KR100931017B1 - 칩 몰딩 방법과 그것에 의해 제조된 칩 패키지 부품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판(10) 위에 실장된 칩(20)을 몰딩하는 방법으로서, (a) 인쇄홀(62)이 형성된 스크린(60)을 성형 금형(40) 위에 놓고 스퀴지(72)에 의해 상기 성형 금형(40)에 형성된 캐비티(42)에 몰딩재(70)를 충진시키는 단계; (b) 베이스 금형(50) 위에 몰딩하고자 하는 기판(10)을 놓는 단계; (c) 상기 베이스 금형(50) 위에 상기 성형 금형(40)을 결합시켜, 상기 칩(20)이 몰딩재(70)에 의해 커버되도록 하는 단계; (d) 상기 몰딩재(70)를 경화시키는 단계; (e) 상기 금형들을 분리하는 단계; 및 (f) 상기 베이스 금형으로부터 상기 기판(10)을 분리하는 단계;를 포함한다.

칩 몰딩, 패키지 몰딩

Description

칩 몰딩 방법과 그것에 의해 제조된 칩 패키지 부품{methods for molding chips and chip package parts manufactured using the same}

본 발명은 칩 패키징에 있어서 칩을 몰딩하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실크 스크린 인쇄법을 사용하여 초소형 칩을 몰딩하는 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 그러한 금형과 방법에 의해 제조된 칩 패키지 부품에 관한 것이기도 하다.

휴대폰, MP3 플레이어, DMB, PMP 등의 다양한 멀티미디어 장치의 발달과 함께 예를 들어, 디지털 마이크와 같은 전자 부품은 더욱 경박단소화되어 가고 있다. 이러한 부품의 경박단소화는 초소형 반도체 칩을 정밀하고 신뢰성있게 패키징할 수 있는 기술을 요구하고 있다.

종래에 초소형 칩을 패키징하는 일반적인 방법은 사출금형에 의한 방식이다. 이 방식에서는 게이트와 관이 형성된 금형을 만들고 액상 실리콘과 같은 몰딩재를 주입함으로써 칩을 몰딩하게 된다.

그러나 사출금형 방식에서는, 금형에 게이트와 관을 매우 정밀하게 형성하여야 하는 어려움이 있을 뿐만 아니라, 몰딩재를 고압으로 주입하는 과정에서 가압력이 칩에 직접적으로 가해져 칩의 회로가 손상되거나 본딩된 와이어가 끊어지는 문제점이 발생하였다.

초소형 칩을 몰딩하는 또 다른 종래의 방식은 고무 소재로 미리 성형된 몰딩 커버를 칩 상부에 올려 놓고 가압하여 부착시키는 방식인데, 이 경우에도 몰딩 커버에 대한 가압력이 칩과 회로부에 직접적으로 미치는 것은 마찬가지이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 칩에 대한 가압력을 최소화하면서도 안정적인 몰딩이 가능하여 신뢰성 있는 제품을 얻을 수 있는 칩 몰딩 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

삭제

본 발명의 또 다른 목적은 위와 같은 몰딩 방법에 의해 제조된 칩 패키지 부품을 제공하는 것이다.

삭제

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판 위에 실장된 칩을 몰딩하는 방법으로서, (a) 인쇄홀이 형성된 스크린을 성형 금형 위에 놓고 스퀴지에 의해 상기 성형 금형에 형성된 캐비티에 몰딩재를 충진시키는 단계; (b) 베이스 금형 위에 몰딩하고자 하는 기판을 놓는 단계; (c) 상기 베이스 금형 위에 상기 성형 금형을 결합시켜, 상기 칩이 몰딩재에 의해 커버되도록 하는 단계; (d) 상기 몰딩재를 경화시키는 단계; (e) 상기 금형들을 분리하는 단계; 및 (f) 상기 베이스 금형으로부터 상기 기판(10)을 분리하는 단계;를 포함하는 칩 몰딩 방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 단계 (b)에서, 상기 기판 위에 중간 필름을 놓는 단계를 포함하고, 상기 중간 필름은 상기 칩의 외곽 경계에 해당하는 관통공을 가진다.

더욱 바람직하게, 상기 몰딩재는 액상 실리콘이고, 상기 단계 (d)에서, 몰딩재의 경화는 150 ~ 160℃의 온도 범위에서 이루어지게 된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판; 상기 기판 위에 실장된 칩; 및 상기 방법에 의해 칩을 커버하도록 형성된 몰딩 커버;를 포함하는 칩 패키지 부품이 제공된다.

바람직하게, 상기 몰딩 커버는, 성형 금형의 캐비티에 상응하도록 형성된 루프 부분; 및 상기 루프 부분의 외곽 경계를 따라 소정 높이로 형성된 측면 단턱;을 포함한다.

