KR0158784B1 - 반도체 장치의 수지 봉합 방법과 장치 - Google Patents

반도체 장치의 수지 봉합 방법과 장치 Download PDF

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Abstract

아일랜드상에 반도체 장치가 장착된 상태로 리드 프레임이 하부 금형상에 설정되었으며, 수지 태블릿이 트랜스퍼 포트내로 투입된다. 따라서, 금형이 압착되고 감압 장치가 구동된다. 하부 금형의 열에 의하여 수지 태블릿이 연화된후에, 태블릿 가압용 플런저가 상승되어지고, 태블릿이 완전히 압축변형되는 순간에 감압 장치가 정지된다.

Description

반도체 장치의 수지 봉합 방법과 장치
제1(a)도와 1(b)도는 종래의 수지 봉합 금형을 도시하는 단면도와 평면도.
제1(c)도에서 1(g)도는 종래 반도체 장치용 수지 봉합 방법을 단계적으로 도시하는 단면도.
제1(h)도는 종래 수지 봉합 방법에 서의 타이밍도.
제2(a)도에서 2(e)도는 종래의 반도체 장치용 진공 수지 봉합 방법을 단계적으로 도시하는 단면도.
제2(f)도는 제2(a)도에서 2(e)도에 도시된 종래의 수지 봉합 방법에 대한 타이밍도.
제3(a)도에서 3(e)도는 또다른 종래의 반도체 장치용 진공 수지 봉합 방법을 단계적으로 도시하는 단면도.
제3(f)도는 제3(a)도에서 3(e)도에 도시된 종래의 진공 수지 봉합 방법에 대한 타이밍도.
제4(a)도에서 4(e)도는 본 발명에 의한 반도체 장치용 수지 봉합 방법의 제1실시예를 단계적으로 도시하는 단면도.
제4(f)도는 본 발명의 제1실시예에 의한 수지 봉합 방법에 대한 타이밍도.
제4(g)도에서 4(i)도는 본 발명에 의한 진공 수지 봉합 장치의 구조도와 진공 수지 봉합 금형의 단면도와 평면도.
제5(a)도에서 5(e)도는 본 발명에 의한 반도체 장치용 수지 봉합 방법의 제2실시예를 단계적으로 도시하는 단면도.
제6(a)도에서 제6(e)도는 본 발명에 의한 반도체 장치용 수지 봉합 방법의 제3실시예를 단계적으로 도시하는 단면도.
제7(a)도에서 7(e)도는 본 발명에 의한 반도체 장치용 수지 봉합 방법의 제4실시예를 단계적으로 도시하는 단면도.
제8(a)도에서 8(e)도는 본 발명에 의한 반도체 장치용 수지 봉합 방법의 제5실시예를 단계적으로 도시하는 단면도.
제8(f)도는 본 발명의 제5실시예에 의한 수지 봉합 방법에 대한 타이밍도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1c : 리드 프레임 2c : 본딩 와이어
3c : 반도체 장치 4c : 은 페이스트
5c : 아일랜드 6c : 수지 태블릿
7c : 트랜스퍼 포트 9c : 캐버티
16c : 하부 금형 17c : 상부 금형
본 발명은 반도체 장치의 수지 봉합 방법과 이에 사용된 수지 봉합 장치에 관한 것으로, 특히 금형내의 가스를 제거하는 형태의 반도체 장치 수지 봉합 방법과 이에 사용된 수지 봉합 장치에 관한 것이다.
종래 반도체 장치의 수지 봉합 장치에 있어서, 일반적으로 트랜스퍼 성형 프레스에 장착된 2개의 상부 및 하부 금형이 압착된 후에 , 트랜스퍼 포트내의 수지 태블릿은 성형용 키버티(cavity)내에 들어가게 된다.
수지 봉합 장치는 수지 태블릿 압착용 플런저가 이동하는 트랜스퍼 포트와, 패키지 성형용의 캐버티를 갖는 고정된 금형과, 자유로이 이동할 수 있도록 고정된 금형하에 위치하며 또다른 패키지 성형용 캐버티를 갖는 이동가능한 금형과, 이동가능한 금형 및 고정된 금형내에 각각 수용되고 각각의 캐버티로부터 진퇴되는 배출핀을 갖는 배출 기구로 이루어진다.
상기 수지 봉합 장치를 사용하는 수지 봉합 방법을 간단하게 설명하겠다.
반도체 장치는 은(silver) 페이스트로 아일랜드에 고정되어있으며, 반도체 장치와 내부 리드선상에 제공된 전극은 본딩 와이어를 통하여 리드 프레임과 연결된다. 이 리드 프레임은 하부 금형상에 세팅되어 있으며, 수지 태블릿은 트랜스퍼 포트내로 투입되며, 이동가능한 하부 금형이 상승된후에 상기 금형이 압착된다. 금형으로부터의 열에 의하여 수지 태블릿이 연화된후에, 태블릿 압축용 플런져가 상승되며 따라서 수지는 러너(runner)와 게이트를 통하여 이동하고 성형용 캐버티내로 충진된다. 그리고나서, 수지가 경화될때까지 상기 상태가 유지되며, 그 다음에, 이동가능한 하부 금형이 개방되고, 다음에 배출핀이 배출되어 봉합된 패키지를 금형으로부터 돌출하게하며, 따라서 반도체 장치의 수지 봉합이 완성된다.
