KR102249465B1 - 고방열 플라스틱 패키지 - Google Patents

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KR102249465B1
KR102249465B1 KR1020190138086A KR20190138086A KR102249465B1 KR 102249465 B1 KR102249465 B1 KR 102249465B1 KR 1020190138086 A KR1020190138086 A KR 1020190138086A KR 20190138086 A KR20190138086 A KR 20190138086A KR 102249465 B1 KR102249465 B1 KR 102249465B1
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Abstract

고방열 플라스틱 패키지가 개신된다. 본 발며에 따른 고방열 플라스틱 패키는, 상면에 반도체 디바이스가 부착되는 플랜지, 반도체 디바이스와 전기적으로 연결되기 위한 리드, 및 플랜지 및 리드 사이를 절연시키기 위한 절연체를 포함하며, 플랜지는 측면에 요철이 형성되며, 절연체는 플라스틱 소재로 형성되고, 플랜지 측면에 결합되어 플랜지의 요철에 의해 플랜지와의 결합이 지탱될 수 있다.

Description

고방열 플라스틱 패키지{PLASTIC PACKAGE WITH IMPROVED HEAT CHARACTERISTIC}
본 발명은 반도체 디바이스 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 내부에 반도체 디바이스가 실장되도록 패키징하는 고방열 플라스틱 패키지에 관한 것이다.
반도체 디바이스는 반도체 디바이스가 기판이나 전자기기의 구성품으로서 필요한 위치에 장착되기 위해 그에 맞는 모양으로 전기적인 패키징이 이루어져야 한다. 패키징은 상호배선, 전력공급, 방열 그리고 반도체 디바이스 보호 등의 기능 및 역할을 한다.
반도체 디바이스 패키지 중에 고방열형 고주파 디바이스 패키지로 사용되는 세라믹 패키지가 있다. 세라믹 패키지는 플랜지, 리드, 세라믹 절연부로 구성되며, 플랜지의 중앙에 반도체 디바이스가 실장될 공간부를 갖게 세락민 절연부가 부착되며, 절연부 위에 리드가 부착되는 구조를 갖는다. 여기서, 플랜지는 히트싱크 등으로, 리드는 리드 프레임 등으로 명명되기도 한다.
대한민국등록특허 10-1032639(공고일자 2011년 5월 6일)는 발열이 큰 고주파 반도체 디바이스 또는 고출력의 반도체 디바이스에 적합한 고방열형 고주파 디바이스 패키지를 개시한다. 상기 고방열형 고주파 디바이스 패키지는 히트싱크의 중앙에 반도체 디바이스가 실장될 공간부를 갖게 세라믹 절연부가 부착되며, 절연부 위에 리드 프레임이 부착된 고주파 디바이스 패키지에 있어서, 히트싱크를 상부판, 하부판 및 중간판으로 분리 구성되며, 중간판의 중앙에 삽입공간부가 형성되고, 이 삽입공간부에 삽입구가 삽입되며, 상부판과 중간판, 중간판과 하부판을 각각 은구리합금(AgCu)으로 브레이징(brazing) 접합되어 구성된다. 상기 고방열형 고주파 디바이스 패키지는 고주파 반도체 디바이스 또는 고출력의 반도체 디바이스와 같은 반도체 디바이스에서 고열이 발생되더라도 반도체 디바이스와 열팽창계수가 유사한 재질로 히트싱크를 구성함으로써 응력의 발생을 방지하는 한편, 히트싱크와 반도체 디바이스의 분리가 방지되고, 열 방출효과가 높은 고방열형 고주파 디바이스 패키지를 제공할 수 있다.
