에 따라 보다 경비를 절감하고 집적도 등을 높인 패키지가 개발되었는데 이중에서 이미 미국 특허로 개시된 플라스틱 볼 그리드 어레이 반도체 패키지(Plastic Ball Grid Array Semi-Conductor Package)가 가장 잘 알려져 있다. 플라스틱 볼 그리드 어레이 반도체 패키지는 반도체 칩을 플라스틱류의 봉지제인 EMC(Epoxy Molding Compound)로 패키징하고 그 저면에 배열하여 융착시킨 솔더 볼을 입/출력 수단으로 함으로서 가격 및 입/출력 능력에 있어서 유망한 패키징 기술로 알려져 있다.
이러한 볼 그리드 어레이 반도체 패키지류는 그 입/출력 수단이 저면에 배열된 솔더 볼이기 때문에 네변에 리드(Lead)를 배열한 패키지류보다 그 입/출력 핀수를 극대화할 수 있으며, 또한 리드가 제거됨으로서 패키지의 면적을 소형화 할 수 있으며 패키지 내부의 회로 길이 등이 더욱 짧아 짐으로서 전기적 성능이 대폭 향상 되는 장점이 있다.
상기 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 저렴한 가격과 상기 잇점에 의해 볼 그리드 어레이 반도체 패키지는 현재 많은 반도체 칩의 패키징 형식이 되고 있다.
그러나, 종래 볼 그리드 어레이 반도체 패키지는 열방출 특성이 비교적 불량한 문제점이 있다. 이는 더 많은 전력을 사용해서 상당한 열을 발생하는 새로운 세대의 반도체 칩에는 사용하기 곤란하다는 것이다.
최근의 개발에서는 상기한 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 열방출 능력을 높이기 위해 방열판을 포함한 패키지가 출시되고 있는데, 도 1A 및 도 1B는 종래의 방열능력을 향상시킨 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 나타낸 단면도 및 저면도이다.
도 1A에 도시된 바와 같이 반도체 칩(100')은 방열판(400')에 접착제(150')로 접착되어 있으며 카파 트레이스(310')가 적층된 인쇄 회로 기판(300')에 상기 반도체 칩(100')의 입/출력 패드(110')가 전도성 와이어(170')로 연결되어 있다. 또한 상기 인쇄 회로 기판(300')의 카파 트레이스(310')는 솔더 볼이라는 입/출력 수단에 연결되어 있으며 상기 반도체 칩(100')과 전도성 와이어(170') 등을 외부의 환경으로부터 보호하기 위해 봉지제(500')로 봉지된 형태를 하고 있다.
도 1B는 상기 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 저면을 나타낸 저면도로서 중앙부에 반도체 칩(100')을 봉지제(500')로 봉지한 영역이 형성되어 있으며, 상기 봉지한 영역 주변으로 다수의 솔더 볼(700')이 전면에 2차원적으로 배열되어 있음을 볼 수 있다. 도 1C는 상기 볼 그리드 어레이 반도체 패키지가 메인 보드(900')에 실장된 것을 나타낸 단면도로서 그 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 솔더 볼(700')이 메인 보드(900')의 소정 영역에 융착되어 실장된다.
이러한 볼 그리드 어레이 반도체 패키지는 반도체 칩 및 인쇄 회로 기판의 한면에 방열판을 접착함으로서 열방출이라는 점에서는 종래 볼 그리드 어레이 반도체 패키지에 비해 상당히 개량된 것이지만, 여전히 열방출이라는 점에서 다음과 같은 몇가지 문제점을 가지고 있다.
첫째 방열판이 인쇄 회로 기판의 상면에만 접착 됨으로서 반도체 칩에서 발생된 열이 상기 방열판으로만 전도된다. 그러나 상기 방열판은 금속재이고, 인쇄 회로 기판은 플라스틱류이기 때문에 그 열팽창계수는 확연히 다르다. 따라서 상기 방열판과 인쇄 회로 기판은 열적스트레스에 의해 서로 휘어져버리기 쉽고 심하면 볼 그리드 어레이 반도체 패키지와 메인 보드 사이의 전기적 접속이 열적 피로에 의해 끊어진다. 또한 상기 열팽창 계수의 차이는 상기 방열판과 반도체 칩 사이의 계면이 박리되는 현상을 불러 일으키며 이로서 상기 인쇄 회로 기판과 본딩된 전도성 와이어가 반도체 칩의 입/출력 패드에서 끊기는 현상도 발생한다. 실제로 상기 반도체 칩의 열은 메인 보드쪽으로도 상당한 양이 방출되는데 반도체 칩의 입장에서 상기 메인 보드는 대단히 큰 열용량을 가진 힛레저버(Heat Reservoir)로 볼 수 있는 것이다.
