KR101095527B1 - 리드 프레임 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 수직부와 수평부로 구성된 리드부; 절연재료로 구성된 지지부에 의해 상기 리드부와 단락된 다이패드부를 포함하되, 상기 지지부는, 상기 리드부 수평부 상면을 감싸며, 상기 다이패드부와 상기 리드부의 이격공간을 채우도록 형성된 상부 지지부; 및 상기 리드부 수평부의 하부를 지지하도록 형성된 하부 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이에 의해 미세한 회로패턴으로 인한 와이어 길이 감소 및 Routability로 인한 플립칩 본딩을 가능하게 한다. 또한, 상하 분할 에칭으로 패키징 두께를 감소시키고, 지지부가 리드부 상하를 감싸므로 내구성이 우수하고, 다이패드의 전면 도금으로 연전도를 향상시킨다.
반도체 칩 패키지, 지지부, 와이어, 리드 프레임

Description

리드 프레임 및 그 제조 방법{LEADFRAME AND METHOD OF MANUFACTURIG SAME}
본 발명은 리드 프레임 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 패키징이란 웨이퍼 공정에 의해 만들어진 개개의 칩 (Chip)을 실제 전자 부품으로써 사용할 수 있도록 전기적 연결을 해주고, 외부의 충격에 보호되도록 밀봉 포장해 주는 공정을 말한다.
보통 웨이퍼 한 장에는 동일한 전기 회로가 인쇄된 칩이 수십 개에서 혹은 수백개까지 만들어 진다. 이러한 개개의 칩은 그 자체만으로는 전자 부품으로써의 역할을 수행할 수 없다. 따라서 외부로부터 전기 신호를 공급 받아 칩 내부에서 가동된 전기 신호를 전달해 주기 위해 외부와 연결되는 전기선을 만들어 주어야 한다. 또한 칩은 매우 미세한 회로를 담고 있기 때문에 습기, 먼지 및 외부의 충격에 쉽게 손상될 수 있다. 결국 웨이퍼 표면에 형성된 칩 자체는 전자 부품으로 인쇄 회로 기판 (PCB)에 실장 되지 전까지 완전한 제품이라고 볼 수 없다. 따라서 웨이퍼 상의 칩에 전기적 연결선을 만들어 주고 외부 충격에 견디도록 밀봉 포장해 주어 완전한 개별 전자 소자로서의 역할을 수행할 수 있도록 칩을 최종 제품화 하는 공정이 패키징 공정이다.
또한, 반도체 패키지 제조에 있어 리드 프레임은 칩 실장 및 신호 전달 역할을 하는 입출력 수단을 공급하는 중요한 역할을 하고 있으며, 고집적된 신호 전달을 위한 다양한 리드 프레임의 형태가 개발되고 있다.
일반적으로 제작되는 리드프레임의 형태는 에칭 기법 혹은 스탬핑법을 이용하여 다이패드 및 리드부를 형성한다. 그러나 기존의 리드프레임의 제작방법으로는 반도체의 고집적화를 위하여 필요한 다열 리드 형성이 용이하지 않다.
또한, 최근에 개발되고 있는 2단 에칭을 이용하여 제조된 리드프레임은 이너리드의 구현 피치를 감소시키는 데 한계가 존재하여 구현할 수 있는 리드 핀 (lead pin) 의 수가 제한된다. 더욱이 다이패드부와 리드부와의 간격을 유지시키며 리드프레임을 지지하는 지지부가 얇은 폴리이미드 막으로 구성되어 지지력이 약한 단점이 있다. 따라서, 미세 회로패턴을 구현하며, 내구성이 향상된 리드 프레임이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 더욱 미세한 회로패턴을 구현하며, 물리적 강도가 향상된 리드프레임 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 리드 프레임은, 수직부와 수평부로 구성된 리드부; 절연재료로 구성된 지지부에 의해 상기 리드부와 단락된 다이패드부를 포함하되, 상기 지지부는, 상기 리드부 수평부 상면을 감싸며, 상기 다이패드부와 상기 리드부의 이격공간을 채우도록 형성된 상부 지지부; 및 상기 리드부 수평부의 하부를 지지하도록 형성된 하부 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하여, 미세한 회로패턴을 형성하고, 지지력을 강화하여 내구성을 향상시킨다.
