KR100708600B1 - 수지봉지형 반도체 패키지 및 이의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

수지봉지형 반도체 패키지 및 이의 제조 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분말 또는 과립형 수지 조성물이 히터를 갖는 교반포트에서 섞이며 용융되고, 교반 및 용융된 수지 조성물이 취출되어 소정의 가압력하에서 패키지 형상으로 성형되며, 성형된 수지 조성물이 하부 몰딩 유니트의 캐비티 내측의 압축 플런져에 안착된 다음, 반도체 패키지가 압축 플런져의 가압으로 봉지되도록 몰딩되는 것을 특징으로 한다.
와이어가 매우 얇고 고밀도로 배열된 경우라 할지라도, 본 발명의 수지봉지형 반도체 패키지 제조 방법 및 장치는 와이어의 쏠림을 방지하며 제조될 수 있다.
수지봉지형 반도체 패키지, 교반포트, 수지 조성물, 압축 플런져, 와이어

Description

수지봉지형 반도체 패키지 및 이의 제조 방법 및 장치{Resin-sealed type semiconductor package, and production method and apparatus therefor}
본 발명은 수지봉지형 반도체 패키지 및 이것을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 예를들어, 본 발명은 트랜지스터, IC 및 LSI와 같은 반도체 칩, 전자부품 등을 수지 조성물을 이용하여 봉지 처리되는 수지봉지형 반도체 패키지의 제조에 바람직하게 적용될 수 있다.
종래에 저비용, 고신뢰성 및 생산성을 실현하면서 트랜지스터, IC 및 LSI 반도체 칩, 기타 전자부품 등을 에폭시수지 봉지재로 봉지 처리하는데 유리한 방법으로서, 도 15에 도시한 바와 같은 트랜스퍼 몰딩(tramsfer molding)이 널리 사용되고 있다.
상기 트랜스퍼 몰딩에 따르면, 에폭시수지 봉지재가 타블렛(tablet) 형상으로 우선 구비되는 바, 이 타블렛(72)이 몰딩다이(61: molding die)의 포트(62: pot)에 투입되어 피딩 플런져(67: feeding plunger)로 가압되는 동시에 가열에 의하여 녹게 된다.
따라서, 용해된 타블렛이 트랜스퍼 포트, 런너(64: runner) 및 게이트(65: gate)를 포함하는 흐름경로를 경유하여 몰딩 캐비티(63: molding cavity)로 공급된다.
이에, 상기 에폭시수지 봉지재가 성형 및 경화되고 동시에 반도체 칩 또는 전자부품이 실장된 리드프레임(63a)을 봉지하여, 반도체 패키지의 몰딩이 이루어진다.
그러나, 위와 같은 종래의 방법은 에폭시수지 봉지재가 타블렛 형태로 우선 성형 구비되어야 하고, 그에따른 추가적인 성형 단계가 필수적으로 진행되어야 하는 전제 조건이 따른다.
또한, 몰딩에 의하여 성형된 타블렛은 그 제품 크기 및 형상이 다르게 제조되기 때문에 다수의 타블렛 기기 및 몰딩다이(금형)를 필요로 한다.
더욱이, 상기 타블렛은 이송중에 쉽게 깨지거나, 타블렛의 표면에 부착된 미세 분말이 몰딩다이의 표면상에 흩뿌려지게 되어 제품의 품질을 저하시키는 문제점이 있다.
한편, 상기한 트랜스터 몰딩 방법에 따르면, 트랜스터 포트와 게이트에 잔존하는 수지 잔여물의 대부분이 불필요한 경화수지로 남게 되고, 그에따라 전체 대비 사용된 수지봉지재의 비율인 수지효율을 증대시키는 한계가 있다. 따라서, 비용 및 자원의 유효한 이용 측면에서 불리한 문제점이 있다.
이에 반하여, 상형 및 하형으로 분할된 형태로서 주어진 상온으로 유지되는 수지봉지용 몰딩다이를 사용하는 압축식 몰딩 방법이 제안되고 있는 바, 반도체 칩 을 갖는 TAB 테입 또는 리드프레임이 몰딩다이에 고정되고, 열경화성 수지가 상기 몰딩다이의 내부에 공급되어 용해되며, 몰딩다이에 압력을 가함에 따라 패키지가 만들어지게 된다(일본특개평 8-111465호 페이지 2 내지 5 참조).
다른 압축식 몰딩 방법으로서, 비경화성 수지로 이루어진 봉지용 수지 시트가 본딩 와이어에 의하여 외부리드-구성체와 연결되는 반도체 칩의 활성영역에 배열된 다음, 반도체 칩상의 상기 봉지용 수지 시트를 가압하여 반도체 패키지를 제조하는 방식으로 제안되고 있다(일본특개평 6-275767호 페이지 2 내지 9 참조).
또 다른 압축식 몰딩 방법으로서, 반도체 칩이 부착된 리드프레임 또는 테이프 프레임이 몰딩 다이에 인서트된 다음, 시트-형상의 수지가 캐비티로 직접 공급되어, 상부 및 하부 캐비티의 바닥면이 성형용 플런져로서 작용을 하는 압력 조건으로 패키지가 제조되는 방식이 제안되고 있다(일본특개평8-330342호 페이지 2 내지 6 참조).
또 다른 압축식 몰딩 방법으로서, 캐리어상에 제공된 반도체 칩이 상부 및 하부 몰딩 유니트로 구성되되 이중 하나는 열리고 다른 하나는 닫힌 형태의 몰딩 다이에서 얇은-형상의 수지 칩과 함께 배치된 다음, 반도체 칩상의 수지 칩을 가압시켜 반도체 패키지가 제조되는 방식이 제안되고 있다(일본특개평9-187831호 페이지 2 내지 10 참조).
이들 4개의 공개 특허는 모두 압축식 몰딩 방법을 제안하고 있는 것으로서, 시일링 단계가 인라인시스템에서 자동화될 수 있고, 큰 스케일, 감소된 두께, 고집적화 및 고신뢰성의 패키지에 적합한 요구조건을 만족시키며 반도체 수지 봉지체 공정에 이용될 수 있다.
그러나, 상기 공급되는 수지, 수지 시트 또는 수지 칩은 주어진 시간 주기 동안 약 170℃의 고온으로 몰딩다이에서 예열되어야 하고, 그 예열후 압축 몰딩이 실시됨에 따라, 몰딩을 위한 수지의 경화가 진행되면서 그 점도가 증가하여 금속 와이어에 변형이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 반도체 패키지가 보다 대형화되고, 얇아지며, 고집적화됨에 따라, 와이어가 쉽게 한쪽으로 쏠리는 흐름성을 갖게 되고, 고신뢰성을 달성하는데 어려움 등의 문제점을 해결하고자 한 것이다.