둘째로 상기 방열판이 열방출에 대해 충분한 표면적을 확보해야 함으로서 비교적 두꺼워야 하는데 이렇게 되면 종래의 볼 그리드 어레이 반도체 패키지는 무겁고 부피가 큰 패키지가 되는 것이다. 더우기 상기 인쇄 회로 기판의 두께는 0.6~1.0㎜에 제한 된 크기를 가짐으로 인쇄 회로 기판의 두께가 더 얇아 질 경우 뒤틀리기 쉬어 종래 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 메인 보드에 실장하기가 매우 곤란해지는 문제점이 있는 것이다.
이러한 종래 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 열방출 능력, 중량 및 두께는 현재의 수많은 무선 전화기, 휴대용 게임기, 노트북 컴퓨터등의 시장에서 제기되고 있는 더 얇고 가벼운 패키지에 대한 수요의 증가에 부응할 수 없는 것이 현실이며, 따라서 열방출 능력이 뛰어나며 소형 경량이고 또한 저가의 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 생산하는 기술이 개발되어야 한다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 반도체 칩에서 발생되는 열을 방열판 뿐만 아니라 메인 보드쪽으로도 방출시켜 방열 효과를 극대화 시킬 수 있는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 제공하는데 있다.
도 1A는 종래의 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 도시한 단면도이다.
도 1B는 종래의 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 나타낸 저면도이다.
도 1C는 종래의 볼 그리드 어레이 반도체 패키지가 메인 보드에 실장된 것을 나타낸 단면도이다.
도 2A는 본 발명의 제 1실시예인 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 2B는 제 1실시예에 의한 볼 그리드 어레이 반도체 패키지가 메인 보드에 실장된 것을 나타낸 단면도이다.
도 3A는 본 발명의 제 2실시예인 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 3B는 제 2실시예에 의한 볼 그리드 어레이 반도체 패키지가 메인 보드에 실장된 것을 나타낸 단면도이다.
도 4A는 본 발명의 제 3실시예인 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 4B는 본 발명의 제 4실시예인 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 나타낸 단면도이다.
*도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100; 반도체 칩(Semi-Conductor Chip)
110; 입/출력 패드(I/O Pad)
200; 골드 볼(Gold Ball)
300; 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board)
310; 카파 트레이스(Copper Trace)
320; 범프(Bump)
400; 방열판(Heat Spreader)
500; 봉지제(Encapsulation Material)
600; 열 전도성 접착 테이프(Therma Conductive Adhesive)
700; 솔더 볼(Solder Ball)
710; 솔더 볼 랜드(Solder Ball Land)
800; 이방성 전도 필름(Anisotropic Conductive Film)
900; 메인 보드(Main Board)
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 볼 그리드 어레이 반도체 패키지의 구성은, 일면에 입/출력 패드가 형ㅇ성되어 각종 전기 신호를 입/출력 하는 반도체 칩과, 상기 입/출력 패드에 융착 수단에 의해 전기적 접속된 골드 볼과, 상기 골드 볼에 대응하는 면에 범프가 형성되어 융착 수단에 의해 그 골드 볼과 전기적으로 접속되고 상기 범프에 연결되어 방사상으로 뻗은 카파 트레이스를 포함하여 이루어진 인쇄 회로 기판과, 상기 인쇄 회로 기판의 카파 트레이스 끝단에 솔더 볼 랜드가 형성되고, 상기 솔더 볼 랜드에 전기적으로 융착되어 메인 보드로 입/출력 단자기능을 하는 솔더 볼과, 상기 골드 볼이 융착된 반도체 칩의 반대면에 메인 보드로 그 반도체 칩에서 발생하는 열을 방출할 수 있도록 접착된 열 전도성 접착 테이프와, 상기 열 전도성 접착 테이프 부분을 제외한 반도체 칩과 볼 등을 외부의 환경으로부터 보호하기 위해 봉지한 봉지제를 포함하여 이루어진 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 메인 보드로 반도체 칩에서 발생하는 열을 방출할 수 있도록 접착된 열 전도성 접착 테이프 상에는 금속성의 방열판과 열 전도성 접착 테이프를 차례로 더 접착하여 본 발명의 목적을 달성할 수도 있다.
