KR101451749B1 - 반도체 패키지 몰드 금형 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 반도체 패키지의 몰드 금형의 형성에 있어서, 몰드 금형의 최외각 영역에 EMC 주입에 따른 에어 배출을 위한 에어 벤트를 형성시키되, 서로 다른 높이를 가지는 개구패턴의 에어 벤트를 계단식 구조 또는 요철 구조로 형성시킴으로써 몰드 금형에 EMC 주입 시 발생하는 에어가 몰드 금형의 외부로 완전히 배출되도록 하면서도, 에어 배출 시 빠져나온 EMC가 몰드 금형의 외부로 빠져나오는 것을 방지시켜 EMC에 의한 레진 발생을 방지시킬 수 있다.

Description

반도체 패키지 몰드 금형 및 방법{MOLD PATTEN OF SEMICONDUCTOR PACKAGE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 반도체 패키지 몰드금형에 관한 것으로, 특히 반도체 패키지의 몰드 금형에 있어서 몰드 금형의 최외각 영역에 EMC(epoxy molding compound) 주입에 따른 에어 배출을 위한 에어 벤트(air vent)를 형성시키되, 서로 다른 높이를 가지는 개구패턴의 에어 벤트를 계단식 구조 또는 요철 구조로 형성시킴으로써 몰드 금형에 EMC 주입 시 발생하는 에어가 몰드 금형(mold pattern)의 외부로 완전히 배출되도록 하면서도, 에어 배출 시 빠져나온 EMC가 몰드 금형의 외부로 빠져나오는 것을 방지시켜 EMC에 의한 레진(resin) 발생을 방지시킬 수 있도록 하는 반도체 패키지 몰드 금형 및 몰드 금형 형성 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제품은 웨이퍼 제조(wafer fabrication), 전기적 다이 분류(electrical die-sorting : EDS), 패키지 조립(package assembly), 검사(test) 등의 공정을 거쳐 제조된다. 특히, 패키지 조립 공정은 웨이퍼 마운트(wafer mount), 웨이퍼 절단(wafer sawing), 다이 접착(die attaching), 와이어 본딩(wire bonding), 플립치본딩(Flipchip bonding), 언더필(Underfill), 몰딩(molding), 리드 절단/절곡(lead trimming/forming), 솔더볼 어태치(Solder ball attach)공정 등으로 이루어지는 것이 보통이며, 상기한 공정 중 필요에 따라 발생할 수 있는 불량에 대한 검사 공정 또는 세정 공정 등을 더 포함할 수 있다.

위와 같은 여러 가지 공정 중 몰딩 공정은 본딩된 반도체 칩을 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 에폭시 계열의 몰딩 수지로 밀봉하는 공정을 말하는 것으로, 몰딩 수지는 고형(固形)의 테블릿(tablet) 형태로 몰딩 장치에 공급된다. 몰딩 장치에 공급된 몰딩 수지는 다시 고온 고압 하에서 용융되어 액상으로 몰드금형 내부에 주입된 후 경화되면 소정의 형상을 갖는 패키지 몸체가 형성된다.

이러한 몰딩 공정은, 반도체 칩과 리드 프레임 또는 기판 그리고 와이어 또는 범프를 에폭시 몰딩 수지(epoxy molding compound)와 같은 플라스틱 성형 수지로 구비된 패키지 몸체에 의해 봉지시킴으로써, 물리적 충격, 습기, 오염 등의 외부 환경으로부터 보호하며, 동시에 각 구성 요소들의 결합 상태가 안정적으로 유지시킨다.

도 1은 종래 반도체 소자의 패키지의 일예를 설명하기 위한 단면도를 도시한 것이다.