종래 반도체 장치의 수지 봉합 장치의 또다른 형태에 있어서, 트랜스퍼 포트와 캐버티 내부를 소정의 감압하에서 유지하기 위하여 수지 봉합 과정을 수행하는 동안 감압 장치가 구동되어 패키지 내로 공기가 혼합되는 것을 방지하였다.
이러한 형태의 반도체 장치용 수지 봉합 장치는 패키지 성형용 캐버티를 갖는 고정된 상부 금형과, 자유로이 이동하도록 상기 고정된 상부 금형 아래에 놓여지며 또다른 패키지 성형용 캐버티를 갖는 이동 가능한 하부 금형으로 이루어진다. 이 장치는 공기 구멍과 통하는 감압 장치도 포함하고 있다.
이러한 진공 수지 봉합 장치를 사용하는 수지 봉합 방법을 간단히 설명하겠다.
반도체 장치는 은 페이스트로 아일랜드에 고정되어 있으며 반도체 장치상에 전극이 제공되고, 본딩 와이어에 의하여 내부 리드선이 본딩되어 리드 프레임을 제공한다. 이 리드 프레임은 이동 가능한 하부 금형상에 세팅되어 있으며, 수지 태블릿은 트랜스퍼 포트내로 투입되며, 이동가능한 하부 금형이 상승된 후에 상기 금형이 압착되고 감압 장치가 작동하여 상기 캐버티내에는 소정의 감압 상태가 형성된다. 다음에, 금형으로부터의 열에 의하여 수지 태블릿이 연화된 후에, 태블릿 압축용 플런져가 상승되며 따라서 수지는 러너(runner)와 게이트를 종하여 이동하고 성형용 감압 캐버티내로 충진된다. 상기 캐버티내로 수지가 완전히 충진된 후에 감압 장치가 정지하게 된다. 그리고나서, 수지가 경화될때까지 상기 상태가 유지되며, 그 다음에 이동가능한 하부 금형이 개방되고, 다음에 배출핀이 배출되어 봉합된 패키지를 금형으로부터 돌출하게 하며, 따라서 반도체 장치의 수지 봉합이 완성된다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래 반도체 장치의 수지 봉합 장치에 있어서, 수지 태블릿내에 공기가 내포되어 있고 트랜스퍼 포트는 외부측에 기구적 개방부를 가지기 때문에, 감압하에서 수지가 전달되는 경우에 트렌스퍼 포트와 캐버티내의 존재하는 공기는 플런저에 의하여 인가된 압력에 의하여 용융된 수지와 혼합되어 외부측과 내부측 패키지에 공간이 형성되게 되는 문제점이 있다.
또한, 수지의 충진이 끝나면 감압 장치는 작동을 멈추게 되며, 이 수지는 충진되는 동안 감압하에 놓여있기 때문에, 트랜스퍼 포트와 캐버티내에는 수지 거품이 일어나며, 따라서 수지가 캐버티내로 순간적으로 충진되고 수지의 유동 패턴이 교란되며, 따라서 공기 구멍이 막히고 수지 패키지 내부로부터 공기 제거를 방해한다는 문제점이 있다. 또한, 수지의 유동 패턴의 교란으로 인하여 아일랜드의 천이가 증가하고, 이 때문에 와이어와 아일랜드를 노출시키는데 불편함이 초래된다.
또한, 수지의 유동 패턴 교란을 방지하기 위하여, 상부와 하부 금형을 압착하고난후에, 감압장치로서 캐버티 내부의 압력을 감소시키고 플랜저가 구동됨과 동시에 감압 장치가 멈추어지게 하였다. 그러나, 수지 태블릿이 압축되었을때에 수지 태블릿내에 포함된 공기가 트랜스퍼 포트와 캐버티 내부로 방출되더라도, 플런저의 동작시에 감압 장치가 정지하기 때문에 트랜스퍼 포트와 캐버티내에는 배출되지 않고 남아있는 공기가 있으며, 따라서 공기를 배출시키는 문제에 있어서 만족할만한 효과를 얻기가 어려웠다.
