KR101835787B1 - 반도체 패키지 제조용 금형 장치 - Google Patents

반도체 패키지 제조용 금형 장치 Download PDF

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Abstract

반도체 칩이 기판에 실장되어 와이어 본딩이 완료된 패키지 반제품이 장착되는 캐버티 블록과, 캐버티 블록의 중앙에 설치되어 상기 캐버티 블록과의 사이에 흡입용 진공유로가 형성되는 인서트 블록을 가지는 하부 금형과, 하부 금형의 상부에 위치하며, 캐버티 블록에 대응되는 캐버티와, 상기 캐버티를 진공상태로 만들기 위한 진공유로를 가지는 상부 금형 및, 캐버티 블록과 상기 인서트 블록 사이에 설치되어, 인서트 블록이 성형 압력에 의해 변형되어 처지는 것을 방지하는 스탑핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 금형 장치가 개시된다.

Description

반도체 패키지 제조용 금형 장치{A MOULDING APPARATUS FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR PACKAGE}
본 발명은 금형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 반제품을 몰딩하여 패키징 하기 위한 반도체 패키지 제조용 금형 장치에 관한 것이다.
반도체 패키지 제조공정에 있어서 몰딩 공정은 리드프레임(leadframe) 또는 인쇄회로기판(PCB, printed circuit board)과 같은 기판에 반도체 칩(chip)이 실장되어 와이어 본딩에 의해 전기적인 연결이 완료된 상태의 패키지 반제품을 물리적 또는 화학적인 외부 환경으로부터의 보호를 위해서 반도체 칩과 전기적인 연결부분들을 밀봉하는 공정이다.
이러한 몰딩 공정은 대부분 경제성과 양산성이 뛰어나고 내 흡수성이 우수한 성형수지인 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC, epoxy molding compound)를 사용하는 트랜스퍼 몰딩(transfer molding) 방식이 주로 사용되고 있다.
상기 트랜스퍼 몰딩방식은 고체 상태인 에폭시 몰딩 컴파운드의 타블렛(tablet)을 열을 가하여 용융시켜 일정한 점도를 가지게 한 후, 패키지 반제품이 개재된 몰딩 금형의 캐버티(cavity)로 주입하고 경화시켜 패키지 반제품의 일정 부분을 밀봉하는 방식이다.
반도체 패키지 제조용 금형장치는 패키지 반제품이 안착되어 수용되는 하부 금형과, 하부 금형의 상부에 결합되는 상부 금형을 포함한다.
상기 상부 금형과 하부금형 사이에 패키지 반제품을 위치시키고, 상부 금형의 캐버티를 수지를 주입하여 몰딩가공하게 되는데, 수지로 성형하는 과정에서 가스가 캐버티 내에 잔류하지 않도록 진공상태로 유지한 상태로 수지를 주입하여 몰딩 가공한다.
그런데 상부 금형의 캐버티 내부를 진공상태로 유지하게 되면, 높은 압력으로 인해 패키지 반제품의 인쇄회로기판(PCB)이 상부 금형 쪽으로 들려지는 현상이 발생하게 되어, 반도체 단자와 연결되는 와이어가 훼손되는 문제가 발생된다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 하부 금형의 캐버티 블록에 인서트 블록을 추가로 설치하여 공간을 확보한 상태에서, 패키지 반제품의 인쇄회로기판(PCB)을 진공 흡착하도록 하여 인쇄회로기판(PCB)이 상부 금형의 캐버티 쪽으로 들려지는 것을 방지하도록 하는 구조를 적용하고 있다.
그런데 이와 같이 별도의 캐버티 블록에 별도의 인서트 블록을 설치하여 진공흡착기능을 한 상태에서 몰딩 성형시, 상부 금형과 하부 금형 사이의 높은 성형 압력으로 인하여 인서트 블록이 변형되면서 패키지 반제품의 몰딩 두께가 불균일하게 성형되고 그로인해 제품의 두께를 균일하게 생산하는데 어려움이 있었다.
대한민국 공개 실용신안 제10-2013-0006459호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 캐버티 블록에 설치되는 인서트 블록의 변형을 방지하여 반도체 패키지의 제품두께를 균일하게 생산할 수 있는 반도체 패키지 제조용 금형 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 패키지 제조용 금형 장치는, 반도체 칩이 기판에 실장되어 와이어 본딩이 완료된 패키지 반제품이 장착되는 캐버티 블록과, 상기 캐버티 블록의 중앙에 설치되어 상기 캐버티 블록과의 사이에 흡입용 진공유로가 형성되는 인서트 블록을 가지는 하부 금형; 상기 하부 금형의 상부에 위치하며, 상기 캐버티 블록에 대응되는 캐버티와, 상기 캐버티를 진공상태로 만들기 위한 진공유로를 가지는 상부 금형; 및 상기 캐버티 블록과 상기 인서트 블록 사이에 설치되어, 상기 인서트 블록이 성형 압력에 의해 변형되어 처지는 것을 방지하는 스탑핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 인서트 블록은, 중앙의 블록 몸체와, 상기 블록몸체의 상부에서 확장되며 상기 블록 몸체보다 얇은 두께를 가지는 플랜지부를 가지며, 상기 스탑핀은 상기 플랜지부의 하부를 지지하도록 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 캐버티 블록에는 상기 플랜지부의 하단에 마주하여 대응되게 단차지게 형성되는 단차부를 가지며, 상기 스탑핀은 상기 단차부에 형성되는 핀 결합공이 삽입되어 결합된 상태로 상기 플랜지부의 하부를 접촉 지지하는 것이 좋다.
또한, 상기 스탑핀은 복수가 일정 간격으로 배치되는 것이 좋다.
