KR101613365B1 - 초음파 용착을 이용한 반도체 패키지 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초음파 용착을 이용한 반도체 패키지 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발진기, 진동자, 메인혼, 공구혼, 열판지그, 작동부, 제어부을 포함하는 초음파 용착기을 이용하여 반도체 패키지 리드(Lead)와 몸체 또는 피씨비(PCB) 기판에 리플렉터(Reflector)나 렌즈(Lens)를 초음파 용착하여 반도체 패키지를 제조하는 방법으로써, 기존의 솔더(Solder) 및 실리콘 접착제를 도팅(dotting)하고 리플로우(Reflow)를 이용하는 제조 방법을 대체할 수 있으며, 장점으로는 공정 단축을 통한 시간과 비용을 절감하고 접착강도 증가를 통한 신뢰성 향상 및 리플로우(Reflow) 열에 의한 반도체 패키지 손상과 변색을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 초음파 용착을 이용한 반도체 패키지 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발진기, 진동자, 메인혼, 공구혼, 열판지그, 작동부, 제어부을 포함하는 초음파 용착기를 이용하여 반도체 패키지 리드(Lead)와 몸체 또는 피씨비(PCB) 기판에 리플렉터(Reflector)나 렌즈(Lens)를 초음파 용착하여 반도체 패키지를 제조하는 방법으로써, 기존의 솔더(Solder) 및 실리콘 접착제를 도팅(dotting)하고 리플로우(Reflow)를 이용하는 제조 방법을 대체할 수 있으며, 장점으로는 공정 단축을 통한 시간과 비용을 절감하고 접착강도 증가를 통한 신뢰성 향상 및 리플로우(Reflow) 열에 의한 반도체 패키지 손상과 변색을 방지할 수 있다.
일반적으로 발광용 반도체 패키지는 사용 목적에 따라 2차 옵틱(Optic)으로 리플렉터나 렌즈를 반도체 패키지나 피씨비 기판에 부착한다.
부착시키는 방법으로는 지그에 반도체 패키지를 진공으로 고정 시킨후 반도체 패키지 리드와 몸체에 솔더나 실리콘 접착제를 도팅하고 리플렉터나 렌즈를 에스엠티(SMT) 장비로 반도체 패키지 윗면에 올린후 리플로우 오븐를 이용하여 220~260도의 열로 부착시킨다.
초음파 용착기는 발진기, 진동자, 메인혼, 공구혼, 지그 등으로 구성되어 있고 고주파수의 전기에너지를 기계에너지로 변환시켜 용착부위에 마찰열로 용융을 일으켜 플라스틱과 플라스틱은 종진동 초음파로, 금속과 금속은 횡진동 초음파로 용착을 시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 반도체 패키지에 리플렉터나 렌즈를 부착할때 사용하는 솔더나 실리콘 접착제를 도팅하지 않고 플라스틱과 플라스틱, 금속과 금속을 직접적으로 초음파 용착시킴으로써 접착강도를 증가시키고, 리플로우 공정을 제외시켜 공정단축을 통한 시간과 비용을 절감하고, 열에 의한 패키지 손상이나 변색을 방지하기 위한 초음파 용착기술을 이용한 반도체 패키지 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 초음파 용착을 위한 발진기, 진동자, 메인혼, 공구혼과 반도체 패키지를 고정시키기 위한 열판지그 그리고 자동과 반자동으로 동작이 가능한 작동부(공압)와 제어부 등을 구비한 초음파 용착기를 포함한다.
본 발명의 일 예로, 초음파 용착을 용이하게 하기 위해서 초음파 주파수를 30kHz ~ 150kHz 를 사용하고, 종진동 초음파와 횡진동 초음파 방법을 선택적으로 사용한다.
본 발명의 일 예로, 반도체 패키지 리드와 리플렉터를 초음파 용착할 때는 접착강도를 높이기 위해서 반도체 패키지 리드와 리플렉터는 메탈 계열의 소재를 사용하며 평면, 요홈, V홈, U홈 등 다양한 모양을 구조를 갖는다.