세라믹 패키지는 플랜지, 리드 및 세라믹 절연부가 고온 브레이징재에 의해 접합되는 구조로 되어 있으며, 플랜지의 재질은 세라믹 절연부와 열팽창 매칭을 위해 열팽창이 작은 CPC, CMC, CuMo, Mo 등으로 열전도율이 좋지않은 금속이 사용될 수 밖에 없어, 세라믹 패키지는 신뢰성이 좋으나 열특성이 동소재 대비 열악한 수준으로 한계점을 가지고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 발열특성 및 낮은 비용으로 생산이 가능하면서, 종래의 세라믹 패키지보다 높은 신뢰성을 갖는 고방열 플라스틱 패키지를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 리드 및 플랜지가 동일한 소재로 제작이 가능하며, 절연체의 열팽창의 한계를 극복하여 열특성이 우수한 소재를 자유롭게 사용할 수 있는 고방열 플라스틱 패키지를 제공하는 데 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 고방열 플라스틱 패키지는, 상면에 반도체 디바이스가 부착되는 플랜지, 상기 반도체 디바이스와 전기적으로 연결되기 위한 리드, 및 상기 플랜지 및 상기 리드 사이를 절연시키기 위한 절연체를 포함하는 반도체 디바이스 패키지에 있어서, 상기 플랜지는, 측면에 요철이 형성되며, 상기 절연체는, 상기 플랜지 측면에 결합되어, 상기 플랜지의 요철에 의해 상기 플랜지와의 결합이 지탱될 수 있다.
상기 절연체에는, 상기 리드의 일부가 삽입되기 위한 홈이 형성되고, 상기 리드는, 일측은 상기 홈에 삽입되고, 타측은 노출되게 배치될 수 있다. 상기 절연체의 홈의 상부 중 일부가 밀폐되고 일부는 개방될 수 있다.
상기 절연체는, 상기 플랜지 및 상기 리드 사이에 형성된 공간부에 게재되는 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 요철은 오목하게 형성되며, 상기 절연체는, 상기 요철의 오목부에 게재되어, 상기 요철에 의해 지지될 수 있다. 상기 플랜지는, 상기 요철의 오목부를 형성하는 하부가 상기 절연체의 하부에 결합되게 연장형성될 수 있다.
상기 요철은 볼록하게 형성되며, 상기 절연체는, 상기 요철의 볼록부가 상기 절연체에 삽입되게 배치되어, 상기 요철에 의해 상기 플랜지와의 결합이 지탱될 수 있다.
상기 플랜지 및 상기 리드는, 동일한 소재로 형성될 수 있다.
상기 플랜지는, 무산소동 동, 동 합금소재 또는 Cu/Mo/Cu복합소재 중 하나가 적층구조로 형성될 수 있다.
상기 절연체는, 유전율이 2 내지 6인 엔지니어링 플라스틱일 수 있다.
상기 절연체는, 액정고분자(LCP : Liquid Crystal Polymer) 또는 LCP를 포함하는 복합소재로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 고방열 플라스틱 패키지에 의하면, 플랜지의 측면에 요철이 형성되고, 리드 및 플랜지가 서로 나란하게 배치되면서 사이에 공간부를 형성하여, 요철 및 공간부를 통해 절연체가 견고하게 고정될 수 있고, 절연체의 열팽창과 무관하게 플랜지의 소재를 선택할 수 있으며, 리드 및 플랜지가 동일한 소재로 제작이 가능함으로써, 높은 발열특성 및 낮은 비용으로 생산이 가능하고 동시에 세라믹 패키지 보다 높은 신뢰성을 갖는 고방열 플라스틱 패키지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 고방열 플라스틱 패키지를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 고방열 플라스틱 패키지에서 반도체 디바이스가 부착되지 않은 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에서 AA선에 따른 수평 단면도의 일예이다.
도 4는 도 2에서 AA선에 따른 수평 단면도의 다른 예이다.
도 5는 도 2에서 AA선에 따른 수평 단면도의 또 다른 예이다.
