KR100434232B1 - 리드프레임을열분산기/열슬러그구조물에부착하는방법및구조 - Google Patents

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epoxy
lead frame
radiator
thermally conductive
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랜디 에치. 와이. 로
분미 멕드하나사른
다니엘 피. 트레이시
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내셔널 세미콘덕터 코포레이션
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Abstract

리드 프레임을 방열기(heat sink)에 부착하는 방법 및 구조가 제공되어 있다. 한 실시예에서는, 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 층이 방열기 상에 형성되며 상기 에폭시의 층은 완전 경화된다. 열가소성 접착 층은 상기 에폭시의 층 상에 형성되며, 상기 방열기는 상기 열가소성 층이 리드 프레임과 접촉하도록 리드 프레임에 고정된다. 열가소성 층은 녹는점까지 가열된 후 냉각되어, 방열기 및 리드 프레임과 결합한다. 한 변형예에서는, 부분 경화된 B-스테이지 에폭시 층은 열가소성 층을 대체하는 데 사용된다. B-스테이지 에폭시 층은 완전 경화되어 리드 프레임이 방열기와 연결되게 한다.

Description

리드 프레임을 열분산기/열 슬러그 구조물에 부착하는 방법 및 구조
발명의 분야
본 발명은 리드 프레임에 부착된 방열기를 갖는 반도체 디바이스 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 열 분산기(heat spreader) 또는 열 슬러그(heat slug)를 리드 프레임에 부착하는 방법 및 구조에 관한 것이다.
발명의 배경
도 1a는 반도체 디바이스(100)의 평면도이며, 상기 디바이스는 반도체 다이(101), 다이 부착 접착제(102), 열 슬러그(104), 본딩 와이어(105-106), 성형 컴파운드 (molding compound; 107), 리드 프레임(108; 리드(111,112)를 포함함) 및 양면 폴리이미드 테이프(109)를 포함한다. 성형 컴파운드(107)내에 봉입되어 있는 소자들은 도 1a에서 점선으로 도시되어 있다. 도 1b는 도 1a의 면(1b-1b)을 따라 절취된 반도체 디바이스(100)에 대한 단면도이다.
열 슬러그(104)는 디바이스(100)의 동작시 디바이스(100)내에 발생되는 열을 분산시키는데 사용된다. 반도체 다이(101)내에 발생된 열은 다이 부착 접착제(102)를 통해 열 슬러그(104)로 전달된다. 열 슬러그(104)는 전형적으로 열전도율이 높은 구리나 알루미늄과 같은 금속이다. 열 슬러그(104)는 열을 디바이스(100)의 외부 환경으로 전달하여 다이(101) 부근에서의 열의 형성을 방지한다. 도 1b에 예시된 바와 같이, 열 슬러그(104)의 하부는 이 부분이 외부 환경에 노출되도록 성형 컴파운드(107)를 통해 연장된다. 열 분산기(도시되지 않음)는 열분산기가 성형 컴파운드(107)에 의해 완전히 캡슐봉입되어 있다는 점(예컨대, 외부 환경에 노출되어 있지 않다는 점)을 제외하고는 열 슬러그(104)와 유사하다. 열 분산기 및 열 슬러그는 이하 방열기로 언급한다.
폴리이미드 테이프(109)는 방열기(104)를 리드 프레임(108)에 접속하는 데 사용된다. 폴리이미드 테이프(109)는 전형적으로 방열기(104)의 상부 표면의 주변에 위치한다. 리드 프레임(108)의 리드(리드(111, 112)를 포함함)는 폴리이미드 테이프(109) 상에 배치되어 있으며, 폴리이미드 테이프는 방열기(104)와 리드 프레임(108)을 접속한다. 방열기(104)가 리드 프레임(108)에 접속된 후, 다이(101)는 다이 부착 접착제(102)를 사용하여 방열기(104)의 상부 표면의 중심 부위에 부착된다. 폴리이미드 테이프(109)는 성형 컴파운드(107)가 반도체 디바이스(100)의 여러 소자들 주위에 형성되는 경우 고정된 관계로 방열기(104)와 리드 프레임(108)을 유지한다.
도 2는 폴리이미드 층(201) 및 접착 층(202,203)을 포함하는 테이프(109)에 대한 단면도이다. 폴리이미드 테이프(109)는 열 전도성이 있으며 전기적으로 절연되어 있다. 결과적으로, 방열기(104)에 의해 수용된 열은 폴리이미드 테이프(109)를 통해 리드 프레임(108)으로 전달된다. 그렇지만, 폴리이미드 테이프(109)가 전기 절연되어 있기 때문에, 폴리이미드 테이프(109)는 리드 프레임(108)의 여러 리드들을 단락(short) 시키지 않는다.