본 발명의 일 예로, 반도체 몸체와 리플렉터 및 렌즈를 초음파 용착할 때는 접착강도를 높이기 위해서 반도체 패키지 몸체와 리플렉터 및 렌즈는 플라스틱 계열의 소재를 사용하며 평면, 요홈, V홈, U홈 등 다양한 모양을 구조를 갖는다.
본 발명의 일 예로, 피씨비 기판과 리플렉터 및 렌즈를 초음파 용착할 때는 리플렉터나 렌즈의 소재를 플라스틱 계열의 소재로 사용하면 피씨비 기판에 플라스틱 사출물을 구비하고, 메탈 계열의 소재로 사용하면 메탈패드를 구비한다
본 발명은 초음파 용착을 이용하여 반도체 패키지를 제조하는 기술을 제공함으로써, 기존 접착 방법을 대체하여 공정 단축을 통한 시간과 비용절감, 접착강도 증가를 통한 신뢰성 향상, 리플로우 열에 의한 패키지 손상과 변색을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 용착을 이용하여 반도체 패키지 제조방법을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡진동 초음파와 종진동 초음파 용착 방법을 나타내는 개략도이다.
도 3은 반도체 패키지 리드에 리플렉터를 초음파 용착하는 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도3의 A 부분 확대도이다.
도 5는 반도체 패키지 몸체에 리플렉터나 렌즈를 초음파 용착하는 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 6은 피씨비 기판에 반도체 패키지를 실장하고, 리플렉터나 렌즈를 초음파 용착하는 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡진동 초음파와 종진동 초음파 용착 방법을 나타내는 개략도이다.
도 3은 반도체 패키지 리드에 리플렉터를 초음파 용착하는 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도3의 A 부분 확대도이다.
도 5는 반도체 패키지 몸체에 리플렉터나 렌즈를 초음파 용착하는 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 6은 피씨비 기판에 반도체 패키지를 실장하고, 리플렉터나 렌즈를 초음파 용착하는 제조방법을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 용착을 이용하여 반도체 패키지를 제조하는 방법을 개략적으로 나타내는 도면으로 발진기(101), 진동자(102), 메인혼(103), 공구혼(104), 열판지그(105), 작동부(106), 제어부(107)을 포함하는 초음파 용착기와 반도체 패키지 리드(201)와 몸체(202)에 부착하는 리플렉터(203)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 종진동 초음파와 횡진동 초음파 용착방법을 개략적으로 나타내는 도면으로 초음파 용착시 용착시키기 위한 제품의 크기와 소재의 종류에 따라 종진동 초음파(301)와 횡진동 초음파(302)를 선택적으로 사용한는 것을 특징으로 한다.
초음파 주파수는 용착시키기 위한 제품의 크기와 소재의 종류에 따라 30kHz ~ 150kHz 주파수를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
초음파 용착시 작업 조건은 용착시키기 위한 제품의 크기와 소재의 종류에 따라 가압력, 용착시간, 진폭, 열판지그온도를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
초음파 공구혼(104)은 단일 공구혼 또는 여러개의 공구혼을 사용하여 1회 초음파 용착으로 한개 또는 여러개의 제품을 초음파 용착을 할 수 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
도 3은 반도체 패키지 리드(201)에 리플렉터(203)를 초음파 용착한 단면도이고, 도 4는 도 3의 A를 확대한 단면도이다. 반도체 패키지 리드(201)와 리플렉터(203)는 메탈 계열의 소재가 사용되며 용착부위에는 한개 또는 여러개의 평면(401), 요홈(402), V홈(403), U홈(404) 등 초음파 용착시 접착성 향상을 위하여 다양한 모양의 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
도 5는 반도체 패키지 몸체(202)에 리플렉터(203)나 렌즈(204)를 초음파 용착한 단면도이다. 반도체 패키지 몸체(202)와 리플렉터(203), 렌즈(204)는 플라스틱 계열의 소재가 사용되며, 도 4에서와 동일하게 용착부위에는 한개 또는 여러개의 평면(401), 요홈(402), V홈 (403), U홈(404) 등 초음파 용착시 접착성 향상을 위하여 다양한 모양의 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
도 6은 피씨비 기판(501)에 반도체 패키지(200)를 실장하고 리플렉터(203)나 렌즈(204)를 초음파 용착한 단면도이다. 피씨비 기판(501)은 폴리머 계열, 메탈 계열, 세라믹 계열의 소재가 사용될 수 있으며, 초음파 용착 부위에는 플라스틱 사출물(502)이나 메탈패드(502)가 구비되어 있다.
