KR19990040758A

KR19990040758A - 비지에이 패키지 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR19990040758A
Application number: KR1019970061237A
Authority: KR
Inventors: 박용준
Original assignee: 김영환; 현대전자산업 주식회사
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1997-11-19
Publication date: 1999-06-05

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

반도체 소자의 패키지에 관한 것으로, 특히 비지에이(Ball Grid Array ; 이하 BGA라 칭함) 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

베이스 플레이트의 패드에 반도체 칩을 장착하고, 반도체 칩을 포함하는 베이스 플레이트의 패드부를 에폭시 수지로 봉합하는 공정으로 제조되는 BGA 패키지는 베이스 플레이트와 에폭시 수지 사이 계면에서 크랙이 발생하는 문제점이 있음.

3. 발명의 해결 방법의 요지

베이스 플레이트의 패드에 반도체 칩을 장착하고, 베이스 플레이트의 옆면까지 모두 덮히도록 에폭시 수지로 봉합하여 습기 침투 및 크랙 발생이 방지되도록 BGA 패키지를 제조함.

4. 발명의 중요한 용도

반도체 소자의 패키지 공정.

Description

비지에이 패키지 및 그 제조 방법

본 발명은 반도체 소자의 패키지(package)에 관한 것으로, 특히 BGA(Ball Grid Array) 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 방법에 의해 제조된 BGA 패키지가 실장된 단면도로써, 도면을 참조하여 종래의 BGA 패키지를 설명하고자 한다.

베이스 플레이트(base plate ; 11)의 패드(pad)부에 반도체 칩(12)을 장착시키되, 반도체 칩(12)에 형성된 범프(bump; 13)를 와이어 본딩(wire bonding) 없이 직접 C-4 공정으로 베이스 플레이트(11)에 접착시킨다. 그리고 에폭시 수지(epoxy resin ; 14)를 사용하여 반도체 칩(12)을 도 1과 같이 봉합(molding)한 후, 베이스 플레이트(11) 하부면에는 회로 기판(16)에 실장시 반도체 칩(13)과 전기적 접속이 가능하도록 솔더 볼(solder ball ; 15)을 형성하여 BGA 패키지를 완성한다.

그러나 이러한 BGA 패키지는 에폭시 수지(14)로 봉합된 부분과 베이스 플레이트(11)의 계면에서 쉽게 갈라지는 현상(delamination)이나 틈(crack)이 생기는 등 결함(17)이 발생하게 된다. 이러한 결함(17) 부분은 반도체 칩 내부로 수분이 침투할 수 있는 경로가 되는 등 특성을 떨어뜨리는 요인으로 작용하게 된다.

그러므로 본 발명에서는 이러한 에폭시 수지(14)와 베이스 플레이트(11)의 계면에서의 문제점을 해결할 수 있는 방법을 제시한다.

본 발명은 BGA 패키지의 단점인 베이스 플레이트와 몰딩된 계면의 결함 부분이 개선된 신뢰성 높은 BGA 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 BGA 패키지 및 그 제조 방법은, 반도체 소자의 BGA 패키지에 있어서, 베이스 플레이트 상부에 범프를 접착하여 장착시킨 반도체 칩과, 상기 베이스 플레이트와 반도체 칩 사이를 충진시킨 보호층과, 상기 반도체 칩을 포함하여 베이스 플레이트의 측면까지 완전히 봉합하고 있는 에폭시 수지와, 상기 베이스 플레이트 하부면에 형성된 다수의 솔더 볼로 이루어진 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