본 발명의 반도체 패키지 제조용 금형 장치에 따르면, 인서트 블록의 플랜지부의 하단을 지지하도록 스탑핀을 설치한 구성을 가짐으로써, 몰드 성형시의 압력에 의해 인서트 블록의 플랜지부가 쳐지면서 변형되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 인서트 블록의 플랜지부의 변형을 방지함으로써, 반도체 패키지의 완제품을 균일한 두께로 제조하는 것이 가능하게 되어, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 불량률을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지 제조용 금형 장치를 나타내 보인 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 상태에서 상부 금형과 하부 금형을 서로 접근시켜 몰딩 성형하는 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 하부 금형의 개략적인 평면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지 제조용 금형 장치를 자세하게 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지 제조용 금형 장치(100)는 패키지 반제품(10)을 수지 컴파운드를 용융시켜 몰딩가공하기 위한 것으로서, 하부 금형(110), 상부 금형(120) 및 스탑핀(130)을 구비한다.
여기서, 상기 패키지 반제품(10)은 회로기판(11)에 반도체 칩(13)이 실장되어 와이어(15) 본딩에 의해 전기적으로 연결된 구조를 갖는 것이다.
상기 하부 금형(110)은 하부 블록(111), 캐버티 블록(113), 인서트블록(115)을 구비한다. 캐버티 블록(113)은 하부 블록(111)의 중앙 부분에 상하로 움직임 가능하게 설치될 수 있으며, 미도시된 승강수단(액추에이터)에 의해 상하 높이 조절 가능하게 설치된다. 이 캐버티 블록(113)의 상면에는 패키지 반제품(10)이 안착되는 안착부(113a)가 형성되어 상기 패키지 반제품(10)이 안착된다.
또한, 캐버티 블록(113)의 중앙측에는 인서트 블록(115)이 더 설치된다. 인서트 블록(115)의 상면에도 패키지 반제품(10)이 안착된다.
상기 인서트 블록(115)과 캐버티 블록(113) 사이의 경계에는 패키지 반제품(10)의 하부를 진공 흡착하기 위한 진공압력이 전달되는 흡입압력용 유로(117)가 형성된다. 흡입압력용 유로(117)는 인서트블록(115)과 캐버티 블록(113)의 상부의 경계로 오픈되어 있고, 하부 블록(111)에 형성되는 진공 유로(111a)에 연결된다. 진공유로(111a)는 외부의 진공 펌프(140)에 연결된다.
또한, 인서트 블록(115)은 중앙의 블록 몸체(115a)와, 블록 몸체(115a)의 상부에서 주변으로 확장된 플랜지부(115b)를 가진다. 플랜지부(115b)는 블록 몸체(115a)에 비하여 얇은 두께로 형성된다. 플랜지부(115b)의 하단에 이격되어 마주하도록 캐버티 블록(113)에는 단차부(113a)가 형성된다. 플랜지부(115b)와 단차부(113a) 사이에 상기 흡입용 진공유로(117)가 형성된다.
상기 스탑핀(130)은 상기 캐버티 블록(113)에 설치되어 인서트 블록(115)의 플랜지부(115b)를 지지하도록 설치된다. 이러한 스탑핀(130)은 복수가 일정 간격으로 설치되어, 인서트 블록(115)의 플랜지부(115b)를 전체적으로 균일하게 접촉 지지함으로써, 몰딩 성형 압력에 의해 플랜지부(115b)가 하부로 처져서 변형되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로 스탑핀(130)은 캐버티 블록(113)의 단차부(113a)에 형성된 결합공(113b)에 끼워져 결합되며, 단차부(113a)보다 높게 돌출되도록 단차부(113b)보다 높게 형성된다. 그리고 스탑핀(130)의 상단은 인서트 블록(115)의 플랜지부(115b)의 하부를 접촉 지지한다.
따라서 도 2와 같이 하부 금형(110)과 상부 금형(120) 사이에 패키지 반제품(10)을 거치한 상태에서 용융된 수지를 상부 금형(120)의 캐버티(121)로 주입하여 몰딩 가공시, 성형 압력이 크게 발생하여 인서트 블록(115)의 플랜지부(115b)에 큰 압력이 작용하더라도, 종래와 달리 스탑핀(130)에 의해 지지되고 있으므로, 플랜지부(115b)의 변형을 방지할 수 있다. 따라서 패키지 반제품(10)의 인쇄회로기판(11)의 변형을 방지하여 균일한 두께의 제품을 생산할 수 있게 된다.
한편, 상기 상부 금형(120)은 하부 금형(110)의 상부에서 상하로 이동되게 설치된다. 상부 금형(120)의 하면에는 캐버티 블록(113)에 대응되도록 캐버티(121)가 인입되게 형성된다.
따라서 하부 금형(110)과 상부 금형(120) 사이에 패키지 반제품(10)이 개재되고, 서로 맞닿아 가압된 상태에서, 상기 캐버티(121)로 용융된 에폭시 수지가 주입되어 몰딩공정이 이루어지게 된다.
또한, 하부 금형(110)과 상부 금형(120)이 서로 맞닿은 상태에서, 캐버티(121)를 진공상태로 만들기 위해서 진공압력을 제공하기 위한 진공 유로(미도시)가 상부 금형(120)에 형성된다. 상기 진공유로에는 진공펌프가 연결되어 캐버티(121) 내부를 진공상태로 만들 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10..패키지 반제품 100..금형 장치
110..하부 금형 111..하부 블록
113..캐버티 블록 115..인서트 블록
120..상부 블록 130..스탑핀

