KR100801608B1 - 패키지 디바이스 제조시 몰딩 화합물의 넘침을 방지하는방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몰딩 화합물의 넘침을 방지하기 위한 방법이다. 본 발명은 적어도 한 쌍의 외부 단자(outer leads)를 가지는 기판을 제공한다. 팀블 포인트(thimble point)에서 한 쌍의 외부 단자를 아래방향으로 가압함으로써, 기판과 몰드가 틈이 없이 완전히 밀착되어, 몰딩 화합물은 넘치지 않을 것이다.

몰딩 화합물(molding compound), 패키지 디바이스(package device), 기판(substrate), 팀블 포인트(thimble point)

Description

패키지 디바이스 제조시 몰딩 화합물의 넘침을 방지하는 방법 {METHOD FOR PREVENTING THE OVERFLOWING OF MOLDING COMPOUND DURING FABRICATING PACKAGE DEVICE}

상기 관점과 본 발명의 부수적인 많은 장점은 수반하는 도면과 함께, 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해되어 더욱 쉽게 식별될 것이다.

도 1은 개시된 방법에 따라 몰딩 화합물의 넘침을 방지하기 위한 단계를 보여주는 플로우 다이아그램이다.

도 2a와 도 2b는 개시된 방법에 따라 몰딩 화합물의 넘침을 방지하기 위한 방법의 구조적 도시이다.

본 발명은 일반적으로 패키지 디바이스를 형성하는 방법으로, 더욱 상세하게는 패키지 디바이스의 몰딩 화합물의 넘침을 방지하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, BGA(Ball Grid Array) 타입 반도체 패키지 디바이스의 주요 제작공정은 기판에 칩을 부착하고, 상기 칩을 기판과 와이어 본드(wire bond)로 전기 적으로 연결하는 것이다. 상기 기판을 몰드(mold)에 배치한 다음, 몰딩 공정이 칩이 놓인 기판 위에서 수행된다. 그 결과, 상기 칩은 몰딩 화합물에 의해 밀봉 된다. 그 후, 금속볼(metal ball)과 본딩 패드(bonding pad)는 몰딩 화합물이 고형화된 후에 기판 위에서 칩이 놓인 기판의 하부면에 형성된다. 그리고 반도체 패키지 디바이스를 얻기 위해 상기 기판을 절단한다.

그러나 부정확성이 상부 몰드(top mold)와 하부 몰드(bottom mold)를 결합하는 동안 발생할 것이다. 그래서, 상기 상부 몰드와 상기 기판 사이의 접합에 슬릿(slit)이 있다. 몰딩 화합물이 가압되어 몰드 캐비티로 충진될 때, 넘친 몰딩 화합물이 기판이나 상부 몰드에 고착되도록 하기 위해 여러 몰딩 화합물은 몰드 캐비티(mold cavity)로부터 넘쳐흘러, 상부 몰드와 기판 사이의 슬릿(slit)으로 흘러들어갈 수 있다.

상기 흘러나온 밀봉 재료가 상기 기판에 부착되기 때문에, 그 형태가 반도체 디바이스의 품질 규제에 의해 승인될 수 없다. 그리하여 몇몇의 수정된 공정이 반도체 디바이스에 시행될 수 있다. 그러므로 제작공정 단계가 증가하고, 비용 또한 증가될 것이다. 또한, 컷팅툴(cutting tools)이 상기 기판의 표면에 부착된 몰딩 화합물을 제거하기 위해 사용될 때, 컷팅툴이 기판의 표면을 손상시켜 반도체 디바이스의 수율을 감소시키게 된다.

한편, 기존의 기술은 또한 반도체 패키지 구조 내에 기판, 코퍼댐(cofferdam), 칩, 다수의 솔더볼(solder balls), 기판의 표면에 있는 다수의 전도성 전선, 다수의 본딩 패드(bonding pad)를 포함하는 몰딩 화합물의 넘침을 방지 하는 방법을 제공한다. 코퍼댐(cofferdam)은 리드-프레임(lead-frame)으로부터 형성되고, 몰딩 화합물의 넘침을 방지하기 위해 기판 표면의 창과 상응되도록 기판의 상부면에 부착된다. 상기 칩은 상기 기판에 부착되고, 다수의 I/O 본딩 패드는 칩 표면의 중심과 기판의 창에서 형성된다. 다수의 전도성 전선은 기판과 다수의 I/O 본딩 패드가 전기적으로 연결되는데 사용된다. 다수의 솔더볼은 외부에서 전기적으로 연결되는 다수의 본딩 패드 각각에 배치된다. 코퍼댐은 기판의 표면에 추가로 더해지고, 몰딩 화합물의 넘침을 방지하나, 기판상에 코퍼댐 형성을 위한 제작공정은 반도체 패키지 디바이스 제조에 있어서 더욱 어렵게 된다.

