KR830000574B1 - 반도체장치용 리이드 프레임. - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

반도체장치용 리이드 프레임.

제1도는 종래의 리이드 프레임을 나타낸 평면도.

제2도는 본 발명의 리이드 프레임의 1실시예를 나타낸 평면도.

제3도는 본 발명의 리이드 프레임을 사용한 반도체장치의 1실시예를 나타낸 평면도.

제4도 및 제5도는 본 발명의 반도체장치의 부분확대도.

제6도는 본 발명의 리이드 프레임의 다른 실시에에 의한 평면도.

제7도는 제6도에 나타낸 리이드 프레임에 있어서의 탭 리이드의 부분확대 사시도.

제8도 및 제9도는 제6도에 나타낸 리이드 프레임을 사용한 반도체 장치와 리이드 프레임의 틀부와의 분리를 설명하는 설명도.

제10도는 제6도에 나타낸 리이드 프레임에 있어서의 수지 주입부의 확대평면도.

제11도는 제10도의 A-A절단 단면도이다.

본 발명은 반도체장치용 리이드 프레임에 관한 것이다. 수지 몰드형 반도체장치의 조립에는 금속제의 리이드 프레임이 사용되고 있다. 이 리이드 프레임은 얇은 금속판을 프레스로 인발(引拔)하거나 에칭에 의해 형성된다.

제1도는 상기 방법에 의해 형성한 종래의 고집적 반도체장치에 적합한 리이드프레임을 나타낸다. 그 리이드 프레임에 의하면 반도체 소자(1)를 취부하는 구형의 탭(tab)(2)과 그 탭(2)를 지지하는 탭 리이드(3)와, 탭(2)의 가장 자리 근처의 복수의 리이드(4)와, 이들 리이드(4) 및 탭 리이드(3)를 지지하는 구형틀로 이루어지는 틀부(5), 틀부(5)와 각 리이드(4), 탭 리이드(3)를 연결하여 수지 몰드시에 녹은 수지의 유출을 방지하는 댐편(dam片)(6)으로 구성되어 있다. 또한 틀부(5)의 양측연(兩側緣)을 따라서 일정간격으로 가이드공(안내구멍)(7)이 설치되어 있다. 이 가이드공(7)은 리이드 프레임을 사용한 조립, 반송에는 이 가이드공(7)이 위치 결정구멍이나 걸쳐서 이송하는 구멍으로 사용된다.

이와같이 리이드 프레임을 사용하여 반도체장치를 조립함에 있어서는, 먼저 탭(2)상에 반도체소자(1)를를 취부한 후에는 반도체 소자(1)의 각 전극과 이에 대응하는 리이드(4)의 안쪽 끝을 와이어(8)로 접속하고, 그 후에 구형틀에 배열된 댐편(6)의 내측 영역을 수지로 몰드하여 몰드부(9)로써 반도체소자(1)등을 피복한다. 이어서, 댐편(6) 및 틀부(5)를 절단 제거하여 플랫 리이드(flat lead)인 반도체 장치를 얻는다.

또 인라인(in line)형의 반도체 장치를 얻으려면 몰드부(9)에서 돌출하는 리이드(4)를 중간에서 구부린다

그러나, 상기 리이드 프레임을 이용한 반도체 장치에 있어서 다음에 말하는 바와같은 문제점이 본원 발명자들에 의해 발견되었다. 탭은 그 양측을 가느다란 2개의 탭 리이드로서 지지되고 있는 구조이기 때문에 강도적으로 약하다.

특히 최근에 있어서와 같이 리이드 수가 증가하고 또한 소형화를 유지하기 위해서는 리이드(탭리이드)의 폭도 좁아지지 않으면 안되었다. 또 리이드의 폭을 좁게하기 위해서는(예를 들면 0.3mm폭)인발 가공상의 문제로부터 리이드 프레임을 만드는 소재는 보다 더 얇게하고 있다. 예를 들면, 리이드 프레임이 두께는 0.15mm정도이다. 이 결과 탭은 리이드와 마찬가지로 작은 외력에 의해서도 쉽게 기울어지거나 들떠버리거나 하여 조립에 지장을 가져왔다.

