KR200471385Y1 - 반도체 패키지용 히트슬러그 - Google Patents

반도체 패키지용 히트슬러그 Download PDF

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KR200471385Y1 KR2020120008463U KR20120008463U KR200471385Y1 KR 200471385 Y1 KR200471385 Y1 KR 200471385Y1 KR 2020120008463 U KR2020120008463 U KR 2020120008463U KR 20120008463 U KR20120008463 U KR 20120008463U KR 200471385 Y1 KR200471385 Y1 KR 200471385Y1
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Abstract

본 고안은 반도체 패키지용 히트슬러그(1)에 있어서, 열이 방출되도록 몰딩컴파운드수지(P)의 외부로 노출된 방열부(10)와; 상기 방열부(10)의 외주연을 따라 하측으로 절곡된 다운셋부(20)와; 상기 다운셋부(20)의 둘레를 따라 일체로 연결되면서 외측으로 절곡된 프레임부(30)와; 상기 히트슬러그(1)가 인쇄회로기판(B)에 고정되도록 상기 프레임부(30)의 일부에서 하측으로 돌출 절곡된 고정다리부(40)와; 상기 방열부(10)의 하측으로 상기 다운셋부(20)의 외주부를 따라 천공된 수지유입부(50)와; 상기 몰딩컴파운드수지(P)가 상기 방열부(10)의 하측으로 주입되며 상기 히트슬러그(1)의 탄발력이 향상되도록 상기 고정다리부(40)에서 상기 방열부(10)의 종심방향으로 상기 방열부(10)까지 천공된 기포방지및탄발력증가수단(60);을 구비하여 몰딩컴파운드수지 내부의 기포의 발생을 방지하고, 몰딩공정 중에 발생할 수 있는 인쇄회로기판의 손상을 방지하여 반도체 패키지의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

반도체 패키지용 히트슬러그{A Heat Slug for Semiconductor Package}
본 고안은 반도체 패키지 내부에 장착된 반도체 패키지용 히트슬러그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 히트슬러그의 일부분이 외부로 노출되어 열을 방출하고 패키지의 내부에서 기포의 발생을 방지하며 히트슬러그의 탄발력이 향상되도록 기포방지및탄발력증가수단이 구비된 반도체 패키지용 히트슬러그에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 패키지는 반도체 칩을 에폭시 접착제를 이용하여 인쇄회로기판에 부착하고, 도전성 와이어를 이용하여 반도체 칩과 인쇄회로기판의 회로부분을 전기적으로 연결시키고, 몰딩공정을 통해 상기 반도체 칩, 와이어, 인쇄회로기판 등을 열경화성 몰딩컴파운드수지로 봉지하는 것으로 제조되고 있다.
이러한 반도체 패키지는 외력으로부터 반도체 칩을 보호하기 위한 것이나, 실제 반도체 칩을 구동하였을 때 칩에서 발생하는 고열이 원활하게 방출되지 못하는 단점이 있다.
이에 반도체 패키지에 내장되고 일부는 패키지의 외부로 노출되어, 칩에서 발생하는 내부의 고열을 효율적으로 방출시켜주는 열전도성이 양호한 금속재질의 방열부재(히트싱크, 히트슬러그, 히트스프레더)가 사용된다. 이와 같은 방열부재의 사용으로 반도체 패키지의 열방출 성능을 향상시켜 줌으로써 반도체 칩의 성능이 제대로 발휘될 수 있도록 하고, 동시에 반도체 패키지의 신뢰성도 향상시킨다.
도 1은 종래기술에 의한 히트슬러그를 나타내 보인 사시도로서, 몰딩컴파운드수지 외부로 노출되어 열을 방출하는 방열부(100)와, 상기 방열부(100)의 외주연을 따라 하측으로 절곡된 다운셋부(200)와, 상기 다운셋부(200)의 외주연을 따라 일체로 연결되며, 상기 방열부(100)와 수평을 이루도록, 외측으로 절곡된 프레임부(300)와, 히트슬러그를 인쇄회로기판(B)에 고정하도록, 상기 프레임부(300)의 사방모서리에 위치하며 하측으로 절곡된 고정다리부(400)와, 상기 다운셋부(200)에 소정의 갯수로 형성된 수지유입부(500)와, 상기 고정다리부(400)와 상기 수지유입부(500) 사이에 위치하며 상기 프레임부(300)면에 천공된 관통부(600)로 구비되어 있다.
