KR19980019659A - High Thermal Emission Packager Insulated by Polymer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파워 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파워 패키지에서 발생하는 고열을 방출하기 위해 폴리머를 이용한 것으로 폴리머에 의해 절연된 고열방출 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a power package, and more particularly, to a high heat dissipation package insulated by a polymer using a polymer to dissipate high heat generated in the power package.
본 발명은, 반도체 칩과, 상기 반도체 칩이 접착되어 있는 리드 프레임과, 상기 반도체 칩과 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 와이어와, 상기 리드 프레임의 하부면에 부착된 히트싱크를 포함하는 파워 패키지에 있어서, 상기 리드 프레임의 하부면에 폴리머를 접착하고, 상기 폴리머의 하부에 히트 싱크를 부착하는 것을 특징으로 하는 폴리머에 의해 절연된 고열방출 패키지를 제공한다.The present invention provides a power package including a semiconductor chip, a lead frame to which the semiconductor chip is bonded, a wire electrically connecting the semiconductor chip and the lead frame, and a heat sink attached to a lower surface of the lead frame. The method provides a high heat dissipation package insulated by a polymer, wherein the polymer is adhered to a lower surface of the lead frame and a heat sink is attached to a lower part of the polymer.
본 발명의 구조에 따르면, 리드 프레임 제작시 리드 프레임 뒷면에 폴리머로 코팅할 경우 종래의 고열방출 패키지에 제작시 사용하던 마이카(mica)에 비해 패키지 내부의 열 방출 능력이 증가하고 외부 히트 싱크와 조립시 열적 성능을 유지함과 동시에 공수가 절감하는 효과가 있다.According to the structure of the present invention, when the lead frame is coated with a polymer on the back of the lead frame, the heat dissipation capacity inside the package is increased compared to the mica used in the conventional high heat dissipation package and assembled with an external heat sink. There is an effect of reducing the airflow while maintaining thermal performance.
Description
본 발명은 파워 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파워 패키지에서 발생하는 고열을 방출하기 위해 폴리머를 이용한 것으로 폴리머에 의해 절연된 고열방출 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a power package, and more particularly, to a high heat dissipation package insulated by a polymer using a polymer to dissipate high heat generated in the power package.
일반적으로 많이 사용되고 있는 파워 패키지의 종류로는 TO-3P와 TO-3PF가 사용되고 있다.In general, TO-3P and TO-3PF are commonly used power package types.
그러나, 고열방출 패키지의 일종인 TO-3P패키지는 실제 사용할 때 거의 대부분 최대 허용전력(Pdmax)을 높여주기 위해 히트 싱크를 부착하여 사용한다.However, TO-3P package, which is a kind of high heat dissipation package, is almost always used with heat sink to increase maximum allowable power (Pdmax).
고열방출 패키지에 사용되는 반도체 칩은 Si특성으로 인하여 그 반도체 장치에 따라서 120℃-150℃ 이상에서 오동작을 일으키는 확률이 증가하고 수명 또한 열에 의해 단축되기 때문에 반도체 칩의 온도를 그 이하로 유지 시켜줄 필요가 있으며 이러한 냉각 효과를 위해 파워 패키지의 몸체에 히트 싱크를 부착한다.The semiconductor chip used in the high heat dissipation package increases the probability of malfunctioning above 120 ℃ -150 ℃ due to the Si characteristics and the lifespan is also shortened by heat. Therefore, it is necessary to keep the temperature of the semiconductor chip below. A heat sink is attached to the body of the power package for this cooling effect.
이때, 반도체 칩의 접합면에서 발생된 열은 거의 대부분 리드 프레임 패드와 에폭시 수지를 통해 히트 싱크로 이동된다.At this time, most of the heat generated at the bonding surface of the semiconductor chip is transferred to the heat sink through the lead frame pad and the epoxy resin.
그런데 열 저항을 결정하는 것은 위와 같은 경우 전도체인 리드 프레임이고 각 금 속의 열전도도가 중요한 요소가 돤다.In this case, however, the thermal resistance is a lead frame, which is a conductor, and the thermal conductivity of each metal is an important factor.
일반적으로 에폭시 수지의 열전도도는 0.6-2W/mK로써 구리 리드 프레임인 261-359W/mK에 비해 아주 취약하다.In general, the thermal conductivity of epoxy resin is 0.6-2W / mK, which is much weaker than the copper lead frame 261-359W / mK.
다음의 식(1)은 전도에 대한 관계식을 나타낸 것이다.Equation (1) below shows the relationship to evangelism.
qconduction = K X (A/L) ----- (1)이다. q conduction = KX (A / L) ----- (1).