예를들면, 반도체 소자는 리이드 프레임의 탭에 대하여 콜릿(collet)등의 반도체소자 흡착용 기구를 사용하여 비벼 붙임으로 취부된다.

이 때문에 탭이 비벼 붙이는 진동으로 흔들려서 반도체 소자와 탭과의 접착이 불완전하게 된다. 이로 인하여 수지 몰드시의 수지의 흐름에 밀려 반도체 소자에 크랙(crack)이 생기는 문제가 있었다. 또 반도체장치의 사용상태에서 반도체 소자로부터 발생하는 열에 의하여 반도체 소자와 탭이 완전하게 접착되어 있는 부분과 불완전하게 접착되어 있는 부분과의 사이에 열응력이 가해져서 반도체소자에 크랙이 생기는 문제가 있었다. 또 수지는 제1도의 화살표 A방향으로부터 반도체소자(1)로 향하여 유입된다. 이때 탭(2)의 모서리부(2a)가 하방향 또는 상방향으로 기울어져 있으면 탭(2)은 수지의 흐름에 의해 그 기울어져 있는 방향으로 더한층 기울어져 버린다.

또 탭(2)도 수지에 의해 화살표 B방향으로 밀리게 된다. 이결과 반도체 소자의 부착 영역과 리이드와의 사이에 있는 와이어가 끊어지거나, 와이어가 서로 접촉되어 버리는 문제가 있었다. 그리고 또, 탭이 기울어짐으로 인하여 소용돌이가 생겨 기포가 몰드 내부나 표면에 남게된다. 이 결과 내습성이 저하하거나 또는 흠이 생겨 외관이 나빠져 버리는 문제가 있었다.

본 발명의 하나의 목적은 반도체 소자 지지용 부재(탭)가 조립시에 쉽게 움직이지 않는 강성이 뛰어난 신규한 리이드 프레임을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 리이드 프레임을 사용하여 와이어나 반도체소자의 접착의 신뢰성이나 내습성이 뛰어난 반도체 장치를 제공하는데 있다. 따라서 본 발명의 리이드 프레임에 의하면 반도체 소자 지지용 부재(탭)가 최소한 3개의 방사상으로 뻗어있는 리이드에 의해 리이드 프레임의 틀부에 지지되어 있는 것이 특징이다.

이 리이드 프레임은 0.15mm두께의 Fe-Ni-Co합금 또는 Fe-Ni합금으로 이루어지는 금속판을 인발 가공이나 에칭 가공에 의해 만들어진다. 이 리이드 프레임의 형상은 부분적으로 폭이 다른 개소가 있으나 전체로서는 구형틀을 이루는 틀부(10)의 중앙에 반도체소자(pellet)를 설치하는 구형의 탭(12)이 있는 형상으로 되어있다.

그리고 이 탭(12)은 그 네모서리에서 방사상으로 뻗은 가느다란 4개의 탭 리이드(13)에 의해틀부(10)에 연결되어 있다. 또 이 탭(12)이 주변을 향하여 복수의 리이드(14)가 뻗어 있다. 즉 탭(12)의 4개의 측면을 향하여 복수의 리이드(14)가 뻗어 있다. 또 제2도에서는 도면이 복잡해지기 때문에 탭(12)을 향하여 뻗은 리이드(14)는 2개만을 도시하고 있다. 리이드(14)의 각각의 일단은 탭(12)의 가장자리 근방에서 종단되어 있다. 또 이들 리이드(14)의 각각의 타단은 틀부(10)에 연결되어 있다. 또 수지 몰드시에 녹은 수지의 유출을 저지하기 위해 각 리이드 간에는 댐 편(15)이 설치되어 있다.

다시, 틀부(10)에는 안내구멍(16)이 뚫려 있다.

그리고 또 탭리이드(13)근방의 틀부(10)에는 ㄴ자형 구멍 L₁, L₂및 L₃가 뚫려 있다. 또 리이드, (14)의 타단 근방에 가늘고 긴 구멍 M₁, M₂, M₃및 M₄가 설치되어 있다. 이 구멍 L₁, L₂, L₃, M₁, M₂, M₃, M₄의 작용효과는 뒤에 설명된다. 또 제1도는 한 개의 반도체장치를 형성하는 부분에 있어서의 리이드 프레임의 패턴형상을 나타내고 있다. 그러나 실제로는 이러한 패턴 형상이 연속적으로 대상(帶狀)으로 형성되어 있다.

