KR102394490B1 - 반도체 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 패키지에 관한 것이다. 본 발명의 일측면에 따르면, 기판, 상기 기판과 부착되는 반도체 칩 및 일면이 상기 반도체 칩 상에 위치하여 상기 반도체 칩을 향하는 방향으로 복수 개의 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부 사이에 제1 간격이 형성되며, 상기 제1 간격에 절연선이 배치되고, 타면이 연장되어 상기 기판에 접착되는 클립부를 포함한다.

Description

반도체 패키지{SEMICONDUCTOR PACKAGE}
본 발명은 반도체 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 패키지는 반도체 칩 또는 다이(die), 리드 프레임(lead frame) 및 패키지 바디(package body)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 반도체 칩 또는 다이는 리드 프레임의 다이 패드(die pad) 상에 부착되며, 리드 프레임의 리드(lead)와는 와이어(wire)에 의하여 전기적으로 연결되고 있다.
금속 와이어를 이용하여 반도체 칩과 패키지 외부와의 전기적 신호 교환을 구현한 패키지의 경우 신호 교환의 속도가 느리고, 많은 수의 와이어가 사용되므로 반도체 칩에 전기적 특성 열화가 발생할 수 있다.
이때, 금속 와이어를 형성하기 위해 기판에 추가 면적이 요구되므로 패키지의 크기가 증가하고, 반도체 칩의 본딩 패드에 본딩을 하기 위한 갭(Gap)이 요구되므로 패키지의 전체 높이가 높아질 수 있다.
최근 들어 전자기기의 고속화, 대용량화 및 소형화가 진행되면서 후속의 열고정에 의한 영향을 최소화할 수 있는 다양한 형태의 기판 및 이를 이용하는 반도체 패키지에 대한 요구가 증가하고 있다.
그러나, 다양한 기능의 반도체 소자를 제조하거나, 반도체 소자 제조시 열을 방출하기 어렵고, 클립부(500)가 반도체 칩과 접착될 때 접합 신뢰도가 떨어지는 문제가 있다.
상기와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 열 방출이 용이한 구조를 가져 방열 성능을 향상시켜 열적 안전성을 개선하고, 반도체 집이 적착될 때 반도체 칩과의 접합 신뢰도를 향상시켜 전기적 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 반도체 패키지를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판, 상기 기판과 부착되는 반도체 칩 및 일면이 상기 반도체 칩 상에 위치하여 상기 반도체 칩을 향하는 방향으로 복수 개의 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부 사이에 제1 간격이 형성되며, 상기 제1 간격에 절연선이 배치되고, 타면이 연장되어 상기 기판에 접착되는 클립부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 반구 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌출부는, 모세혈관 현상으로 솔더가 유입되도록 중심부에 제2 유체홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 클립부는, 상기 반도체 칩 일면에 위치하고, 일면에 제1 유체홀이 형성된 클립몸체 및 상기 클립몸체로부터 연장되어 일정 각도로 구부러져 상기 기판에 커플링 되는 다운셋부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 클립몸체는, 상기 반도체 칩과 수직하는 방향으로 연장될 수 있다.
또한, 상기 반도체 칩 및 상기 클립부를 접착시키는 접착부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판은, 상기 반도체 칩이 상측에 접착되는 프레임패드 및 상기 프레임패드와 이격되어 상기 클립몸체의 타면이 접착되는 리드프레임을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 클립부는 방열 특성이 개선되고, 방열 표면적을 증가시켜 방열 효과를 개선함으로써, 열 방출에 효과적일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 클립부는 클립몸체의 하면에 접착제로 사용되는 솔더와 접착층이 표면장력 원리에 의해 균일하게 도포될 수 있다. 그렇게 됨으로써, 전기적, 열적 절연상태를 유발하는 솔더기포(Void) 형성을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 클립부는 반도체 칩의 모서리로 소모되는 것을 방지할 수 있고, 배출되는 솔더를 방지할 수 있어 전기적 소모를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 클립부는 클립몸체에 제1 유체홀이 형성되어 과도하게 유입되는 솔더를 내부로 클립부 내측으로 유도함으로써, 전류의 누설을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 돌출부는 제1 유체홀과 연장되는 제2 유체홀이 형성되어 과도하게 유입되어 넘치는 액체 상의 솔더를 클립부의 내측으로 유도하여 전류 누설을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 클립부는 복수개의 돌출부 사이에 제1 간격이 형성되어 돌출부를 통해 밀폐된 제1 간격에 절연선이 배치됨으로써, 액체화된 솔더가 절연선과 접촉되어 절연선이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클립부를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클립부를 상부면을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 클립부를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클립부를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클립부를 상부면을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 반도체 패키지(10)는 솔더가 넘치는 것을 방지하면서 우수한 전기적 및 열적 성능을 가질 수 있도록, 프레임(100), 반도체 칩(300), 접착부(400), 클립부(500) 및 절연선(600)을 포함할 수 있다.