리플렉터(203)나 렌즈(204)의 소재를 플라스틱 계열의 소재로 사용하면 피씨비 기판(501)에 플라스틱 사출물(502)을 구비하고, 메탈 계열의 소재로 사용하면 메탈패드(502)를 구비한다. 메탈패드(502)는 초음파 용착시 접착력을 증가시키기 위해서 20~150um 의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
피씨비 기판(501)에 반도체 패키지(200)를 실장하는 방법에는 기존에 사용하고 있는 SMT 방법이나 초음파 용착 방법을 이용하는 것을 특징으로 한다.
101: 발진기 102: 진동자 103: 메인혼 104: 공구혼 105: 열판지그
106: 작동부 107: 제어부
200: 반도체 패키지 201: 리드 202: 몸체(202) 203: 리플렉터 204: 렌즈
301: 종진동 초음파 302: 횡진동 초음파
401: 평면 402: 요홈 403: V홈 404: U홈
501: 피씨비 기판 502: 플라스틱 사출물 또는 메탈패드
106: 작동부 107: 제어부
200: 반도체 패키지 201: 리드 202: 몸체(202) 203: 리플렉터 204: 렌즈
301: 종진동 초음파 302: 횡진동 초음파
401: 평면 402: 요홈 403: V홈 404: U홈
501: 피씨비 기판 502: 플라스틱 사출물 또는 메탈패드
Claims (7)
- 발진기, 진동자, 메인혼, 공구혼, 열판지그, 작동부, 제어부을 포함하는 초음파 용착기을 이용하여,
반도체 패키지가 실장된 피씨비 기판에 리플렉터 또는 렌즈를 부착하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착을 이용한 반도체 패키지 제조 방법으로서,
상기 피씨비 기판은 폴리머 피씨비 기판을 사용하고, 상기 폴리머 피씨비 기판의 상부에는 플라스틱 사출물이 구비되어 상기 리플렉터 또는 렌즈와 초음파 융착에 의해 접합되며,
상기 리플렉터 또는 렌즈는 플라스틱 소재로 구성되고,
상기 열판지그는 상기 반도체 패키지, 리플렉터 및 렌즈를 가열하도록 구성되며,
상기 플라스틱 사출물과 리플렉터 또는 상기 플라스틱 사출물과 렌즈의 접합면은 요홈, V홈 또는 U홈을 갖도록 구성되고,
상기 초음파 융착에 사용되는 초음파의 주파수는 30~150kHz이며, 종진동 초음파와 횡진동 초음파를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 초음파 용착을 이용한 반도체 패키지 제조 방법. - 삭제
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|---|---|---|---|---|
| KR101834087B1 (ko) * | 2016-09-30 | 2018-04-13 | 조성은 | 리플렉터 및 렌즈 일체형 하우징을 포함하는 패키지 및 그 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100950980B1 (ko) * | 2007-10-18 | 2010-04-01 | (주)창조엔지니어링 | 횡진동 방식의 반파장 초음파 용착기 및 이를 구비한초음파 본딩 장치 |
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|---|---|---|---|---|
| KR101834087B1 (ko) * | 2016-09-30 | 2018-04-13 | 조성은 | 리플렉터 및 렌즈 일체형 하우징을 포함하는 패키지 및 그 제조방법 |
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