이와 같은 리이드 프레임을 사용한 반도체 장치는 다음과 같은 순서로 조립된다.

먼저 제3도에 나타낸 바와 같이 리이드 프레임의 탭(12)위에 반도체소자(11)가 직접 접착된다.

이 반도체 소자(11)는 실리콘재로 되어 있으며 그 소자(11)내에는 복수의 트랜지스터가 형성되어 있다.

그리고 이 반도체소자(11)의 표면에는 그 주변에서 금 와이어에 의해 리이드 프레임의 리이드(14)와 접속하기 위한 알루미늄 접합 패드 P₁, P₂……가 리이드(14)의 수와 거의 같은 수만큼 형성되어 있다.

반도체 소자(11)를 탭(12) 위에 접착함에 있어서는 다음과 같은 방법으로 행해진다. 즉, 반도체 소자(11)의 접합 패드가 설치된 면을 콜릿(collet)이라 칭하는 반도체소자 흡착기구로 흡착한다. 그리하여 금박(30)이 피착되고 또한 가열된 탭(12) 표면위에 콜릿으로 진동을 가하면서 반도체소자(11)를 접착한다. 반도체 소자(11)는 실리콘이기 때문에 금박과의 공정(共晶)합금을 만들어 완전하게 탭(12) 표면상에 접착된다.

다음에 이 반도체소자(11)의 알루미늄 접합 패드 P₁, P₂……와 리이드(14)의 일단을 각각 Au와이어 W₁, W₂……로 접속한다.

다음 화살표 C방향으로부터 수지, 예를 들면 에폭시 수지가 유입된다. 그리고 댐편(15)의 내측에 존재하는 리이드(14), 탭(12), 탭리이드(13), Au와이어 W₁, W₂……그리고 반도체소자(11)는 수지에 의해 완전히 보호된다.

일점쇄선(17)이 수지로 이루어지는 몰드부를 나타내고 있다. 탭리이드(13)와 교차하는 몰드부(17)의 각(角)부는 제4도에 나타낸 바와같이 탭리이드(13)와 직교하도록 각부(절결면)(18)를 갖도록 몰드된다. 이는 뒤에 몰드부가 붙어 있는 밑부분에서 탭리이드를 절단할 때 몰드부의 각부가 리이드 절단기에 의해 절단되지 않도록 하기 위해 배려한 결과이다.

그리고 제3도에서 사선으로 나타낸 바와같이 댐편(15) 및 리이드(14)의 타단부분을(31)절단 제거한다.

탭 리이드(13)는 틀부(10)로부터 잘려 떨어져 있지 않기 때문에 몰드부(17) 및 분리된 복수의 리이드(14)로 이루어지는 반도체 장치는 그 탭 리이드(13)에 의해 틀부(10)에 지지되고 있다.

이와같은 상태의 반도체 장치에 대하여 전기적 특성의 검사를 행함과 동시에 몰드부(17) 상면에 품종 등급 등을 나타내는 표시를 인쇄한다.

다음 몰드부의 각부(18)에서 탭 리이드(13)를 절단함으로써 반도체 장치를 리이드 프레임의 틀부(10)로부터 분리한다.

이와같이 하여 제2도에 나타낸 리이드 프레임으로부터 평평한 리이드(14)를 갖는 반도체장치가 얻어진다. 또한 몰드부(17)에서 길게 돌출하는 리이드(14)를 그 중간에서 구부려서 인 라인(in line)형의 반도체장치를 만드는 경우에는 상기 탭 리이드(13)의 절단과 동시에 각 리이드(14)를 구부린다.

이상 실시예의 리이드 프레임에 의하면 다음과 같은 효과가 기대된다.

