KR20020028123A - 에어-캐비티형 패캐지 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

별도의 배기구멍없는 에어-캐비티형 패키지 및 그의 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따른 에어-캐비티형 패키지의 제조방법은, 중앙에 칩을 본딩할 수 있는 패드부와 패드부의 주위로 외부와의 전기적 접속을 위한 리이드부를 구비하는 단위체가 복수개 배열되어 있는 베이스를 준비하는 단계, 베이스 상에 칩을 본딩하는 단계, 베이스의 각 단위체에 대응하는 단위 덮개가 복수개 배열되어 있으며, 각 단위 덮개는 베이스상에 밀착되어 베이스와의 사이에 에어-캐비티를 형성하도록 캐비티벽이 구비되며, 이웃하는 각 단위 덮개 사이는 베이스의 표면으로부터 이격된 연결부들에 의해 서로 연결되며, 외곽을 따라 베이스의 표면과 밀착될 수 있는 덮개댐이 형성된 덮개판을 준비하는 단계, 덮개판의 각 덮개벽과 덮개댐이 베이스상의 각 단위체 내의 칩을 보호하도록 덮개판을 베이스상에 밀착하여 고정하는 단계, 덮개판이 고정된 베이스를 일정 온도가 되도록 가열하는 단계, 가열된 상태하에서 칩이 내장된 에어-캐비티를 제외하고 공간에 액상의 에폭시 밀봉재를 주입한 후 경화하는 단계 및 베이스의 각 연결부들을 단위 패키지들로 절단하는 단계를 포함한다.

Description

에어-캐비티형 패캐지 및 그 제조방법{Air-cavity type package and method of manufacturing the same}

본 발명은 반도체칩을 내장하는 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체칩을 패키지의 에어-캐비티(air-cavity)내에 내장하는 에어-캐비티형 패키지및 그의 제조방법에 관한 것이다.

반도체를 포함한 전기전자 소자용 패키지의 구분은 그 재질에 따라 세라믹 패키지와 플라스틱 패키지로 크게 구분한다. 세라믹 패키지는 전기전자 소자 칩의 활성 표면에 패키지 재료의 접촉이 없도록 패키지 내를 공기로 채워진 빈 공간을 형성하는 에어-캐비티형이나, 플라스틱 패키지는 통상 에어-캐비티형이 아니다. 에어-캐비티형 패키지는 전기전자 소자 칩이 목적하는 기능 및 특성이 패키지 재료와의 접촉에 의해 심각한 장애를 보이는 물리적으로 취약한 소자, 전기적으로 민감한 고주파 소자, 표면탄성파 필터 소자, 투명창의 구조가 요구되는 광소자 및 촬상소자 등에는 필수적이다. 하지만 세라믹 패키지는 비교적 고가이며, 패키징 작업 효율면에서 대량 생산에 적합하지 못하다는 단점이 있다.

이에 대해 최근 세라믹 패키지를 대체하고 종래의 플라스틱 패키지의 생산성과 경제성을 수용하는 플라스틱 재질에 의한 에어-캐비티형 플라스틱 패키지가 개발되고 있다. 이는 과거에 군수용으로 개발되던 관련 첨단 기술들이 민수용으로 상용화되면서 완화된 신뢰성 조건을 바탕으로 한 에어-캐비티형의 플라스틱 봉합 기술의 개발을 발단으로 저가 대량생산 요구에 부응하도록 그 개발이 더욱 가속되고 있다.

종전의 일반적인 플라스틱 패키지는 리이드 프레임에 칩을 안착한 후 플라스틱 몸체를 성형한다는 점에서 후(後) 성형 패키지다. 반면 에어-캐비티형 플라스틱 패키지는 플라스틱 몸체를 리이드 프레임에 미리 성형한 후 칩을 안착하는 선(先) 선형 패키지로서, 칩을 안착하고 와이어 본딩을 하는 것과 같은 패키징 과정 이전에 미리 플라스틱 베이스와 덮개라는 패키지의 주 구성요소를 준비하여야 한다. 그리고 칩을 수용한 패키지 베이스에 덮개를 에폭시 접착제로 봉합하여 공기의 출입이 차단되는 에어-캐비티를 형성한다.

