KR19990070084A - 반도체 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 몰딩 공정이 진행될 경우 지지핀에 의해 가압되는 리드 프레임의 연장부의 소정 영역에 절연막을 기 형성한 다음, 다이 본딩 공정 등의 반도체 패키지 제조 공정을 진행함으로서, 종래에 몰딩 공정을 진행한 다음 형성된 리드 프레임 표출홈에 수작업으로 절연물질을 포팅하던 공정보다 작업효율이 향상된다.

Description

반도체 패키지 및 그 제조 방법

본 발명은 반도체 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 몰딩수지 외부로 표출되는 리드 프레임의 소정 영역에 절연막을 기 형성하여 몰딩 공정 완료 후에 리드 프레임의 표출영역이 몰딩수지 외부로 표출되는 것을 방지할 수 있도록 한 반도체 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 전자기기와 정보기기의 메모리용량이 대량화함에 따라 디램(DRAM)과 에스램(SRAM)과 같은 반도체 메모리 소자는 고집적화되면서 칩사이즈가 점점 증대하고 있는 반면에, 반도체 칩을 내장하는 패키지는 전자기기와 정보기기의 경량화 추세에 맞추어 경박단소화되고, 고신뢰성이 더욱 요구되고 있다.

하지만, 경박단소화 및 경량화되는 패키지에 고집적화된 반도체 칩이 적용됨으로서 고집적화된 반도체 칩으로부터 다량의 열이 발생하기 때문에 이 다량의 열을 효율적으로 발산시키기 위해 반도체 칩이 부착되는 다이 패드를 히트싱크로 이용할 수 있도록 다이 패드의 저면이 몰딩수지 외측으로 표출된다.

한편, 실장을 용이하게 할 수 있도록 아웃 리드를 제외한 리드 프레임의 전체를 모두 밀봉하기도 하는데, 이때에는 다이 패드가 몰딩수지 외부로 노출될 때보다 열방출 특성이 저하되는 단점이 있었다.

이렇게 완전 밀봉된 타입의 반도체 패키지의 열방출 특성은 리드 프레임의 재질 및 외형 설계, 몰딩수지의 열전도도, 다이 패드의 하부면을 밀봉하는 몰딩수지의 밀봉 두께 등과 관련된다.

특히, 다이 패드의 하부면을 밀봉하는 몰딩수지의 밀봉 두께는 열방출 특성을 일정하게 유지하는 중요한 변수로 작용한다.

다이 패드의 하부면을 밀봉하는 몰딩수지의 밀봉 두께를 일정하게 유지시키기 위해서 리드 프레임의 수평상태를 관리하며, 상부 방향으로 휘는 것을 방지할 수 있도록 리드 프레임의 소정 영역을 지지핀이 지지한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 다이 패드(미도시)의 상부면에 반도체 칩(미도시)이 부착되고, 반도체 칩의 본딩 패드(미도시)와 이너리드(미도시)가 도전성 와이어(미도시)에 의해 전기적으로 연결되고, 먼지 및 이물질 등의 외부환경으로부터 다이 패드, 반도체 칩, 도전성 와이어에 몰딩수지(11)가 몰딩되고, 이너리드로부터 연장되어 몰딩수지(11)의 일측단부로 아웃리드(13)가 소정 길이 돌출되며. 아웃리드(13)와 대응되는 몰딩수지(11)의 타측단부 영역에 소정 직경을 갖는 락킹홀(locking hole; 12)이 형성되고, 락킹홀(12)에 인접한 몰딩수지(11) 영역에 소정 직경을 갖는 리드 프레임 표출홈(14)이 형성되어 있는 구조로 이루어진 반도체 패키지(10)가 위치해 있다.

리드 프레임 표출홈(14)을 통해 리드 프레임의 소정 영역이 몰딩수지(11) 외부로 표출되어 있는 상태이다.

이와 같은 구조의 반도체 패키지(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 락킹홀(12)을 통한 결합나사(16)에 의해 외부 방열판(15)과 나사결합된다.

이렇게 외부 방열판(15)과 반도체 패키지(10)가 결합되는 이유는 반도체 패키지(10)로부터 발생되는 고열의 방출률을 높일 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 도 1, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기에서 언급한 반도체 패키지(10)의 리드 프레임 표출홈(14)에는 몰딩수지(11)의 외부로 리드 프레임(19)의 소정 영역이 표출되는 것을 방지하여 절연상태가 될 수 있도록 절연물질(17)이 포팅(potting)되어 있다.

