KR20120045789A - 성형 몰드 및 이를 이용하여 제조된 반도체 몰드 패키지 - Google Patents

성형 몰드 및 이를 이용하여 제조된 반도체 몰드 패키지 Download PDF

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KR20120045789A
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Abstract

개시된 본 발명의 일실시예에 의한 성형몰드는 상판 금형 및 상기 상판금형에 접하여 상기 상판 금형과 함께 내부에 상기 반도체 패키지와 연통되는 캐비티를 형성하도록 배치되는 중판 금형을 포함하고, 상기 상판 금형과 상기 중판 금형 사이에 상기 몰딩부재를 형성하는 수지를 상기 캐비티에 주입하는 게이트 및 상기 캐비티 상의 가스를 외부로 배출시키는 에어벤트부가 형성되고, 상기 게이트 및 상기 에어벤트부의 위치는 상기 반도체 패키지의 상부면에서 이격되어 형성되고, 반도체 패키지 상에 몰딩 부재를 형성한다. 이러한 구성에 의하면, 게이트 및 몰딩부재가 반도체 패키지 상부면에서 일정 간격 이격되어 있으므로 수지 잔류물이 최소화되어 제거가 용이하고 후공정에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

Description

성형 몰드 및 이를 이용하여 제조된 반도체 몰드 패키지{MOLD AND SEMICONDUCTOR MOLD PACKAGE PRODUCED BY USING THE SAME}
후공정에 대한 영향이 최소화되는 성형 몰드 및 이를 이용하여 제조된 반도체 몰드 패키지가 개시된다. 더욱 상세하게는, 몰딩 방법상 수지를 주입하거나 가스를 배출시키는 구조를 변경하여 후공정에 대한 영향을 최소화할 수 있는 성형 몰드 및 이를 이용하여 제조된 반도체 몰드 패키지가 개시된다.
일반적으로, 반도체의 제조를 위한 후 공정은 웨이퍼(wafer)로부터 분리된 반도체 칩(chip)을 리드 프레임(lead frame) 또는 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)과 같은 패키지 기판 상에 실장하여 부착하는 다이 본딩(die bonding) 공정과, 금속 와이어(metal wire) 등을 이용하여 반도체 칩과 패키지 기판을 전기적으로 연결하는 와이어 본딩(wire bonding) 공정과, 수지를 이용하여 반도체 패키지를 밀봉하는 수지 몰딩(resin molding) 공정 등을 포함한다.
이 중, 수지 몰딩 공정은 충격, 열, 습기 등의 물리적 또는 화학적인 외부 환경으로부터 반도체 칩과 금속 와이어를 보호함과 아울러, 금속 와이어의 연결 상태를 유지시키기 위해 에폭시 성형 수지(EMC: Epoxy Molding Compound)와 같은 밀봉용 수지로 반도체 패키지의 일부 또는 전체를 감싸는 공정이다.
상기 반도체 패키지 중 발광 소자를 구비한 반도체 패키지를 발광 반도체 패키지라 하며, 발광 반도체 패키지는 후레쉬용 고휘도 광원, 휴대용 전자제품(휴대폰, 캠코더, 디지털 카메라 및 PDA)에 사용되는 액정표시장치(LCD)용 백라이트 광원, 전광판용 광원, 조명 및 스위치 조명 광원, 표시등, 교통신호등에 사용된다.
한편, 렌즈가 구비되는 발광 반도체 패키지는 빛을 외부로 발광하도록 렌즈를 구비하며, 상기 렌즈는 성형 몰드를 형성하기 위해 렌즈 형상의 캐비티가 형성된 성형블록을 반도체 패키지의 상부에 결합한 상태에서 투광성 수지를 주입, 경화시켜 제작한다.
종래에는 상기 성형 블록과 반도체 패키지 사이에 공간을 형성하도록 상기 성형 블록이 반도체 패키지와 결합하고, 이러한 공간을 통해 수지가 상기 캐비티로 주입된 후 경화되어 상기 반도체 패키지 상면으로 돌출되는 형태의 렌즈를 성형한다.
그런데, 이와 같은 성형 몰드는 상기 공간을 통해 수지가 주입되므로 렌즈를 성형한 후 공간 내부, 즉, 상기 반도체 패키지의 상부면에 여분의 수지가 잔류되어 경화된 수지 잔존물이 남게 되고, 이러한 잔존물은 제거하기 위한 별도의 공정이 필요하며 또한, 이러한 공정을 통해서도 상기 수지 잔존물을 제거하기가 어려웠다.
