KR0178567B1 - 반도체 집적회로용 플랫 패키지 - Google Patents

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Abstract

반도체 집적회로용 플랫 패키지에 있어서, 기판은 캐비티와 밀봉도 금부 각각을 현수 리드에 접속하는 내부 접지 배선을 포함한다. 현수 리드는 차폐를 목적으로 접지되어 있다. 이러한 구성으로, 패키지는 유효한 리드의 수를 제한하는 접지 전용 리드를 필요로 하지 않는다.
또한, 단일 표준 형태의 IC는 사용자의 요구에 의해 다양한 차폐 구성을 제공할 수 있다.

Description

반도체 집적회로용 플랫 패키지
제1도는 밀봉전의 상태에서의 종래의 플랫 패키지의 평면도.
제2도는 종래의 플랫 패키지, 특히 성형된 상태의 리드와 현수(懸垂)리드의 부분사시도.
제3도는 밀봉전의 상태에서의 본 발명의 플랫 패키지의 평면도.
제3a도는 제3도의 A-A'선 단면도.
제3b도는 제3도의 B-B'선 단면도.
제4도는 본 실시예, 특히 성형된 상태의 리드와 현수 리드의 부분사시도.
제5도는 밀봉된 상태의 실시예를 나타내는 평면도.
제5a도는 제5도의 A-A' 선 단면도.
제6A~6B 도는 본 실시예에 포함되는 배선층을 나타내는 평면도.
제7도는 밀봉전의 상태에서의 본 발명의 다른 실시에를 나타내는 평면도.
제8a도는 밀봉전의 또 다른 실시예를 나타내는 제5도의 A-A' 단면도
제8b도는 제8a도의 상태를 나타내는 제5도의 B-B' 선 단면도.
제9a~9b도는 제8a 도와 제8b 도의 실시예에 포함되는 배선층을 나타내는 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 칩 2 : 기판
3 : 현수 리드 4 : 리드
5 : 리드 프레임 21 : 캐비티
22 : 밀봉도금부 23,24 : 내부 배선
51 : 지지봉
본 발명은 반도체 집적회로(IC)용 플랫 패키지에 관한 것이며, 특히, 4방향으로 뻗어 있는 리드를 가지는 쿼드형 플랫 패키지에 관한 것이다.
반도체 집적회로용 플랫 패키지는 예를 들어, 일본의 전자통신학회에서 편집하여 1984년 오옴사에서 출판한 LSI 핸드북의 제414~415항에 명시되어 있다. 이 문서, 특히 제3.62도에는 4변으로부터 연장된 리드를 가지는 대표적인 표면 장착 패키지를 나타낸다. 이런 형태의 패키지를 일반적으로 쿼드형 플랫 패키지(QFP)라 한다. 플랫 패키지는 다양한 종류의 전자장치를 소형화하고 기능을 개선시키기 위하여 개발되어져 왔으며 현재 널리 이용되어지고 있다. QFP는 실제적으로 사각형상, 즉, 패키지의 모든 배선의 길이가 같기 때문에 특히 임피던스 정합에 많이 이용된다. 이러한 이유 때문에, QFP는, 예를 들어 고속 수행이 요구되는 논리회로에 D널리 이용된다. 그러므로 패키지에 장착된 반도체 칩은 외부 전자계에 영향을 받지 않으며 외부로 불필요한 전자파를 방사하지 않는 즉, 전자파 방해(EMI)특성을 향상시키기 위하여 차 폐되어야 한다. 그러나 유효한 리드의 수를 제한하지 않고 단일 표준 형태의 IC와의 차폐접속과 관련되는 사용자의 다른 요구를 충족시킬 수 없다.
그러므로, 본 발명의 목적은 유효한 리드의 수를 제한하지 않고 단일 표준 형태의 IC와의 차폐접속과 관련된 사용자의 다른 요구를 충족시키는 반도체 집적회로용 플랫 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명의 반도체 IC용 플랫 패키지는 반도체 칩을 장착하기 위한 도금된 캐비티를 가지는 기판과, 밀봉용의 금속 캡을 밀봉하는 밀봉도금부를 포함한다. 리드 프레임은 4변형이며 프레임의 중앙에 기판을 유지하기 위하여 프레임의 4개의 모서리에 각각 위치하는 4개의 현수 리드를 포함하고 있다. 또한 기판은 캐비티와 밀봉도금부를 각각 현수 리드에 접속하는 접지용 제1내부 배선과 접지용 제2내부 배선을 포함하고 있다.
