KR19990034054A - Air-cavity plastic package with heat sink and manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 칩을 에어-캐버티(air-cavity;공기동공)에 위치하도록 봉지한 구조의 히트싱크를 갖는 에어-캐버티 플라스틱 패키지와 그 제조 방법에 관한 것으로서, 집적회로가 형성된 반도체 칩, 소정의 간격으로 배열되도록 형성된 복수의 리드를 갖는 리드 프레임, 리드의 내측 말단으로부터 소정의 거리에서 리드가 내재되도록 하여 에폭시계 성형 수지로 형성된 측벽, 그 측벽의 하단에 부착되어 있으며 그 상면에 반도체 칩이 부착된 히트싱크, 반도체 칩과 리드를 전기적으로 연결하는 도전성 금속선, 및 에어-캐버티가 형성되도록 측벽의 상단에 소정의 접착제로 부착되는 상부 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하며, 기존 패키지와 비교하여 두께를 동등 수준 또는 그 이하로 가져갈 수 있고 제조 원가를 절감시키며 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an air-cavity plastic package having a heat sink having a structure in which a semiconductor chip is enclosed in an air-cavity, and a method of manufacturing the same. A lead frame having a plurality of leads formed to be arranged at predetermined intervals, a sidewall formed of an epoxy-based molding resin so that the leads are embedded at a predetermined distance from an inner end of the lead, and attached to a lower end of the sidewall and having a semiconductor chip on the upper surface thereof The attached heat sink, a conductive metal wire for electrically connecting the semiconductor chip and the lead, and a top cover attached with a predetermined adhesive on the top of the side wall to form an air-cavity, compared with the existing package The thickness can be taken to the same level or less, reduce the manufacturing cost and greatly improve the reliability. Is effective.
Description
본 발명은 반도체 칩 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어-캐버티(air-cavity;공기동공)에 반도체 칩이 봉지된 구조의 에어-캐버티 플라스틱 패키지와 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor chip package, and more particularly, to an air-cavity plastic package having a structure in which a semiconductor chip is enclosed in an air-cavity (air cavity) and a method of manufacturing the same.
에어-캐버티 패키지 기술은 주로 고가의 세라믹 패키지로 상용화되어 있다. 이 기술은 반도체 칩의 표면에 응력이나 유전 간섭을 주지 않기 때문에 고주파 소자에 적절한 기법이다.Air-cavity package technology is commonly commercialized as expensive ceramic packages. This technique is suitable for high frequency devices because it does not cause stress or dielectric interference on the surface of the semiconductor chip.
이와 같은 구조를 갖는 기존의 세라믹 패키지는 고가의 패키지 제조 비용이 필요하였으나, 최근에는 동일한 구조를 갖고 있으면서 플라스틱 패키지를 응용한 에어-캐버티 플라스틱 패키지가 개발되어 있는 실정이다. 이 패키지는 최근 위성 방송, 위성 통신 등 무선 통신 기술의 상업적 수요가 급격히 확산됨에 따라 이의 핵심 부품인 갈륨비소 단일칩 고주판 집적회로(MMIC)를 저렴한 가격으로 상업화해야 한다는 요구가 높아지면서 주목받기 시작했다. 다음에 소개하는 에어-캐버티 플라스틱 패키지는 최근 시티아이(CTI)사가 개발한 패키지이다.Existing ceramic packages having such a structure require expensive package manufacturing costs, but recently, air-cavity plastic packages have been developed that have the same structure and apply plastic packages. This package is attracting attention as the demand for commercialization of its gallium arsenide single chip high-plate integrated circuit (MMIC), a key component, has increased due to the rapid spread of commercial demand for wireless communication technologies such as satellite broadcasting and satellite communication. did. The next air-cavity plastic package is the latest development from CTI.
도 1은 종래 기술에 의한 에어-캐버티 플라스틱 패키지의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing one embodiment of an air-cavity plastic package according to the prior art.