또한, 렌즈 몰딩 후 렌즈가 구비된 반도체 패키지를 이동시키기 위한 후공정에서 렌즈 상단면을 밀착하여 공기진공으로 상기 반도체 패키지를 들어올리는 픽업 툴(pick-up tools)을 사용하는 경우, 상기 잔존물로 인해 후공정이 이루어지기 어려웠다. 따라서, 이러한 영향을 최소화하기 위한 기술 개발이 필요하다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 성형몰드의 구조를 변경하여 수지 잔존물을 최소화하고, 후공정에 대한 영향을 최소화 할 수 있는 성형 몰드 및 이를 이용하여 제조된 반도체 몰드 패키지가 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드는 상판 금형 및 상기 상판금형에 접하여 상기 상판 금형과 함께 내부에 상기 반도체 패키지와 연통되는 캐비티를 형성하도록 배치되는 중판 금형을 포함하고, 상기 상판 금형과 상기 중판 금형 사이에 상기 몰딩부재를 형성하는 수지를 상기 캐비티에 주입하는 게이트 및 상기 캐비티 상의 가스를 외부로 배출시키는 에어벤트부가 형성되고, 상기 게이트 및 상기 에어벤트부의 위치는 상기 반도체 패키지의 상부면에서 이격되어 형성되고, 반도체 패키지 상에 몰딩 부재를 형성한다.
일측에 의하면, 상기 게이트 및 상기 에어벤트부는 상기 반도체 패키지의 상부면에서 50마이크로미터 이상 이격되어 형성된다.
일측에 의하면, 상기 게이트 및 상기 에어벤트부의 단부는 상기 캐비티에 인접할수록 단면적이 작아지도록 형성된다.
일측에 의하면, 상기 게이트 및 상기 에어벤트부는 상기 반도체 패키지의 상부면과 평행하거나 또는 일정 각도를 이루며 기울어진 형상으로 형성된다.
일측에 의하면, 상기 중판 금형의 상기 캐비티를 형성하는 내부면은 상기 반도체 패키지의 상부면에 대해 수직이거나 또는 기울어진 형상의 구배를 형성한다.
일측에 의하면, 상기 반도체 패키지를 하부에서 지지하는 하판 금형을 더 포함한다.
일측에 의하면, 상기 상판 금형, 상기 중판 금형 및 상기 하판 금형의 재질은 플라스틱 소재, 금형재질, 또는 상기 플라스틱 소재 및 상기 금형재질의 조합 중 적어도 하나로 형성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 몰드 패키지는 상술한 상판 금형 및 중판 금형을 포함하고, 상기 상판 금형과 상기 중판 금형 사이에 상기 몰딩부재를 형성하는 수지를 상기 캐비티에 주입하는 게이트 및 상기 캐비티 상의 가스를 외부로 배출시키는 에어벤트부가 형성되고, 상기 게이트 및 상기 에어벤트부의 위치는 상기 반도체 패키지의 상부면에서 이격되어 형성되는 성형몰드를 이용하여 제조된다.
첫째, 게이트 및 몰딩부재가 반도체 패키지 상부면에서 일정 간격 이격되어 있으므로, 수지 잔류물이 최소화되고 후공정에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
둘째, 게이트가 반도체 패키지의 상부면에서 일정 간격 이격되어 있으므로, 수지 주입시 발생하는 열영향이 반도체 패키지에 전달되는 것을 상대적으로 저감할 수 있다.
셋째, 캐비티를 형성하는 중판 금형의 구조에 따라 상판 금형 제거시에 몰딩부재가 반도체 패키지로부터 이탈되는 가능성을 저감할 수 있다.
넷째, 게이트 또는 에어벤트부의 단부가 캐비티에 인접할수록 단면적이 작아지도록 형성됨에 따라 수지 잔류물이 최소화된다.
다섯째, 상판 금형과 중판 금형의 물리적인 구조에 의하여 자가정렬 제공하므로, 별도의 위치 보정을 위한 공정이 필요하지 않고, 이에 따라 몰딩 부재 형성을 위한 공정 시간이 절약될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드를 도시한 사시도;
도 2은 도 1에 도시된 성형몰드를 절단하여 도시한 단면도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드의 게이트를 상부에서 도시한 평면도;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드의 게이트를 정면에서 도시한 정면도;
그리고,
도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드의 형상을 변경하여 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드를 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드를 도시한 사시도이고, 도 2은 도 1에 도시된 성형몰드를 절단하여 도시한 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드는 상판 금형(170) 및 중판 금형(140)을 포함한다. 이때, 상기 성형몰드는 반도체 패키지(120) 상에 몰딩부재(180)를 형성하도록 구비된다.
