KR970006527B1 - 성형링 집적회로 패키지 - Google Patents

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KR970006527B1
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die
integrated circuit
leads
lead frame
central
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제이. 저스키 프랭크
비. 서펠사 안토니
케이. 베리안 린다
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모토로라 인코포레이티드
다니엘 케이. 니콜스
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Abstract

내용없음.

Description

[발명의 명칭]
성형링 집적회로 패키지
[도면의 간단한 설명]
제1도는 제2도의 선 1-1을 따라서 취한 본 발명에 따른 집적 회로 패키지의 단면도.
제2도는 본 발명의 집적 회로 패키지의 하부의 사시도.
제3도는 본 발명에 따른 집적 회로 패키지의 하부의 사시도.
제4도는 본 발명에 따른 집적 회로 패키지의 제조용 성형기의 한 실시예의 사시도.
제5도는 본 발명에 따른 집적 회로 패키지의 측면도.
제6도는 본 발명에 따른 방열기를 가진 집적 회로 패키지의 단면도.
제7도는 제2도의 1-1을 따라서 취한 집적 회로 패키지의 단면도.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 전자 디바이스용 패키지에 관한 것이고, 보다 상세하게는 이입 성형되어 집적화된 회로 패키지에 관한 것이다.
[배경]
집적회로의 제조기술에 있어서, 보다 작고, 보다 조밀하며, 보다열적으로 효율적이며 저렴한 회로 및 관련된 패키지를 제조하는 것이 계속되는 목표라는 것은 공지된 사실이다. 다수의 대안적인 패키지화 방법론들이 이러한 것과 다른 관련 영역을 다루도록 제안되어 왔었다. 집적 회로 또는 IC가 패키지화되는 모듈 또는 케이싱은 집적회로의 최종적 비용, 수행 및 수명에 있어서 중요한 변수이다. 예를들어, IC가 보다 조밀해짐으로써, 칩에 의해 발생되는 열에너지의 효율적인 분산은 이것의 유효 수명을 가능한 길게 연장하는데 있어서 크게 중요하게 된다. 또 다른 고려는 리드와, 집적 회로 패드로의 연결부의 수의 증가이며, 이는 구조의 복잡성을 더불어 증가시키고, 최종 제품의 비용에 추가된다. 증가된 밀도는 실제의 패키지 사이즈에 있어서 증가하는 것에 의하여 명백하게 된다. 패키지의 사이즈가 다이로부터나오는 리이드의 숫자의 지수(exponential)이기 때문에, 신속하고 극적으로 증가하는 밀도는 패키지의사이즈를 증가시킨다. 보다큰 다이 및 패키지 사이즈는패키지화 물질들의 팽창 계수의 불일치로 인한 증가된 열적 문제점을 만든다.
이중 인 라인(DIP, dual in line) 패키지 또는 쿼드 플랫 팩(QFP, quad flat pack)과 같은 플라스틱 패키지에 있어서 이입 성형 IC 다이는 DIP 또는 QFP가 크게 되었을때 상당한 문제를 야기시킨다. 열 자화 및 팽창 계수 응력과 같은 문제들은 패키지의 크기 상한을 제한한다. 예를들어, 열 전달을 향상시키도록 플라스틱 성형 합성물에 적적한 충전재를 추가하는 것과 같은 대단히 많은 시도들이 이러한 문제점들을 다루기 위하여 시도되었었다. 충전재는 실리콘 IC의 팽창계수를 보다 밀접하게 접근시키도록 팽창계수를 감소시킨다. 이러한 방법들은 모든 문제를 전체적으로 다루어 적절하게 해결하지 못하기 때문에, 산업에 폭넓게 채택되지 못하였다.
그러므로, 집적 회로와 같은 전자 부품용 패키지를 제공하는 기술에 있어서 계속적인 목표는 저렴한 비용으로 확실하게 제조될 수 있는 장치에 있어서 열자화 및 열팽창 계수의 불일치 문제들을 만족하게 다루는 패키지 설계이다. 이러한 패키지는 큰 집적회로 패키지를 위하여 이전에는 존재하지 않았었다.