이하, 도 1을 참조하면, 몰딩 공정은 반도체 칩과 금속 와이어를 포함한 기판(100)의 상부면을 덮도록 몰드 금형(102)을 제작한다. 이어서, 몰드 금형(102)의 소정 부분으로 EMC를 주입하고, 이를 경화시키는 과정을 포함한다. 이때, 몰드 금형(102)의 소정 부분에, 도 1에 도시한 바와 같이, EMC 주입시 발생하는 에어(air)를 배출하기 위하여 25-28μm의 높이의 개구패턴을 갖는 에어 벤트(104)를 형성하여, 이를 통하여 몰딩 공정시 발생되는 에어가 배출될 수 있도록 한다.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 몰드 금형의 에어 벤트는 EMC 주입시 발생하는 에어를 완전히 배출 할 수 없으며, 에어를 완전히 배출하기 위해 에어 벤트의 높이를 높이면 에어 벤트로 EMC가 빠져나와 레진(resin)이 발생하는 문제점이 있다.

(특허문헌)

대한민국 공개특허번호 10-2002-0072126호 공개일자 2002년 09월 14일에는 반도체 패키지 제조용 몰드장치 및 이를 이용한 반도체 패키지 몰딩방법에 관한 기술이 개시되어 있다.

따라서, 본 발명은 반도체 패키지의 몰드 금형에 있어서 몰드 금형의 최외각 영역에 EMC 주입에 따른 에어 배출을 위한 에어 벤트를 형성시키되, 서로 다른 높이를 가지는 개구패턴의 에어 벤트를 계단식 구조 또는 요철 구조로 형성시킴으로써 몰드 금형에 EMC 주입 시 발생하는 에어가 몰드 금형의 외부로 완전히 배출되도록 하면서도, 에어 배출 시 빠져나온 EMC가 몰드 금형의 외부로 빠져나오는 것을 방지시켜 EMC에 의한 레진 발생을 방지시킬 수 있도록 하는 반도체 패키지 몰드 금형 및 몰드 금형 형성 방법을 제공하고자 한다.

상술한 본 발명은 반도체 패키지 몰드 금형으로서, 반도체 패키지를 몰딩하기 위한 몰드 금형과, 상기 몰드 금형의 최외각 영역에 연장되며, 서로 다른 높이와 길이를 가지는 계단식 구조 또는 요철 구조의 에어 벤트를 포함한다.

또한, 상기 에어 벤트는, 상기 최외각 영역으로부터 연장되며, 제1 높이로 형성되는 제1 구성부와, 상기 제1 구성부로부터 연장되며, 0보다 크고 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이로 형성되는 제2 구성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 높이는, 50∼ 60μm 범위인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 높이는, 12∼17μm 범위인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어 벤트는, 상기 최외각 영역으로부터 연장되며, 제1 높이로 형성되는 제1 구성부와, 상기 제1 구성부로부터 연장되며, 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이로 형성되는 제2 구성부와, 상기 제2 구성부로부터 연장되며, 0보다 크고 상기 제1 높이보다 낮은 제3 높이로 형성되는 제3 구성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 구성부와 제3 구성부는, 기설정된 제1 폭으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 구성부는, 상기 최외각 영역을 따라 상기 제1 폭(width) 보다 큰 기설정된 제2 폭으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 구성부는, 상기 최외각 영역의 일측면과 평행한 정육면체 또는 직육면체로 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 높이는, 240∼260μm 범위인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어 벤트는, 상기 몰드 금형의 최외각 영역을 따라 기설정된 간격으로 다수개가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 반도체 패키지 몰드 금형 형성방법으로서, 반도체 패키지를 몰딩하기 위한 몰드 금형을 형성하는 단계와, 상기 몰드 금형의 최외각 영역에 연장되도도록 서로 다른 높이와 길이를 가지는 계단식 구조 또는 요철 구조의 에어 벤트를 형성하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 에어 벤트를 형성하는 단계는, 상기 최외각 영역으로부터 연장되도록 제1 높이로 제1 구성부를 형성하는 단계와, 상기 제1 구성부로부터 연장되도록 0보다 크고 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이로 제2 구성부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 높이는, 50∼60μm 범위인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 높이는, 12∼17μm 범위인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어 벤트를 형성하는 단계는, 상기 최외각 영역으로부터 연장되도록 제1 높이로 제1 구성부를 형성하는 단계와, 상기 제1 구성부로부터 연장되도록 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이로 제2 구성부를 형성하는 단계와, 상기 제2 구성부로부터 연장되도록 0보다 크고 상기 제1 높이보다 낮은 제3 높이로 제3 구성부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 구성부와 제3 구성부는, 기설정된 제1 폭으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 구성부는, 상기 최외각 영역을 따라 상기 제1 폭(width) 보다 큰 기설정된 제2 폭으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 구성부는, 상기 최외각 영역의 일측면과 평행한 정육면체 또는 직육면체로 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 높이는, 240∼260μm 범위인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 반도체 패키지의 몰드 금형의 형성에 있어서, 몰드 금형의 최외각 영역에 EMC 주입에 따른 에어 배출을 위한 에어 벤트를 형성시키되, 서로 다른 높이를 가지는 개구패턴의 에어 벤트를 계단식 구조 또는 요철 구조로 형성시킴으로써 몰드 금형에 EMC 주입 시 발생하는 에어가 몰드 금형의 외부로 완전히 배출되도록 하면서도, 에어 배출 시 빠져나온 EMC가 몰드 금형의 외부로 빠져나오는 것을 방지시켜 EMC에 의한 레진 발생을 방지시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 반도체 패키지 몰드 금형의 단면도와 평면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지 몰드 금형의 단면도와 평면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지 몰드 금형의 단면도와 평면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지 몰드금형의 구조를 도시한 것으로, 도 2의 (a)는 몰드 금형의 단면도를 도시한 것이고, 도 2의 (b)는 몰드 금형의 평면도를 도시한 것이다.

