KR20230083233A - 양면 냉각 패키지를 위한 캡슐화 공정 - Google Patents

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텡 혹 쿠아
이 린
라빈드라 라가벤드라
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에이에스엠피티 싱가포르 피티이. 엘티디.
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Abstract

하나 이상의 전자 디바이스와 접촉하는 적어도 하나의 냉각판을 포함하는, 기판상에 장착된 하나 이상의 전자 디바이스가 캡슐화된다. 상기 기판은 하나 이상의 전자 디바이스를 몰딩하기 위한 몰딩 캐비티를 한정하는 제1 몰드 절반부와 제2 몰드 절반부 사이에 클램핑된다. 상기 제1 몰드 절반부에 이동 가능하게 위치된 캐비티 인서트는 상기 적어도 하나의 냉각판 위에 밀봉 압력을 접촉 및 가하기 위해 상기 캐비티 내로 돌출된다. 제1 충전 압력에서 몰딩 화합물을 상기 캐비티 내로 도입한 후, 상기 캐비티의 몰딩 화합물은 상기 제1 충전 압력보다 높은 제2 충전 압력을 가함으로써 패킹된다. 이와 같은 시간 동안, 상기 밀봉 압력은 제1 충전 압력 및 상기 제2 충전 압력보다 높은 값으로 유지된다.

Description

양면 냉각 패키지를 위한 캡슐화 공정{ENCAPSULATION PROCESS FOR DOUBLE-SIDED COOLED PACKAGES}
본 발명은 전자 디바이스의 캡슐화에 관한 것으로서, 특히 전자 패키지의 양면상에서 냉각을 촉진하는 전자 패키지의 캡슐화에 관한 것이다.
하이브리드 및 전기 차량 시장은 현재 활기를 띠고 있으며, 자동차 산업에서 볼 수 있는 흥미로운 성장을 이끌고 있다. 이에 따라, 더 넓은 범위의 차량이 전기화되면서, 인버터에 사용되는 전력 반도체 모듈의 생산 수요가 증가하고 있다. 일반적으로 "DSC"라고 불리우는 양면 냉각 패키지가 더 높은 전력 밀도, 확장성 및 공간 이점을 통해 성능을 향상시킨다.
DSC 패키지는 산화알루미늄으로 제조된, 직접 결합 구리(DBC) 절연 세라믹 기판을 포함할 수 있다. 이는 절연-게이트 바이폴라 트랜지스터("IGBT") 및 다이오드와 같은 전자 부품으로부터 기계적 지원 및 더욱 양호한 열 발산을 제공하는 대형 금속 스페이서로 사용된다. 당업계에 공지된 그와 같은 하나의 DSC 패키지는 750V의 차단 전압 능력 및 800A의 연속 컬렉터 전류(collector current)를 갖는다. 상기 DSC 패키지의 최대 연속 접합 온도는 대략 175℃일 수 있다. 이는 상기 DSC 패키지가 기존의 실리콘 겔-충전 디자인을 갖지 않으며 단단한 에폭시 몰딩 화합물을 사용하고 어떠한 와이어 본드도 포함하지 않기 때문에 가능하다. 상기 DBC 기판과 같은 냉각 히트 싱크들이 그와 같은 DSC 패키지의 양쪽 측면상에 위치한다. 이와 같은 양면 히트 싱크는 상기 DSC 패키지의 상부 면과 하부 면에 핀 핀(Pin Fin) 구조로 구성되어, 상기 DSC 패키지의 열 성능을 크게 향상시킨다. 상기 DSC 패키지는 더욱 적은 실리콘 함량으로 더욱 양호한 열 성능을 달성할 수 있으므로 비용 효율적인 해결책이 될 수 있다.
DSC 패키지는 다양한 캡슐화 공정을 사용하여 성형해야 한다. 전통적으로, 오버몰딩 공정이 시장에서 DSC 패키지에 대한 일반적인 캡슐화 방식이다. 그와 같은 방법을 사용하면, 몰딩 중에 하부 냉각판이 노출되지만, 몰딩 화합물은 DSC 패키지의 상부 냉각판을 덮도록 제조된다. 그러나, 이와 같은 접근 방법은 상기 오버몰딩 후에 상부 냉각판을 노출시키기 위해 추가적인 연마 및 폴리싱 공정을 필요로 한다.