따라서, 본 발명의 목적은 고신뢰성의 반도체 장치를 제공하며, 반도체 장치의 수지 봉합 공정 동안에 외부 및 내부 패키지의 비바람직한 공간의 형성을 방지할 뿐만 아니라 필링(peeling)과 스웰링(swelling)의 발생을 방지하기 위하여 리드 프레임과 수지 사이의 접착을 개선한 반도체 장치용 수지 봉합 방법과 봉합 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 감압 장치로서 압착된 금형을 진공 상태로 배기시키고, 수지로서 반도체 장치를 봉합하는 반도체 장치용 수지 봉합 방법에 있어서,
금형이 압착됨과 동시에 진공 배기가 시작되고,
수지 태블릿이 완전히 압축변형되고, 수지가 금형의 캐버티내로 충진되기 시작하는 경우에 진공배기가 정지되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 수지 봉합 방법을 제공하였다.
상기 반도체 장치용 수지 봉합 방법의 변형으로는,
금형을 압착하는 시간부터 수지가 캐버티내로 충진되기 시작하는 시간까지의 시간동안 상기 진공 배기를 수행하는 방법과,
금형을 압착하는 시간부터 수지가 캐버티의 게이트에 도착하는 시간까지의 시간동안 상기 진공 배기를 수행하는 방법과,
금형을 압착하는 시간부터 수지가 캐버티의 러너 부분을 통하여 이동을 지속하는 시간동안 상기 진공 배기를 수행하는 방법과,
금형을 압착하는 시간부터 시작하고, 수지가 캐버티내로 충진되기 시작하는 시점에서 캐버티내에 수지 거품이 일어나지 않을 정도의 진공도를 유지하면서, 충진완료시에 정지하는 상기 진공 배기를 수행하는 방법이 있다.
또한, 이와 같은 반도체 장치용 수지 봉합 방법을 위한 수지 봉합 장치로는,
진공 배기 정지의 타이밍을 제어하기 위하여, 수지 태블릿 가압용 플런저가 구동되기 시작한 후의 시간 경과를 토대로하여 감압 장치의 구동과 정지를 제어하는 제어기를 갖춘 장치와,
진공 배기 정지의 타이밍을 제어하기 위하여, 수지 태블릿 가압용 플런저의 스트로크를 토대로하여 감압 장치의 구동과 정지를 제어하는 제어기를 갖춘 장치와,
진공 배기 정지의 타이밍을 제어하기 위하여, 금형내에 매립된 센서에 의하여 검출된 데이터를 토대로하여 감압 장치의 구동과 정지를 제어하는 제어기를 갖춘 장치가 있다.
상기 본 발명에 의한 반도체 장치용 수지 봉합 방법은 감압 장치를 사용하여 압착된 금형을 진공상태까지 배기하고, 수지를 사용하여 반도체 장치를 봉합하며, 금형이 압착됨과 동시에 진공 배기가 시작되며 수지 태블릿이 완전히 압축변형되는 경우에 진공 배기가 정지되며, 수지는 금형의 캐버티내로 충진되기 시작하며, 따라서 캐버티내에서 수지 거품이 일어남을 방지한다. 또한, 플런저의 스트로크나 주입 시간이 적용되어 진공 배기 정지 타이밍을 검출한다.
본 발명에 있어서, 금형이 압착되는 시점부터 캐버티내로 수지가 충진되는 과정의 초기 단계까지의 시간동안에 트랜스퍼 포트와 캐버티는 감압 상태로 유지되기 때문에, 수지가 플런저에 의한 압력으로 인하여 혼합되어 용융 수지로 되어 패키지 내부와 외부에 공간이 형성되는 경우에, 트랜스퍼 포트와 캐버티내에 공기가 존재하는 것을 방지할 수 있는데, 이는 수지 충진 과정의 초기 단계에서 감압 장치가 정지하기 때문이다. 또한, 감압하에서 봉합이 수행되었기 때문에, 리드 프레임과 수지 사이의 계면에 존재하는 공기, 습기 등과 같은 불순물이 제거되어 리드 프레임과 수지 사이의 접착을 개선시키고, 필링과 스웰링을 방지하며, 따라서 고 신뢰성의 반도체 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 전에, 도면과 관련하여 종래 기술을 먼저 상세히 설명하겠다.
제1(a)도에 도시된 종래의 반도체 장치용 수지 봉합 장치에 있어서, 트랜스퍼 성형 프레스 내에 장착된 상부 및 하부 금형(17a, 16a)을 압착시켜 성형이 수행되고, 다음에 플런저(12a)로 트랜스퍼 포트(7a)내의 수지 태블릿(6a)을 캐버티(9a) 내부에 투입시킨다.
특히, 제1(a)도와 제1(b)도에서, 수지 봉합 장치는 수지 태블릿 압착용 플런저(12a)가 전후로 이동하는 트랜스퍼 포트(7a)와, 패키지 성형용의 캐버티(9a)를 갖는 고정된 금형(17a)과, 자유로이 이동할 수 있도록 고정된 금형하에 위치하며 또다른 패키지 성형용 캐버티(9a)를 갖는 이동가능한 금형(16a) 및 고정된 금형(17a)내에 각각 수용되고 각각의 캐버티로부터 진퇴되는 배출핀(13a)을 갖는 배출 기구로 이루어진다.