이때, 절연물질(17)은 작업자의 수작업에 의해 리드 프레임 표출홈(14)에 포팅되거나, 자동화설비에 의해 자동으로 포팅된다.

그러나, 자동화설비를 이용하여 절연물질 포팅 공정을 진행할 경우, 몰딩수지에 형성된 매우 작은 리드 프레임 표출홈에 일정량의 절연물질을 포팅하기 때문에 대체적으로 공정 진행 속도가 감소되고, 이로 인해 작업 효율이 저하되는 문제점이 발생하였다.

또한, 숙력된 작업자가 수작업으로 리드 프레임 표출홈에 절연물질을 포팅할 경우, 이 또한 작업자의 수작업으로 인해 작업 진행 속도가 감소되어 작업 효율이 저하되는 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 리드 프레임 표출홈에 절연물질을 포팅함으로서 작업효율이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 하는데 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 반도체 패키지를 개략적으로 나타낸 측면도.

도 2는 종래의 기술에 의한 반도체 패키지에 외부 방열판이 결합된 상태를 개략적으로 나타낸 평면도.

도 3은 종래의 기술에 의한 반도체 패키지의 리드 프레임 표출홈 영역을 절개한 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리드 프레임을 개략적으로 나타낸 평면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지를 개략적으로 나타낸 평면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지를 개략적으로 나타낸 측면도 및 리드 프레임 표출홈 영역을 절개한 확대단면도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지를 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 흐름도.

이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일측면에 따르면, 반도체 패키지는 다이 패드와, 몰딩공정을 진행할 경우, 지지핀이 가압하는 다이 패드의 일측단부로부터 연장된 영역에 형성된 절연막과, 다이 패드상에 탑재된 반도체 칩과, 반도체 칩의 본딩 패드와 전기적으로 연결된 내부리드와, 내부리드와 일체로 연결된 외부리드와, 외부리드와 지지핀이 가압하는 절연막의 소정 영역을 제외한 부분에 봉지된 몰딩수지로 이루어진 것을 특징으로 한다.

절연막은 폴리이미드 재질로 이루어지며, 바람직하게 베이스 필름층과 접착제층으로 이루어진다.

베이스 필름층은 유리전이온도가 500℃ 이상이며 절연내압이 5000V/mil 정도인 울트라하이 히트 레지스턴스 폴리이미드(ultra-high heat resistance polyimide)으로 이루어지는 것이 바람직하며, 접착제층은 접착력이 우수한 서머플라스틱 폴리이미드(thermoplastic polyimide)로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 반도체 패키지 제조 공정은 이너리드와, 아웃리드, 다이 패드, 상기 다이 패드로부터 소정 길이 연장된 연장부 등을 구비한 리드 프레임을 준비하는 단계와, 몰딩공정을 진행할 때, 지지핀에 의해 가압되는 상기 연장부의 소정 영역에 절연막을 형성하는 단계와, 다이 패드상에 반도체 칩을 부착하는 단계와, 반도체 칩의 본딩 패드와 이너리드에 도전성 와이어를 전기적으로 연결하는 단계와, 지지핀이 절연막의 상부면 소정 영역을 가압한 상태에서, 아웃리드를 제외한 영역을 성형수지로 봉지하는 단계와, 댐바를 절단하고 아웃리드를 절단하고 소정 형상으로 굴곡하는 단계를 포함한다.

통상 절연막은 200 ~ 300℃ 정도의 온도에서 열압착에 의해 부착된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 리드 프레임(30)은 반도체 칩(미도시)을 부착하여 지지하는 다이 패드(31)와, 다이 패드(31)의 일측단부로부터 소정 길이 연장된 연장부(32)에 결합나사(미도시)를 체결할 수 있도록 형성된 락킹홀(33)과, 몰딩 공정을 진행할 경우, 지지핀(미도시)이 가압하는 락킹홀(33)과 인접하는 연장부(32)의 소정 영역에 형성된 절연막(34)과, 다이 패드(31)의 타측단부로부터 소정 길이 연장된 연결바(37)와, 다이 패드(31)의 타측단부로부터 소정 간격 이격되고 연결바(37)로부터 소정 간격 반복적으로 이격 배치되며 댐바(38)에 의해 연결바(37)에 관련하여 상호 연결되는 리드(39)들 이루어진다.