도 1은 종래의 몰딩된 DSC 패키지(100)의 단면도이다. 몰딩된 DSC 패키지(100)는 상부 다이(102) 및 하부 다이(104)를 포함하는 몰딩 시스템을 사용하여 몰딩 화합물로 캡슐화되었다. 상기 상부 다이(102) 및 하부 다이(104)는 협력하여, 기판(106)상에 장착된 전자 디바이스(108)가 상기 상부 다이(102) 및 하부 다이(104)에 형성된 캐비티들 내에 위치하도록 기판(106)을 클램핑한다. 상기 전자 디바이스(108)의 상부 및 하부 표면상에는 각각 상부 냉각판(110) 및 하부 냉각판(112)이 구비된다. 각각의 냉각판(110, 112)은 DBC 절연 세라믹 기판을 포함할 수 있다.
몰딩 화합물(114)은 상기 전자 디바이스(108)와 상부 및 하부 냉각판(110, 112)을 캡슐화하기 위해 상기 상부 다이(102) 및 하부 다이(104)의 캐비티들 내로 도입된다. 도 1은 상기 하부 냉각판(112)이 상기 하부 다이(104)의 캐비티 표면과 상대적으로 동일 평면임을 나타내고, 상기 상부 냉각판(110)과 상기 상부 다이(102)의 캐비티 표면 사이에 갭이 존재하여, 잉여 몰딩 화합물(114)가 상기 상부 냉각판(110)과 상기 상부 다이(102)의 캐비티 표면 사이에 도입된다. 상기 몰딩된 DSC 패키지(100)로부터 열을 전도하는 상기 상부 냉각판(110)의 효율성을 보장하기 위해, 상기 상부 냉각판(110)의 상부 표면 위에 몰딩된 그와 같은 잉여 몰딩 화합물(114)이 제거되야 한다.
도 2는 DSC 패키지를 제조하기 위한 종래의 공정 흐름을 예시하는 흐름도이다. 전자 디바이스(108)를 기판(106)상에 캡슐화하기 위해 먼저 몰딩 공정(120)이 수행된다. 이어서 후속 몰드 경화(122)가 수행되어, 몰딩 화합물(114)이 충분히 응고되고 경화되도록 보장한다. 상부 냉각판(110)의 상부 표면으로부터 잉여 몰딩 화합물(114)를 제거하기 위해, 상부면 연마(124)가 상기 몰딩된 DSC 패키지(100)상에서 수행되고, 이어서 상기 몰딩된 DSC 패키지(100)의 표면 품질을 향상시키기 위해 상부면 광택(126)이 수행되어야 한다
잉여 몰딩 화합물(114)가 상기 하부 냉각판(112)의 하부 표면상에도 존재하는 경우, 하부면 연마(128) 및 하부면 광택(130)도 필요할 것이다. 패키징 공정을 완료하기 위해, 복수의 몰딩된 DSC 패키지들(100)을 포함하는 기판(106)상에 위치한 각각의 몰딩된 DSC 패키지(100)는 상기 몰딩된 DSC 패키지들(100) 각각을 트리밍, 형성 또는 개별화(132)시키는 방식으로 분리되어야 한다.
상술된 오버몰딩 접근 방법으로부터 다수의 결점들이 발견되었다. 과도한 몰드 플래시(mold flash)는 일반적으로 오버몰딩 후에 존재하여, 몰딩된 DSC 패키지에서 전파되는 균열로 인해 신뢰성 실패 위험을 증가시킨다. 상술된 바와 같은 추가적인 공정은 생산 주기 시간의 증가, 및 생산, 인력 및 장비 비용과 같은 비용의 증가를 유발시킨다. 또한, 상기 패키지 두께는 허용 가능한 사양 범위를 벗어나는 경향이 있어, 재작업을 위한 추가 자원을 요하게 된다. 따라서, 더 많은 품질 불량 사례로 인해 수율이 감소된다.