본 발명의 특징은 기판의 외주면에 팀블 포인트(thimble point)로 외부 단자(outer leads)를 가지고, 기판이 몰드와 완전히 밀착되도록 팀블 포인트가 아래방향으로 가압되어, 기판과 몰드 사이에 틈이 없도록 하는 기판을 제공한다. 그러므로 몰딩 화합물은 몰딩 공정 후에 나타나지 않는다.

상기 특징에 따라, 본 발명은 몰딩 화합물의 넘침을 방지하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 다수의 외부 단자, 기판에 형성된 칩 및 칩과 기판을 전기적으로 연결하는 다수의 가선(wiring)을 가지는 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 몰드는 상부 몰드와 하부 몰드로 구성된다. 상부 몰드 캐비티와 하부 몰드 캐비티의 크기 는 상기 기판을 함유할 수 있다. 다음으로, 상기 기판은 하부 몰드에 배치되고, 그 결과, 다수의 외부 단자는 기판의 외주면 밖으로 노출된다. 그 후에, 상부 몰드와 하부 몰드를 결합하기 위해 몰딩 공정이 시행된다. 다음으로, 팀블 포인트를 아래방향으로 가압하여 기판과 몰드를 완전히 밀착되게 한다. 그 후에, 몰딩 화합물은 기판과 몰드로 충진되고, 몰딩 화합물이 기판과 하부 몰드로 흐르게 하는 틈이 없게 된다. 그래서, 몰딩 공정 후에는 몰딩 화합물의 넘침은 나타나지 않는다.

본 발명의 몇몇 견본 구현예는 이제 더욱 상세하게 설명한다. 그럼에도 불구하고, 이것은 명확하게 설명되는 외에 다른 구현예의 넓은 범위에서 본 발명이 실행될 수 있는 것으로 인식되어야 하고, 수반되는 청구항에서 구체화된 것을 제외하고는 본 발명의 범위가 명백하게 제한되지 않는다.

도 1에 따른 플로우 다이아그램은 본 발명에 따른 몰딩 화합물의 넘침을 방지하는 방법을 보여준다. 제 1단계는 다수의 외부 단자를 가지는 기판을 제공하는 단계를 설명한다. 제 2단계는 캐비티가 있는 몰드를 설명한다. 즉, 몰드에 상기 기판을 포함할 수 있는 몰드 캐비티를 제공하는 단계이다. 제 3단계는 기판과 하부 몰드 캐비티에 배치된 기판의 외주면 밖에 노출된 다수의 외부 단자를 설명한 것이다. 또한 제 4단계는 상부 몰드가 하부 몰드와 결합되어 기판과 몰드가 완전히 밀착되게 하기 위해 팀블 포인트가 아래방향으로 가압되는 단계를 표시한다. 다음으로 제 5단계에서는, 몰딩 화합물이 기판과 몰드사이의 몰드 캐비티로 충진된다. 기판이 몰드와 완전히 밀착되기 때문에 몰딩 화합물은 기판과 몰드 사이에 틈으로 흐를 수 없다. 그리하여, 몰딩 화합물이 넘쳐흐른다. 결국, 경화 공정(curing process)은 기판의 상부면에서 몰딩 화합물을 고형화시키기 위해 기판에서 시행되고, 패키지 공정을 끝내기 위해 기판의 하부면은 노출된다.

도 2a와 도 2b는 도 1의 플로우 다이아그램에 따라 몰딩 화합물의 넘침을 방지하기 위한 단계의 구조적 설명이다. 첫째로, 도 2a를 따르면, 다수의 핀을 가지는 기판의 평면도이다. 기판(10)은 와이어 본드 칩(wire bond chip)이나 플립칩(flip chip)이 될 수 있는 칩(보이지 않음)을 더 포함한다. 칩이 와이어 본드 칩인 경우, 칩은 기판(10)과 다수의 가선(보이지 않음)으로 전기적으로 연결되어 있다. 칩이 플립칩인 경우, 칩은 기판(10)과 다수의 솔더 범프(solder bumps)로 전기적으로 연결되어 있다.

또한, 기판은 한 쌍 또는 다수의 외부 단자(12)를 더 포함한다. 다수의 외부 단자(12)는 리드-프레임으로 만들어진다. 이 리드-프레임(12)은 또한 기판(10)과의 통합 방법에 의해 형성될 수 있다. 다수의 외부 단자(12)는 전자장치와 전기적으로 연결되는데 사용될 뿐만 아니라, 몰드와 결합되는 기판(10)의 팀블 포인트(14)로 사용된다. 기판의 외부에 있는 다수의 외부 단자가, 상기 몰드 내부에 있는 적어도 한 쌍의 팀블에 의해 아래방향으로 가압되었을 때, 기판(10)은 하부 몰드(20)의 하부 몰드 캐비티(22)와 완전히 밀착된다. 즉, 상기 상부 몰드와 하부 몰드를 결합시켜 상기 외부 단자 부분을 조으는(clamp) 동시에 기판(10)과 하부 몰드 캐비티(22) 사이에 틈이 없게 될 때까지 아래방향으로 가압한다. 그 결과, 기판(10)과 하부 몰드 캐비티(22) 사이에 틈이 없고, 따라서 그 후의 몰딩 공정시 몰딩 화합물은 상기 기판과 하부 몰드 캐비티 사이로 넘칠 수 없다. 그러므로, 팀블 포인트를 가압하기 위한 불균형적 압력, 원료의 다른 크기나 제조의 부정확성은 몰딩 화합물의 넘침에 영향을 미치지 않는다.