도 1을 참조하여 그 구조를 설명하기로 한다. 종래의 에어-캐버티 플라스틱 패키지(30)는 열전도성이 우수한 금속 재질로서 다이패드 역할을 하는 베이스 금속판(32) 상부에 반도체 칩(31)이 실장되고, 베이스 금속판(32) 가장자리의 상부에 절연성 접착제(34)로 부착되어 있는 리드(33)와 실장된 반도체 칩(31)이 전기적으로 연결된 상태에서 일반적인 플라스틱 패키지와 달리 세라믹 패키지처럼 리드 프레임의 리드(33) 상부에 플라스틱 재질의 덮개(37)를 에폭시(36)를 사용하여 부착하여 내부 공간(38;이하 "에어-캐버티"라 한다)을 봉지함으로써 반도체 칩(31)과 리드(33)간의 전기적인 연결부가 에어-캐버티(38)에 위치하는 구조이다.The structure thereof will be described with reference to FIG. 1. The conventional air-cavity plastic package 30 is a metal material having excellent thermal conductivity, and the semiconductor chip 31 is mounted on the base metal plate 32 serving as a die pad, and the insulation is formed on the edge of the base metal plate 32. Unlike the general plastic package in a state in which the lead 33 attached with the adhesive 34 and the mounted semiconductor chip 31 are electrically connected, the plastic cover 37 is formed on the lead 33 of the lead frame like a ceramic package. Is attached using epoxy 36 to encapsulate the interior space 38 (hereinafter referred to as “air-cavity”), so that an electrical connection between the semiconductor chip 31 and the lid 33 is provided in the air-cavity 38. It is a structure located in.
이와 같은 구조의 에어-캐버티 플라스틱 패키지는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다. 첫째, 패키지 두께가 기존의 플라스틱 패키지에 비해 두껍다. 둘째, 패키지 측면의 중앙부인 리드 돌출부분에서 봉합처리되기 때문에 습기 침투의 주 경로가되어 신뢰성이 저하된다. 셋째, 전하결합소자(Charge Coupled Device;CCD)등 패키지 상면이 유리 봉지되어야 하는 패키지에는 그 적용이 불가능하다.The air-cavity plastic package of such a structure has the following problems. First, the package thickness is thicker than conventional plastic packages. Secondly, since the seal is processed at the lead protrusion, which is the central portion of the package side, it becomes a main path for moisture penetration, thereby reducing reliability. Third, the package is not applicable to a package in which the upper surface of the package such as a charge coupled device (CCD) is to be glass encapsulated.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 개선함과 동시에 열특성을 향상시켜 패키지의 두께를 줄이고 신뢰성을 향상시키며 생산 비용을 절감를 실현할 수 있는 에어-캐버티 플라스틱 패키지와 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an air-cavity plastic package and a method of manufacturing the same, which can improve the above-described problems and improve thermal characteristics, thereby reducing the thickness of the package, improving reliability, and reducing the production cost. .
도 1은 종래 기술에 의한 에어-캐버티(air-cavity) 플라스틱 패키지의 일 실시예를 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view showing one embodiment of an air-cavity plastic package according to the prior art;
도 2는 본 발명에 의한 히트싱크(heatsink)를 갖는 에어-캐버티 플라스틱 패키지의 일 실시예를 나타낸 단면도,2 is a cross-sectional view showing one embodiment of an air-cavity plastic package having a heatsink according to the present invention;
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 의한 히트싱크를 갖는 에어-캐버티 플라스틱 패키지의 제조 공정도이다.3A to 3E are manufacturing process diagrams of an air-cavity plastic package having a heat sink according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10 ; 에어-캐버티 플라스틱 패키지10; Air-cavity plastic package
11 ; 반도체 칩 12 ; 다이패드11; Semiconductor chip 12; Die pad
13 ; 리드 15 ; 도전성 금속선13; Lead 15; Conductive metal wire
16 ; 접착재 17 ; 측벽16; Adhesive 17; Sidewall
18 ; 상부 덮개 19 ; 하부 덮개18; Top cover 19; Bottom cover
20 ; 내부 공간20; Interior space
