KR0152902B1 - 버텀리드형 반도체 패키지의 구조 및 그 제조방법 - Google Patents

버텀리드형 반도체 패키지의 구조 및 그 제조방법

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Abstract

본 발명은 버텀리드형 반도체 패키지의 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로, 반도체 칩(11)을 내장한 패키지 몸체(12)의 하면 양측으로 상기 칩(11)의 외부로의 전기적 접속경로인 다수개의 신호전달리드(13)들을 노출시켜 구성하고, 반도체 칩(11) 동작시 발생되는 열을 용이하게 배출시키기 위한 방열판(14)을 구비하여 구성함으로써 패키지의 경박단소형화를 달성하고, 고밀도 실장을 가능하게 하며, 신뢰성 향상을 도모함과 아울러 패키지 조립공정의 간소화, 제조원가 절감 및 제조공정시간의 단축을 도모하도록 한 것이다.

Description

버텀리드형 반도체 패키지의 구조 및 그 제조방법
제1도는 일반적인 플라스틱 반도체 패키지의 구조를 보인 종단면도.
제2도는 제1도에 도시한 반도체 패키지에 사용되는 리드프레임의 구조를 보인 평면도.
제3도는 본 발명에 의한 버텀리드형 반도체 패키지의 구조를 보인 종단면도.
제4도 내지 제6도는 본 발명에 의한 버텀리드형 반도체 패키지의 제조 공정도.
제7도는 본 발명 버텀리드형 반도체 패키지의 다른 실시예를 보인 종단면도.
제8도는 본 발명 버텀리드형 반도체 패키지의 또다른 실시예를 보인 종단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 반도체칩 12 : 패키지 몸체
13 : 신호전달리드 14 : 방열판
16 : 금속와이어 16' : 도전범프
17,18 : 접착테이프
본 발명은 패키지 몸체의 하면으로 다수개의 신호전달리드들을 노출시켜 구성한 버텀리드형 반도체 패키지의 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 패키지의 경박단소형화 및 조립공정의 간소화를 도모하고, 또한 칩의 열을 방출시키기 위한 방열판을 구비하여 칩의 신뢰성 향상에 적합하도록한 버텀리드형 반도체 패키지의 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 플라스틱 반도체 패키지의 전형적인 일실시 형태가 제1도에 도시되어 있다. 도면은 종래 패키지의 종단면도로서, 도면에서 1은 반도체 칩, 2는 리드프레임, 3은 칩부착용 접착제, 4는 금속와이어, 5는 패키지몸체를 각각 보인 것이다.
도시한 바와같이, 반도체 칩(1)은 리드프레임(2)의 패들(2a) 위에 접착제(3)에 의해 부착 고정되어 리드프레임(2)의 인너 리드(2b)와 금속 와이어(4)에 의해 전기적으로 접속 연결되어 있고, 이와같이된 칩(1)은 에폭시 수지로 성형되는 패키지 몸체(5)에 의해 밀봉되어 외부와 차단되어 있다.
한편, 상기 리드프레임(2)은 아이시 리드 제조공정전 중간형태가 나열되도록 지탱하고 있는 단일한 틀형태의 구조로서 제2도에 도시한 바와 같이, 양 사이드레일(6),(6')의 내측 중앙에 반도체 칩(1)이 탑재되는 패들(2a)이 타이바(7),(7')에 의하여 지지되어 있고, 상기 칩(1)에 와이어 본딩되는 다수개의 인너리드(2b) 및 아웃 리드(2c)는 템바(8),(8')에 의하여 지지된 구조로 되어 있다.
이와 같은 종래구조의 반도체 패키지를 제조함에 있어서는 먼저, 소잉공정에 의해 웨이퍼 상태에서 개개로 분리된 칩(1)을 리드프레임(2)의 패들(2a)위에 열경화성 에폭시 접착제(3)로 부착고정하는 다이본딩공정을 수행한다. 그런다음 소정의 경화시간을 거쳐 칩(1)의 본드패드(1a)와 리드프레임(2)의 인너 리드(2b)를 금속와이어(4)로 접속하여 전기적으로 연결하는 와이어 본딩공정을 수행하고, 와이어 본딩된 상기 칩(1)과 리드프레임(2)의 인너리드(2b)를 포함하는 일정 면적을 에폭시 몰딩 컴파운드로 성형하여 패키지 몸체(5)를 형성하는 몰딩공정을 수행한 후, 경화시킨다.
