KR20030085444A - Semiconductor package - Google Patents

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김남철
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Abstract

PURPOSE: A semiconductor package is provided to be capable of simplifying the design of a PCB(Printed Circuit Board) and improving the reliability of a semiconductor package by efficiently installing a heat sink. CONSTITUTION: A semiconductor package is provided with a semiconductor chip, a lead frame attached with the semiconductor chip, an encapsulating part for selectively sealing the resultant structure. At this time, a plurality of leads are connected to the lead frame. At the time, some parts of the leads are used as a signal terminal and the other parts of the leads are used as a heat sink for releasing the heat generated from the semiconductor chip. Preferably, the leads for the signal terminal are mainly located at one out of two long lateral portions and the heat releasing leads are located at the other.

Description

반도체 패키지{SEMICONDUCTOR PACKAGE}Semiconductor Package {SEMICONDUCTOR PACKAGE}

본 발명은 반도체 패키지의 리드의 모양에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는 패키지의 몰딩 몸체 외부로 돌출되는 리드(lead)부분들 가운데 신호단자로 쓰이는 리드는 패키지 몰딩 부분의 한쪽 측면부로만 모여 있도록 하고, 열 방출, 즉 히트 싱크의 목적의 리드는 패키지 몰딩 몸체의 또 다른 측면부으로 집중되도륵 하는데 그 특징이 있다.The present invention relates to the shape of a lead of a semiconductor package. More specifically, the lead used as the signal terminal among the lead portions protruding out of the molding body of the package is collected so that only one side portion of the package molding portion is gathered. It is characterized by being concentrated on another side of the body.