여기서, 상기 반도체 패키지(120)는 리드 프레임(124) 상에 실장된 반도체 칩(122)과 상기 반도체 칩(122)으로부터 발광되는 빛을 일 방향으로 반사시키는 형상의 패키지 본체(121)를 포함하여 구성되나 이에 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 상기 패키지 본체(121) 상에 형성되는 오목한 공간 내에 수지를 성형하여 프리몰드(123;pre-mold)를 형성하는 것도 가능하다. 이하에서는 상기 반도체 패키지(120)의 상부면이라 함은 상기 패키지 본체(121)의 최상부면 또는 상기 패키지 본체(121)와 상기 프리몰드(123)에 의해 형성되는 상부면을 지칭한다.
또한, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 상기 반도체 패키지(120)와 구별하여 상기 몰딩부재(180)가 구비된 상기 반도체 패키지(120)를 반도체 몰드 패키지라 한다.
상기 상판 금형(170)은 내부에 전술한 렌즈 형상의 상부에 해당하는 형상으로 내부에 공간이 형성되고, 상기 중판 금형(140)은 상기 상판 금형(170)의 하부에 배치되며, 상기 상판 금형(170)과 함께 내부에 상기 반도체 패키지(120)의 상부와 연통되는 상기 렌즈 형상의 캐비티(175)를 형성한다.
상기 상판 금형(170)과 상기 중판 금형(140)의 사이에 상기 몰딩부재(180)를 형성하는 수지를 상기 캐비티(175)에 주입하는 게이트(110) 및 상기 캐비티(175) 내부의 가스를 외부로 배출시키는 에어벤트부(150)가 형성되며, 상기 게이트(110) 및 상기 에어벤트부(150)는 상기 반도체 패키지(120)의 상부면에서 일정 간격(a) 이격되어 형성된다.
즉, 상기 게이트(110) 및 상기 에어벤트부(150)는 상기 몰딩부재(180)와 상기 반도체 패키지(120)가 접하는 위치로부터 상기 몰딩부재(180)의 상부 측으로 일정 간격(a) 이격되어 위치된다.
일측에 따르면, 상기 게이트(110) 및 상기 에어벤트부(150)와 상기 반도체 패키지(120)와의 상기 간격(a)은 50마이크로미터 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 성형몰드는 상기 반도체 패키지(120)를 하부에서 지지하는 하판 금형(130)을 더 포함한다.
여기서, 상기 상판 금형(170), 상기 중판 금형(140) 및 상기 하판 금형(130)의 재질은 플라스틱 소재 또는 금형재질로 형성되나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 몰딩부재(180)를 성형하기 위한 조건을 만족하면 자유로운 변경이 가능하다. 이 때, 상기 상판 금형(170)과 상기 중판 금형(140)은 서로 다른 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 이 경우에 상기 상판 금형(170)과 상기 중판 금형(140) 사이에 의도하지 않게 상기 수지가 스며들어 발생하는 버(burr) 문제를 상대적으로 저감할 수 있다.
여기서, 상기 성형몰드를 이용하여 상기 몰딩부재(180)를 형성하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 반도체 패키지(120)를 상기 하판 금형(130) 상에 배치한다.
다음, 상기 반도체 패키지(120)의 상부에 상기 중판 금형(140)을 배치한다. 이 때, 상기 중판 금형(140)은 상기 몰딩부재(180)의 위치를 정확히 위치시키기 위하여, 상기 반도체 패키지(120)의 상부면 중 일부를 커버하는 형상으로 형성되는 것도 가능하나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음, 상기 중판 금형(140)의 상부에 상기 상판 금형(170)을 배치한다.
다음, 상기 상판 금형(170)과 상기 중판 금형(140)이 접하는 위치에 형성되는 상기 게이트(110)를 통해 몰딩 수지를 주입하고, 경화시켜 상기 몰딩부재(180)를 형성한다. 이 때, 상기 캐비티(175) 내부의 가스가 상기 에어벤트부(150)를 통해 외부로 배출된다.