여기서 도 1의 하측에 1점쇄선의 원으로 도시된 도면은 상기 히트슬러그의 상기 관통부(600)와 상기 고정다리부(400)를 확대하여 나타내 보인 부분평면도이다. 상기 관통부(600)는 상기 프레임부(300)를 하측으로 절곡하여 상기 고정다리부(400)를 형성할 때 상기 프레임부(300)의 저항을 줄이기 위하여 상기 고정다리부(400)의 길이 정도로 천공된다.
도 2는 종래기술에 의한 히트슬러그를 이용한 반도체 패키지의 제조과정 중 몰딩공정의 단면을 나타내 보인 구성도로서, 반도체 패키지의 몰딩공정은 인쇄회로기판(B)에 반도체 칩(A)를 부착하고, 와이어(W)를 이용하여 상기 인쇄회로기판(B)과 반도체 칩(A)을 전기적으로 연결시키고, 히트슬러그를 상기 인쇄회로기판(B)에 부착한 후, 몰딩금형(M) 내부에 배치하고, 열경화성 몰딩컴파운드수지(P)를 주입하여 히트슬러그의 외측과 히트슬러그 하측 내부를 충진하여 제작된다. 이때 상기 몰딩금형(M)은 상기 몰딩컴파운수지(P)를 주입할 수 있는 게이트(G)를 구비한다.
도 2에 도시된 화살표는, 상기 몰딩금형(M)의 내부에 상기 몰딩컴파운드수지(P)를 주입할 때, 상기 몰딩컴파운드수지(P)의 흐름을 나타낸 것으로서, 상기 몰딩컴파운드수지(P)가 히트슬러그의 상기 방열부(100) 하측 내부에 충진되기 위해서는 상기 수지유입부(500)와 상기 관통부(600)를 통과하여 내부로 주입되어야 한다.
여기서 몰딩컴파운드수지(P)가 상기 수지유입부(500)와 상기 관통부(600)를 통과할 때, 도 2의 프레임부(300)에 의하여 상기 몰딩컴파운드수지(P)의 흐름이 갈라지게 되고, 상기 프레임부(300)의 하부에서 미쳐 배출되지 못한 공기가 몰딩컴파운드수지 내부로 포획되어 기포가 형성되는 문제점이 있었다.
상기 기포가 형성되는 문제점은 몰딩컴파운드수지의 주입방향에 관계 없이 도 2에 도시된 상기 프레임부(300)가 몰딩컴파운드수지의 흐름을 방해하기 때문에 발생된다.
또한 상기 몰딩공정 중에 상기 방열부(100) 상면에 몰딩컴파운드수지(P)가 유입되지 않도록 하기 위해서 히트슬러그의 방열부(100)의 상면과 상기 몰딩금형(M)의 내부면을 밀착시킨다. 이때 접촉에 의한 상기 몰딩금형(M)의 압력이 히트슬러그의 상기 고정다리부(400)를 통하여 상기 인쇄회로기판(B)에 전달된다. 이때 전달된 상기 몰딩금형(M)의 압력으로 인쇄회로기판(B)에 손상이 발생되는 문제점이 있었다.
본 고안은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로 본 고안의 목적은 몰딩공정 중에 몰딩컴파운드수지가 주입되어 충진될 때 몰딩컴파운드수지의 내부에서 기포가 발생하지 않는 반도체 패키지용 히트슬러그를 제공하는데 있다.
또한 본 고안은 히트슬러그의 탄발력을 향상시켜 몰딩공정 중에 몰딩금형과 히트슬러그의 접촉으로 인한 압력을 자체적으로 흡수할 수 있는 반도체 패키지용 히트슬러그를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 반도체 패키지용 히트슬러그는 반도체 칩이 부착된 인쇄회로기판과 접촉되고 몰딩컴파운드수지의 외부로 그 일부가 노출된 반도체 패키지용 히트슬러그에 있어서, 열이 방출되도록 몰딩컴파운드수지의 외부로 노출된 방열부와; 상기 방열부의 하측에 공간이 형성되도록 상기 방열부의 외주연을 따라 하측으로 절곡된 다운셋부와; 상기 다운셋부의 둘레를 따라 일체로 연결되면서 외측으로 절곡된 프레임부와; 상기 히트슬러그가 인쇄회로기판에 고정되도록 상기 프레임부의 일부에서 하측으로 돌출 절곡된 고정다리부와; 상기 방열부의 하측으로 상기 몰딩컴파운드수지가 주입되도록 상기 다운셋부의 외주부를 따라 천공된 수지유입부와; 상기 몰딩컴파운드수지가 상기 방열부의 하측으로 주입되며 상기 히트슬러그의 탄발력이 향상되도록 상기 고정다리부에서 상기 방열부의 종심방향으로 상기 방열부까지 천공된 기포방지및탄발력증가수단;으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 기포방지및탄발력증가수단에는 상기 히트슬러그의 탄발력이 증가되도록 상기 고정다리부와 접촉하여 상기 프레임부의 외주연 방향으로 확장되고, 상기 프레임부의 외주연과 일정한 간격을 