이와 같은 몰딩 공정후에는 리드프레임(2)의 타이바(7),(7') 및 각 리드(2b,2c)를 기지하고 있는 댐바(8),(8')를 절단함과 아울러 정크(Junk)를 제거하는 트림공정 및 아웃리드(2c)를 소정형태로 절곡형성하는 포밍공정을 행한 후, 통상적인 플래팅 공정을 행함으로써 제1도와 같은 플라스틱 반도체 패키지를 제조하는 것이다.
이와 같이 제조된 반도체 패키지는 소정의 테스트 공정을 거친 후 기판에 실장되어 소기의 동작을 하게 된다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래 구조의 반도체 패키지는 구조상 패키지의 경박단소형화에 한계가 있는 것이었으며, 특히 몸체(5)의 양외측으로 돌출된 아웃 리드(2b)로 인해 실장시 실장면적을 많이 차지하게 되므로 최근 추세의 고밀도 실상에 부적합한 것이었다. 또 금속성의 패들(2a)이 존재하게 되므로 칩(1)과의 열팽창 계수차이 및 수분침투등으로 인한 패키지 깨짐불량이 발생되고, 금속와이어(4)의 길이로 인한 전기적인 특성 저하 및 열방출의 어려움 등으로 신뢰성에 문제가 있는 것이었으며, 또한, 제조공정이 복잡하고 제조원가가 높으며, 제조 공정시간이 많이 소요 된다는 등의 단점도 있었다.
이와 같은 점을 감안하여 창안한 본 발명의 목적은 리드프레임의 사용을 배제하고, 다수의 신호전달 리드들을 패키지 몸체의 하면으로 노출시킴으로써 경박단소형화 및 고밀도 실상에 적합하도록 함과 아울러 신뢰성을 향상시키도록 한 버텀리드형 반도체 패키지의 구조 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 반도체 칩을 내장한 패키지 몸체의 하면 양측에 상기 칩의 외부로의 전기적 접속경로인 다수 개의 신호전달리드를 노출시켜 구성하고, 반도체 칩으로부터 발생되는 열을 용이하게 방출시키기 위한 방열판을 구비한 것을 특징으로 하는 버텀리드형 반도체 패키지의 구조 및 ; 소정크기의 접착테이프위에 복수개의 신호전달리드를 일정간격으로 배열부착한후 이 신호전달리드의 상부에 반도체 칩을 부착고정하는 단계와, 상기 칩과 신호전달리드를 전기적으로 접속하여 신호전달 체계를 구성하는 단계와 상기 칩위에 방열판을 부착고정하는 단계와, 상기 칩, 리드 및 방열판을 포함하는 일정면적을 에폭시 수지로 몰딩하여 패키지 몸체를 형성하는 단계와 신호전달 리드들의 하면에 부착된 접착테이프를 제거하여 리드를 패키지 몸체의 하면으로 노출시키는 단계로 진행함을 특징으로 하는 버텀리드형 반도체 패키지의 제조방법이 제공된다.
이하, 상기한 바와같은 본 발명에 의한 버텀리드형 반도체 패키지의 구조 및 제조방법을 첨부도면에 도시한 실시예를 따라서 설명한다.
제3도는 본 발명에 의한 버텀리드형 반도체 패키지의 구조를 보인 종단면도이고, 제4도 내지 제6도는 본 발명 패키지의 제조 공정도로서, 이에 도시한 바와같이, 본 발명에 의한 버텀리드형 반도체 패키지의 구조는 반도체 칩(11)을 내장한 패키지 몸체(12)의 하면 양측으로 상기 칩(11)의 외부로의 전기적 접속 경로인 다수개의 신호전달리드(13)들을 노출시켜 구성하고, 상기 칩(11)동작시 발생되는 열을 용이하게 방출시키기 위한 방열판(14)을 구비한 구조로 되어 있다.
상기 반도체 칩(11)은 접착제(15)에 의해 신호전달리드(13)에 부착 고정되어 있고, 다수개의 금속와이어(16)에 의해 신호전달리드(13)와 전기적인 접속을 이루어 신호전달 체계를 구성하고 있다.
