KR100605343B1

KR100605343B1 - 볼 그리드 어레이 구조의 디바이스에 사용되는 콘택트필름 및 디바이스 실장구조체

Info

Publication number: KR100605343B1
Application number: KR1020000060065A
Authority: KR
Inventors: 요시오까히로유끼
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2006-07-28
Also published as: JP4301661B2; KR20010050991A; JP2001141780A; TW478215B; US6380492B1

Abstract

본 발명은 실장되었을 때의 땜납 볼의 전기적 접촉의 확인을 가능하게 한다.

본 발명은 외부단자로서 복수의 땜납 볼을 격자 형상으로 배치한 볼 그리드 어레이(ball grid array)의 디바이스에 대하여 전기적 접촉을 하는 콘택트 필름(30)에 관한 것이다. 콘택트 필름(30)에 있어서, 땜납 볼에 대응하는 위치에 설치되는 복수의 콘택트용 개구부(311)와, 그 개구부 주위에 땜납 볼과 제1접촉을 하는 제1콘택트 패턴(312)을 갖는 제1절연성 탄성필름(310, 320, 330)과, 제1절연성 탄성필름에 적층되고, 상기 개구부에 대응하는 위치에, 상기 개구부를 통해서 땜납 볼과 제2접촉을 하는 제2콘택트 패턴(341)을 갖는 제2절연성 탄성필름(340)을 갖고, 제1 및 제2콘택트 패턴 사이의 도통 유무에 의해 땜납 볼의 전기적 접촉의 확인을 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.

볼 그리드 어레이

Description

볼 그리드 어레이 구조의 디바이스에 사용되는 콘택트 필름 및 디바이스 실장구조체{CONTACT FILM USED FOR DEVICES HAVING BALL GRID ARRAY STRUCTURE AND DEVICE MOUNTING STRUCTURE}

도1은 BGA 타입의 디바이스의 외형도.

도2는 본 실시예에 있어서의 BGA 타입의 디바이스를 실장하는 디바이스 실장구조체를 나타낸 도면.

도3은 본 실시예에 있어서의 디바이스 실장구조체의 상세단면도.

도4는 콘택트 필름의 전개도.

도5는 콘택트 필름의 각 층의 일부 구성도.

도6은 콘택트 필름의 각 층의 표리면(表裏面)의 패턴을 나타낸 도면.

도7은 번 인(burn-in) 시험용 실장구조체의 예를 나타낸 사시도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

310∼330 제1절연성 탄성필름

340 제2절연성 탄성필름

311, 321, 331 콘택트용 개구부

312, 322, 332 제1콘택트 패턴

313, 323 관통 구멍

314, 324 더미 패드(dummy pad)

315, 325, 335 제1인출 패턴

345 제2인출 패턴

326, 336 하층 개구부

327, 337 하층 콘택트 패드

341 제2콘택트 패턴

10 기판

11 수납개구

30 콘택트 필름

본 발명은 땜납 볼을 외부단자로 하는 볼 그리드 어레이(ball grid array) 구조의 디바이스에 사용되는 콘택트 필름 및 이와 같은 디바이스의 실장구조체에 관한 것이며, 특히 외부단자인 땜납 볼과의 전기적 접촉의 확인을 용이하게 할 수 있고, 또 보다 안정된 접촉을 제공할 수 있는 디바이스의 콘택트 필름 및 디바이스의 실장구조체에 관한 것이다.

휴대단말, 휴대전화, 디지털 카메라 등의 소형·경량의 정보기기에 내장되는 반도체 디바이스는 초소형화의 요구가 더욱 심해졌다. 이와 같은 요구에 응하는 것으로서, 패키지의 외부단자에 땜납 볼을 격자 형상으로 배치한 볼 그리드 어레이(BGA) 구조의 반도체 디바이스가 널리 보급되고 있다. 마이크로프로세서나 ASIC 등의 대형LSI는 아주 많은 입출력단자가 필요하여, 초소형화의 요구와 정합(整合)시키기 위해서는 BGA 패키지구조가 불가결하게 되고 있다.

이와 같은 BGA 타입의 디바이스에 있어서, 가속시험이나 성능시험을 어떻게 할 것인가는 매우 중요한 과제이다. 땜납 볼을 외부단자로 하는 BGA 타입의 디바이스로서 출하전의 시험에서는 땜납 볼을 용융(리플로(reflow))시켜서 시험용 기판에 실장시킬 수는 없다. 땜납 볼을 용융시켜서 실장하는 것은 최종적으로 프린트 기판에 실장하는 디바이스의 고객이고, 디바이스의 메이커는 땜납 볼의 형상 등을 열화시키지 않고 시험용 기판에 실장하여 가속시험 또는 성능시험을 하는 것이 요구된다.

종래에 제안된 BGA 타입의 디바이스용 시험용 소켓 중 예를 들면 일본 특개평8-37255호 공보에 있어서는, 소켓의 전극에 개구부를 설치하고, 그 개구부에 BGA의 땜납 볼이 수납되도록 접촉시켜서 소켓 덮개를 상부에서 누르는 구성을 갖는다. 이 시험용 소켓은 전기적 접촉의 확실성을 향상시킨 것에 불과한 것이며, 실제로는 전기적 접촉을 확인할 수는 없었다.

다른 제안으로서 일본 특개평11-26128호 공보에서, 외부단자로의 전기적 접촉을 가능하게 하는 동시에, 땜납 볼로의 손상을 없애기 위해서 유연한 다층절연층 사이에 도전성 접속패드 및 도전패턴을 형성하고, 표면의 절연층에 형성된 창을 통해서 상기 접속 패드가 노출되고, 그 접속 패드에 디바이스의 땜납 볼이 눌려서 접촉되는 콘택트 필름이 개시되어 있다. 그러나 유연한 다층절연층을 이용함으로써 시험공정에서의 땜납 볼의 손상을 방지하고, 직경의 변동(variation)이 있는 땜납 볼에 대해서도 보다 확실하게 접촉시키는 것이 가능하게 되나, 여기에 제안되어 있는 콘택트 필름으로는 땜납 볼의 전기적 접촉을 확인할 수 없었다.