상술된 종래 기술의 단점들 중 적어도 일부를 회피하는 DSC 패키지용 캡슐화 공정을 제공하는 것이 유리할 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 DSC 패키지의 결함 위험을 방지하기 위해 캡슐화 공정 동안 강력한 몰드 플래시 제어를 보장하는 캡슐화 공정을 제공하고, 후속 연마 및 캡슐화 공정 후 광택의 필요성을 제거하여 공정 흐름을 단순화하는 것을 추구하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 하나 이상의 전자 디바이스와 접촉하는 적어도 하나의 냉각판을 포함하는, 기판상에 장착된 상기 하나 이상의 전자 디바이스를 캡슐화하는 방법이 제공되며, 상기 방법은: 상기 기판을 제1 몰드 절반부와 제2 몰드 절반부 사이에 배치하는 단계로서, 상기 제1 몰드 절반부와 상기 제2 몰드 절반부는 상기 하나 이상의 전자 디바이스를 몰딩하기 위한 몰딩 캐비티를 한정하는, 상기 배치하는 단계; 상기 기판을 상기 제1 몰드 절반부와 상기 제2 몰드 절반부 사이에서 클램핑하는 단계; 상기 적어도 하나의 냉각판 위에 밀봉 압력을 접촉 및 가하기 위해, 상기 제1 몰드 절반부에 이동 가능하게 위치된 캐비티 인서트를 상기 캐비티 내로 돌출시키는 단계; 제1 충전 압력에서 몰딩 화합물을 상기 캐비티 내로 도입하는 단계; 및 다음에 상기 제1 충전 압력보다 높은 제2 충전 압력을 가함으로써 상기 몰딩 화합물을 상기 캐비티에 패킹하는 단계를 포함하며, 상기 밀봉 압력은 각각 상기 몰딩 화합물을 도입 및 패킹하는 동안 상기 제1 충전 압력 및 상기 제2 충전 압력보다 높은 값으로 유지된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 하나 이상의 전자 디바이스와 접촉하는 적어도 하나의 냉각판을 포함하는, 기판상에 장착된 상기 하나 이상의 전자 디바이스를 포함하는 전자 패키지를 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은: 상기 기판을 제1 몰드 절반부와 제2 몰드 절반부 사이에 배치하는 단계로서, 상기 제1 몰드 절반부와 상기 제2 몰드 절반부는 상기 하나 이상의 전자 디바이스를 몰딩하기 위한 몰딩 캐비티를 한정하는, 상기 배치하는 단계; 상기 기판을 상기 제1 몰드 절반부와 상기 제2 몰드 절반부 사이에 클램핑하는 단계; 상기 적어도 하나의 냉각판 위에 밀봉 압력을 접촉 및 가하기 위해, 상기 제1 몰드 절반부에 이동 가능하게 위치된 캐비티 인서트를 상기 캐비티 내로 돌출시키는 단계; 제1 충전 압력에서 몰딩 화합물을 상기 캐비티 내로 도입함으로써 상기 하나 이상의 전자 디바이스를 캡슐화하는 단계; 및 다음에 상기 제1 충전 압력보다 높은 제2 충전 압력을 가함으로써 상기 몰딩 화합물을 상기 캐비티에 패킹하는 단계를 포함하며, 상기 밀봉 압력은 각각 상기 몰딩 화합물을 도입 및 패킹하는 동안 상기 제1 충전 압력 및 상기 제2 충전 압력보다 높은 값으로 유지된다.
이하, 편리하게도 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시하는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명이 보다 상세하게 설명될 것이다. 도면들 및 관련 설명의 특수성은 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 광범위한 식별의 일반성을 대체하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
본 발명에 따른 캡슐화 공정의 예들이 이제 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 종래의 성형된 DSC 패키지의 단면도이다.
도 2는 DSC 패키지를 제조하기 위한 종래의 공정 흐름을 예시하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 DSC 패키지를 캡슐화하기 위한 몰딩 장치의 단면도로서, 상기 몰딩 장치는 개방 위치에 위치한다.
도 4는 도 3의 몰딩 장치의 단면도로서, 상기 몰딩 장치는 폐쇄 위치에 위치한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 캡슐화 공한의 상이한 단계들 동안 시간에 따른 압력 그래프이다.
도 6은 몰딩 중에 상부 냉각판 위로 편의력(biasing force)을 가하는 상부 캐비티 인서트의 측면도이다.
도 7은 공기 압력과 패킹 압력이 상부 냉각판상에 가해지는 영역의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 몰딩 장치에 사용되는 밀봉 기구의 분해도이다.
도 9는 공기 압력이 상부 캐비티 인서트에 가해질 때의 밀봉 기구의 측면도이다.
도 10은 도 8의 밀봉 기구에 의해 밀봉되는 압출 갭의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 DSC 패키지를 캡슐화하기 위한 몰딩 장치(18)의 단면도이며, 여기서, 상기 몰딩 장치는 개방 위치에 위치한다. 상기 DSC 패키지는 기판(10), 상기 기판(10)상에 장착된 하나 이상의 전자 디바이스(12), 상기 기판(10)의 상부 표면상에 장착된 상기 전자 디바이스(12) 위에 위치되고 그와 접촉하는 제1 또는 상부 냉각판(14), 및 상기 기판(10)의 하부 표면상에 장착된 전자 디바이스(12) 아래에 위치되고 그와 접촉하는 제2 또는 하부 냉각판(16)을 포함한다.