이에, 본 발명은 반도체 패키지가 대형화, 극박화, 고집적화되는 추세에 따라 와이어가 한쪽으로 쏠리는 등의 흐름성을 억제시킬 수 있는 수지-봉지형 반도체 패키지를 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 수지 타블렛을 배제하여 수지의 소모량을 감고시킬 수 있는 효율적인 수지 사용 및 생산성 향상을 도모하는 동시에 인라인 공정의 성형 단계를 용이하게 수행할 수 있도록 한 수지-봉지형 반도체 패키지의 제조 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 다음의 <1> ~ <7>의 방법적 특징을 갖는다.
<1> 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 방법은 (1) 분말상 또는 과립상의 수지조성물을 계량포트로 공급하고, 이 수지조성물을 계량하는 공정과, (2) 상기 수지조성물을 계량포트로부터 히터를 갖는 교반포트로 이송시키는 공정과, (3) 상기 교반포트내의 수지조성물을 교반시키면서 용융시키는 공정과, (4) 교반용융된 상기 수지조성물을 취출하는 동시에 저압조건에서 패키지 형상으로 가압 성형시키는 공정과, (5) 반도체 칩 또는 전자부품이 실장된 리드프레임 또는 테이프 기판을 히터를 갖는 몰딩 다이의 상부 몰딩 유니트의 캐비티에 안착시키는 공정과, (6) 상기 성형된 수지조성물을 하부 몰딩 유니트의 캐비티 내측의 압축용 플런져에 안착시키는 공정과, (7) 상기 몰딩 다이의 클램핑 후, 압축용 플런져가 상기 수지조성물을 가압하여 몰딩 및 경화가 이루어지도록 함으로써, 반도체 칩 또는 전자 부품 및 리드프레임 또는 테이프 기판이 수지조성물로 봉지되어 일체의 성형물로 얻어지게 되는 공정과, (8) 상기 몰딩 다이로부터 일체로 몰딩된 반도체 패키지를 취출하는 단계를 포함하여 이루어진다.
<2> 상기 <1>의 (3)공정에 있어서, 상기 수지조성물을 교반 용융할 때, 히터를 갖는 교반포트의 온도는 80℃∼120℃ 범위인 것을 특징으로 한다.
<3> 상기 <1> 또는 <2>의 공정(3)에 있어서, 교반조건하에서 상기 수지조성물의 용융을 위한 시간은 10∼50초 인 것을 특징으로 한다.
<4> 상기 <1> 내지 <3>중 어느 하나의 공정(4)에 있어서, 상기 수지조성물이 가압 및 성형될 때, 상기 몰딩 다이의 온도는 50℃∼100℃ 이고, 가압(성형)시 힘은 9.8KN∼39,2KN 인 것을 특징으로 한다.
<5> 상기 <1> 내지 <4>중 어느 하나의 공정(4)에 있어서, 상기 성형된 수지조성물은 상기 하부 몰딩 유니트의 하부 캐비티의 몰딩 바닥면의 외형 형상과 실질적으로 동일하게 성형되되, 몰딩 바닥면의 외형 형상보다 0.1∼0.5mm 작게 성형되는 것을 특징으로 한다.
<6> 상기 <1> 내지 <4>중 어느 하나의 공정(4)에 있어서, 상기 성형된 수지조성물의 일면이 갖는 면적은 상기 하부 몰딩 유니트의 캐비티의 몰딩 바닥면의 면적에 90% 이상인 것을 특징으로 한다.
<7> 상기 <1> 내지 <6>의 항중 어느 하나에 의하여 얻어진 수지-봉지형 반도체 패키지는 압축용 플런져의 선단면의 외형 형상을 따라 형성된 요철라인 틀내에서 다이싱(diced)되는 것을 특징으로 한다.
<8> 본 발명의 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 장치는 (1) 계량포트로 분말 또는 과립형 수지 조성물을 계량하여 공급하는 계량유니트와, (2) 상기 계량포트로부터 히터를 갖는 교반포트로 수지조성물을 이송시키는 수지 이송기와, (3) 교반용 플런져의 팁으로부터 돌출된 교반로드를 회전시켜 교반포트에서 수지조성물을 교반/용융시키는 교반/용융유니트와, (4) 교반/용융된 수지조성물을 취출하여 저압조건에서 패키지의 형상으로 성형하는 성형유니트와, (5) 봉지처리될 목적물을 안착시키기 위한 수단으로서, 반도체 칩 또는 전자부품이 부착된 리드프레임 또는 테이프 기판을 히터를 갖는 몰딩다이의 상부 몰딩 유니트의 캐비티에 안착시키기 위한 안착장치와, (6) 하부 몰딩 유니트의 캐비티 내측의 압축용 플런져에 상기 성형된 수지조성물을 부착시키기 위한 봉지수지 부착장치와, (7) 상기 몰딩 다이의 클램핑 후, 상기 압축용 플런져로 수지조성물을 가압시켜 반도체 칩 또는 전자부품 및 리드프레임 또는 테이프 기판이 봉지되어, 이 수지조성물의 성형 및 경화후 일체로 된 봉지체가 얻어지게 하는 봉지장치와, (8) 상기 몰딩 다이로부터 최종 수지 봉지된 반도체 패키지를 취출하기 위한 취출 장치를 포함하여 이루어진다.
상기한 제조 방법 <1> 내지 <7> 또는 상기한 제조 장치 <8>중 어느 하나에 의하여 수지-봉지형 반도체 패키지가 제조되어진다.
본 발명에 따른 제조 방법 및 장치는 대형화, 극박화, 고집적화 추세에 있는 수지-봉지형 반도체 패키지에 유용하게 적용할 수 있고, 특히 와이어가 매우 얇고, 고밀도화의 와이어의 경우라도 한쪽으로 쏠리는 등의 흐름을 억제시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제조 방법 및 장치는 전술한 기존의 트랜스퍼 포트, 런너 및 게이트를 배제시킬 수 있고, 수지의 사용량 및 수지의 소비량을 감소시킬 수 있으며, 뿐만아니라 몰딩다이를 컴팩트(compact)하게 만들 수 있다.
또한, 몰딩다이로 공급되는 수지가 교반하에서 용융됨에 따라, 수지를 몰딩다이내에서 예열시킬 필요가 없으며, 그에따라 경화시간을 단축시킬 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 제조 방법 및 장치는 교반공정으로 공급된 봉지용 수지가 분말 또는 과립 상태이어도 무방하다. 이에, 기존의 타블렛, 수지시트 또는 수지칩 등을 배제시킬 수 있고, 성형 공정시 봉지용 수지에 대한 예열 처리공정을 배제시킬 수 있다. 또한, 수지 타블렛, 수지시트 또는 수지 칩을 사용하는 경우에 발생되는 힘든 재고관리가 배제될 수 있는 잇점이 있다.