[발명의 요약]
간단하게, 본 발명에 따라 다이 표면에 능동 회로를 나타내돼 A는 집적 회로 패키지가 제공된다. 집적회로 다이는 다이가 이것으리 주변부에 의해 리드 프레임상에서 지지되는 방법으로 메탈 리드 프레임의 다이설치 부분에 설치된다. 다이상에 있는 능동 회로는 다이상에 있는 집적 패드와 메탈 리드 프레임 사이에 있는 얇은 와이어에 의하여 다양한 리드 프레임 리드들에 연결된다. 그런후에, 플라스틱 물질이 와이어 접착 패드, 집적 회로 다이의주변, 와이어 접착부, 리드의 일부, 다이 후면 주변부, 및 리드 프레임 다이 설치 부분을 캡슐로 보호하도록 성형된다. 플라스틱 물질은 다이 전면부의 능동회로와 다이후면부의 중앙부분을 노출시키도록 형성된다.
추가의 실시예에서, 리드 프레임의다이 설치 부분은 윈도우 프레임같이 형상화되고, 다이는 윈도우 프레임상에 얹혀지고, 다이 설치 부분의 중앙은 다이 후면부를 노출시키도록 개방된다.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]
본 발명은 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 독자는 제1도에서, 또한 제2도 및 3도에서 사시도로 도시된 도면부호 10으로 인용된 전자 패키지의내부 부분의 단면도를 볼 수 있을 것이다. 패키지(10)의 중앙에는 제1면(14)과 마주한 제2면(20)을 가지는 집적회로(IC) 다이(12)가 있다. 제1면(14)은 제1면의 대부분을 덮는 중앙 영역에 능동 회로(15, active circuitry)를 가진다. 다수의 접착 패드(17)들을 수용하는 주변 부분(16)이 능동회로(15)를 에워싼다. 중앙 부분을 에워싸는 주변부분(22)은 다이(12)의 제2면(20)에 있다. 다이(12)는 주변부분(22)이 리드 프레임의 다이 설치 부분(32)위에 놓여지도록 다이를 위치시키는 것에 의하여 리드 프레임(30)위에 설치된다. 리드 프레임의다이 설치 부분(32)은 선택적으로 윈도우 프레임형의 형상으로 구성되고, 즉, 윈도우 프레임이 중앙에 틈부를 구비한 경계부로 구성되는 것으로, 다이(12)가 윈도우 프레임의 경계부에 설치된다. 이러한 구성은 다이(12)의 제2면(20)이 노출되도록 하고, 종래 기술에서와 같이 고형의 다이 설치 패드에 의해 덮혀지지 않게 된다. 다이(12)는 공용 다이 결합제, 다양한 땐납합금과같은 종래 수단들 중 어느 하나에 의하여, 또는 전도성 에폭시를 사용하는 것에 의하여 다이 설치부분(32)에 접착된다. 에폭시 또는 공용 결합제와 같은 접착 물질은 주변 부분(22)과 다이 설치 부분(32) 사이에 적용된다. 바람직한 실시예에서, 전도성 에폭시가 사용되며, 에폭시는 다이를 설치한 후에 경화된다.
그런 다음, 다이(12)는 예를 들어 와이어 결합부(18)의 수단에 의해 리드 프레임(30)에 전기적으로서로 접속된다. 리드 프레임(30)은 전기된 다이 설치 부분(32)과, 제1부분(33) 및 제2부분(34)을 가지는 다수의 리드들로 이루어진다. 리드들은 종래의 DIP 및 QFP용 리드 프레임에서 볼 수 있는 것과 같은 패턴의 팬-아우트(fan-out) 형태로 다이 설치 부분(32)을 에워싼다. 와이어 결합부(18)들은 와이어 결합 패드(17)와 리드 프레임(30)의 제1부분(33)사이에서 종래 방식으로 형성된다. 다이(12)는 리드 프레임에 결합되는 플립-칩 또는 유사한 형태의구성을 수행하도록 결합되는 탭(TAB)일 수도 있다. 상술한 경우에 있어서, 능동회로가 페이스 업( face up)에 대비되는 바와 같은 페이스 다운으로 설치되기 때문에 제1면과 제2면이 역으로되고, 다이의 후면부로의 윈도우프레임 부착은 적용될 수 없다.