플라스틱 에어-캐비티형 패키지를 제조하기 위한 종래의 한 봉합방법으로서, 고체상태의 비-스테이지(B-stage) 에폭시를 덮개의 접착부에 코팅한 개개의 덮개를 아주 정교한 기계장치로 베이스에 정열하고 일정한 무게로 고정한 다음 오븐에서 장시간 폐쇄하여 경화하는 방식이 있다. 이것은 비-스테이지 에폭시가 초기 가열 온도의 상승에 따라 매우 끈적끈적한 형태로 액화되면서 장시간 가열시간의 경과후 급속히 경화하는 특성을 이용한 것으로서, 비-스테이지 에폭시의 끈적끈적한 성질은 폐쇄공간에서 가열되는 동안 봉합되어 가는 캐비티내의 팽창공기가 비-스테이지 에폭시를 뚤고 캐비티 외부로 방출되더라도 봉합의 파괴부위가 자가적으로 치유하기 때문에 봉합이 가능하게 된다.

그러나, 이 기술은 비-스테이지의 가격이 비교적 높은 데 비하여 물리적 강도나 접착력이 낮아 봉합의 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있다. 또한, 개개의 덮개 접착부에 비-스테이지 에폭시를 코팅하고 비-스테이지를 경화하는 동안 덮개를 일정 무게 또는 압력으로 고정하여야 하고 장시간 경화하기 때문에 작업성이 떨어진다는 문제점도 있다.

플라스틱 에어-캐비티형 패키지의 종래의 다른 봉합기술로서 액상의 에이-스테이지(A-stage) 에폭시를 사용하는 방법이 있다. 액상의 에폭시는 비-스테이지 에폭시와 달리 자가치유의 기능이 없어 일반적인 오븐 경화방식으로 에어-캐비티를 봉합할 수 없지만 비교적 경제적이고 접착력이 우수하다는 장점이 있다.

도 1은 에이-스테이지 에폭시를 사용하여 제조된 종래의 에어-캐비티형 플라스틱 패키지를 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 에어-캐비티형 패키지의 베이스로서, 리이드 프레임(12)의 상,하면 및 측면에 에어-캐비티의 벽으로서 플라스틱 몸체(14)가 성형되어 있으며, 그 저면에 접착제(16)에 의하여 방열판(10)이 부착되어 있다. 또한, 상기 방열판(10)상에는 칩(18)이 본딩되어 있으며, 칩(18)은 상기 리이드 프레임(12)과 본딩와이어(22)에 의해 와이어 본딩되어 있으며, 접지선(24)에 의해 방열판(10)과 연결되어 있다. 베이스 상에는 액상의 에폭시 접착제(28)에 의하여 덮개(20)가 접착되어 있다. 덮개(20)에는 인위적으로 형성된 배기구멍이 있으며, 마개(26)로 폐쇄되어 있다. 따라서, 칩(18) 주위에 에어-캐비티가 형성된 패키지가 완성된다.

도 1의 패키지를 봉합하는 과정을 살펴보면, 베이스 상에 칩(18) 및 본딩와이어(22)를 본딩한 후, 덮개(20)와 베이스의 접촉부에 액상의 에폭시 접착제(28)를 도포한 후 마개(26)가 개방된 덮개(20)를 안착시킨 후 접착제(28)를 가열시켜 경화하여 고정한다. 이후 가열상태에서 배기구멍으로 어느 정도의 배기를 이룬 다음 배기구멍을 액상 에폭시 접착제의 마개(26)로 막고 경화시킴으로서 에어-캐비티를 봉합한다.

그러나, 상기 기술은 덮개를 베이스에 접착하기 위하여 고가의 정교한 장치로 액상의 에폭시를 베이스에 도포하여야 하고, 덮개의 배기구멍을 역시 정교한 장치를 이용하여 액상의 에폭시 접착제로 도포하여 막아야 하기 때문에 고가의 장치가 필요할 뿐만아니라 이러한 고가의 장치에 대한 요구에 비해 단위 시간당 생산량이 저조하여 설비투자비 부담이 크다. 또한 덮개의 인위적인 배기구멍을 만들기 위해 덮개를 성형하는 금형을 매우 미세하게 가공해야하기 때문에 마모가 빨리 진행되고, 마모에 따라 성형과정에서 몰드 후레쉬로서 엷은 레진막이 번져 배기구멍을 폐쇄하는 불량이 다발하여 생산성이 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 별도의 배기구멍없이 간단한 구조로 된 에어-캐비티형 패키지를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 고가의 정열장치를 사용하지 않고도 간단한 공정에 의해 신뢰성 있는 에어-캐비티형 패키지의 제조방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 에어캐비티형 패키지의 일 예를 나타내는 단면도이다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 에어캐비티형 패키지를 나타내는 단면도들이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 제1 및 제2 리이드 프레임을 나타내는 사시도들이다.