이때, (K)는 열전도도이고, A는 단면적이며, L은 길이를 나타낸다.At this time, (K) is thermal conductivity, A is cross-sectional area, and L represents length.
리드 프레임 패드를 절연한 에폭시 수지의 두께에 따른 TO-3PF의 열저항 변화(jc)를 살펴보면, 에폭시 수지의 두께가 증가함에 따라 패키지 내부의 열저항(jc)이 증가함을 보이고 있다.The change in the thermal resistance (jc) of TO-3PF according to the thickness of the epoxy resin insulated from the lead frame pad shows that the thermal resistance (jc) inside the package increases as the thickness of the epoxy resin increases.
그러나, 300㎛미만의 에폭시 수지는 패키지의 제작시 조립이 어려워 조립의 공정성을 고려한 400-500㎛수준에서 최적의 열특성을 얻을 수 있도록 제조하고 있다.However, the epoxy resin of less than 300㎛ is manufactured so that it is difficult to assemble at the time of manufacturing the package to obtain the optimal thermal characteristics at the 400-500㎛ level considering the processability of the assembly.
도 1은 종래의 TO-3P 파워 패키지를 보여주는 단면도이고, 도 2는 종래의 TO-3PF 파워 패키지를 보여주는 단면도이며, 도 3은 종래의 TO-3PF 파워 패키지의 열저항 변화를 시뮬레이션하여 보여주는 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional TO-3P power package, Figure 2 is a cross-sectional view showing a conventional TO-3PF power package, Figure 3 is a view showing a simulation of the thermal resistance change of the conventional TO-3PF power package. .
도 1과 도2 및 도3을 참조하여 설명하면, 리드 프레임(10)의 상부면에 반도체 칩(12)이 부착되어 있고, 상기 반도체 칩(12)이 와이어(도시안됨)에 의해 리드 프레임(10)과 전기적으로 연결되어 있다.Referring to FIGS. 1, 2, and 3, a semiconductor chip 12 is attached to an upper surface of the lead frame 10, and the semiconductor chip 12 is connected to a lead frame by a wire (not shown). 10) is electrically connected.
이때, 상기 반도체 칩(12)과 리드 프레임(10)을 연결하고 있는 와이어(도시안됨)를 보호하기 위해 에폭시 수지(14)가 봉지되어 있다.At this time, the epoxy resin 14 is encapsulated to protect the wire (not shown) connecting the semiconductor chip 12 and the lead frame 10.
그리고, 상기 리드 프레임(10)의 하면에는 히트 싱크(18)와의 전기적인 절연을 위해 마이카(16;mica)가 도포되어 있고, 상기 마이카(16)의 일면에 히트 싱크(18)가 부착되어 있다.A mica 16 is applied to the lower surface of the lead frame 10 to electrically insulate the heat sink 18, and a heat sink 18 is attached to one surface of the mica 16. .
이때, 상기 마이카(16;mica)와 히트 싱크(18)와의 사이에 갭이 발생하게 되는 데,상기 마이카(mica)와 히트 싱크(18)와의 갭을 줄이기 위해 서멀 그리스(Thermal Grease)(미도시됨)가 도포되어 있다.At this time, a gap is generated between the mica 16 and the heat sink 18, and a thermal grease (not shown) is used to reduce the gap between the mica and the heat sink 18. Is applied).
또한, 도 2에서는 상기 리드 프레임(10)과 하면에 부착된 히트 싱크(18)의 절연이 상기 반도체 칩(12)과 리드 프레임(10)을 감싸고 있는 에폭시 수지(14)에 의해 절연되어 있다.In FIG. 2, the insulation of the heat sink 18 attached to the lead frame 10 and the lower surface is insulated by the epoxy resin 14 surrounding the semiconductor chip 12 and the lead frame 10.
그러므로, 리드 프레임과 히트 싱크를 절연하기 위한 별도의 절연물질이 필요하지 않다.Therefore, no separate insulating material is required to insulate the lead frame and the heat sink.
그러나, 도 3은 에폭시 수지의 두께에 따른 열저항의 변화를 나타내는 도면으로써, 상기 에폭시 수지의 두께가 300㎛, 500㎛ 또는 1000㎛일 경우에 패키지 내부에서 리드 프레임(10)을 통하여 히트 싱크(18)로 전달되는 열저항(jc)이 급격히 증가됨을 알 수 있다.However, FIG. 3 is a diagram illustrating a change in thermal resistance according to the thickness of the epoxy resin, and when the thickness of the epoxy resin is 300 μm, 500 μm, or 1000 μm, a heat sink (eg, a heat sink) is formed through the lead frame 10 inside the package. It can be seen that the thermal resistance (jc) transmitted to 18 is increased rapidly.