이후에 상기 상판 금형(170) 및 상기 중판 금형(140)을 제거하고, 상기 게이트(110) 및 상기 에어벤트부(150)와 상기 몰딩부재(180)가 접하는 부분의 수지 잔류물이 제거되면 몰딩부재(180)가 형성되어 반도체 몰드 패키지가 형성된다.
또한, 상기 프리몰드(123)가 상기 반도체 패키지(120)에 구비되지 않은 경우, 상술한 상기 성형몰드를 이용하여 상기 몰딩부재(180)를 형성하는 방법을 통해 상기 몰딩부재(180)와 함께 형성되는 것도 가능하다.
본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드의 경우, 상기 게이트(110) 및 상기 몰딩부재(180)가 상기 반도체 패키지(120) 상부면에서 일정 간격 이격되어 있으므로, 상기 수지 잔류물을 용이하게 제거할 수 있고, 이에 따라 후공정에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 게이트(110)가 상기 반도체 패키지(120)의 상부면에서 일정 간격 이격되어 있으므로, 수지 주입시 발생하는 열영향이 상기 반도체 패키지(120)에 전달되는 것을 상대적으로 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기 몰딩부재(180)를 형성하는 상기 중판 금형(140)의 상기 내부면(141)이 상기 반도체 패키지(120)의 상부면에 대하여 기울어진 형상의 구배를 형성하는 것으로 제시하였지만, 이에 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 반도체 패키지(120)의 상부면에 대하여 수직인 형상으로 형성되는 것도 가능하다.
다시 말하면, 상기 내부면(141)이 상기 렌즈를 형성하는 상기 몰딩부재(180)의 상부 곡률과 유사하게 상기 캐비티(175)의 상부 방향으로 갈수록 좁아지는 형상으로 형성되며, 이러한 형상에 따라 상기 상판 금형(170) 제거시에 상기 몰딩부재(180)가 상기 반도체 패키지(120)로부터 이탈되는 가능성을 저감할 수 있다.
여기서, 상기 수지 잔류물을 좀 더 용이하게 제거할 수 있도록 상기 게이트(110) 및 상기 몰딩부재(180)의 형상을 변경하는 것도 가능하며, 이를 설명하기 위하여 도 3 내지 도 4를 제시한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드의 게이트를 상부에서 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드의 게이트를 정면에서 도시한 정면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 게이트(110)의 단부는 상기 캐비티(175)에 가까워질수록 단면적이 작아지도록 형성된다. 다시 말하면, 먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 상부에서 바라보는 경우에는 사다리꼴과 유사한 형상을 가지며, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 게이트(110)의 단부는 정면에서 바라보는 경우 상기 캐비티(175)에 근접할수록 상부를 형성하는 직선이 하부 방향으로 기울어진 삼각형 형상과 유사한 형상을 가진다. 여기서, 상기 에어벤트부(150)의 단부 형상 또한 상기 게이트(110)의 단부 형상과 유사하게 형성된다.
본 실시예에서는 상기 게이트(110) 및 상기 에어벤트부(150)의 상기 캐비티(175)와 인접하는 단부의 형상을 예를 들어 도시하였으나, 이에 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 꼭지점 부위가 절단된 원뿔 형상으로 형성되고, 절단된 원뿔의 꼭지점 부위가 상기 캐비티(175)와 접하도록 하는 것도 가능함은 물론이고, 또한, 도 4에 도시된 상기 게이트(110)의 단부 형상은 필요에 따라 상하가 전환되어 배치되는 것도 가능함은 누구나 이해할 수 있을 것이다.
상기 게이트(110) 및 상기 에어벤트부(150)의 형상의 상술한 바와 같이, 상기 캐비티(175)에 인접할수록 단면적이 작아지도록 형성됨에 따라 상기 몰딩부재(180)를 형성한 이후에 상기 캐비티(175)와 상기 게이트(110) 또는 상기 에어벤트부(150)가 접하는 부위에 잔존하는 수지 잔류물이 최소화되며, 상기 수지 잔류물의 제거 또한 상대적으로 용이하게 된다.
본 실시예에서는 상기 게이트(110) 및 상기 에어벤트부(150)가 상기 반도체 패키지(120)의 상부면과 평행하게 형성되는 것으로 제시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이를 좀 더 상세하게 설명하기 위하여 도 5를 제시한다.