도 7은 도 5에서 제1 리이드 프레임의 타발부를 제거한 후의 제1 및 제2 리이드 프레임의 완성된 결합체의 단위체를 나타내는 사시도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지의 베이스를 나타내는 사시도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어캐비티형 패키지의 덮개판을 나타낸부분절개 사시도이다.

도 10은 도 9에서의 단위 덮개의 저면 사시도이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개판을 장착한 후 에폭시수지를 주입한 후의 부분절개 사시도이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어캐비티형 패키지의 부분절개 사시도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에어-캐비티형 패키지는, 외부와의 전기적 접속을 위한 리이드부를 포함하는 패키지 베이스, 상기 패키지 베이스의 상면에 본딩되어 있으며, 상기 패키지 베이스의 리이드부와 전기적으로 결선된 칩,상기 패키지 베이스상에 밀착되어 상기 패키지 베이스와의 사이에 에어-캐비티를 형성하며, 그 에어-캐비티내에 상기 칩을 내장하도록 덮개벽을 구비한 일체형 덮개 및 상기 덮개의 외주연을 따라 상기 덮개와 패키지 베이스를 밀착 밀봉하는 밀봉재를 포함한다.

상기 패키지 베이스는 일반적인 세라믹 또는 플라스틱 인쇄회로기판의 형태일 수도 있으며, 바람직한 일 실시예에 의하면 칩 본딩을 위한 제1 패드와 그 주변에 상기 제1 패드와 이격된 내부단자로서의 제1 리이드를 포함하는 제1 리이드 프레임의 제1 단위체, 상기 제1 리이드 프레임의 제1 패드와 제1 리이드에 대응하여 그 저면에 각기 접착되어 있으며, 제2 패드와 외부단자로서의 제2 리이드를 포함하는 제2 리이드 프레임의 제2 단위체 및 상기 제1 리이드와 제1 패드의 상부면 및 상기 제2 리이드와 제2 패드의 저면을 노출시키면서, 적어도 상기 제1 리이드의 상부면보다 상방향으로 돌출되지 않도록 상기 제1 단위체 및 제2 단위체 사이에 일체로 몰드성형된 플라스틱 몸체를 포함할 수 있다.

상기 베이스의 다른 실시예로서, 상기 제1 단위체의 제1 리이드는 계단 형상으로 절곡되어 있으며, 상기 제1 리이드의 외측부는 상기 제2 리이드와 접착되며, 상기 제1 리이드의 내측부는 상기 제2 패드와 플라스틱 몸체를 개재하여 중첩되도록 구성될 수도 있다.

또한, 상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에어-캐비티형 패키지의 제조방법은, 중앙에 칩을 본딩할 수 있는 패드부와 상기 패드부의 주위로 외부와의 전기적 접속을 위한 리이드부를 구비하는 단위체가 복수개 배열되어 있는 베이스를 준비하는 단계, 상기 베이스의 각 단위체의 패드부 및 리이드부상에 칩을 본딩하고 전기적 결선을 수행하는 단계, 상기 베이스의 각 단위체에 대응하는 단위 덮개가 복수개 배열되어 있으며, 각 단위 덮개는 상기 베이스상에 밀착되어 상기 베이스와의 사이에 에어-캐비티를 형성하도록 캐비티벽이 구비되며, 이웃하는 각 단위 덮개 사이는 상기 베이스의 표면으로부터 이격된 연결부들에 의해 서로 연결되며, 외곽을 따라 상기 베이스의 표면과 밀착될 수 있는 덮개댐이 형성된 덮개판을 준비하는 단계, 상기 덮개판의 각 덮개벽과 덮개댐이 상기 베이스상의 각 단위체 내의 칩을 보호하도록 상기 덮개판을 상기 베이스상에 밀착하여 고정하는 단계, 상기 덮개판이 고정된 베이스를 일정 온도가 되도록 가열하는 단계, 상기 가열된 상태하에서 상기 칩이 내장된 에어-캐비티를 제외하고 상기 덮개댐과 각 덮개벽 사이의 공간에 액상의 에폭시 밀봉재를 주입한 후 경화하는 단계 및 상기 베이스의 각 연결부들을 단위 패키지들로 절단하는 단계를 포함한다.