따라서, 종래의 고열 방출형 패키지는 에폭시 수지의 두께가 증가함에 따라 열저항이 증가하는 단점이 있었고, 종래의 히트 싱크를 부착하는 방법으로는 에폭시 수지의 두께를 줄일 수 없는 문제점이 있었다.Therefore, the conventional high heat dissipation type package has a disadvantage in that the thermal resistance increases as the thickness of the epoxy resin increases, and there is a problem in that the thickness of the epoxy resin cannot be reduced by a method of attaching a conventional heat sink.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 리드 프레임 제작시 리드 프레임 패드의 하부면에 폴리머를 코팅하여 에폭시 수지의 두께를 300㎛미만으로 형성하도록 하는 폴리머 의해 절연된 고열방출 패키지를 제공한다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a high thermal release package insulated by a polymer to form a thickness of the epoxy resin to less than 300㎛ by coating a polymer on the lower surface of the lead frame pad during lead frame manufacturing do.
또 다른 본 발명의 목적은, TO-3P 패키지 제작시 몰딩 공정후 리드 프레임 패드 뒷면을 폴리머로 코팅하여 사용자가 외부 히트 싱크를 이용 할 경우 히트 싱크와 리드 프레임 패드의 절연을 위한 별도의 절연물을 삽입시켜주는 공수를 줄이기 위한 폴리머에 의해 절연된 고열방출 패키지를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention, when manufacturing the TO-3P package after the molding process coating the back of the lead frame pad with a polymer to insert a separate insulator for insulation between the heat sink and the lead frame pad when the user uses an external heat sink. It is to provide a high heat dissipation package insulated by polymer to reduce the man-hour required.
도 1은 종래의 TO-3P 파워 패키지를 보여주는 단면도1 is a cross-sectional view showing a conventional TO-3P power package
도 2는 종래의 TO-3PF 파워 패키지를 보여주는 단면도2 is a cross-sectional view showing a conventional TO-3PF power package.
도 3은 종래의 TO-3PF 파워 패티지의 열저항 변화를 시뮬레이션하여 보여주는 도면3 is a view showing a simulation of the change in thermal resistance of the conventional TO-3PF power pattern
도 4은 본 발명의 폴리머에 의해 절연된 고열방출 패키지를 보여주는 단면도4 is a cross-sectional view showing a high thermal release package insulated by a polymer of the present invention.
도 5는 본 발명의 폴리머에 의해 절연된 고열방출 패키지의 열원전달을 보여주는 열 흐름도5 is a thermal flow chart showing the heat source transfer of a high thermal release package insulated by a polymer of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 : 리드 프레임12 : 반도체 칩10 lead frame 12 semiconductor chip
14 : 에폭시 수지 16 : 마이카(Mica)14: epoxy resin 16: mica
18 : 히트 싱크20 : 관통공18: heat sink 20: through hole
22 : 폴리머(Polymer)jc : 패키지 내부에서 히트싱크로 전달되는 열저항22: Polymer jc: Heat resistance transferred to the heat sink from inside the package
ja : 외기로 전달되는 열저항ja: heat resistance transmitted to outside air
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체 칩과, 상기 반도체 칩이 접착되어 있는 리드 프레임과, 상기 반도체 칩과 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 와이어와, 상기 리드 프레임의 하부면에 부착된 히트싱크를 포함하는 파워 패키지에 있어서, 상기 리드 프레임의 하부면에 폴리머를 접착하고, 상기 폴리머의 하부에 히트 싱크를 부착하는 것을 특징으로 하는 폴리머에 의해 절연된 고열방출패키지를 제공한다.The present invention for achieving the above object, a semiconductor chip, a lead frame to which the semiconductor chip is bonded, a wire for electrically connecting the semiconductor chip and the lead frame, and attached to the lower surface of the lead frame A power package comprising a heat sink, wherein the polymer is attached to a lower surface of the lead frame, and a heat sink is attached to a lower portion of the polymer.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 폴리머에 의해 절연된 고열방출 패키지의 구조를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating a structure of a high heat release package insulated by a polymer of the present invention.
도 4은 본 발명의 폴리머에 의해 절연된 고열방출 패키지를 보여주는 단면도이고,도 5는 본 발명의 폴리머에 의해 절연된 고열방출 패키지의 열원전달을 보여주는 열 흐름도이다.4 is a cross-sectional view showing a high heat release package insulated by a polymer of the present invention, and FIG. 5 is a heat flow diagram showing heat source transfer of a high heat release package insulated by a polymer of the present invention.