먼저, 반도체 칩과 금속 와이어를 포함한 기판의 상부면을 덮도록 몰드 금형을 제작하는 경우 몰드 금형에 EMC 주입 시 발생하는 에어를 배출하기 위해 에어 벤트를 형성시키게 되는데, 종래에는 위와 같은 에어 벤트를 작게하는 경우 EMC 주입 시 발생하는 에어를 몰드 금형에서 완전히 배출시킬 수 없으며, 에어 벤트를 크게하는 경우 에어 벤트로 EMC가 빠져나와 레진 등의 부산물이 발생되는 문제점이 있었음을 전술한 바와 같다.

따라서, 본 발명에서는 도 2에서 보여지는 바와 같이, 반도체 칩 등을 포함하는 기판(200)의 상부면을 덮도록 몰드 금형(202)을 제작하는 경우, 몰드 금형에 EMC 주입 시 발생하는 에어를 배출하기 위한 에어 벤트(208)를 서로 다른 높이의 개구패턴을 가지는 계단식 구조로 형성시킨다.

즉, 도 2에서와 같이 에어 벤트(208)를 몰드 금형(202)의 최외각 영역(203)에 연장하여 형성시키고, 서로 다른 높이의 개구패턴을 가지는 제1 구성부(204)와 제2 구성부(206)로 형성한다.

이때, 제1 구성부(204)는 몰드 금형(202)의 최외각 영역(203)에 연장되도록 형성하며, 몰드 금형(202)에 EMC 주입 시 발생하는 에어가 완전히 배출될 수 있도록 미리 계산된 일정 높이의 개구 패턴으로 형성시킬 수 있다. 이러한 제1 구성부(204)의 높이는 예를 들어 50∼60μm 범위로 형성시킬 수 있으며, 제1 구성부(204)에 채워질 수 있는 최대 EMC 저장용량이 100∼250%이 되도록 제1 구성부(204)의 폭(width)을 형성시킬 수 있다.

또한, 제2 구성부(206)는 제1 구성부(204)로부터 연장되도록 형성하며, 0보다 크고 제1 구성부(204)의 높이보다는 낮도록 형성시킬 수 있다. 이러한 제2 구성부(206)의 높이는 예를 들어 12∼17μm 범위로 형성시킬 수 있으며, 제2 구성부(206)에 채워질 수 있는 최대 EMC 저장용량이 30∼60%이 되도록 제2 구성부(206)의 폭을 형성시킬 수 있다.