또 다른 제안으로서 본 출원인에 의해서 출원된 일본 특원평xxxxxx(평성10년 12월 22일 출원)호에는 신규의 시험용 소켓으로서, BGA 타입의 디바이스와 접촉하는 콘택트 필름을 부착가능하게 하고, 다품종의 BGA디바이스에 대하여 공통의 시험용 소켓의 사용을 가능하게 하는 것이 제안되어 있다. 그러나 이 콘택트 필름도 땜납 볼의 전기적 접촉을 확인할 수 없었다.

따라서 본 발명의 목적은 땜납 볼과의 전기적 접촉을 확인할 수 있는 BGA 타입의 디바이스용 콘택트 필름 및 그것을 이용한 실장구조체를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 땜납 볼과의 전기적 접촉을 보다 안정되게 할 수 있는 BGA 타입의 디바이스용 콘택트 필름 및 그것을 이용한 실장구조체를 제공하는데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 땜납 볼에 손상을 주지 않고 전기적 접촉을 하는 BGA 타입의 디바이스용 콘택트 필름 및 그것을 이용한 실장구조체를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 제1 측면은 외부단자로서 복수의 땜납 볼을 격자 형상으로 배치한 볼 그리드 어레이 디바이스에 대하여 전기적 접촉을 하는 콘택트 필름에 있어서, 땜납 볼에 대응하는 위치에 설치되는 복수의 콘택트용 개구부와, 그 개구부 주위에 땜납 볼과 제1접촉을 하는 제1콘택트 패턴을 갖는 제1절연성 탄성필름과, 제1절연성 탄성필름에 적층되고, 상기 개구부에 대응하는 위치에 상기 개구부를 통해서 땜납 볼과 제2접촉을 하는 제2콘택트 패턴을 갖는 제2절연성 탄성필름을 갖고, 제1 및 제2콘택트 패턴간의 도통 유무에 의해서 땜납 볼의 전기적 접촉의 확인을 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.

상기 발명에 의하면 제1절연성 탄성필름에 설치된 개구부의 직경을, 땜납 볼의 직경 이하이지만, 땜납 볼의 최하점이 제2콘택트 패턴에 접촉될 정도의 크기로 형성한다. 그리고 개구부 주변에 제1콘택트 패턴을 설치하고, 거기에 땜납 볼이 눌려지도록 실장함으로써 땜납 볼은 손상을 받지 않고, 보다 확실하게 제1콘택트 패턴에 접촉할 수 있다. 또한 개구부의 하측에는 땜납 볼의 최하점이 접촉하는 제2콘택트 패턴이 설치되므로 제1 및 제2콘택트 패턴간의 전기적 접촉을 확인함으로써, 땜납 볼이 제1콘택트 패턴에 접촉되어 있는지의 여부를 용이하게 확인할 수 있다.

본 발명의 보다 바람직한 실시예에서는, 제1절연성 탄성필름은 다층구조를 갖는다. 그리고 N열의 땜납 볼을 갖는 BGA 디바이스에 대하여, 제1절연성 탄성필름은 N층으로 구성된다. 예를 들어, N=3의 경우를 설명하면, 최외열(最外列)의 땜납 볼에 대한 제1콘택트 패턴과 콘택트용 개구부는 제1층 필름에 형성된다. 제1층 필름은 제2열보다 내측의 땜납 볼을 각각 관통시키는 관통 구멍을 갖는다.

제2열의 땜납 볼에 대한 제1콘택트 패턴과 콘택트용 개구부는, 제1층 필름에 적층되는 제2층 필름에 형성된다. 또한 제2층 필름에는 최외열의 땜납 볼에 대응하는 위치에 하층 개구부, 및 그 주위의 하층 콘택트 패드와 제3열보다 내측의 땜납 볼을 각각 관통시키는 관통 구멍이 더 설치된다. 제1층 필름의 제1콘택트 패턴과 제2층 필름의 하층 콘택트 패드는 서로 접촉하고, 그 중 어느 것은 최외열의 땜납 볼과 접촉한다.

제3열의 땜납 볼에 대한 제1콘택트 패턴과 콘택트용 개구부는 제3층 필름에 형성된다. 또한 제3층 필름에는 최외열과 제2열의 땜납 볼에 대응하는 위치에 하층 개구부 및 그 주위의 하층 콘택트 패드가 설치된다. 제1층 필름의 제1콘택트 패턴과 제2, 3층 필름의 하층 콘택트 패드는 서로 접촉하고, 그 중 어느 것은 최외열의 땜납 볼과 접촉한다. 또 제2층 필름의 제1콘택트 패턴과 제3층 필름의 하층 콘택트 패드는 서로 접촉하고, 그 중 어느 것은 제2열의 땜납 볼과 접촉한다.

또한 BGA가 제4열 이상의 땜납 볼을 갖는 경우, 제N열의 땜납 볼에 대한 제1콘택트 패턴과 콘택트용 개구부는 제N층 필름에 형성되고, 제1층에서 제N-1층 필름까지의 관통 구멍을 통해서, 제N열의 땜납 볼이 상기 제1콘택트 패턴에 접촉한다. 그 경우 최외열의 땜납 볼은 제1층 필름의 제1콘택트 패턴과 제2층에서 제N층 필름까지의 하층 콘택트 패드 중의 어느 것과 접촉한다.