또한, 상기 리드 프레임은, 상기 다이패드부와 인접한 위치이며, 상기 리드부의 수평부 상면에 형성된 이너 리드, 상기 리드부의 수직부 하면에 형성된 아우터 리드; 및 상기 다이패드부 상면 또는 하면에 형성된 금속부를 더 포함하는 것할 수 있다.
여기서, 상기 금속부는, 다이패드부의 상면 또는 하면의 전면에 형성되어, 열전도를 향상시킨다.
특히, 상기 하부 지지부는 인접한 상기 리드부의 수직부 하면으로 연장되도록 형성되어, 도금버로 인해 하부 지지부와 리드부의 수직부와의 사이에 빈공간이 형성되는 것을 방지하여, 불량율을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 리드 프레임 제조 방법은, (a) 금속기판 상부를 에칭하여 다이패드부와 회로패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 회로패턴의 상면, 및 상기 다이패드부와 회로패턴의 이격공간에 절연재료를 인쇄하여 상부 지지부를 형성하는 단계; (c) 상기 금속 기판의 상, 하부를 도금하여 이너리드, 아우터 리드, 및 다이패드 금속부를 형성하는 단계; (d) 상기 금속기판의 하부를 에칭하여 절연부홈을 형성하고 상기 리드부와 상기 다이패드부를 단락시키는 단계; (e) 상기 절연부홈을 절연재료로 채워 하부 지지부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 제조 방법.
특히, 상기 (c) 단계는, 상기 다이패드의 상면 또는 하면의 전면에 다이패드 금속부를 형성하는 단계인 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 (d)단계는, 상기 아우터 리드 중 일부를 더 에칭하는 단계이며, 이 경우, 상기 (e) 단계는, 상기 일부 에칭된 아우터 리드로 인해 노출된 리드부 하부에 절연재료를 더 채워, 인접한 상기 리드부의 수직부 하면으로 연장된 하부 지지부를 형성하는 단계인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 미세한 회로패턴으로 인한 와이어 길이 감소 및 라우터빌리티 (Routability) 로 인한 플립칩 본딩을 가능하게 한다. 또한, 상하 분할 에칭으로 패키징 두께를 감소시키고, 지지부가 리드부 상하를 감싸므로 내구성이 우수하고, 다이패드의 전면 도금으로 열전도를 향상시킨다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 일 실시형태에 따른 리드 프레임 및 그 제조 방법에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
실시형태의 설명에 있어서, "상 (on)"과 "아래(under)"는 직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 리드프레임 제조 방법의 순서를 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, S1에서, 회로 주체가 되는 금속기판 (110)을 준비한다. 이 금속기판 (110)은 구리 (Cu)가 바람직하나. 전도성 물질인 구리 합금, 철 (Fe), 철 합금 등의 금속부재를 사용할 수도 있다.
여기서, 금속기판 (110)의 상부 및 하부에 포토 레지스트 (120)가 형성된다. 이 경우, 포토 레지스트 (120)는 액체 타입의 포토 레지스트 (120) (LPR: Liquid Photo Resist), 필름 타입의 포토 레지스트 (120) (DFR: Dry Film Resist) 등으로 형성될 수 있다. 이러한 금속기판 (110)의 상부 및 하부 각각에 포토마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 포토 레지스트 (120)가 노광 및 현상된다.
이와 같이, 노광 및 현상과정을 통해 회로패턴 및 다이패드부를 위한 홈 형성을 위한 에칭 마스크를 형성한다.
