KR20010069988A - 몰드, 몰드 제조 방법, 집적 회로 캡슐화 방법 및, 이방법에 의해 캡슐화된 집적 회로 - Google Patents

Abstract

몰드는 적어도 하나의 몰드 위에 형성된 벤트 홀을 갖는다. 상기 벤트 홀은 몰드에서 공기를 배출을 허용하도록 배치된다. 벤트 홀은 내측 단부와 외측 단부를 갖는다. 벤트 홀은 내측 단부에서 외측 단부 까지의 영역에서 증가하는 횡단면을 갖는다. 상기 벤트 홀은 사다리꼴 프리즘, 끝을 자른 피라미드로 혹은 끝을 자른 원뿔의 모양을 갖는다. 벤트 홀의 횡단면은 직각이다. 선호되는 몰드는 몰드의 삼면에 세 개의 에어 벤트 홀을 갖는다. 집적 회로는 몰드 안에 위치한다. 몰드용 재료는 집적 회로를 캡슐화 하기 위해 투입된다. 몰드 세척은 벤트의 형태에 의하여 촉진되고, 플라스틱 플레쉬(plastic flash)는 벤트 홀을 통해 쉽게 제거될 것이다.

Description

몰드, 몰드 제조 방법, 집적 회로 캡슐화 방법 및, 이 방법에 의해 캡슐화된 집적 회로{Vented mold, method of making the mold, method of encapsulating a circuit using the mold, and circuit encapsulated by the method }

본 발명은 캡슐화된 집적 회로의 장치와 방법에 대한 것이다.

많은 기술들은 전송 몰딩 기구를 이용 집적 회로를 패키지 하는데 사용되어 왔다. 이러한 기술들은 리드 프레임 상의 도전체 리드에 집적 회로를 연결하는 와이어 본드(wire bond) 및 리드 프레임을 집적 회로에 접착시키는 것을 포함한다. 다음에 상기 집적 회로와 리드 프레임은 몰드 안에 배치되고, 캡슐제(예를 들면 수지나 열가소성 몰딩 화합물)가 몰드 공동에 주입된다. 도전 리드의 부분들을 포함한 집적 회로의 전기적 구성요소는 수지 및 몰딩 화합물 안에서 캡슐화 된다. 캡슐화된 패키지는 교정 및 디플레쉬(deflashed) 되고, 외부 도전 리드는 특정한 집적 회로의 설계에서 요구 되었듯이 준비(자르고, 형성하고, 코팅하고, 기타 등등)된다. 완성된 제품은 플라스틱 몸체로부터 뻗어있는 전기적 도전 리드를 가진 플라스틱 몸체 내 캡슐화 된 집적 회로이다.

이상적으로, 몰딩 처리는 집적 회로를 완벽하게 감싸는 플라스틱 캡슐화를 제공하고 캡슐안에서 빈 공간 혹은 결점이 없는 요소들로 구성된다. 이 기술분야의 몰딩 처리와 장치는 이 결과를 갖는데 자주 실패한다.

Chan에 의한 미국 특허 제 5,293,065 호는 그 전체가 여기에 참고로 포함된다. Chan은 집적 전기 회로를 위한 리드 프레임을 설명했다. 다수의 연장된 도전 리드는 집적 전기 회로와 연결되기 위해 나란히 늘려진다. Chan의 방법은 특별한 리드 프레임이 필요하다. 오프닝은 리드 프레임 및 착상된 집적 회로가 몰드의 공동 안에 배치된 후에 리드 프레임을 통하여 몰딩 요소를 주입하기 위해서, 리드 프레임의 한 부분을 통한 제 1 슬롯을 포함한다. 또 다른 오프닝은 공동안으로 수지가 주입되는 동안 몰드 동공으로부터 공기의 배출을 허용하기 위해 제 1 슬롯의 반대편에 리드 프레임의 일부를 지나는 제 2 슬롯을 포함한다. 제 2 슬롯은 제 1 슬롯의 횡단면 흐름 영역(cross-section flow area)과 비교하여 더 넓은 횡단면 흐름 영역을 갖는다.