먼저, 도 4를 참조하여 설명하면, 리드 프레임(10)의 상부에 반도체 칩(12)이 접착되어 있고, 상기 반도체 칩(12)이 와이어(도시안됨)에 의해 리드 프레임과 전기적으로 연결되어 있다.First, referring to FIG. 4, the semiconductor chip 12 is adhered to an upper portion of the lead frame 10, and the semiconductor chip 12 is electrically connected to the lead frame by wires (not shown). .
이때, 상기 반도체 칩(12)과 리드 프레임(10)을 연결하고 있는 와이어를 보호하기 위해 에폭시 수지(14)가 몰딩되어 있다.At this time, the epoxy resin 14 is molded to protect the wire connecting the semiconductor chip 12 and the lead frame 10.
계속해서, 상기와 같이 형성된 패키지는 그 장치의 동작시 많은 열을 방출하기 때문에 상기 리드 프레임(10)의 외부로 노출된 부분에 폴리머(22)가 접착되어 있고,상기 폴리머(22)가 접착된 측면에 히트 싱크(18)가 부착되어 있다.Subsequently, the package formed as described above emits a large amount of heat during operation of the device, and thus the polymer 22 is adhered to the part exposed to the outside of the lead frame 10, and the polymer 22 is bonded. The heat sink 18 is attached to the side surface.
도 5는 상기 폴리머에 의해 절연된 고열방출 패키지의 열원전달을 보여주는 열흐름도이다.5 is a heat flow diagram showing the heat source transfer of a high thermal release package insulated by the polymer.
먼저, 에폭시 수지(18)와 반도체 칩(12)의 사이에 열원(24)이 존재하고, 상기 반도체 칩(12)의 하부면에는 부착된 리드 프레임(10)이 있으며, 그 리드 프레임(10)의 하부에는 폴리머(22)가 있고, 그 폴리머(22)의 하부에는 히트 싱크(18)가 부착되어 있다.First, a heat source 24 exists between the epoxy resin 18 and the semiconductor chip 12, and there is a lead frame 10 attached to the lower surface of the semiconductor chip 12, and the lead frame 10. The lower part of the polymer 22 has a polymer 22, and the lower part of the polymer 22 has a heat sink 18 attached thereto.
이때, 상기 에폭시 수지(14)와 반도체 칩(12)사이의 열원(24)으로부터 전달되는 열은 화살표 방향을 따라 리드 프레임(10)을 지나고, 폴리머(22)를 지나서 히트 싱크(18)로 전달되어 진다.At this time, heat transferred from the heat source 24 between the epoxy resin 14 and the semiconductor chip 12 passes through the lead frame 10 in the direction of the arrow, and passes through the polymer 22 to the heat sink 18. It is done.
따라서, 상기와 같은 구조의 고열방출 패키지에 폴리머를 접착하고, 히트 싱크에 서멀 그리스(Thermal Grease)를 도포하여도 상기 폴리머와 서멀 그리스(Thermal Grease)를 합한 두께는 50㎛-70㎛정도이므로 열의 방사율이 증가하게 된다.Therefore, even if the polymer is adhered to the high thermal release package having the above structure and thermal grease is applied to the heat sink, the thickness of the polymer and the thermal grease is about 50 μm-70 μm. Emissivity will increase.
따라서, 본 발명의 구조에 따르면, 리드 프레임 제작시 리드 프레임 뒷면에 폴리머로 코팅할 경우 종래의 고열방출 패키지에 제작시 사용하던 마이카(mica)에 비해 패키지 내부의 열 방출 능력이 증가하고 외부 히트 싱크와 조립시 열적 성능을 유지함과 동시에 공수가 절감하는 효과가 있다.Therefore, according to the structure of the present invention, when the lead frame is coated with a polymer on the back of the lead frame, the heat dissipation capacity inside the package is increased compared to the mica used in the conventional high heat dissipation package and the external heat sink While maintaining the thermal performance when assembling and at the same time has the effect of reducing the labor.
Claims (3)
Priority Applications (1)
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| KR1019960037866A KR19980019659A (en) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | High Thermal Emission Packager Insulated by Polymer |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1019960037866A KR19980019659A (en) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | High Thermal Emission Packager Insulated by Polymer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR19980019659A true KR19980019659A (en) | 1998-06-25 |
Family
ID=66322153
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019960037866A KR19980019659A (en) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | High Thermal Emission Packager Insulated by Polymer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19980019659A (en) |
-
1996
- 1996-09-02 KR KR1019960037866A patent/KR19980019659A/en not_active Application Discontinuation
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