상기 수지 봉합 장치를 사용하는 수지 봉합 방법을 제1(C)도 내지 제1(h)도와 관련하여 설명하겠다. 반도체 장치(3a)는 은 페이스트(4a)로 아일랜드(5a)에 고정되어 있으며 반도체 장치(3a)상에 전극이 제공되고, 본딩 와이어(2a)에 의하여 리드 프레임(1a)의 내부 리드선이 본딩되어 리드 프레임(1a)을 제공한다. 제1(C)도에 도시된 것처럼, 이 리드 프레임(1a)은 하부 금형(16a)상에 세팅되어 있으며, 수지 태블릿(6a)은 트랜스퍼 포트(7a) 내로 투입되며, 이동가능한 하부 금형(16a)이 상승된 후에, 제1(d)도에 도시된 것처럼, 상기 금형이 압착된다. 금형으로부터의 열에 의하여 수지 태블릿(6a)이 연화된 후에, 제1(e)도에 도시된 것처럼 태블릿(6a) 압축용 플런저가 상승되며 따라서 수지는 러너(8a)와 게이트(11a)를 통하여 이동하고 성형용 캐버티(9a)내로 충진된다. 그리고 나서, 수지가 경화될때까지 제1(f)도에 도시된 수지 충진 상태가 유지된다. 다음에, 제1(g)도에 도시된 것처럼 이동가능한 하부 금형(16a)이 개방되고, 다음에 배출핀(13a)이 배출되어 봉합된 패키지를 금형으로부터 돌출하게 되며, 따라서 반도체 장치의 수지 봉합이 완성된다.
제2(a)도 내지 제2(f)도와 관련하여 진공 수지 봉합 방법을 설명하겠다. 도시된 반도체 장치용 수지 봉합 장치에 있어서, 트랜스퍼 포트(7b)와 캐버티(9b) 내부를 감압 상태로 유지하기 위하여 수지 봉합 공정 동안에 감압 장치가 구동되어 패키지 내부로 공기가 혼합되는 것을 억제하였다.
이러한 형태의 반도체 장치용 수지 봉합 장치는 패키지 성형용 캐버티(9b)를 갖는 고정된 상부 금형(17b)과, 자유로이 이동하도록 상기 고정된 상부 금형 아래에 놓여지며 또다른 패키지 성형용 캐버티(9b)를 갖는 이동가능한 하부 금형(16b)으로 이루어진다. 이장치는 공기 구멍(10b)과 통하는 감압 장치도 포함하고 있다.
이러한 진공 수지 봉합 장치를 사용하는 수지 봉합 방법을 도면과 연관시켜 간단히 설명하겠다.
반도체 장치는 은 페이스트(4b)로 아일랜드(5b)에 고정되어 있으며 반도체 장치(3b)상에 전극이 제공되고, 본딩 와이어(2b)에 의하여 내부 리드선이 본딩되어 리드 프레임(1b)을 제공한다. 제2(a)도에서와 동일하게, 리드 프레임(1b)은 이동가능한 하부 금형(16b)상에 세팅되어 있으며, 수지 태블릿(6b)은 트랜스퍼 포트(7b)내로 투입된다. 다음 제2(b)도에서, 이동가능한 하부 금형(16b)이 상승되고 상기 금형이 압착되고 감압 장치가 작동하여 상기 캐버티(9b)내에는 소정의 감압 상태가 형성된다. 다음에, 금형으로부터의 열에 의하여 수지 태블릿(6b)이 연화된 후에, 제2(C)도에 도시된 것처럼, 태블릿 압축용 플런저(12b)가 상승되며 따라서 수지는 러너(8b)와 게이트(11b)를 통하여 이동하고 성형용 캐버티(9b)내로 충진된다. 상기 캐버티(9b)내로 수지가 완전히 충진된 후에 감압 장치가 정지하게 된다. 그리고나서, 수지가 경화될때까지 상기 상태가 유지되며, 그 다음에, 제2(e)도에서처럼, 이동가능한 하부 금형(16b)이 개방되고, 다음에 배출핀(13b)이 배출되어 봉합된 패키지를 금형으로부터 돌출하게 하며, 따라서 반도체 장치의 수지 봉합이 완성된다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래 반도체 장치용 수지 봉합 장치에 있어서, 수지 태블릿내에 공기가 내포되어 있고 트랜스퍼 포트는 외부측에 기구적 개방부를 가지기 때무에, 감압하에서 수지가 전달되는 경우에 트랜스퍼 포트와 캐버티내의 존재하는 공기는 플런저에 의하여 인가된 압력에 용융된 수지와 혼합되어 외부측과 내부측 패키지에 공간이 형성되게 되는 문제점이 있다. 또한, 수지의 충진이 끝나면 감압 장치는 작동을 멈추게 되는 경우에, 이 수지는 충진되는 동안 감압하에 놓여있기 때문에, 트랜스퍼 포트와 캐버티내에는 수지 거품이 일어나며, 따라서 수지가 캐버티내로 순간적으로 충진되고 수지의 유동 패턴이 교란되며, 따라서 공기 구멍이 막히고 수지 패키지 내부로부터의 공기 제거를 방해한다는 문제점이 있다. 또한 수지의 유동 패턴의 교란으로 인하여 아일랜드의 천이가 증가하고, 이 때문에 와이어와 아일랜드를 노출시키는데 불편함이 초래된다.