다이(12)가 다이 설치 부분(12)에 기계적으로 설치되고, 와이어 결합부(18)에 의하여 리드 프레임(30)의 제1부분(33)에 전기적으로 접속된 후에, 조립체는 다이의 상호 접속부, 와이어 결합부 및 리드 프레임을 캡슐로 보호하기 위하여 성형 공동에 배치된다. 제4도를 참조하여, 성형기의 하부 절반부(40)는 다이(12)가 엊혀지는 축받이부 또는 제1부재(42)를 가진다.
마찬가지로 리드 프레임(30)은 성형기의 주변부분(44) 위에 얹혀진다. 성형기의 상부 절반부(46)는 하부 절반부(40)에 대응하고, 다이(12)의 능동 회로(15)위에 얹혀지게 되는 축받이부 또는 제2부재(48)를 가진다. 바람직한 실시예에서, 제2부재(48)는 탄성 중합 물질로 이루어진다. 제2부재(48)는 상부 절반부가 하부 절반부(40)상에 배치되어 성형기가 닫혀졌을때, 탄성 중합체의 제2부재(48)가 능동회로(15)를 압박하고 밀착 밀봉을 형성하기 위해 눌려지도록 상부 절반부(46)의 표면의 평면이상 돌출한다. 그런다음,이입 성형 합성물과 같은 플라스틱 물질이 IC의 부분들을 캡슐로 보호하기 위하여 성형기에있는 공간(47)안으로 주사되거나 또는 부어진다. 성형 작업동안, 턴성 중합체 부재(48)는 다이 표면을 가로지르는 성형 합성물의 흘러나옴을 방지하기 위하여 다이의 능동 회로(15)를 향해 누르거나 또는압박한다. 성형기에 있는 하부 절반부에 있는 제1부재(42)는 밀착밀봉 및 다이(12)주위의 보다 큰 탄력성을 생성하도록 또한 탄성 중합 물질일 수도 있다. 그러나, 대단히 많은 탄성 중합체들이 이입 성형공정시에 이러한 목적을 위하여 사용될 수 있으며, 탄성 중합체는 고온 물질이어야만 된다. 스티렌 부타디엔 러버/스티렌 기본 열가소성 탄성 중합체/실리콘 러버의 혼합물로 만들어진 공중합체 물질이 이입 성형 작업에서 사용하기 위해 특별히 적합하게 되는 것을 알 수 있었다. 적절한 스티렌 기본 열가소성 탄성 중합체는 셀 케미컬(Shell Chemical)의 등록상표 카톤(KRATON)이다. 실리콘 러버와 같이 고온 사용을 위한 적절한 다른 탄성 중합체들이 상기 언급한 공중합체 혼합물을 대체할 수도 있다. 플라스틱 물질은 이입 성형에 의한 것과 다른 수단에 의하여 적용될 수도 있다. 예를 들어, 캐스팅, 사출성형,반응 사출 성형, 또는 다른 열경화성 물질에 의해 적용될 수있다.
제1도를 참조하면, 와이어 결합부(18), 와이어 결합패드(17), 다이 상부면의 주변부분(16), 리드 프레임의 제1부분(33), 다이 설치 부분(32), 및 다이 하부면의 주변 부분(22)이 모두 플라스틱 성형 물질(50)로 캡슐 보호되거나 또는 완전히 둘러싸이게 되는 것이 도시되어 있다. 성형의 배열은 다이의 제1 및 제2면(14,20)들이 플라스틱 성형 물질(50)이 없이 외부에 나타나거나 또는 노출되는 것을 추가로 제공한다. 플라스틱 이입 성형 물질(50)은 다이의 주변 주위에 링(또는 정방형 또는 직사각형)을 형성하고, 전체 다이가 성형물질에 의해 캡슐로 보호되는 종래 기술과는 대조적으로 단지 다이의 상호 접속부분, 와이어 결합부 및 리드프레임만이 둘러싸이게 된다. 본 발명은 다이의 능동 회로 표면 및 다이 후면부로부터 성형 물질을 제거하는 것에 의하여, 사용되는 재료의 양과 패키지의 비용을 감조시킨다. 다이의큰 공간으로부터 성형 물질을 제거하는 것은 성형 물질과 실리콘 다이 사이의 열팽창 계수에 있어서의 불일치에 의한 응력을 감소시킨다.