본 발명에 따른 칩 몰딩 방법은 사출에 의해 몰딩재를 강제로 가압하는 방식이 아니라 성형 금형에 미리 충진되어 있는 몰딩재를 칩 상면에 도포하여 몰딩함으로써, 기판과 칩에 대한 가압력을 최소화하여 칩과 본딩 와이어 등이 손상되는 것을 막을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 칩 몰딩 금형은 몰딩 커버에 상응하는 캐비티만 형성하면 되므로 그 구조가 매우 간단할 뿐만 아니라 칩을 몰딩하기 위해 기존의 복잡한 사출장치와 사출공정을 필요로 하지 않는다.

또한, 본 발명은 저렴한 실크 스크린 인쇄 방식에 의해 칩 몰딩을 대량으로 수행할 수 있으므로 경제성에 있어서도 매우 유리하다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원 칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 칩 몰딩이 완료된 칩 패키지 부품이 평면도로 도시되어 있다. 본 도면은 리드프레임 형태의 기판 위에 연속적으로 실장된 다수의 반도체 칩이 몰딩 커버로 몰딩되어 있는 상태를 보여준다.

각각의 칩 패키지 부품(100)은 도 2에 보다 상세히 도시되어 있으며, 도 3은 몰딩되기 전의 칩 상태를 나타내는 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 칩 패키지 부품(100)은 기판(10)과, 상기 기판(10) 위에 실장된 칩(20)을 포함한다. 상기 칩(20)은 와이어(22)에 의해 기판(10)에 있는 하나 이상의 단자와 연결되어 있다. 상기 칩(20)과 와이어(22)의 구성은 칩의 용도와 실장 방식에 따라 임의로 채용가능하며 이러한 구성은 당업계에서 이미 널리 알려진 통상적인 것이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

여기에서, 발명의 상세한 설명과 특허청구범위에 기재된 '기판(10)'은 칩(20)을 실장할 수 있는 종래의 다양한 구성들을 포괄하는 것으로서 리드프레임 또는 PCB 기판을 포함하는 개념으로 해석되어야 한다.

상기 기판(10) 상면에는 칩(20)을 감싸서 보호하도록 몰딩 커버(30)가 형성되는데, 이 몰딩 커버(30)는 후술하는 바와 본 발명에 따른 몰딩 방법에 의해 형성 된다.

바람직하게, 본 발명에 따른 칩 패키지 부품(100)의 몰딩 커버(30)는 실리콘 또는 에폭시 수지와 같은 몰딩재로 이루어지며, 그 외에도 칩을 몰딩하는데 사용될 수 있는 다양한 몰딩재가 채용가능하다.

본 발명에 따른 몰딩 커버(30)는 금형의 캐비티(cavity)(도 4의 42) 부분에 상응하도록 형성된 루프 부분(32)과, 상기 루프 부분(32)의 외곽 경계를 따라 소정 높이로 형성된 측면 단턱(34)을 포함한다. 본 실시예에서 상기 루프 부분(32)은 만곡된 형상의 돔(dome) 구조를 가지고 있으나, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며 육면체, 다각체 등의 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 측면 단턱(34)은 본 발명에 따른 몰딩 방법에 의해 형성되는 것으로서, 이것에 대해서는 후술하기로 한다.

도 4 및 도 5에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금형의 구성이 도시되어 있는데, 도 4는 몰딩 커버(30)를 성형하는 성형 금형(40)에 대한 평면도이고, 도 5는 베이스 금형(50)에 대한 평면도이다.

도시된 바와 같이, 상기 성형 금형(40)에는 칩(20)을 몰딩하는 몰딩 커버(30)의 형상에 상응하는 복수의 캐비티(42)가 형성되어 있다. 상기 캐비티(42)의 배열은 도 1에 도시된 기판(10) 위에 실장된 칩(20)의 배열에 상응하도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 상기 성형 금형(40)에는 몰딩재를 주입하기 위한 게이트나 관이 전혀 형성되어 있지 않다. 그 이유는 상술하는 바와 같이 본 발명에서는 사출에 의해 몰딩재를 주입하는 것이 아니라, 실크 스크린 인쇄방식에 의해 상기 캐비티(42)에 몰딩재를 충진하기 때문이다.

상기 베이스 금형(50) 위에는 몰딩되는 기판(10)이 놓여지며, 참조번호 52는 기판(10)의 핀홀(12)에 삽입되는 포지셔닝 핀이다.

그러면, 도 6을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 몰딩 방법에 대해서 설명하기로 한다.