다른 기술들은 집적 회로의 캡슐화 동안 보다 양질의 공기 벤트를 공급하므로서 발전되어왔다. 이러한 기술들은 도 1의 참조에 의해 더 잘 이해된다.

도 1은 몰드(10)의 코너의 공기 벤트(20)를 보여주고 있다. 몰드(10)는 집적 회로를 오버몰딩(overmolding) 하기 위한 크기의 메인 쳄버(main chamber)(30)을 갖는다.(도 1에서 보여지지 않은). 몰드(10)는 캡슐제로 차있고, 공기는 벤트(20)를 통하여 빠져나간다. 공기는 벤트의 내부 단부를 통하여 벤트(20)로 들어오고 벤트의 외부 단부(22)을 통하여 벤트(20)를 빠져나간다. 내부 단부(21)와 외부 단부(22)는 같은 넓이다.

많은 경우에 공기 벤트의 크기는 너무 작다. 이런 작은 크기의 벤트는 몰드 세척동안 제거가 어려운 몰드 플레쉬(mold flash)에 의하여 쉽게 막힌다. 벤팅(venting)을 향상시키기 위한 제 1 종래의 기술에 따르면, 벤트의 횡단면을 증가시키기 위해 공기 벤트를 넓게 하거나 깊게(높이가 증가된다) 한다. 불행하게도, 공기 벤트를 깊게 하는 것은 몰드 공동 밖에서 엄격한 몰드 유입을 결과로 갖고, 원하지 않는 플라스틱(플레쉬)을 최후 생산품으로부터 제거하기 어렵게 만드는몰드의 폭을 증가시킨다. 또한, 벤트의 크기는 리드 프레임 상의 리드의 고정에 의하여 제안되고, 벤트는 리드를 겹칠 정도로 커서는 안 된다.

제 2 기술에 따르면, 캡슐화제 주입 압력은 몰드가 차있는 동안 증가될 것이다. 주입 압력의 증가는 공기 벤트를 깊게 하는 것과 같은 효과가 있다. 게다가, 집적 회로 안의 본딩 와이어(bonding wire)는 높게 차있는 압력에 의해 단락회로의 형태로 관찰되었다.

제 3 기술에 따르면, 몰드 화합물에 의해 방해되는 것을 방지하기 위해 공기 벤트는 빈번히 세척되었다. 빈번한 공기 벤트 세척은 벤팅을 향상시키지만, 각각의 세척 과정이 실행하는데 거의 한시간 정도가 걸리기 때문에 이것은 비현실적이다. 이것은 생산물의 수용능력의 낭비로부터 실행 비용의 증가로의 변환이다.

몰드를 벤딩하기 위한 향상된 방법이 요구되고 있다.

본 발명은 몰드와 몰드를 형성하는 방법에 관한 것이다. 적어도 하나의 벤트 홀은 몰드 안에 형성된다. 벤트 홀은 몰드로부터 공기를 밖으로 나가게 하기 위해서 위치하였다. 벤트 홀은 내부 단부와 외부 단부를 갖는다. 상기 벤트 홀은 내부 단부에서 외부 단부까지 증가하는 횡단면을 갖는다.

부가된 본 발명의 형태는 본 발명에 따른 집적 회로와 상기 방법에 따라 만들어진 회로의 캡슐화에 대한 방법을 포함한다. 몰드는 산소가 치환되도록 적어도 하나의 벤트를 갖음으로서 제공된다. 벤트는 내부 단부와 외부 단부를 갖는다. 벤트는 내부 단부에서 외부 단부까지 증가하는 횡단면을 갖는다. 집적 회로는 몰드안에 위치한다. 몰드 될 재료는 집적 회로를 캡슐화 하기 위해서 몰드에 주입된다.

도 1은 집적 회로를 캡슐화하기 위한 종래의 몰드의 코너를 도시한 상부 평면도.

도 2는 집적 회로를 캡슐화하기 위한 본 발명에 따른 몰드의 반쪽 하단의 등축도.

도 3a는 도 2의 몰드 코너의 상부 평면도.

도 3b는 도3a의 3b-3b를 따라 절취한 도 3a에 도시된 몰드의 코너의 횡단면도.