프레임(100)은 실질적으로 반도체 칩(300)이 접촉되는 프레임패드(110)와 반도체 칩(300)으로부터 패키지 외부로의 신호전달을 위한 제1 리드프레임(130) 및 제2 리드프레임(150)을 포함할 수 있다.
프레임패드(110)는 제1 리드프레임(130)과 이에 대향되는 위치에 위치하는 제2 리드프레임(150) 사이에 위치할 수 있다. 또한, 프레임패드(110) 상에는 반도체 칩(300)이 접착될 수 있다
반도체 칩(300)은 전자 회로가 집적된 반도체 기판이 칩 형태로 절단 가공된 형태일 수 있다. 또한, 반도체 칩(300)은 양 끝단에 엣지부(310)가 형성될 수 있다.
엣지부(310)는 솔더가 흘러 넘칠 수 있어 누설 전류가 발생되는 것을 방지하기 위해 엣지부(310)와 대응되는 부분에 단차홈(580)이 형성될 수 있다. 이때, 반도체 칩(300)과 프레임패드(110) 사이에는 제1 접착층(410)이 형성되어 접착될 수 있다.
또한, 반도체 칩(300) 상부면에는 제2 접착층(430)을 통해, 클립부(500)가 접착될 수 있다. 예를 들면, 프레임패드(110)는 반도체 칩(300) 위에는 클립부(500)의 돌출부(520)가 위치하고, 클립부(500)의 단부일 수 있는 다운셋부(530)의 끝단부(540)가 리드프레임(100) 표면 상에 부착될 수 있다.
클립부(500)는 반도체 칩(300)과 연결됨과 동시에 방열 특성이 개선되고 방열 표면적을 증가시킬 수 있고, 열 방출이 효과적일 수 있으며, 반도체 칩(300)의 모서리로 솔더가 배출되는 것을 방지할 수 있도록, 클립몸체(510), 돌출부(520), 다운셋부(530) 및 끝단부(540)로 형성될 수 있다.
또한, 클립부(500)는 클립몸체(510)의 하면에 접착제로 사용되는 솔더와 접착층이 표면장력 원리에 의해 균일하게 도포됨으로써 전기적, 열적 절연상태를 유발하는 솔더기포(Void) 형성을 억제할 수 있다.
예를 들면, 클립부(500)는 반도체 칩(300)에 실질적으로 부착되는 영역인 클립몸체(510)와 클립몸체(510)로부터 연장되고 클립몸체(510)의 표면에서 일정 각도 꺾여 구부러진 형태로 벤딩된 다운셋부(530)으로 구분할 수 있다.
클립몸체(510)는 사각 단면으로 형성될 수 있다. 또한, 클립몸체(510)는 반도체 칩(300) 상에 반도체 칩(300)과 이격되어 위치할 수 있다. 또한, 클립몸체(510)는 반도체 칩(300)의 크기에 따라 반도체 칩(300)의 직경에 맞게 전방 또는 후방으로 연장 형성될 수 있다. 이를 통해, 면적이 다양한 반도체 칩(300)에 대응되도록 클립몸체(510)를 연결시킬 수 있다.
또한, 클립몸체(510)는 일정방향으로 연장 형성될 수 있다. 즉, 클립몸체(510)의 상부면은 사각 단면으로 형성될 수 있다. 이때, 클립몸체(510)의 하부에는 클립몸체(510)의 하방으로 돌출된 복수개의돌출부(520)가 형성될 수 있다.
돌출부(520)는 반구 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 반구 형상의 돌출부(520)의 하단부는 하방에 위치하는 반도체 칩(300)과 제2 접착층(430)을 통해 접착될 수 있다. 이를 통해, 클립부(500)와 반도체 칩(300)의 접촉면적을 감소시킬 수 있다.