다음은 본 발명의 상기한 목적과 이점을, 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 이해를 더 쉽게 하기 위하여, 제1도에 나타낸바와 같이, 종래의 반도체 IC용 플랫 패키지를 참조한다. 제1도는 플랫 패키지가 밀봉되기 전의 상태를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 패키지는 일반적으로 반도체 칩(1)과, 기판(2)과, 리드 프레임(5)으로 구성되어 있다. 기판(2)은 전기적 접속용 배선층(도면 표시 생략)을 포함하는 세라믹 또는 플라스틱 다층 기판으로서 사용된다. 기판(2)은 캐비티(21)와 밀봉도금부(22)를 포함하고 있다. 칩(1)이 부착되는 캐비티(21)는 도전성을 보유하도록 도금된다. 밀봉용 금속 캡(도면 표시 생략)은 밀봉도금부(22)를 덮고 있다. 리드 프레임은 4개의 모서리에 기판(2) 유지용 현수 리드(3)와, 패키지를 외부회로에 접속하는 리드(4)와, 지지봉 또는 프레임(51)을 포함하고 있다. 가이드 홀(52)이 지지봉(51)에 형성되어 있다. 뒤에서 상세히 설명하겠지만, 리드(4)가 지지봉(51)으로부터 절단된 후의 IC의 전기특성시험시에 가이드 홑(51)에 의해 리드(4)가 그들의 접촉위치에 유지된다. 이 시험중에 현수 리드(3)는 또한 지지봉(51)을 유지하는 기능이 있다.
IC의 패키지 밀봉공정에 대해 설명하면, 먼저, 칩(1)을 도전성 접착제로 기판(2)의 캐비티(21)에 접착한다. 칩(1)의 전극 패드(도면 표시 생략)는 각각 금속선을 이용하여 기판(2)의 배선층을 경유하여 대응하는 리드(4)에 접속된다. 다음에, 금속 캡을 밀봉도금부(22)에 납땜하여 칩(1)을 밀봉한다. 다음으로, 현수 리드(3) 이외의 리드(4)를 지지봉(51)으로부터 절단한다. IC의 전기적 특성을 결정하기 위하여 위에서 언급한 시험이 수행된다. 이때, 지지봉(51)의 가이드 홑은 각각 시험 지그에 있는 가이드 핀에 결합되어 있다. 그러므로, 리드(4)는 시험 지그에 대응하는 접촉 접점에 정확히 접속되어 있다. 시험에 의해 IC가 사용가능하면, 지지봉(51)을 제거하기 위하여 현수 리드(3)을 절단한다. 마지막으로, 리드(4)를 소정의 형상으로 성형한다.
리드(4)가 성형된 후에 현수 리드(3)는 제2a도 또는 제2b도에 나타낸 바와 같이 된다. 제2a도에 나타낸 바와 같이, 현수 리드(3)를 절단하므로 IC가 외부회로에 전기적으로 접속되지 않는다. 최근, 제2b도에 나타낸 바와 같이 IC위에 현수 리드(3)를 절단하지 않고 회로기판에 납땜 또는 다른 방법으로 고정시키는 것이 제안되어 오고 있다. 제2b도의 리드(3)는 외부응력으로부터 가장 바깥 쪽의 리드(41)를 물리적으로 보호하지만, 전기적 접속을 목적으로 하지 않는다.
상기한 구성을 이루는 플랫 패키지는 고집적도와 고속 수행이 요구되는 논리회로에 널리 이용된다. 그러므로 특히, 외부 전자계로 부터의 영향이 차단되고 불필요한 전자파가 외부로 방출되는 즉, EMI 특성을 향상시키기 위하여 칩(1)이 차폐되어야 한다. 이것은 캐비티(21)와 밀봉도금부(22)를 접지시킴으로써 달성할 수 있다.
특히, 칩(1)을 차폐하기 위하여 캐비티(21)와 밀봉도금부(22)중의 하나 또는 둘다를 전용 배선으로하여 접지 전용으로 설정된 리드(4)에 접속하고 있다. 그러나, 리드(4)의 수가 리드 피치와 기판(2)의 치수에 관계로 인해 제한되는 문제가 있다. 더욱이, 고기능화에 수반하여 소요되는 전기적 접속을 위한 리드의 수의 관계로부터 리드(4)를 향상 차폐 전용으로 사용할 수 있는 것은 아니다. 그러므로, 사용자의 요구사항에 기초하여 기판(2)내에서 칩(1)의 어느 접지 배선을 캐비티(21)와 밀봉도금부(22)중의 하나 또는 둘다를 접속하는 것에 의해 차폐를 달성하고 있다.