또한, 일본 특허공보 제63-95639호에서는 상부 및 하부 금형을 압착시켜 수지 봉합을 완성시키며, 감압 장치로서 캐버티 내부의 압력을 감압시키며, 플런저가 동작됨과 동시에 감압 장치가 멈추게 되어있다.
이러한 수지 봉합 방법은 제3(a)도 내지 제3(f)도와 연관하여 설명하겠다. 반도체 장치(3b)는 은 페이스트(4b)로서 아일랜드(5b)에 고정되며, 반도체 장치(3b)와 내부 리드선상에 제공된 전극은 본딩 와이어(2b)를 통하여 리드 프레임(1b)과 연결된다. 제3(a)도에서, 리드 프레임(1b)은 하부 금형(16b)상에 세팅되어 있으며, 수지 태블릿(6b)은 트랜스퍼 포트(7b)내로 투입된다. 따라서, 제3(b)도와 같이, 이동가능한 하부 금형(16b)이 상승된 후에 상기 금형이 압착되고, 감압 장치가 구동된다. 따라서, 제3(C)도와 같이, 감압 장치의 사용에 의하여 캐버티 내부의 압력은 소정치 이하로 낮아지며, 그리고나서 감압 장치가 멈추어지고 플런저(12b)가 상승된다. 제3(d)도와 같이, 수지는 러너(8b)와 게이트(11b)를 통하여 이동하고 성형용 캐버티(9b) 내부에 충진된다. 수지가 경화될때까지 상기 상태가 유지되며, 제3(e)도와 같이, 이동가능한 금형(16b)이 개방되고, 다음에 배출핀(13b)이 배출되어 봉합된 패키지를 금형으로부터 돌출하게 하며, 따라서 반도체 장치의 수지 봉합이 완성된다.
상기 수지 봉합 방법에 있어서, 수지 태블릿(6b)이 압착되면, 태블릿(6b)내의 공기는 트랜스퍼 포트(7b)와 캐버티(9b) 내부로 방출된다. 그러나, 플런저(12b)가 작동됨과 동시에 감압 장치가 법추기 때문에, 트랜스퍼 포트(7b)와 캐버티(9b) 내부로 방출된 공기는 제거되지 못하고 그 안에 남게 되며, 따라서 만족할만한 배기 효과를 얻지 못하고 결과적으로 내부와 외부 수지 패키지에 공간이 형성되게 된다.
지금부터 도면과 관련하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하겠다.
제4(g)도와 4(h)도에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 수지 봉합 장치는 패키지 성형용 캐버티(9c)를 갖는 고정된 상부 금형(17c)과, 자유롭게 이동하도록 상기 고정된 금형(17c) 밑에 놓여지며 또다른 패키지 성형용 캐버티(9c)를 갖는 이동가능한 하부 금형(16c)으로 이루어진다. 공기 구멍(10b)과 통하는 감압 홈(14b)이 이동가능한 하부 금형(16c)에 형성되어 있으며, 금형을 봉합하기 위하여 감압 홈(14b)부근에 O자형 링(15c)이 놓여있다. 또한, 하부 금형(16c)은 캐버티(9c)로부터의 출입이 가능한 배출핀(13c)을 갖는 배출 기구를 갖추고 있다. 고정된 상부 금형(17c)은 공기 구멍(10c)과 통하는 감압 홈(14c)과 감압 홈(14c)과 파이프(26c) 사이를 연결하는 감압 홈 연결부(18c)를 갖추고 있다. 또한, 하부 금형(16c)과 마찬가지로 상부 금형(17c)은 캐버티(9c)로부터의 출입이 가능한 배출핀(13c)을 갖는 배출 기구를 갖추고 있다. 제4(i)도에서, 반도체 봉합용 장치의 주요부(29c)는 하부 금형(16c)을 고정시키는 하부 플래튼(platen)(19c)과, 상부 금형(17c)을 고정시키는 상부 플래튼(20c)과, 각 부분의 동작을 제어하는 제어 부분(21c)으로 이루어진다. 또한, 감압 장치(30c)는 진공 펌프(28c)에 연결된 저장 탱크(27c)와, 전자기 밸브(25c)와, 소정의 진공도를 유지시키는 압력 조절 밸브(24c)와, 수지로부터 방출된 가스를 제거하는 필터(23c)와, 진공도를 측정하는 진공 게이지(22c)로 이루어지며, 파이프(26c)를 통하여 본체(29c)와 연결된다. 압력 조절 밸브(24c)와 전자기 밸브(25c)는 제어 부분(21c)에 의하여 제어된다.