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 히트싱크를 갖는 에어-캐버티 플라스틱 패키지는 집적회로가 형성된 반도체 칩, 소정의 간격으로 배열되도록 형성된 복수의 리드를 갖는 리드 프레임, 리드의 내측 말단으로부터 소정의 거리에서 리드가 내재되도록 하여 에폭시계 성형 수지로 형성된 측벽, 그 측벽의 하단에 부착되어 있으며 그 상면에 반도체 칩이 부착된 히트싱크, 반도체 칩과 리드를 전기적으로 연결하는 도전성 금속선, 및 에어-캐버티가 형성되도록 측벽의 상단에 소정의 접착제로 부착되는 상부 덮개를 포함하는 것을 특징으로 한다.An air-cavity plastic package having a heat sink according to the present invention for achieving the above object is a semiconductor chip in which an integrated circuit is formed, a lead frame having a plurality of leads formed to be arranged at predetermined intervals, and a predetermined distance from an inner end of the leads. A side wall formed of an epoxy-based molding resin, a heat sink having a semiconductor chip attached to an upper surface thereof, a conductive metal wire electrically connecting the semiconductor chip to the lead, and an air-cay It characterized in that it comprises a top cover attached to the top of the side wall with a predetermined adhesive so that the vertices are formed.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 히트싱크를 갖는 에어-캐버티 플라스틱 패키지 제조 방법은 소정의 간격으로 배열되도록 형성된 복수의 리드를 갖는 리드 프레임에서 그 리드의 와이어 본딩을 위한 영역의 외측에 리드를 중심으로 상하로 그 리드가 내재되도록 소정의 에폭시계 성형 수지로 측벽을 형성시키는 월 몰딩 단계, 측벽의 하단에 열전도성 재질의 히트싱크를 부착하는 단계, 집적회로가 형성된 반도체 칩을 히트싱크에 실장하는 칩 실장 단계, 실장된 반도체 칩과 리드를 전기적으로 연결하는 와이어 본딩 단계, 양측의 측벽 상단면에 소정의 접착재를 도포하는 접착제 도포 단계, 상부 덮개를 측벽의 상단에 부착하여 내부 공간을 밀폐시키는 봉지 단계, 및 측벽 외측으로 돌출된 리드를 소정의 형태로 절곡 성형하는 리드 성형 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for manufacturing an air-cavity plastic package having a heat sink according to the present invention for achieving the above object in the lead frame having a plurality of leads formed to be arranged at a predetermined interval outside the area for wire bonding of the leads; A wall molding step of forming a sidewall with a predetermined epoxy-based molding resin so that the lead is embedded up and down around the lead, attaching a heat sink made of a thermally conductive material to the bottom of the sidewall, and heat-sink the semiconductor chip on which the integrated circuit is formed. A chip mounting step for mounting on the wire, a wire bonding step for electrically connecting the mounted semiconductor chip and the lead, an adhesive applying step for applying a predetermined adhesive material to the upper side surfaces of the sidewalls on both sides, and an upper cover attached to the upper side of the sidewall to form an internal space. Encapsulation step for sealing, and lead properties for bending molding the lead protruding out of the side wall into a predetermined shape Characterized in that it comprises the steps:
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 히트싱크를 갖는 에어-캐버티 플라스틱 패키지와 그 제조 방법을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, an air-cavity plastic package having a heat sink and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 에어-캐버티 플라스틱 패키지의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an embodiment of an air-cavity plastic package according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 히트싱크(12)를 갖는 에어-캐버티 플라스틱 패키지(10)는 반도체 칩(11)이 탑재되는 히트싱크(12)의 가장자리 상면에 리드를 소정의 위치에서 내재하는 측벽(17)의 하단이 부착되고 내부에 에어-캐버티(20)를 갖도록 상부 덮개(18)로 봉지되어 있는 구조이다.Referring to FIG. 2, the air-cavity plastic package 10 having the heat sink 12 according to the present invention has a lead at a predetermined position on an upper surface of the edge of the heat sink 12 on which the semiconductor chip 11 is mounted. The lower end of the intrinsic sidewall 17 is attached and sealed with the upper cover 18 so as to have the air-cavity 20 therein.
리드(13)들 중심으로 상하로 리드(13)를 내재하도록 하여 형성된 일체형의 측벽(17)은 리드(13)의 와이어 본딩된 부분의 외측에 형성된다. 이 측벽(17)은 에폭시계 성형 수지 재질이다.An integral sidewall 17 formed by embedding the lead 13 up and down about the leads 13 is formed outside the wire bonded portion of the lead 13. The side wall 17 is made of epoxy-based molded resin.
에어-캐버티(20)에 위치한 반도체 칩(11)과 리드(13)는 금선과 같은 전도성 금속선(15)에 의한 와이어 본딩(wire bonding)에 의해 전기적인 연결을 이룬다.The semiconductor chip 11 and the lead 13 positioned in the air-cavity 20 are electrically connected by wire bonding by a conductive metal wire 15 such as a gold wire.
