KR20070035725A - 2단 게이트 구조를 갖는 몰딩용 다이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2단 게이트(Gate) 구조를 갖는 몰딩(Molding)용 다이(Die)에 관한 것으로서, 몰딩 공정 후 기판 스트립(Strip)들 사이에 형성되는 컬(Cull) 제거가 용이하도록 하고, 봉지부의 외관 불량이 발생되지 않도록 하는 몰딩용 다이를 제공하고자 한다. 이를 위한 본 발명은 기판 스트립의 각각의 몰딩 영역에 대응하는 캐비티의 입구에 캐비티로 몰드 수지가 공급하는 게이트가 위치되고, 게이트는 여러 갈래로 형성된 게이트 러너와 각각 연결되는 개별 게이트부와 개별 게이트부를 통합하여 캐비티에 연결하는 통자 게이트부로 이루어지는 2단 게이트 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따르면 몰딩 공정 후 형성되는 컬과 기판 스트립과의 접촉면적이 줄어듦으로써 쉽게 컬을 제거할 수 있고, 여러 가닥의 게이트 러너를 거쳐 게이트를 통해 캐비티로 이송되는 몰드 수지를 게이트에서 통합하여 캐비티에 공급함으로써 캐비티 내에서의 몰드 수지의 흐름이 원활해져 봉지부의 외관 불량이 발생하지 않는다.
몰딩(Molding), 다이(Die), 게이트(Gate), 게이트 러너(Gate Runner), 기판 스트립(Strip), 컬(Cull)

Description

2단 게이트 구조를 갖는 몰딩용 다이{MOLDING DIE HAVING DOUBLE GATE STRUCTURE}
도 1a는 종래에 사용되고 있는 트랜스퍼 몰딩 장치에 BGA 패키지 제조를 위한 기판 스트립이 개재된 상태를 나타낸 단면도.
도 1b는 도 1a에 나타낸 상부 다이의 하측에 기판 스트립들이 위치되는 상태를 나타낸 평면도.
도 2는 개별 게이트 구조를 갖는 상부 다이의 평면도.
도 3a는 본 발명에 따른 2단 게이트 구조를 갖는 몰딩용 다이의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도.
도 3b는 도 3a에 나타낸 몰딩용 다이의 하측에 위치되는 기판 스트립을 개략적으로 나타낸 평면도.
도 3c는 도 3a에 나타낸 몰딩용 다이를 통해 기판 스트립들 사이에 컬이 형성된 상태를 나타내는 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
100: 몰딩 장치 110: 상부 다이
111, 211, 311: 캐비티 112, 212, 312: 램 포트
113, 313: 램 114, 214, 314: 게이트 러너
115, 215, 315: 게이트 120: 하부 다이
130: 기판 스트립 131: 반도체 칩
132, 232, 332: 골드 플레이트 216: 에어 벤트(Vent)부
310a: 캐비티 블록 310b: 컬 블록
315a: 개별 게이트부 315b: 통자 게이트부
331: 몰딩 영역 333: 패키징 영역
본 발명은 몰딩(Molding)용 다이(Die)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array)형 반도체 패키지 제조 시 주로 사용되는 트랜스퍼 몰딩 장치의 몰딩용 다이에 관한 것이다.
일반적으로 몰딩 공정은 소정의 회로 패턴이 형성된 기판에 반도체 칩을 실장한 후 반도체 칩과 그 전기적 연결 부위를 물리적 또는 화학적인 외부 환경으로부터 보호하기 위해 봉지부를 형성하는 공정으로서, 반도체 패키지의 동작에 대한 신뢰성을 확보하는 차원에서 볼 때 반도체 제조 공정 중에서 매우 중요한 공정 중 하나이다.
최근, 반도체 패키지는 그 크기를 최소화하면서 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 방향으로 개발되어 왔으며, 볼 그리드 어레이 패키지(Ball Grid Array; 이하 BGA 패키지라 함)는 그 좋은 예이다. BGA 패키지는 전체 크기가 칩 크기와 유사하 기 때문에 실장 면적을 최소화할 수 있고, 솔더 볼에 의해 외부 회로와의 전기적 연결이 이루어지므로 전기적 신호 전달 경로의 최소화를 통해 향상된 전기적 특성을 가질 수 있다.
현재, BGA 패키지 제조를 위한 몰딩 공정은 몰드 수지를 이용하는 트랜스퍼 몰딩 장치를 사용하여 한꺼번에 대량으로 처리하고 있으며, 이때 트랜스퍼 몰딩 장치는 반도체 패키지의 다핀화와 패키지 외형의 정밀함 및 대량생산에 적합한 것으로 알려져 있다.