이에 따라, 상대적으로 높은 높이의 개구패턴의 제1 구성부(204)를 통해 몰드 금형(202)에 EMC 주입 시 발생하는 에어가 완전히 배출될 수 있도록 하며, 제1 구성부(204)보다 상대적으로 낮은 높이의 개구패턴을 가지는 제2 구성부(206)에 의해 몰드 금형(202)에 주입된 EMC가 몰드 금형의 외부로 빠져 나오는 것을 방지시켜 EMC에 의한 레진 발생을 방지시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지 몰드 금형의 구조를 도시한 것으로, 도 3의 (a)는 몰드 금형의 단면도를 도시한 것이고, 도 3의 (b)는 몰드 금형의 평면도를 도시한 것이다.

이하, 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에서는 반도체 칩 등을 포함하는 기판(300)의 상부면을 덮도록 몰드 금형(302)을 제작하는 경우, 몰드 금형(302)에 EMC 주입 시 발생하는 에어를 배출하기 위한 에어 벤트(310)를 서로 다른 높이의 개구패턴을 가지도록 형성시키되, 도 2의 계단식 구조와는 달리 요철 구조로 형성시킨다.

즉, 도 3에서와 같이 에어 벤트(310)를 몰드 금형(302)의 최외각 영역(303)에 연장하여 형성시키고, 서로 다른 높이의 개구패턴을 가지는 제1 구성부(304), 제2 구성부(306)와 제3 구성부(308)로 형성한다.

이때, 제1 구성부(304)는 몰드 금형(302)의 최외각 영역(303)에 연장되도록 형성하며, 몰드 금형(302)에 EMC 주입 시 발생하는 에어가 완전히 배출될 수 있도록 미리 계산된 일정 높이의 개구 패턴으로 형성시킬 수 있다. 이러한 제1 구성부(304)의 높이는 예를 들어 50∼60μm 범위로 형성시킬 수 있으며, 제1 구성부(304)에 채워질 수 있는 최대 EMC 저장용량이 100∼250%이 되도록 제1 구성부(304)의 폭을 형성시킬 수 있다.

또한, 제2 구성부(306)는 제1 구성부(304)로부터 연장되도록 형성하며, 제1 구성부(304)의 높이보다 높게 형성시킬 수 있다. 이러한 제2 구성부(306)는 몰드 금형(302)에서 EMC 주입 시 발생하는 에어를 완전히 배출시키기 위해 상대적으로 높게 형성시킨 제1 구성부(304)를 통해 많은 양의 EMC가 배출되는 경우에 대비하여 EMC가 몰드 금형(302)의 외부로 배출되는 것을 방지하기 위한 구성부이다. 이러한 제2 구성부(306)의 높이는 예를 들어 240∼260μm 범위로 형성시킬 수 있으며, 제2 구성부(306)에 채워질 수 있는 최대 EMC 저장용량이 300∼1000%이 되도록 제2 구성부(306)의 폭을 형성시킬 수 있다.

또한, 위와 같은 제2 구성부(306)는 도 3의 (b)에서 보여지는 바와 같이 몰드 금형(302)의 최외각(303)을 따라 기설정된 일정 길이만큼 연장하는 정육면체 또는 직육면체 형태로 형성시킬 수 있다.

마지막으로, 제3 구성부(308)는 제2 구성부(306)로부터 연장되도록 형성하며, 0보다 크고 제1 구성부(304)의 높이보다는 낮도록 형성시킬 수 있다. 이러한 제3 구성부(304)의 높이는 예를 들어 12∼17μm 범위로 형성시킬 수 있으며, 제3 구성부(304)에 채워질 수 있는 최대 EMC 저장용량이 30∼60%이 되도록 제3 구성부(304)의 폭을 형성시킬 수 있다.