도 1은 본 발명의 일구현예 따른 봉지/성형 장치의 하부 몰딩 유니트의 요부를 나타내는 평면도,
도 2는 도 1의 X-X선을 따라 단면한 하부 몰딩 유니트의 단면도,
도 3은 봉지/성형장치를 나타내는 측면도,
도 4는 도 3의 화살표 A에서 바라본 도면,
도 5는 도 3의 화살표 B에서 바라본 도면,
도 6은 본 발명의 일구현예에 따른 봉지/성형 장치로 성형함에 있어, 그 요부를 보여주는 정면도,
도 7은 본 발명의 일구현예에 따른 봉지/성형 장치로 성형함에 있어 하나의 단계로서, 성형된 수지(FR) 상태를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 일구현예에 따른 봉지/성형 장치로 봉지함에 있어 하나의 단계로서, 성형된 수지를 안착시키는 상태를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명의 일구현예에 따른 봉지/성형 장치로 봉지함에 있어 하나의 단계로서, 성형된 수지를 압축 성형하는 상태를 나타내는 도면,
도 10은 도 9에서 얻어진 몰딩 제품의 형상을 보여주고자, 하부 몽딩 유니트(1)가 오픈된 상태를 나타내는 평면도,
도 11은 본 발명의 일구현예에 따른 봉지/성형장치로 봉지하는 하나의 단계로서 탈형시키는 것을 나타내는 단면도,
도 12는 본 발명의 일구현예에 따른 봉지/성형장치에서 성형된 수지(FR) 형상와 반도체 패키지의 봉지부 수지 형상을 비교하는 도면,
도 13은 본 발명의 일구현예에 따른 봉지/성형장치에서 성형된 수지(FR) 형상와 반도체 패키지의 봉지부 수지 형상을 비교하는 도면,
도 14는 본 발명의 일구현예에 따른 봉지/성형장치에서 성형된 수지(FR) 형상와 반도체 패키지의 봉지부 수지 형상을 비교하는 도면,
도 15는 기존의 봉지/성형장치로 봉지하는 단계를 설명하는 단면도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 설명하기로 한다. 종래기술에서 설명된 장치와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호로 지시한다.
본 발명에 관하여, JP-A2001-341155에 기술된 "수지재를 이송시키기 위한 방법 및 장치"가 수지 시트가 공급되는 종래의 트랜스퍼 몰딩 방법 및 종래의 압축식 몰딩 방법과 비교했을 때, 와이어가 한쪽으로 쏠리게 되는 흐름성을 더 억제시킬 수 있는 성형 방법 및 장치의 바람직한 구현예로서 사용될 수 있다.
상기 공개특허공보에 개시된 수지재 이송기는 계량포트로 수지를 이송시켜 계량하는 계량 유니트와, 상기 계량 유니트로부터 히터를 갖는 교반포트에 수지재를 이송시키기 위한 이송 유니트와, 교반용 플런져의 팁으로부터 돌출된 교반로드가 회전시켜 수지재를 교반 및 용융시키는 교반/용융 유니트와, 몰딩 다이의 몰딩 포트를 향하여 교반 및 용융된 수지재를 사출시키기 위한 피딩 유니트를 포함하여 구성된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면 상기한 몰딩다이의 포트 대신에 플런져(3)의 팁면(3a: 선단면)이 성형용 면으로 사용되고, 압축식 몰딩이 상기 팁면(3a)위에 형성된 수지-수신부(7)를 이용하는 봉지장치(압축식 몰딩 장치)가 이용된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상술한 바와 같은 제조 장치에 조립된 성형 유니트에서 수지 조성물이 패키지 형태로 가압 성형된 후, 상기 피딩 유니트에서 가열 및 교반된 수지 조성물을 상기 수지-수신부(7)로 이송시키는 인로더(inloader)가 제공된다.
따라서, 성형된 수지 조성물은 인로더로부터 상기 수지-수신부(7)로 안내되어지며, 상기 봉지장치(압축식 몰딩 장치)가 클램핑된 다음, 봉지될 목적물이 수지조성물로 몰딩되며, 이 몰딩중에 수지조성물이 상기 압축식 플런져(3)의 상승으로 가열 및 경화되어진다.
본 발명의 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 장치 및 방법은 수지 시트 또는 수지 칩이 공급되는 종래의 트랜스퍼 몰딩 방법 및 종래의 압축식 몰딩 방법과 비교했을 때, 와이어가 한쪽으로 쏠리게 되는 흐름성을 더 억제시킬 수 있는 효과를 제공한다.
이하, 전술한 수지재-공급 장치 및 방법과 관련된 봉지장치(압축식 몰딩 장치)로 교반된 후, 패키지 형상으로 성형된 수지 조성물을 공급하는 압축식 몰딩 방 식으로 수행되는 본 발명의 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 방법 및 장치를 상세하게 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 장치는 분말 또는 과립의 수지 조성물 R(이하, "분말 수지 R" 이라 칭함)용 이송기가 장착되고, 계량 유니트(도 4 참조), 교반 유니트(도 5 참조) 및 성형유니트(도 6 참조)로 구성되는 시일링/몰딩 장치(20)를 포함한다.
상기 계량 유니트(21)에 있어서, 스크류(24)의 회전 조건하에서 호퍼(22)에 저장된 분말 수지 R이 계량 튜브(24a)로 이끌리게 되고, 상기 분말 수지는 계량 튜브(24a) 내측의 스크류(24) 회전에 의하여 계량되며, 이에따라 상기 분말이 복수개로 배열된 계량포트(25)로 연속적으로 분배된다.
도 5에 도시된 교반 유니트(31)에서 계량된 분말 수지 R이 계량포트(25)와 히터를 갖는 교반포트(32) 사이로 이송된다. 이 교반포트(32)에는 교반봉(37a)을 갖는 플런져(37)가 장착되는 바, 이 플런져(37)의 회전에 의하여 수지가 교반되는 동시에 용융되어진다.
도 6에 도시된 성형 유니트는 교반 및 용웅된 수지 조성물 MR(이하, "용융 수지 MR" 이라 칭함)을 취출하여 성형용 리셉터클(80)로 이송시키고, 이에 용융수지 MR이 유압 플레스(82)의 플런저(81)에 의한 가압에 의하여 패키지 형상으로 성형된다.
이때, 수지-봉지형 반도체의 봉지부 외형이 캐비티-몰딩부(몰딩부)(4)의 측면(4b)의 형상과 맞지 않게 규제된다. 이에 본 발명에 따르면, 성형용 리셉터클 (80)의 내주면 형상을 수지 봉지형 반도체 패키지의 봉지부 외형과 실질적으로 동일하게 형성시키게 된다.
형상이 "실질적으로 동일"하다는 것은 성형된 수지조성물(이하, "성형된 수지 FR" 이라 칭함)이 수지봉지형 반도체 패키지의 봉지부의 형상과 실질적으로 동일하다는 의미이다.
본 발명에 따르면, 와이어의 쏠림이 수지-봉지형 반도체 패키지의 봉지부 외형과 동일한 성형된 수지 FR의 외형을 만들어줌에 따라 봉지 단계중에 평면방향으로 수지의 흐름력이 감소되어 억제되어진다.
도 8에 도시된 이송 유니트(85)는 몰딩다이(61)를 향하여 본 제조장치에 조립된 인로더에 의하여 형성된 수지 조성물 FR을 이송시키고, 수지-수용부(7)로 성형된 수지 FR이 공급된다. 이때, 하부 몰딩 캐비티 블럭(1)이 하부 몰딩 유니트(61B)에 교체 가능하게 세팅된다.