상기 전자 디바이스(12) 및 상부 및 하부 냉각판(14, 16)을 포함하는 기판(10)은 상부 몰드 절반부 또는 상부 다이(20) 및 하부 몰드 절반부 또는 하부 다이(22)를 갖는 몰딩 장치(18)에 위치된다. 상기 상부 및 하부 다이들(20, 22)은 상기 전자 디바이스(12)를 캡슐화하기 위한 몰딩 캐비티(23)를 한정한다. 상부 캐비티 인서트(26)와 같은 제1 캐비티 인서트는 상기 상부 냉각판(14)상에 편의력 또는 밀봉력을 가하기 위해 상기 상부 다이(20)의 중앙에, 이동 가능하게 위치된다. 또한, 하부 캐비티 인서트(28)와 같은 제2 캐비티 인서트는 상기 하부 냉각판(16) 위에 상응하는 편의력 또는 밀봉력을 가하기 위해 상기 하부 다이(22)의 중앙에, 이동 가능하게 위치된다. 상기 상부 다이(20)와 상기 상부 냉각판(14)을 분리하는 유연한 보호막(24)이 또한 예시된다. 유사한 유연한 보호막이 또한 상기 하부 다이(22)와 상기 하부 냉각판(16)을 분리할 수 있다.
도 4는 도 3의 몰딩 장치(18)의 단면도이며, 여기서 상기 몰딩 장치(18)는 폐쇄 위치에 위치한다. 이와 같은 위치에서, 상기 기판(10)은 상기 상부 및 하부 다이들(20, 22) 사이에 클램핑된다. 상기 상부 캐비티 인서트(26)는 상기 상부 냉각판(14)과 접촉하고 상기 상부 냉각판 위에 상부 편의력(30)을 가하기 위해 상기 몰딩 캐비티 내로 돌출되어, 상기 상부 캐비티 인서트(26)와 상기 상부 냉각판(14) 사이의 갭이 폐쇄된다. 상기 유연한 보호막(24)이 상기 상부 다이(20)와 상기 상부 냉각판(14)을 분리하기 위해 사용되는 경우, 상기 보호막(24)은 상기 상부 냉각판(14)과 접촉하도록 작동하여, 상기 상부 편의력(30)이 상기 상부 캐비티 인서트(26)에 의해 가해질 때, 상기 상부 냉각판(14)의 상부 표면 주위에 밀봉 배열을 형성한다.
상응하게도, 상기 하부 캐비티 인서트(28)는 상기 하부 냉각판(16)과 상기 하부 다이(22) 사이의 갭을 폐쇄하기 위해 상기 하부 냉각판(16)과 접촉하고 상기 하부 냉각판 하부 편의 압력 또는 편의력(32)을 가하기 위해 상기 몰딩 캐비티(23) 내로 돌출된다. 상기 하부 캐비티 인서트(28)는 유사하게도 상기 하부 냉각판(16) 위로 밀봉 압력을 가한다. 따라서, 몰딩 화합물도 또한 상기 하부 냉각판(16)과 상기 하부 다이(22) 사이의 계면 내로 흐를 수 없다.
상기 상부 및 하부 캐비티 인서트들(26, 28)이 각각 상기 상부 및 하부 냉각판들(14, 16) 위에 상부 및 하부 편의력(30, 32)을 가하는 동안, 몰딩 화합물은 상기 상부 및 하부 다이들(20, 22)에 의해 생성되는 몰딩 캐비티(23)에 의해 형성되는 전자 디바이스(12) 주변의 공간 또는 공극들 내로 도입된다. 상기 상부 편의력(30)은 상기 상부 캐비티 인서트(26)상에 작용하는 공기 압력으로부터 생성되고(도 6 참조), 상기 하부 편의력(32)은 유사하게 상기 하부 캐비티 인서트(28)상에 작용할 수 있는 공기 압력으로부터 생성된다. 따라서, 비록 상기 전자 디바이스(12) 주변의 공극들이 몰딩 화합물로 충전되지만, 상기 상부 냉각판(14)의 상부 표면과 상기 하부 냉각판(16)의 하부 표면은 몰딩 화합물로 덮이지 않으며, 이에 의해 상기 상부 및 하부 냉각판들(14, 16)의 외부 표면들이 상기 몰딩된 DSC 패키지의 열 발산을 방해할 수 있는 몰딩 화합물로 덮이지 않도록 보장된다. 또한, 상기 몰딩된 DCS 패키지의 상부면 및 하부면들을 연마 및 광택하는 추가의 단계들이 필요하지 않아 비용이 절감된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 캡슐화 공정의 상이한 단계들 동안의 시간에 따른 압력 그래프이다. 압력-시간 그래프(40)는 3개의 단계들, 즉 몰딩 화합물이 몰딩 장치(18) 내로 처음 도입될 때의 제1 단계, 상기 몰딩 화합물상에 패킹 압력이 가해져 상기 몰딩 화합물이 상기 몰딩 캐비티 내의 공간을 완전히 충전시킬 때의 제2 단계, 및 상기 몰딩 화합물이 열과 압력하에서 경화되어 최종적으로 몰딩된 DSC 패키지를 생성할 때의 제3 단계로 나뉘어진다. 상기 압력-시간 그래프(40)상에는 각각 상기 몰딩 장치(18)에서 동시에 가해지는 공기 압력(42) 및 충전 압력(44)과 관련된, 밀봉 압력을 나타내는 2개의 라인이 도시되어 있다.