(A) 반도체소자(11)가 설치되는 구형상의 탭(12)은 그 탭(12)의 대각선상이로 뻗은 4개의 탭 리이드(13)로 지지되어 있다. 이로 인하여 그 탭(12)은 움직이기 어렵고, 또 기울어지기가 어려워 강성이 뛰어나게 좋다. 따라서

1. 반도체 소자(11)를 자동적으로 탭(12)에 취부할 때 탭(12)에 대한 반도체소자(11)의 위치 결정이확실하게 행해진다. 그러므로 반도체소자(11)의 접합패드 P₁, P₂……와 리이드(14) 사이리 접속하는 와이어 W₁, W₂……의 접합도 확실하게 행할 수가 있게 된다. 즉 근접된 복수의 리이드를 갖는 반도체 장치라도 본 발명과 같은 리이드 프레임 구조이면 반도체 소자(11)의 취부(pellet bonding) 및 와이어 접합의 자동화가 극히 용이하게 된다.

2. 반도체 소자(11)를 탭(12)에 반도체 소자 흡착용 기구를 사용하여 비벼서 붙일때에 탭이 요동하지 않는다. 따라서 반도체 소자(11)와 탭(12)와의 접착이 완전하게 이루어진다. 이 때문에 반도체 소자에 균열이 생기는 문제도 해결된다.

3. 제3도 화살표 C로 나타낸 바와 같이 탭 리이드(13)의 근방에서 수지가 유입되므로 탭이 기울어지는 일어 전혀 없다. 따라서 와이어에 강한 힘이 작용하여 와이어가 절단되거나 와이어가 서로 접촉되어 버리는 일이 없다.

4. 또 수지 몰드시에 유입되는 수지에 의해 탭이 기울어지는 일이 없으므로 흐름으로 인한 소용돌이도 발생하지 않기 때문에 몰드부(17)내 또는 그 표면에서 기표가 생기지 않는다. 그 결과 수지의 두께를 얇게하여도 내습성의 저하 또는 외관상의 불량이 생기는 일이 없이 훌륭한 반도체 장치가 얻어진다.

(B) 탭 리이드(13) 및 리이드(14)의 타단 근방에 구멍 L₁, L₂, L₃, M₁, M₂, M₃및 M₄가 설치되어 있다.

따라서,

수지가 경화할 때 리이드 프레임의 틀부(10)가 리이드 프레임의 중심부에 존재하는 탭(12)의 방향으로 잡아당겨지는 것이 방지되다. 따라서 리이드 프레임에 만곡이나 휘여짐이 생기지 않으므로 리이드 프레임의 안내구멍(16)을 이용하여 위치 결정 또는 이송을 어렵게 하지 않는다.

(c) 댐편(15) 및 리이드(14)의 타단부분(31)을 절단한 후 반도체 장치는 탭 리이드(13)에 의해틀부(10)에 지지되어 있다. 따라서,

1. 각각의 반도체 장치에 대한 전기적 특성의 검사 및 표식을 할 때 리이드 프레임의 안내구멍(16)을 사용하여 이송할 수 있다. 즉 반도체 장치의 검사 및 표식이 연속적으로 처리할 수 있으며 작업 능률이 크게 향상된다.

2. 복수의 반도체 장치는 한 장의 리이드 프레임에 규칙적으로 정확하게 배열된 상태로 되어 취급된다.

그러므로 반도체 장치가 뒤얽히지지도 않고 또 리이드도 구부러지지 않는다.

3. 복수의 반도체 장치의 운반은 리이드 프레임의 틀부(10)로 행할 수가 있다. 그러므로 리이드에 직접 접촉되는 일이 없다. 따라서 리이드의 구부러짐도 생기지 않는다.

특히 몰드된 반도체 소자로서 정전파괴되기 쉬운 복수의 MOS트랜지스터를 구성하는 반도체 소자인 경우에는 이들 MOS트랜지스터의 정전파괴를 방지할 수 있다.

다음에 본 발명의 변형예를 아래에 설명한다.

(a) 제4도에 나타낸 바와같이 탭 리이드(13)에 V자형의 도랑(20)을 설치한다.

탭 리이드(13)에 도랑(20)을 설치함으로써 탭 리이드 절단시에 간단하게 이 도랑(20)에서 절단할 수가 있다.

또 이 도랑(20)을 설치함으로써 탭 리이드 절단시 탭 리이드가 빠져 나오는 것을 방지할 수 있게 된다.