도 4는 도 2에 도시된 몰드로부터 플레쉬(flash)를 제거한 도면.

도 5는 도 2에 도시된 몰드에 캡슐화 된 집적 회로 어셈블리의 상부 평면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100; 몰드 120; 벤트 홀

130; 공동 156; 리드 프레임

도 2에서 4까지는 본 발명에 따른 예시적인 몰드 구성을 보여준다. 도 2는 집적 회로(152)를 캡슐화 시키기 위한(도 5에서 보여진) 본 발명에 따른 예시적인 몰드 어셈블리(mold assembly)(101)의 등축도이다. 대응되는 상단 몰드(top mold)의 절반은 포함되어 있다. 몰딩 작업동안, 상단 및 하단의 몰드 어셈블리(101)의 절반은 집적 회로(152)와 각각의 몰드(100)의 공동 안에 둘러 쌓인 리드 프레임(156)(도 5에서 보여진)으로 같이 고정된다.

도 2를 다시 참조하면, 실험적인 몰딩 어셈블리(101)는 6개의 각각의 몰드(100)를 포함하지만, 어떤 원하는 수의 몰드(100)도 몰드 어셈블리안에 포함 될 수 있다. 예로, 모든 몰드(100)는 각각이 동일하다.

상기 몰드(100)는 리드 프레임(156)(도 5에서 보여진)위에 집적 회로(152)를 캡슐화 하는데 사용되어 왔다. 각각의 몰드(100)는 리드 프레임(156)의 주 부분 및 집적 회로 칩(152)을 받는 많은 공동(130)을 갖는다. 몰드(100)의 한 코너는 몰드를 위한 몰드 재료(154)를 받기 위해 몰드 플로우 게이트(mold flow gate)(135)를 갖는다. 상기 몰드 플로우 게이트는 캡슐제를 받기 위한 구멍(well)을 갖는다. 예시적인 몰드 플로우 게이트(135)가 몰드(100)의 코너에 있음에도 불구하고, 상기 몰드 플로우 게이트는 다른 장소에, 예를 들면 몰드의 사이드의 중앙에 위치한다.

도 2의 각각의 몰드는 캡슐화에 의해 치환된 공기가 배출되게 하는 적어도 하나의 벤트 홀(vent hall)(120)을 갖는다. 벤트(120) 팬은 내측 단부(121)로부터 외측 단부(122) 사이에서 바깥쪽을 향한다(도 3a 및 도 4에서 가장 잘 보임). 상기벤트(120)는 내부 단부(121)에서 외부 단부(122)까지 증가되는 횡단면을 갖는다. 벤트(120)의 넓이는 내부 단부(121)에서 외부 단부(122)까지 또한 증가한다. 예시적인 몰드(100)에서, 10도의 팬 아웃 각도( alpha )가 사용되어 왔지만 다른 팬 아웃 각도도 예상된다. 예시적인 벤트는 내부 단부(121)에서 0.70mm 의 두께와, 깊이 0.035mm를 갖는다. 다른 벤트 크기는 리드 프레임(156)의 코너의 리드의 위치에 따라 부과되는 제약 안에 되었을 것이다.

예시적인 몰드(100)의 상기 공기 벤트(air vent)(120)는 대체적으로 직각인 횡단면(도 3b에서 보여지는)을 갖는다. 어떤 벤트 홀의 모양은 잘린 삼각형 프리즘, 사다리꼴 프리즘, 원뿔 대 모양이 사용되었다. 예시적인 벤트 홀(120)의 모양은 직각인 두 면, 사다리꼴 상단, 사다리꼴 하단을 가진 실질적인 사다리꼴 프리즘이다. 사다라꼴 하단은 도 3a 및 4에서 가장 잘 볼 수 있다.

대안적으로, 상기 벤트 홀의 모양은 벤트의 깊이가 변할 때 실질적으로 잘린 피라미드(보여주지 않은)이거나 벤트의 횡단면이 원형일 때 잘린 원뿔(보여주지 않은)이다. 만약 벤트가 몰드의 중간에서 생성되었다면, 벤트는 벤트 홀의 세로축에 대하여 180도 이하의 각을 가진 원뿔의 일부일 것이다. 대안적으로, 상기 벤트 홀은 타원형이거나 타원형의 일부인 횡단면을 가질 것이다.