방열기(104)를 리드 프레임(108)에 부착하기 위해서, 접착 층(202)은 방열기(104) 상에 배치되어, 폴리이미드 테이프(109)를 방열기(104)에 고정시킨다. 그리고 나서, 리드 프레임(108)은 접착 층(203) 상에 배치되어 폴리이미드 테이프(109)를 리드 프레임(108)에 고정시킨다. 그 다음, 리드 프레임(108)과 방열기(104)는 서로 고정되고 폴리이미드 테이프(109)가 가열되어, 접착 층(202,203)을 경화시키고 리드 프레임(108)을 방열기(104)에 부착시킨다. 접착 층(203)이 외부환경에 노출되어 오염되는 것을 방지하도록 접착 층(202)이 방열기(104)상에 배치된직후 리드 프레임(108)이 접착 층(203) 상에 배치되어야 한다.
폴리이미드 테이프(109)는 접착 층(202,203)이 폴리이미드 층(201)의 각 측면상에 적층되어야 하기 때문에 비교적 값이 비싸다. 게다가, 폴리이미드 테이프(109)가 방열기(104)와 리드 프레임(108) 사이에 부적절하게 고정된 경우, 접착 층(202)과 방열기(104)사이에 및/또는 접착 층(203)과 리드 프레임(108)사이에 갭(gap)이 존재할 수 있다. 결과적으로, 불량한 접착이 방열기(104)와 리드 프레임(108) 사이에 존재할 수 있다. 더욱이, 이러한 문제점으로 인해, 폴리이미드 테이프(109)는 뒤틀리는 경향이 있음으로, 리드 프레임(108)과 방열기(104) 사이의 최적 수준 이하의 접속을 조장한다. 게다가, 폴리이미드 층(201)은 박판을 형성하기 위해 최소 두께, 전형적으로는 1 mil 이상의 두께를 가져야 한다. 폴리이미드 층(201)이 더 두꺼워짐에 따라, 폴리이미드 테이프(109)의 열전도력은 감소된다.
Kalfus에게 허여된 미합중국 특허 제4,783,428호에는 리드 프레임을 방열기에 연결하는 또 다른 방법이 개시되어 있다. Kalfus 특허에서, 열전도성 에폭시의 제1 층은 방열기 상에 스크린 인쇄된다. 상기 에폭시의 제1 층은 경화되고 상기 에폭시의 제1 층 상에 열전도성 에폭시의 제2 층이 스크린 인쇄된다. 그리고 나서, 리드 프레임은 에폭시의 제2 층상에 배치되고 상기 에폭시의 제2 층은 리드 프레임을 방열기에 부착하도록 경화된다. 리드 프레임은 에폭시의 제2 층이 에폭시의 제 2 층의 오염을 방지하도록 스크린 인쇄된 직후 방열기에 접속되어야 한다.
따라서, 상기에 기술된 폴리이미드 테이프의 단점을 극복하는, 리드 프레임을 방열기에 부착하는 방법 및 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 방법 및 구조가, (1) 방열기를 리드 프레임에 접속할 필요가 있는 재료를 포함하고, (2) 방열기가 리드 프레임에 접속될 때까지 긴 시간주기동안 편리하게 저장될 수 있는 방열기를 제공하는 경우 또한 바람직하다.
발명의 개요
따라서, 본 발명은 방열기와 리드 프레임을 포함하는 반도체 디바이스를 제공한다. 열전도성 에폭시의 완전 경화된 층은 방열기에 접속되고 열가소성 층은 상기 완전 경화된 에폭시 층에 접속된다. 리드 프레임은 상기 열가소성 층에 접속된다. 에폭시 층과 열가소성 층 모두는 페이스트(paste) 형태로 도포되어, 폴리이미드 테이프(109)의 사용과 앞서 연관된 접착 문제점을 실질적으로 해소한다.