상기 다층구조를 갖는 제1절연성 탄성필름의 최하층에 제2절연성 탄성필름이 적층된다. 이 제2절연성 탄성필름에 설치된 제2콘택트 패턴에 관통 구멍이나 개구부를 통해서 땜납 볼의 최하부가 접촉되도록 BGA 타입의 디바이스가 콘택트 필름에 눌려진다. 그리고 제1 및 제2콘택트 패턴간의 도통 유무를 검사함으로써, 땜납 볼이 제1콘택트 패턴에 접촉되어 있는지를 간접적으로 검사하는 것이 가능하게 된다.

또한 제1콘택트 패턴에 더하여 그것보다도 하층인 하층 콘택트 패드를 설치함으로써, 땜납 볼의 직경에 변동이 있는 작은 직경의 땜납 볼에 대하여도 하층 콘택트 패드가 확실하게 접촉할 수 있다. 따라서 땜납 볼의 직경이 변동되는 경우에도 땜납 볼의 제1콘택트 패턴으로의 접촉의 확실성을 높게 할 수 있다.

보다 바람직한 실시예에서는 각 층 필름의 관통 구멍 주위에는 제1콘택트 패턴이나 하층 콘택트 패드와 같은 방법으로 더미 패드가 설치된다. 이 더미 패드를 관통 구멍에 설치함으로써 다층구조의 콘택트 필름의 변형 또는 휨의 정도를, 복수열의 땜납 볼 위치에서 동일한 정도로 할 수 있고, 가압력을 균등화하여 땜납 볼과 콘택트 필름의 접촉의 확실성을 높게 할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 볼 그리드 어레이 디바이스를 실장하는 실장구조체에 있어서, 상기 디바이스를 수납하는 수납개구를 갖는 기판과, 상기 기판의 이면측에 설치된 상기 콘택트 필름을 갖고, 콘택트 필름의 제1 및 제2인출 패턴이 기판 내의 배선패턴에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 디바이스 실장구조체는 시험용 소켓으로서 이용할 수 있다. 콘택트 필름을 통해서 땜납 볼이 기판의 배선패턴에 접속된다. 또한 그 땜납 볼과 콘택트 필름의 제1콘택트 패턴의 접촉확인은 제1 및 제2콘택트 패턴간에서의 접속검사에 의해서 간접적으로 행해진다.

기판 내에 복수의 수납개구를 설치하고, 각각의 수납개구에 대하여 상기 콘택트 필름을 설치함으로써, 복수의 BGA디바이스를 기판에 실장할 수 있다. 이와 같은 디바이스 실장구조체는 번 인(burn-in) 시험용 또는 기능시험용 실장기판으로서 유용하다.

콘택트 필름을 교환가능하게 기판에 부착시키도록 함으로써, 복수 종류의 BGA디바이스에 대하여, 콘택트 필름을 교환하는 것 만으로 공통의 디바이스 실장구조체를 사용할 수 있다. 또 소모된 콘택트 필름을 교환하여 사용함으로써, 디바이스 실장구조체의 수명을 길게 할 수 있다.

발명의 실시예

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 그러나 이와 같은 실시예는 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

도1은 BGA 타입의 디바이스의 외형도이다. 도1의 a는 디바이스의 측면도이고, 도1의 b는 디바이스의 저면도이다. 내부에 LSI를 수납한 패키지 본체(1)의 저면에, 내부의 LSI와 전기적 접속을 하기 위한 외부단자로서 땜납 볼(SB)이 격자 형상으로 배치된다. 도1의 예에서는 3열의 땜납 볼(SB)이 패키지 본체(1)의 외주부에 근접하여 설치된다. 즉 땜납 볼(SB)은 3열에 걸쳐서 배치된다.

도2는 본 실시예에서의 BGA 타입의 디바이스를 실장하는 디바이스 실장구조체를 나타낸 도면이다. 도2의 a는 디바이스 실장구조체의 단면도이고, 도2의 b는 그 저면도이다. 도2에 나타낸 디바이스 실장구조체는 내부에 도전패턴과 도전비어 홀이 설치된 프린트 기판(10)과, 디바이스 본체(1)의 배면에 형성된 땜납 볼과 접촉하는 콘택트 필름(30)으로 구성된다. 기판(10)에는 디바이스(1)를 수납하는 수납개구(11)가 설치되고, 그 수납개구(1)의 하면측을 폐쇄하도록 콘택트 필름(30)이 누름 판(14)과 함께 고정나사(17)에 의해서 기판(10)의 하면에 부착된다. 고정나사(17)를 떼냄으로써 콘택트 필름(30)은 교환가능하다.

기판(10)의 수납개구(11)에는 수납된 BGA디바이스(1)를 콘택트 필름(30)으로 가압하는 가압수단으로서, 상부 덮개부(12)가 개폐가능하게 부착된다. 상부 덮개부(12)는 기판(10)에 부착된 회전가능한 록 레버(13)에 의해서 디바이스(1)를 가압하는 폐쇄 상태로 된다. 록 레버(13)를 개방함으로써 수납개구(11)에 수납되어 있는 디바이스(1)를 교환할 수 있다.

상부 덮개부(12)에는 압력조정 나사(18)와 그것과 디바이스(1) 상면 사이에 개재(介在)되는 탄성체인 고무 시트(19)가 설치된다. 압력조정 나사(18)를 회전함으로써, 수납되는 디바이스(1)의 두께에 따른 최적 압력이 탄성체(19)를 거쳐서 디바이스(1)로 부여된다. 또 고무 시트(19)는 번 인 시험시의 고온에 견딜 수 있는 내열성 고무로 형성되는 것이 바람직하다.

콘택트 필름(30) 주위에서, 기판(10)의 저면과 누름 판(14) 사이에 콘택트 필름(30)의 두께에 대응하는 두께의 콘택트 필름 고정 프레임(15) 및 탄성체의 두께 조정판(16)이 설치된다. 따라서 도2b의 저면도에 나타내는 바와 같이 하측에서 누름 판(14), 콘택트 필름(30) 및 고정 프레임(15), 기판(10)의 적층 어셈블리가 기판(10)의 고정 나사 구멍(17A)에 삽입된 고정 나사(17)에 의해서 일체로 고정된다.