또한, 상기 입/출력 패드에 골드 볼을 전기적으로 접속하는 융착 수단은 이방성 전도 필름을 이용하여 본 발명의 목적을 달성할 수도 있다.
이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명에 의한 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 용이하게 실시 할수 있을 정도로 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2A는 본 발명의 제 1실시예인 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 나타낸 것이다.
각종 전기적 기능을 수행하기 위해 수많은 회로소자가 적층된 반도체 칩(100)에는 그 전기적 신호의 입/출력 통로인 입/출력 패드(110)가 반도체 칩(100)의 표면에 형성되어 있고, 상기 입/출력 패드(110)에는 골드 볼(200)이 융착되어 있으며, 상기 골드 볼(200)은 범프(320), 카파 트레이스(310) 등이 형성된 인쇄 회로 기판(300)에 융착되어 있음을 볼 수 있다.
상기한 융착 수단은 플립칩 기술(Flip Chip Technique)로 널리 주지된 방법에 의해 당업자에 의해 용이하게 실시될 수 있다. 여기서 상기 플리칩 기술은 간단히 설명하면, 반도체 칩(100)을 뒤집어서 상기 반도체 칩(100)의 입/출력 패드(110) 부분을 인쇄 회로 기판(300)의 미러 이미지 접촉점(Contacts Point of Mirror Image)에 본딩(Bonding 또는 Attaching이락도 함)시키는 것이다. 상기 미러 이미지 접촉점으로 가장 많이 이용되는 패드(Pad) 또는 범프(320)는 구리(Cu) 또는 구리/주석(Cu/Sn)의 합금도체를 많이 사용한다.
여기서 본 발명에 이용된 것과 같이 주로 전기 전도성이 양호하고 접촉 저항이 작은 골드 볼(200)이 상기 반도체 칩(100)의 입/출력 패드(110)와 펌프(320) 사이에 접착수단으로서 많이 이용되며 애초에 상기 반도체 칩(100) 또는 인쇄 회로 기판(300) 중 한면에 상기 골드 볼(200)을 위치시켜 놓고 본딩을 실시할 수 있다. 한편 상기 본딩 방법은 여러가지 기술이 알려져 있으며 대표적으로 열압착 본딩(Thermocompression Bonding) 방법, 초음파 본딩(Ultrasonic Bonding) 방법, 솔더 본딩(Solder Bonding) 방법과 다음에 후술할 이방성 전도 필름(800)(ACF;Anisotropic Condutive Film)을 이용한 본딩 방법이 있다.
전술한 바와 같이, 상기 골드 볼(200)에 본딩되는 인쇄 회로 기판(300)의 영역에는 범프(320) 및 카파 트레이스(310)가 위치되어 있으며 다시 상기 카파 트레이스(310)는 인쇄 회로 기판(300)의 외측으로 방사상 뻗어 형성되어 있다. 상기 범프(320)는 반도체 칩(1000의 입/출력 패드(110) 갯수만큼 형성되어 있으며, 상기 범프(320)에 연결된 카파 트레이스(310)는 서로 전기적으로 도통하지 않도록 긴 실모양으로 인쇄 회로 기판(300)에 적층되어 있고, 그 끝단에는 인쇄 회로 기판(300)의 하단면에 형성된 각각의 솔더 볼(700) 랜드(710)에 연결되어 있다. 여기서 상기 범프(320)에 연결된 카파 트레이스(310)와 인쇄 회로 기판(300)의 하단면에 형성된 카파 트레이스(310)의 연결수단은 전도성비아홀(Conductive Via Hole; 도면에 도시되지 않음)을 뚫어서 상호 연결 시킬 수도 있고, 상기 범프(320)에 연결된 카파 트레이스(310)에서부터 인쇄 회로 기판(300)의 표면을 따라 하단면에 형성된 솔더 볼 랜드(710)까지 연장하여 형성할 수도 있는 것이다.