도 1a는 종래에 사용되고 있는 트랜스퍼 몰딩 장치에 BGA 패키지 제조를 위한 기판 스트립이 개재된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 1b는 도 1a에 나타낸 상부 다이의 하측에 기판 스트립들이 위치되는 상태를 나타낸 평면도이며, 도 2는 개별 게이트 구조를 갖는 상부 다이의 평면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 트랜스퍼 몰딩 장치(100)는 크게 상부 다이(110)와 하부 다이(120)로 이루어진 몰딩용 다이를 포함한다. 이에, 트랜스퍼 몰딩 장치(100)를 사용하는 몰딩 공정은 도 2에 나타낸 바와 같이 하부 다이(120) 상에 다수 개의 반도체 칩(131)이 실장된 기판 스트립(130)의 몰딩 영역들이 상부 다이(110)의 캐비티(111) 내에 각각 삽입되도록 배치한 후 상부 다이(110)를 하강시켜 하부 다이(120)와 맞물린다. 이후, 상부 다이(110)의 램 포트(112)에 설치된 램(113)의 수직 구동에 의해 가열 용융된 몰드 수지를 램 포트(112)로부터 캐비티(111)로 공급한다. 이때, 몰드 수지는 램 포트(112)에서 게이트 러너(114)를 거쳐 캐비티(111)의 입구에 형성되어 기판 스트립(130)의 일측에 형성된 골드 플레이트 (132) 상에 위치되는 게이트(115)를 통해 캐비티(111)로 공급됨으로써 캐비티(111)를 충진시키고, 이후 경화과정을 거침으로써 기판 스트립(130)의 몰딩 영역에 봉지부를 형성한다.
이와 같은 트랜스퍼 몰딩 장치(110)는 상부 다이(110)에 구비되는 게이트(111)가 도 1b에 나타낸 바와 같이 통자 구조로 디자인되어 있다. 이는 게이트 러너(113)를 통해 이송되는 몰드 수지를 캐비티(111) 입구에서 하나로 모아 캐비티(111)로 공급함으로써 캐비티(111) 내에서의 몰드 수지의 흐름을 원활하게 하기 위함이다. 그러나, 캐비티(111)로 이송되던 램 포트(112)에서 캐비티(111) 사이의 몰드 수지는 몰딩 공정 후 경화됨에 따라 기판 스트립(130)들 사이에서 컬로 형성된다. 컬은 이후 시행되는 디게이트(Degating) 공정에서 제거되는데, 이때 게이트(115)의 구조가 통자 구조로 디자인되어 있기 때문에 기판 스트립(130)의 골드 플레이트(132)와의 접촉면적이 넓다. 따라서, 컬을 절단하는 디게이팅 공정시 기판 스트립(130)으로 가해지는 충격으로 인해 기판 스트립(130)의 두께가 그 충격을 이겨내지 못하고 휘거나 깨지는 현상이 종종 발생하고 있다.
이에, 종래의 트랜스퍼 몰딩 장치(100)의 상부 다이(110)에 구비되는 게이트(115)의 구조를 도 2에 나타낸 바와 같이 개별 구조로 디자인하여 사용하기도 하였다. 도 2를 참조하면, 개별 게이트(215) 구조는 통자 게이트 구조와는 달리, 각각의 게이트 러너(214)가 캐비티(211)의 입구까지 연장되도록 구성된 구조로서, 몰드 수지가 램 포트(212)로부터 게이트 러너(214)를 통해 곧바로 캐비티(211) 내로 공급되도록 구성된다. 이는 기판 스트립(230)의 골드 플레이트(232) 상에 위치되는 게이트(215) 내에서 경화되는 몰드 수지와 골드 플레이트(232)와의 접촉면적을 최소화하여 디게이팅 공정 시 두께가 얇은 기판 스트립(230)이 받을 수 있는 스트레스를 최소화한 구조이다. 그러나, 자동 몰딩(Auto Molding) 공정에서 캐비티(211) 내부로의 몰드 수지의 충진은 매우 빠른 시간 내에 일어나기 때문에, 각각의 게이트 러너(215)로부터 공급되는 몰드 수지가 캐비티(211)로 흘러들어가 충진될 시 캐비티(211) 내에서의 몰드 수지의 흐름은 통자 게이트 구조보다 원활하지 못하게 된다. 이에, 캐비티(211)의 입구 반대측에 형성된 에어 벤트부(216) 쪽에 봉지부의 품질 차이가 발생할 수 있으며, 이로 인해 패키지의 외관 품질이 떨어질 수 있다.