도2에 나타낸 디바이스 수납구조체는 기판(10)이 단일의 수납개구(11)를 갖는 경우는, 디바이스의 소켓으로서 기능한다. 또 기판(10)에 복수의 수납개구(11)가 설치되고, 각각의 수납개구(11)에 대하여 콘택트 필름(30)과 누름 판(14)이 부착되는 경우는 복수의 디바이스(1)를 실장할 수 있는 번 인 시험용 기판 또는 기능시험용 기판으로서 기능한다.

콘택트 필름(30), 누름 판(14), 고정 프레임(15), 두께조정판(16)을, 디바이스의 종류에 따라 교환함으로써, 다른 디바이스에 대하여 상부 덮개부(12)를 갖는 기판(10)을 공통으로 사용할 수 있다.

콘택트 필름(30)에는 후술하는 바와 같이 땜납 볼(SB)에 콘택트하는 제1콘택트 패턴과, 땜납 볼(SB)의 최하부에 콘택트하는 제2콘택트 패턴이 설치되고, 그들 제1 및 제2콘택트 패턴은 각각 인출 패턴을 통해서 기판(10)의 이면측에 설치된 접속 패드에 도통한다. 이면측의 접속 패드는 기판(10)에 설치된 도통 비어홀(20)을 통해서 표면 패드(22)에 접속된다. 이 표면 패드(22)를 이용하여, 제1 및 제2콘택트 패턴간의 접속을 검사함으로써 땜납 볼(SB)이 제1콘택트 패턴에 전기적으로 접촉되어 있는지의 여부를 검사할 수 있다.

제1콘택트 패턴은, 기판(10)에 설치된 도시하지 않은 접속패턴에 의해서, 번 인 시험이나 기능시험을 위해서 필요한 신호의 입출력이 디바이스(1)에 대하여 행하여진다.

도3은 본 실시예에 있어서의 디바이스 실장구조체의 상세단면도이다. 도3은 콘택트 필름(30)의 구조를 자세히 나타낸다. 도3의 예는 디바이스(1)의 이면에 도1과 같은 3열의 땜납 볼(SB)이 격자 형상으로 배치되어 있는 경우의 콘택트 필름(30)의 구성을 나타낸다.

콘택트 필름(30)은 제1층 필름(310)과 제2층 필름(320)과 제3층 필름(330)이 적층된 제1절연성 탄성필름, 및 제2절연성 탄성필름(340)이 적층된다. 따라서 합계 4층의 필름으로 구성된다. 이 필름은, 예를 들면 폴리이미드 등의 절연성 및 가요성(可撓性) 필름이고, 땜납 볼(SB)이 눌려짐으로써 약간 휠 정도의 탄력성을 갖는다.

제1층 필름(310)에는 최외열의 땜납 볼(SB1)에 대응하는 위치에 콘택트용 개구부(311)와 그 주위에 형성된 제1콘택트 패턴(312)이 설치되고, 2열째 및 3열째의 땜납 볼(SB2, SB3)에 대응하는 위치에 땜납 볼이 비접촉으로 되는 관통 구멍(313)과 그 주위에 형성된 더미 패드(314)가 설치된다.

제1콘택트 패턴(312)은 1층 필름(310)의 상면으로부터 개구부(311)의 측면 및 하면에 형성되고, 소정의 직경을 갖는 도전성 패턴이다. 마찬가지로 더미 패드(314)도, 관통 구멍(313)의 측면과 상면 및 하면에 형성된다. 제1층 필름(310)에는 제1콘택트 패턴(312)에 접속되는 제1인출 패턴(315)이 형성된다. 제1인출 패턴(315)은 기판(10) 하면의 접속 패드에 접촉되어 눌린다. 이 콘택트 패턴, 더미 패드, 인출 패턴 등은 도금에 의해서 형성된다.

제1층 필름(310)에 있어서는, 최외열의 땜납 볼(SB1)이 콘택트용 개구부(311) 중에 수납되며, 그 주위에 형성된 도금패턴인 제1콘택트 패턴(312)에 콘택트되고, 제1인출 패턴(315)을 통해서, 기판(10)에 설치된 접속단자나 비어 홀을 통해서 도시하지 않은 입출력단자의 도전패턴에 전기적으로 도통된다. 이에 의해서 기판(10)의 도시하지 않은 입출력단자와 BGA디바이스의 땜납 볼(SB1)이 전기적으로 접속된다.

제2층 필름(320)에 있어서는, 최외열의 땜납 볼(SB1)에 대응하는 위치에 하층 개구부(326)와 그 주위에 형성되는 하층 콘택트 패드(327)가 설치되고, 2열째의 땜납 볼(SB2)에 대응하는 위치에 콘택트용 개구부(321)와 그 주위에 형성되는 제1콘택트 패턴(322)이 설치되며, 3열째의 땜납 볼(SB3)에 대응하는 위치에 그 땜납 볼이 비접촉으로 되는 관통 구멍(323)과 그 주위에 형성되는 더미 패드(324)가 설치된다. 제1콘택트 패턴(322)은 콘택트 필름(30) 주위로 뻗은 제1인출 패턴(325)에 접속되어 있다.

하층 개구부(326)는 제1층 필름콘택트용 개구부(311)보다 직경이 작으며, 또한 하층 콘택트 패드(327)의 외경은 제1콘택트 패턴(312)보다 작다. 그리고 하층 콘택트 패드(327)는 제2층 필름의 상면, 개구부(326)의 측면 및 하면에 형성된 도금층이다. 이 하층 콘택트 패드(327)는 제1층 필름의 제1콘택트 패턴(312)과 접촉하고 있다.