그 후, S2 에서, 라우터블 (routable) 이 가능하도록 금속기판 (110)을 에칭하고, 에칭 마스크 역할을 한 포토 레지스트를 박리한다. 여기서 라우터블이란, 다이패드에 실장되는 반도체 칩이 반도체 패키지가 실장될 PCB 기판에 전기적으로 접속되도록, 이너리드와 아우터 리드가 연결되는 특성을 의미한다.
그 다음, S3 에서, 이너리드 (150) 및 아우터 리드 (160) 을 형성하기 위한 도금 레지스트를 형성한다. 구체적으로는, 예를 들어, 금속기판의 상부에 솔더 레지스트 (SR; Solder Resist)를 도포하고, 노광, 현상을 통해, 금속기판 (110)의 상면 중 이너리드 (150)가 도금될 부분을 노출시킨다. 여기서 솔더 레지스트는 이후 실시될 에칭과정에서 리드프레임을 지지하며, 완성된 리드프레임의 상면을 지지하는 상부 지지부로서의 역할을 수행한다. 따라서, 이하 상부 지지부 (130)로 지칭한다.
또한, 금속기판 (110)의 하부에는 드라이 필름 레지스트 (DFR; Dry Film Resist) (140)을 도포하고, 노광, 현상을 통해, 금속 기판 (110)의 하면 중 아우터 리드 (160)를 도금할 부분을 노출시킨다. 여기서, 금속 기판 (110) 의 상면 및 하면에 도금 레지스트를 형성하는 경우, 이너리드 (150) 및 아우터리드 (160)뿐만 아니라, 다이패드의 상, 하면에 금속층 (170 및 180)이 도금될 부분을 노출시키는 것이 바람직하다.
그리고, S4 에서, 금속 기판 (110) 의 상하면에 선택적 도금을 실시하여, 이너리드 (150), 아우터 리드 (160), 다이패드 상면 금속부 (170), 및 다이패드 하면 금속부 (180)를 형성한다. 여기서, 도금면적을 줄이기 위해, 다이패드부의 단차부 상단에 형성된 이너리드 (150)와 단차부 하단에 형성된 다이패드 상면 금속부 (170)가 분리되는 것이 바람직하다.
특히, 다이패드 상, 하면 금속부 (170 및 180)는 다이패드 상면 또는 하면 전면에 도금함으로써, 열전도를 향상시키는 것이 바람직하다.
그 후, S5 에서, 하부 DFR을 박리한 후, S6에서, 하부 에칭을 실시하여, 서로 이격된 리드부 (190) 및 다이패드부 (200)를 형성한다. 여기서, 리드부 (190)와 다이패드부 (200) 사이의 이격공간은 상부 지지부 (130)가 채우고 있으므로, 하부 에칭을 하는 경우에도, 전체 리드 프레임의 형태가 보존된다. 이와 같이, 금속 패턴 (110)의 상면을 먼저 에칭하고, 이후, 하면을 에칭하는 분할 에칭을 통해, 패키지의 두께를 감소시킬 수 있다.
또한, 이러한 하부 에칭으로 리드부 (190)가 수평방향으로 연장된 구조를 갖는 수평부 및 수평부와 일체를 이루며 수직방향으로 연장된 구조를 갖는 수직부를 갖는 형태를 갖게 된다. 수평부는 리드프레임의 상면에서 보는 경우 전술한 회로패턴의 형태를 갖는다.
특히, 금속기판 (110)의 하부를 에칭하는 경우, DFR 로 에칭 레지스트를 형성한 후, 에칭을 수행할 수 있다. 이 경우, 아우터 리드 (160) 중 일부를 에칭하는 것이 바람직하다. 그 이유는 후술할 바와 같이, 리드부 (190)의 수직부 하면에 아우터 리드 (160)와 함께 지지부 (210)에서 연장되는 절연재료를 동시에 형성하기 위함이다.
그 다음, S7에서, 금속기판 (110)의 하부에 솔더 레지스트를 인쇄, 노광, 현 상 후 경화 과정을 거쳐 하부 지지부 (210)를 형성한다. 이와 같이 형성된 하부 지지부 (210)는, 종래 하면만을 지지하는 리드프레임에 비해, 상부 지지부 (130)와 함께 리드 프레임을 상, 하로 감싸므로, 내구성을 향상시키며 비틀림을 방지할 수 있다.
