KR19980084770A - 멀티칩 패키지의 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트 제조방법 - Google Patents

Abstract

멀티칩 패키지용 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트를 제조하기 위해 소정량의 에폭시 몰딩 컴파운드 타블렛을 프리베이크하고, 가압하면서 소정 두께의 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트 원형을 큐어링한 후, 이를 예열시키고 경화시킨다. 이후 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트 원형을 소정의 크기로 소오잉하여 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트를 제조한다. 이에 따라 낮은 제조비용으로 생산해낼 수 있고, 기존의 생산설비를 그대로 이용하여 제조할 수 있는 이점을 갖는다.

Description

멀티칩 패키지의 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트 제조방법

본 발명은 멀티칩 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 MOSFET과 제어 IC가 하나로 통합된 멀티칩 패키지에서 제어 IC를 리드프레임에 부착할 때 충분한 절연내압을 확보하도록 리드프레임과 제어 IC사이에 개재되는 EMC(Epoxy molding compound) 플레이트의 제조방법에 관한 것이다.

전자 제품의 경량 박형화에 따라 반도체 부품수를 줄이거나 고밀도 실장 패키지를 개발하려는 추세가 계속되고 있다. SMPS(Switching Mode Power Supply)도 그 중의 한 가지 방법으로써, 동작시에 전력량과 발열량이 많은 반도체 소자, 즉 파워 트랜지스터로 사용되는 MOSFET와 이를 제어하기 위한 제어 IC를 하나의 패키지에 함께 통합시켜 밀봉하는 것이다.

이를 위해서는 첫째, 스위칭 소자(MOSFET)와 제어 IC를 패키지내의 와이어 본딩으로 커뮤니케이션될 수 있도록 설계를 보완하고, 둘째, 주변부품의 기능을 제어 IC에 삽입할 수 있도록 설계보완을 해야 하며, 셋째, 스위칭 소자와 제어 IC가 하나의 패키지내에 탑재되도록 패키지를 개발해야 한다.

특히, 패키지 개발에 있어서, 제어 IC는 스위칭 소자인 MOSFET의 드레인과의 단락을 방지하기 위해 절연 접착제를 사용해야 한다.

종래에 절연성 접착제의 절연내압을 향상시키기 위하여 여러 가지 방법이 제안되어 왔다.

도 1은 종래의 멀티칩 패키지의 일실시예를 나타내는 단면도로서, 도시된 바와 같이, 제어 IC(1)의 후면(back side)에는 질화막(Si_XN_Y)(8)이 일정 두께로 증착되어 있다. 두께는 대략 2 ∼ 5 ㎛ 정도가 바람직하다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 우선 웨이퍼 상태에서 웨이퍼의 후면에, 예를 들어, Si₃N₄를 2 ∼ 5 ㎛ 정도의 두께로 질화막을 도포한다. 통상 1회 도포시마다 보통 1 ㎛ 정도의 두께를 갖기 때문에 원하는 두께만큼 도포횟수를 가감한다. 다음에 이 웨이퍼로부터 개별 제어 IC(1)로 절단한 후 다이 패드(5)상에 절연 에폭시 접착제를 이용하여 부착한다. 이어서 MOSFET(2)를 솔더 접착제로 부착하고, IC간 인너리드와의 사이에 금속 와이어로 와이어 본딩을 한 후 몰딩, 트리밍 공정을 거쳐 패키지를 완성한다.

그러나 이와 같이 웨이퍼의 후면에 절연물질을 도포하는 구성에서 도포두께를 두껍게 하지 못하는 문제점이 있으며, 칩을 소오잉(sawing)하는 경우에는 칩의 측면에 절연물질이 묻지 않아 절연내압이 취약해지는 문제점이 있다.