성형된 수지 FR이 상기 이송 유니트(85)에 의하여 하부 몰딩 유니트의 캐비티 블럭(1)의 수지-수용부(7)로 이송되는 바, 이송유니트(85)에 부착된 흡수 패드(86)의 흡착력이 정지되면서 수지-수용부(7)로 성형된 수지(FR)가 공급되어진다.
첨부한 도 1은 하부 몰딩 캐비티 블럭을 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 X-X선 단면도이다. 이들 도면을 참조하면, 캐비티 성형부(몰딩부)(4)가 사각형 컬럼의 형태로 관통홀부(5)와 함께 중앙부분이 잘려져 있고, 압축 플런져(3)가 상기 관통홀부(5)에 수직 이송 가능하게 장착되어 있다.
상기 압축 플런져(3)의 선단면(3a)은 수지 봉지형 반도체 패키지의 봉지부 표면(Pa)의 외형와 실질적으로 유사한 형상을 갖도록 형성된다. 여기서, " 실질적으로 유사한 형상"은 예를들어 코너위치가 만곡(라운드부)으로 형성된 모양 뿐만아니라 그 외의 유사한 형상을 포함한다. 이러한 경우에 있어서, 상기 압축 플런져(3)의 선단면(3a)는 바닥면(4a)과 동일한 수준으로 그리고 하부 캐비티부는 상기 몰딩부(4)와 동일한 수준을 갖는다.
상기 압축 플런져(3)는 왕복 기구(6)에 의하여 진퇴이동을 하게 된다. 이러한 왕복기구(6)는 제한되지 않지만 전진 및 후진 이동량이 서보모터, 엔코더 또는 동종물에 의하여 정확하게 제어될 수 있다.
상기 압축 몰딩을 위한 왕복 기구(6)는 압축 몰딩을 위하여 필요한 힘을 유지할 수 있는 기능을 하는 수단이다.
압력이 제어될 필요가 있을 때, 압력센서와 같은 압력검출기에 의하여 몰딩 압력을 제어하기 위한 기구가 어떠한 위치에라도 장착되어야 한다.
상기 압력 제어 기구는 공지된 바와 같고, 로드 셀과 같은 압력 검출기는 압축플런져(3)와 왕복기구(6) 사이에 배치되어 압력 검출기에 의하여 검출된 압력을 기반으로 필요한 압력을 유지시키게 된다.
상기 압축 플런져(3)의 선단면(3a)이 몰딩부(4)의 하부면(4a)의 위치(이하, "몰딩 다이-정열 위치"라 칭함)로부터 수축되면, 수지를 수용하기 위한 수지-수용부(7)가 상기 선단면(3a) 위쪽에 형성된다.
도 2에서 보는 바와 같이, 상기 압축 플런져(3)가 선단면(3a)의 위쪽에 수지-수용부(7)를 형성하도록 수축되고, 그에따라 이곳으로 교반 및 용융된 성형 수지 FR이 공급된다.
(1) 계량 단계
상기 계량 단계는 호퍼(22)로 공급된 분말수지 R이 계량유니트(21)에 의하여 계량포트(25)로 공급되는 단계이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 수지 조성물 공급포트(22a)를 통하여 호퍼(22)로 공급된 분말수지 R이 계량모터(23)에 의하여 회전하는 스크류(24) 주위를 동일하게 회전하는 로터리 디스크(22b)의 흩뿌림용 핀(22c)에 의하여 호퍼(22)의 내부에서 흩뿌려지게 되고, 그에따라 분말이 스크류(24)에 용이하게 맞물리게 되어 충분하고 정량적으로 공급되어진다.
상기 스크류(24)가 정해진 rpm으로 계량튜브(24a) 내측에서 회전하면, 상기 분말수지 R은 정해진 량으로 계량되어 계량부(21A)로부터 포트(25A)의 계량포트(25)로 공급된다.
상기 공급용 모터(27)는 계량포트의 상단면 위쪽을 따라 배치된 프레임 바디(29)내에서 계량부(21A)를 이동시키는 기능을 하고, 그에 따라 분말수지 R이 모든 계량포트(25)에 충진되어진다.(도 3 및 도 4참조)
본 발명에 따르면, 분말수지 R을 계량하기 위한 방법 및 장치는 상술한 계량유니트(21)를 이용하는 점에 국한되지 않고, 분말수지 R이 주어진 정확도로 계량 포트(25)로 계량될 수 있는 한 어떠한 장치 및 방법의 사용도 무방하다. 예를들어, 계량 피더 또는 나선형 피더와 같은 통상의 정량적인 공급기의 사용도 가능하다.
(2) 수지 이송 단계
수지 이송 단계는 분말수지 R이 계량포트(25)로부터 히터를 갖는 교반포트로 공급되는 단계이다.
이 단계는 도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 분말수지 R이 상기한 계량단계에서 각 계량포트(25)에 충진되면, 포트-이송 실린더(28)가 포트부(25A)로 이동되며 작동하고, 상기 포트-이송 실린더(33)는 교반포트(32)를 받아들이도록 작동하게 된다.
다음으로, 온/오프 실린더(26)가 셔터 플레이트(26a)를 열 수 있도록 계량포트(25) 아래에서 작동하고, 그에 따라 계량된 분말수지 R이 계량포트(25)에서 교반포트(32)로 이끌리게 된다.
연속적으로, 포트-이송 모터(33)가 본래의 위치로 이동하고, 교반포트(32)가 플런져(37)의 아래에 위치하게 된다.
(3) 교반/용융단계
교반/용융단계는 분말수지 R이 교반 플런져의 선단부로부터 돌출된 교반봉의 회전에 의하여 교반포트에서 용융되고, 이 용융된 수지 MR이 취출되는 단계를 말한다.
이러한 단계에서, 교반봉용 실린더(36a)가 플런져(37)의 선단부로부터 교반봉(37a)이 돌출되도록 작동되고, 이와 동시에 교반용 모터(38)가 기어(38a)와 치합되어 도 5와 같이 작동하며, 그에따라 플런져(37)가 휘젓듯이 움직이게 되어 히터를 갖는 교반포트(32)내의 분말수지 R이 용융되어진다.
상기 교반 유니트(31)가 수지를 교반시키는 동시에, 이송유니트(51)의 레일(56)에 장착된 이송용 모터(52)가 타이밍 벨트(54)를 구동시키도록 신속하게 작동하게 되고, 그에따라 교반 유니트가 리미트 스위치(56a)가 작동하는 위치까지 레일(56,57)을 따라 이동을 하게 된다.
상기 수지가 교반되고 용융된 후, 교반봉 실린더(36a)는 플레이트(44)를 상승시키도록 작동하고, 그에따라 교반봉(37a)이 실린더(37)내에 놓이게 된다.
다음으로, 수직방향으로 이송하는 모터(45)가 모터에 축방향으로 부착된 풀리(45a) 및 벨트(45b)에 의하여 볼스크류(42)를 회전시키도록 작동되고, 하부 연결판(36)에 의하여 하강하는 볼 스크류 너트(43)와 연결된 상기 각 플런져(37)는 교반포트(32)내에 교반 및 용융된 수지 MR을 취출하고자 하는 한 번의 스크로크로 하강하게 된다.
