KR980012345A

KR980012345A - 열특성 향상을 위한 반도체 칩 패키지와 그 제조방법

Info

Publication number: KR980012345A
Application number: KR1019960030703A
Authority: KR
Inventors: 정하천
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 1998-04-30

Abstract

본 발명은 반도체 칩 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 칩에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방출하여 반도체 장치의 성능을 향상시키기 위한 반도체 칩 패키지와 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 반도체 칩 패키지에 의하면 반도체 칩에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방열할 수 있는 효과가 있다. 더불어, 반도체 제조 공정중의 콘트롤이 어렵지 않고, 패키지의 제조 가격도 저렴하여 생산 양산성의 증대를 기대할 수 있는 효과가 있다.

Description

열특성 향상을 위한 반도체 칩 패키지와 그 제조방법

본 발명은 반도체 칩 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 칩에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방출하여 반도체 장치의 성능을 향상시키기 위한 반도체 칩 패키지와 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 반도체 장치의 고집적화, 고용량화, 메모리 용량의 증가 및 고밀도 실장 등의 추세에 따라 반도체 칩 패키지의 중요성이 증가하고 있다. 특히, QFP(Quad Flat Package)의 경우에는 고집적화 및 메모리 용량의 증가에 의해 입출력 단자의 수가 증가하여 리드의 설계가 어려워지고 있다. 또한 고속화 및 고용량화에 의해 반도체 칩의 소비 전력이 증가됨에 따라 반도체 칩에서 발생하는 열을 방출하기 위해 히트 싱크(Heat Sink)등 별도의 방열 구조물을 형성하거나 열전도성이 우수한 금속으로 패키지 몸통을 형성하는 등의 방법이 연구되고 있다.

도 1은 종래의 반도체 칩 패키지의 일례를 도시한 것으로서, 도 1(A)는 DIPH(DIP with Heat Sink)타입의 반도체 칩 패키지를 도시한 평면도이다.

DIPH 타입의 반도체 칩 패키지(1)는 통상적인 반도체 칩 패키지인 리드 프레임의 다이 패드(2)상에 본딩 패드(미도시)가 구비된 반도체 칩(3)이 접착되어 있고, 다이 패드(2) 사방으로 배열된 리드(4)와 본딩 패드는 도전성의 와이어(5)로 전기적 연결이 되어 있고, 리드(4)와 반도체 칩(3) 및 다이 패드(2)는 성형 수지(6)로 몰딩되어 있다. 성형 수지(6)의 외측에는 다이 패드(2)에 연장된 히트 씽크(Heat Sink)(7)가 형성되어 있다. 여기서, 히트 씽크(7)는 반도체 칩(3)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 역할을 한다.

도 1(B)는 MQFP(Metal Quad Flat Package) 타입의 반도체 칩 패키지를 도시한 단면도이다.

MQFP 타입의 반도체 칩 패키지(10)는 QFP에 적용되는 리이드 프레임이 사용되는 바, 이 리이드 프레임은 다수의 리이드(12)가 다이 패드(13)의 사방으로 배열 형성된 것이다. 베이스 플레이트(11) 상부면 중앙부에는 리드 프레임의 다이 패드(13)가 접착제(14)에 의해 접착되어 있고, 리이드(12)는 베이스 플레이트(11) 상부면 사방 가장 자리부에 서멀 어드헤시브(Thermal Adhesive) 또는 접착성의 코팅액(15)에 의해 접착되어 있다.

다이 패드(13)의 상부면에는 본딩 패드(17)가 구비된 반도체 칩(16)이 접착제(14)에 의해 접착되어 있고, 본딩 패드(17)와 리이드(12)는 도전성의 와이어(18)로 연결되어 있고, 리이드 프레임의 리이드(12)의 상부면에는 반도체 칩(16)을 외부로부터 보호하기 위해 캡(19)이 코팅액(15)에 의해 접착되어 있다.

여기서, 베이스 플레이트(11)와 캡(19)은 모두 금속 재질로 되어 있어, 반도체 칩(16)에서 발생되는 열을 외부로 되도록 빨리 방출하는 역할을 하고, 캡(19)은 반도체 칩(16)을 외부로부터 보호하기 위한 덮개 역할을 한다.

도면중 미설명 부호 20은 에어 벤트로서, 반도체 칩 패키지(10)의 제작 과정중 베이스 플레이트와 캡사이의 내부 공간에서 발생되는 유해가스를 제거하기 위한 것으로, 유해 가스가 모두 제거되면 반도체 칩을 외부로부터 차단시키기 위해 에어 벤트를 메운다.