도 2는 종래의 멀티칩 패키지의 일실시예를 나타내는 단면도로서, 도시된 바와 같이, 리드프레임의 다이 패드(5) 위에는 MOSFET 또는 바이폴라 IC 등과 같은 전력 IC(2)와 제어 IC(1)가 놓여진다. 이때 전력 IC(2)는 통상 후면(back side) 자체가 드레인으로 사용되기 때문에 도전성의 솔더 접착제(4)에 의해 다이 패드(5)에 부착되며, 반면에 제어 IC(1)는 다이 패드(5)와 전기적으로 분리될 필요가 있기 때문에 절연성 에폭시 접착제(3)에 의해 다이 패드(5)에 부착된다. 이때, 제어 IC(1)를 다이 패드(5)에 부착하는 접착제에는 고형의 절연성 비드(9)가 첨가되어 있다. 이러한 고형의 절연성 비드에 의해 에폭시 접착제의 두께가 정밀하게 조절될 수 있기 때문에 필요로 하는 절연내압을 갖는 두께로 조절이 가능하다.

그러나 이러한 구성에서는 비드의 재료로서 고온에서 높은 절연내압을 갖는 물질을 제조하는 것이 어렵고 보이드(void)없는 구형의 비드를 만드는 것이 용이하지 않다는 문제점이 있으며, 또한 다이 어태치시 다이 콜렛의 하중에 의해 비드가 쉽게 깨지고 고온 및 고압에서 장시간 에이징을 진행하는 경우 비드가 깨져 절연파괴현상이 발생한다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명자는 다른 명칭으로 제출된 출원에서 이와 같은 문제점을 제거하기 위해서는 다이 패드와 제어 IC 사이에 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트를 삽입한 구조를 취해야 한다고 설명하였다.

본 발명은 멀티칩 패키지에 충분한 절연내압을 보장할 수 있도록 하기 위해 상기 출원에서 설명한 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트를 제조하는 방법을 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 종래의 멀티칩 패키지의 일실시예를 나타내는 단면도이고,

도 2는 종래의 멀티칩 패키지의 다른 실시예를 나타내는 단면도이고,

도 3은 본 발명의 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트를 사용한 멀티칩 패키지의 단면도이고,

도 4는 본 발명의 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트를 제작하기 위한 순서를 나타내는 플로우챠트이고,

도 5는 본 발명의 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트를 제작하기 위한 장치를 나타내는 구조도이다.

본 발명에 따르면, 소정량의 에폭시 몰딩 컴파운드 타블렛을 프리베이크하는 단계와, 다이를 이용하여 타블렛을 가압하면서 소정 두께의 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트 원형을 큐어링하는 단계와, 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트 원형을 예열시키는 단계와, 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트 원형을 경화시키는 단계와, 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트 원형을 소정의 크기로 소오잉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트의 제조방법이 개시된다.

바람직하게, 큐어링은 170℃의 온도에서 60∼130초 동안 행해진다.

또한 바람직하게, 예열은 70∼130℃에서 30∼90초 동안 행해지고, 경화는 170∼180℃에서 3∼5 시간정도 행해진다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다. 우선, 이해를 돕기 위해 본 발명자의 다른 출원에 기재된 멀티칩 패키지에 대해 간략하게 설명한다. 도 3은 본 발명의 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트를 사용한 멀티칩 패키지의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트를 제작하기 위한 순서를 나타내는 플로우챠트이며, 도 5는 본 발명의 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트를 제작하는데 사용되는 금형을 나타내는 구조도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 리드프레임의 다이 패드(5) 위에는 MOSFET 또는 바이폴라 IC 등과 같은 전력 IC(2)가 실장되고 타측에는 EMC 플레이트(6)를 개재하여 제어 IC(1)가 실장된다. 이를 구체적으로 설명하면, MOSFET(2)은 도전성의 솔더 접착제(4)에 의해 다이 패드(5)상의 일측에 부착되어 있다. EMC수지를 몰딩하여 얇은 두께, 예를 들어 0.3 ㎜정도로 제작된 EMC 플레이트(6)가 EMC 플레이트용 접착제(8)를 이용하여 다이 패드(5)상의 타측에 부착되어 있다. 이때 EMC 플레이트(6)의 크기는 제어 IC(1)보다 약간 더 크며, EMC 플레이트용 접착제(8)는 통상 에폭시 또는 폴리이미드계의 절연성 접착제이다. 또한 제어 IC(1)는 에폭시 절연성 접착제(3)를 개재하여 EMC 플레이트(6)상에 부착된다. 이후 MOSFET(2)과 제어 IC(1)는 와이어(10)로 본딩되며 몰딩 및 트리밍 공정을 거쳐 멀티칩 패키지가 완성된다.