반도체 소자의 BGA 패키지 제조 방법에 있어서, 테이프 스트립에 다수의 베이스 플레이트를 형성하되, 각 베이스 플레이트의 외곽부에는 관통 홀이 뚫린 다수의 슬롯이 형성되어 있고 상기 슬롯 사이의 타이 바에 의하여 베이스 플레이트 패드부가 지지되도록 하는 단계와, 상기 각 베이스 플레이트 패드부에 반도체 칩을 장착하되, 반도체 칩에 형성된 다수의 범프를 직접 베이스 플레이트 패드부에 접착하여 장착하는 단계와, 상기 각각의 반도체 칩과 베이스 플레이트 패드부 사이에 생긴 빈공간에 보호층을 충진시키는 단계와, 에폭시 수지를 이용하여 각 반도체 칩의 봉합 공정을 실시하되, 상기 각각의 슬롯에 까지 에폭시 수지가 채워지도록 하여 상기 각 베이스 플레이트 패드부의 측면을 완전히 덮을 수 있도록 하는 단계와, 상기 각각의 베이스 플레이드 하부면에 전기적 접속을 위한 다수의 솔더 볼을 형성하고, 상기 각각의 타이 바 및 슬롯에 채워진 에폭시 수지를 절단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 방법에 의해 제조된 BGA 패키지가 실장된 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 베이스 플레이트.

도 3(a)는 도 2의 A-A를 따라 절단한 단면도.

도 3(b)는 도 3(a) 구조의 에폭시 수지 봉합 공정 후 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 BGA 패키지를 실장한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

11 및 21 : 베이스 플레이트 12 및 26 : 반도체 칩

13 및 30 : 범프 14, 32 및 32A : 에폭시 수지

15 및 41 : 솔더 볼 16 및 42 : 회로 기판

17 : 결함 부분 22 : 베이스 플레이트 패드부

23 : 베이스 플레이트 외곽부 24 : 슬롯

25 : 타이 바 31 및 43 : 보호층

40 : BGA 패키지

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 베이스 플레이트로써, 패드부에 반도체 칩을 장착한 구조를 보이고 있다.

도면에 도시된 것과 같이, 테이프 스트립(tape strip) 상에 다수개 형성되는 베이스 플레이트(21)는 반도체 칩을 장착할 수 있는 패드부(22)와 외곽부(23)로 이루어지고, 외곽부(23)에는 슬롯(24) 즉, 관통 홀이 뚫려 있다. 따라서 베이스 플레이트(21)의 패드부(22)는 슬롯(24) 사이의 타이 바(25)들에 의하여 지지된다.

도 3(a)는 본 발명에 의한 BGA 패키지 제조 방법을 설명하기 위해 도 2의 A-A를 따라 절단한 단면도이다. 베이스 플레이트(21)의 패드부(22)에 반도체 칩(26)을 장착하는 기술은, 종래의 기술과 같이 반도체 칩(26)에 형성된 범프(30)를 와이어 본딩 없이 직접 베이스 플레이트(21)의 패드부(22)에 접착시키는 C-4 공정으로 진행한다.

반도체 칩(26) 장착 후, 범프(30)의 크기로 인하여 반도체 칩(26)과 패드부(22) 사이에 생긴 빈 공간에는 소자의 보호를 위한 방편으로, 도 3(b)에 도시된 것과 같이, 폴리이미드(polyimide)와 같은 물질등을 충진(underfill)하여 보호층(31)을 형성한다. 이어서 에폭시 수지(32)를 이용한 반도체 칩(26) 봉합 공정을 실시하되, 종래의 봉합 방법과는 달리, 베이스 플레이트(21)의 외곽부(23)에 형성된 슬롯(24)의 일부분(24A)까지 덮히도록 과도 봉합(over molding)을 실시한다. 즉, 반도체 칩(26)이 장착된 베이스 플레이트(21) 패드부(22)의 측면이 완전히 덮힐 수 있도록 슬롯(24)의 일부분(24A)까지 에폭시 수지(32)를 봉함하고, 베이스 플레이트(21) 외곽부(23)쪽으로 남은 슬롯(24)의 그 나머지 부분(24B)에는 베이스 플레이트(21) 높이보다 낮은 높이로 에폭시 수지가 채워지도록 플래쉬(flash ; 32A) 부분을 형성한다.