즉 탭 리이드(13)는 그 절단시에 리이드 절단기에 의해 강하게 잡아 당겨지는 일이 없어 도랑(20)에서 간단히 절단된다.

만일 이와 같은 도랑(20)이 없는 경우에는 탭 리이드를 절단할 때 탭 리이드가 뽑혀지는 일이 발생하기 쉬우며, 내습성이 나빠져 고신뢰성의 반도체 장치를 얻기가 어렵다.

즉 제2도에 나타낸 바와같이 탭 리이드(13)는 탭(12)으로부터 곧 바로 뻗어있고, 또 탭(12)과 탭 리이드(13)와의 접속부분에서는 탭 리이드(13)의 폭이 극히 작다.

따라서 탭 리이드(13)의 절단시에 탭 리이드(13)가 잡아 당겨져서 그 접속 부분이 끊어져서 탭 리이드가 빠져 나오게 되어 내습성을 나쁘게 할 가능성이 있다.

또 그 접속부분이 끊기지 않더라도 탭 리이드(13)는 상당히 잡아 당겨져서 탭 리이드와 수지 사이에 틈이 생겨 내습성을 나쁘게 할 가능성이 있다.

(b) 복수의 탭 리이드의 적어도 1개를 접지 리이드로 사용해도 된다. 즉 제5도에 나타타낸 바와 같이 탭 리이드(13)를 리이드(14)와 평행이 되게 위치시킨다. 이 탭 리이드(13)를 접지 리이드로 사용한다.

(c) 상술한 실시예에서의 제4도에서 나타낸 바와같이 몰드부(17)의 각부는 잘라낸 면(18)을 갖고 있다.

이와 같은 면을 잘라낸 구조로 하기 위해서는 수지의 형틀을 그와 같은 구조에 대응하는 수지의 형틀을 사용하지 않으면 안된다. 따라서 고가인 수지의 형틀이 필요하게 된다.

왜냐하면 그 형틀의 가공은 극히 곤란하기 때문이다.

그러므로 값이 싼 수지의 형틀을 사용하여 몰드하는 것이 바람직스럽다.

제6도에 나타낸 리이드 프레임은 몰드부의 각부의 면을 자르지 않은 구조이다. 즉 틀부(10)의 근방에서 그 탭 리이드(13)에 Y자형을 이루도록 2개의 분기 리이드(19)를 마련한 것이다.

제7도는 2개의 분기 리이드(19)를 갖는 탭 리이드(13)의 확대 사시도를 나타낸다. 제6도 및 제7도에서 분기 리이드(19)를 설치한 V자형인 도랑(20)은 상술한 도랑과 마찬가지로 탭 리이드(13)와 틀부(10)와이 분리를 용이하게 하기 위한 것이다.

이 리이드 프레임에 있어서는 제6도에 나타낸 바와 같이 일점쇄선(17)으로 표시한 바와 같이 몰드부가 형성된다. 그리고 제8도에 나타낸 바와 같이 2점 쇄선부분(32)에서 분기 리이드(19)가 절단된다. 즉 분기 리이드(19)의 V자형인 도랑(20)에서 그 분기 리이드(19)가 틀부(10)로부터 잘리어 떨어지게 된다.

따라서 이와같은 탭리이드를 갖는 리이드 프레임에서는 탭 리이드의 절단시에 리이드 절단기에 의해 몰드부가 절단되는 일이 없다.

또 2개의 분기 리이드(19)를 마련한 본 발명의 변형예에 의하면 탭 리이드가 빠져나오는 것을 한층 더 방지할 수 있게 된다.

즉 제9도에 나타낸 바와 같이 2개의 분기 리이드(19) 사이에 몰드부(17')가 존재한다. 이 몰드부(17')는 분기 리이드(19)의 전단시에 탭 리이드(13)가 틀부(10)의 방향(화살표 D)으로 당겨지는 것을 저지하고 있다. 따라서 탭 리이드의 빠짐은 완전히 없어진다.

그러므로 내습성이 높은 반도체 장치가 얻어진다. 또 특히 이 리이드 프레임에 있어서는 수지 주입용 게이트부가 개량되어 있다.