도 6은 본 발명에 따른 바람직한 다른 실시예의 고방열 플라스틱 패키지에서 반도체 디바이스가 부착되지 않은 상태를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 바람직한 또 다른 실시예의 고방열 플라스틱 패키지에서 반도체 디바이스가 부착되지 않은 상태를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 바람직한 또 다른 실시예의 고방열 플라스틱 패키지에서 반도체 디바이스가 부착되지 않은 상태를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 바람직한 또 다른 실시예의 고방열 플라스틱 패키지에서 반도체 디바이스가 부착되지 않은 상태를 도시한 사시도이다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 고방열 플라스틱 패키지에 대해 상세하게 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당해 기술분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 함을 밝혀두고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 고방열 플라스틱 패키지를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고방열 플라스틱 패키지(1)는, 플랜지(10), 반도체 디바이스(20), 절연체(30), 리드(40) 및 본딩 와이어(60)를 포함할 수 있다.
반도체 디바이스(20)는 플랜지(10) 상면에 부착될 수 있다. 반도체 디바이스(20)는 고주파 반도체 디바이스 또는 고출력의 반도체 디바이스를 포함할 수 있다. 또한 반도체 디바이스(20)는 복수의 칩으로 구성될 수 있다.
본딩 와이어(60)는 리드(40)와 반도체 디바이스(20)를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 고방열 플라스틱 패키지에서 반도체 디바이스가 부착되지 않은 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에서 AA선에 따른 수평 단면도의 일예이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 플랜지(10)는 상면에 반도체 디바이스(20)가 부착되고, 측면에 절연체(30)가 결합될 수 있다.
플랜지(10)는, 측면에 요철(11)이 형성될 수 있다. 요철(11)은 오목하게 형성될 수 있다. 절연체(30)는, 요철(11)의 오목부(115)에 게재되어, 요철(11)에 의해 지지될 수 있다. 플랜지(10)는, 요철(11)의 오목부(115)를 형성하는 하부(113)가 절연체(30)의 하부에 결합되게 연장형성될 수 있다. 즉 요철(11)의 오목부(115)를 형성하는 하부(113)가 상부(111) 보다 길게 형성될 수 있다. 이에 따라 이에 따라, 절연체(30)는 요철(11)의 오목부(115)를 형성하는 하부(113)에 의해 지지받음으로써, 플랜지(10)에 보다 안정적으로 결합될 수 있다. 바람직하게, 요철(11)은 리드 프레임이 에칭 공정을 통해 에칭되어 형성될 수 있다.
플랜지(10)는, 무산소동 동, 동 합금소재 또는 Cu/Mo/Cu복합소재 중 하나가 적층구조로 형성될 수 있다. 플랜지(10)는 하나 또는 복수의 리드 프레임을 포함할 수 있고, 복수의 리드 프레임이 적층구조로 적층되어 형성될 수 있다. 바람직하게, 상기 복수의 리드 프레임은 2 내지 5장일 수 있다. 리드 프레임의 두께는 0.1mm 내지 0.5mm일 수 있다. 바람직하게, 리드 프레임의 두께는 0.2mm일 수 있다. 리드 프레임의 두께가 0.2mm이 이상인 경우에는, 에칭 공정에 어려움이 증가하고, 특히 현재 에칭 기술로 리드 프레임의 에칭홀 간의 간격을 0.2mm이하로 형성하는데 어려움이 있다. 여기서 리드 프레임은 무산소동 동, 동 합금소재 또는 Cu/Mo/Cu복합소재로 형성될 수 있다. 복수의 리드 프레임은 확산접합으로 접합될 수 있다. 여기서, Cu/Mo/Cu복합소재는 Cu/Mo/Cu의 적층구조로 형성된 것을 의미합니다.
절연체(30)는 플랜지(10) 및 리드(40) 사이를 절연시킬 수 있다. 절연체(30)는, 유전율이 2 내지 6인 엔지니어링 플라스틱일 수 있다. 절연체(30)는, 액정고분자(LCP : Liquid Crystal Polymer) 또는 LCP를 포함하는 복합소재로 형성될 수 있다.