그리고, 측벽(17)의 하단에 부착된 히트싱크(12)는 열전도성이 우수한 금속 재질로서 반도체 칩(11)으로부터 발생된 열을 전달받아 외부로 방열시키게 된다.The heat sink 12 attached to the lower end of the side wall 17 is a metal material having excellent thermal conductivity, and receives heat generated from the semiconductor chip 11 to radiate heat to the outside.
측벽(17)의 상단에는 에어-캐버티(20)가 형성되도록 상부 덮개(18)가 수지 성분의 접착제(16)에 의해 부착되어 있다.The upper lid 18 is attached by the adhesive 16 of the resin component so that the air-cavity 20 is formed at the upper end of the side wall 17.
그리고, 측벽(17)의 외측으로 돌출된 리드 부분은 실장에 적합한 형태로 절곡되어 있다.And the lead part which protruded outward of the side wall 17 is bent in the form suitable for mounting.
이와 같은 구조의 에어-캐버티 플라스틱 패키지는 봉합 부분이 패키지의 측면부 중앙이 아닌 측면 상단과 하단이 되기 때문에 종래보다 습기에 대하여 강하다. 그리고, 상부 덮개가 측벽과 일체형이 아니기 때문에 유리 봉지되어야 하는 전하결합소자에도 그 적용이 가능하다. 또한, 리드를 내재하도록 하는 몰딩에 의해 형성된 측벽으로 인하여 종래의 패키지보다 두께가 감소된다. 더욱이 반도체 칩이 실장된 히트싱크에 의해 내부에서 발생된 열이 냉각되므로 열특성이 매우 향상될 수 있다.The air-cavity plastic package of such a structure is stronger against moisture than the conventional one because the sealing portion becomes the top and bottom of the side rather than the center of the side of the package. In addition, since the top cover is not integral with the side wall, the present invention can be applied to a charge coupled device that must be glass encapsulated. In addition, the sidewalls formed by the moldings incorporating the leads reduce thickness than conventional packages. In addition, since heat generated inside is cooled by the heat sink in which the semiconductor chip is mounted, thermal characteristics may be greatly improved.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 의한 에어-캐버티 플라스틱 패키지의 제조 공정도이다.3a to 3e is a manufacturing process of the air-cavity plastic package according to the present invention.
제 1단계로 도 3a에 도시된 바와 같이 소정의 간격으로 배열되도록 형성된 복수의 리드(13)를 갖는 리드 프레임에서 그 리드(13)의 와이어 본딩을 위한 영역의 외측에 리드를 중심으로 상하로 그 리드가 내재되도록 소정의 에폭시계 성형 수지로 측벽(17)을 형성시키는 월 몰딩 단계를 진행한다.In a lead frame having a plurality of leads 13 formed so as to be arranged at predetermined intervals as shown in FIG. 3A in the first step, the leads may be positioned up and down about the outside of an area for wire bonding of the leads 13. The wall molding step of forming the sidewall 17 with a predetermined epoxy-based molding resin is performed so that the lead is embedded.
제 2단계로, 측벽의 하단에 열전도성 재질의 히트싱크(12)를 부착한다.In the second step, a heat sink 12 made of a thermally conductive material is attached to the lower end of the side wall.
제 3단계로, 도 3b에서와 같이 집적회로가 형성된 반도체 칩(11)을 상기 히트싱크(12)에 실장한다.In a third step, as shown in FIG. 3B, a semiconductor chip 11 having an integrated circuit is mounted on the heat sink 12.
제 4단계로, 도 3c에서와 같이 반도체 칩(11)과 리드(13)의 내측 말단의 상면을 금선과 같은 도전성 금속선(15)으로 와이어 본딩하여 전기적으로 연결시킨다. 측벽(17)의 상단이 도전성 금속선(15)의 가장 높은 곳 보다 높은 위치에 있게 된다.In a fourth step, as shown in FIG. 3C, the upper surface of the inner end of the semiconductor chip 11 and the lead 13 is wire-bonded with a conductive metal wire 15 such as a gold wire to be electrically connected thereto. The upper end of the side wall 17 is at a position higher than the highest point of the conductive metal line 15.