또한, 여기서, 하부 지지부 (210)는 상기 S6에서 설명한 바와 같이, 아우터 리드 (160) 중 일부가 에칭된 경우, 이러한 에칭으로 인해 노출된 리드부 (190)의 수직부 하면에도 연장되어 인쇄될 수 있다.
이와 같이, 하부 지지부 (210)가 리드부 (190)의 수직부 하면까지 연장된 구조를 도 2에 나타낸다. 도 2와 같은 구조로 형성되는 경우, 도금으로 인해 하부 지지부 (210)와 리드부의 수직부와의 사이에 빈공간이 형성되는 것을 방지하여, 불량율을 감소시킬 수 있다.
그 후, 최종적으로 S8에서, 반도체 칩 (230)을 실장하고, 반도체 칩 (230)과 이너리드 (150)를 전기적으로 연결하는 와이어 (220)를 본딩한다. 여기서, 리드부 (190)가 라우터블이 가능하여 회로의 입출력 거리가 단축되며, 플립칩의 구조를 가능하게 한다. 또한, 이로 인한 와이어 (220) 길이를 감소시켜 비용을 절감할 수 있다. 그 후, 봉지재를 이용하여 몰드 수지, 이엠씨(EMC; Epoxy Mold Compound)로 팩킹처리됨으로써 반도체 칩 패키지가 형성된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정 해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 리드프레임 제조 방법의 순서를 나타내는 단면도
도 2는 지지부가 리드부의 수직부 하면까지 연장된 구조 나타내는 단면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
110: 금속기판 120: 포토 레지스트
130: 상부 지지부 140: DFR
150: 이너리드 160: 아우터 리드
170: 다이패드 상면 금속부 180: 다이패드 하면 금속부
190: 리드부 200: 다이패드
210: 하부 지지부 220: 와이어
230: 반도체 칩

Claims (16)

  1. 수직방향으로 연장된 구조를 갖는 수직부 및 상기 수직부와 일체를 이루며 수평방향으로 연장된 구조를 갖는 수평부로 구성된 리드부;
    절연재료로 구성된 지지부에 의해 상기 리드부와 이격된 다이패드부;
    를 포함하되,
    상기 지지부는,
    상기 리드부 수평부 상면 일부영역 및 상기 리드부 수직부 상면을 감싸며, 상기 다이패드부와 상기 리드부의 이격된 공간을 채우도록 형성된 상부 지지부; 및
    상기 리드부 수평부의 하부를 지지하도록 형성된 하부 지지부;
    를 포함하고,
    상기 하부 지지부는 면접촉한 상기 리드부의 수직부 하면으로 연장되도록 형성된 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 리드 프레임은,
    상기 리드부의 수평부 상면 중, 상기 상부 지지부가 형성되지 않은 부분에 형성된 이너 리드;
    상기 리드부의 수직부 하면에 형성된 아우터 리드; 및
    상기 다이패드부 상면 또는 하면에 형성된 금속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 금속부는, 상기 다이패드부의 상면 또는 하면의 전면에 형성된 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  4. 수직방향으로 연장된 구조를 갖는 수직부 및 상기 수직부와 일체를 이루며 수평방향으로 연장된 구조를 갖는 수평부로 구성된 리드부;
    절연재료로 구성된 지지부에 의해 상기 리드부와 이격되고, 단차부가 형성된 다이패드부;
    를 포함하되,
    상기 지지부는,
    상기 리드부 수평부 상면 일부영역 및 상기 리드부 수직부 상면을 감싸며, 상기 다이패드부와 상기 리드부의 이격된 공간을 채우도록 형성된 상부 지지부; 및
    상기 리드부 수평부의 하부를 지지하도록 형성된 하부 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 리드 프레임은,
    상기 리드부의 수평부 상면 중, 상기 상부 지지부가 형성되지 않은 부분에 형성된 이너 리드;
    상기 리드부의 수직부 하면에 형성된 아우터 리드; 및
    상기 다이패드부 상면 또는 하면에 형성된 금속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 금속부는, 상기 다이패드부의 상면 또는 하면의 전면에 형성된 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  7. 수직방향으로 연장된 구조를 갖는 수직부 및 상기 수직부와 일체를 이루며 수평방향으로 연장된 구조를 갖는 수평부로 구성된 리드부;