에폭시 및 열가소성 층은 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 한 실시예에서, 완전 경화된 에폭시 층은 방열기 상에 형성되고 열가소성 층은 완전 경화된 에폭시 층 전반에 걸쳐 형성된다. 결과적인 구조는 방열기가 리드 프레임에 접속될 때까지 저장될 수 있는 이점이 있다. 또 다른 예에서, 완전 경화된 에폭시 층은 방열기 상에 형성되고 열가소성 층은 리드 프레임 상에 형성된다. 또 한편, 결과적인 구조들은 방열기가 리드 프레임에 접속될 때까지 (개별적으로) 저장될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 완전 경화된 에폭시 층은 (방열기 대신) 리드 프레임에 접속되고 열가소성 층은 (리드 프레임 대신) 방열기에 접속된다. 또 한편, 에폭시 층은 열가소성 층에 접속된다. 이러한 실시예에서, 에폭시 및 열가소성 층은 여러 가지 다른 방식으로 형성될 수 있다. 한 예에서, 완전 경화된 에폭시 층은 리드 프레임 상에 형성되고 열가소성 층은 상기 완전 경화된 에폭시 층의 전반에 걸쳐 형성된다. 선택적으로, 완전 경화된 에폭시 층은 리드 프레임 상에 형성되고 열가소성 층은 방열기 상에 형성된다. 다시, 결과적인 구조들은 방열기가 리드 프레임에 접속될 때까지 저장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 방열기는 열전도성 방열기, 상기 방열기 상에 배치된 열전도성 에폭시의 완전 경화된 제1 층 및 상기 에폭시의 제1 층상에 배치된 열전도성 B-스테이지(B-stage) 에폭시의 부분 경화된 제2 층을 포함한다. 에폭시의 제1 및 제2 층은 페이스트 형태로 도포되어 결과적인 방열기 구조는 상기 방열기 구조가 리드 프레임에 접속될 때까지 저장될 수 있다. 방열기 구조가 리드 프레임에 접속되는 경우, 이러한 구조들은 부분 경화된 제2 에폭시 층이 리드 프레임과 접촉하도록 배치된다. 그리고 나서, 제2 에폭시 층은 완전 경화되어, 방열기 구조를 리드 프레임에 접속시킨다.
한 변형예에서, 완전 경화된 에폭시 층은 방열기 상에 형성되고 부분 경화된 에폭시 층은 리드 프레임 상에 형성된다. 또 다른 변형예에서는, 완전 경화된 에폭시 층은 (방열기보다는 오히려) 리드 프레임 상에 형성되고 부분 경화된 에폭시 층은 상기 완전 경화된 에폭시 층 상에 형성된다. 또 다른 하나의 변형예에서는, 완전 경화된 에폭시 층은 리드 프레임 상에 형성되고 부분 경화된 에폭시 층은 방열기 상에 형성된다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명을 고려하면 보다 완전하게 이해될 것이다.
실시예
도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 디바이스(300)에 대한 평면도이다. 도 3b는 도 3a의 절취선(3b-3b)을 따라 취해진 반도체 디바이스(300)의 횡단면도이다. 반도체 디바이스(300)는, 특히 상호 접속 층(301)을 제외하면 반도체 디바이스(100;도 1a 및 도 1b)와 유사하다. 도 1a, 1b, 3a 및 3b에서의 유사한 소자들에는 유사한 참조 번호로 표시된다. 상호 접속 층(301)은 에폭시 층(311) 및 접착 층(312)을 포함한다. 하기에 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 접착 층(312)은 열가소성 접착제 또는 B-스테이지 에폭시일 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른 상호 접속 층(301)의 제조를 예시하는 단면도이다. 알루미늄이나 구리와 같은 금속인 것이 전형적인 방열기(104)는 높은 열전도율을 갖는다. 에폭시 층(311)은 스크린 인쇄 또는 압연 코팅과 같은 종래의 기술을 사용하여 방열기(104)에 도포되는 열전도성ㆍ전기절연층이다. 도 3a에 예시된 링형 패턴으로 에폭시 층(311)을 형성하기 위해, 종래의 마스킹 단계는 에폭시 재료가 바람직하지 못한 위치에서 데포지트되는 것을 방지하도록 이행된다. 선택적으로, 에폭시 층은 방열기(104)의 상부 표면 전반에 걸쳐 형성되며, 에폭시의 바람직하지 못한 부분들은 에폭시 층(311)을 형성하도록 에칭 제거된다.
에폭시 층(311)이 방열기(104)에 도포된 후, 에폭시 층(311)은 단단하고 고형의 층을 형성하도록 완전히 경화되는데, 상기 층은 차후의 처리 단계(도 4a) 동안 받는 고온에 노출되는 경우 녹지 않는다. 에폭시 층(311)은, 박막의 층으로 도포되고 나서 완전 경화될 수 있는 임의의 열전도성ㆍ전기절연 에폭시일 수 있다.한 특정 실시예에서, 에폭시 층(311)은 Ablebond 961-6, 즉 페이스트 형태로 Ablestik Laboratories 사로부터 입수가능한 B-스테이지 에폭시이다. Ablebond 961-6은 방열기(104) 상에 데포지트되고 나서 180℃에서 2시간 동안 에폭시를 가열하여 완전 경화된다. 앞서 언급된 실시예에서, 에폭시 층(311)은 0.25 내지 0.5 mil의 두께이지만, 다른 두께도 가능하다. 보다 얇은 에폭시 층(311)은 리드 프레임(108)과 방열기(104) 사이에서 보다 큰 열 전달을 초래한다. 따라서, 에폭시 층(311)은 연속적인 층(311)을 유지하면서 가능한 얇게 이루어져야 한다.
