KR20010060879A - 볼 그리드 어레이 패키지와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼 형태의 외부 입출력 단자가 일면에 배열되어 있는 볼 그리드 어레이(ball grid array) 패키지와 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이 패키지는, 반도체 칩, 그 반도체 칩과 와이어 본딩되는 접속 단자, 접속단자의 형성되는 외부 접속 단자, 및 반도체 칩과 본딩 와이어를 봉지하고 밑면을 제외한 접속 단자의 외주면을 봉지하는 패키지 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 그 제조 방법은, ⒜ 리드프레임에 포토 레지스트를 도포하고 도전성 금속 재질로 금속패턴과 접속 단자를 형성하는 단계와, ⒝ 집적회로가 형성된 반도체 칩을 리드프레임에 부착시키고 반도체 칩과 리드프레임의 접속단자를 와이어 본딩하는 단계와, ⒞ 반도체 칩과 본딩 와이어 및 그 접합 부위를 봉지 하도록 성형 수지로 패키지 몸체를 형성하는 단계, 및 ⒟ 리드프레임을 에칭으로 완전히 제거하고 접속 단자에 외부 접속단자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 공정 단순화를 기할 수 있고, 솔더 볼을 부착함으로서 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 도금의 패턴이 제작 가능하기 때문에 다 핀 적용에도 문제가 없는 플라스틱 볼 그리드 어레이 패키지 구현이 가능하다고 할 수 있다.

Description

볼 그리드 어레이 패키지와 그 제조 방법{Ball grid array package and manufacturing method thereof}

본 발명은 반도체 칩 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 볼 형태의 외부 입출력 단자가 일면에 배열되어 있는 볼 그리드 어레이(ball grid array) 패키지와 그 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 소자와 그에 대한 패키지 기술은 상호 부합되어 고밀도화, 고속도화, 소형화 및 박형화를 목표로 계속적인 발전을 거듭해 왔다. 패키지 구조에 있어서 핀 삽입형에서 표면실장형으로 급격히 진행되어 회로기판에 대한 실장밀도를 높여 왔으며, 최근에는 베어 칩(bare chip)의 특성을 그대로 패키지 상태에서 유지하면서도 취급이 용이하고 패키지 크기가 크게 줄어든 칩 크기 패키지(CSP; Chip Scale Package)가 여러 제조 회사에서 개발되어 있으며 계속적인 연구가 활발히 진행되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 칩 패키지의 일 예를 나타낸 단면도로서, 후지쯔(Fujitsu)사의 범프 칩 캐리어(bump chip carrier)이다.

도 1을 참조하면, 이 반도체 칩 패키지(100)는 패키지 몸체의 밑면으로 반도체 칩(125)과 본딩 와이어(129)로 연결된 범프가 노출되어 있는 구조를 가지고 있다. 반도체 칩과 본딩 와이어 및 범프는 성형 수지로 형성된 패키지 몸체에 의해 외부환경으로부터 보호된다.

이와 같은 반도체 칩 패키지는 리드프레임을 하프 에칭(half etching)하고 그 하프 에칭된 부분에 외부 입출력 단자로 사용되는 범프를 형성하여 패키지 몸체를 형성한 후 리드프레임을 제거하여 제조된다.

그러나, 이와 같은 반도체 칩 패키지의 경우에 가장 큰 문제점으로는 외부 입출력 단자로 사용되는 범프의 높이가 낮기 때문에 외부 기판에 실장할 때 접합 부분에서 크랙(crack)이 발생하기 쉬우며, 리드프레임을 하프 에칭하고 그 에칭된 부분에 범프를 도금으로 형성하기 때문에 핀 수에 많은 제약을 받아 다 핀 패키지적용이 불가능하다. 그리고, 하프 에칭된 도금된 홈에 직접 와이어 본딩(wire bonding)이 불가능하여 먼저 스터드 범프(stud bump)를 형성한 다음 그 위에 와이어 본딩하기 때문에 공정이 매우 복잡하다고 할 수 있다.

본 발명의 목적은 크랙의 발생을 방지하고 다 핀 패키지 적용이 가능하며 공정이 단순한 구조의 볼 그리드 어레이 패키지와 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 칩 패키지의 일 예를 나타낸 단면도,

도 2 내지 도 6b는 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이 패키지의 일 실시예의 제조 공정별 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10; 볼 그리드 어레이 패키지 21; 리드프레임