도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 성형몰드의 형상을 변경하여 도시한 단면도이다. 참고로, 설명의 편의를 위하여 도 1 내지 도 4에 설명된 내용과 동일하거나 유사한 구조에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 중판 금형(140)은 상기 캐비티(175)를 형성하는 내측보다 외측 방향이 상부 방향으로 돌출되어 형성되고, 상기 상판 금형(170)은 이에 대응되는 형상으로 형성된다.
이에 따라, 상기 게이트(110) 및 상기 에어벤트부(150)는 상기 반도체 패키지(120)의 상부면과 일정 각도를 이루며 기울어진 형상으로 형성된다.
이러한 경우에, 상기 상판 금형(170)은 상술한 물리적인 구조에 의하여 상기 중판 금형(140)에 자체적으로 정위치에 배치되는 자가정렬(self alignment)를 기대할 수 있어 별도의 위치 보정을 위한 공정이 필요하지 않고, 이에 따라 상기 몰딩부재(180) 형성을 위한 공정 시간이 절약될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 게이트(110) 및 상기 에어벤트부(150)가 상기 캐비티(175)의 측면에 서로 대칭되는 위치에 형성되는 것으로 제시하였지만, 이에 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 상기 게이트(110)가 상기 캐비티(175)의 최상부측에 형성되고, 상기 에어벤트부(150)는 상기 캐비티(175)의 측면에 형성되는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 상기 중판 금형(140)이 상기 캐비티(175)를 형성하는 내측 방향이 외측 방향보다 상부 방향으로 돌출되어 실질적으로 상부가 제거된 원뿔형상으로 형성되고, 상기 상판 금형(170)은 상기 중판 금형(140)에 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 게이트(110) 및 상기 에어벤트부(150)가 도 5와 반대 방향, 즉, 하부에서 상부 방향으로 상기 수지를 주입하고, 상기 캐비티(175)내의 가스 또한, 상부에서 하부 방향으로 배출되도록 하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에서 상기 상판 금형(170) 및 상기 중판 금형(140)이 상기 반도체 패키지(120)의 상부에 배치되는 것으로 제시하였지만, 이에 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 서로 다른 두 개의 몰드 금형을 이용하여 상기 반도체 패키지(120) 상에 상기 몰딩부재(180)를 형성하되, 상기 게이트(110) 및 상기 에어벤트부(150)가 상기 반도체 패키지(120)의 상부면에서 일정 간격 이격되어 형성되도록 하는 구조이면 자유로운 변경이 가능하다는 것은 누구나 이해할 수 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 게이트 120: 반도체 패키지
121: 패키지 본체 122: 반도체 칩
123: 프리몰드 140: 중판 금형
150: 에어벤트부 170: 상판 금형
175: 캐비티 180: 몰딩부재

Claims (8)

  1. 반도체 패키지 상에 몰딩 부재를 형성하기 위한 성형몰드에 있어서,
    상판 금형; 및
    상기 상판금형에 접하여 상기 상판 금형과 함께 내부에 상기 반도체 패키지와 연통되는 캐비티를 형성하도록 배치되는 중판 금형;
    을 포함하고,
    상기 상판 금형과 상기 중판 금형 사이에 상기 몰딩부재를 형성하는 수지를 상기 캐비티에 주입하는 게이트 및 상기 캐비티 상의 가스를 외부로 배출시키는 에어벤트부가 형성되고, 상기 게이트 및 상기 에어벤트부의 위치는 상기 반도체 패키지의 상부면에서 이격되어 형성되는 성형몰드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 및 상기 에어벤트부는 상기 반도체 패키지의 상부면에서 50마이크로미터 이상 이격되어 형성되는 성형몰드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 및 상기 에어벤트부의 단부는 상기 캐비티에 인접할수록 단면적이 작아지도록 형성되는 성형몰드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 및 상기 에어벤트부는 상기 반도체 패키지의 상부면과 평행하거나 또는 일정 각도를 이루며 기울어진 형상으로 형성되는 성형몰드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중판 금형의 상기 캐비티를 형성하는 내부면은 상기 반도체 패키지의 상부면에 대해 수직이거나 또는 기울어진 형상의 구배를 형성하는 성형몰드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 패키지를 하부에서 지지하는 하판 금형을 더 포함하는 성형몰드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상판 금형, 상기 중판 금형 및 상기 하판 금형의 재질은 플라스틱 소재, 금형재질, 또는 상기 플라스틱 소재 및 상기 금형재질의 조합 중 적어도 하나로 형성되는 성형몰드.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 성형몰드를 이용하여 제조된 반도체 몰드 패키지.
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