상기 장치에 의한 수지 봉합 방법을 설명하겠다. 반도체 장치(3c)는 은 페이스트(4c)에 의하여 아일랜드(5c)에 고정되어 있으며, 내부 리드선과 반도체 장치(3c)상에 제공된 전극(무도시)은 본딩 와이어(2c)에 의하여 리드 프레임(1c)과 전기적으로 연결되어 있다. 제4(a)도에서, 상기 리드 프레임(1c)은 사전에 소정 온도까지 가열된 상부 및 하부 금형(17c, 16c)의 하부 금형(16c)상에 세팅되어 있으며, 수지 태블릿(6c)은 트랜스퍼 포트(7c)내로 투입된다. 제4(b)도에서, 하부 금형(16c)이 상승되어 상기 금형이 압착된다. 다음에, 제4(i)도에 도시된 감압 장치(30c)가 구동되어 캐버티(9c) 내의 압력을 낮춘다. 이때, 캐버티(9c)내의 압력은 약 0.1atm으로 제어된다. 다음에, 하부 금형(16c)으로부터의 열에 의하여 수지 태블릿(6c)이 연화된 후에, 태블릿 압축용 플런저(12c)가 상승되어 태블릿(6c)을 완전히 압축하고 변형시키며, 동시에 수지가 충진되면, 제4(C)도와 같이, 감압 장치(30c)에 의한 캐버티(9c) 내부의 압력 감소가 종결되게 된다. 다음에, 플런저(12c)가 더 상승되며 따라서, 제4(d)도와 같이, 수지는 러너(8c)와 게이트(11c)를 통하여 캐버티(9c) 내부로 충진되어 그 속에서 성형화된다.
최종적으로 수지가 경화될때까지 압착 상태가 유지되며, 수지의 경화가 완료된후에는 이동가능한 하부 금형(16c)이 개방되고, 제4(e)도에서처럼, 배출핀(13c)이 튀어나와 봉합된 패키지를 금형으로부터 해제시킨다. 이러한 방식으로, 본 발명에서 수지를 사용하여 반도체 장치를 봉합하였다. 본 실시예에 있어서, 캐버티(9c) 내부의 압력은 태블릿 사전가열시에 대기압으로부터 설정 압력까지 낮아지고, 제4(f)도에서처럼, 캐버티(9c)내의 압력 감소는 수지 투입시에 종결된다.
반도체 장치용 수지 봉합 방법의 제2실시예를 설명하겠다.
상술한 제1실시예와 동일한 방식으로, 5(a)도에서처럼, 수지 태블릿(6c)은 트랜스퍼 포트(7c)내로 투입된다. 다음에, 하부 금형(16c)이 상승되고, 금형이 압착되며, 제4(i)도에 도시된 감압 장치가 구동되어 제5(b)도에서처럼 캐버티(9c)내의 압력을 감압시킨다. 다음에, 하부 금형(16c)으로부터의 열에 의하여 수지 태블릿(6c)이 연화된후에, 태블릿 압축용 플런저(12c)가 상승되어 태블릿(6c)을 완전히 압축하고 변형시키고, 수지의 충진을 초래한다. 수지는 러너(8c)와 게이트(11c)를 통하여 캐버티(9c) 내부로 충진되며, 감압 장치(30c)에 의한 진공 상태는 캐버티(9c) 내부로 수지를 충진시킬 때 정지된다. 다음에, 제1실시예와 동일한 절차를 수행하여 수지 봉합을 완료시킨다.
본 실시예에 있어서, 캐버티(9c)내의 수지의 거품이 방지될 수 있으며, 또한 트랜스퍼 포트(7c)와 캐버티(9c)내의 공기를 적당할 만큼 제거할 수 있다.
본 발명에 의한 반도체 장치용 수지 봉합 방법의 제3실시에를 설명하겠다.
제1 및 제2실시예와 동일한 방식으로, 제6(a)도에 도시된 것처럼, 수지 태블릿(6c)은 트랜스퍼 포트(7c)내로 투입되며, 하부 금형(16c)이 상승되어 상기 금형이 압착되며, 제6(b)도와 같이, 감압 장치(30c)가 구동되어 캐버티(9c)내의 압력을 감소시킨다. 하부 금형(16c)으로부터의 열에 의하여 수지 태블릿(6c)이 연화된 후에, 태블릿 압축용 플런저(12c)가 상승되어 태블릿을 완전히 압축하고 변형시키며 수지의 충진을 초래시킨다. 수지는 러너(8c)와 게이트(11c)를 통하여 이동하고 캐버티(9c)내로 충진된다. 본 실시예에 있어서, 게이트에 수지가 도착하면 진공 배기가 정지된다. 이는 캐버티(9c)내에 수지 거품이 일어나는 것을 방지한다. 웨어링 게이트 부분(무도시)이 후레쉬 게이트 부분(무도시)에 의하여 대체 가능하도록 하부 금형(16c)이 설계된다.