본 발명에 따라서 기판(10) 위에 실장된 칩(20)을 몰딩하기 위해서는 우선, 실크 스크린 인쇄에 의해 성형 금형(40)에 몰딩재를 충진시킨다(단계 S100).

알려진 바와 같이, 실크 스크린 인쇄는 인쇄하고자 하는 문자나 그림의 형상으로 인쇄홀이 형성된 스크린을 대상물 위에 놓고, 잉크나 안료를 스퀴지(Squeegee)로 펴면서 인쇄하는 방식이다.

구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 성형 금형(40)의 캐비티(42)가 형성된 상면에 스크린(60)을 놓고, 액상 실린콘 또는 에폭시 수지와 같은 몰딩재(70)를 스퀴지(72)로 눌러 펴면서 문지르게 된다. 이때, 상기 스크린(60)에는 캐비티(42)의 형상에 상응하는 복수의 인쇄홀(62)이 형성되어 있어서, 이곳을 통해 몰딩재(70)가 캐비티(42)에 충진되게 된다.

상기 스크린(60)은 합성수지로 된 박막 필름이나 섬유 등 다양한 소재로 구성될 수 있으며, 물리적으로 인쇄홀이 형성되는 것은 물론, 감광 및 인화에 의해 인쇄홀이 형성될 수 있는 소재를 포함한다.

상기 성형 금형(40)에 몰딩재(70)가 충진되면, 도 8 및 도 9에 도시된 것과 같이 베이스 금형(50) 상면에 몰딩하고자 하는 기판(10)을 안착시키는 동시에, 상기 기판(10) 위에 중간 필름(80)을 놓는다(단계 S200). 도 8과 도 9는 단일 칩 패키지 부품에 대한 몰딩 과정을 보여주기 위해 도식적으로 나타낸 것이다.

상기 기판(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 연속적인 형태로서 베이스 금형(50)에 형성된 포지셔닝 핀(52)을 기판(10)에 형성된 핀홀(12)에 삽입시킴으로써 그 위치가 설정될 수 있다.

상기 중간 필름(80)은 상기 기판(10) 위에 실장된 칩(20)을 둘러싸는 외곽 경계 (곧, 몰딩 커버(30)의 외곽 경계)에 해당하는 관통공(82)이 형성된 얇은 필름으로서 다음과 같은 기능을 하게 된다. 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 칩의 '외곽 경계'란 몰딩이 이루어져야 하는 영역의 경계를 가리키는 것으로서, 몰딩 커버(30)의 경계와 동일하게 해석될 수 있으며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 외곽 경계가 어디를 가리키는지 쉽게 인지할 수 있으므로 불명료한 용어로 해석될 여지는 없을 것이다.

첫째, 몰딩 커버(30)가 형성될 때 몰딩재(70)가 칩(20)의 외곽 경계를 벗어나 번지는 것을 차단함으로써 몰딩 커버(30)의 외곽 경계부가 깔끔하고 미려하게 형성되도록 한다.

둘째, 후술하는 바와 같이 몰딩재(70)를 경화시킬 때 어느 정도의 완충 공간을 제공함으로써 칩(20)의 회로부에 가압력이 최소화되도록 한다.

상기 중간 필름(80)은 약 150 ~ 160℃의 온도에서도 물성이 변하지 않는 임의의 다양한 소재로 구성될 수 있으며, 바람직하게 25㎛ 내외의 두께를 가지지만 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 상기 베이스 금형(50) 위에 성형 금형(40)을 결합시킨다(단계 S300). 비록 도 8에서는 성형 금형(40)의 캐비티(42)를 보여주기 위해 몰딩재(70)가 충진되지 않은 상태를 도시하였으나, 성형 금형(40)은 캐비티(42)에 몰딩재(70)가 충진된 상태로 베이스 금형(50) 위에 결합된다.

금형의 상호 결합으로 인해, 도 9에 도시된 바와 같이 기판(10) 위의 칩(20)은 성형 금형(40)의 캐비티(42) 내에 충진되어 있던 몰딩재(70)에 의해 도포되어 커버된다. 이때, 캐비티(42)의 형상에 상응하는 부분은 루프 부분(32)으로 형성되며, 그 외곽에는 중간 필름(80)의 두께에 해당하는 높이의 측면 단턱(34)이 형성된다.

이어서, 상기 몰딩재(70)를 경화시킨다(단계 S400). 본 실시예에 따라 몰딩재(70)로 액상 실리콘이 사용되는 경우에는 상기 결합된 금형을 가열 프레스(미도시) 내에서 약 150 ~ 160℃의 온도로 가열함으로써 실리콘을 경화시키게 된다.