이하 도 4 및 도 5를 참조하여 EMC 플레이트의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

먼저 원하는 두께 및 직경의 EMC 플레이트 원형을 만들기 위해 상기 두께 및 직경을 고려한 소정량의 타블렛(tablet)을 전자레인지등을 이용하여 약 1분정도 프리베이크한다(S100). 타블렛의 중량은, 예를 들어, 4인치 300㎛ 두께로 EMC 플레이트를 제조할 경우에는 대략 3.2∼3.8 그램이 적절하다. 또한 바람직하게 타블렛은 다이 어태치시에 픽업을 용이하게 하기 위해 흰색 착색제를 이용할 수 있다.

이어 타블렛을 금형의 하부다이(14)상에 형성된 타블렛 삽입용 그루우브(15)위에 올려놓고 상·하부다이(13, 14)를 가압하여 큐어링시킨다(S110). 이때 큐어링조건은 일례로 170℃의 온도에서 시간은 60∼130초 정도이다. 도 5에 도시된 것처럼 히터(14)가 내장된 하부다이(14)의 중앙에는 가동다이(19)가 스프링(16)에 의해 지지되어 평시에는 가동다이(19)의 표면과 하부다이(14)의 표면이 일치하며, 타블렛을 놓고 가압하게 되면 가동다이(19)가 하부로 밀려나면서 가동다이(19) 표면과 하부다이(14) 측면으로 이루어지는 타블렛 삽입용 그루우브(15)가 형성되고 타블렛은 이 그루우브에 삽입된다. 가압을 해제하게 되면, 스프링(16)에 의해 가동다이(19)가 상부로 이동하므로서 EMC 플레이트 원형이 하부다이(14) 밖으로 인출된다. 미설명 부호 17, 18은 각각 상부다이 및 하부다이 고정용 베이스이고, 20은 포스트, 13은 상부다이내에 내장된 히터이다.

다음에 EMC 플레이트 원형을 예열히터에 70∼130℃에서 30∼90초 동안 보관한 후 꺼낸다(S120). 따라서 EMC 플레이트 원형이 서서히 냉각되기 때문에 휨(warpage)이 발생하기 않는다. 이와 같이, 제작되는 EMC 플레이트 원형의 두께는 바람직하게 300㎛ 정도이고, 직경은 4인치 정도이다.

이어 EMC 플레이트 원형을 170∼180℃에서 3∼5 시간정도 경화시킨다(S130).

다음에 EMC 플레이트 원형이면에 웨이퍼와 같은 형상의 익스팬딩 테이프(expanding tape)를 부착한 후, EMC 플레이트 원형을 소정의 크기로 소오잉한다(S140). 이때, 소오잉되는 EMC 플레이트의 크기는 제어 IC보다 약간 크게 한다.

이와 같이 제작된 EMC 플레이트(6)는 상기한 바와 같이 패키지를 조립하는 공정중에 기존의 다이본더를 이용하여 다이 패드로 이송되어 부착된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 멀티칩 패키지의 다이 패드상에 제어 IC를 부착하는데 있어 다이 패드와 제어 IC간의 절연을 위해 사용되는 EMC 플레이트를 낮은 제조비용으로 생산해낼 수 있다. 또한, 기존의 생산설비를 그대로 이용하여 제조할 수 있는 이점을 갖는다.

Claims (4)

1. 소정량의 에폭시 몰딩 컴파운드 타블렛을 프리베이크하는 단계와;

   다이를 이용하여 상기 타블렛을 가압하면서 소정 두께의 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트 원형을 큐어링하는 단계와;

   상기 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트 원형을 예열시키는 단계와;

   상기 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트 원형을 경화시키는 단계와;

   에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트 원형을 소정의 크기로 소오잉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 큐어링은 170℃의 온도에서 60∼130초 동안 행해지는 것을 특징으로 하는 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 예열은 70∼130℃에서 30∼90초 동안 행해지는 것을 특징으로 하는 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 경화는 170∼180℃에서 3∼5 시간정도 행해지는 것을 특징으로 하는 에폭시 몰딩 컴파운드 플레이트의 제조방법.