본 발명에 따른 교반/용융 단계에 있어서, 히터를 갖는 교반포트의 온도는 80℃∼120℃ 범위가 바람직하다. 봉지재로 사용되는 수지의 종류 및 특성에 다르지만 더 바람직한 온도범위는 90℃∼110℃ 범위가 좋다.
만일, 교반포트의 온도가 80℃ 이하이면 분말 또는 과립형 수지가 완전하게 용융되지 않고 비용융된 수지가 규정 계량치로 공급되지 않게 하며, 경화시간이 낮은 수지 온도로 인하여 길어지는 단점이 발생하게 된다. 이러한 단점으로 인하여 최종적인 봉지재에 보이드가 많이 발생하는 문제점이 야기될 수 있다.
반면에, 상기 온도가 120℃ 이상이면, 너무 높은 온도로 인하여 수지의 겔화가 가속화되면서 경화가 촉진되어진다. 이는 증가된 점성, 낮은 유동성 및 쇠퇴된 열적 안정성이 원인이 된다.
그 결과, 봉지재 제품은 불충분한 수지 충진율, 많은 보이드 등의 영향을 받게 되고, 봉지재 제품내에서 와이어 변형 및 파손과 같은 문제 및 연속적인 몰딩성 파손 등의 문제를 야기하게 된다.
더욱이, 본 발명의 교반/용융 단계에서 상기 교반/용융 시간은 10 내지 50초가 바람직하다. 교반포트의 온도와 관련되지만, 교반/용융시간은 20초 내지 40초가 더 바람직하다.
만일, 상기 교반/용융시간이 10초 이하이면, 상기 분말수지 R은 완전 용융이 되지 않고, 그에따라 교반봉의 회전 토크는 증가되어야만 한다.
따라서, 전체 장치가 충격으로부터 보호되도록 상기 교반용 모터 용량도 증가되어야 한다. 또한 낮은 포트 온도의 경우와 동일한 문제로서 생산성 및 품질에 관한 문제를 야기하게 된다.
반면에, 상기 교반/용융 시간이 50초 이상이면, 교반/용융된 상태가 양호하고 경화시간이 짧아지더라도 용융된 수지의 열적 안정성이 감퇴하고, 경화도 겔화를 가속하며 촉진된다.
결과적으로, 봉지재 제품은 불충분한 수지 충진율, 많은 보이드 등의 영향을 받게 되고, 봉지재 제품내에서 와이어 변형 및 파손과 같은 문제 및 연속적인 몰딩성 파손 등의 문제를 야기하게 된다.
(4) 성형 단계
성형 단계는 용융된 수지 MR을 취출하여 압력 조건하에서 패키지 형상으로 성형함으로써 성형된 수지를 얻고자 하는 단계이다.
이 단계에서, 교반 포트(32)에서 교반 및 용융된 수지 MR이 취출되어, 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이 히터 및 성형용 리셉터클(81)을 갖는 수용 테이블(84)로 공급되며, 유압프레스(82)와 연결된 플런져(81)에 의하여 소정의 압력으로 반도체 패키지 형상으로 형성된다. 따라서, 성형된 수지 FR이 얻어진다.
본 발명의 성형 단계에 있어서, 히터를 갖는 수용 테이블의 온도는 수지가 소정의 가압력 조건으로 성형될 때 50℃∼100℃ 범위가 바람직하다. 비록 봉지재의 종류 및 특성에 의존되지만 위의 온도는 60℃∼90℃ 가 더 바람직하다.
기존의 타블렛 또는 분말 또는 과립형 수지 조성물이 사용되면, 위의 온도범위로는 유연해지고 성형되는 것이 어려워지게 된다.
그러나, 상기 용융된 수지 조성물 MR은 이미 교반포트(32)에서 교반 및 용융된 상태이므로, 이 수지 조성물은 용이하게 성형될 수 있다.
상기 성형 온도가 위의 범위보다 그 이하로 벗어나는 경우에는 성형된 수지 FR이 패키지 형상으로 얻어지기 어려운 바, 그 이유는 압력조건에 따라 다르지만 성형된 수지 FR에 조밀한 스폿 및 두께방향 스폿이 발생하기 때문이다.
그 결과, 상기 수지는 압축 성형되는 동안 일정하게 압착되지 않게 되고, 그에따라 와이어가 일부 쏠리게 되며, 많은 보이드가 발생되게 된다.
반면에, 상기 성형온도가 위의 범위보다 높은 경우에는 버어(burr)가 플런져(81), 성형용 리셉터클(80) 및 수용 테이블(84)간에 발생하게 되고, 주어진 계량치로 성형된 수지 FR이 얻어지지 않게 된다.
또한, 플런져(81) 및 수용 테이블(84)에 수지가 왕성하게 붙게 되고, 이에 붙은 수지를 제거하기 어렵게 되며, 결과적으로 연속적인 몰딩성 악화를 초래하게 된다.
본 발명에 따른 성형 단계에 있어서, 압축력(성형을 위한 가압힘)은 9.8 내지 39.2KN 범위가 바람직하다.
봉지 수지재의 종류 및 특성에 의존되지만, 성형을 위한 가압력(pressing force)은 19.6 내지 29.4KN이 더 바람직하다.
만일, 성형 가압력이 상기 범위인 경우, 보통의 분말 또는 과립형 수지는 좀처럼 성형되지 않게 된다.
그러나, 본 발명에 따르면 용융된 수지 MR이 이미 교반포트에서 교반 및 용융된 상태이므로 성형단계에 직접적으로 적용될 수 있고, 이에 낮은 성형 가압력으로도 성형이 용이하게 이루어지게 된다.
상기 성형 가압력이 하한치보다 낮으면, 수지를 패키지 형상으로 형성하기 어렵게 되고, 코너 위치에 비충전 상태를 초래하게 된다.
성형온도를 증가시켜 수지를 패키지 형상으로 형성할 수 있지만, 증가된 성형 온도는 전술한 문제점을 야기시킨다.
반면에, 성형온도가 상한치를 초과하는 경우에는 유압프레스의 가압력이 증대되어야 하며, 이에 장비의 컴팩트화가 이루어지지 않게 된다.
본 발명에서 패키지 형상은 캐비티-성형부(몰딩부)(4)의 형상에 의하여 제한되는 수지-봉지형 반도체 패키지의 봉지부의 봉지 형상을 의미한다.
본 발명에 따르면, 성형된 수지 FR의 외형은 수지-봉지형 반도체 패키지의 봉지부의 봉지형상과 실질적으로 동일하다.
상기 성형된 수지 FR은 수지-수용부(7)에 안착될 수 있다.
실제로, 수지-수용부(7)에 수지 FR을 안착시키는 점을 고려할 때, 성형된 FR수지의 외형은 성형용 플런져의 선단면(3a)보다 다소 작게 형성되어야 한다.