22; 포토 레지스트(photo resist) 23; 도금 패턴

25; 반도체 칩 27; 접착제

29; 본딩 와이어(bonding wire) 31; 패키지 몸체

33; 솔더 볼(solder ball) 50; 적층 칩 패키지

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이 패키지는, 집적회로가 형성된 반도체 칩과, 상기 반도체 칩과 본딩와이어로 와이어 본딩되어 있는 접속 단자와, 상기 접속단자의 밑면에 형성되어 있는 외부 접속 단자, 및 상기 반도체 칩과 본딩 와이어를 봉지하고 밑면을 제외한 상기 접속 단자의 외주면을 봉지하는 패키지 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이 패키지 제조 방법은, ⒜ 리드프레임에 포토 레지스트(photo resist)를 도포하고 도전성 금속 재질로 금속패턴과 접속 단자를 형성하는 단계와, ⒝ 집적회로가 형성된 반도체 칩을 리드프레임에 부착시키고 반도체 칩과 리드프레임의 접속단자를 와이어 본딩하는 단계와, ⒞ 반도체 칩과 본딩 와이어(bonding wire) 및 그 접합 부위를 봉지 하도록 성형 수지로 패키지 몸체를 형성하는 단계, 및 ⒟ 리드프레임을 에칭으로 완전히 제거하고 접속 단자에 외부 접속단자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이 패키지와 그 제조 방법을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2 내지 도 6b는 본 발명에 따른 볼 그리드 어레이 패키지의 일 실시예의 제조 공정별 단면도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 먼저 리드프레임(21)에 포토 레지스트(22)를 도포하고 금속패턴(도시 안됨)과 접속 단자(23)를 형성한다. 이때, 금속패턴과 접속 단자(23)는 금(Au), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 납(Pb) 등의 금속으로 두껍게 도금한다.

도 4a를 참조하면, 그 다음 반도체 칩(25)을 접착제(27)를 사용하여 리드프레임(21)에 부착시키고 반도체 칩(25)과 리드프레임(21)의 접속 단자(23)가 전기적으로 연결되도록 본딩 와이어(29)로 와이어 본딩을 한다. 이때, 도 4b에서와 같이 하부의 반도체 칩(25a) 위에 그 보다는 작은 크기의 반도체 칩(25b)을 적층하여 두 개의 반도체 칩(25a,25b)을 내재하도록 구성하는 것도 가능하다.

도 5를 참조하면, 와이어 본딩이 완료되면 반도체 칩(25)과 본딩 와이어(29) 및 그 접합 부위를 봉지 하도록 에폭시 성형 수지와 같은 수지 봉지재로 패키지 몸체(31)를 형성한다. 이에 의해 전기적 동작의 신뢰성이 외부환경으로부터 확보된다.

도 6a를 참조하면, 그 다음으로 리드프레임(21)을 에칭으로 완전히 제거하고 외부 접속단자로서 솔더 볼(33)을 부착한다. 패키지 몸체(31)의 밑면으로는 접속 단자(23)의 밑면과 반도체 칩(25) 밑면의 접착제(27)가 노출되는 형태가 된다. 노출된 접속 단자(23)의 밑면에 솔더 볼(33)을 부착시키면 본 발명의 볼 그리드 어레이 패키지(10)가 제조된다. 도 4b의 상태에서 와이어 본딩과 패키지 몸체 성형 공정을 완료한 후 솔더 볼(33)을 부착하면 도 6b는 두 개의 반도체 칩(25a,25b)을 내재하여 구성되는 적층 칩 패키지(50)의 제조가 완료된다.

이렇게 완성된 플라스틱 재질의 볼 그리드 어레이 패키지는 리드프레임에 패턴을 형성하고 그 위에 도금을 한 다음 와이어 본딩을 하여 와이어 본딩 공정 단순화를 가능하게 하고, 베이스 리드 프레임을 완전히 에칭한 다음 도금된 접속 단자에 솔더 볼을 부착함으로써 일반적인 볼 그리드 어레이 형태와 같은 솔더 접합 신뢰성을 갖게 할 수 있다. 또한, 리드프레임 상에 패턴을 형성한 후 도금을 하기 때문에 핀 수에 제약을 받지 않아 다 핀 적용이 가능하며, 기존에 사용되고 있는 기판으로 인쇄회로기판이나 필름을 사용하지 않기 때문에 더욱 신뢰성 있는 패키지 구현이 가능하다고 할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의한 볼 그리드 어레이 패키지와 그 제조 방법에 따르면, 공정 단순화를 기할 수 있고, 솔더 볼을 부착함으로서 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 도금의 패턴이 제작 가능하기 때문에 다 핀 적용에도 문제가 없는 플라스틱 볼 그리드 어레이 패키지 구현이 가능하다고 할 수 있다.

Claims (3)

1. 집적회로가 형성된 반도체 칩과, 상기 반도체 칩과 본딩와이어로 와이어 본딩되어 있는 접속 단자와, 상기 접속단자의 밑면에 형성되어 있는 외부 접속 단자, 및 상기 반도체 칩과 본딩 와이어를 봉지하고 밑면을 제외한 상기 접속 단자의 외주면을 봉지하는 패키지 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 패키지.
2. ⒜ 리드프레임에 포토 레지스트를 도포하고 도전성 금속 재질로 금속패턴과 접속 단자를 형성하는 단계와, ⒝ 집적회로가 형성된 반도체 칩을 리드프레임에 부착시키고 반도체 칩과 리드프레임의 접속단자를 와이어 본딩하는 단계와, ⒞ 반도체 칩과 본딩 와이어 및 그 접합 부위를 봉지 하도록 성형 수지로 패키지 몸체를 형성하는 단계, 및 ⒟ 리드프레임을 에칭으로 완전히 제거하고 접속 단자에 외부 접속단자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 패키지 제조 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 ⒜ 단계는 접속 단자에 도전성 금속 재질로 도금하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 그리드 어레이 패키지 제조 방법.