예시적인 벤트(120)는 도전 벤트와 관련된 벤트의 내부 단부(121)의 크기가 증가하지 않는 것이 필요하다. 만약 외부 리드의 코너가 공기 벤트에 가까이 놓여 있다면, 벤트의 내부 단부의 넓이의 증가는 결과적으로 벤트와 리드 프레임의 리드 사이의 간섭이 생기므로, 안쪽(121)의 작은 넓이는 바람직하다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 벤트(120)의 외부 단부의 횡단면이 증가함에 따라, 몰드 세척 동안 몰드 플레쉬의 제거는 훨씬 더 쉽게 만들어진다. 팬 아웃(fan-out) 벤트에 의해서, 필터링 압력의 증가 없이 벤트는 더 쉽게 세척되고, 벤트의 깊이는 증가되거나 더 빈번한 세척이 요구된다.

상기 팬 아웃 벤트는 간단하고 도구로서 저렴하며 몰드(100)를 제작함에 있어서 값비싼 기계기술이 요구되지 않는다. 만약 몰드(100)가 주조된다면, 벤트(120)는 주조에 포함된다. 만약 몰드(100)가 기계로 만들어지면, 벤트(120)는 평범한 연마기계와 그 비슷한 것을 이용하여 제조될 것이다. 게다가, 미리 존재하는 몰드(pre-existing mold)는 팬 아웃 벤트(fanned-out vent)(120)를 포함하도록 쉽게 규격화된다

참조는 도 2에 의해서 다시 만들어진다. 가능하다면, 적어도 하나의 벤트 홀(120)은 몰드(100)의 코너에(123)에 위치한다. 예시적인 실시예에서, 몰드(100)의 세 개의 다른 코너 세 벤트(130)가 있다. 세 코너(123)의 세 벤트(120)는 몰드(100)의 다른 부분으로부터 균등하게 공기의 배출을 허용해서, 실질적으로 몰드의 모든 공기를 교체한다.

캡슐화된 집적 회로(152)를 위한 상기 발명에 따른 방법은 공기의 배출을 허용하도록 적어도 하나의 벤트 홀(120)을 가지고 있는 몰드(100)를 제공하는 단계를 갖는다. 상기 벤트(120)는 내부 단부(121)와 외부 단부(122)를 갖는다. 상기 벤트(120)는 내부 단부(121)와 외부 단부(122)영역에서 증가되는 횡단면을 갖는다.

집적 회로 칩(152)은 리드 프레임(156) 및 와이어 본딩(wire bonding)과 같은 알려진 기술을 이용하여 연결된다. 집적 회로(152)와 리드 프레임(156)을 포함하는어셈블리는 몰드(100)안에 존재한다. 몰드 어셈블리(101)의 절반의 상단 및 하단은 함께 고정된다

몰드 될 캡슐제 재료(154)는 몰드(100)에 집적 회로(152)를 캡슐화하기 위해 주입된다. 캡슐화제 재료(154)는, 예를 들면 열가소성 몰딩이나 수지가 된다. 예시적인 수지는 노볼락 에폭시 화합물(Novolac epoxy compound)이지만 어떤 알맞은 캡슐제도 사용 가능하다.

주입 작업이 완성되고 캡슐제가 응고되게 한 이후에 몰드(100)의 절반은 오픈되고 캡슐화된 집적 회로의 어셈블리(150)는 제거된다.

도 4는 본 발명에 따른 몰드의 이점을 보여준다. 위에서 기술하였듯이 공기 벤트는 몰드 플레쉬를 속개한다.(원하지 않는 캡슐화 과정에서 생긴 캡슐의 조각) 몰드(100)는 툴(140)을 벤트(120)의 외부 단부에 삽임함으로서 쉽게 플레쉬(125)를 세척하고 몰드의 플레쉬를 벤트의 바깥쪽을 통하여 제거한다. 본 발명은 또한 기계적인 브러쉬를 통해 수동이거나 자동 모드로 몰드 플레쉬의 제거를 촉진한다. 대안적으로, 다른 알맞은 기구는 몰드 플레쉬를 제거하기 위하여 사용되어 왔다. 왜냐하면, 공기 벤트(120)는 외부 단부로 향한 넓이를 증가시키고, 도구(140)는 쉽게 주입되고 플레쉬(125)는 쉽게 제거된다.