상기 몰딩 화합물이 상기 몰딩 캐비티(23) 내로 도입될 때의 캡슐화 공정의 제1 단계 동안, 상기 몰딩 화합물을 상기 몰딩 캐비티 내로 도입할 때 상기 몰딩 화합물에 제1 충전 압력(44a)이 가해지며, 상기 제1 충전 압력(44a)은 실질적인 상수 값으로 유지될 수 있다. 이와 같은 단계에서, 제1 공기 압력(42a)은 상기 제1 충전 압력(44a)보다 약간 높은 값으로 유지되도록 설정된다. 도 5에 있어서, 상기 제1 공기 압력(42a)은 상기 제1 충전 압력(44a)에 대해 고정된 증분으로 설정되어, 상기 제1 공기 압력(42a)도 실질적으로 일정한 제1 상수 값으로 유지된다. 그러나, 상기 제1 공기 압력(42a)이 상기 제1 충전 압력(44a)보다 높은 값으로 일관되게 유지되는 한, 상기 제1 공기 압력(42a)은 또한 상기 제1 충전 압력(44a)에 대해 변할 수 있다.
상기 제2 단계의 시작 시에, 상기 몰딩 캐비티는 충전되고, 더 높은 패킹 압력이 상기 몰딩 화합물에 가해져야 한다. 따라서, 제2 충전 압력(44b)은 상기 몰딩 캐비티(23) 내의 모든 공간 또는 공극들을 충전하기 위해 상기 몰딩 화합물에 더 큰 압력을 가하도록 지속적으로 증가된다. 상기 제2 충전 압력(44b)이 지속적으로 증가되는 동안, 제2 공기 압력(42b)도 또한 상응하게 지속적으로 증가되어, 상기 제2 공기 압력(42b)이 항상 상기 제2 충전 압력(44b)보다 높게 될 수 있다. 상기 제2 공기 압력(42b)과 상기 제2 충전 압력(44b) 사이의 차이는 일정하게 유지될 필요는 없으며 변할 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 상기 제2 공기 압력(42b)과 상기 제2 충전 압력(44b) 사이의 차이는 도 5에 도시된 바와 같이 좁아지기 시작할 수 있다. 상기 설명에 도시된 바와 같이, 상기 제1 밀봉 또는 공기 압력(42a)은 상기 제2 밀봉 또는 공기 압력(42b)보다 작다.
일단 상기 충전 압력(44)이 미리 결정된 최대값에 도달하면, 최대 제3 충전 압력(44c)은 상기 몰딩 화합물이 경화될 때 상기 공정의 제3 단계에서 유지된다. 동시에, 열이 가해져 상기 몰딩 화합물은 응고되고 경화된다. 상기 제3 단계 동안, 상기 시스템은 상기 냉각판(14, 16)상에 가해지는 3차 공기 압력(42c)이 상기 제3 충전 압력(44)보다 큰지를 지속적으로 확인한다. 이와 같은 차이는 상기 제3 단계 과정에서 변하거나 일정하게 유지될 수 있다. 도 5에 예시된 바와 같이, 상기 제3 공기 압력(42)과 상기 제3 충전 압력(44)의 차이는 상기 제3 단계 전체에 걸쳐 제2 상수 값으로 유지될 수 있으며, 여기서 상기 제2 상수 값은 상기 제1 상수 값보다 크다. 상기 몰딩 화합물이 경화된 후, 상기 DSC 패키지의 캡슐화가 완료되고, 상기 몰딩 장치(18)는 개방되어 상기 몰딩된 DSC 패키지를 제거할 수 있다.