에폭시 층(311)이 완전 경화된 후, 접착 층(312)은 에폭시 층(311) (도 4b 참조) 전반에 걸쳐 형성된다. 이러한 실시예에서, 접착 층(312)은 열가소성 재료로 이루어지며 이하 열가소성 접착 층(312)으로서 언급된다. 열가소성 접착 층(312)은 높은 열전도성이 있으며 스크린 인쇄, 압연 코팅, 또는 다른 종래의 기술에 의해 에폭시 층(311)에 도포될 수 있는 페이스트 형태로 사용가능하다. 열가소성 접착 층(312)은 또한 전기적으로 절연되어 있다. 한 실시예에서, 열가소성 접착 층(312)은 211GZ, 즉 AlphaMetal, Inc.로부터 입수가능한 열가소성 재료로 이루어진다. 전형적으로, 211GZ 열가소성 접착제는 반도체 다이를 리드 프레임에 부착하는데 사용된다. 211GZ 열가소성 재료는 앞서 언급된 실시예에서 대략 1mil의 두께로 데포지트되지만, 다른 두께도 가능하며 이는 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 열가소성 접착 층(312)은 에폭시 층(311) 상에서 고형의 층을 형성한다. 따라서, 열가소성 접착 층(312)이 에폭시 층(311) 상에 형성된 후, (도 4b에 예시된 바와 같이) 결과적인 구조는 이것이 리드 프레임에 접속될 필요가 있을 때까지 방치된상태로 저장된다. 이는 종래의 상호 접속 층 이상의 상당한 개선점을 나타낸다.
방열기(104)를 리드 프레임(108)에 접속하기 위해, 방열기(104)는 리드 프레임(108)에 기계적으로 고정되어, 열가소성 접착 총(312)이 리드 프레임(108)과 접촉한다. 그리고 나서, 상기 고정된 구조는 열가소성 접착 층(312)이 녹을 때까지 가열된다. 앞서 언급된 예에서, 211GZ 열가소성 층은 대략 325℃에서 녹는다. 그리고 나서, 열가소성 접착 층은 이것이 초기의 고형 상태로 되돌아을 때까지 냉각되어, 방열기(104)를 리드 프레임(108)에 접속시킨다. 그리고 나서, 기계적인 클램프(clamp)는 제거된다.
열가소성 접착 층(312)이 가열되어 액체 형태로 되는 경우, 방열기(104)와 리드 프레임(108)에 가해진 고정력(clamping force)은 리드 프레임(108)의 일부가 열가소성 접착 층(312)을 통해 연장되도록 할 수 있다. 이 경우가 발생하면, 리드 프레임(108)은 전기 절연 에폭시 층(311)과 접촉하며 따라서 방열기(104)에 단락되지 않는다.
열가소성 접착 층(312)의 녹는점은 차후 제조단계에 사용되는 처리 온도보다 높아야 한다. 예를 들면, 리드 프레임(108)에 대한 와이어(105,106)의 본딩이 200℃의 온도를 필요로 하는 경우 (그리고, 이러한 본딩이 방열기(104)가 리드 프레임(108)에 접속된 후 이행되는 경우), 열가소성 접착 층(312)의 녹는점은 200℃보다 높아야 한다. 땜납 재역류 조작이 또한 이행되고, 이러한 재역류 동작이 245℃의 온도를 필요로 하는 경우, 열가소성 접착 층(312)의 녹는점은 245℃보다 높아야 한다. 이는 상기 차후 공정 단계시 리드 프레임(108)이 방열기(104)로부터단절되는 것을 방지한다.
반도체 다이(101)는 다이 부착 접착제(102)를 사용하여 리드 프레임의 다이 부착 패드(103)에 접속된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 다이 부착 패드(103)는 타이 바(tie bar; 113a-113d)에 의해 지지된다. 다이(101)는 리드 프레임(108)이 방열기(104)에 접속되기 전ㆍ후에 다이 부착 패드(103)에 접속될 수 있다. 리드 프레임(108)이 방열기(104)에 접속되는 경우, 다이 부착 패드(103)는 방열기(104)와 접촉하게 된다. 변형 실시예에서, 다이 부착 패드 및 타이 바(113a-113d)는 리드 프레임 구조로부터 제거된다. 이와 같은 실시예에서, 다이(101)는 도 1b에 예시된 것과 유사한 방식으로 다이 부착 접착제(102)를 사용하여 방열기(104)에 접속된다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 변형 실시예를 예시한 것이다. 도 5에 예시된 바와 같이, 상호 접속 층(301)은 방열기(104)의 상부 표면 전체를 가로질러 연장될 수 있다. 이러한 구조는 방열기(104)와 리드 프레임(108) 사이에 증가된 접착력을 제공하는 데, 그 이유는 상호 접속 층(301)이 리드 프레임(108)의 다이 부착 패드(103)와 방열기(104) 사이의 경계면에 존재하기 때문이다. 이러한 구조는 열이 상호 접속 층(301)을 통해 전달되어야 하기 때문에 다이(101)와 방열기(104)사이의 열 전달율을 또한 감소시킨다.