즉 제6도에서 수지는 수지주입부(21)를 통하여 탭(12)으로 향하여 흘러들어간다. 이 수지 주입용 게이트부(21)에서의 분기 리이드(19)와 틀부(10)에 의해 둘러쌓인 공간부는 다른 공간부(40), (41), (43)보다 크게 형성되어 있다. 따라서 수지는 탭(12)을 향하여 충분히 유입된다. 이 때문에 수지의 유입 부족으로 인한 반도체 소자 또는 와이어의 노출 등의 문제가 해결된다. 이 점에 대하여 제10도에 나타낸 수지 주입부(21)의 확대 평면도 및 제10도의 A-A 절단 단면도를 나타낸 제11도를 참조하여 아래에 설명한다.

제10도에 나타낸 바와 같이 수지의 형틀(50)은 리이드 프레임에 밀착되어 있는 부분(51)과 리이드 프레임에 밀착되어 있지 않은 공간부(52)를 갖고 있다. 이 공간부(52)에 수지가 수지 주입부(21)를 통하여 유입된다. 그리하여 반도체 장치의 몰드부를 형성한다. 이 공간부(52)에 수지가 충분하게 유입되는 이유는 제11도에 나타낸 바와 같이 수지의 형틀(50)의 수지주입구(54)에서 리이드 프레임이 틀부(10)가 존재하지 않기 때문이다. 만일 점선(10')으로 나타낸 바와 같이 수지 주입구(54)에서 리이드 프레임의 틀부가 존재하면 수지주입구(54)의 폭 W1은 리이드 프레임의 두께만큼 좁아진다. 그러므로 수지(17)가 공간부(52)로 충분하게 유입되지 않게 된다. 수지(17)를 공간부(52)로 충분하게 유입시키려면 리이드 프레임의 두께를 고려하여 수지 주입구(54)의 폭 W1을 크게 하면 된다. 그러나 이 경우 얇은 몰드부를 갖는 반도체장치를 얻기는 어렵게 된다.

다시 제11도에 나타낸 바와 같이 런너(runner)(22)에 단차부(段差部)(60)가 형성된다. 이 때문에 몰드부와 런너와의 분리시에 미단차부(60)에 응력이 집중되어 작용된다. 따라서 이 단차부(60)로 몰드부와 런너(22)가 분리된다. 결과적으로 몰드부에 있어서의 런너 분리부의 형상이 일정하여 분리부가 고르지 못한 폐단을 방지할 수 있게 된다.

또한 상술한 본 발명의 실시예에 의하면 4개의 탭 리이드가 탭으로부터 리이드 프레임의 틀부에 방사상으로 뻗어 있다. 이것은 탭 형상이 4각형을 이루고 있기 때문이다.

그러나 본 발명의 기본적인 기술 사상에 의하면 적어도 3개의 탭 리이드가 탭으로부터 리이드 프레임이 틀부를 향하여 뻗어 있다는데 있다. 따라서 이에 한정되지 않고 예를 들면 탭이 원형인 경우에는 이 탭을 3개의 탭 리이드로서 리이드 프레임의 틀부에 의해 지지할 수가 있다.

Claims (1)

1. 하나의 금속판에는 반도체 소자(1)를 지지하기 위한 사각형의 탭(2)과 이 탭(2)을 일단에서 지지하는 탭리이드(3)와, 탭(2)의 주변을 향해 돌출된 일단을 갖는 접속용 복수리이드(4)와, 탭 리이드(3) 및 접속용 복수리이드(4)의 타단을 지지하는 틀부(5) 등이 형성되어 이루어진 리이드 프레임에 있어서, 상기 탭 리이드(13)는 사각형 탭(12)의 중앙부에서 각 네 모서리까지 연장되는 선을 따라 탭(12)을 외방으로 연장시키는 방향으로 사각형 탭(12)의 네 모서리로부터 틀부(10)까지 연장한 4개의 리이드를 구성하고 있으며, 접속용 복수 리이드(14)는 사각형 탭(12)의 네 주변 각각의 탭 리이드(13)를 향해 틀부(10)로부터 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 리이드 프레임.

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