도 6은 몰딩 동안 DBC 기판과 같은 상부 냉각판(14)상에 편의력을 가하는 상부 캐비티 인서트(26)의 측면도이다. 다이어프램(52)이 상기 상부 캐비티 인서트(26)를 공기 압력 챔버(50)로부터 분리하는 것을 볼 수 있으며, 여기서 상기 공기 압력 챔버(50)는 상기 다이어프램(52)상으로 그리고 이에 따른 상부 캐비티 인서트(26)상으로 하향 공기 압력(51)을 가하여, 상기 상부 냉각판(14) 위에 상부 편의력(30)을 가하기 위한 가스를 포함한다. 비록 도면들에는 도시되어 있지 않지만, 상기 하부 캐비티 인서트(28)도 또한 상기 하부 캐비티 인서트(28)와 하부 공기 압력 챔버 사이에 위치된 다이어프램을 포함해야 한다는 사실을 이해해야 할 것이며, 여기서 상기 하부 공기 압력 챔버는 유사하게도 상기 다이어프램과 상기 하부 캐비티 인서트(28)상에 상향 공기 압력을 가하기 위한 가스를 포함한다.
상기 상부 캐비티 인서트(26)는 상기 상부 냉각판(14)과 직접 접촉하며, 차례로 기판(10)상에 놓이는 다이오드 다이(56) 및 트랜지스터 다이(58)와 같은 전자 디바이스들과 접촉한다. 상기 상부 냉각판(14)과 상기 기판(10) 사이에서 스페이서로서 기능하는 지지 기둥(54)이 추가로 구비될 수 있다.
도 7은 공기 압력과 패킹 압력이 DBC 장치상에 가해지는 영역의 평면도이다. 상기 지지 기둥(54), 다이오드 다이(56) 및 트랜지스터 다이(58)와 같은, 상기 상부 냉각판(14)에 의해 편의력이 가해지는 영역상에 상기 밀봉 또는 공기 압력(42)이 가해진다는 사실이 이해될 것이다. 다른 한편으로, 몰딩 화합물로 충전된 공극들(62), 및 상기 공극들(62)을 완전히 충전하기 위해 상승된 충전 압력(44) 형태의 패킹 압력이 상기 몰딩 화합물상에 가해지게 될 영역이 존재한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 몰딩 장치에 사용되는 밀봉 기구의 분해도이다. 상기 상부 캐비티 인서트(26)는 캐비티 블록(70) 상에 배열되고, 상기 상부 캐비티 인서트(26)는 캐비티 백플레이트(72)에 형성된 관통홀 내로 삽입가능하다. O-링(78) 또는 실리콘 시일의 형태일 수 있는 탄성 시일(resilient seal)은 상기 상부 캐비티 인서트(26)를 둘러싸고, 상기 O-링(78)을 둘러싸는 내부 웨지 링(74)에 맞대어 놓이도록 위치되며, 상기 내부 웨지 링(74)은 경사면을 갖는다. 상기 내부 웨지 링(74)은 외부 웨지 링(76)의 경사면에 대해 활주 가능하며, 상기 외부 웨지 링은 상기 내부 웨지 링(74)을 둘러싼다. 상기 내부 웨지 링(74)과 외부 웨지 링(76)은 상기 O-링(78)의 밀봉 효과를 강화하기 위해 협력한다. 상기 O-링(78), 내부 웨지 링(74) 및 외부 웨지 링(76)은 에어백 블록(80)의 홈 내에 수용된다.
도 9는 공기 압력이 상기 상부 캐비티 인서트(26)에 가해질 때의 밀봉 기구의 측면도이다. 공기 압력이 상기 상부 캐비티 인서트(26)상에 가해질 때, 상기 상부 캐비티 인서트(26) 방향으로부터 발산되는 높은 공기 압력은 상기 O-링(78)을 상기 내부 웨지 링(74)에 대항하여 그를 향해 밀어낸다. 상기 내부 웨지 링(74)의 경사면은, 상기 높은 공기 압력이 상기 O-링(78)을 밀어내어 상기 내부 웨지 링(74)에 대해 접촉시킬 때, 상기 외부 웨지 링(76)의 대향하는 경사면에 대하여 활주하게 된다.
도 10은 도 8의 밀봉 기구에 의해 밀봉되는 압출 갭의 측면도이다. 상기 내부 웨지 링(74)이 상기 외부 웨지 링(76)에 대해 상향으로 활주함에 따라, 상기 내부 웨지 링(74)의 상부 부분은 상기 내부 웨지 링(76)과 상기 캐비티 백 플레이트(72) 사이(및 그에 따른 상기 O-링(78)과 외부 환경 사이)에 존재하는 돌출 갭(82)을 폐쇄하여 상기 돌출 갭(82)을 완전히 밀봉시킨다. 이와 같은 밀봉 효과는 가스가 상기 압출 갭(82)을 통해 외부 환경으로 누출되는 것을 방지하고, 상기 공기 압력(42)이 원치 않는 가스 누출로 인해 감소되지 않도록 보장한다.