다이의 후면부가 주위로 개방되는 것으로, 방열기가 제6도에 도시된 바와 같이 다이의 제2면(20)과 접촉하도록 방열기(64)에 패키지를 배치하는 것에 의하여, 열은 다이로부터 보다 신속하게 방열될 수 있다. 추가적으로, 제2방열기(62)가 다이의 제1면(14)에 배치될 수 있다. 다이(12) 표면에 있는 능동회로(15)는 반도체 제조 공정동안 다이에 통상 적용되는 유리 패시베이션에 의해 주위의 손상,부식, 및 다른 물리적 손상으로부터 보호된다. 실리콘 피복, 또는 젤과 같은 중합체적 다이 피복은 보호를 위한 능동 회로 전체에 걸쳐서 또한 적용될 수도 있다. 제2방열기(62)는 전자 패키지(10)용 커버로서 작용하도록 성형될 수 있는 것에 의하여, 물리적 손상으로부터 다이(12)를 추가 보호한다. 패키지가 성형된 후에, 리드 프레임(30)의 단부들은 완성된 패키지의 측면도로서 제5도에 도시된 바와 같은 구성을 만들도록 굽혀지거나 또는 필요한 구성으로 형성된다. 리드 프레임(30)들은 전자 패키지(10)의 네측면 전부로부터 선택적으로연장한다. 그러나, DIP 구성에 있어서, 단지 두 측면에서만 연장할 수있다. 리드 프레임의 가장자리들이 갈매기 날개 형태로 굽혀져 도시되어 있으나,관통공 설치를 제공할 목적으로 90°꺽인것, 직선형 리드, PLCC, 아래로 접힌 것, J형 리드등과 같은 다수의 구성들이 본 발명의정신으로부터 벗어남이 없이 사용될 수도 있다.
패키지의 사시도인 제2도 및 제3도를 참조하면, 다이의 중앙 부분 또는 능동 회로 영역(15)이 개방되어 있는 것이 도시되어 있다. 이러한 것은다이(12)가 EPROM인 경우에 능동 회로가 빛으로 지워져 재프로그램 되어지는 것을 허용한다. 다이의 메모리를 지운후, 성형링(52)의 상부면 위체 앉혀지는 커버(60)가 선택적으로 추가될 수도 있다. 커버(60)는 공정의 주위 빛에 의한 추가의 부주의한 프로그램밍으로부터 다이(12)의 표면을 보호한다. 커버(10)는 성형링(52)에 접합 결합되는 강성 커버일 수 있거나, 또는 동일한 작용를 제공하도록 작용하는 어떤 수는 구성할 수도 있다. 예를 들어, 가장 단순한 구성에 있어서, 커버(60)는 다이표면의 용이한 제거 및 복구를 허용하도록 입력 반응 접착제를 구비한 작은 도트의 필름 또는 페이퍼이다.
많은 변경예들이 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 이 구조 및 공정에서 만들어질 수 있다. 예를 들어, 메탈 리드 프레임을 사용하기 보다는 오히려, 세라믹, 인쇄회로 기판, 또는 가요성 필름 중합체와 같은 회로 지지 기판이 채용될 수도 있다. 가용성 필름 중합체 또는 다른 형태의 기판이 채용되는 경우에,패키지의 내부로부터 외부로 보다 효과적으로 경로를 정하도록 양측부와 평평한 관통공상에 전도체를 가질 수 있다. 캡슐화된 플라스틱과 집적회로 다이사이의 열적 불일치로부터 응역을 제거하는 것에 의하여, 증가된 열분산, 감소된 비용, 증가된 수행 및 향상된 신뢰성을 제공하는 집적 회로 패키지가 제공된다.