도 5는 본 발명에 따른 재료로 캡슐화 된 예시적인 집적 회로(152) 상부평면도 이다. 집적 회로(152)는 몰드(100)와 같은 몰드 안에 위치한다. 몰드(100)는 공기의 배출을 허용하기 위한 벤트 홀(120)을 하나이상 갖고, 내부 단부(121)와 외부단부(122)를 갖는 벤트 홀에서 벤트의 횡단면은 내부 단부의 영역에서 외부 단부영역까지 증가한다. 캡슐화 재료는 집적 회로를 캡슐화 시키기 위해 몰드(100)안으로 주입된다. 그러므로 결과적으로 캡슐화된 회로 어셈블리로부터 실질적인 몰드 안의 모든 공기를 치환하기 위하여 몰드(100)는 캡슐화 재료(154)로 차있다. 결과적인 어셈블리(150)는 실질적으로 캡슐화 재료(154)안의 어떤 공간 및 미공(void and pore)으로부터 자유롭다.

비록 예시적인 집적 회로는 리드 프레임에 의해서 와이어 본드되어 있지만 본 발명에 따른 방법 및 몰드는 또한 플립-칩 패키지(flip-chip package), 마이크로 볼 그리드 어레이 페키지(micro ball grid array package)와 그와 같은 다른 타입의 칩 패키지에서도 사용되어 왔다.

비록 예시적인 몰드 어셈블리(110)는 복수의 동일한 몰드(100)를 갖지만, 당업자 는 본 발명에 따른 몰드 어셈블리(보여지지 않은)를 즉시 구성할 수 있고 여기서 다른 집적 회로를 수용하도록 몰드들은 각각 다른 모양을 갖는다.

본 발명은 예시적인 실시예 안에 설명되었지만, 이것은 그 안에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 첨부된 청구항은 본 발명과 동일한 범위와 영역으로부터 구분없이 이 분야의 이러한 기술들로 만들어진 본 발명에 따른 실시 예와 다른 변형까지 포함하여 대략적으로 설명되었다.

상기 팬 아웃 벤트는 간단하고 도구로서 저렴하며 몰드(100)를 제작함에 있어서 값비싼 기계기술이 요구되지 않는다. 만약 몰드(100)가 주조된다면,벤트(120)는 주조에 포함된다. 만약 몰드(100)가 기계로 만들어지면, 벤트(120)는 평범한 연마기계와 그 비슷한 것을 이용하여 제조될 것이다. 게다가, 미리 존재하는 몰드(pre-existing mold)는 팬 아웃 벤트(fanned-out vent)(120)를 포함하도록 쉽게 규격화된다

Claims (21)

1. 몰드를 형성하는 방법에 있어서,

   집적 회로를 캡슐화 하기 위하여 몰드를 제공하는 단계와;

   몰드안에 적어도 하나의 벤트 홀을 형성하는 단계로서, 상기 벤트 홀은 몰드로 부터 공기의 배출을 허용하도록 위치되고, 상기 벤트 홀은 내부 단부 및 외부 단부를 가지고, 상기 벤트 홀은 내부 단부부터 외부 단부까지의 영역이 증가하는 횡단면을 갖는 벤트 홀 형성 단계를 포함하는 몰드 형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 벤트 홀은 실질적으로 사다리꼴 프리즘, 끝을 자른 원뿔, 끝을 자른 피라미드로 이루어진 그룹 중에 하나의 형태로서 형성되는 몰드 형성 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   벤트 홀을 형성하기 위한 상기 단계는 상기 몰드의 각각의 세 코너에 적어도 하나의 벤트 홀을 형성하는 것을 포함하는 몰드 형성 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 벤트 홀의 외부 단부는 내부 단부의 폭보다 실질적으로 큰 폭을 갖는 몰드 형성 방법.
5. 집적 회로를 캡슐화하기 위한 방법에 있어서,

