KR20000011651U - 표면실장용 반도체 집적회로의 위치결정장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체IC를 회로판 상의 조립위치에 정확하게 표면실장될 수 있도록 하는 표면실장용 반도체IC의 위치결정장치에 관한 것이다. 본 고안의 표면실장용 반도체IC의 저면으로부터 하향 돌출되는 적어도 하나의 핀과, 회로판 상의 반도체IC의 장착면상에 형성되며, 핀이 끼워지는 적어도 하나의 홀을 포함한다. 핀은 회로판에 납땜되어 고정된다.

Description

표면실장용 반도체 집적회로의 위치결정장치(A DATUM APPARATUS OF A SURFACE MOUNTING SMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT)

본 고안은 표면실장용 반도체 집적회로(IC)의 위치결정장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 BGA 패키지가 회로판 상의 조립위치에 정확하게 표면실장될 수 있도록 하는 표면실장용 반도체IC의 위치결정장치에 관한 것이다.

전자장치의 소형화와 생력화, 그리고 고기능화에의 대응으로 종래 개별부품의 실장에서 표면실장(SMT:Surface Mount Technology)이 더욱 대두되고 있으며, 전력계 등 형상이 크고, 납으로 자체 무게를 지탱할 수 없는 부품을 제외하고 대부분의 부품이 표면실장화되고 있다.

최근 표면실장기술은 부품 형상이 작으며, 기판에 리드부착용 랜드홀이 필요없으며, 기판 표면에 부착하기 때문에 필름 모양의 기판이라도 좋다는 것과, 배선 패턴이 짧아지므로 고주파 특성이 좋아지고, 자동화에 의한 양산 이점이 현저하게 우수하기 때문에 범용화되고 있는 바, 상기 표면실장에서 부품을 자동화에 의하여 실장하는 장비를 표면실장기라고 한다.

표면실장형 반도체IC의 장착기술을 이용하여 프린터된 회로판에 바로 장착하는 휴대용 컴퓨터, 휴대용 타자기, PCMCIA(Personal Computer Card International Association) 카드의 이용이 급성장하고 있는데, 이와 같은 이유는 표면실장형 반도체IC의 고집적 및 소형화로 인하여 회로판의 크기가 매우 축소된다는데 있다. 일례로 A4 크기의 휴대용 컴퓨터의 CPU 보드에 BGA 패키지를 사용하는 기술을 이용하여 CPU 보드의 크기가 원래 크기의 1/4로 감소되었다.

일반적으로 상기 반도체IC는 프로그래밍된 표면실장기에 의해 회로판에 장착되는데, 이와 같은 장착과정에서 반도체IC가 정해진 위치에 정확하게 장착되도록 하는 것이 중요하다. 한편, 표면실장용 반도체IC 중에서 SOP(Small Outline Package)와 QFP(Quad Flat Package)는 불량장착되는 경우라 할지라도 리드선이 시각적으로 나타나기 때문에 바로 알 수 있지만, 상기 BGA(Ball Grid Array)는 그라운드 볼(ground ball)과 솔더링 볼(soldering ball)이 조립면의 밑면에 있고, 그 볼들의 길이가 매우 짧은 관계로 장착시 불량하게 장착된 것을 알 수 없다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 종래 BGA 패키지(100)는 몸체(110)의 내부에 IC칩과 전기적 배선, 그리고 기판과 와이어 본더 등이 설치되고, 상기 몸체(110)의 일면에는 회로판과 전기적으로 접속하기 위한 솔더링 볼들(120)이 설치되며, 도 2에서 도시한 바와 같이, 이미 프로그래밍되어 있는 표면실장기(130)에 의해서 회로판(150) 상에 형성된 정해진 위치에 조립된다.