    절연재료로 구성된 지지부에 의해 상기 리드부와 이격된 다이패드부;
    를 포함하되,
    상기 지지부는,
    상기 리드부 수평부 상면 일부영역 및 상기 리드부 수직부 상면을 감싸며, 상기 다이패드부와 상기 리드부의 이격된 공간을 채우도록 형성된 상부 지지부; 및
    상기 리드부 수평부의 하부를 지지하도록 형성된 하부 지지부;
    를 포함하고,
    상기 리드부의 수평부 상면 중, 상기 상부 지지부가 형성되지 않은 영역에 형성된 이너 리드;
    상기 리드부의 수직부 하면에 형성된 아우터 리드;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 리드 프레임은,
    상기 다이패드부 상면 또는 하면에 형성된 금속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 금속부는, 상기 다이패드부의 상면 또는 하면의 전면에 형성된 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  10. 수직방향으로 연장된 구조를 갖는 수직부 및 상기 수직부와 일체를 이루며 수평방향으로 연장된 구조를 갖는 수평부로 구성된 리드부;
    절연재료로 구성된 지지부에 의해 상기 리드부와 이격된 다이패드부;
    를 포함하되,
    상기 지지부는,
    상기 리드부 수평부 상면 일부영역 및 상기 리드부 수직부 상면을 감싸며, 상기 다이패드부와 상기 리드부의 이격된 공간을 채우도록 형성된 상부 지지부; 및
    상기 리드부 수평부의 하부를 지지하도록 형성된 하부 지지부;
    를 포함하고,
    상기 상부 지지부는 솔더 레지스트로 형성된 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 리드 프레임은,
    상기 리드부의 수평부 상면 중, 상기 상부 지지부가 형성되지 않은 부분에 형성된 이너 리드;
    상기 리드부의 수직부 하면에 형성된 아우터 리드; 및
    상기 다이패드부 상면 또는 하면에 형성된 금속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 금속부는, 상기 다이패드부의 상면 또는 하면의 전면에 형성된 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  13. 제 4항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부 지지부는 면접촉한 상기 리드부의 수직부 하면으로 연장되도록 형성된 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
  14. (a) 금속기판 상부를 에칭하여 다이패드부와 회로패턴을 형성하는 단계;
    (b) 상기 회로패턴의 상면, 및 상기 다이패드부와 회로패턴의 이격공간에 절연재료를 인쇄하여 상부 지지부를 형성하는 단계;
    (c) 상기 금속 기판의 상, 하부를 도금하여 이너리드, 아우터 리드, 및 다이패드 금속부를 형성하는 단계;
    (d) 상기 금속기판의 하부를 에칭하여 절연부홈을 형성함으로써, 상기 이너리드 및 상기 아우터 리드가 형성된 리드부와 상기 다이패드부를 이격시키는 단계;
    (e) 상기 절연부홈을 절연재료로 채워 하부 지지부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 다이패드부의 상면 또는 하면의 전면에 상기 다이패드 금속부를 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 리드 프레임 제조 방법.
  16. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 (d)단계는,
    상기 아우터 리드 중 일부를 더 에칭하는 단계이며,
    상기 (e) 단계는,
    상기 일부 에칭된 아우터 리드로 인해 노출된 리드부 하부에 절연재료를 더 채워, 인접한 상기 리드부의 수직부 하면으로 연장된 하부 지지부를 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 리드 프레임 제조 방법.
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