본 발명에 따르면, 몰딩재(70)가 가압에 의해 사출되는 것이 아니라 이미 충진된 몰딩재(70)가 칩(20)을 몰딩하게 되므로, 칩에 대한 가압력이 최소화된다. 특히, 칩이 받는 유일한 가압력은 몰딩재(70)가 경화될 때의 팽창 압력 정도이며, 이것도 중간 필름(80)의 개재로 인해 최대한 완화될 수 있다.

상기와 같이 몰딩재의 경화가 이루어지면, 이어서 상기 금형들을 냉각시킨 후 상호 분리한다(단계 S500). 금형의 냉각은 에어블로우 방식의 공랭이 바람직하지만, 수냉식 냉각도 적용될 수 있다. 상기 성형 금형(40)을 분리하면 베이스 금 형(50) 위에는 몰딩 커버(30)에 의해 칩(20)이 몰딩된 칩 패키지 부품(100)이 남겨지게 된다. 이때, 상기 성형 금형(40)과 몰딩재(70)의 분리가 용이하도록 별도의 선행 처리를 추가적으로 수행할 수도 있다. 또한, 사용되는 몰딩재(70)의 종류에 따라 금형의 소재 또한 적절하게 선택될 수 있다.

마지막으로, 베이스 금형(50)으로부터 기판(10)을 분리하여 완성 제품을 얻게 된다(단계 S600). 여기서, 상기 기판(10)을 베이스 금형(50)의 상면으로부터 분리하는 공정은 이미 알려진 스트리퍼 등을 사용하여 이루어질 수 있다.

이후, 금형을 세척하고 후속적인 공정을 반복하게 된다.

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명되지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 몰딩된 칩 패키지 부품들의 예를 보여주는 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 각각의 칩 패키지 부품을 나타내는 사시도이다.

도 3은 도 2에서 몰딩 커버가 몰딩되기 전의 상태를 도시한 사시도이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 몰딩 금형을 나타내는 것으로서, 도 4는 성형 금형에 대한 평면도이고, 도 5는 베이스 금형에 대한 평면도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 몰딩 방법을 보여주는 순서도이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 몰딩 방법에 있어서, 성형 금형의 캐비티에 몰딩재를 충진하는 과정을 보여주는 단면도이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 몰딩 방법에 있어서, 금형과 기판 및 중간 필름의 배열 상태를 보여주는 분해 사시도이다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 몰딩 방법에 있어서, 금형과 기판 및 중간 필름의 결합 상태를 보여주는 단면도이다.

<도면의 참조번호에 대한 설명>

10:기판 12:핀홀 20:기판

22:와이어 30:몰딩 커버 32:루프 부분

34:측면 단턱 40:성형 금형 42:캐비티

50:베이스 금형 52:포지셔닝 핀 60:스크린

62:인쇄홀 70:몰딩재 72:스퀴지

80:중간 필름 82:관통공 100:칩 패키지 부품

Claims (6)

1. 삭제
2. 기판(10) 위에 실장된 칩(20)을 몰딩하는 방법으로서,

   (a) 인쇄홀(62)이 형성된 스크린(60)을 성형 금형(40) 위에 놓고 스퀴지(72)에 의해 상기 성형 금형(40)에 형성된 캐비티(42)에 몰딩재(70)를 충진시키는 단계;

   (b) 베이스 금형(50) 위에 몰딩하고자 하는 기판(10)을 놓는 단계;

   (c) 상기 베이스 금형(50) 위에 상기 성형 금형(40)을 결합시켜, 상기 칩(20)이 몰딩재(70)에 의해 커버되도록 하는 단계;

   (d) 상기 몰딩재(70)를 경화시키는 단계;

   (e) 상기 금형들을 분리하는 단계; 및

   (f) 상기 베이스 금형으로부터 상기 기판(10)을 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 몰딩 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 단계 (b)에서, 상기 기판(10) 위에 중간 필름(80)을 놓는 단계를 포함하고,

   상기 중간 필름(80)은 상기 칩(20)의 외곽 경계에 해당하는 관통공(82)을 가진 것을 특징으로 하는 칩 몰딩 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 몰딩재는 액상 실리콘이고,

   상기 단계 (d)에서, 몰딩재의 경화는 150 ~ 160℃의 온도 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 칩 몰딩 방법.
5. 기판(10);

   상기 기판(10) 위에 실장된 칩(20); 및

   상기 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 상기 칩을 커버하도록 형성된 몰딩 커버(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 패키지 부품.
6. 제5항에 있어서,

   상기 몰딩 커버(30)는,

   성형 금형(40)의 캐비티(42)에 상응하도록 형성된 루프 부분(32); 및

   상기 루프 부분(32)의 외곽 경계를 따라 소정 높이로 형성된 측면 단턱(34);을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 패키지 부품.

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