또한, 다수의 외부 단자(12) 재료와 팀블 포인트(14)는 금속판이나 금속 덩 어리로 만들어져 있거나, 비금속성 재료로 만들어져 있다. 기판(10)의 재료는 유전체의 재료, 절연 물질이나 금속의 혼합재료, 금속의 혼합재료에 있는 단일 표면 및 금속의 혼합재료에 있는 더블 표면으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다.

도 2b에 따르면, 기판(10)을 포함하는 하부 몰드 캐비티(22)를 표시하는 실선이 나타나있다. 하부 몰드 캐비티(22)의 크기는 기판(10)의 크기에 상응될 수 있다.

그것이 본 발명의 중요한 특징이다. 몰딩 공정은 상부 몰드와 하부 몰드 (20)를 결합하기 위해 시행되고, 팀블(thimble)이 기판(10)의 다수의 외부 단자(12)를 아래방향으로 가압하는 동시에, 상기 기판(10)은 하부 몰드(20)의 하부 몰드 캐비티 (22)와 완전히 결합된다. 그리하여, 기판(10)과 하부 몰드 캐비티(22) 사이에 틈이 없다. 그러므로, 이 후의 몰딩 공정에서 몰딩 화합물(30)은 기판(10)과 하부 몰드 캐비티사이로 넘치지 않는다. 몰딩 화합물(30)은 단지 기판의 표면과 상부 몰드사이에서 형성된다. 따라서, 몰딩 화합물(30)은 넘치지 않는다. 몰딩 화합물(30)은 충전재료나 에폭시 수지와 같은 절연성 열경화 혼합재료가 될 수가 있다.

마지막으로, 경화공정은 열경화성 몰딩 화합물(30)로 칩이 있는 기판(10)에서 시행된다. 그래서, 상부면과 기판(10)의 외주면과 기판(10)에서의 전자장치는 몰딩 화합물(30)에 의해 밀봉된다. 기판(10)과 하부 몰드 캐비티(22)사이에 틈이 없기 때문에, 몰딩 화합물(30)은 기판(10)의 하부를 덮지않아 기판(10)의 하부면은 노출된다.

특정한 구현예가 예시되었으나, 첨부된 청구항에 의해서만 제한되지 않고, 다양한 변형이 가능하다는 것은 이 기술분야에서 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (3)

1. 주변 둘레에 다수의 외부 단자를 가지고 위에 칩을 가지는 기판을 제공하는 단계, 이때, 상기 외부 단자는 기판상 적어도 한 쌍의 팀블 포인트를 포함함;

   몰드에 상기 기판을 포함할 수 있는 몰드 캐비티를 제공하는 단계, 상기 몰드는 상부 몰드(top mold) 및 하부 몰드(bottom mold)를 가지고, 상기 하부 몰드는 하부 캐비티(bottom cavity)를 가짐;

   상기 하부 몰드의 하부 캐비티 내에 상기 기판을 위치시키는 단계, 이때 상기 기판의 외부 단자 부분이 하부 몰드의 하부 캐비티 밖으로 노출됨;

   상기 기판의 하부 표면이 상기 하부 몰드와 완전히 밀착하여 상기 기판의 하부 표면과 하부 몰드 사이에 틈이 없도록, 상기 상부 몰드와 하부 몰드를 결합시켜 상기 외부 단자 부분을 조으는(clamp) 동시에 상기 몰드 내부에 있는 적어도 한 쌍의 팀블에 의해 외부단자의 적어도 한 쌍의 팀블 포인트를 가압하는 단계;

   몰딩 화합물이 상기 기판의 상부면 및 상기 기판의 외주면을 덮도록 상기 몰드의 몰드 캐비티 내에 몰딩 화합물을 충진하는 단계; 및

   상기 기판의 하부면이 상기 몰딩 화합물없이 노출되도록, 상기 기판의 상부면과 상기 기판의 외주면을 덮고 있는 상기 몰딩 화합물을 경화하는 단계

   를 포함하는, 패키지 디바이스의 몰딩 화합물의 넘침을 방지하는 방법
2. 제1항에 있어서, 상기 칩은 다수의 전도성 전선에 의해 상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 칩은 다수의 솔더 범프(solder bumps)에 의해 상기 기판과 전기적으로 연결되어 있는 방법.

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