상기 베이스를 준비하는 단계는, 제1 패드와 그 주변에 상기 제1 패드와 연결된 내부단자로서의 제1 리이드를 포함하는 제1 단위체를 적어도 하나 이상 구비하는 제1 리이드 프레임을 준비하는 단계, 상기 제1 리이드 프레임의 제1 패드와 제1 리이드에 각기 대응하는 제2 패드와 외부단자로서의 제2 리이드를 포함하는 제2 단위체를 적어도 하나 이상 구비하는 제2 리이드 프레임을 준비하는 단계, 상기 제1 리이드와 제2 리이드 및 제1 패드와 제2 패드가 서로 대응하여 접속되도록 상기 제1 리이드 프레임과 제2 리이드 프레임을 접착하는 단계, 상기 접속된 제1 및 제2 리이드 프레임에 대하여 상기 제1 리이드 프레임의 불필요한 연결부를 제거하여 패키지로서의 전기적 및 물리적 기능성를 갖는 단일의 리이드 프레임의 결합체를 완성하는 단계 및 상기 리이드 플레임의 결합체에 대하여 소정의 몰드 성형을 수행하여 플라스틱 몸체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 상기 베이스를 가열하는 단계는, 상기 액상의 에폭시의 유리화전이온도(Tg) 이하 부근이 되도록 가열하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 패키지 베이스와 덮개를 미리 액상의 에폭시 접착제의 일정온도로 예열한 상태에서 액상의 에폭시를 주입하기 때문에 에어-캐비티 내의 압력변화가 매우 둔한 상태에서 경화되어 안정적으로 봉합이 이루어질수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 본 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니라, 본 발명의 구체적인 실시예로서 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 예시한 것에 불과하며, 첨부되는 특허청구범위에서 청구되는 본 발명의 사상 범위내에서 다양하게 변형 실시할 수 있음은 물론이다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 각 실시예들에 따른 에어-캐비티형 패키지의 단면도들을 나타낸다. 도 1 내지 도 3은 패키지 베이스를 다양하게 한 실시예들이지만 본 발명은 이외에도 다양한 구조를 갖는 패키지 베이스에 대하여도 적용됨은 물론이다.

도 2를 참조하면, 베이스(40) 상에 칩(42)이 접착제(도시안됨)에 의해 본딩되어 있으며, 칩(42)과 베이스(40)와의 전기적 접속을 위한 본딩와이어(44)가 형성되어 있다. 또한 베이스(40) 위로는 일체형으로 된 플라스틱 덮개(46)가밀봉재(48)에 의해 봉합되어 에어-캐비티를 형성하고 있다. 상기 베이스(40)는 표현을 간략하게 도시한 것이지만, 그 내부에는 상기 본딩와이어(44)를 통하여 외부단자에 전기적 접속을 형성하는 리이드(도시안됨)들이 복수개 형성될 수 있으며, 베이스(40)는 또한 플라스틱 베이스 이외에 세라믹 또는 플라스틱 인쇄회로기판일 수도 있다.

도 3을 참조하면, 내부단자로서의 역할을 하는 제1 리이드(110a)와 제1 패드(120)를 포함하는 제1 리이드 프레임과, 외부단자로서의 역할을 하는 제2 리이드(210)와 제2 패드(220)를 포함하는 제2 리이드 프레임이 이중으로 중첩되도록 전도성 용접제(310)에 의해 접착되어 있다. 제1 리이드 프레임의 제1 패드(120)상에는 칩(520)이 접착제(도시안됨)에 의해 본딩되어 있으며, 칩(520)과 내부단자로서의 역할을 하는 제1 리이드 프레임의 제1 리이드(110a)는 본딩 와이어(503)에 의해 와이어본딩되어 있다.

제1 리이드 프레임과 제2 리이드 프레임은 예를 들어, EMC 플라스틱 몸체(320)에 의해 몰드 성형되며, 제1 리이드(110a) 및 제1 패드(120)의 상부면과, 제2 리이드(210) 및 제2 패드(220)의 저면은 노출된다. 또한, 상기 플라스틱 몸체(320)의 상부면, 제1 리이드(110a)의 상부면 및 제1 패드(120)의 상부면은 동일 평면을 이루고 있다.