따라서, "실질적으로 패키지의 외형과 동일한"의 의미는 성형된 수지 FR의 외형이 0.1 내지 0.5mm정도 수지-봉지형 반도체 피키지의 봉지부보다 작게 형성됨을 의미하는 바, 성형된 수지 FR의 일면 면적이 봉지부의 표면(3a')보다 90% 이상으로 형성됨을 말한다.
(5) 프레임-안착(frame fitting) 단계
프레임-안착 단계는 목적물이 봉지되는 단계로서, 리드프레임 또는 테이프 기판(F)상의 반도체 칩(H)(또는 전자부품)이 히터를 갖는 몰딩다이의 상부 몰딩 캐비티에 안착된다.
이 단계에 있어서, 도 8에 보면 상기 테이프 기판(F)(또는 리드프레임)이 상부 몰딩 유니트(61A)에 장착된 상부몰딩 캐비티 블럭(2)의 표면상에 인로더(미도시됨)에 의하여 안착되고, 이 테이프 기판(또는 리드프레임(63a))상에는 반도체 칩(H)(또는 전자부품)이 부착된 상태이다.
이와 동시에, 테이프 기판(F)(또는 리드프레임(63a))를 위한 홀더로서 제한되지 않지만 진공흡착 또는 기계적인 기구가 사용될 수 있다.
(6) 성형된 수지-안착 단계
성형된 수지-안착 단계는 성형된 수지 FR이 하부 몰딩 캐비티 내측의 압축 플런져에 안착되는 단계이다.
도 8에서 보듯이, 이송 유니트(85)가 몰딩다이(61)를 향하여 성형된 수지 FR을 이송시키는 바, 성형된 수지 FR이 하부 몰딩 유니트(61B)에 교환가능하게 세팅된 하부 몰딩 캐비티 블럭(1)의 수지-수용부에 위치되는 시점에서 상기 이송 유니트(85)에 부착된 흡수패드(86)가 작동하여 수지-수용부(7)에 성형된 수지 FR이 용이하게 안착되어진다.
(7) 압축 단계
압축 단계는 반도체 칩 또는 전자부품 및 테이프 기판 또는 리드프레임이 성형된 수지 FR을 몰딩 및 경화시킴에 따라 일체로 집적화되는 단계로서, 몰딩다이의 클램핑 후, 압축 플런져의 가압 작동으로 이루어진다.
이 단계에 있어서, 도 9에 도시된 바와 같이 몰딩다이가 상부 몰딩 캐비티 블럭(2) 및 몰딩 다이-클램핑 기구를 갖는 하부 몰딩 캐비티 블럭(1)중 적어도 하나의 상승 또는 하강으로 밀폐된 다음, 왕복기구가 몰딩 다이-정렬 위치(몰딩면)까지 몰딩 플런져(3)의 선단면(3a)을 상승(전진)시키는 구동을 하게 되어, 압축 몰딩이 수행된다.
본 발명에 따른 압축 몰딩에 있어서, 수지-수용부(7)로 공급되는 성형된 수지 FR은 가열하에서 가압 성형된 후 적절하게 예열된 상태이므로, 성형된 수지가 수지-수용부(7)에 공급된 후 곧바로 봉지를 위한 최적의 유동성을 갖게 될 수 있다.
이러한 구현예에 있어서, 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이 반도체 칩(H)이 테이프 기판(F)의 일면에 부착되고 금속와이어(W)가 기판과 칩간에 연결된 CSP(Chip Scale Package)에 유용하다. 봉지과정이 봉지될 반도체 칩의 저면으로부터 수행됨에 따라 금속와이어(W)를 포함하는 봉지부재에서의 용융된 수지의 흐름 거리가 단축될 수 있다.
또한, 성형된 수지 FR이 패키지 형상으로 형성됨에 따라, 용융되는 시점에서의 성형된 수지 FR의 흐름 정도가 더디어진다. 결과적으로 와이어의 쏠림 정도가 보다 미세한 피치 간격을 갖는 경우라 하더라도 감소될 수 있게 된다.
이러한 압축 단계에 있어서, 압축 플런져(3)에 의하여 성형된 최종 반도체 패키지 제품(P)(도 11참조)의 몰딩면(3a')에는 성형된 수지 FR의 중량 변화에 따라 승하강하는 압축용 플런져(3)의 선단면(3a)의 형상과 일치하는 마킹(3ab')이 형성되어진다.
여기서, 상기한 구현예에 따르면, 도 8 내지 도 10에서 보는 바와 같이 상기 압축 플런져(3)의 선단면(3a)의 외형이 0.1 내지 0.5mm 정도 캐비티(4)의 바닥면(4a) 보다 더 작게 만들어진 상태이므로, 성형된 수지 FR의 중량 변화가 약 ±0.1g내에서 조절되어 충진되다면 상기 요철형의 마킹(3ab')은 제품의 품질에 별 영향을 미치지 않게 된다.
또한, CSP 및 BGA에 포함되는 패키지 몰딩(대개, MAP라 칭함)를 채택하는 패키지 있어서, 몰딩된 제품이 몰딩다이로부터 탈형된 후, 상기 요철형 마킹(3ab')의 안쪽 부분이 개개로 분리되기 때문에 제품의 성능 및 형상에 실질적으로 별 영향을 미치지 않게 된다.
(8) 취출 단계
취출 단계는 몰딩다이로부터 몰딩된 제품인 반도체 패키지를 취출하는 단계이다.
이 단계에 있어서, 수지의 경화후에 상부 및 하부 몰딩 유니트(61)가 몰딩다이-클램핑 기구에 의하여 열리게 되고, 해당 봉지처리된 제품(P)이 소정의 수단에 의하여 취출된다(도 11 참조).
흡착패드와 같은 흡착유니트가 제품(P)를 취출하는데 사용되지만, 트러스트 핀(thrust pin) 또는 트러스트 플레이트(thrust plate)가 취출에 사용될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제품(P)이 왕복기구(6)로 압축 플런져(3)를 하강시킴으로써, 취출이 용이하게 이루어지게 된다.
이때, 상기 제품(P)은 하부 몰딩 캐비티 블럭으로부터 취출되는데 보조하는 돌출핀과 같은 취출수단없이 용이하게 취출될 수 있다.
최종 제품(P)은 취출 및 수집된 다음 언로더에 의하여 이후 단계로 보내어진다.
또한, 몰딩다이의 취출면에 남은 버어(Burrs), 먼지 등을 다음의 몰딩 사이클을 대비하기 위하여 클리너로 세정하게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 수지-봉지형 반도체 패키지를 제조하기 위한 방법 및 장치에 따르면, 반도체 패키지내의 와이어가 매우 얇게 고집적화로 얻어진 경우라 하더라도 그 흐름(쏠림)을 억제시킬 수 있게 된다.
또한, 멀티-트랜스터 몰딩법에 사용된 수지 타블렛이 불필요하고, 수지의 향상된 생산성 및 효율적인 사용을 얻을 수 있으며, 이에 수지 사용량의 낭비를 줄일 수 있다.