   공기의 배출을 허용하는 적어도 하나의 벤트 홀을 가진 몰드를 제공하는 단계로서, 상기 벤트는 내부 단부 및 외부 단부를 가지고, 상기 벤트는 내부 단부로부터 외부 단부까지 면적이 증가하는 횡단면을 갖는 상기 몰드 제공 단계;

   상기 몰드 내에 상기 집적 회로를 배치하는 단계와;

   상기 집적 회로를 캡슐화 하기 위하여 몰드용 재료를 상기 몰드 내에 주입하는 단계를 포함하는 집적 회로 캡슐화 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 벤트의 외부 단부에서 기구(tool)를 삽입하는 단계와;

   상기 벤트의 외부 단부를 통하여 몰드 플레쉬를 제거하는 단계를 더 포함하는 집적 회로 캡슐화 방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 주입 단계는 몰드로 부터 모든 공기를 실질적으로 제거하도록, 몰드용 재료가 몰드에 채우는 것을 포함하는 집적 회로 캡슐화 방법.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 벤트 홀은 실질적으로 사다리꼴 프리즘, 끝을 자른 원뿔, 끝을 자른 피라미드로 이루어진 그룹 중 하나의 형태로서 형성되는 집적 회로 캡슐화 방법.
9. 제 5 항에 있어서,

   상기 몰드용 재료는 몰딩 화합물 및 수지로 이루어진 그룹 중에 하나인 집적 회로 캡슐화 방법.
10. 제 5 항에 있어서,

    적어도 하나의 벤트 홀은 상기 몰드의 코너에 위치하는 집적 회로 캡슐화 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 벤트 홀의 외부 단부는 상기 벤트의 내부 단부의 폭보다 더 큰 폭을 갖는 집적 회로 캡슐화 방법.
12. 리드프레임 상에 집적 회로를 캡슐화 하기 위한 몰드에 있어서,

    상기 몰드는 공기가 배출을 허용하는 적어도 하나의 벤트 홀을 갖고, 상기 벤트는, 내부 단부 및 외부 단부를 가지며, 상기 벤트는 상기 내부 단부에서 외부 단부 까지 영역이 증가하는 횡단면을 갖는 집적 회로 캡슐화를 위한 몰드,
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 벤트의 횡단면은 실질적으로 직각인 몰드.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 벤트 홀은 실질적으로 사다리꼴 프리즘, 끝을 자른 원뿔, 끝을 자른 피라미드로 이루어진 그룹 중에 하나의 형태로 성형되는 몰드.
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 벤트 홀은 상기 몰드의 코너에 위치하는 몰드.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 벤트 홀의 외부 단부가 상기 벤트의 내부 단부의 폭보다 실질적으로 큰 폭을 갖는 몰드.
17. 공기의 배출을 허용하는 적어도 하나의 벤트 홀을 가진 몰드를 제공하는 단계로서, 상기 벤트는 내부 단부 및 외부 단부를 갖고, 상기 벤트는 내부 단부로부터 외부 단부까지 면적이 증가되는 횡단면도를 갖는 상기 몰드 제공단계;

    상기 몰드 내에 상기 집적 회로를 배치하는 단계와;

    상기 집적 회로를 캡슐화 하기 위해 몰드용 재료를 몰드 내에 주입하는 단계를 포함하는 방법에 의해 캡슐화된 집적 회로.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 주입 단계는 몰드로부터 모든 공기를 실질적으로 제거하도록, 몰드용 재료가 몰드에 채우는 것을 포함하는 집적 회로.
19. 제 17 항에 있어서,

    상기 몰드용 재료는 몰딩 화합물 및 수지로 이루어진 그룹 중에 하나인 집적 회로.
20. 제 17 항에 있어서,

    적어도 하나의 벤트 홀은 상기 몰드의 코너에 위치하는 집적 회로.
21. 제 17 항에 있어서,

    상기 벤트 홀의 외부 단부는 상기 벤트의 내부 단부의 폭보다 더 큰 폭을 갖는 집적 회로.