리드(39)는 댐바(38)를 기준으로 도전성 와이어(미도시)와 와이어 본딩되는 이너리드(39a)와 인쇄회로기판(미도시)에 실장되는 아웃리드(39b)로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 절연막(34)은 폴리이미드(polyimide) 재질로 베이스 필름층(36)과 접착제층(35)으로 이루어진다.

베이스 필름층(36)은 수백 볼트(volt)의 고전압과 높은 온도에서 결딜 수 있는 재질로, 예를 들어, 유리전이온도가 500℃ 이상이며 절연내압이 5000V/mil 정도인 울트라하이 히트 레지스턴스 폴리이미드(ultra-high heat resistance polyimide)가 사용되고, 접착제층(35)은 접착력이 우수한 재질로, 예를 들어, 서머플라스틱 폴리이미드(thermoplastic polyimide)가 사용된다.

이와 같은 구조로 이루어진 리드 프레임을 사용하여 반도체 패키지를 제조하는 공정들 중에서 몰딩 공정을 진행할 경우, 지지핀이 가압하는 리드 프레임의 연장부의 소정 영역에 절연막을 기 형성함으로서, 몰딩 공정 진행후에 발생되는 리드 프레임 표출홈에 절연물질을 포팅하는 까다로운 공정을 진행하지 않기 때문에, 작업효율이 향상된다.

이와 같은 구조의 리드 프레임을 사용하여 제조된 반도체 패키지를 살펴보면, 도 4, 도 5에 도시된 바와 같이, 반도체 패키지(40)는 다이 패드(31)의 상부면에 반도체 칩(미도시)이 부착되고, 반도체 칩의 본딩 패드(미도시)와 이너리드(39a)가 도전성 와이어(미도시)에 의해 전기적으로 연결되고, 먼지 및 이물질 등의 외부환경으로부터 보호하기 위해 다이 패드(31), 반도체 칩, 도전성 와이어, 연장부(32)에 몰딩수지(41)가 몰딩되고, 이너리드(39a)로부터 연장되어 몰딩수지(41)의 일측단부로 아웃리드(39b)가 소정 길이 돌출되며, 아웃리드(39b)와 대응되는 몰딩수지(41)의 타측단부 영역에 소정 직경을 갖는 락킹홀(locking hole; 33)이 형성되고, 락킹홀(33)에 인접한 몰딩수지(41) 영역에 소정 직경을 갖는 리드 프레임 표출홈(44)이 형성되고, 리드 프레임 표출홈(44)과 대응되는 연장부(32)의 소정 영역에 리드 프레임 표출홈(44)의 단면적을 커버하는 절연막(34)이 형성된 구조로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 절연막(34)의 접착제층(35)은 리드 프레임의 연장부(32)에 부착되며, 절연막(34)의 베이스 필름층(36)은 리드 프레임 표출홈(44)의 단면적을 커버한다.

이와 같이 절연막으로 리드 프레임 표출홈의 단면적을 커버함으로서 몰딩수지의 외부 공기와 몰딩수지내의 리드 프레임은 절연상태가 된다.

이와 같은 구조의 반도체 패키지를 제조하기 위해서는 하기에서 설명하는 공정 과정을 거치게 된다.

이하, 도 4, 도 5, 도 7를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 과정을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기에서 설명한 바와 같이, 반도체 칩(미도시)을 부착하는 다이 패드(31)와, 다이 패드(31)의 일측단부로부터 소정 길이 연장된 연장부(32)에 결합나사를 체결할 수 있도록 형성된 락킹홀(33)과, 다이 패드(31)의 타측단부로부터 소정 길이 연장된 연결바(37)와, 다이 패드(31)의 타측단부로부터 소정 간격 이격되고 연결바(37)로부터 소정 간격 반복적으로 이격 배치되며 댐바(38)에 의해 연결바(37)에 관련하여 상호 연결되는 리드(39)들로 이루어진 리드 프레임(30)을 준비한다.(S100)

준비된 리드 프레임(30)의 연장부(32)의 소정 영역, 즉, 몰딩 공정을 진행할 경우, 지지핀(미도시)이 가압하는 연장부(32)의 소정 영역에 지지핀의 가압단부의 단면적보다 큰 절연막(34)을 부착한다.(S110)

이때, 절연막(34)은 200 ~ 300℃ 정도의 온도에서 열압착에 의해 지지핀이 가압하는 연장부(32)의 소정 영역에 부착된다.