따라서, 본 발명은 게이트 구조를 통자 게이트 구조와 개별 게이트 구조의 장점만을 채택하여 각각의 문제점을 보완할 수 있는 게이트 구조를 구비하는 몰딩용 다이를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 몰딩용 다이(Die)로서, 다수 개의 몰딩 영역을 구비한 기판 스트립(Strip)의 몰딩 영역과 대응하는 위치에 형성된 캐비티(Cavity)와, 캐비티의 입구에 형성되어 기판 스트립의 일측에 형성된 골드 플레이트(Gold Plate) 상에 위치되는 게이트(Gate)부를 구비하는 캐비티 블록들; 캐비티 블록들 사이에 설치되고, 램이 설치되는 램 포트와 램 포트로부터 공급되는 몰딩 수지가 캐비티로 이송되도록 여러 가닥으로 형성된 게이트 러너(Gate Runner)를 구비하는 컬 블록(Cull Block)을 포함하고, 게이트부는 여러 가닥으로 형성된 게이트 러너와 각각 연결되는 개별 게이트부와, 개별 게이트부를 통합하여 캐비티에 연결되는 통자 게이트부로 이루어지는 2단 게이트 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 컬 블록은 램 포트를 중심으로 게이트 러너가 대칭구조를 이루는 것이 바람직하고, 캐비티 블록들과 컬 블록은 일체형이거나 조립형일 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 몰딩용 다이에 대한 바람직한 실시예를 설명하고자 한다.
도 3a는 본 발명에 따른 2단 게이트 구조를 갖는 몰딩용 다이의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이고, 도 3b는 도 3a에 나타낸 몰딩용 다이의 하측에 위치되는 기판 스트립을 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 3c는 도 3a에 나타낸 몰딩용 다이를 통해 기판 스트립들 사이에 컬이 형성된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 실시예에 따른 몰딩용 다이(310)는 트랜스퍼 몰딩 장치의 상부 다이로서, 다수 개의 캐비티(311)가 형성되는 캐비티 블록들(310a)과, 캐비티 블록(310a)들 사이에 형성되어 캐비티(311)로 몰드 수지를 공급하는 컬 블록(310b)을 포함한다. 이때, 캐비티 블록(310a)과 컬 블록(310b)은 일체형으로 제조되거나, 하부 다이에 배치되는 기판 스트립(330)의 배치형태에 따라 바꿔 낄 수 있도록 조립형으로도 제조될 수 있다.
캐비티 블록(310a)은 기판 스트립(330)의 몰딩 영역들과 각각 대응하는 위치에 캐비티(311)를 구비하고, 캐비티(311)의 입구에는 기판 스트립(330)의 일측에 형성된 골드 플레이트(Gold Plate; 332) 상에 위치되는 게이트(315)를 구비한다. 여기서, 기판 스트립(330)은 도 3b에 나타낸 바와 같이 BGA 패키지 제조용 기판으로서, 다수 개의 몰딩 영역(331)을 구비하고, 각 몰딩 영역(331) 일측에는 골드 플레이트(332)가 형성되어 있다. 이때, 골드 플레이트(332)는 몰딩 영역(331)으로 몰드 수지가 원활하게 흐르도록 하는 것으로서, 예컨대 금(Au) 도금에 의해 형성될 수 있다. 몰딩 영역(331)에는 소정의 회로 패턴을 갖는 단위 기판에 반도체 칩이 각각 실장된 후 봉지되는 다수 개의 패키징 영역(333)을 포함한다.
컬 블록(310b)은 중앙에 램(313)이 설치되는 램 포트(312)가 형성되고, 램 포트(312)와 캐비티 블록(310a)의 게이트(315)를 연결하는 게이트 러너(Gate Runner; 314)가 형성된다. 램(313)은 실린더 형상으로 플런져(Flunger)와 같은 구동 수단에 의해 상하로 수직 구동이 가능하게 설치되어 램 포트(312)에 공급되는 고체의 몰드 수지 타블렛을 고온 고압으로 용융시키는 역할을 한다. 게이트 러너(314)는 램 포트(312)로부터 공급되는 몰딩 수지가 게이트(315)를 통해 캐비티(311)로 이송되도록 통로 역할을 하는 것으로서, 게이트(315)보다 깊게 형성된다. 여기서, 게이트 러너(314)는 램 포트(312)의 일측에 네 가닥으로 형성되어 연결되어 있으나 필요에 따라 하나 또는 그 이상으로 형성되어도 무관하며, 특히 램 포트(312)를 중심으로 대칭 구조를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예에 따른 몰딩용 다이(310)는 종래 기술에 따른 몰딩용 다이(도 1b의 110, 도 2의 210)와는 달리, 기판 스트립(330)의 골드 플레이트(332)와 대응하는 위치에 구비되는 게이트(315)가 2단 게이트 구조를 갖는다.