상기 솔더 볼랜드(710)에는 반도체 칩(100)과 메인 보드(900)간의 신호 입/출력 수단인 솔더 볼(700)이 리플로우(Reflow) 등의 방법으로 융착되어 있고, 상기 인쇄 회로 기판(300)의 상면에는 반도체 칩(100)에서 전기적 상호 작용에 의해 발생되는 열을 외부로 방출하기 위해 방열판(400)이 접착되어 있으며 이러한 방열판(400)의 재료는 보통 구리합금 물질을 사용한다.
또한 상기 반도체 칩(100)을 외부 환경으로부터 보호하기 위해 실시하는 봉지는 반도체 업계에서 봉지제(500)로 가장 많이 사용되는 EMC(Epoxy Molding Compound)를 사용하여 실시하며 이때 상기 반도체 칩(100)의 일면 즉, 그 하단면은 봉지하지 않고 나머지 부분들만을 봉지하였다. 여기서 상기 반도체 칩(100)의 일면을 노출시킨체 봉지하는 방법은 널리 주지된 사실로 당업자가 용이하게 실시할 수 있을 것이다
상기 봉지되지 않은 반도체 칩(100)의 하단면은 솔더 볼(700) 높이로 열전도성이 아주 양호한 열 전도성 접착 테이프(600)를 붙임으로서 메인 보드(900)에 상기 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 실장해서 사용할 때 상기 열 전도성 접착 테이프(600)를 통해 메인 보드로 반도체 칩(100)의 열이 방출 되도록 하기 위함이다.
도 2B는 상기 제 1실시예에 의한 볼 그리드 어레이 반도체 패키지가 메인 보드에 실장된 것을 나타낸 단면도로서 메인 보드(900)의 소정의 영역에 솔더 볼(700)이 융착되어 있으며 전술한 열 전도성 접착 테이프(600)는 반도체 칩(100)의 일면과 메인 보드(900) 사이에 접착됨으로서 반도체 칩(100)에서 발생되는 열을 열용량이 대단히 큰 메인 보드(900)로 직접 방출할 수 있도록 하였다.
도 3A는 본 발명의 제 2실시예인 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 나타낸 단면도이다.
반도체 칩(100)의 일면에 열방출 효과를 더욱 극대화하기 위해 열 전도성 접착 테이프(600) 상에 방열판(400)을 접착한 후, 그 표면에 다시 열 전도성 접착 테이프(600)를 더 접착한 구조를 보이고 있다. 여기서 상기 방열판(400)의 재질은 열전도성이 우수한 구리합금 등의 재질로 하며 그 크기는 솔더 볼(700)에 접속되어 도통되지 않을 정도로 해서 최대의 크기로 제작하여 메인 보드(900)에 접착되는 면적을 최대로 한다. 이렇게 메인 보드(900)에 접착되는 면적을 최대로 함으로서 반도체 칩(100)에서 발생되는 열을 최대한 많이 방출 시킬 수 있는 잇점이 있다.
도 3B는 상기 제 2실시예에 의한 볼 그리드 어레이 반도체 패키지가 메인보드(900)에 실장된 것을 나타낸 단면도로서 메인 보드(900)의 소정의 영역에 솔더 볼(700)이 융착되어 있고, 반도체 칩(100)의 저면에 열 전도성 접착 테이프(600), 방열판(400), 열 전도성 접착 테이프(600)가 차례로 접착되어 메인 보드(900)에 직접 접착되어 있는 것을 볼 수 있으며 상기 메인 보드(900)에 접착된 방열판(400)을 통하여 반도체 칩(100)로부터의 열이 메인 보드(900)로 바로 방출될 수 있음을 알 수 있다.
도 4A는 본 발명의 제 3실시예인 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 나타낸 단면도이다.