이어서, 반도체 칩이 리드 프레임(30)의 다이 패드(31)상에 접착제를 개재하여 부착되는 다이 본딩 공정이 진행된다.(S120)

다이 본딩 공정을 진행한 다음, 반도체 칩의 본딩 패드와 리드 프레임의 이너리드(39a)를 도전성 와이어로 전기적으로 연결하는 와이어 본딩 공정이 진행된다.(S130)

와이어 본딩 공정이 진행된 다음, 지지핀이 절연막(34)의 상부면 소정 영역을 가압한 상태에서, 먼지, 이물질, 습기 등의 외부환경으로부터 보호할 수 있도록 반도체 칩, 도전성 와이어, 이너리드(39a), 다이 패드(31)를 몰딩수지로 봉지하는 몰딩 공정이 진행된다.

몰딩 공정이 진행된 다음, 댐바(38)를 절단하고, 아웃리드(39b)를 절단하고 굴곡하여 소정 형상으로 형성하는 트림/폼 공정이 진행된다.

이와 같이 종래에 몰딩 공정을 완료한 다음, 리드 프레임 표출홈에 절연물질을 포팅하던 것에 대신에, 지지핀이 가압하는 리드 프레임의 연장부의 소정 영역에 절연막을 기 부착한 다음, 다이 본딩 공정 등을 진행함으로서, 전체적인 공정효율 향상을 기대할 수 있다.

한편, 상기에서는 다이 본딩 공정을 진행하기 전에 리드 프레임에 절연막을 부착하였지만, 몰딩 공정 진행전에, 즉, 다이 본딩 공정을 진행한 다음, 지지핀이 가압하는 리드 프레임의 연장부의 소정 영역에 절연막을 부착할 수 있다.

또한, 와이어 본딩 공정을 진행하고나서 리드 프레임의 연장부의 소정 영역에 절연막을 부착한 다음, 이후 공정을 진행하여도 상기에서 설명한 바와 같은 동일한 효과를 기대할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 몰딩 공정이 진행될 경우 지지핀에 의해 가압되는 리드 프레임의 연장부의 소정 영역에 절연막을 기 형성한 다음, 다이 본딩 공정 등의 반도체 제조 공정을 진행함으로서, 종래에 몰딩 공정을 진행한 다음 형성된 리드 프레임 표출홈에 수작업으로 절연물질을 포팅하던 공정보다 작업효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 다이 패드와;

   몰딩공정을 진행할 경우, 지지핀이 가압하는 상기 다이 패드의 일측단부로부터 연장된 영역에 형성된 절연막과;

   상기 다이 패드상에 탑재된 반도체 칩과;

   상기 반도체 칩의 본딩 패드와 전기적으로 연결된 내부리드와;

   상기 내부리드와 일체로 연결된 외부리드와;

   상기 외부리드와 상기 지지핀이 가압하는 절연막의 소정 영역을 제외한 부분에 봉지된 몰딩수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 절연막은 폴리이미드 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 절연막은 베이스 필름층과 접착제층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 베이스 필름층은 유리전이온도가 500℃ 이상이며 절연내압이 5000V/mil 정도인 울트라하이 히트 레지스턴스 폴리이미드(ultra-high heat resistance polyimide)인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 접착제층은 접착력이 우수한 서머플라스틱 폴리이미드(thermoplastic polyimide)인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
6. 이너리드, 아웃리드, 다이 패드, 상기 다이 패드로부터 소정 길이 연장된 연장부 등을 구비한 리드 프레임을 준비하는 단계와;

   몰딩공정을 진행할 때, 지지핀에 의해 가압되는 상기 연장부의 소정 영역에 절연막을 형성하는 단계와;

   상기 다이 패드상에 반도체 칩을 부착하는 단계와;

   상기 반도체 칩의 본딩 패드와 상기 이너리드에 도전성 와이어를 전기적으로 연결하는 단계와;

   지지핀이 상기 절연막의 상부면 소정 영역을 가압한 상태에서, 상기 아웃리드를 제외한 영역을 성형수지로 봉지하는 단계와;

   댐버를 절단하고 아웃리드를 절단하고 소정 형상으로 굴곡하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조 방법.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 절연막은 200 ~ 300℃ 정도의 온도에서 열압착에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조 방법.