위와 같이 형성된 구조의 베이스 플레이트(21) 하부면에는 회로 기판에 실장시 반도체 칩(26)과 전기적 접속이 가능하도록 솔더 볼을 형성하고, 트림(trim) 공정을 진행한다. 이 때 베이스 플레이트(21)의 타이 바(25)와 슬롯(24)의 플래쉬(32A) 부분을 절단하여 BGA 패키지를 완성하는데, 플래쉬(32A) 부분은 베이스 플레이트(21) 두께보다 얇게 형성되었으므로 절단이 용이하다.

도 4는 본 발명에 의한 BGA 패키지를 실장한 단면도로써, 위와 같은 제조 공정을 통하여 완성된 BGA 패키지(40)는 베이스 플레이트 하부면에 형성된 솔더 볼(41)을 회로 기판(42)에 전기적으로 접속하여 실장한다. 이 때 또 한번 PGA 패키지의 보호를 목적으로, 솔더 볼(41)의 크기로 인하여 PGA 패키지(40)의 베이스 플레이트 하부면과 회로 기판(42) 사이에 생긴 빈 공간에 폴리이미드와 같은 물질등을 사용한 보호층(43)을 채우는 공정을 추가할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고 신뢰도를 요하는 분야 즉, 항공 및 선박 장비등에 사용 가능한 BGA 패키지를 제조할 수 있으며, 특히 베이스 플레이트의 측면까지 모두 봉합하는 공정으로 진행되므로 종래의 베이스 플레이트 외곽부를 여분으로 남겨야 하는 패키지에 비해 크기가 훨씬 축소된 BGA 패키지를 제조 할 수 있다.

Claims

반도체 소자의 BGA 패키지에 있어서,

베이스 플레이트 상부에 범프를 접착하여 장착시킨 반도체 칩과,

상기 베이스 플레이트와 반도체 칩 사이를 충진시킨 보호층과,

상기 반도체 칩을 포함하여 베이스 플레이트의 측면까지 완전히 봉합하고 있는 에폭시 수지와,

상기 베이스 플레이트 하부면에 형성된 다수의 솔더 볼을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비지에이 패키지.
제 1 항에 있어서,

상기 보호층은 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 비지에이 패키지.
반도체 소자의 BGA 패키지 제조 방법에 있어서,

테이프 스트립에 다수의 베이스 플레이트를 형성하되, 각 베이스 플레이트의 외곽부에는 관통 홀이 뚫린 다수의 슬롯이 형성되어 있고 상기 슬롯 사이의 타이 바에 의하여 베이스 플레이트 패드부가 지지되도록 하는 단계와,

상기 각 베이스 플레이트 패드부에 반도체 칩을 장착하되, 반도체 칩에 형성된 다수의 범프를 직접 베이스 플레이트 패드부에 접착하여 장착하는 단계와,

상기 각각의 반도체 칩과 베이스 플레이트 패드부 사이에 생긴 빈공간에 보호층을 충진시키는 단계와,

에폭시 수지를 이용하여 각 반도체 칩의 봉합 공정을 실시하되, 상기 각각의 슬롯에 까지 에폭시 수지가 채워지도록 하여 상기 각 베이스 플레이트 패드부의 측면을 완전히 덮을 수 있도록 하는 단계와,

상기 각각의 베이스 플레이드 하부면에 전기적 접속을 위한 다수의 솔더 볼을 형성하고, 상기 각각의 타이 바 및 슬롯에 채워진 에폭시 수지를 절단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비지에이 패키지 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 보호층은 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 비지에이 패키지 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 베이스 플레이트 패드부의 측면이 완전히 덮히도록 슬롯의 패드부쪽 일부분을 에폭시 수지로 충분히 채우고 상기 슬롯의 나머지 부분은 베이스 플레이트 두께보다 얇은 두께로 채워지도록 하는 것을 특징으로 하는 비지에이 패키지 제조 방법.