또한, 런너에 남아 있는 불필요한 수지를 몰딩제품으로부터 제거하는 게이트 절단(gate break) 단계없이, 게이트 절단(gate-broken)이 이루어진 몰딩 제품을 얻을 수 있다.
본 발명의 효과를 하기의 실시예를 기반으로 설명하겠는 바, 이 실시예에 본 발명이 국한되는 것은 아니다.
실시예1
도 1 내지 도 11에 도시된 봉지성형방법 및 장치에의 교반포트를 이용하여 봉지된 성형 제품을 제조한다.
봉지용 수지로서, 에폭시 수지 몰딩재: 수미모토 베이크라이트사에서 제조된 SUMIKON "EME-7730"(상품명)을 사용한다.
교반포트(32)의 온도가 100℃, 교반시간은 30초, 성형용 리셉터클(80) 및 성형용 수용 테이블(84)의 온도는 80℃, 성형 가압력은 24.5KN, 압축 플런져(3)의 사출가압력은 9Mpa, 사출시간은 12초, 경화시간은 100초, 몰딩 다이의 온도는 175℃ 등의 몰딩 조건에서 몰딩이 효과적으로 수행된다.
1프레임당 12개의 칩을 갖는 패키지에 있어서, 몰딩다이가 12개의 칩을 몰딩하기 위하여 사용된다.
금속와이어가 있는 테이프 기판에 8mm×6mm 크기의 제1단의 칩과 3.5mm× 3.5mm 크기의 제2단의 칩이 200㎛ 두께의 충진율로 적층 부착되어, 몰딩다이에 안착후 몰딩된다. 이러한 봉지형 성형 제품에 관하여, 비-충전상태, 외부 보이드, 내부 보이드 및 와이어 쏠림, 수지 소모율이 평가된다.
비교예1
비교예로서, 도 15에 도시된 바와 같이 14mm 직경의 소형타블렛이 몰딩 장치에 사용되고, 몰딩다이에서의 예열시간은 4초로 설정되는 점을 제외하고는 멀티-트랜스터 몰딩 방법이 동일한 조건으로 실시되어진다.
실시예1 및 비교예1의 결과는 표 1에 기재된 바와 같다.
실시예1 비교예1
몰딩 방법 본 발명의 몰딩방법 멀티-트랜스터 몰딩방법
비-충진율 0/3 0/3
외부 보이드 0/3 0/3
내부 보이드 0/3 0/3
와이어 쏠림 2.6% 16.6%
수지 소모율 3.7% 75.7%
(측정 방법)
1. 비-충진율(Short shot)
비-충진된 상태(Short shot)의 흔적이 표면에 있는지 육안으로 관찰하였음.
2. 외부 보이드
표면에 직경 0.5mm의 외부 보이드가 있는지 망원 마이크로스코프(×10)에 의하여 관찰하였음.
3. 내부 보이드
몰딩제품에 X-레이를 투과하여 직경 0.3mm의 내부 보이드가 있는지 관찰하였음. 위의 표 1에서 보는 바와 같이, 분모는 12개의 칩 패키지가 함께 성형된 1개 패키지의 갯수이고, 분자는 이상이 발생된 패키지의 갯수이다.
4. 와이어 쏠림(와이어 변형)
변형된 본딩 와이어(25㎛의 직경 및 3.4mm의 길이를 갖는 고강도 금속 와이어)가 몰딩 제품에 X-레이를 투과하여 측정됨.
와이어의 쏠림은 반도체 칩의 끝단면과 테이프 리드의 끝단간의 거리에 대하여 와이어의 최대변형량(%)의 비율(%)로 나타낸 것이다.
표 1에서, 36개의 칩에 대한 최대 변형량의 평균값을 나타내는 것이다(12개의 칩이 포함된 3개의 패키지/1프레임).
5. 수지 소모율
수지 소모율은 12개 칩 패키지/1프레임에 필요한 수지량으로서, 이송포트, 런너, 게이트 등에 포함된 전체 수지량의 비율(%)을 기재한 것이다.
실시예2
실시예2는 성형된 수지 FR의 형상이 변경되었을 때, 몰딩 제품의 성능에 대한 영향을 확인하는 실시예이다.
몰딩 다이로서, 한 번의 스트로크로 12칩/1프레임을 몰딩하기 위한 칩 크기에 가까운 패키지(CSP)용으로 사용되고, 봉지부의 표면은 38.70×38.35mm이다. 각 반도체 장치(H)의 칩 크기는 약 5mm이며, 본딩 와이어(W)는 25㎛직경 및 3.30mm의 길이를 갖는 고강도의 금속 와이어이다.
성형된 수지 FR의 형상을 변경하기 위하여, 성형용 리셉터클(80)의 형상 및 크기가 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이 변경되어진다.
상기 플런져(3)의 선단면(3a)은 수지-수용부(7)에 성형된 수지 FR을 수용하기 위한 최대 면적으로 형성되어야 한다.
이러한 구성에 의거, 선단면(3a)의 외곽선(3ab)이 이점쇄선으로 도시된 바와 같이 0.1+0.1mm(0.1mm 내지 0.2mm)의 범위에 의하여 성형된 수지 FR의 외곽라인(성형된 외부라인)(f)보다 더 크게 설정된다.
도 12에 도시된 실시예1에 있어서, 교번으로 길고 짧은 이점쇄선으로 표시된 성형 수지 FR의 외곽라인(f)과 외곽라인(4ab')간의 거리(W)는 약 0.3mm(플런져 크기: 37.80×37.45mm)로 설정되고, 성형된 수지 FR의 각 4개 코너(FRR)의 곡률반경은 약 2mm로 설정된다.
이에 따라, 외곽선(4ab)(제품의 외곽선(4ab')에 의하여 둘러싸여진 면적 비율에 대한 상기 성형수지 FR의 일표면적 비율은 약 96.5%가 된다.
도 13의 실시예2에 있어서, 거리(W)는 약 0.6mm(플런져 크기: 37.7×37.35mm)로 설정되고, 성형된 수지 FR의 각 4개 코너(FRR)의 곡률반경은 약 10mm로 설정되며, 그에따라, 외곽선(4ab)(제품의 외곽선(4ab')에 의하여 둘러싸여진 면적 비율에 대한 상기 성형수지 FR의 일표면적 비율은 약 85.2%가 된다.
또한, 도 14의 실시예3에 있어서, 선단면(3a) 및 성형된 수지 FR이 원형으로 형성되고, 외곽선(4ab')와 성형된 외곽선(f)간의 최소거리(W)는 약 0.3mm로 설정되된다. 그에따라, 외곽선(4ab)(제품의 외곽선(4ab')에 의하여 둘러싸여진 면적 비율에 대한 상기 성형수지 FR의 일표면적 비율은 약 76.5%가 된다.
이러한 구조에 의하면, 도 12에 도시된 반도체 패키지(P)에 있어서, 다이싱라인(dicing line)(DL)이 4개의 코너(DLa)를 포함하는 성형 수지 FR의 외곽선(f)의 프레임 내측쪽에 설정된다.
도 13에서, 다이싱 라인(DL)의 4개 코너(DLa)는 성형수지 FR의 4개 코너(FRR)로부터 외부쪽으로 연장된다.