상호 접속 층(301)은 도 6에 예시된 바와 같은 방열기(104) 대신 리드 프레임(108) 상에 또한 형성될 수 있다. 에폭시 층(311)은 리드 프레임(108) 리드(리드(111, 112)를 포함함)의 하부 상에 형성된다. 그리고 나서, 열가소성 접착 층(312)은 에폭시 층(311) 상에 형성된다. 변형적으로, 상호 접속 층(301)은 두부분으로 분리될 수 있다. 이러한 실시예 중 하나로서, 에폭시 층(311)은 방열기(104) 상에 형성되고 열가소성 접착 층(312)은 리드 프레임(107)의 리드(도 7) 상에 형성된다. 이러한 실시예의 변형예에서, 에폭시 층(311)은 리드 프레임(108) 리드의 하부면 상에 형성되고 열가소성 접착 층(312)은 방열기(104) (도 8 참조)상에 형성된다.
상호 접속 층(301)이 용이하게 저장된다는 사실에 부가하여, 상호 접속 층(301)은 종래의 상호 접속 층 이상의 기타 몇 가지 이점을 제공한다. 예를 들어, 상호 접속 층은 폴리이미드 테이프(109)(도 2 참조)보다 훨씬 더 저렴하다. 상호 접속 층(301)의 저렴한 비용은 에폭시 층(311) 및 열가소성 접착 층(312)을 형성하는 데 사용되는 페이스트의 낮은 가격으로 인해 실현된다. 이와 대조적으로, 폴리이미드 테이프(109)의 양 측면 상에 접착 층을 적층하는 것은 비교적 비싸다.
게다가, 에폭시 페이스트 및 열가소성 접착 페이스트는 이러한 페이스트가 액체 형태로 도포되는 경우 방열기(104) (또는 리드 프레임(108))에 매우 양호한 결합을 형성한다. 폴리이미드 테이프(109)와 방열기(104) 사이의 결합은 고형 폴리이미드 테이프(109)의 뒤틀림이나 부적당한 클램핑으로 인한 갭을 포함할 수 있다. 부가적으로, 상호 접속 층(301)이 에폭시 및 열가소성 접착 페이스트의 압연 코팅 또는 스크린 인쇄에 의해 형성되기 때문에, 상호 접속 층(301)은 폴리이미드 테이프(109)보다 얇게 형성될 수 있다. 결과적으로, 상호 접속 층(301)은 리드 프레임(108)과 방열기(104)사이에 보다 큰 열 전도율을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 접착 층(312)은 열가소성 재료보다는 오히려에폭시 재료로 이루어진다. 이러한 실시예에서, 접착 층(312)은 B-스테이지 에폭시 층(312)으로 언급된다. 접착 층(312)에 사용되는 B-스테이지 에폭시 재료는, 실온에서 굳어지고 나중에 완전 경화될 수 있는 에폭시 재료이다. Ablebond 961-6은 B-스테이지 에폭시 재료의 한 실례이다. 한 실시예에서, B-스테이지 에폭시 층(312)은 Ablebond 961-6의 층의 스크린 인쇄 또는 압연 코팅에 의해 완전 경화된 에폭시 층(311) 상에 형성된다. 도 4b는 결과적인 구조를 나타낸다. 그 다음에, B-스테이지 에폭시 층(312)은 부분적으로 경화된다. 예를 들어, Ablebond 961-6은 120℃에서 반시간 동안 이러한 에폭시 재료를 가열함으로써 부분적으로 경화될 수 있다. 부분적인 경화가 완성된 후, B-스테이지 에폭시 층(312)은 리드 프레임(108)이 방열기(104)에 부착될 때까지 용이하게 저장될 수 있는 고체의 형태를 취한다.
리드 프레임(108)을 방열기(104)에 부착하기 위해서, 리드 프레임(108) 및 방열기(104)는 동시에 고정되어, 부분 경화된 B-스테이지 에폭시 층(312)은 리드 프레임(108)과 접촉한다. 그리고 나서, B-스테이지 에폭시 층(312)은 앞서 기술된 방식으로 에폭시 층(311)과 연결되어 완전 경화된다. B-스테이지 에폭시 층(312)이 완전 경화되는 경우, 리드 프레임(108)은 완전 경화된 에폭시 층(311,312)에 의해 방열기(104)에 접속된다. 차후 처리 단계 중에 받게 되는 고온은 완전경화된 에폭시 층(311,312)에 어떠한 영향도 거의 끼치지 않아야 한다.