이와 같은 BGA 패키지(100)가 회로판(150) 상의 정해진 위치에 정확하게 조립되기 위해서는 상기 표면실장기(130)에 이미 프로그래밍되어 있는 내용의 위치변수와 동일하게 조립위치가 설정되어야 하는데, 상기 표면실장기(130)의 위치결정은, 도 3A에 도시된 바와 같이, 가로방향(X)과 세로방향(Y), 그리고 수직방향(Z) 및 회전방향(θ)의 4가지 변수에 의하여 이루어지는 바, 이와 같은 표면실장기(130)의 위치변수뿐만아니라 공정흐름을 위하여 이동레일에 의해서 상기 회로판(150)을 이동하므로써 발생하는 유동에 의하여 상기 회로판(150)의 점단자들(160)과 상기 BGA 패키지(100)의 솔더링 볼들(120) 및 그라운드 볼들이 불량하게 조립될 수 있고, 특히, BGA 패키지(100)는, 전술한 바와 같이, 상기 볼들이 상기 회로판(150)과 조립되는 면상에 위치하고 그 볼들의 길이가 매우 짧으므로 표면실장기의 위치변수와 회로판의 유동에 의하여, 빈번하게 조립불량이 발생된다.

도 3B에서 도시된 바와 같이 약간의 조립오차(회전방향 θ의 오차)로 인하여 잘못 조립된 반도체IC(170)는 기능을 제대로 발휘하지 못한다. 특히, 상기 표면실장하는 반도체IC중 상기 BGA 패키지(100)는 핀들이 조립면에 있으며 그 길이가 매우 짧기 때문에 불량 조립된 내용을 파악하기 불가능하고, 이미 실장중에 조립되면 재사용할 수 없는 단점이 있다.

상술한 바와 같이 표면실장용 반도체IC의 회로판 장착시 가장 문제가 되는 것은 장착위치의 불량으로 인한 것이다. 이와 같은 장착불량은 반도체IC의 정상적인 작동에 치명적이며, 실장 후 검사과정에서 나타나는 반도체IC의 장착불량은 수정하기 어려우므로 제조원가의 손실을 가져온다.

본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 표면실장용의 반도체IC가 회로판 상의 정해진 조립위치 상에 정확하게 조립될 수 있도록 하는 새로운 형태의 표면실장용 반도체IC의 위치결정장치를 제공하고자 하는 것이다. 특히, 본 고안은 BGA 패키지의 표면 실장시 배치하고자 하는 위치에 정확하게 배치할 수 있는 새로운 형태의 위치결정장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 BGA 패키지의 정면 및 측면을 보여주는 도면;

도 2는 종래 BGA 패키지가 회로판에 실장되는 것을 설명하기 위한 도면;

도 3A는 표면실장에 사용되는 표면실장기의 좌표변수를 설명하기 위한 도면;

도 3B는 BGA 패키지가 표면실장기에 의해서 회로판에 부착되었을 때 조립각도 변경에 따른 현상을 설명하기 위한 도면;

도 4는 본 고안의 실시예에 따른 BGA 패키지의 위치결정장치를 보여주는 분리사시도;

도 5a는 본 고안의 실시예에 따른 BGA 패키지가 회로판에 실장되는 것을 보여주는 단면도;

도 5b는 본 고안의 실시예에 따른 BGA 패키지가 회로판에 실장된 것을 보여주는 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : BGA 12 : 솔더링 볼

14 : 몸체 20 : 회로판

22 : 점단자 30 : 표면실장기

50 : 그라운드 볼 54 : 홀

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 의하면, 표면실장용 반도체 집적회로의 위치결정장치는 표면실장용 반도체 집적회로의 저면으로부터 하향 돌출되는 적어도 하나의 핀 및; 회로판 상의 반도체 집적회로의 장착면 상에 형성되며, 상기 적어도 하나의 핀이 끼워지는 적어도 하나의 홀을 포함한다.