또한 상기 신호전달리드(13)는 칩(11)이 탑재되는 칩탑재부(13a)와 금속와이어(15)가 본딩되는 본딩부(13b)의 2층 구조로 다운셋(down - set)되어 있으며, 이와 같은 2층 구조의 신호전달리드(13)를 구성함에 있어서는 서로 다른 성질을 갖는 제료를 롤링(Rolling) 방식으로 압연하여 구성할 수도 있고, 또 식각(Etching) 방법으로 구성할 수도 있는바, 이와 같이 구성된 다수 개의 신호전달리드(13)들은 소정크기의 폴리이미드계 접착테이프(17)에 일정간격으로 배열부착되게 된다.
또한, 상기 방열판(14)은 열방출 및 칩(11), 리드(13), 몸체(12)간의 열적응력을 균일하게 분포시키는 역할을 하기 위한 것으로, 리드(13)와 열팽창, 물리적 및 기계적 성질이 비슷한 박막의 금속판재로 사용하여 구성하게 되며, 칩(11)의 상면에 접착테이프(18)에 의해 부착 고정되어 몰딩시 몸체(12)내에 매몰되게 된다.
이하, 제조방법을 살펴본다.
소정크기의 폴리이미드계 접착테이프(17)에 복수개의 신호전달리드(13)들을 일정간격으로 배열부착 한 후 이 신호 전달 리드(13)의 상부에 반도체 칩(11)을 부착 고정하는 단계와, 상기 칩(11)과 신호전달 리드(13)들을 전기적으로 접속 연결함으로써 신호전달 체계를 구성하는 단계와, 상기 칩(11) 위에 방열판(14)을 부착 고정하는 단계와, 상기 칩(11), 리드(13) 및 방열판(14)을 포함하는 일정면적을 에폭시 수시로 몰딩하여 패키지 몸체(12)를 형성하는 단계 및, 신호전달리드(13)들의 하면에 부착된 접착테이프(17)를 제거하여 리드(13)를 패키지 몸체(12)의 하면으로 노출시키는 단계로 진행하여 제3도에 도시한 바와 같은 버텀리드형 반도체 패키지를 제조하는 것이다.
여기서, 상기 반도체칩(11)과 신호전달리드(13)간의 전기적 접속은 다수개의 금속와이어(16)에 의한 와이어 본딩 방법을 행한다.
이상과 같은 본 발명에 의한 반도체 패키지는 리드(13)가 몸체(12)의 양외측으로 돌출 되지 않고 몸체(12)의 하면으로 노출되어 있으므로 그 리드 만큼의 크기가 작아지게 되어 실장 면적이 축소됨으로써 고밀도 실장을 달성할 수 있다는 효과가 있고, 방열판(14)을 구비함과 아울러 종래와 같은 금속성의 패들이 존재하지 않게 되므로 수분침투 및 칩동작시의 열적응력을 줄일 수 있어 패키지의 신뢰성을 향상 시킬 수 있다는 효과가 있으며, 특히 제조 공정에 있어서, 몰드 이후의 공정이 제거되므로 제조 공정의 간소화로 인한 원가절감 및 공정시간 단축등의 효과가 있다.
한편, 첨부한 제7도는 본 발명 반도체 패키지의 다른 실시예를 보인 종단면도이다. 도시한 바와같이, 이러한 다른 실시예는 방열판(14)을 패키지 몸체(12) 속에 완전히 매몰시키지 않고, 몸체(12)의 상면과 동일하게 노출시킴으로써 보다 큰 열방출효과를 얻을 수 있도록 구성한 것으로서, 그외 여타구성 및 작용효과는 상술한 일실시예와 동일유사하므로 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 부여하고 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
제8도는 본 발명 패키지의 또 다른 구성예를 보인 종단면도로서, 도시한 바와같이, 이러한 또 다른 실시예에 의한 패키지는 반도체 칩(11)과 신호전달리드(13)간의 전기적인 접속을 금속와이어로 하지 않고 도전범프(16')를 사용하여 접속하였다는 것 이외에는 상기한 일실시예와 동일하다.
즉, 반도체칩(11)의 각 본드패드에 도전범프(16')를 각각 형성한 후, 상기 칩(11)을 거꾸로 하여 리드(13)위에 접착제 또는 접착 테이프로 부착 고정하면서 열압착 본딩하여 칩(11)과 신호전달 리드(13)를 전기적으로 접속시켜 신호 전달 체계를 구성한 것을 특징으로 하고 있는 것으로서, 그외 여타 구성 및 작용효과는 상술한 일실시예 및 다른 실시예와 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