일반적인 반도체 집적회로(Integrated Circuit:IC)는 하나의 IC가 리드 프레임(lead frame)위에 전도성 혹은 비전도성 접착제로 접착되어진 후 에폭시 수지(Epoxy Resin) 혹은 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound;EMC)로 밀봉되도록 감싸지고 외부와 전기적, 기계적으로 연결될 부분만 몰딩 패키지 바깥으로 돌출된다. 이 같은 반도체 패키지는 대부분 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; 이하 PCB라 함)이라 불리우는 기판에 부착되어 사용되는데 PCB에 부착될때는 패키지 몸체 외부로 돌출된 리드부분이 PCB의 배선과 땜납 등으로 부착되어(soldering) 전기적, 기계적으로 연결이 된다. 땜납으로 PCB와 연결된 패키지의 외부리드 가운데는 패키지 내부의 반도체 칩과 전기신호를 주고받는 역할을 하는 리드도 있고 간혹 아무런 전기적 역할을 하지 않는 리드도 있을 수 있다. 비록 전기적 역할이 없는 리드일지라도 PCB위의 패키지를 땜납으로 인해 기계적으로 지지하는 역할을 수행하거나, 또는 패키지 내부의 반도체 칩이 동작할 때 발생하는 열을 방출하는 이른바 히트싱크(heat sink)의 역할을 수행하기도 한다. 히트싱크가 부착된 종래의 반도체 패키지에서 생기는 문제점을 첨부한 도면과 더불어 파악해보면 다음과 같다. 먼저 도1은 일반적인 SOP(Small Outline Package)라 불리워지는 반도체 패키지 모양을 나타낸 것으로 이러한 구조의 패키지는 PCB기판위에 실장될 때 PCB 표면의 배선위에 패키지의 리드가 정렬되어 땜납으로 부착되므로 표면 실장형(Surface Mounted)이라 부른다. 이와는 대비되게 패키지의 리드가 PCB 기판의 구멍에 정렬되고 삽입된 후 땜납으로 실장되는 패키지 형태도 있으나 편의상 본원의 명세서에서 설명하거나 그림으로 나타내지는 않았다. 도 2는 SOP 형태의 패키지에서 히트싱크용으로 쓰이는 단자를 알기쉽게 표시하기 위해 10개의 리드 핀(pin)을 가진 SOP 구조의 반도체 패키지의 단면 투영도를 나타내었다. 외부리드가 가지는 절곡부는 편의상 그림에 나타내지는 않았다. 도 2의 10개의 핀 가운데서 "1","5","6","10"번 핀이 신호단자, 나머지의 핀들은 열방출 목적을 위한 단자로 사용되고 있다. 도 2에 나타난 종래의 패키지 리드 기술에서 히트싱크용 리드의 모양은 신호단자로 쓰이는 리드에 비해 특이점이 없다. 반도체 칩에서 방출되는 열은 히트싱크 리드(lead)의 표면적이 넓을수록 공기와의 접촉에 의한 열방출이 효과적으로 이루어지므로 외부로 돌출된 여러 개의 열방출용 리드들을 도 3과 같이 하나로 합쳐서 단면적을 넓힌 종래의 기술도 있다. 도 3에서도 같은 기능을 하는 리드들은 가능한 한 도 2와 같은 도면 부호를 적용하여 신호단자용 리드는 "1","5","6","10"등과 같이 표시되어 있고 열방출용 리드는 "2"번 단자로 표시되었다. 그러나 도 2나 도 3에 나타난 히트 싱크를 갖춘 패키지들을 PCB가 수용하기 위해서는 패키지의 신호단자의 리드에 전기적인 연결이 되도록 PCB의 배선들을 설계해야 하므로 배선 설계가 복잡하게 된다. 예를 들어 도 3에 나타난 패키지를 PCB위에 장착시키면 도 4에 나타난 것과 같이 패키지의 양쪽 측면으로 PCB의 배선을 설계해야 하는 단점이 따른다. 이와 같은 단점이 보다 극명하게 드러나는 경우는 양쪽 측면부로 신호단자가 배열된 종래의 패키지들을 여러 개 장착한 PCB의 경우이다. 이러한 상황은 도 5에 잘 나타나 있다. 도 5에는 이와 같은 상황을 설명하기 위해 도 3에 나타난 것과 같은 종래의 패키지를 여러 개 장착한 PCB의 경우 보다 복잡해진 PCB 배선을 나타낸 그림이다. 이 그림에서 나타난 바와 같이 패키지 양쪽측면 모두 신호단자로 쓰이는 리드가 존재하게 되면 신호단자를 위한 PCB의 배선들로 인해서 패키지들 사이에 공간이 보다많이 확보해야 하므로 PCB의 크기 또한 커져야 함을 알 수 있다.A typical integrated circuit (IC) is a single IC bonded on a lead frame with a conductive or nonconductive adhesive and then sealed with an epoxy resin or an epoxy molding compound (EMC). Only those parts which are wrapped and which will be electrically and mechanically connected to the outside project out of the molding package. Most of these semiconductor packages are attached to a substrate called a printed circuit board (PCB). When the PCB is attached to the PCB, the lead portion protruding outside the package body is attached to the PCB by wiring and solder. (soldering) Electrically and mechanically connected. Among the external leads of the package connected to the PCB by solder, there may be a lead that exchanges electrical signals with the semiconductor chip inside the package, and sometimes a lead that does not play any electrical role. Although the lead does not have an electrical role, it serves as a mechanical support for soldering the package on the PCB, or as a so-called heat sink that dissipates the heat generated when the semiconductor chip inside the package operates. It can also be done. Problems occurring in the conventional semiconductor package with a heat sink are described below with reference to the accompanying drawings. First, FIG. 1 shows a shape of a semiconductor package called a general SOP (Small Outline Package). When the package of such a structure is mounted on a PCB, the lead of the package is aligned on the wiring of the PCB surface and attached to the surface by solder. Surface Mounted. In contrast, there is a package form in which the leads of the package are aligned with the holes of the PCB board and then mounted with solder, but are not described or illustrated in the specification herein for convenience. FIG. 2 is a cross-sectional projection view of a semiconductor package having an SOP structure having ten lead pins to clearly display terminals used for heat sinking in an SOP type package. The bent portion of the outer lead is not shown in the figure for convenience. Among the ten pins of FIG. 2, pins “1”, “5”, “6”, and “10” are used as signal terminals, and the remaining pins are used as terminals for heat dissipation purposes. In the conventional package lead technology shown in FIG. 2, the shape of the heat sink lead has no singularity as compared to a lead used as a signal terminal. Since the heat emitted from the semiconductor chip has a larger surface area of the heat sink lead, heat dissipation by contact with air is more effective. Therefore, the heat dissipating leads protruding from the outside are combined into one as shown in FIG. There is also a conventional technique. Leads having the same function in FIG. 3 apply the same reference numerals as in FIG. 2 so that the signal terminal leads are marked as "1", "5", "6", "10", and the like. It is marked with terminal "2". However, in order for the PCB to accommodate the packages with the heat sink shown in FIG. 2 or 3, the wiring design of the PCB is designed to be electrically connected to the lead of the signal terminal of the package, which makes the wiring design complicated. For example, if the package shown in Figure 3 is mounted on the PCB, as shown in Figure 4 has the disadvantage of designing the wiring of the PCB to both sides of the package. This drawback is more obvious when the PCB is equipped with a number of conventional packages with signal terminals arranged on both sides. This situation is well illustrated in FIG. 5. FIG. 5 is a diagram illustrating a more complicated PCB wiring in the case of a PCB equipped with several conventional packages as shown in FIG. 3 to explain such a situation. As shown in this figure, if the leads used as signal terminals on both sides of the package exist, the size of the PCB must be increased because more space is required between the packages due to the wiring of the PCB for the signal terminals. .