제 5단계로, 도 3d에서와 같이 측벽(17) 상단면에 접착제(16)를 도포한다. 접착제(16)로 사용되는 재료는 일반적으로 반도체 조립 공정에 사용되는 수지 성분의 접착제가 사용될 수 있으며, 저가의 열가소성 수지를 사용하면 생산원가 측면에서 유리하다.In a fifth step, the adhesive 16 is applied to the top surface of the side wall 17 as in FIG. 3D. As the material used for the adhesive 16, an adhesive of a resin component generally used in a semiconductor assembly process may be used, and inexpensive thermoplastic resins are advantageous in terms of production cost.
제 6단계로, 도 3e에서와 같이 상부 덮개(19)를 에어-캐버티(20)가 형성되도록 측벽(17)의 말단부에 도포되어 있는 접착제(16)와 상부 덮개(18)를 부착시켜 봉지한다. 상부 덮개(18)와 하부 덮개(19)가 부착되어 다이패드(12)에 실장된 반도체 칩(11)은 에어-캐버티(20)를 갖게 된다.In the sixth step, as shown in FIG. 3E, the top cover 19 is sealed by attaching the adhesive 16 and the top cover 18 applied to the distal end of the side wall 17 so that the air-cavity 20 is formed. do. The upper cover 18 and the lower cover 19 are attached so that the semiconductor chip 11 mounted on the die pad 12 has an air-cavity 20.
제 7단계로, 측벽(17)으로부터 돌출된 부분의 리드(13)를 실장에 적합한 형태로 절곡시키면 도 2와 같은 에어-캐버티 플라스틱 패키지(10)가 완성된다.In a seventh step, the lead 13 of the portion protruding from the side wall 17 is bent in a form suitable for mounting, thereby completing the air-cavity plastic package 10 as shown in FIG. 2.
본 발명에 의한 에어-캐버티 플라스틱 패키지는 상기 소개한 실시예에 국한되지 않고 리드 온 칩(LOC;Lead On Chip) 패키지등 본 발명의 중심 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형 실시가 가능하다.The air-cavity plastic package according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be modified without departing from the spirit of the present invention, such as a lead on chip (LOC) package.
따라서 본 발명에 의한 히트싱크를 갖는 에어-캐버티 플라스틱 패키지와 그 제조 방법에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.Therefore, according to the air-cavity plastic package having a heat sink according to the present invention and a manufacturing method thereof, the following effects can be obtained.
첫째, 리드를 측면 중앙부에서 내재하도록 측벽이 형성되기 때문에 기존 패키지와 비교하여 두께를 동등 수준 또는 그 이하로 가져갈 수 있다.First, the sidewalls are formed so that the leads are embedded in the lateral central portion, so that the thickness can be brought to the same level or less compared to the existing package.
둘째, 접착제가 사용된 봉합부가 패키지 측면 중앙부가 아닌 측면 상단과 하단에 형성됨으로 기존의 에어-캐버티 플라스틱 패키지에 비해 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.Second, since the sealant using the adhesive is formed on the upper side and the lower side of the package rather than the center side of the package, reliability can be greatly improved compared to the conventional air-cavity plastic package.
셋째, 전하 결합 소자 등과 같이 상부면에 유리 봉지되어야 하는 패키지에 적용될 수 있는 등 융통성 있는 제품의 적용이 가능하다.Third, it is possible to apply a flexible product, such as can be applied to a package that should be glass encapsulated on the upper surface such as a charge coupled device.
넷째, 상부 덮개의 부착에 사용되는 접착재로 저가의 열가소성 수지등을 사용할 수 있어서 원가 절감 및 측벽과의 접착력을 증가시킬 수 있다.Fourth, inexpensive thermoplastic resins and the like can be used as the adhesive used to attach the top cover, thereby reducing cost and increasing adhesion to the side walls.
다섯째, 패키지 내부의 열을 히트싱크를 방열에 의하여 패키지 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Fifth, it is possible to improve the package reliability by heat dissipating heat sink inside the package.
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| KR1019970055533A KR19990034054A (en) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | Air-cavity plastic package with heat sink and manufacturing method |
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| KR (1) | KR19990034054A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7429791B2 (en) | 2000-08-31 | 2008-09-30 | Nec Corporation | Semiconductor device in a resin sealed package with a radiating plate and manufacturing method thereof |
-
1997
- 1997-10-28 KR KR1019970055533A patent/KR19990034054A/en not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7429791B2 (en) | 2000-08-31 | 2008-09-30 | Nec Corporation | Semiconductor device in a resin sealed package with a radiating plate and manufacturing method thereof |
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