제2층 필름(320)의 콘택트용 개구부(321)와 제1콘택트 패턴(322)의 구성은, 제1층 필름(310)에 설치된 콘택트용 개구부(311)와 제1콘택트 패턴(312)과 동일하도록 필름의 상면, 측면, 하면에 설치되고, 제2열의 땜납 볼(SB2)과 접촉한다. 제2층 필름(320)의 관통 구멍(323)은 제3열의 땜납 볼(SB3)이 관통할 정도의 직경을 가지며, 그 주위에는 더미 패드(324)가 설치된다.

제3층 필름(330)에는 최외열 및 제2열의 땜납 볼(SB1, SB2)에 대응하는 위치에 하층 개구부(336)와 그 주위의 하층 콘택트 패드(337)가 설치되며, 제3열의 땜납 볼(SB3)에 대응하는 위치에 콘택트용 개구부(331)와 그 주위의 제1콘택트 패턴(332)이 설치된다.

제3층 필름(330)에 설치되는 하층 콘택트 패드(337)와 제1콘택트 패턴(332)은 제1층 및 제2층 필름과 달리 필름 상면에만 설치된다. 그리고 하층 콘택트 패드(337)는 그 상층의 하층 콘택트 패드(327)나 제1콘택트 패턴(322)과 접촉하고 있다. 또 제1콘택트 패턴(332)은 그 위의 관통 구멍(313, 323)을 관통하는 땜납 볼(SB3)과 접촉한다. 그리고 제1콘택트 패턴(332)은 제1인출 패턴(335)에 접속된다.

제1열, 제2열, 제3열의 땜납 볼(SB1, SB2, SB3)의 최하부는 각각 개구부나 관통 구멍을 통해서 제4층 필름(340)에 형성된 제2콘택트 패턴(341)과 접촉한다. 이들 제2콘택트 패턴(341)은 콘택트 필름(30) 외측의 제2인출 패턴(345)을 경유하여, 기판(10)에 설치된 검사용 패드(224)에 접속된다.

최외열의 땜납 볼(SB1)은 제1층 필름의 제1콘택트 패턴(312), 제2층 및 제3층의 하층 콘택트 패드(327, 337)로 형성되는 반구(半球) 형상의 콘택트형상 중의 어느 하나와 접촉한다. 이와 같은 반구 형상의 콘택트형상은 땜납 볼(SB1)의 직경에 변동이 있어, 표준보다도 작은 직경의 땜납 볼이라도 접촉을 용이하게 하고, 따라서 땜납 볼과 제1콘택트 패턴의 접촉의 확실성을 높일 수 있다.

관통 구멍(313, 323)의 주위에도 콘택트 패턴이나 콘택트 패드와 같은 더미 패드(314, 324)가 형성된다. 이와 같은 구성으로 함으로써 땜납 볼이 콘택트 필름(30)에 눌려진 경우, 각각의 개구부나 관통 구멍에서 동일하게 휘어지고, 따라서 모든 땜납 볼에 대하여 균일한 형상변화를 콘택트 필름(30)에 줄 수 있고, 디바이스 본체(1)에서의 가압량을 격자 형상으로 배치된 땜납 볼에 균일하게 줄 수 있다. 그 결과 땜납 볼의 변경을 방지하고, 접촉의 확실성을 높일 수 있다.

도3에 예시한 기판(10)은 6층 구조이고, 각각의 층에는 소정의 도전패턴이 형성된다. 콘택트 필름(30)의 제1인출 패턴(315, 325, 335)과 제2인출 패턴(345)은 각각 기판(10)에 형성된 하면의 접속 패드로부터 비어 홀(20)을 경유하여 표면의 접속 패드(221, 222, 223, 224)에 각각 접속된다. 그리고 이들 접속 패드간의 도통을 검사함으로써, 땜납 볼이 제1콘택트 패턴에 전기적으로 도통되어 있는지를 간접적으로 검사할 수 있다.

도4는 콘택트 필름의 전개도이다. 도3에서 나타낸 바와 같이 콘택트 필름(30)은 4개의 필름(310, 320, 330, 340)이 적층되어 있다. 제1층 필름(310)의 외형이 가장 작고, 그것보다 하층의 필름(320, 330, 340)의 외형이 순차적으로 커지게 되어 있다. 그에 의해서 각각 필름의 제1콘택트 패턴에 접속되어 있는 제1인출 패턴(315, 325, 335, 345)에 접속된 접속패드(316, 326, 336, 346)가 각각 노출된다.

접속 패드(316∼346)는 각각 1열로 배열되어 있지만, 제1콘택트 패턴의 피치가 좁을 경우는, 2열 또는 3열로 배열되는 것이 바람직하다. 또는 제1인출 패턴(315∼345)은 부채형으로 넓어지도록 설치되어도 좋다. 그에 의해서 각 필름의 접속 패드(316∼346)의 피치를 제1콘택트 패턴의 피치보다도 크게 할 수 있다.

각 필름에는 적층시의 위치맞춤 마크로서의 패드(40, 42)가 설치된다. 이 패드를 정합시켜 적층시킴으로써 각 필름의 관통 구멍이나 개구부의 위치를 정합(matching)시킬 수 있다. 각 필름에는 고정나사가 삽입되는 고정나사 구멍(17A)이 설치된다. 이 고정나사 구멍(17A)은 고정나사의 삽입을 쉽게 하기 위해서 일정한 마진(margin)을 갖기 때문에, 적층시의 위치맞춤에 이용하는 것은 그다지 바람직하지 않다. 그러나 이 고정나사 구멍(17A)을 고정밀도로 형성함으로써 적층시의 위치맞춤에 이용할 수도 있다.

도4에 나타낸 바와 같이 각각의 필름의 제1콘택트 패턴에 접속되는 제1인출 패턴(315∼345)은 외측의 하층 콘택트 패드 사이를 통과하여 접속 패드(316∼346)에 접속된다.