Claims (4)

  1. 반도체 칩이 기판에 실장되어 와이어 본딩이 완료된 패키지 반제품이 장착되는 캐버티 블록과, 상기 캐버티 블록의 중앙에 설치되어 상기 캐버티 블록과의 사이에 흡입용 진공유로가 형성되는 인서트 블록을 가지는 하부 금형;
    상기 하부 금형의 상부에 위치하며, 상기 캐버티 블록에 대응되는 캐버티와, 상기 캐버티를 진공상태로 만들기 위한 진공유로를 가지는 상부 금형; 및
    상기 캐버티 블록과 상기 인서트 블록 사이에 설치되어, 상기 인서트 블록이 성형 압력에 의해 변형되어 처지는 것을 방지하는 스탑핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 금형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인서트 블록은, 중앙의 블록 몸체와, 상기 블록몸체의 상부에서 확장되며 상기 블록 몸체보다 얇은 두께를 가지는 플랜지부를 가지며,
    상기 스탑핀은 상기 플랜지부의 하부를 지지하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 금형 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 캐버티 블록에는 상기 플랜지부의 하단에 마주하여 대응되게 단차지게 형성되는 단차부를 가지며, 상기 스탑핀은 상기 단차부에 형성되는 핀 결합공이 삽입되어 결합된 상태로 상기 플랜지부의 하부를 접촉 지지하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 금형 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스탑핀은 복수가 일정 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 금형 장치.

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