유지하면서 상기 프레임부의 외주연을 따라 천공된 탄발력증가공이 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 방열부의 상부에는 몰딩컴파운드수지가 상기 방열부의 상면으로 유입되는 것이 방지되도록 둘레를 따라 상측으로 돌출된 수지차단부가 구비된 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 고안에 의한 반도체 패키지용 히트슬러그는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 상기 다리고정부에서 상기 방열부의 중심방향으로 상기 방열부까지 천공된 상기 기포방지및탄발력증가수단을 구비하여, 몰딩컴파운드수지 내부에서 기포가 발생하는 것을 방지하고,
둘째, 상기 다리고정부에서 상기 방열부의 중심방향으로 상기 방열부까지 천공된 상기 기포방지및탄발력증가수단을 구비하여, 상기 몰딩공정 중에 발생하는 몰딩금형의 압력을 자체적으로 흡수하고 상기 인쇄회로기판의 손상을 방지함으로써 반도체 패키지의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 의한 히트슬러그를 나타내 보인 사시도이고,
도 2는 종래기술에 의한 히트슬러그를 이용한 반도체 패키지의 제조과정 중 몰딩공정의 단면을 나타내 보인 구성도이며,
도 3은 본 고안에 따른 히트슬러그를 나타내 보인 사시도이고,
도 4는 본 고안에 따른 히트슬러그의 평면도이며,
도 5는 본 고안에 따른 히트슬러그를 이용한 반도체 패키지의 제조과정 중 몰딩공정의 단면을 나타내 보인 구성도이다.
이하에서는 첨부도면을 참고하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 고안에 따른 반도체 패키지용 히트슬러그(1)는 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이 반도체 칩(A)이 부착된 인쇄회로기판(B)과 접촉되고 몰딩컴파운드수지(P)의 외부로 그 일부가 노출되며 열이 방출되도록 몰딩컴파운드수지(P)의 외부로 노출된 방열부(10)와; 상기 방열부(10)의 하측에 공간이 형성되도록 상기 방열부(10)의 외주연을 따라 하측으로 절곡된 다운셋부(20)와; 상기 다운셋부(20)의 둘레를 따라 일체로 연결되면서 외측으로 절곡된 프레임부(30)와; 상기 히트슬러그(1)가 인쇄회로기판(B)에 고정되도록 상기 프레임부(30)의 일부에서 하측으로 돌출 절곡된 고정다리부(40)와; 상기 방열부(10)의 하측으로 상기 몰딩컴파운드수지(P)가 주입되도록 상기 다운셋부(20)의 외주부를 따라 천공된 수지유입부(50)와; 상기 몰딩컴파운드수지(P)가 상기 방열부(10)의 하측으로 갈라짐이 없이 일체로 주입되며 상기 히트슬러그(1)의 탄발력이 향상되도록 상기 고정다리부(40)에서 상기 방열부(10)의 종심방향으로 상기 방열부(10)까지 천공된 기포방지및탄발력증가수단(60);으로 구성된다.
도 4는 본 고안에 따른 히트슬러그의 평면도로서, 상기 기포방지및탄발력증가수단(60)에는 상기 히트슬러그(1)의 탄발력이 증가되도록, 상기 고정다리부(40)와 접촉하여 상기 프레임부(30)의 외주연 방향으로 확장되고, 정해진 간격 "d"를 유지하면서 상기 프레임부(30)의 외주연을 따라 정해진 거리 "f"로 천공된 탄발력증가공(61)이 구비된다. 이때 상기 탄발력증가공(61)의 상기 간격 "d"와 상기 거리 "f"에 따라 상기 히트슬러그(1)의 탄발력이 일정하게 증가하게 된다.
상기 방열부(10)의 상부에는 몰딩컴파운드수지(P)가 상기 방열부(10)의 상면(10a)으로 유입되는 것이 방지되도록 둘레를 따라 상측으로 돌출된 수지차단부(11)가 구비된다.
또한 상기 수지유입부(50)와 상기 기포방지및탄발력증가수단(60)은 프레스, 레이저를 이용하여 가공하거나 또는 화학적인 에칭 등으로 가공될 수 있다.
한편 도 3에 도시된 바와 같이, 몰딩컴파운드수지(P)가 원할하게 상기 방열부(10)의 하측으로 주입될 수 있도록 상기 수지유입부(50)는 상기 다운셋부(20)와 상기 프레임부(30)의 절곡라인(L)을 중심으로 하여 상기 다운셋부(20)의 일면과 상기 프레임부(30)의 일면에 걸쳐서 천공되는 것이 바람직하다.