도5는 콘택트 필름의 각 층의 일부 구성도이다. 도5에는 제1층∼제4층 필름(310∼340)의 일부 상면도(上面圖)를 나타낸다. 다만 도4의 각 층 필름의 형상은 코너부가 절단되어 전체적으로 +자 형상인데 비하여, 도5에서는 이와 같은 형상은 나타나 있지 않다. 그러나 도5에는 각 필름에 형성되어 있는 콘택트용 개구부(311, 321, 331), 그 주위의 제1콘택트 패턴(312, 322, 332), 관통 구멍(313, 323), 그 주위의 더미 패드(314, 324), 하층 개구부(326, 336), 그 주위의 하층 콘택트 패드(327, 337)가 디바이스(1)에 대하여 어떻게 배치되어 있는지가 상세하게 도시된다.

또 각 필름에는 제1콘택트 패턴(312, 322, 332)과 기판(10)에 접속하기 위한 접속 패드(316, 326, 336)에 접속되는 제1인출 패턴(315, 325, 335)가 각각 도시되어 있다. 도5에 나타낸 바와 같이, 이 제1인출 패턴은 제1층 필름(310)에서는 제1콘택트 패턴(312)으로부터 직접 접속되는 패턴이고, 제2층 필름(320)에서는 제1인출 패턴(325)이 최외열의 땜납 볼에 대응하는 하층 콘택트 패드(327) 사이를 통해서 외부로의 접속 패드(326)에 접속된다. 또 제3층 필름(330)에서는, 제1인출 패턴(335)이 외측의 하층 콘택트 패드(337) 사이를 통해서 접속 패드(336)에 접속된다.

후술하는 바와 같이 땜납 볼에 접촉하는 최상층(310)의 제1콘택트 패턴(312)의 외경은 하층 콘택트 패드(327, 337)의 외경보다도 크다. 또한 각 층에 형성되는 관통 구멍(313, 323)과 그 주위의 더미 패드(314, 324)의 외경은 하층 콘택트 패드(327, 337)보다도 크고, 제1콘택트 패턴(312)과 동일한 정도로 된다. 따라서 제1콘택트 패턴(312, 322, 332)을 제1층, 제2층, 제3층의 순서로 외측으로부터 형성함으로써, 내측 주위에 형성되는 제1콘택트 패턴으로부터 제1인출 패턴(315, 325, 335)을 필름 주변의 접속패드(316, 326, 336)로 인출할 수 있다.

도5에는 제4층째의 필름(340)(제2절연성 탄성필름)의 평면도를 나타낸다. 각 땜납 볼의 최하면에 접촉하는 제2콘택트 패턴(341)이 격자 형상으로 배치되고, 그들의 제2콘택트 패턴(341)은 제2인출 패턴(345)을 통해서 접속 패드(346)에 접속된다. 이 최하층의 필름(340)에는 외경이 작은 제2콘택트 패턴(341)만 설치되므로, 그로부터 인출되는 제2인출 패턴(345)은 비교적 공간적으로 여유를 가지고 형성될 수 있다.

도6은 콘택트 필름의 각 층의 표리면(表裏面)의 패턴을 나타낸 도면이다. 도6에는 개구부나 관통 구멍의 구체적 치수의 예, 그 주위에 형성되는 제1콘택트 패턴이나 하층 콘택트 패드, 더미 패드 등의 외경의 예를 나타내었다. 도6의 a는 표면측을, 도6의 b는 이면측을 나타낸다.

제1층 필름(310)의 표면측에는 최외열의 땜납 볼 위치에 콘택트용 개구부(311)와 그 주위의 굵은 제1콘택트 패턴(312), 및 그에 접속되는 제1 인출 패턴(315)이 설치된다. 또 제2열, 제3열의 땜납 볼 위치에, 관통 구멍(313)과 그 주위의 더미 패드(314)가 설치된다. 제1층 필름의 이면측에는 제1콘택트 패턴(312)과 더미 패드(314)가 설치된다. 도시한 바와 같이 콘택트용 개구부(311)에 비해서 관통 구멍(313)의 직경이 크다.

제2층 필름(320)의 표면측에는 최외열의 땜납 볼 위치에, 하층 개구부(326)와 그 주위의 하층 콘택트 패드(327)가 설치된다. 또 제2열의 땜납 볼 위치에 콘택트용 개구부(321)와 그 주위의 제1콘택트 패턴(322)이 설치된다. 그리고 제3열의 땜납 볼 위치에 관통 구멍(323)과 그 주위의 더미 패드(324)가 설치된다. 이면측에도 마찬가지로 각각 하층 콘택트 패드(327), 제1콘택트 패턴(322), 더미 패드(324)가 설치된다.

하층 개구부(326)는 제1층 필름의 콘택트용 개구부(311)보다 직경이 작고, 또 그 주위의 하층 콘택트 패드(327)는 제1콘택트 패턴(312, 322)보다도 외경이 작다. 이에 의해서 제1인출 패턴(325)은 하층 콘택트 패드(327) 사이를 빠져 나가도록 설치할 수 있다.

땜납 볼과의 접촉을 실현하는 제1절연성 탄성필름을 구성하는 다층 필름의 최하층인 제3층 필름(335)에는 표면측에만 하층 콘택트 패드(337), 제1콘택트 패턴(332)이 형성된다. 이면측에는 이들 패드나 패턴은 형성되지 않는다. 이는 도5에 나타낸 바와 같이 제3층 필름의 아래에는 제2콘택트 패턴(341)이 설치된 콘택트확인용 필름(340)이 쌓여지기 때문이고, 제2콘택트 패턴(341)과 콘택트 패턴이나 패드의 절연성을 확실하게 하기 위해서이다.

제3층 필름(330)의 하층 개구부(336)는 제2층 필름(320)의 하층 개구부(326)보다도 작은 직경으로 형성된다. 또 제3열의 땜납 볼에 접속되는 제1콘택트 패턴(332)은 하층 콘택트 패드(337) 사이를 빠져 나가서 형성되는 제1인출 패턴(335)에 의해서 기판으로의 접속패드로 도출된다.