절연체(30)는 플랜지(10) 및 리드(40) 사이에 형성된 공간에 플라스틱 소재가 게재되어 형성될 수 있다. 일부 실시예로, 절연체(130)는 플랜지(10) 및 리드(40) 사이에 형성된 공간에 플라스틱 소재가 사출되어 형성될 수 있다. 여기서. 사출시에 사용되는 플라스틱 소재는 바람직하게 액정고분자(LCP : Liquid Crystal Polymer) 또는 LCP를 포함하는 복합소재일 수 있다.
절연체(30)는, 플랜지(10) 측면에 결합되어, 요철(11)에 의해 플랜지(10)와의 결합이 보다 안정적으로 지탱될 수 있다. 특히, 반도체 디바이스(20)에서 발산하는 열에 의해 온도가 증가하여, 플랜지(30)의 열팽창이 절연체(30)의 열팽창 보다 크더라도, 열팽창으로 요철(11) 부위가 팽창되어 보다 강한 결합이 형성됨으로써, 절연체(30)는 열팽창시에도 플랜지(10)에 안정적으로 결합될 수 있다.
절연체(30)에는, 리드(40)의 일부가 삽입되기 위한 홈(31)이 형성될 수 있다. 홈(31)의 상부 중 일부가 밀폐되고 일부는 개방될 수 있다.
리드(40)는, 일측(41)은 홈(31)에 삽입되고, 타측(43)은 노출되게 배치될 수 있다. 리드(40)의 하부는 절연체(30)에 놓여져, 리드(40)는 절연체(30)에 의해 안정적으로 지지될 수 있다.
리드(40)는 홈(31)을 관통하여 노출된 부분이 홈(31)의 좌측으로 연장형성된 좌측 확장부(411) 및 우측 확장부(413)를 포함할 수 있다. 좌측 확장부(411) 및 우측 확장부(413)가 홈(31)으로부터 리드(40)가 이탈되는 것을 방지함으로써, 리드(40) 및 절연체(30)는 좌측 확장부(411) 및 우측 확장부(413)으로 인해 보다 견고하게 결합될 수 있다. 본 발명은, 리드(40)에 절연체(30)가 사출되어 형성됨으로써, 좌측 확장부(411) 및 우측 확장부(413)를 일체형으로 형성 가능하게 할 수 있고, 반도체 디바이스(20)가 위치하는 공간을 외부로부터 완벽하게 차단할 수 있다.
또한, 리드(40)와 플랜지(10)는 서로 나란하게 배치되면서 사이에 공간부(102)를 형성할 수 있다. 절연체(30)는, 플랜지(10) 및 리드(40) 사이에 형성된 공간부(102)에 게재되는 돌출부(33)를 포함할 수 있다. 돌출부(33)는 플래지(10) 및 리드(40) 사이를 절연시킬 수 있다. 돌출부(33)로 인해 플랜지(10), 절연체(30) 및 리드(40)는 서로 유기적으로 결합됨으로써, 절연체(30)가 보다 견고하게 고정될 수 있다.
플랜지(10)는 무산소동 동, 동 합금소재 또는 Cu/Mo/Cu복합소재 중 하나가 적층구조로 형성될 수 있다. 또한, 리드(40)는 플랜지(10)와 동일한 소재로 형성될 수 있다. 여기서, 플랜지(10) 및 리드(40)는 리드 프레임에 에칭홀(102)을 형성하여 생성할 수 있다.
도 4는 도 2에서 AA선에 따른 수평 단면도의 다른 예이다.
도 4를 참조하면, 요철(11)은 볼록하게 형성되며, 절연체(30)는, 요철(11)의 볼록부(135)가 절연체(30)에 삽입되게 배치되어, 요철(11)에 의해 플랜지(30)와의 결합이 지탱될 수 있다. 여기서, 전열체(30)는 플랜지(10)와 함께 고방열 플라스틱 패키지(1)의 바닥면을 형성할 수 있다.
도 5는 도 2에서 AA선에 따른 수평 단면도의 또 다른 예이다.