플라스틱 몸체(320)에 의해 제1 리이드 프레임과 제2 리이드 프레임이 결합된 패키지의 베이스상에는 에폭시 접착제(450)를 개재하여 덮개(410)가 기밀을 유지하도록 접착된다. 따라서, 패키지의 베이스와 덮개(410) 사이에 에어-캐비티가형성된 플라스틱 패키지가 구성된다.

도 4를 참조하면, 도 3의 패키지 베이스와 유사한 구조를 갖는 것으로서, 제1 리이드 프레임의 제1 리이드(110d)가 계단 형상으로 절곡되어 있으며, 상기 플라스틱 몸체(320)의 상부면과 제1 리이드(110d)의 상부면은 동일 평면을 이루며, 제1 패드(120)의 상부면 보다 높게 형성된다. 즉, 제1 리이드(110d)의 외측부는 제2 리이드(210)의 상부면과 접착되어 있으며, 제1 리이드(110d)의 내측부는 제2 패드(220)의 가장자리와 일정부분이 플라스틱 몸체(320)를 개재하고 중첩되어 있다. 본 실시예도 역시 베이스 상에 덮개(410)가 에폭시 접착제(450)에 의해 봉합되며, 에어-캐비티를 형성하고 있다.

이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어-캐비티형 패키지의 제조방법을 도 5 내지 도 12를 참조하여 설명한다. 이하의 설명은 비록 상기 도 3의 구조를 갖는 에어-캐비티형 패키지의 제조방법에 대해서 설명하지만, 이것은 예시적인 것으로서 다른 실시예에 대하여도 동일한 원리가 적용된다.

먼저, 도 5 및 도 6을 참조하면, 서로 중첩되어 접착될 수 있는 제1 리이드 프레임과 제2 리이드 프레임을 준비한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용되는 제1 리이드 프레임을 나타내는 사시도이며, 도 6은 도 5의 제1 리이드 프레임과 상관관계가 되도록 준비된 제2 리이드 프레임을 나타내는 사시도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제1 리이드 프레임(100)은 일반적인 리이드 프레임에서 외부 리이드로 구분되는 리이드 부위가 없이 프레임 테두리(101) 안에 소정의 공간에 의해 구분되는 제1 리이드(110a)와 제1 패드(120)로 구성되는 제1 단위체(130a)를 섹션바(102)로 구분하여 일정 배열로 복수 개가 배치되어 있다. 제1 단위체(130a)에서, 상기 제1리이드(110a)는 제1 패드(120)의 가장자리 내측에 포함되어 상기 패드 테두리(121)와 가능한 최소의 연결부로 고정되어 있으며, 상기 제1 패드(120)는 가능한 최소한의 패드 연결부(131)에 의해 섹션바(102) 또는 리이드 프레임의 프레임 테두리(101)에 고정되게 한다.

여기서, 제1 리이드와 제1 패드로 구성되는 단위체는 다양하게 형태 구성이 가능하며, 도 4에서 보여지는 바와 같이, 도 5에 도시된 제1 단위체(130a)의 제1 리이드(110a)와 달리 제1 리이드(110d)가 계단형상으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 이는 제2 리이드 프레임(200)의 제2 패드(220)를 좀더 크게 연장시키고 제1 리이드(110d)와 중첩되게 하여 방열효과와 저잡음 효과를 좀더 높일 수 있도록 모든 제1 리이드(110d)의 내측 단부가 제2 패드(220)보다 높게 단차지도록 절곡되게 마련한 것이다.

제2 리이드 프레임(200)은 도 6에 도시된 바와 같이, 전체 프레임 테두리(201) 안에 섹션바(202)를 두어 제2 리이드(210)와 제2 패드(220)를 포함한 제2 단위체(230)를 제1 리이드프레임(100)에 상응하도록 복수개 배치되게 하고, 제2 리이드(210)가 제1 리이드(110a)와 그리고 제2 패드(220)가 제1 패드(120)와 가능한 큰 면적으로 서로 접속될 수 있게 하되 제2 리이드(210)와 제1 패드(120), 제2 패드(220)와 제1 리이드(110a)가 접지상태가 아닌 이상 반드시 서로 일정간격으로 이격되게 구성되어 있다.