한편 상기 수지차단부(11)는 소정의 높이로 형성되며 상기 방열부(10)의 상면(10a)의 둘레를 따라 원형으로 형성되는 것이 바람직하다.
한편 상기 히트슬러그(1)의 재질은 열전도율이 높은 구리, 알루미늄 등 공지의 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
다음은 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 상기 히트슬러그(1)의 작용을 도 4 및 도 5를 참조하여 살펴보면 아래와 같다.
도 5는 본 고안에 따른 히트슬러그를 이용한 반도체 패키지의 제조과정 중 몰딩공정의 단면을 나타내 보인 구성도로서, 이는 상기 방열부(10)의 중심을 지나며 대향하는 상기 고정다리부(40)의 중심을 절단한 단면도이다.
여기서 상기 몰딩컴파운드수지(P)에 의하여 보이지 않게 되는 상기 다운셋부(20) 및 상기 프레임부(30)는 점선으로 도시되었고, 상기 수지유입부(50)는 미도시되었다.
반도체 패키지의 몰딩공정은 반도체 칩(A)을 인쇄회로기판(B)에 에폭시 계열의 접착제를 이용하여 부착하고 와이어(W)를 이용하여 반도체 칩(A)과 인쇄회로기판(B)이 전기적으로 접속되도록 하고 상기 인쇄회로기판(B)에 히트슬러그(1)를 부착하는 공정과, 몰딩금형(M) 내부에 상기의 상호 부착된 반도체 칩(A),와이어(W), 인쇄회로기판(B), 히트슬러그(1)를 배치하고 몰딩컴파운드수지(P)를 주입함으로써 전체 몰딩영역에 걸쳐 충진하여 봉지하는 공정으로 구성된다. 이때 몰딩금형(M)은 하형(M2)과 상형(M1)의 조합으로 이루어지고 몰딩컴파운드수지(P)가 주입되는 게이트(G)를 구비하고 있다.
여기서 상기 고정다리부(40)를 상기 인쇄회로기판(B) 위에 에폭시 계열의 접착제로 접착하여 고정하는 것이 가능하다. 한편 상기 실시예의 인쇄회로기판(B) 대신 리드프레임, 회로필름 등 공지의 반도체 패키지용 기판이 사용될 수 있다.
이때 상기 몰딩금형(M)의 게이트(G)를 통해 주입된 몰딩컴파운드수지(P)는 상기 히트슬러그(1)의 외측에 충진됨과 동시에 상기 수지유입부(50)와 상기 기포방지및탄발력증가수단(60)을 통과하여 상기 방열부(10)의 하측 내부공간에 주입된다.
도 5에 도시된 화살표는 몰딩금형 상형(M1)의 게이트(G)에서 상기 기포방지및탄발력증가수단(60)을 통과하는 몰딩컴파운드수지(P)의 흐름을 나타낸 것으로 상기 기포방지및탄발력증가수단(60)의 상부에서 대각선 방향으로 주입됨을 알 수 있다.
여기서 상기 기포방지및탄발력증가수단(60)을 통해 몰딩컴파운드수지(P)가 주입될 때, 종래기술의 히트슬러그와 비교시 몰딩컴파운드수지(P)의 흐름을 방해하는 구조가 없어 상기 몰딩컴파운드수지(P) 내부의 기포 발생을 방지한다.
한편 상기 실시예에서 몰딩컴파운드수지(P)의 주입방향이 상기 기포방지및탄발력증가수단(60)의 대각선 상부로 하였으나, 이것에 한정하지 않고 다른 방향에서, 즉, 몰딩금형의 게이트(G)의 위치가 다른 곳에 위치하여도, 본 고안의 상기 기포방지및탄발력증가수단(60)은 몰딩컴파운드수지(P) 내부의 기포 발생을 방지한다.
또한 도 5에 도시된 바와 같이 상기 몰딩컴파운드수지(P)가 히트슬러그(1)의 외측을 충진할 때 상기 방열부(10)에 돌출 형성된 상기 수지차단부(11)가 몰딩금형의 상형(M1)의 하면과 밀착되어 방열부(10)의 상면(10a)에 몰딩수지가 덮이는 것을 차단하는 차단턱 역할을 함으로써 상기 방열부(10)의 상면(10a)이 외부에 노출되어 방열기능을 수행할 수 있게 된다.