일반적으로, 다수의 접지 배선이 칩(1)내에 존재한다. 캐비티(21)와 밀봉도금부(22)의 조합에 의해 내부 배선을 이용한 내부 접지 접속의 조합이 다수 존재한다. 그러므로, 다수의 사용자에 의해 접지 접속의 요구사항이 다른 경우에는 공급자가 각각 다른 요구사항에 대응하여 차폐 이외에도 동일하지만 품종으로서는 다른 복수 종류의 IC 로 대응할 필요가 있다.
상술한 바와 같이, EMI특성을 향상시키기 위하여 캐비티(21)와 밀봉도금부(22)를 접지하는 경우에는 각각의 배선에 의해 그들 각각을 전용 리드(4)에 접속할 필요가 있다. 이것은 외부회로에 IC를 접속할 수 있는 리드의 수를 감소시킨다. 접지 전용 리드를 사용 할 수 없을 때 캐비티와 밀봉도금부는 기판내의 접지 배선에 접속되어야 한다. 결과적으로, 내부 접속이 가능한 조합의 수와 관련되어 기능적으로는 동일하지만 품종으로는 다른 다수의 IC가 가공되어질 수 있다.
특개소 62-45156호에는 탭 현수 리드를 포함하는 리드 프레임을 가지는 반도체장치용 패키지가 명시되어 있다. 리드 프레임은 세라믹 패키지에 장착된 반도체 칩을 외부회로의 단자에 전기적으로 접속한다.
칩은 리드 프레임에 포함된 탭에 도전가능하게 접착되어 있고 탭과 탭 현수 리드를 전기적으로 접속함으로써 칩이 실질적으로 접지된다. 여분의 리드를 이용하지 않고 차폐의 목적으로 칩을 접지시키면 IC의 동작이 안정화된다.
다음은 본 발명에 의한 플랫 패키지의 바람직한 실시예를 설명한다. 실시예에서, 제1, 2a, 2b도의 구성요소와 같거나 유사한 구성요소는 동일한 참조번호를 사용하였으며 중복을 피하기 위해 설명하지 않는다.
제3, 3a, 3b도에 의하면, 본 발명에 의한 플랫 패키지의 밀봉전의 상태를 나타내는 것이다. 나타낸 바와 같이, 패키지는 앞에서 서술한 칩(1)과 동일한 반도체 칩(1)과, 종래의 기판(2)에 대치하는 기판(2A)와, 종래의 리드 프레임(5)을 대치하는 리드 프레임(5A)를 포함하고 있다. 기판(2A)은 캐비티(21)와 밀봉도금부(22)를 각각 외부회로에 접속하는 내부배선(23,24)을 포함하고 있다. 리드 프레임(5A)은 내부 배선(23)에 접속된 현수 리드(3A, 3C)와 내부 배선(24)에 각각 접속된 현수 리드(3B, 3D)를 포함하고 있다.
실시예에 있어서, 패키지는 인접한 리드(4)의 거리가 0.5㎜ 일 때 리드(4)의 폭은 0.2㎜이고 현수 리드(3A-3D)의 폭은 0.5㎜로 하였다. 리드(4)보다 넓은 폭을 보유하는 현수 리드(3A-3D)는 전기특성시험시에 리드(4)를 유지시켜 줄 수 있다.
상기한 구성으로 이루어진 플랫 패키지는 종래의 공정에 의해 밀봉된다. 그런 후에 현수 리드(3A-3D)이외의 리드(4)는 지지봉(51)으로부터 절단된다. 이런 상태에서, 종래의 전기특성시험이 수행되어 양품이 선별된다.
시험시에 패키지와 지지봉(51)을 접속하는 현수 리드(3A-3D)는 제7도와 같이 형성될 수도 있다. 그러나 제3도의 리드(3A-3D)가 제7도의 리드(3A-3D)보다 과다한 충격에 의한 변형으로부터 가장 큰 신호를 받는 가장 바깥의 리드(4)를 더 잘 보호 할 수 있다. 그것은 제3도의 리드(3A-3D)가 패키지의 가장자리에서 수직으로 뻗어 있기 때문이다.
시험에 의해 얻어진 패키지의 현수 리드(3A-3D)를 지지봉(51)부근에서 절단하여 지지봉(51)을 분리한다. 마지막으로 현수 리드(3A-3D)는 리드(4)와 같은 방법으로 성형된다.