다음으로, 도 5에 도시된 제1 리이드 프레임(100)과 도 6에 도시된 제2 리이드 프레임(200)을 전도성 용접제(310)로 서로 접착시킨다(attach). 도 7은 제1 및 제2 리이드 프레임(100)(200)를 결합시킨 결합체에서 제1 단위체(130)와 제2 단위체(230)의 결합을 나타내는 사시도이며, 제1 리이드 프레임(100)의 불필요한 요소를 타발하여 제거한 것을 나타낸다. 이로써, 두 리이드 프레임은 전기적 및 물리적으로 패키지의 기능성을 갖는 단일의 리이드 프레임으로서, 전기전자 소자적으로 유효한 트랜스퍼 몰딩이 가능한 형태의 리이드 프레임 결합체로 완성된다.

이어서, 도 8을 참조하면, 상기 제1 및 제2 리이드 프레임(100)(200)의 결합체에 대하여 플라스틱 몰드 성형공정을 실시하여 플라스틱 패키지의 베이스(300)를 형성한다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱 패키지의 베이스(300)를 나타내는 사시도이다.

도 10을 참조하면, 상기 리이드 프레임 결합체의 전체 두께만큼 그리고 최소한 제2 리이드 프레임(200)의 전체 테두리에 이르는 면적에 걸쳐 각 단위체의 구분이 없이 플라스틱 몸체(320)를 성형한다. 이때, 제1 리이드(110a)의 상부면과 제1 패드(120)의 상부면 전체 그리고 제2 리이드 프레임의 저면 전체가 노출되게 한다. 도 10에서는 제1 리이드(110a)의 상부면과 제1 패드(120)의 상부면과 동일 평면이 되도록 플라스틱 몸체(320)가 형성된 것을 보여준다.

한편, 이 과정에서 몰드 후레쉬가 노출된 리이드 프레임의 금속면으로 번질 경우 평탄면을 문지르는 것과 같은 기계적인 연마공정으로 몰드 후레쉬를 간단히 제거한다.

이어서, 상기 플라스틱 몸체(320)를 몰드 성형 후 플라스틱 몸체(320) 밖으로 노출되는 모든 금속면을 칩(502) 본딩, 와이어(503) 본딩 그리고 보드 실장에 유효한 도금처리를 수행함으로써 에어캐비티형 플라스틱 패키지(500)의 베이스(300)를 완성하고 마감한다.

이어서, 완성된 베이스(300)상에는 도 11에서 보여지듯이, 칩(520) 본딩 및 본딩와이어(503)를 본딩한다.

이어서, 도 9를 참조하면, 도 8에서 제작된 플라스틱 패키지의 베이스(300)의 각 단위체에 대응하여 에어-캐비티를 형성할 수 있는 덮개판(400)을 준비한다. 도 9는 그에 대한 부분절개한 사시도이며, 도 10은 상기 덮개판(400)내에 복수개 배열되어 있는 각 단위 덮개에 대한 저면 사시도를 나타낸다.

상기 덮개판(400)은 외곽을 따라 패키지 베이스(300)와 밀착되어 고정될 수 있는 덮개댐(440)을 구비한다. 이러한 덮개댐(440)은 패키지 베이스(300)상에 형성될 수 있는 걸림부(도시안됨)에 의해 정위치에 정확히 고정될 수 있게 할 수 있음은 물론이다. 한편, 상기 덮개댐(440)의 일 측벽에는 후속하여 설명되는 액상의 에폭시 접착제가 주입될 수 있는 주입구(도시안됨)를 더 포함할 수 있다.

각 단위 덮개는 덮개부(410)와 덮개부(410)의 네 모서리를 따라 돌출된 덮개벽(430)을 구비하며, 덮개벽(430)은 하향하면서 폭이 좁아지는 형태로 구성된다. 상기 각 단위 덮개는 덮개댐(440)과 최소한의 연결부(420)에 의해 연결되어 있으며, 인접하는 각 단위 덮개 사이도 이들 연결부(420)에 의해 상호 연결된다. 연결부(420)는 덮개판(400)이 베이스(300)상에 밀착될 때 그 표면으로부터 일정 거리 이격되는 형태로 구성되어 있다. 따라서, 덮개벽(430)으로 둘러싸인 에어-캐비티를제외한 공간은 일체로 연결되어, 주입구를 통해 액상의 에폭시가 주입될 때 에폭시의 주입이 균일하게 전공간에 걸쳐 이루어질 수 있다.