따라서, 진공 배기 정지의 타이밍을 검출하기 위하여 하부 금형(16c)에 압력 센서와 같은 센서(14c)가 제공되는 경우에 있어서, 이 센서(14c)를 게이트 부분(무도시)에 부착시키는 것은 용이하며, 진공 배기 정지의 타이밍을 게이트에 수지가 도착하는 시간에 세팅함으로서 고정밀 제어가 가능하게 된다.
본 발명에 의한 반도체 장치용 수지 봉합 방법의 제4실시예를 설명하겠다. 상술한 제1실시예 등과 동일한 방식으로, 제7(a)도에 도시된 것처럼, 수지 태블릿(6c)은 트랜스퍼 포트(7c)내로 투입되며, 감압 장치(30c)가 구동되어 캐버티(9c)내의 압력을 감소시킨다. 하부 금형(16c)으로부터의 열에 의하여 수지 태블릿(6c)이 연화된 후에, 태블릿 압축용 플런저(12c)가 상승되어 태블릿을 완전히 압축하고 변형시키며 수지의 충진을 초래시킨다. 수지는 러너(8c)와 게이트(11c)를 통하여 이동하고 캐버티(9c)내로 충진된다. 이때, 본 실시예에 있어서, 제7(C)도에 도시된 것처럼, 러너(8c)를 통하여 수지가 흐르는 동안 진공 배기가 정지되도록 설계되어 있기 때문에, 진공 배기 정지 타이밍이 다소 변화하더라도 수지는 거품을 일으키지 않으며, 이는 캐버티(9c)내에 수지가 도달하지 않았기 때문이다. 또한, 제1실시예에서보다 진공 배기 시간이 더 길기 때문에, 트랜스퍼 포트(7c)와 캐버티(9c)내의 공기는 만족한 정도로 배출된다.
본 발명에 의한 반도체 장치용 수지 봉합 방법의 제5실시예를 설명하겠다. 상술한 제1실시예와 동일한 방식으로, 제8(a)도에 도시된 것처럼, 수지 태블릿(6c)은 트랜스퍼 포트(7c)내로 투입되며, 하부 금형(16c)이 상승되어 상기 금형이 압착되며, 제8(b)도와 같이, 감압 장치가 구동되어 캐버티(9c)내의 압력을 감소시킨다. 하부 금형(16c)으로부터의 열에 의하여 수지 태블릿(6c)이 연화된 후에, 태블릿 압축용 플런저(12c)가 상승되어 태블릿을 완전히 압축하고 변형시키며 수지의 충진을 초래시킨다. 수지는 러너(8c)와 게이트(11c)를 통하여 이동하고 캐버티(9c)내로 중친된다. 제8(c)도에서처럼, 수지가 캐버티(9c) 내부로 들어가기 시작하는 경우에, 제4(i)도에 도시된 압력 조절 밸브(24c)는 캐버티(9c)내의 압력을 낮은 압력(0.5 - 0.8atm)으로 조절하기 위하여 사용되며, 수지 거품은 일어나지 않는다. 즉, 감압 장치(30c)에 의한 압력 감소도는 줄어들었다. 다음에, 수지를 캐버티(9c)내로 충진시키기 위하여 플런저(12c)가 상승되며, 다음에 제8(d)도처럼, 감압 장치(30c)에 의한 압력 감소가 종결된다. 다음에, 제1실시예와 같이 상기 수지는 경화되며, 따라서 본 발명의 수지 봉합이 완료된다. 본 실시예에서, 수지 거품이 일지 않는 압력까지 캐버티내로 수지가 들어가기 시작하는 경우에, 캐버티내의 압력이 낮아지는 동안 캐버티(9c)내에 수지가 충진되기 때문에, 캐버티(9c)내에 거품이 일어나는 것이 방지되며, 캐버티(9c)내에 충진된 수지로부터 발전된 가스와 그 내부에 있던 공기는 캐버티(9c)로부터 방출된다.
반도체 장치용 수지 봉합 장치에 있어서, 수지 주입 시간은 중요한 변수이며, 이는 와이어 등의 변형에 영향을 미치며 따라서 수지 주입 시간은 정확히 제어된다. 감압 장치를 정지시키는 타이밍을 제어하는 제어기를 설치함으로서, 소정의 부가적인 센서가 없이도 고정밀의 제어가 가능하다.
또한, 반도체용 수지 봉합 장치에 있어서, 수지 태블릿 압축용 플런저의 스트로크는 수지으 충진, 연결 바(bar)의 변형 등에 영향을 미치는 중요한 변수이기 때문에, 플런저의 스트로크는 정확히 제어된다. 또한, 주입된 수지의 양은 플런저의 스트로크에 의하여 결정된다. 따라서, 본 발명에 있어서, 수지 태블릿 가압용 플런저의 스트로크를 토대로하여 감압 장치 정지 타이밍을 제어하는 제어기가 제공되었기 때문에, 소정의 부가적인 센서 없이도 고정밀 제어가 가능하다.