Claims (9)

  1. 플라스틱 반도체 패키지를 구성함에 있어서, 반도체 칩(11)을 내장한 패키지 몸체(12)의 하면 양측으로 상기 칩(11)의 외부로의 전기적 접속 경로인 다수 개의 신호전달리드(13)들을 노출시켜 구성하고, 반도체 칩(11) 동작시 발생되는 열을 용이하게 방출시키기 위한 방열판(14)을 구비한 것을 특징으로 한 버텀리드형 반도체 패키지 구조.
  2. 제1항에 있어서, 반도체칩(11)과 다수개의 신호전달리드(13)가 금속와이어(16)에 의해 전기적으로 접속 연결된 것을 특징으로 하는 버텀리드형 반도체 패키지 구조.
  3. 제1항에 있어서, 반도체칩(11)과 다수개의 신호전달리드(13)가 도전범프(16')에 의해 전기적으로 접속 연결된 것을 특징으로 하는 버텀리드형 반도체 패키지 구조.
  4. 제1항에 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호전달리드(13)는 2층 구조로 다운 셋 되어 있는 것을 특징으로 하는 버텀리드형 반도체 패키지 구조.
  5. 제1항에 있어서, 상기 방열판(14)은 반도체칩(11)의 상면에 접착테이프(18)로 부착되고 패키지 몸체(12) 내에 매몰되는 것을 특징으로 하는 버텀리드형 반도체 패키지 구조.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방열판(14)은 반도체칩(11)의 상면에 접착테이프(18)로 부착되고, 그 상면이 패키지 몸체(12)의 상면과 동일하게 노출되는 것을 특징으로 하는 버텀리드형 반도체 패키지 구조.
  7. 소정크기의 접착테이프(17)위에 복수개의 신호전달리드(13)들을 일정간격으로 배열 부착한 후 이 신호전달리드(13)의 상부에 반도체칩(11) 부착고정하는 단계와, 상기 칩(11)과 신호전달리드(13)들을 전기적으로 접속연결함으로써 신호전달체계를 구성하는 단계와, 상기 칩(11)위에 방열판(14)을 부착고정하는 단계와, 상기 칩(11), 리드(13) 및 방열판(14)을 포함하는 일정면적을 에폭시 수지로 몰딩하여 패키지 몸체(12)를 형성하는 단계 및, 신호전달리드(13)들의 하면에 부착된 접차테이프(17)를 제거하여 리드(13)를 패키지 몸체(12)의 하면으로 노출시키는 단계로 진행함을 특징으로 하는 버텀리드형 반도체 패키지 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 반도체 칩(11)과 신호전달리드(13)와의 전기적인 접속은 금속와이어(16)를 이용한 본딩 방식인것을 특징으로 하는 버텀리드형 반도체 패키지 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 반도체 칩(11)과 신호전달리드(13)와의 전기적인 접속은 반도체 칩(11)위에 도전범프(16')를 형성한 후 이 칩(11)을 거꾸로 리드(13)에 탑재하여 열압착 본딩하는 것을 특징으로 하는 버텀리드형 반도체 패키지 제조방법.
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