이러한 실시예의 변형예에서는, 완전 경화된 에폭시 층(311) 및 부분 경화된 B-스테이지 에폭시 층(312)은 도 5-8에 설명된 임의 구조에 따라 제조될 수 있다.
지금까지 본 발명이 몇가지 실시예와 결부지어 기술되었지만, 본 발명은 앞서 언급된 실시예에 국한되는 것이 아니라, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 여러 가지 변형들이 가능하다. 따라서, 본 발명은 이하 청구의 범위에 의해서만 국한된다.
도 1a는 종래의 반도체 디바이스에 대한 평면도.
도 1b는 도 1a의 면(1b-1b)을 따라 절취된 단면도.
도 2는 종래의 폴리이미드 테이프에 대한 단면도.
도 3a는 본 발명에 따른 방열기 및 리드 프레임을 결합시키는 상호 접속층을 포함하는 반도체 디바이스에 대한 단면도.
도 3b는 도 3a의 면(3b-3b)을 따라 절취된 단면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 반도체 디바이스의 상호 접속 층을 제조하는 데 사용되는 단계를 예시하는 단면도.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 여러 형태의 상호 접촉 층에 대한 구조를 예시하는 단면도.

Claims (29)

  1. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기(heat sink)를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 방열기의 일부와 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 층을 완전 경화시키는 단계;
    상기 완전 경화된 에폭시의 층과 직접 접촉하여 200℃보다 높은 녹는점을 갖는 열전도성ㆍ전기절연 열가소성의 층을 형성하는 단계;
    상기 열가소성의 층이 상기 리드 프레임과 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계;
    상기 열가소성의 층을 녹이는 단계; 및
    상기 녹은 열가소성의 층을 응고시켜, 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에폭시의 층과 열가소성의 층이 상기 방열기 상에 형성된 후 상기 리드 프레임과 분리하여 상기 방열기를 저장하는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 방열기의 일부와 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 리드 프레임의 일부와 직접 접촉하여 200℃보다 높은 녹는점을 갖는 열전도성ㆍ전기절연 열가소성의 층을 형성하는 단계;
    상기 열가소성의 층이 상기 에폭시의 층과 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계;
    상기 열가소성의 층을 녹이는 단계; 및
    상기 녹은 열가소성의 층을 응고시켜, 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 리드 프레임의 일부와 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 방열기의 일부와 직접 접촉하여 200℃보다 높은 녹는점을 갖는 열전도성ㆍ전기절연 열가소성의 층을 형성하는 단계;
    상기 열가소성의 층이 상기 에폭시의 층와 접촉하도록 상기 방열기와 상기리드 프레임을 배치하는 단계;
    상기 열가소성의 층을 녹이는 단계; 및
    상기 녹은 열가소성의 층을 응고시켜, 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 리드 프레임의 일부와 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 에폭시의 층과 직접 접촉하여 200℃보다 높은 녹는점을 갖는 열전도성ㆍ전기절연 열가소성의 층을 형성하는 단계;
    상기 열가소성의 층이 상기 방열기와 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계;
    상기 열가소성의 층을 녹이는 단계; 및
    상기 녹은 열가소성의 층을 응고시켜, 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 방열기의 일부 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제1 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 완전히 경화된 에폭시의 제1 층의 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제2 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제2 층을 부분적으로 경화시키는 단계;
    상기 에폭시의 제2 층을 부분적으로 경화시킨 이후에, 상기 리드 프레임과 분리하여 상기 방열기를 저장하는 단계;
    상기 에폭시의 제2 층이 상기 리드 프레임과 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계; 및
    상기 에폭시의 제2 층을 완전히 경화시켜, 상기 방열기를 상기 리드 프레임에 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 에폭시의 제2 층은 B-스테이지 에폭시를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 리드 프레임의 일부 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제1 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 완전 경화된 에폭시의 제1 층의 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제2 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제2 층을 부분적으로 경화시키는 단계;
    상기 에폭시의 제2 층을 부분적으로 경화시킨 이후에, 상기 리드 프레임과 분리하여 상기 방열기를 저장하는 단계;
    상기 에폭시의 제2 층이 상기 방열기와 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계; 및
    상기 에폭시의 제2 층을 완전히 경화시켜, 상기 방열기를 상기 리드 프레임에 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 에폭시의 제2 층은 B-스테이지 에폭시를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 방열기의 일부 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제1 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 리드 프레임의 일부 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의제2 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제2 층을 부분적으로 경화시키는 단계;
    상기 에폭시의 제2 층이 상기 에폭시의 제1 층과 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계; 및
    상기 에폭시의 제2 층을 완전 경화시켜, 상기 방열기를 상기 리드 프레임에 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 에폭시의 제2 층은 B-스테이지 에폭시를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 리드 프레임의 일부 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제1 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 방열기의 일부 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제2 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제2 층을 부분적으로 경화시키는 단계;
    상기 에폭시의 제2 층이 상기 에폭시의 제1 층과 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계; 및
    상기 에폭시의 제2 층을 완전히 경화시켜, 상기 방열기를 상기 리드 프레임에 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 에폭시의 제2 층은 B-스테이지 에폭시를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 반도체 디바이스에 있어서,
    방열기;
    상기 방열기의 일부에 접속된 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 완전 경화된 층;
    상기 에폭시의 층에 접속된 열전도성ㆍ전기절연 열가소성의 층; 및
    상기 열가소성의 층에 접속된 리드 프레임
    을 포함하는 반도체 디바이스.