Claims (10)

  1. 다이 설치 부분과, 제1 및 제2부분들을 가지며 상기 다이 설치 부분 주위에 배치되는 다수의 리드들을 포함하는 메틸 리드 프레임과; 중앙 영역에 있는 능동회로 및 주변 주위에 배치되는 다수의 와이어 결합 패드들을 포함하는 제1면과, 중앙 부분 및 주변 부분을 포함하는 제2면의 두개의 마주한 면을 가지는 집적회로 다이와; 상기 이어 결합 패드, 상기 집적 회로 다이 주변부, 얇은 와이어들, 상기 다수의 리드들의 제1부분, 상기 제2면의 주변부분 및 상기 리드 프레임 다이 설치 부분 위에 형성되는 플라스틱 성형 물질을 포함하며; 상기 집적 회로 다이의 제2면은 상기 다이설치 부분상에 설치되고,상기 능동 회로는 상기 각 와이어 결합 패드들과 상기 각 리드의 제1부분들 사이에서 연장하는 상기 얇은 와이어에 의해 다수의 리드들의 제1부분에 전기적으로 접속되며; 상기 플라스틱 성형 물질은 상기 다이의 제1면상에 있는 동안 중앙 영역과 상기다이의 제2면상에 있는 상기 중앙 부분을 노출시키도록 형성되는 집적회로 패키지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 리드 프레임의 다이 설치 부분은 윈도우 프레임 형상부를 포함하며, 상기 윈도우 프레임은 중앙 틈부 주위의 리드 프레임 물질의 경계부를 형성하는 부분을 포함하고, 상기 다이 주변부의 제2면은 상기 경계부에 얹혀지는 집적 회로 패키지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 능동 회로는 빛에 노출되었을때 지워질 수도 있는 집적회로 패키지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다이의 제2면에 부착되는 방열기를 추가로 포함하는집적회로 패키지.
  5. 제1항에 있어서, 상기노출된 중앙영역에 물리적 보호를 제공하도록 상기 플라스틱 성형 물질상에 있는 커버를 추가로 포함하는 집적회로 패키지.
  6. 제1부분 및 제1부분을 가지는 다수의 리드들을 포함하는 메탈 리드프레임과; 중앙 영역에 있는 능동회로 및 주변 주위에 배치되는 다수의 상호 접속 패드들을 포함하는 제1면과, 중앙 부분 및 주변부분을 포함하는 제2면의 두개의 마주한 면을 가지는 집적 회로 다이와; 상기 상호 접속 패드, 상기 집적 회로 다이 주변부, 직접적인 접속부,상기 다수의 리드들의 제1부분 및 상기 제2면의 주변부 위에 형성되는 플라스틱 성형물질을 포함하며; 상기 능동회로는 상기 각 상호 접속 패드들과 상기 각 리드의 제2부분 사이의 플립칩 결합에 의하여 상기 다수의 리드들의 제1부분에 전기적으로 부착되며; 상기 플라스틱 성형 물질은 상기 다이의 제1면에 있는 중앙 영역과 상기 다이의 제2면에 있는 중앙부분을 나타내도록 형성되는 집적 회로 패키지.
  7. 제6항에 있어서, 상기 다이는 상기 리드 프레임에 탭 결합되는 집적 회로 패키지.
  8. 제6항에 있어서, 상기 다이의 제1면과 설치되는 방열기를 추가로 포함하는 집적 회로 패키지.
  9. 중앙 틈부 주위에서 리드 프레임 물질의경계부를 형성하는 윈도우 프레임 형상을 가지는 칩 설치분과, 제1부분 및 제2부분을 가지며 상기 칩 설치부분 주위에서 하나의 패턴으로 배치되는 다수의 리드를 포함하는 메탈 리드 프레임과; 중앙 영역에 있는 능돌 회로와 주변 주위에 배치된 다수의 와이어 결합 패드들을포함하는 제1면, 중앙 부분과 주변 부분을 포함하는 제2면의 두개의 마주한 면들을 가지는 집적 회로칩과; 상기 와이어 결합 패드, 와이어 결합부, 상기다수의 리드들의 제1부분,상기 제2면의 주변 부분, 및 상기 칩 설치부분 위에서 이입 성형되며, 상기 칩의 제1면에 상기중앙 영역을 나타내는 제1개방부를, 그리고 상기 칩의 제2면에 상기 중앙부분을 나타내는 제2개방부를 제공하도록 형성되는 프라스틱 물질과; 상기 제1개방부 위에 있으며, 상기 나타난 능동회로에 물리적 보호를 제공하도록 상기 플라스틱 물질에 부착되는 커버를 포함하며; 상기 칩의제2면의 주변 부분은 상기 칩 설치 윈도우 프레임 분위에 설치되며, 상기 능동 회로는 상기 각 와이어 결합 패드들과 상기 각 리드의 제1부분 사이의 상기 와이어 결합부에 의해 상기 다수의 리드들의 상기 제1부분에 전기적으로 부착되는 집적 회로 패키지.
  10. 제9항에 있어서, 상기 다이의 제2면에 부착되는 방열기를 추가로 포함하는집적 회로 패키지.
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