위에서 설명한 바와 같은 DSC 패키지에 대한 캡슐화 공정 흐름은 몰드 캐비티 충전 공정의 미리 결정된 지점들에서 미리 결정된 공기 압력(42) 및 몰딩 화합물 충전 압력(44)의 여러 단계들을 적용하여, 상기 몰드 흐름과 이동식 캐비티 인서트 기구의 이동 사이의 균형을 보장하는 것으로 이해해야 한다. 상기 공정은 견고한 몰드 플래시 제어를 유지하고 상기 DSC 패키지에서 균열 전파의 위험을 제거하는 데 도움이 될 것이다. 또한, 상기 공정 흐름은 상기 DSC 패키지의 캡슐화 이후 추가적인 연마 및 광택 공정이 필요하지 않기 때문에 단순화된다.
본원에 기술된 발명은 구체적으로 기술된 것 이외의 변경, 수정 및/또는 추가가 가능하며, 본 발명은 상기 설명의 사상 및 범위 내에 속하는 모든 그와 같은 변경, 수정 및/또는 추가를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (16)

  1. 하나 이상의 전자 디바이스와 접촉하는 적어도 하나의 냉각판을 포함하는, 기판상에 장착된 상기 하나 이상의 전자 디바이스를 캡슐화하는 방법으로서,
    상기 기판을 제1 몰드 절반부와 제2 몰드 절반부 사이에 배치하는 단계로서, 상기 제1 몰드 절반부와 상기 제2 몰드 절반부는 상기 하나 이상의 전자 디바이스를 몰딩하기 위한 몰딩 캐비티를 한정하는, 상기 배치하는 단계;
    상기 기판을 상기 제1 몰드 절반부와 상기 제2 몰드 절반부 사이에서 클램핑하는 단계;
    상기 적어도 하나의 냉각판과 접촉하고 상기 냉각판 위에 밀봉 압력을 가하기 위해, 상기 제1 몰드 절반부에 이동 가능하게 위치된 캐비티 인서트를 상기 캐비티 내로 돌출시키는 단계;
    제1 충전 압력에서 몰딩 화합물을 상기 캐비티 내로 도입하는 단계; 및 다음에
    상기 제1 충전 압력보다 높은 제2 충전 압력을 가함으로써 상기 몰딩 화합물을 상기 캐비티에 패킹하는 단계를 포함하며,
    상기 밀봉 압력은 각각 상기 몰딩 화합물을 도입 및 패킹하는 동안 상기 제1 충전 압력 및 상기 제2 충전 압력보다 높은 값으로 유지되는, 캡슐화 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    제1 냉각판은 상기 기판의 제1 면상에 위치하고 제2 냉각판은 제1 면의 반대편인 상기 기판의 제2 면상에 위치하며;
    제1 캐비티 인서트는 상기 제1 몰드 절반부에 이동 가능하게 위치하고 제2 캐비티 인서트는 상기 제2 몰드 절반부에 이동 가능하게 위치되며;
    상기 방법은 각각 상기 제1 냉각판 및 제2 냉각판 위에 밀봉 압력을 가하기 위해 상기 제1 캐비티 인서트 및 제2 캐비티 인서트를 상기 캐비티 내로 돌출시키는 단계를 포함하는, 캡슐화 방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제1 몰드 절반부와 상기 적어도 하나의 냉각판을 분리하는 유연한 보호 필름을 포함하며, 상기 유연한 보호 필름은 상기 캐비티 인서트가 밀봉 압력을 가할 때 상기 적어도 하나의 냉각판의 표면상에 밀봉 배열을 형성하기 위해 상기 냉각판과 접촉하도록 작동하는, 캡슐화 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 몰딩 화합물을 상기 캐비티 내로 도입할 때 제1 밀봉 압력을 가하는 단계, 및 상기 몰딩 화합물을 상기 캐비티에 패킹할 때 제2 밀봉 압력을 가하는 단계를 포함하고, 상기 제1 밀봉 압력은 상기 제2 밀봉 압력보다 낮은, 캡슐화 방법.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 몰딩 화합물을 상기 캐비티에 패킹할 때 상기 제2 충전 압력을 지속적으로 증가시키면서, 상기 밀봉 압력을 지속적으로 증가시켜 상기 밀봉 압력을 항상 상기 제2 충전 압력보다 높은 값으로 유지시키는 단계를 추가로 포함하는, 캡슐화 방법.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 몰딩 화합물을 패킹한 후 제3 충전 압력으로 가열하는 동안 상기 몰딩 화합물을 경화시키면서, 제3 밀봉 압력을 상기 적어도 하나의 냉각판상의 상기 제3 충전 압력보다 높게 유지시키는 단계를 추가로 포함하는, 캡슐화 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제1 밀봉 압력은 상기 몰딩 화합물을 상기 캐비티 내로 도입할 때 제1 상수 값으로 유지되고, 상기 제3 밀봉 압력은 상기 몰딩 화합물이 경화될 때 제2 상수 값으로 유지되며, 상기 제2 상수 값은 상기 제1 상수 값보다 큰, 캡슐화 방법.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 밀봉 압력을 가하는 단계는, 상기 캐비티 인서트가 상기 적어도 하나의 냉각판과 접촉하고 그 위로 상기 밀봉 압력을 가하도록, 상기 캐비티 인서트에 공기 압력을 발생시키는 단계를 추가로 포함하는, 캡슐화 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 공기 압력은 각각 상기 몰딩 화합물을 도입 및 패킹시키는 동안 상기 제1 충전 압력 및 상기 제2 충전 압력보다 높은 값으로 유지되는, 캡슐화 방법.