여기서, 전술한 바와 같이 반도체 칩(100)의 입/출력 패드(110)와 인쇄 회로 기판(300)상에 형성되어 있는 펌프(320) 및 카파 트레이스(310)를 융착하는 수단을 골드 볼(200)을 그 사이에 위치시켜 놓고 플립칩 기술을 사용한다고 하였다. 여기서 상기 골드 볼(200)을 상기 두 소재 즉, 반도체 칩(100)의 입/출력 패드(110)와 인쇄 회로 기판(300) 상의 범프(320)에 본딩하는 방법은 일반적으로 열압착 본딩, 초음파 본딩, 솔더 본딩 방법을 이용하지만 이러한 방법들은 열, 압력, 초음파등을 동시에 제공하는 장비와 더불어 그 본딩시간이 많이 소비됨으로서 번거로운 점이 있다.
따라서 선택적으로 전도성 영역을 갖는 이방성 전도 피름(800)을 이용하여 상기 본딩을 용이하게 한 것이 도 4A에 도시된 것이다.
먼저 상기 이방성 전도 필름(800)의 구조 및 성질에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다.
이방성 전도 필름(800)의 구조를 일반적인 접착필름과 전도용금속알갱이가 혼합된 것으로 상기 접착필름의 두께는 약 50㎛ 정도로 전도용금속알갱이의 지름은 약 5㎛ 정도 이다. 또한 상기 전도용금속알갱이의 표면은 얇은 폴리머(Polymer)로 코팅되어 있다. 이러한 구성을 하는 이방성 전도 필름(800)의 소정의 영역에 열압력을 가하게 되면 열로 인해 그 부분의 전도용금속알갱이의 폴리머가 녹게되어 전도성을 갖게 되고 그 외의 부분은 확실한 절연성을 유지하는 특성을 가지고 있기 때문에 이러한 이방성 전도 필름(800)은 현재 TAB(Tape Automated Bonding)의 OLB(Outer Lead Bonding)용이나 COG(Chip On Glass)용으로 상업화되어 널리 사용중에 있는 물질이기도 하다.
이와 같은 특성의 이방성 전도 필름(800)을 상기 반도체 칩(100)의 입/출력 패드(110)와 인쇄 회로 기판(300) 간의 본딩 수단에 응용하는 경우, 먼저 인쇄 회로 기판(300)의 범프(320) 영역에 상기 이방성 전도 필름(800)을 접착시키고 다음에 골드 볼(200)이 접착된 반도체칩(100)을 가압함으로서 빠른 시간안에 쉽게 인쇄 회로 기판(300)의 범프(320)에 접착시킬 수 있는 것이다.
도 4B는 상기한 이방성 전도 필름(800)을 응용한 본 발명의 제 4실시예인 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 나타낸 단면도이다. 반도체 칩(100)의 저면에 열 전도성 접착 테이프(600)와 방열판(400) 그리고 열 전도성 접착 테이프(600)를 차례로 접착시킨 구조이며 상기 반도체 칩(100)의 입/출력 패드(110)와 인쇄 회로 기판(300)의 범프(320) 사이에 이방성 전도 필름(800)을 삽입하여 접착시킨 것이 특징이다.
이상에서와 같이 본 발명에 의한 볼 그리드 어레이 반도체 패키지는, 반도체 칩의 입/출력 패드를 인쇄 회로 기판의 범프에 플립칩기술을 이용하여 본딩시키고, 반도체 칩의 일면에 열 전도성 접착 테이프나 방열판을 접착시켜 메인 보드에 상기 볼 그리드 어레이 반도체 패키지가 실장되었을 때 반도체 칩의 열이 그 열 전도성 접착 테이프나 방열판을 통해 열용량이 대단히 큰 인쇄 회로 기판으로 직접 방출됨으로서 반도체 칩의 방열 효과를 극대화 시킬 수 있는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지를 제공하는 것이다.