따라서, 본 발명은 위에서 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 패키지 외부로 돌출된 히트싱크를 패키지 몰딩 몸체의 측면부 가운데 한쪽 측면부에 집중시켜 배치함으로써 PCB 장착시 PCB 배선을 보다 쉽게 할 수 있도록 하고 보다 적은 면적으로 PCB를 설계할 수 있도록 한 것이다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and by placing the heat sink protruding out of the package concentrated on one side of the side of the package molding body to facilitate the PCB wiring when mounting the PCB It allows the PCB to be designed with less area.

도 1 - 통상적인 SOP(Small Outline Package)의 사시도.1-perspective view of a typical small outline package (SOP).

도 2 - 종래의 10 핀 SOP의 분해투영도.2-an exploded view of a conventional 10 pin SOP.

도 3 - 히트싱크의 단면적을 극대화한 종래의 SOP의 분해투영도.3 is an exploded view of a conventional SOP maximizing the cross-sectional area of the heat sink.

도 4 - 도 3에 나타난 종래의 히트싱크를 가진 패키지를 PCB에 장착했을 경우의 패키지 주위의 PCB의 배선.4-wiring of the PCB around the package when the package with the conventional heat sink shown in Figure 3 is mounted on the PCB.

도 5 - 도 3의 패키지를 여러 개 장착한 경우 PCB의 배선.Figure 5-wiring of the PCB in the case of mounting several packages of Figure 3;

도 6 - 본 발명의 외부 리드를 가지는 패키지의 사시투영도.6-perspective perspective view of a package having an external lead of the present invention.

도 7 - 본 발명의 패키지를 장착한 PCB의 배선구조의 실시 예.7 is an embodiment of a wiring structure of a PCB mounted with the package of the present invention.

본 발명의 열방출용 외부리드를 갖춘 패키지의 그림을 도 6에 나타내었다. 패키지 몸체 몰딩부의 한쪽 측면부에는 열방출용 리드인 히트 싱크가 돌출되어 있고 패키지의 또 다른 측면부에는 신호단자로 쓰이는 리드가 돌출되어 있다. 히트 싱크부로 쓰이는 리드 역시 신호단자 리드와 같이 리드의 가운데 부분이 절곡되어 PCB상에 땜납으로 부착이 쉽게 되도록 구성되어 있으나 절곡부는 통상의 것이어서 그림상으로 나타내지는 않았다. 실제 사용에 있어서는 히트싱크부분이 반드시 땜납으로 PCB상에 부착되는 것이 보통이나 반드시 부착시키지 않아도 무방하다. 만약 PCB상에 땜납으로 부착되면 PCB상의 배선 또한 열전달 효율이 좋은 금속물질이므로 히트싱크의 표면적이 넓어지는 효과가 발생하여 열방출의 효율이 더욱 증가하게 된다. 도 7에는 본 발명의 또 다른 히트싱크구조, 즉 히트싱크가 두 개로 분리된 형태를 갖는 패키지를 PCB상에 부착하였을 경우 PCB의 배선을 나타내는 그림이다. 도7과 종래의 패키지를 장착한 도 5를 상호 비교하여 보면 본 발명의 패키지를 장착한 PCB의 경우 배선구조가 훨씬 간단하고 PCB의 면적을 작게 차지한다는 것을 알수 있다.The figure of the package provided with the outer lead for heat dissipation of the present invention is shown in FIG. A heat sink, which is a heat dissipation lead, protrudes from one side of the package body molding part, and a lead used as a signal terminal protrudes from another side of the package. The lead used as the heat sink is also configured to be easily attached to the PCB by soldering the center portion of the lead like the signal terminal lead. However, the bent portion is a conventional one and is not shown in the figure. In actual use, the heat sink is usually attached on the PCB with solder, but it is not necessary. If the solder is attached to the PCB, the wiring on the PCB is also a metal material with good heat transfer efficiency, so that the surface area of the heat sink is widened, which further increases the efficiency of heat dissipation. FIG. 7 is a diagram illustrating wiring of a PCB when another heat sink structure of the present invention, that is, a package having a form in which the heat sink is separated into two, is attached on the PCB. Comparing Fig. 7 and Fig. 5 with a conventional package, the PCB with the package of the present invention can be seen that the wiring structure is much simpler and occupies a smaller area of the PCB.