제4e는 성형된 상태의 리드(4)와 현수 리드(3A 또는 3B 또는 3C 또는 3D)를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 현수 리드(3A) 는 외부 응력으로부터 가장 바깥의 리드(4)를 물리적으로 보호한다.
또한, 현수 리드(3A)는 캐비티(21)와 접속된 내부 배선(23)과 접속되어 있다. 그러므로 현수 리드(3A)가 접지되므로써 캐비티(21)가 접지될 수 있다. 마찬가지로, 현수 리드(3B,3D)가 접지되므로써 밀봉도금부(22)가 내부 배선(24)을 통해 접지된더. 다른 방법으로, 차폐하기 위한 접지는 고주파적으로 접지전위되면 좋으므로 현수 리드(3A,3C) 및 현수 리드(3B,3D)는 IC에 인가되는 공급전원에 접속될수도 있다. 이와 같이, 현수 리드리드(3A,3C)와 현수 리드(3B,3D) 의 하나 또는 둘다를 접지 또는 공급전원에 접속하여 고주파적으로 접지하므로써 IC의 차폐가 가장 바람직하게 행해질 수 있다.
제5, 5a도는 밀봉된 상태인 실시예의 플랫 패키지를 나타낸다. 참조 번호(6)는 캡이다. 제6a, 6b도는 패키지내에 있는 배선층을 나타낸다.
제3도에 나타낸 바와 같이, 모든 현수 리드(3A-3D)가 캐비티(21)와 밀봉도금부(22)에 접속될 필요는 없다. 에를 들어, 캐비티(21)만이 접지되었을 때 리드(3A-3D)중의 하나를 통해 접지전위를 공급하는 것으로도 충분하다. 그러나 4개의 리드(3A-3D)를 통한 접지전위와 공급전원의 공급이 안정성에 있어서 더욱 바람직하다.
제8a, 8b도는 밀봉된 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다.
제9a, 9b도는 이 실시예의 내부 배선층을 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 현수 리드(3A,3C)가 보통의 배선에 의해 캐비티(21)에 접속되어 있다. 마찬가지로, 현수 리드(3B,3D)가 보통의 배선에 의해 밀봉도금부(22)에 접속되어 있다. 결과적으로, 패키지내의 신호 배선이 차폐되어 있다. 그것에 의해 EMI특성이 향상된다. 즉, 외부 자계로부터 칩을 보호하고 불필요한 전자파를 회부로 방사하지 않는다.
요약하면, 본 발명에 의한 플랫 패키지는 각각 현수 리드에 접속된 캐비티와 밀봉도금부를 각각 접속하는 내부 접지 배선을 접속하는 기판을 포함하고 있다. 현수 리드는 차폐를 목적으로 접지되어 있다.
이러한 구성으로, 패키지는 유효한 리드의 수를 제한하는 접지 전용 리드를 필요로 하지 않는다. 또한 단일 표준 형태의 IC는 사용자의 요구에 의해 다양한 구성을 제공할 수 있다.
본 발명은 그 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변형이 가능하다.

Claims (4)

  1. 반도체칩을 장착하기 위한 도금된 캐비티와 밀봉용 금속 캡을 밀봉하는 밀봉도금부를 포함하는 기판과, 쿼드형 프레임과 상기 프레임의 중앙에 상기 기판을 유지하기 위한 상기 프레임의 4모서리에 각각 위치하는 4개의 현수 리드를 포함하는 리드 프레임을 포함하는 플랫 패키지에 있어서, 상기 기판이 상기 캐비티와 상기 밀봉도금부 각각을 상기 현수리드에 접속하는 접지용 제1내부 배선과 접지용 제2내부 배선을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로용 플랫 패키지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 4개의 현수 리드가 상기 접지용 제1내부 배선과 상기 접지용 제2내부 배선에 각각 접속하는 제1현수 리드와 제2현수 리드로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로용 플랫 패키지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판이 도전성 필름을 포함하는 다층기판으로 구성되며, 상기 4개의 현수 리드와 상기 캐비티 또는 밀봉도 금부가 홀을 통해 상기 도전성 필름과 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로용 플랫 패키지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 4개의 현수 리드중에서 서로 마주보는 2개의 현수 리드가 상기 캐비티에 접속되어 있고 나머지 다른 2개의 현수 리드가 상기 밀봉도금부와 접속된 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로용 플랫 패키지.
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