즉, 방열 표면적을 증가시켜 전기적 접촉에 의해 발생되는 열을 용이하게 배출할 수 있어, 클립부(500)의 방열 효과를 개선할 수 있다.
또한, 클립부(500)의 반구 표면을 따라 솔더가 표면장력에 의해 접촉될 수 있어, 클립몸체(510)의 하면으로 접착층이 균일하게 도포될 수 있도록 유도할 수 있다. 예를 들면, 솔더링 과정에서 솔더가 액화되면 클립부(500)를 표면 장력으로 클립부(500)의 외측면을 따라 이동할 수 있다.
이를 통해, 솔더링 과정에서 솔더가 액체로 변화하여 클립부(500)와 반도체 칩(300)을 접착시킬 때, 솔더가 반도체 칩(300)의 엣지부(310)로 배출되어 소모되는 것을 방지할 수 있고, 솔더가 균일하게 도포될 수 있으며, 솔더가 이상 부분으로 흘러가는 것을 방지할 수 있어, 전류가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 돌출부(520)는 한 쌍 이상의 복수개가 형성될 수 있다. 또한, 복수 개의 돌출부(520)는 소정의 간격으로 이격되어 돌출부(520) 사이에 제1 간격(520a)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 간격(520a)은 복수개의 돌출부(520)를 통해 밀폐됨으로써, 제1 간격(520a)은 진공 상태를 유지할 수 있다. 이때, 제1 간격(520a)에는 클립부(500) 내측에 설치되는 절연선(600)이 배치될 수 있다. 이를 통해, 액체와 접촉되는 파손될 수 있는 절연선(600)을 보호할 수 있다. 이때, 클립몸체(510)에는 제1 유체홀(511)이 형성될 수 있다.
제1 유체홀(511)은 클립몸체(510)의 중심에 클립몸체(510)를 관통하며 형성될 수 있다. 또한, 제1 유체홀(511)은 클립몸체(510)의 상부면의 중심에 형성될 수 있다.
이를 통해, 액체 형태의 솔더가 과도하게 유입되어 넘칠 수 있는 솔더를 제1 유체홀(511)의 내측으로 유입시킬 수 있다. 이를 통해, 다른 부위로 흘러들어가는 솔더를 미연에 방지함으로써, 전류의 누설을 방지할 수 있다. 또한, 제1 유체홀(511)의 하단부는 돌출부(520)에 형성된 제2 유체홀(521)이 연장형성될 수 있다.
제2 유체홀(521)은 복수 개의 돌출부(520)의 중심에 클립몸체(510)를 관통하며 형성될 수 있다. 또한, 제2 유체홀(521)은 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 제2 유체홀(521)은 솔더링할 때 과도하게 유입되는 액체 상의 솔더를 제2 유체홀(521) 내측으로 유입시켜 솔더가 다른 부분으로 넘치는 것을 방지할 수 있다. 또한, 솔더가 이상 부분으로 흘러 들어가, 전류가 소모되는 것을 방지할 수 있고, 반도체 패키지(10)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
다운셋부(530)는 클립몸체(510)의 상면일 수 있는 제1 표면(111)에 대해서 예컨대 아래 방향으로 일정 각도 구부러진 부분으로 형성될 수 있다. 또한, 다운셋부(530)의 끝단부(540)는 제1 리드프레임(130) 표면에 접촉 연결되도록 다운셋부(530)가 구부러지는 각도가 설정될 수 있다. 다운셋부(530)는 반도체 칩(300)에 전기적으로 연결되는 클립몸체(510)와 제1 리드프레임(130)을 전기적 및 열적으로 연결시키는 연결 부재로 작용할 수 있다.
이때, 다운셋부(530)와 클립몸체(510)와의 사이에는 단차홈(580)이 구비될 수 있다. 단차홈(580)은 클립몸체(510)의 상면인 제1 표면(111)에 반대되는 하면일 수 있으며, 반도체 칩(300)과 마주보는 제2 표면(113)과 다운셋부(530) 사이에 오목한 홈 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
단차홈(580)은 클립몸체(510)와 다운셋부(530) 사이를 하프 에칭하거나 단조하여 오목한 형상으로 구현할 수 있다. 또한, 단차홈(580)은 반도체 칩(300)의 다운셋부(530) 사이의 이격 간격을 보다 넓게 확보할 수 있다. 또한, 반도체 칩(300)과 프레임(100)을 클립 형상의 구조를 통해 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 다운셋부(530)의 우측 단부에는 끝단부(540)가 형성될 수 있다. 끝단부(540)는 다운셋부(530)로부터 소정의 각도로 꺾여진 부분일 수 있다.