이상에서, 본 발명에 따른 구성 및 작용을 도면을 참조하여 설명하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과한 것이며 본원 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경실시가 가능할 것이다. 예를 들어 히트 싱크의 모양을 신호단자 2개의 핀에 해당하는 크기로 바꾼다든지, 패키지의 리드 모양이 J자 형으로 된 이른바 SOJ(Small Outline J-lead) 형태의 패키지에 적용한다든지 하는 것도 가능하다. 패키지의 크기가 크고 신호단자의 수가 많은 패키지일수록 히트 싱크 리드가 차지하는 부분도 커지게 되므로 도 7과 같이 히트싱크의 모양을 여러개로 분리하는 것 또한 본 발명의 사상에 포함된다. 또 신호단자 리드의 절곡된 모양과 히트싱크 리드의 절곡된 모양이 반드시 일치할 필요도 없다. 신호단자 리드의 모양은 SOP형태로, 히트싱크 리드의 모양은 SOJ형태로 하여 서로 조합한 형태도 가능할 것이다.In the above, the configuration and operation according to the present invention have been described with reference to the drawings, which are merely examples, and various changes and modifications may be made without departing from the technical spirit of the present invention. For example, it is possible to change the shape of the heat sink to the size corresponding to two pins of the signal terminal, or to apply the package to the so-called Small Outline J-lead (SOJ) type package in which the lead shape of the package is J-shaped. . The larger the size of the package and the larger the number of signal terminals, the larger the portion occupied by the heat sink lead, so that the shape of the heat sink is separated into several pieces as shown in FIG. 7. In addition, the bent shape of the signal terminal lead and the bent shape of the heat sink lead do not necessarily have to match. The shape of the signal terminal lead may be SOP, and the shape of the heat sink lead may be SOJ.

따라서 본 발명의 패키지를 인쇄회로기판에 땜납으로 실장할 경우 통상의 히트싱크가 부착된 패키지보다 기판의 배선이 보다 간편해져서 인쇄회로기판의 설계가 간단해질 뿐 아니라, 반도체 칩에 의한 패키지에서의 열방출이 신호리드와는 반대방향으로 집중됨으로서 반도체 패키지의 신뢰성 또한 제고할 수 있게 된다.Therefore, when the package of the present invention is mounted on the printed circuit board by soldering, the wiring of the board is simpler than the package with the usual heat sink, so that the design of the printed circuit board is simplified and the heat in the package by the semiconductor chip. Emissions are concentrated in the opposite direction to the signal leads, which also improves the reliability of the semiconductor package.

Claims (3)

반도체 칩을 수용하는 패키지에 있어서,In a package containing a semiconductor chip, 반도체 칩이 부착되는 리드 프레임과;A lead frame to which the semiconductor chip is attached; 상기 리드 프레임중 일부분은 패키지 몰딩에 의해 감싸지고;A portion of the lead frame is wrapped by package molding; 상기 리드 프레임중 일부분은 패키지 몰딩 외부로 돌출되고;A portion of the lead frame projects out of the package molding; 상기 외부돌출 리드 가운데 일부분은 신호단자로 이용되고;A portion of the outgoing lead is used as a signal terminal; 상기 외부돌출 리드 가운데 일부분은 상기 패키지에 수용된 반도체 칩이 동작할 때 발생하는 열을 상기 패키지 몸체 외부로 방출하기 위해 이용되고;A portion of the protruding lead is used for dissipating heat generated when the semiconductor chip housed in the package is operated to the outside of the package body; 상기 신호단자로 쓰이는 리드는 상기 패키지 몰딩 부분의 측면부 가운데 장변의 측면에 집중되어 배치되고;The lead used as the signal terminal is arranged concentrated on the side of the long side of the side of the package molding portion; 상기 열방출용 리드는 상기 패키지 몰딩부분의 또 다른 장변 측면부에 집중되어 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.The heat dissipation lead is arranged in a central portion of the long side surface portion of the package molding portion semiconductor package. 제 1항에 있어서, 열방출용 리드는 신호단자용 리드와는 다른 모양을 갖춘 것이어서 패키지 몸체를 중심으로 비대칭적 외부리드를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.The semiconductor package according to claim 1, wherein the heat dissipation lead has a shape different from that of the signal terminal lead and forms an asymmetric outer lead around the package body. 제 1항에 있어서, 상기 반도체 패키지는 패키지 몰딩 부분의 측면부의 길이가 서로 갖지 않은 것을 특징으로 하는 반도체 패키지The semiconductor package of claim 1, wherein the semiconductor package does not have lengths of side surfaces of the package molding part.
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