  10. 제8 항에 있어서, 상기 공기 압력은 공기 압력 챔버에 의해 생성되며, 상기 공기 압력 챔버는 상기 캐비티 인서트와 공기 압력 챔버를 분리시키는 다이어프램 위로 공기 압력을 가하는, 캡슐화 방법.
  11. 제8 항에 있어서, 상기 캐비티 인서트는 캐비티 블록상에 배치되고, 상기 캐비티 인서트는 캐비티 백 플레이트에 형성된 관통 구멍 내로 삽입 가능한, 캡슐화 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 캐비티 인서트를 둘러싸는 탄성 시일을 포함하고, 상기 시일은 상기 탄성 시일을 둘러싸는 경사면을 갖는 내부 웨지 링에 맞대어 놓이도록 위치되며, 상기 내부 웨지 링은 상기 내부 웨지 링을 둘러싸는 외부 웨지 링의 경사면에 대해 활주 가능한. 캡슐화 방법.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 시일, 내부 웨지 링 및 외부 웨지 링은 에어백 블록의 홈 내에 수용되는, 캡슐화 방법.
  14. 제12 항에 있어서, 상기 공기 압력이 상기 캐비티 인서트에 가해질 때, 상기 탄성 시일은 상기 내부 웨지 링의 경사면이 상기 외부 웨지 링의 경사면에 대해 활주하도록 상기 내부 웨지 링에 대한 상기 공기 압력에 의해 밀려나는, 캡슐화 방법.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 외부 웨지 링에 대한 상기 내부 웨지 링의 활주는 상기 탄성 시일과 외부 환경 사이에 존재하는 압출 갭을 폐쇄하여, 가스가 상기 압출 갭을 통해 상기 외부 환경으로 누출되는 것을 방지하는, 캡슐화 방법.
  16. 하나 이상의 전자 디바이스와 접촉하는 적어도 하나의 냉각판을 포함하는, 기판상에 장착된 상기 하나 이상의 전자 디바이스를 포함하는 전자 패키지를 제조하는 방법으로서,
    상기 기판을 제1 몰드 절반부와 제2 몰드 절반부 사이에 배치하는 단계로서, 상기 제1 몰드 절반부와 상기 제2 몰드 절반부는 상기 하나 이상의 전자 디바이스를 몰딩하기 위한 몰딩 캐비티를 한정하는, 상기 배치하는 단계;
    상기 기판을 상기 제1 몰드 절반부와 상기 제2 몰드 절반부 사이에 클램핑하는 단계;
    상기 적어도 하나의 냉각판과 접촉하고 상기 냉각판 위에 밀봉 압력을 가하기 위해, 상기 제1 몰드 절반부에 이동 가능하게 위치된 캐비티 인서트를 상기 캐비티 내로 돌출시키는 단계;
    제1 충전 압력에서 몰딩 화합물을 상기 캐비티 내로 도입함으로써 상기 하나 이상의 전자 디바이스를 캡슐화하는 단계; 및 다음에
    상기 제1 충전 압력보다 높은 제2 충전 압력을 가함으로써 상기 몰딩 화합물을 상기 캐비티에 패킹하는 단계를 포함하며,
    상기 밀봉 압력은 각각 상기 몰딩 화합물을 도입 및 패킹하는 동안 상기 제1 충전 압력 및 상기 제2 충전 압력보다 높은 값으로 유지되는, 전자 패키지 제조 방법.
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