도 14에서, 성형된 외곽선(f)는 반도체 패키지(H)의 와이어(W)를 가로지르는 상태가 된다.
몰딩이 교반포트(32)의 온도가 100℃, 교반시간은 30초, 성형용 리셉터클(80) 및 성형용 수용 테이블(84)의 온도는 80℃, 성형 가압력은 24.5KN, 압축 플런져의 사출가압력은 9Mpa, 사출시간은 8초, 경화시간은 100초, 몰딩 다이(상부 및 하부 몰딩 유니트(1) 및 (2))의 온도는 175℃ 등의 몰딩 조건에서 효과적으로 수행된다.
이로써, 본딩된 금속 와이어를 갖는 테이프 기판이 몰딩다이에 안착되고, 봉지된 제품(P)에 관하여, 비-충진상태, 외부 보이드, 내부 보이드, 및 와이어의 쏠림 등을 평가하였다. 그 결과는 아래 표 2에 기재된 바와 같다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3
폭 W(mm) 0.3 0.6 0.3
면적비 96.5% 85.2% 76.5%
비-충진율 0/3 0/3 0/3
외부 보이드 0/3 0/3 0/3
내부 보이드 0/3 0/3 0/3
와이어 쏠림 2.70% 8.50% 10.20%
위의 결과로부터, 성형된 수지 FR의 형상이 패키지와 유사한 경우에 비-충전율, 외부 보이드, 내부 보이드, 와이어 쏠림 등이 감소됨을 알 수 있고, 하우 몰딩 캐비티의 바닥 성형면(제품(P)의 일표면적)에 대한 성형 수지의 면적비는 90% 이상이어야 함을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 도면을 기반으로 설명되었을 뿐, 이러한 설명에 본 발명의 특정 구조가 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 요지로부터 벗어남없이 수정 변형의 달성이 가능하다.
전술한 바와 같은 수지-봉지형 반도체 피키지 제조 방법 및 장치는 인라인 공정에 유용하게 적용할 수 있다.
수지-봉지형 반도체 피키지의 제조를 위한 공정이 인라인 시스템을 통하여 전체적으로 자동화될 수 있고, 와이어의 쏠림 방지 및 수지 소모량을 줄일 수 있다.
따라서, 본 발명은 반도체가 보다 크고 얇으면서 고집적화된 경우라 할지라도 높은 신뢰성을 보장할 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 다른 종류의 제품 생산에도 적용되도록 수지-봉지형 반도체 패키지 제조를 위한 방법 및 장치로서 보다 폭넓게 개발될 수 있다.

Claims (9)

  1. 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 방법에 있어서,
    (1) 분말상 또는 과립상의 수지조성물을 계량포트로 공급하고, 이 수지조성물을 계량하는 공정과, (2) 상기 수지조성물을 계량포트로부터 히터를 갖는 교반포트로 이송시키는 공정과, (3) 상기 교반포트내의 수지조성물을 교반시키면서 용융시키는 공정과, (4) 교반용융된 상기 수지조성물을 취출하는 동시에 저압조건에서 패키지 형상으로 가압 성형시키는 공정과, (5) 반도체 칩 또는 전자부품이 실장된 리드프레임 또는 테이프 기판을 히터를 갖는 몰딩 다이의 상부 몰딩 유니트의 캐비티에 안착시키는 공정과, (6) 상기 성형된 수지조성물을 하부 몰딩 유니트의 캐비티 내측의 압축용 플런져에 안착시키는 공정과, (7) 상기 몰딩 다이의 클램핑 후, 압축용 플런져가 상기 수지조성물을 가압하여 몰딩 및 경화가 이루어지도록 함으로써, 반도체 칩 또는 전자 부품 및 리드프레임 또는 테이프 기판이 수지조성물로 봉지되어 일체의 성형물로 얻어지게 되는 공정과, (8) 상기 몰딩 다이로부터 일체로 몰딩된 반도체 패키지를 취출하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 공정 (3)에서, 상기 수지조성물을 교반 용융할 때, 히터를 갖는 교반포트의 온도는 80℃∼120℃ 범위인 것을 특징으로 하는 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 공정 (3)에서, 교반조건하에서 상기 수지조성물의 용융을 위한 시간은 10∼50초 인 것을 특징으로 하는 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공정 (4)에 있어서, 상기 수지조성물이 가압 및 성형될 때, 상기 몰딩 다이의 온도는 50℃∼100℃ 이고, 가압(성형)시 힘은 9.8KN∼39,2KN 인 것을 특징으로 하는 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공정 (4)에서, 상기 성형된 수지조성물은 상기 하부 몰딩 유니트의 하부 캐비티의 몰딩 바닥면의 외형 형상과 실질적으로 동일하게 성형되되, 몰딩 바닥면의 외형 형상보다 0.1∼0.5mm 작게 성형되는 것을 특징으로 하는 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공정 (4)에서, 상기 성형된 수지조성물의 일면이 갖는 면적은 상기 하부 몰딩 유니트의 캐비티의 몰딩 바닥면의 면적에 90% 이상인 것을 특징으로 하는 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 수지-봉지형 반도체 패키지는 압축용 플런져의 선단면의 외형 형상을 따라 형성된 요철라인 틀내에서 다이싱(diced)되는 것을 특징으로 하는 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 방법.
  8. 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 장치에 있어서,
    (1) 계량포트로 분말 또는 과립형 수지 조성물을 계량하여 공급하는 계량유니트와,
    (2) 상기 계량포트로부터 히터를 갖는 교반포트로 수지조성물을 이송시키는 수지 이송기와,
    (3) 교반용 플런져의 팁으로부터 돌출된 교반로드를 회전시켜 교반포트에서 수지조성물을 교반/용융시키는 교반/용융유니트와,
    (4) 교반/용융된 수지조성물을 취출하여 저압조건에서 패키지의 형상으로 성형하는 성형유니트와,
    (5) 봉지처리될 목적물을 안착시키기 위한 수단으로서, 반도체 칩 또는 전자부품이 부착된 리드프레임 또는 테이프 기판을 히터를 갖는 몰딩다이의 상부 몰딩 유니트의 캐비티에 안착시키기 위한 안착장치와,
    (6) 하부 몰딩 유니트의 캐비티 내측의 압축용 플런져에 상기 성형된 수지조성물을 부착시키기 위한 봉지수지 부착장치와,
    (7) 상기 몰딩 다이의 클램핑 후, 상기 압축용 플런져로 수지조성물을 가압시켜 반도체 칩 또는 전자부품 및 리드프레임 또는 테이프 기판이 봉지되어, 이 수지조성물의 성형 및 경화후 일체로 된 봉지체가 얻어지게 하는 봉지장치와,
    (8) 상기 몰딩 다이로부터 최종 수지 봉지된 반도체 패키지를 취출하기 위한 취출 장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수지-봉지형 반도체 패키지 제조 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 7중 어느 하나에 의한 제조 방법 및 청구항 8에 의한 장치에 의하여 제조되는 수지-봉지형 반도체 패키지.
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