  15. 반도체 디바이스에 있어서,
    리드 프레임;
    상기 리드 프레임의 일부에 접속된 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 완전경화된 층;
    상기 에폭시의 층에 접속된 열전도성ㆍ전기절연 열가소성의 층; 및
    상기 열가소성의 층에 접속된 방열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체디바이스.
  16. 방열기 구조에 있어서,
    열전도성 방열기;
    상기 방열기에 접속된 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 완전 경화된 제1 층; 및
    상기 에폭시의 제1 층에 접속된 열전도성ㆍ전기절연 B-스테이지 에폭시의 부분 경화된 제2 층
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열기 구조.
  17. 리드 프레임 구조에 있어서,
    리드 프레임,
    상기 리드 프레임에 접속된 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 완전 경화된 제1 층 ; 및
    상기 에폭시의 제1 층에 접속된 열전도성ㆍ전기절연 B-스테이지 에폭시의 부분 경화된 제2 층
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 구조.
  18. 방열기 구조에 있어서,
    열전도성 방열기;
    상기 방열기에 접속된 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 완전 경화된 층; 및
    상기 에폭시의 층에 접속된 열전도성ㆍ전기절연 열가소성의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열기 구조.
  19. 리드 프레임 구조에 있어서,
    리드 프레임;
    상기 리드 프레임에 접속된 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 완전 경화된 층; 및
    상기 에폭시의 층에 접속된 열전도성ㆍ전기절연 열가소송의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 구조.
  20. 반도체 디바이스용 방열기-리드 프레임 구조에 있어서,
    상부에 완전 경화된 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 층이 형성된 열전도성 방열기; 및
    상부에 열전도성ㆍ전기절연 열가소성의 층이 형성된 리드 프레임을 포함하며, 상기 방열기와 상기 완전 경화된 에폭시의 층은 상기 방열기-리드 프레임 구조를 형성하기 위한 상기 완전 경화된 에폭시의 층과 상기 열가소성의 층의 차후 결합 이전에 상기 리드 프레임과 상기 열가소성의 층과 분리하여 저장되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스용 방열기-리드 프레임 구조.
  21. 반도체 디바이스용 방열기-리드 프레임 구조에 있어서,
    상부에 완전 경화된 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 층이 형성된 리드 프레임; 및
    상부에 열전도성ㆍ전기절연 열가소성의 층이 형성된 열전도성 방열기를 포함하며, 상기 리드 프레임과 상기 완전 경화된 에폭시의 층은 상기 방열기-리드 프레임 구조를 형성하기 위한 상기 완전 경화된 에폭시의 층과 상기 열가소성의 층의 차후 결합 이전에 상기 방열기와 상기 열가소성의 층과 분리하여 저장되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스용 방열기-리드 프레임 구조.