도 5를 참조하면, 도 5의 실시예는 도 2의 일시예와 다르게 요철(11)의 오목부(115)를 형성하는 하부(113)가 상부(111)와 돌일한 길이를 갖는 것을 특징으로 한다. 여기서, 전열체(30)는 플랜지(10)와 함께 고방열 플라스틱 패키지(1)의 바닥면을 형성할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 바람직한 다른 실시예의 고방열 플라스틱 패키지에서 반도체 디바이스가 부착되지 않은 상태를 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 바람직한 또 다른 실시예의 고방열 플라스틱 패키지에서 반도체 디바이스가 부착되지 않은 상태를 도시한 사시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 바람직한 또 다른 실시예의 고방열 플라스틱 패키지에서 반도체 디바이스가 부착되지 않은 상태를 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 바람직한 또 다른 실시예의 고방열 플라스틱 패키지에서 반도체 디바이스가 부착되지 않은 상태를 도시한 사시도이다.
도 6 내지 9를 참조하면, 본 발명은 고방열 플라스틱 패키지(1), 고방열 플라스틱 패키지(6), 고방열 플라스틱 패키지(7), 고방열 플라스틱 패키지(8) 및 고방열 플라스틱 패키지(9)와 같이 다양한 형상으로 고방열 플라스틱 패키지를 제작할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
고방열 플라스틱 패키지 1, 6, 7, 8, 9 플랜지 10
반도체 디바이스 20 절연체 30
리드 40 본딩 와이어 60

Claims (11)

  1. 상면에 반도체 디바이스가 부착되는 플랜지, 상기 반도체 디바이스와 전기적으로 연결되기 위한 리드, 및 상기 플랜지 및 상기 리드 사이를 절연시키기 위한 절연체를 포함하는 반도체 디바이스 패키지에 있어서,
    상기 플랜지는,
    측면에 요철이 형성되며,
    상기 절연체는,
    플라스틱 소재로 형성되고, 상기 플랜지 측면에 결합되어, 상기 플랜지의 요철에 의해 상기 플랜지와의 결합이 지탱되고,
    상기 요철은 오목하게 형성된 오목부를 포함하고,
    상기 절연체는,
    상기 요철의 오목부에 게재되어, 상기 요철에 의해 지지되고,
    상기 요철의 오목부를 형성하는 하부가 상기 절연체의 하부에 결합되게 연장형성되어 상기 절연체의 하부를 덮어 상기 리드 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 고방열 플라스틱 패키지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 절연체에는,
    상기 리드의 일부가 삽입되기 위한 홈이 형성되고,
    상기 리드는,
    일측은 상기 홈에 삽입되고, 타측은 노출되게 배치되는 것을 특징으로 하는 고방열 플라스틱 패키지.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 절연체의 홈의 상부 중 일부가 밀폐되고 일부는 개방된 것을 특징으로 하는 고방열 플라스틱 패키지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 절연체는,
    상기 플랜지 및 상기 리드 사이에 형성된 공간부에 게재되는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고방열 플라스틱 패키지.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 요철은 볼록하게 형성된 볼록부를 포함하고,
    상기 절연체는,
    상기 요철의 볼록부가 상기 절연체에 삽입되게 배치되어, 상기 요철에 의해 상기 플랜지와의 결합이 지탱되는 것을 특징으로 하는 고방열 플라스틱 패키지.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 플랜지 및 상기 리드는,
    동일한 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 고방열 플라스틱 패키지.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 플랜지는,
    무산소동 동, 동 합금소재 또는 Cu/Mo/Cu복합소재 중 하나가 적층구조로 형성된 것을 특징으로 하는 고방열 플라스틱 패키지.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 절연체는,
    유전율이 2 내지 6인 엔지니어링 플라스틱인 것을 특징으로 하는 고방열 플라스틱 패키지.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 절연체는,
    액정고분자(LCP : Liquid Crystal Polymer) 또는 LCP를 포함하는 복합소재로 형성된 것을 특징으로 하는 고방열 플라스틱 패키지.
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