이어서, 도 11에서 보여지는 바와 같이, 칩(520) 및 본딩와이어(503)가 본딩된 베이스(300)상에 상기 덮개판(400)을 정위치에 밀차시켜 고정한다. 그리고 도시하지 않은 온도조절이 용이한 열판상에 상기 덮개판이 고정된 베이스를 안착시킨 후 일정 온도에 이르기까지 가열한다. 가열온도는 후속하여 주입될 액상의 에폭시 수지의 유리화 전이온도 이하의 가능한 한 최고온도가 되도록 한다.

계속하여, 이러한 온도를 유지하면서 덮개판(400)의 주입구를 통하여 액상의 에폭시를 주입하고 경화하는 과정동안에 계속하여 이 온도로 유지한다.

본 발명에서 처럼 미리 베이스(300)와 덮개판(400)을 예열하는 이유는, 에어-캐비티 내의 압력변화가 가장 둔화된 시점에서 액상의 에폭시를 주입하기 위함이다. 즉, 보일-샤를의 법칙에 따르면, 밀폐된 공간체 내의 공기의 부피가 일정하면 공간체내의 온도변화에 따라 내부압력이 변하게 된다. 즉 공간체 내의 온도상승에 따라 내부압력이 증가하며, 온도상승이 일정 수준에 이르면 온도변화와 압력변화가 둔화되며 그 변화추이가 완만하게 포화(Saturation)된다. 더우기, 본 실시예처럼 상기 액상의 에폭시를 주입하지 않은 상태에서 덮개벽(430)과 베이스를 밀착시킨 상태에서 가열하면 에어-캐비티 내부의 공기밀도가 점점 감소하면서 포화가 이루어진다. 이는 이상기체 상태방정식 PV=nRT(P는 압력, V는 체적, n은 기체의 몰수, R은 이상기체상수, T는 온도)에서, 에어-캐비티 내의 공기밀도가 감소하면 온도의 변화에 따른 압력 변화의 민감도가 완화된다는 사실에 근거한다.

만약에 베이스와 덮개판을 미리 예열시키지 않고 바로 액상의 에폭시를 주입하고 에폭시의 경화를 위해 열을 가하면, 액상의 에폭시에 의해 밀폐되었던 에어-캐비티 내의 내부압이 증가되어 일정 압력에 도달하는 순간 베이스와 덮개판의 접촉영역에서 경화되기 전의 유체상태의 에폭시가 외부로 분출되면서 기밀이 파괴되어진다.

따라서, 본 발명에서 처럼 액상의 에폭시를 주입하기 전에 미리 일정한 온도로 베이스와 덮개판을 가열한 상태에서 에폭시를 주입하고 이 상태에서 경화하면, 마치 국부적인 가열이 없는 실온의 대기에서 액상의 에폭시가 기밀을 유지하는 조건과 같이 에어-캐비티 내의 압력변화가 없는 상황에 근접하며, 나아가 캐비티 내의 공기밀도가 매우 낮다는 사실은 가열온도의 불안정이나 기복에 의해 따른 온도변화에 대하여 캐비티 내의 압력변화가 훨씬 둔화되어 작용하기 때문에 에어-캐비티의 기밀유지가 안정적으로 이루어지면서 액상 에폭시를 경화할 수 있다.

한편, 에어-캐비티의 기밀유지를 안정적으로 유지하기 위해서는 상기와 같은 열작용외에도, 캐비티 내의 면적이 클수록, 최종 봉합면적 또는 부위가 적을수록 그리고 에폭시가 고점도일수록 유리하기 때문에 이들도 고려하여 봉합공정을 수행한다.

이어서, 액상의 에폭시가 경화되어 봉합공정이 완료되면, 상기 각 단위 덮개의 연결부를 절단하여 개개의 단위 패키지의 형성을 완료한다. 도 12는 최종적으로 완성된 패키지의 부분절개 사시도이다.

본 발명에 의하면, 에어-캐비티형 패키지를 간단한 구조이면서도 기밀이 안정되게 유지될 수 있다.

또한, 고가의 정렬장치의 필요없이 간단한 열판만으로 기밀유지가 안정된 에어-캐비티형 패키지를 제조할 수 있어 작업성이 향상된다.