이와 같은 본 고안에서 상기 반도체 집적회로는 BGA 패키지일 수 있다. 또, 상기 핀은 상기 BGA 패키지의 그라운드 볼들 중 적어도 하나의 그라운드 볼이고, 상기 적어도 하나의 그라운드 볼은 상기 회로판의 홀을 통하여 삽입되어 상기 회로판에 납땜될 수 있다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부도면 도 4 및 도 5에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 고안의 실시예에 따른 BGA 패키지(10)는 이미 내부에 IC칩과 전기적 배선, 그리고 기판과 와이어 본더 등이 있는 몸체(14)와, 회로판과 전기적으로 접속하기 위한 솔더링 볼들(12)이 일면에 도출되어 있다. 이와 같은 BGA 패키지(10)는 다수 개의 그라운들 볼들(50)을 가지고 있다. 물론, 상기 그라운드 볼들(50)은 상기 BGA 패키지(10)의 그라운들 볼들 중 임의로 선택하여 위치결정용으로 구성할 수 있을 것이다. 즉, 상기 그라운드 볼들(50)은 상기 BGA 패키지(10)를 회로판(20)에 전기적으로 접속시키는 단자의 역할도 하면서, 상기 BGA 패키지(10)가 표면실장기에서 상기 회로판(20)에 장착될 때 장착위치를 가이드한다. 상기 그라운드 볼들(50)은 상기 BGA 패키지(10)의 다른 그라운드 볼들과 같은 역할을 하지만, 상기 다른 그라운드 볼들과 솔더링 볼들(12)보다 더 길게 형성된다.

이때, 상기 그라운드 볼들(50)은 상기 솔더링 볼들(12)의 길이보다 길게 형성되어 상기 BGA 패키지(10)가 상기 회로판(20)에 불량으로 조립되었을 때 쉽게 확인할 수 있다. 물론, 상기 그라운드 볼들(50)은 필요에 따라서 선택하여 사용할 수 있으며, 그 개수도 임의로 설정할 수 있다. 상기 BGA 패키지(10)가 조립되는 상기 회로판(20)에 형성되어 있는 단자면에는 상기 솔더링 볼들(12)과 전기적으로 접속되는 땜납 처리된 점단자들(22)이 있으며, 상기 BGA 패키지(10)의 상기 그라운드 볼들(50)과 결합되는 홀들(54)이 형성되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 표면실장용 BGA 패키지(10)는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 표면실장기(30)에 의해서 회로판(20)에 조립된다. 이때, 상기 BGA 패키지(10)가 조립될 때 상기 BGA 패키지(10)에 형성된 상기 그라운드 볼들(50)이 상기 회로판(20)에 형성되어 있는 상기 홀들(54)에 먼저 위치하여야 만이 조립된다. 상기 그라운드 볼들(50)은 상기 홀들(54)을 통하여 상기 회로판(20)의 밑면으로 돌출되고, 상기 회로판(20)에 납땜(56)에 의해서 전기적으로 연결된다.

이와 같은 구성을 이용하여 표면실장기에서 표면실장용 반도체IC를 조립하기 위하여 프로그래밍하는 과정에서 전술한 바와 같은 위치변수를 제어하므로써 반도체IC의 조립위치를 더욱 정확하게 할 수 있다.

이와 같은 본 고안을 적용하면, 표면실장에 의하여 자동으로 회로판에 조립되는 반도체IC의 설치면에 위치기준이 형성됨으로써 공정중 반도체IC의 위치가 변하는 것을 방지하여 장착불량을 없앨 수 있다.

Claims (3)

1. 표면실장용 반도체 집적회로의 저면으로부터 하향 돌출되는 적어도 하나의 핀 및;

   회로판 상의 반도체 집적회로의 장착면 상에 형성되며, 상기 적어도 하나의 핀이 끼워지는 적어도 하나의 홀을 포함하는 표면실장용 반도체 집적회로의 위치결정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 반도체 집적회로는 BGA 패키지인 표면실장용 반도체 집적회로.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 핀은 상기 BGA 패키지의 그라운드 볼들 중 적어도 하나의 그라운드 볼이고, 상기 적어도 하나의 그라운드 볼은 상기 회로판의 홀을 통하여 삽입되어 상기 회로판에 납땜되는 표면실장용 반도체 집적회로의 위치결정장치.