상기 실시예에 나타낸 콘택트 필름(30)은 3열의 땜납 볼을 갖는 BGA디바이스에 대응하여, 3열의 개구부 등을 갖는 3층의 필름과, 콘택트확인용 최하층 필름의 합계 4층 구성으로 되어 있다. N열의 땜납 볼을 갖는 디바이스에 대응시키기 위해서는, 땜납 볼과 접촉하기 위한 필름을 N층으로 할 필요가 있다. 그리고 또 그 접촉 확인을 위한 제2콘택트 패턴을 갖는 최하층의 필름도 필요하기 때문에 합계 N+1층 구성이 필요하다.

도7은 번 인 시험용 실장구조체의 예를 나타낸 사시도이다. 이 예에서는 기판(10)에 복수의 디바이스 수납개구(11)가 설치되고, 각각의 수납개구(11)의 상부에 상부 덮개부(12)가, 수납개구(11)의 이면측에 콘택트 필름(30) 및 누름 판(14)이 설치된다. 도7의 예에서는 기판(10)에 복수의 BGA디바이스를 실장할 수 있으므로 번 인 시험용 실장구조체로서 유용하다. 도7의 실장구조체는 디바이스의 기능시험에서도 이용할 수 있다.

이상의 실시에 따라서 본 발명을 정리하면 이하와 같다.

1. 외부단자로서 복수의 땜납 볼을 격자 형상으로 배치한 볼 그리드 어레이 디바이스에 대하여 전기적 접촉을 하는 콘택트 필름에 있어서,

상기 땜납 볼에 대응하는 위치에 설치되는 복수의 콘택트용 개구부와, 그 개구부 주위에 상기 땜납 볼과 제1접촉을 하는 제1콘택트 패턴을 갖는 제1절연성 탄성필름과,

상기 제1절연성 탄성필름에 적층되고, 상기 개구부에 대응하는 위치에 상기 개구부를 통해서 상기 땜납 볼과 제2접촉을 하는 제2콘택트 패턴을 갖는 제2절연성 탄성필름과,

상기 제1 및 제2콘택트 패턴에 접속되는 제1 및 제2인출 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 콘택트 필름.

2. 상기 1에 있어서,

상기 제1절연성 탄성필름은 적어도 제1층 및 제2층 필름을 갖고, 상기 제1층 필름에는 최외열의 땜납 볼 위치에 대응하여 상기 콘택트용 개구부 및 제1콘택트 패턴과, 제2열보다 내측의 땜납 볼 위치에 대응하여 상기 땜납 볼보다 직경이 큰 관통 구멍이 각각 설치되고, 상기 제2층 필름에는 상기 최외열의 땜납 볼 위치에 대응하여 하층 개구부가, 상기 제2열의 땜납 볼 위치에 대응하여 상기 콘택트용 개구부와 제1콘택트 패턴이 각각 설치되며,

상기 최외열의 땜납 볼의 제1콘택트 패턴에 접속되는 제1인출 패턴은 상기 제1층 필름에 설치되고, 상기 제2열의 땜납 볼의 제1콘택트 패턴에 접속되는 제1인출 패턴은 상기 제2층 필름에 설치되어, 상기 최외열의 땜납 볼에 대응하는 하층 개구부 사이를 통과하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 콘택트 필름.
상기 최외열의 땜납 볼의 제1콘택트 패턴에 접속되는 제1인출 패턴은 상기 제1층 필름에 설치되고, 상기 제2열의 땜납 볼의 제1콘택트 패턴에 접속되는 제1인출 패턴은 상기 제2층 필름에 설치되어 상기 최외열의 땜납 볼에 대응하는 상기 하층 개구부 사이를 통과하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 콘택트 필름.

3. 상기 2에 있어서,

상기 제1절연성 탄성필름은 제N층 필름(N은 3이상의 정수)을 더 적층하고, 상기 제N층 필름에 상기 제N열의 땜납 볼 위치에 대응하는 상기 콘택트용 개구부 및 제1콘택트 패턴이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 콘택트 필름.

4. 상기 2 또는 3에 있어서,

상기 하층 개구부 주위에 하층 콘택트 패드가 설치되고, 상기 하층 콘택트 패드는 상층에 설치된 제1콘택트 패턴과 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 콘택트 필름.

5. 상기 4에 있어서,

상기 하층 개구부는 상층에 설치된 콘택트용 개구부보다도 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 콘택트 필름.

6. 상기 4 또는 5에 있어서,

상기 하층 콘택트 패드의 외경은 그에 대응하는 상기 제1콘택트 패턴의 외경보다 작은 것을 특징으로 하는 콘택트 필름.

7. 상기 6에 있어서,

상기 제2열의 땜납 볼의 제1콘택트 패턴에 접속되는 제1인출 패턴은 상기 제2층 필름에, 상기 최외열의 땜납 볼에 대응하는 하층 콘택트 패드 사이를 통과하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 콘택트 필름.

8. 상기 2 또는 3에 있어서,

상기 관통 구멍 주위에 더미 패드가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 콘택트 필름.

9. 외부단자로서 복수의 땜납 볼을 격자 형상으로 배치한 볼 그리드 어레이 디바이스를 실장하는 실장구조체에 있어서,

상기 디바이스를 수납하는 수납개구를 갖는 기판과,

상기 기판의 이면측에 설치된 상기 1 내지 8 중의 어느 콘택트 필름을 갖고,

상기 콘택트 필름의 제1 및 제2인출 패턴이 상기 기판 내의 배선패턴에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스 실장구조체.

10. 상기 9에 있어서,

상기 콘택트 필름은 교환가능하게 상기 기판에 압착하여 부착되는 것을 특징으로 하는 디바이스 실장구조체.