Claims (5)

1. 외부와의 전기적 접속을 위한 리이드부를 포함하는 패키지 베이스;

   상기 패키지 베이스의 상면에 본딩되어 있으며, 상기 패키지 베이스의 리이드부와 전기적으로 접속된 칩;

   상기 패키지 베이스상에 밀착되어 상기 패키지 베이스와의 사이에 에어-캐비티를 형성하며, 그 에어-캐비티내에 상기 칩을 내장하도록 덮개벽을 구비한 일체형 덮개;

   상기 덮개의 외주연을 따라 상기 덮개와 패키지 베이스를 밀착 밀봉하는 밀봉재를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어-캐비티형 패키지.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 패키지 베이스는,

   칩 본딩을 위한 제1 패드와 그 주변에 상기 제1 패드와 이격된 내부단자로서의 제1 리이드를 포함하는 제1 리이드 프레임의 제1 단위체;

   상기 제1 리이드 프레임의 제1 패드와 제1 리이드에 대응하여 그 저면에 각기 접착되어 있으며, 제2 패드와 외부단자로서의 제2 리이드를 포함하는 제2 리이드 프레임의 제2 단위체; 및

   상기 제1 리이드와 제1 패드의 상부면 및 상기 제2 리이드와 제2 패드의 저면을 노출시키면서, 적어도 상기 제1 리이드의 상부면보다 상방향으로 돌출되지 않도록 상기 제1 단위체 및 제2 단위체 사이에 일체로 몰드성형된 플라스틱 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어-캐비티형 패키지.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 단위체의 제1 리이드는 계단 형상으로 절곡되어 있으며, 상기 제1 리이드의 외측부는 상기 제2 리이드와 접착되며, 상기 제1 리이드의 내측부는 상기 제2 패드와 플라스틱 몸체를 개재하여 중첩되도록 구성된 것을 특징으로 하는 에어-캐비티형 패키지.
4. 중앙에 칩을 본딩할 수 있는 패드부와 상기 패드부의 주위로 외부와의 전기적 접속을 위한 리이드부를 구비하는 단위체가 복수개 배열되어 있는 베이스를 준비하는 단계;

   상기 베이스의 각 단위체의 패드부 및 리이드부상에 칩을 본딩하는 단계;

   상기 베이스의 각 단위체에 대응하는 단위 덮개가 복수개 배열되어 있으며, 각 단위 덮개는 상기 베이스상에 밀착되어 상기 베이스와의 사이에 에어-캐비티를 형성하도록 캐비티벽이 구비되며, 이웃하는 각 단위 덮개 사이는 상기 베이스의 표면으로부터 이격된 연결부들에 의해 서로 연결되며, 외곽을 따라 상기 베이스의 표면과 밀착될 수 있는 덮개댐이 형성된 덮개판을 준비하는 단계;

   상기 덮개판의 각 덮개벽과 덮개댐이 상기 베이스상의 각 단위체 내의 칩을 보호하도록 상기 덮개판을 상기 베이스상에 밀착하여 고정하는 단계;

   상기 덮개판이 고정된 베이스를 일정 온도가 되도록 가열하는 단계;

   상기 가열된 상태하에서 상기 칩이 내장된 에어-캐비티를 제외하고 상기 덮개댐과 각 덮개벽 사이의 공간에 액상의 에폭시 밀봉재를 주입한 후 경화하는 단계; 및

   상기 베이스의 각 연결부들을 단위 패키지들로 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어-캐비티형 패키지의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 베이스를 준비하는 단계는,

   제1 패드와 그 주변에 상기 제1 패드와 연결된 내부단자로서의 제1 리이드를 포함하는 제1 단위체를 적어도 하나 이상 구비하는 제1 리이드 프레임을 준비하는 단계;

   상기 제1 리이드 프레임의 제1 패드와 제1 리이드에 각기 대응하는 제2 패드와 외부단자로서의 제2 리이드를 포함하는 제2 단위체를 적어도 하나 이상 구비하는 제2 리이드 프레임을 준비하는 단계;

   상기 제1 리이드와 제2 리이드 및 제1 패드와 제2 패드가 서로 대응하여 접속되도록 상기 제1 리이드 프레임과 제2 리이드 프레임을 접착하는 단계;

   상기 접속된 제1 및 제2 리이드 프레임에 대하여 상기 제1 리이드 프레임의 불필요한 연결부를 제거하여 패키지로서의 전기적 및 물리적 기능성를 갖는 단일의리이드 프레임의 결합체를 완성하는 단계; 및

   상기 리이드 플레임의 결합체에 대하여 소정의 몰드 성형을 수행하여 플라스틱 몸체를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어-캐비티형 패키지의 제조방법.