끝단부(540)는 사각 단면으로 형성될 수 있고, 소정의 각도를 가지고 기울어지도록 형성됨으로써, 끝단부(540)의 하부면과 제1 리드프레임(130) 사이에 삼각 단면의 홈이 형성될 수 있다.
이를 통해, 제3 접착층(450)이 끝단부(540)와 제1 리드프레임(130) 사이에 빈 공간이 형성되는 것을 방지하면서 채워질 수 있어 끝단부(540)와 제1 리드프레임(130)의 부착력을 향상시킬 수 있다.
절연선(600)은 반도체 칩(300) 상에 설치될 수 있다. 솔더와 접촉되면 전류에 의해 파손될 수 있어, 액체 상태의 솔더와 접촉되는 것을 방지할 수 있도록, 복수개의 돌출부(520) 사이에 형성되는 제1 간격(520a)에 설치될 수 있다. 복수 개의 돌출부(520)를 통해 제1 간격(520a)이 밀폐됨으로써, 절연선(600)을 보호할 수 있다.
도 4은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클립부를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 대부분의 구성이 본 발명의 일 실시예에 따른 구성과 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 하며, 차이점이 있는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 4를 참고하면, 클립부(500)의 다운셋부(530a) 및 끝단부(540a)는 상방으로 꺾이면서 형성됨으로써, 제1 리드프레임(130)과 제2 리드프레임(150)이 프레임패드(110)보다 상방으로 돌출 형성된 반도체 패키지(10)에 적용할 수 있다.
이때, 끝단부(540a)는 하방으로 소정의 각도로 기울어져 있어, 끝단부(540a)의 하방에 연결되는 제1 리드프레임(130) 사이에 제3 접착층(450)이 형성되어 끝단부(540a)와 제1 리드프레임(130)의 부착력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 반도체 패키지 100: 프레임
110: 프레임패드 111: 제1 표면
113: 제2 표면 130: 제1 리드프레임
150: 제2 리드프레임 300: 반도체 칩
310: 엣지부 400: 접착부
410: 제1 접착층 430: 제2 접착층
450: 제3 접착층 500: 클립부
510: 클립몸체 511: 제1 유체홀
520: 돌출부 520a: 제1 간격
521: 제2 유체홀 530, 530a: 다운셋부
540, 540a: 끝단부 550: 제3 표면
560: 제4 표면 580: 단차홈
600: 절연선

Claims (7)

  1. 기판;
    상기 기판과 부착되며, 상면에 절연선이 배치되는 반도체 칩; 및
    일측이 상기 반도체 칩 상에 위치하고, 타측이 연장되어 상기 기판에 접착되는 클립부를 포함하고,
    상기 클립부는,
    상기 반도체 칩 상에 이격되어 위치하는 클립몸체;
    상기 클립몸체의 하부에서 상기 반도체 칩을 향하는 방향으로 돌출형성되고 상하단면이 반원형상이며, 상기 반도체 칩 상에 위치하고, 복수개가 제1 간격만큼 이격 배치되는 돌출부; 및
    상기 클립몸체로부터 연장되어 일정 각도로 구부러져 상기 기판에 커플링 되는 다운셋부를 포함하고,
    상기 돌출부는 모세혈관 현상으로 솔더가 유입되도록 중심부에 기둥형상의 제2 유체홀이 형성되고, 상기 클립몸체는 제2 유체홀을 통해 유입되는 솔더를 내측에 수용하며 제2 유체홀보다 더 큰 폭을 갖는 제1 유체홀이 형성되며,
    상기 절연선은 상기 제1 간격에 대응되게 위치하여 상기 돌출부와 이격되는 반도체 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 돌출부는 반구 형상으로 형성되는 반도체 패키지.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 클립몸체는,
    상기 반도체 칩과 수직하는 방향으로 연장되는 반도체 패키지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 반도체 칩 및 상기 클립부를 접착시키는 접착부를 포함하는 반도체 패키지.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은,
    상기 반도체 칩이 상측에 접착되는 프레임패드; 및
    상기 프레임패드와 이격되어 상기 클립몸체의 타면이 접착되는 리드프레임을 포함하는 반도체 패키지.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002170916A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Toshiba Corp 半導体装置
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