Claims (5)
- 일면에 입/출력 패드가 형성되어 각종 전기 신호를 입/출력 하는 반도체 칩과, 살기 입/출력 패드에 전기적으로 접속된 골드 볼과, 상기 골드 볼에 대응하는 면에 범프가 형성되어 융착 수단에 의해 그 골드 볼과 전기적으로 접속되고 상기 범프에 연결되어 방사상으로 뻗은 카파 트레이스를 포함하여 이루어진 인쇄 회로 기판과, 상기 인쇄 회로 기판의 카파 트레이스 끝단에 솔더 볼 랜드가 형성되고, 상기 솔더 볼 랜드에 전기적으로 융착되어 메인 보드로의 입/출력 단자기능을 하는 솔더 볼과, 상기 골드 볼이 융착된 반도체 칩의 반대면에 메인 보드로 그 반도체 칩에서 발생하는 열을 직접 방출할 수 있도록 접착된 열전도성접착제와, 상기 열전도성접착제 부분을 제외한 반도체 칩과 골드 볼 등을 외부의 환경으로부터 보호하기 위해 봉지한 봉지제를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 볼 그리도 어레이 반도체 패키지.
- 청구항 1에 있어서, 상기 메인 보드로 반도체 칩에서 발생하는 열을 방출할 수 있도록 접착된 열전도성접착제 상에 방열판과 열전도성접착제를 차례로 더 접착하여 이루어진 것을 특징으로하는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지.
- 청구항 1 또는 청구항 2중 어느 한 항에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판의 범프에 골드 볼을 전기적으로 접속하는 융착 수단은 이방성 전도 필름인 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지.
- 청구항 1에 있어서, 상기 열전도성접착제는 솔도볼과는 접촉하지 않은 정도이고, 반도체 칩 보다는 충분히 크게 형성된 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지.
- 청구항 2에 있어서, 상기 반도체 칩에 순차적으로 접착된 열전도성접착제, 방열판, 열전도성접착제는 솔더볼과는 접촉하지 않을 정도이고, 반도체 칩 보다는 충분히 크게 형성된 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 반도체 패키지.
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|---|---|---|---|---|
| KR100448952B1 (ko) * | 2000-12-25 | 2004-09-18 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 반도체 모듈 |
| KR100618881B1 (ko) * | 2005-01-05 | 2006-09-01 | 삼성전자주식회사 | 열방출 효율을 증대시킨 반도체 패키지 및 그 제조방법 |
| KR100668809B1 (ko) * | 2000-06-30 | 2007-01-16 | 주식회사 하이닉스반도체 | 웨이퍼 레벨 패키지 |
| KR100823697B1 (ko) * | 2007-05-28 | 2008-04-21 | 삼성전자주식회사 | 방열 부재, 이의 제조 방법, 이를 이용한 반도체 모듈 및이의 제조 방법 |
| KR100963207B1 (ko) * | 2006-06-20 | 2010-06-16 | 브로드콤 코포레이션 | 집적회로 패키지에서 다이들 상의 과열점들에 대한 열적향상 |
| US8169067B2 (en) | 2006-10-20 | 2012-05-01 | Broadcom Corporation | Low profile ball grid array (BGA) package with exposed die and method of making same |
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-
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100668809B1 (ko) * | 2000-06-30 | 2007-01-16 | 주식회사 하이닉스반도체 | 웨이퍼 레벨 패키지 |
| KR100448952B1 (ko) * | 2000-12-25 | 2004-09-18 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 반도체 모듈 |
| US7002250B2 (en) | 2000-12-25 | 2006-02-21 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor module |
| KR100618881B1 (ko) * | 2005-01-05 | 2006-09-01 | 삼성전자주식회사 | 열방출 효율을 증대시킨 반도체 패키지 및 그 제조방법 |
| KR100963207B1 (ko) * | 2006-06-20 | 2010-06-16 | 브로드콤 코포레이션 | 집적회로 패키지에서 다이들 상의 과열점들에 대한 열적향상 |
| US8169067B2 (en) | 2006-10-20 | 2012-05-01 | Broadcom Corporation | Low profile ball grid array (BGA) package with exposed die and method of making same |
| KR100823697B1 (ko) * | 2007-05-28 | 2008-04-21 | 삼성전자주식회사 | 방열 부재, 이의 제조 방법, 이를 이용한 반도체 모듈 및이의 제조 방법 |
| US10636721B2 (en) | 2017-08-16 | 2020-04-28 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Semiconductor package and electronic device having the same |
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