반도체 장치용 수지 봉합 장치는 그 게이트 부분과 러너 부분이 그들의 웨어링에 대한 대체 수단으로서의 후레쉬 부분에 의하여 대체될수 있도록 설계된다. 상기 설계는 감압 장치 정지 타이밍을 검출하기 위하여, 게이트 부분이나 러너 부분내에 압력 센서나 광센서 같은 센서를 매립 가능하도록 설계되며, 따라서 유동 수지의 위치를 정확히 검출할 수 있게 하며 또한 고정밀 제어도 가능하다.
상술한 제1 내지 제5실시예에서, 금형이 압착되는 시점부터 캐버티내로 수지가 충진되는 과정의 초기 단계까지의 시간동안에 트랜스퍼 포트와 캐버티는 감압 상태로 유지되기 때문에, 수지가 플런저에 의한 압력으로 인하여 혼합되어 용융 수지로 되어 패키지 내부와 외부에 공간이 형성되는 경우에, 트랜스퍼 포트와 캐버티내의 공기가 존재하는 것을 방지할 수 있는데, 이는 수지 충진 과정의 초기 단계에서 감압 장치가 정지하기 때문이다. 또한, 감압하에서 봉합이 수행되었기 때문에, 리드 프레임과 수지 사이의 계면에 존재하는 공기, 습기 등과 같은 불순물이 제거되어 리드 프레임과 수지 사이의 접착을 개선시키고, 필링과 스웰링을 방지한다.
아래의 표1은 본 발명과 종래 기술(감압 없음)과, 다른 종래 기술(감압 있음)에서 관찰된 공간 발생율(%)과 필링 발생율(%)을 나타낸다.
표에서 나타나듯이, 본 발명은 종래 기술보다 더욱 신뢰성 있는 반도체 장치를 제공한다.
소정 실시예를 기초로하여 본 발명을 기술하였지만, 이는 제한된 것으로 의미되지 않는다. 당업자들은 본 설명을 기초로하여 제안된 실시예의 다양한 변형을 구가할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구 범위는 본 발명의 사상 범위내의 실시예와 그 변형을 포함한다.

Claims (8)

  1. 감압 장치를 사용하여 압착된 금형을 진공으로 배기시키고, 수지로서 반도체 장치를 봉합하는데 사용되는 반도체 장치 수지 봉합 방법에 있어서, 상기 금형이 압착됨과 동시에 상기 금형의 캐버티내의 진공 배기를 시작하는 단계와, 수지 태블릿이 완전히 압축변형되고, 상기 수지가 상기 금형의 러너내로 충진되기 시작하는 경우에 상기 진공 배기를 정지시키는 단계와, 상기 캐버티 내부로 상기 수지의 충진을 완료시키는 단계로 이루어지는 반도체 장치 수지 봉합 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금형을 압착하는 시점부터 상기 수지가 상기 캐버티내로 충진되기 시작하는 시점까지의 시간동안 상기 진공 배기가 수행됨을 특징으로 하는 반도체 장치 수지 봉합 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금형을 압착하는 시점부터 상기 수지가 상기 캐버티용 상기 금형의 게이트에 도착하는 시점까지의 시간동안 상기 진공 배기가 수행됨을 특징으로 하는 반도체 장치 수지 봉합 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금형을 압착하는 시점부터 상기 수지가 상기 캐버티의 러너 부분을 통하여 이동을 지속하는 시간동안 상기 진공 배기가 수행됨을 특징으로 하는 반도체 장치 수지 봉합 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금형을 압착하는 시점부터 시작하고, 상기 수지가 캐버티내로 충진되기 시작하는 시점에서 캐버티내에 수지 거품이 일어나지 않을 정도의 진공도를 유지하면서, 충진완료시에 정지하는 상기 진공 배기가 수행됨을 특징으로 하는 반도체 장치 수지 봉합 방법.
  6. 진공 배기 정지의 타이밍을 제어하기 위하여, 수지 태블릿 가압용 플런저가 구동되기 시작한 후의 시간 경과를 토대로하여 감압 장치의 구동과 정지를 제어하는 제어기를 갖춘 반도체 장치를 수지 봉합하기 위한 수지 봉합 방치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 진공 배기 정지의 타이밍을 제어하기 위하여, 상기 수지 태블릿 가압용 플런저의 스트로크를 토대로하여 감압 장치의 구동과 정지를 제어하는 제어기를 갖춘 반도체 장치를 수지 봉합하기 위한 수지 봉합 방치.
  8. 상기 진공 배기 정지의 타이밍을 제어하기 위하여, 사익 금형내에 매립된 센서에 의하여 검출된 데이터를 토대로하여 감압 장치의 구동과 정지를 제어하는 제어기를 갖춘 반도체 장치를 수지 봉합하기 위한 수지 봉합 방치.
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