상기와 같은 종래의 반도체 칩 패키지에서, 도 1(B)에 도시된 MQFP 타입의 반도체 칩 패키지는 반도체 칩(16)을 보호하는 베이스 플레이트(11)와 캡(19)이 금속으로 되어 있기 때문에 스틸 에어(Still Air) 상태에서의 열특성, 즉 반도체 칩(16)에서 발생되는 열의 방출이 잘되는 것으로 나타났다. 또한, 에어 블로우(Air Blow)상태에는 더욱 더 반도체 칩에서 발생되는 열의 방출이 잘되는 것으로 나타났다.

도 1(A)에 도시된 DIPH 타입의 반도체 칩 패키지는 그 제작 비용은 저렴하고, 스틸 에어 상태에서는 반도체 칩에서 발생되는 열의 방출이 양호하나, 에어 블로우 상태에서는 MQFP 타입의 반도체 칩 패키지에 비해 열특성이 좋지 않은 것으로 나타났다. 또한, 리드 프레임의 가격이 비싸다는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 반도체 칩에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방출하여 반도체 장치의 성능을 향상시키기 위한 반도체 칩 패키지와 그 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

제1도 (A),(B)는 종래의 반도체 칩 패키지를 도시한 도면.

제2도는 본 발명에 의한 반도체 칩 패키지를 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 반도체 칩 패키지 31 : 반도체 칩

32 : 베이스 부재 33 : 상부 캡

34 : 리드 35 : 다이 패드

36 : 히트 씽크 37 : 몸체

38 : 안착 홈부 39 : 접착제

40 : 돌출부 41 : 본딩 패드

42 : 와이어 43 : 코팅액

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 반도체 칩 패키지를 도시한 단면도이다.

반도체 칩 패키지(30)는 반도체 칩(31)에서 발생되는 열을 방출하는 역할을 함과 동시에 리드 프레임을 지지하는 역할을 하는 베이스 부재(32)와, 반도체 칩(31)을 외부로부터 보호하기 위해 베이스 부재(32)와 실링(Sling)되는 상부 캡(33)으로 구성된다.

여기서, 리드 프레임은 QF(Quad Flat) 타입의 반도체 칩 패키지에 적용되는 것으로, 다수의 리드(34)가 다이 패드(35)의 사방으로 배열 형성되어 있으며, 고집적, 고밀도용이므로 리드의 수가 많고 리드간의 폭도 매우 조밀한 것은 공지의 사실인 바, 도면상에는 도시되어 있지 않음을 미리 언급하여 둔다.

베이스 부재(32)는 히트 씽크(Heat Sink)(36)와, 히트 씽크(36)의 하부면이 노출되도록 사방 측부를 감싸는 몸체(37)로 되어 있는 바, 몸체(37)는 그 재질이 에폭시 수지로 되어 있으며, 히트 씽크(36)는 사각 통체의 금속을 펀칭 가공하여 전기 도금(Anode)처리한 것으로, 그 상부면 중앙에는 다이 패드(35)가 접착될 수 있는 공간인 안착 홈부(38)가 형성되어 있고, 히트 씽크(36)의 사방 측부에는 몸체(37)와의 기계적 결합력을 높이기 위해 돌출부(40)가 형성되어 있다.

여기서, 리드 프레임의 다이 패드(35)가 다운-셋(Down-Set)되지 않았을 경우에는 히트 씽크(36)의 안착 홈부(38)를 형성하지 않아도 된다.

히트 씽크(36)의 상부면에 형성된 안착 홈부(38) 상면에는 리드 프레임의 다이 패드(35)가 접착제(39)에 의해 접착되어 있고, 다이 패드(35)의 상면에는 본딩 패드(41)가 구비된 반도체 칩(31)이 접착제(39)에 의해 접착되어 있으며, 본딩 패드(41)는 리드(34)에 도전성 와이어(42)로 전기적 연결이 되어 있다.

또한, 안착 홈부(38)를 제외한 히트 씽크(36)의 사방 가장 자리면에는 리드(34)가 서멀 어드헤시브(Thermal Adhesive) 또는 접착성의 코팅액(43)에 의해 접착되어 있고, 상부 캡(33)은 금형을 따로 제작하여 에폭시 수지로 몰딩하여 반도체 칩(31)을 외부로부터 보호하는 덮개 형상을 하고 있으며, 리드 프레임의 리드(34) 상면에 서멀 어드헤시브(Thermal Adhesive) 또는 접착성의 코팅액(43)에 의해 접착되어 있다.

여기서, 상기 서멀 어드헤시브(Thermal Adhesive) 또는 접착성의 코팅액(43)은 베이스 부재(32) 상부면 가장 자리부와 리드 프레임의 리드(34) 사이에 개재되며, 베이스 부재(32) 상부면의 가장 자리부에 대응하여 상부 캡(33)의 하부면과 리드 프레임의 리드(34) 사이에 개재되어 베이스 부재(32)에 상부 캡(33)가 실링된다.