11. 상기 9 또는 10에 있어서,

또 상기 기판의 표면측에 설치되고, 상기 수납개구 내에 수납된 상기 디바이스를 상기 콘택트 필름에 누르는 가압수단을 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스 실장구조체.

12. 상기 10에 있어서,

또 상기 콘택트 필름의 상기 기판과 반대측에 교환가능하게 부착되고, 상기 콘택트 필름을 상기 디바이스에 누르는 누름 판을 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스 실장구조체.

13. 상기 12에 있어서,

또 상기 콘택트 필름 주위의 상기 누름 판과 기판 사이에 삽입되고, 상기 콘택트 필름에 대응하는 두께를 갖는 외부 프레임부재를 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스 실장구조체.

14. 상기 9 내지 13 중의 어느 것에 있어서,

상기 기판 내에 복수의 수납개구가 설치되고, 각각의 수납개구의 이면측에 상기 콘택트 필름이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스 실장구조체.

15. 상기 9 내지 13 중의 어느 것에 기재된 디바이스 실장구조체를 갖는 디바이스 시험용 소켓.

16. 상기 14에 기재된 디바이스 실장구조체를 갖는 디바이스 시험용 테스트 보드.

17. 상기 14에 기재된 디바이스 실장구조체를 갖는 디바이스 시험용 번 인 보드.

본 발명은 이상 설명한 실시예에 한정되지 않고, 특허청구 범위에 기재된 것과 그 균등물을 포함한다.

이상 본 발명에 의하면, 볼 그리드 어레이타입의 디바이스에 대하여, 땜납 볼에의 접촉 확인을 용이하게 할 수 있는 콘택트 시트를 제공할 수 있다. 또 그 콘택트 시트를 이용한 디바이스의 실장구조체를 제공할 수 있다.

Claims

외부단자로서 격자 형상으로 복수의 땜납 볼이 배치된 볼 그리드 어레이 디바이스와 전기적으로 접촉을 하는 콘택트 필름에 있어서,

상기 땜납 볼에 대응하는 위치에 설치되는 복수의 콘택트용 개구부와, 상기 개구부 주위에 상기 땜납 볼과 제1접촉을 하는 제1콘택트 패턴을 갖는 제1절연성 탄성필름과,

상기 제1절연성 탄성필름에 적층되고, 상기 개구부에 대응하는 위치에, 상기 개구부를 통해서 상기 땜납 볼과 제2접촉을 하는 제2콘택트 패턴을 갖는 제2절연성 탄성필름과,

상기 제1콘택트 패턴에 접속되는 제1인출 패턴과, 상기 제2콘택트 패턴에 접속되는 제2인출 패턴을 갖는 콘택트 필름.
제 1 항에 있어서,

상기 제1절연성 탄성필름은 적어도 제1층 필름 및 제2층 필름을 갖고, 각각, 상기 제1층 필름에는 최외열(最外列)의 땜납 볼 위치에 대응하여 상기 콘택트용 개구부 및 제1콘택트 패턴이 설치되고, 제2열로부터 땜납 볼 위치에 대응하여 상기 땜납 볼보다 직경이 큰 관통 구멍이 설치되며, 상기 제2층 필름에는 상기 최외열의 땜납 볼 위치에 대응하여 하층 개구부가 설치되고, 상기 제2열의 땜납 볼 위치에 대응하여 상기 콘택트용 개구부와 제1콘택트 패턴이 설치되며,

상기 최외열의 땜납 볼의 제1콘택트 패턴에 접속되는 제1인출 패턴은 상기 제1층 필름에 설치되고, 상기 제2열의 땜납 볼의 제1콘택트 패턴에 접속되는 제1인출 패턴은 상기 제2층 필름에 설치되어 상기 최외열의 땜납 볼에 대응하는 상기 하층 개구부 사이를 통과하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 콘택트 필름.
제 2 항에 있어서,

상기 제1절연성 탄성필름은 N층(여기서 N은 3 이상의 정수)의 필름으로 더 적층되며, 이때 N번째 층의 필름에 N번째 열의 땜납 볼에 대응하는 상기 콘택트용 개구부와 상기 제1콘택트 패턴이 설치되는 것을 특징으로 하는 콘택트 필름.
제 2 항에 있어서,

상기 하층 개구부 주위에 하층 콘택트 패드가 설치되며, 상기 하층 콘택트 패드는 상층에 설치된 상기 제1콘택트 패턴과 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 콘택트 필름.
제 4 항에 있어서,

상기 하층 개구부의 직경은 상기 상층에 설치된 상기 콘택트용 개구부의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 콘택트 필름.
제 2 항에 있어서,

상기 관통 구멍 주위로 더미 패드가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 콘택트 패드.
외부단자로서 격자 형상으로 복수의 땜납 볼이 배치된 볼 그리드 어레이 디바이스를 실장하는 실장구조체에 있어서,

상기 디바이스를 수납하는 수납개구를 갖는 기판과,

상기 기판의 이면측에 설치된 청구항 제1항에 따른 콘택트 필름을 가지며,

상기 콘택트 필름의 제1인출 패턴 및 제2인출 패턴은 상기 기판 내의 배선패턴에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스 실장구조체.
제 7 항에 있어서,

상기 콘택트 필름은 상기 보드를 가압하는 것에 의해서 교환 가능하게 부착되는 것을 특징으로 하는 디바이스 실장구조체.
제 7 항에 있어서,

상기 수납개구에 수납된 상기 디바이스를 상기 콘택트 필름 상으로 가압하는, 상기 기판의 이면측에 설치된 가압수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디바이스 실장구조체.
제 7 항에 있어서,

상기 기판 내에는 복수의 수납개구가 설치되며, 상기 콘택트 필름은 이들 각각의 수납개구의 이면측에 설치되는 것을 특징으로 하는 디바이스 실장구조체.