  22. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 방열기의 일부와 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 완전 경화된 에폭시의 층과 직접 접촉하여 상기 완전 경화된 에폭시의 층의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 열전도성ㆍ전기절연 열가소성의 층을 형성하는 단계;
    상기 열가소성의 층이 상기 리드 프레임과 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계;
    상기 방열기와 상기 리드 프레임을, 상기 열가소성의 층의 녹는점보다 높고 상기 완전 경화된 에폭시의 층의 녹는점보다 낮은 온도로 가열하는 단계로서, 상기 열가소성의 층이 녹고 상기 완전 경화된 에폭시의 층이 거의 녹지 않게하는 가열단계; 및
    상기 녹은 열가소성의 층을 응고시켜, 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 방열기의 일부와 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 리드 프레임의 일부와 직접 접촉하여 상기 완전 경화된 에폭시의 층의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 열전도성ㆍ전기절연 열가소성의 층을 형성하는 단계;
    상기 열가소성의 층이 상기 에폭시의 층과 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계;
    상기 방열기와 상기 리드 프레임을, 상기 열가소성의 층의 녹는점보다 높고 상기 완전 경화된 에폭시의 층의 녹는점보다 낮은 온도로 가열하는 단계로서, 상기 열가소성의 층이 녹고 상기 완전 경화된 에폭시의 층이 거의 녹지 않게 하는 가열 단계; 및
    상기 녹은 열가소성의 층을 응고시켜, 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 리드 프레임의 일부와 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 방열기의 일부와 직접 접촉하여 상기 완전 경화된 에폭시의 층의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 열전도성ㆍ전기절연 열가소성의 층을 형성하는 단계;
    상기 열가소성의 층이 상기 에폭시의 층과 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계;
    상기 방열기와 상기 리드 프레임을, 상기 열가소성의 층의 녹는점보다 높고 상기 완전 경화된 에폭시의 층의 녹는점보다 낮은 온도로 가열하는 단계로서, 상기 열가소성의 층이 녹고 상기 완전 경화된 에폭시의 층이 거의 녹지 않게 하는 가열 단계; 및
    상기 녹은 열가소성의 층을 응고시켜, 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 리드 프레임의 일부와 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 완전 경화된 에폭시의 층과 직접 접촉하여 상기 완전 경화된 에폭시의 층의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖는 열전도성ㆍ전기절연 열가소성의 층을 형성하는 단계;
    상기 열가소성의 층이 상기 방열기와 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계;
    상기 방열기와 상기 리드 프레임을, 상기 열가소성의 층의 녹는점보다 높고 상기 완전 경화된 에폭시의 층의 녹는점보다 낮은 온도로 가열하는 단계로서, 상기 열가소성의 층이 녹고 상기 완전 경화된 에폭시의 층이 거의 녹지 않게 하는 가열 단계; 및
    상기 녹은 열가소성의 층을 응고시켜, 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 방열기의 일부 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제1 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 완전 경화된 에폭시의 제1 층의 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제2 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제2 층을 부분적으로 경화시키는 단계로서, 상기 부분 경화된 에폭시의 제2 층이 상기 완전 경화된 에폭시의 제1 층의 녹는점보다 낮은 경화 온도를 갖게 하는 부분 경화 단계;
    상기 에폭시의 제2 층이 상기 리드 프레임과 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계; 및
    상기 에폭시의 제2 층을, 상기 에폭시의 제2 층의 경화 온도보다 높고 상기 완전 경화된 에폭시의 제1 층의 녹는점보다 낮은 온도로 완전히 경화시켜, 상기 방열기를 상기 리드 프레임에 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 리드 프레임의 일부 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제1 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 완전 경화된 에폭시의 제1 층의 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제2 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제2 층을 부분적으로 경화시키는 단계로서, 상기 부분 경화된 에폭시의 제2 층이 상기 완전 경화된 에폭시의 제1 층의 녹는점보다 낮은 경화 온도를 갖게 하는 부분 경화 단계;
    상기 에폭시의 제2 층이 상기 방열기와 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계; 및
    상기 에폭시의 제2 층을, 상기 에폭시의 제2 층의 경화 온도보다 높고 상기 완전 경화된 에폭시의 제1 층의 녹는점보다 낮은 온도로 완전히 경화시켜, 상기 방열기를 상기 리드 프레임에 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 방열기의 일부 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제1 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 리드 프레임의 일부 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제2 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제2 층을 부분적으로 경화시키는 단계로서, 상기 부분 경화된 에폭시의 제2 층이 상기 완전 경화된 에폭시의 제1 층의 녹는점보다 낮은 경화 온도를 갖게 하는 부분 경화 단계;
    상기 에폭시의 제2 층이 상기 에폭시의 제1 층과 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계; 및
    상기 에폭시의 제2 층을, 상기 에폭시의 제2 층의 경화 온도보다 높고 상기 완전 경화된 에폭시의 제1 층의 녹는점보다 낮은 온도로 완전히 경화시켜, 상기 방열기를 상기 리드 프레임에 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 반도체 디바이스의 리드 프레임과 방열기를 접속하는 방법에 있어서,
    상기 리드 프레임의 일부 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제1 층을 완전히 경화시키는 단계;
    상기 방열기의 일부 면과 직접 접촉하여 열전도성ㆍ전기절연 에폭시의 제2 층을 형성하는 단계;
    상기 에폭시의 제2 층을 부분적으로 경화시키는 단계로서, 상기 부분 경화된 에폭시의 제2 층이 상기 완전 경화된 에폭시의 제1 층의 녹는점보다 낮은 경화 온도를 갖게 하는 부분 경화 단계;
    상기 에폭시의 제2 층이 상기 완전 경화된 에폭시의 제1 층과 접촉하도록 상기 방열기와 상기 리드 프레임을 배치하는 단계; 및
    상기 에폭시의 제2 층을, 상기 에폭시의 제2 층의 경화 온도보다 높고 상기 완전 경화된 에폭시의 제1 층의 녹는점보다 낮은 온도로 완전히 경화시켜, 상기 방열기를 상기 리드 프레임에 접속하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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