상기와 같은 구조의 반도체 칩 패키지는 스틸 에어 상태에서의 열특성, 즉 반도체 칩에서 발생되는 열의 방출이 잘되는 것으로 나타났으며, 에어 블로우 상태에서도 반도체 칩에서 발생되는 열의 방출이 잘되는 것으로 나타났다.

상기와 같은 구조를 갖는 반도체 칩 패키지의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 베이스 부재(32)의 제조 방법을 설명하면, 사각 통체의 금속을 펀칭 가공하여 그 사방 측부에 몸체와의 기계적 결합력을 높이기 위해 돌출부를 형성하고, 사각 통체의 금속 상부면에 리드 프레임의 다이 패드(35)를 안착하기 위한 안착 홈부(38)를 형성하여 반도체 칩(31)에서 발생되는 열을 방출하기 위한 히트 씽크(36)를 제작한다. 이후, 히트 씽크(36) 사방 측부에 형성된 돌출부가 포함되도록 몸체로 몰딩한다.

계속하여 리드(34)와 본딩 패드(41)가 와이어 본딩되어 있고 다이 패드(35)에 탑재된 반도체 칩(31)을 구비한 리드 프레임을 상기와 같이 제작된 베이스 부재(32)의 상부면에 탑재하는 과정을 진행하는 바, 리드 프레임의 다이 패드(35) 하부면과 히트 씽크(38)의 내부 상면이 접착제(39)로 접착되도록 하고, 리드 프레임의 리드(34) 하부면과 히트 씽크(38)의 사방 가장 자리 상면이 서멀 어드헤시브 또는 접착성의 코팅액(43)으로 접착되도록 한다.

다음으로, 상부 캡(33)은 금형(미도시)을 따로 만들어 몸체로 몰딩하여 제작되는 것으로, 리드 프레임의 리드(34)의 상부면에 서멀 어드헤시브 또는 접착성의 코팅액(43)을 개재하여 베이스 부재(32)에 실링이 되게 한다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 칩 패키지에 의하면 반도체 칩에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방열할 수 있는 효과가 있다.

더불어, 반도체 제조 공정중의 콘트롤이 어렵지 않고, 패키지의 제조 가격도 저렴하여 생산 양산성의 증대를 기대할 수 있는 효과가 있다.

Claims

반도체 칩이 탑재되어 있는 리드 프레임과, 상기 리드 프레임을 지지하며 상기 반도체 칩에서 발생되는 열을 외부로 방열하기 위한 베이스 부재와, 상기 반도체 칩을 외부로부터 보호하기 위해 실링 수단에 의해 베이스 부재와 실링(Sling)되는 상부 캡로 구성된 것을 특징으로 하는 열특성 향상을 위한 반도체 칩 패키지.
제1항에 있어서, 상기 베이스 부재는 히트 씽크와, 상기 히트 씽크의 상하부면이 노출되도록 사방 측부를 감싸는 몸체로 구성되는 것을 특징으로 하는 열특성 향상을 위한 반도체 칩 패키지.
제2항에 있어서, 상기 히트 씽크의 상부면의 중앙에는 상기 리드 프레임의 다이 패드가 부착되는 안착 홈부가 형성되고, 상기 히트 씽크의 사방 측부에는 상기 몸체와 기계적으로 결합되도록 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 열특성 향상을 위한 반도체 칩 패키지.
제1항에 있어서, 상기 상부 캡의 재질은 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 열특성 향상을 위한 반도체 칩 패키지.
제1항에 있어서, 상기 실링 수단은 서멀 어드헤시브 또는 코팅액중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열특성 향상을 위한 반도체 칩 패키지.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 히트 씽크의 재질은 금속인 것을 특징으로 하는 열특성 향상을 위한 반도체 칩 패키지.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 히트 씽크는 전기 도금(Anode)처리 된 것을 특징으로 하는 열특성 향상을 위한 반도체 칩 패키지.
제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 몸체는 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 열특성 향상을 위한 반도체 칩 패키지.
히트 씽크를 소정 형상으로 가공하는 단계와, 상기 히트 씽크의 측면부를 에폭시 수지로 감싸 베이스 부재를 형성하는 단계와, 상기 히트 씽크의 상부면에 반도체 칩이 장착된 리드 프레임을 부착하는 단계와 상기 베이스 부재에 대향하여 상부 캡을 위치시켜 실링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열특성 향상을 위한 반도체 칩 패키지.
제9항에 있어서, 상기 리드 프레임을 부착하는 단계는 상기 리드 프레임의 다이 패드는 상기 히트 씽크의 안착 홈부에 부착되게 하고, 상기 리드 프레임의 리드는 상기 베이스 부재의 상부면에 부착되도록 하는 것을 특징으로 하는 열특성 향상을 위한 반도체 칩 패키지.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.