이에 따라, 상대적으로 높은 높이의 개구패턴의 제1 구성부(304)를 통해 몰드 금형에 EMC 주입 시 발생하는 에어가 완전히 배출될 수 있도록 한다. 또한, 제1 구성부(304)의 후단에는 제1 구성부(304)보다 높은 높이의 개구패턴을 가지는 제2 구성부(306)를 형성하여 제1 구성부(304)를 통해 배출되는 EMC가 저장되도록 함으로써, 제3 구성부(308)로 인가되는 EMC의 양이 줄어들도록 한다.

이에 따라 몰드 금형에 EMC 주입 시 발생하는 에어가 완전히 배출되도록 하면서도, 몰드 금형에 주입된 EMC가 몰드 금형의 외부로 빠져 나오는 것을 방지시켜 EMC에 의한 레진 발생을 방지시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 반도체 패키지의 몰드 금형의 형성에 있어서, 몰드 금형의 최외각 영역에 EMC 주입에 따른 에어 배출을 위한 에어 벤트를 형성시키되, 서로 다른 높이를 가지는 개구패턴의 에어 벤트를 계단식 구조 또는 요철 구조로 형성시킴으로써 몰드 금형에 EMC 주입 시 발생하는 에어가 몰드 금형의 외부로 완전히 배출되도록 하면서도, 에어 배출 시 빠져나온 EMC가 몰드 금형의 외부로 빠져나오는 것을 방지시켜 EMC에 의한 레진 발생을 방지시킬 수 있다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

200 : 기판 202 : 몰드 금형
204 : 제1 구성부 206 : 제2 구성부
208 : 에어 벤트

Claims (19)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 반도체 패키지 몰드 금형으로서,
   반도체 패키지를 몰딩하기 위한 몰드 금형과,
   상기 몰드 금형의 최외각 영역에 연장되며, 서로 다른 높이와 길이를 가지는 계단식 구조 또는 요철 구조의 에어 벤트를 포함하며,
   상기 에어 벤트는,
   상기 최외각 영역으로부터 연장되며, 제1 높이로 형성되는 제1 구성부와,
   상기 제1 구성부로부터 연장되며, 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이로 형성되는 제2 구성부와,
   상기 제2 구성부로부터 연장되며, 0보다 크고 상기 제1 높이보다 낮은 제3 높이로 형성되는 제3 구성부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰드 금형.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1 구성부와 제3 구성부는,
   기설정된 제1 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰드 금형.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제2 구성부는,
   상기 최외각 영역을 따라 상기 제1 폭(width) 보다 큰 기설정된 제2 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰드 금형.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제2 구성부는,
   상기 최외각 영역의 일측면과 평행한 정육면체 또는 직육면체로 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰드 금형.
   
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 제2 높이는,
   240∼260μm 범위인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰드 금형.
   
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 반도체 패키지 몰드 금형 형성방법으로서,
    반도체 패키지를 몰딩하기 위한 몰드 금형을 형성하는 단계와,
    상기 몰드 금형의 최외각 영역에 연장되도록 서로 다른 높이와 길이를 가지는 계단식 구조 또는 요철 구조의 에어 벤트를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 에어 벤트를 형성하는 단계는,
    상기 최외각 영역으로부터 연장되도록 제1 높이로 제1 구성부를 형성하는 단계와,
    상기 제1 구성부로부터 연장되도록 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이로 제2 구성부를 형성하는 단계와,
    상기 제2 구성부로부터 연장되도록 0보다 크고 상기 제1 높이보다 낮은 제3 높이로 제3 구성부를 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰드 금형 형성 방법.
    
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 구성부와 제3 구성부는,
    기설정된 제1 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰드 금형 형성 방법.
    
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제2 구성부는,
    상기 최외각 영역을 따라 상기 제1 폭(width) 보다 큰 기설정된 제2 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰드 금형 형성 방법.
    
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제2 구성부는,
    상기 최외각 영역의 일측면과 평행한 정육면체 또는 직육면체로 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰드 금형 형성 방법.
    
19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 높이는,
    240∼260μm 범위인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 몰드 금형 형성 방법.

Images