그리고 도 4에 도시된 바와 같이 상기 기포방지및탄발력증가수단(60)은 상기 고정다리부(40)에서 상기 방열부(10)까지 천공되어, 상기 히트슬러그(1)의 전체적인 탄발력을 향상시키며, 상기 탄발력증가공(61)의 상기 간격 "d"와 상기 거리 "f"에 따라 상기 히트슬러그(1)의 탄발력이 일정하게 증가하게 된다.
여기서 상기 수지차단부(11)와 몰딩금형 상형(M1)의 하면이 접촉하여 발생하는 몰딩금형(M)의 압력이 상기 히트슬러그(1)에 수직하방으로 가해지며, 이때 상기 기포방지및탄발력증가수단(60) 및 상기 탄발력증가공(61)으로 증가된 탄발력으로 인하여, 상기 히트슬러그(1)의 상기 수지차단부(11)는 상기 상형(M1)과 밀착된다.
또한 상기 히트슬러그(1)는 상기 기포방지및탄발력증가수단(60) 및 탄발력증가공(61)으로 증가된 탄발력으로 인하여, 상기 몰딩금형(M)으로부터 가해진 압력을 자체적으로 흡수함으로써, 상기 몰딩금형(M)의 압력에 의하여 종래기술의 히트슬러그를 이용하였을 때 발생된 상기 인쇄회로기판(B)의 손상을 방지한다.
한편 도 4에 이점쇄선으로 도시된 "c"는 종래기술에 따른 히트슬러그에서 관통부(600)를 가상으로 나타내 보인 것으로서, 본 고안에 따른 히트슬러그(1)의 기포방지및탄발력증가수단(60)과 탄발력증가공(61)이 명확히 대비되도록 도시한 것이다.
상기 몰딩공정 후 상기 방열부(10)는 몰딩컴파운드수지(P) 외부로 노출되어 반도체 칩이 구동하며 발생하는 고열을 효율적으로 방출하게 된다. 또한 상기 인쇄회로기판(B)의 저면부위도 외부에 노출되며, 상기 노출된 인쇄회로기판(B)의 저면부에는 공지의 기술로써 최종적인 입출력 단자가 구비된다.
본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
* 도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명 *
1 : 히트슬러그 10 : 방열부
11 : 수지차단부 10a : 상면
20 : 다운셋부 30 : 프레임부
40 : 고정다리부 50 : 수지유입부
60 : 기포방지및탄발력증가수단 61 :탄발력증가공
A : 반도체 칩 W : 와이어
B :인쇄회로기판 P : 몰딩컴파운드수지
G : 게이트 M : 몰딩금형
L : 절곡라인

Claims (3)

  1. 반도체 칩(A)이 부착된 인쇄회로기판(B)과 접촉되고 몰딩컴파운드수지(P)의 외부로 그 일부가 노출된 반도체 패키지용 히트슬러그(1)에 있어서,
    열이 방출되도록 몰딩컴파운드수지(P)의 외부로 노출된 방열부(10)와;
    상기 방열부(10)의 하측에 공간이 형성되도록 상기 방열부(10)의 외주연을 따라 하측으로 절곡된 다운셋부(20)와;
    상기 다운셋부(20)의 둘레를 따라 일체로 연결되면서 외측으로 절곡된 프레임부(30)와;
    상기 히트슬러그(1)가 인쇄회로기판(B)에 고정되도록 상기 프레임부(30)의 일부에서 하측으로 돌출 절곡된 고정다리부(40)와;
    상기 방열부(10)의 하측으로 상기 몰딩컴파운드수지(P)가 주입되도록 상기 다운셋부(20)의 외주부를 따라 천공된 수지유입부(50)와;
    상기 몰딩컴파운드수지(P)가 상기 방열부(10)의 하측으로 주입되며 상기 히트슬러그(1)의 탄발력이 향상되도록 상기 고정다리부(40)에서 상기 방열부(10)의 종심방향으로 상기 방열부(10)까지 천공된 기포방지및탄발력증가수단(60);으로 구성되고;
    상기 기포방지및탄발력증가수단(60)에는 상기 히트슬러그(1)의 탄발력이 증가되도록 상기 고정다리부(40)와 접촉하여 상기 프레임부(30)의 외주연 방향으로 확장되고, 상기 프레임부(30)의 외주연과 일정한 간격을 유지하면서 상기 프레임부(30)의 외주연을 따라 천공된 탄발력증가공(61)이 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 히트슬러그.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열부(10)의 상부에는 몰딩컴파운드수지(P)가 상기 방열부(10)의 상면(10a)으로 유입되는 것이 방지되도록 둘레를 따라 상측으로 돌출된 수지차단부(11)가 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 히트슬러그.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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