본 실시예에 따른 게이트(315)는 네 가닥으로 형성된 게이트 러너(314)와 각각 연결되는 개별 게이트부(315a)와, 개별 게이트(315a)부를 통합하여 캐비티(311)에 연결시키는 통자 게이트부(315b)로 이루어진다. 즉, 개별 게이트부(315a)는 골드 플레이트(332) 상의 게이트 러너(314)측 일부분에 위치되어 게이트 러너(314)와 각각 연결되고, 통자 게이트부(315b)는 골드 플레이트(332) 상의 캐비티(311)측 일부분에 위치되어 캐비티(311)와 연결된다.
따라서, 본 실시예에 따른 게이트(315)는 게이트 러너(314)를 통해 이송되는 몰드 수지가 캐비티(311)에 연결되는 통자 게이트부(315b)에 의해 통합되어 한꺼번에 캐비티(311) 내로 공급하므로, 종래의 통자 게이트 구조와 마찬가지로 캐비티(311) 내에서의 몰드 수지의 흐름이 원활해진다.
그리고, 기판 스트립(330)의 골드 플레이트(333) 상에 위치되는 본 실시예에 따른 게이트(315)는 몰딩 공정 후 게이트(315) 내에서 경화되는 몰드 수지와 골드 플레이트(333)와의 접촉면적이 종래의 통자 게이트 구조보다 작기 때문에 디게이팅 공정 시 쉽게 분리될 수 있다.
이에 대해 도 3c를 참조하여 좀 더 살펴보면, 다음과 같다.
즉, 본 실시예에 따른 몰딩용 다이를 구비하는 몰딩 장치를 사용하여 몰딩 공정을 실시함에 따라 기판 스트립(330)들 사이에 형성되는 컬(340)은 도 3c에 나타낸 바와 같이 몰딩용 다이의 중앙에 위치한 램 포트와 램 포트 양측에 위치한 게이트 러너 및 게이트들 내에서 몰드 수지가 경화된 것으로서, 서로 연결된 형상을 갖는다.
여기서, 본 실시예에 따른 게이트 내에서 경화된 몰드 수지(341)는 기판 스트립과의 접촉면적이 도 1a에 나타낸 통자 게이트 구조를 갖는 게이트(도 1a의 115) 내에서 경화되는 몰드 수지보다 적다. 이에, 디게이팅 공정에서 기판 스트립(330)의 골드 플레이트(332) 상에 경화된 몰드 수지(341)를 기판 스트립(330)으로부터 분리할 시 기판 스트립(330)에 가해지는 스트레스가 적다. 따라서, 기판 스트립(330)이 휘거나 깨지는 등의 문제가 발생하지 않는다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 캐비티의 입구에 위치되는 게이트가 여러 가닥으로 형성된 게이트 러너와 각각 연결되는 개별 게이트부와, 개별 게이트부를 통합하여 캐비티에 연결하는 통자 게이트부로 이루어지는 2단 게이트 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 여러 가닥의 게이트 러너를 거쳐 게이트를 통해 캐비티로 이송되는 몰드 수지를 게이트에서 통합하여 캐비티에 공급함으로써, 캐비티 내에서의 몰드 수지의 흐름이 원활해져 봉지부의 외관 불량이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 몰딩 공정 후 캐비티 내에서 경화되는 몰드 수지와 기판 스트립과의 접촉면적이 줄어듦으로써, 몰딩 공정 후 형성되는 컬을 쉽게 제거할 수 있다.

Claims (3)

  1. 다수 개의 몰딩 영역을 구비한 기판 스트립(Strip)의 상기 몰딩 영역과 대응하는 위치에 형성된 캐비티(Cavity)와, 상기 캐비티의 입구에 형성되어 상기 기판 스트립의 일측에 형성된 골드 플레이트(Gold Plate) 상에 위치되는 게이트(Gate)를 구비하는 캐비티 블록들;
    상기 캐비티 블록들 사이에 설치되고, 램이 설치되는 램 포트와 상기 램 포트로부터 공급되는 몰딩 수지가 상기 캐비티로 이송되도록 여러 가닥으로 형성된 게이트 러너(Gate Runner)를 구비하는 컬 블록(Cull Block)을 포함하고,
    상기 게이트는 상기 여러 가닥으로 형성된 게이트 러너와 각각 연결되는 개별 게이트부와, 상기 개별 게이트부를 통합하여 상기 캐비티에 연결하는 통자 게이트부로 이루어지는 2단 게이트 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 몰딩용 다이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 컬 블록은 상기 램 포트를 중심으로 게이트 러너가 대칭구조를 이루는 것을 특징으로 하는 몰딩용 다이.
  3. 제1항에 있어서, 상기 캐비티 블록들과 컬 블록은 일체형이거나 조립형인 것을 특징으로 하는 몰딩용 다이.
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