KR0156513B1 - 반도체패키지 - Google Patents

반도체패키지

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KR0156513B1
KR0156513B1 KR1019940018497A KR19940018497A KR0156513B1 KR 0156513 B1 KR0156513 B1 KR 0156513B1 KR 1019940018497 A KR1019940018497 A KR 1019940018497A KR 19940018497 A KR19940018497 A KR 19940018497A KR 0156513 B1 KR0156513 B1 KR 0156513B1
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Abstract

본 발명은 반도체패키지의 외부돌출형 히트싱크에 관한 것으로서, 히트싱크(2)의 단부 표면을 패키지(6)의 표면(7)과 평형하게 일치시켜 솔더부(4)를 갗도록 하고, 이 솔더부(4)의 단부표면에서 외부로 소정높이(H)를 돌출시킨 돌출부(3)를 P.C.B에 형성된 삽입공(12)에 삽착시키므로서 반도체칩에서 발생한 열의 방출성을 높이고 P.C.B에 조립되 반도체패키지의 조립견고성을 견고하게 한 것이다.

Description

반도체패키지
제1도는 본 발명에 의한 반도체패키지를 도시한 단면도이다.
제2도는 본 발명에 의한 반도체패키지가 인쇄회로기판에 조립된 일실시예를 도시한 상태도이다.
제3도는 본 발명의 반도체패키지가 인쇄회로기판에 조립된 다른 실시예를 도시한 상태도이다.
제4도는 종래의 반도체패키지 및 인쇄회로기판에 실장된 상태를 도시한 상태도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체패키지 2 : 반도체칩
3 : 히트싱크 3a : 단차
3b : 솔더부 3c : 돌출부
4 : 접착층 5 : 리드프레임
5a : 내부리드 5b : 외부리드
6a : 전도성와이어 6b : 그라운드본딩
7 : 몸체 10 : 인쇄회로기판
15 : 삽입공
본 발명은 반도체패키지에 관한 것으로서, 특히 반도체칩의 열을 효율적으로 방출하는 동시에 조립 견고성을 향상시킬 수 있는 히트싱크가 구비된 반도체패키지에 관한 것이다.
일반적으로 반도체패키지에서 히트싱크는 반도체칩의 하부에 접착제로 직접 접척되어 있다. 상기 히트싱크는 고속으로 동작하는 반도체칩에서 발생하는 열을 외부로 방출하도록 함으로써 반도체칩의 전기적 성능 저하나 파손 등을 방지하는 역할을 한다. 최근에는 이러한 반도체칩의 고직접화, 고성능화, 박형화, 고방열화의 요구로 인해 더욱 방열성을 높일 수 있는 히트싱크가 요구되고 있다.
종래에 이러한 히트싱크가 구비된 반도체패키지(1')는 일본 특개평5-114669에 개시된 바 있으며, 이는 제4도에 도시된 바와 같이 히트싱크(3')의 상면이 반도체칩(2')의 저면과 직접 접착된 상태에서 하단에 돌출부(3c')가 형성되어 있고, 상기 돌출부(3c')를 제외한 나머지 부분은 수지재로 봉지되어 몸체(7')가 형성되어 있다. 여기서 상기 돌출부(3c')의 돌출된 길이(L')은 리드프레임(5')의 외부리드(5b') 끝단이 이루는 수평면(H', 인쇄회로기판의 상부표면)보다 윗쪽에 위치하거나 동일면으로 형성되어 있다.
도면중 미설명 부호 5a'는 리드프레임(5')의 내부리드이고, 10'는 상기 반도체패키지(1')의 외부리드(5b') 끝단이 융착되어 실장되는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)이다.
그러나 이러한 반도체패키지(1')는 인쇄회로기판(10')에 실장시 반도체패키지(1')의 돌출부(3c')가 인쇄회로기판(10')과 일정거리 떨어져 공기중에 노출되어 있거나 또는 단순히 인쇄회로기판(10')과 접촉된 상태에 있게 됨으로써 상기 반도체칩(2')의 열을 상기 히트싱크(3')가 효율적으로 방출하지 못하는 문제점이 있다. 즉, 상기 히트싱크(3')를 통한 반도체칩(2')의 열이 단순히 공기중으로만 발산됨으로써 그 열방출 효율이 떨어지는 것이다. 이러한 현상은 최근의 고속 동작을 하는 반도체칩(2')에 있어서 보다 많은 량의 열이 발생되기 때문에 이를 해결하지 못하게 되면 반도체칩(2')의 전기적 성능이 대폭 저하되고 반도체칩(2')의 수명이 현저히 저하되는 원인이 되고 있다. 또한 상기 반도체패키지(1')는 단지 몸체(7')의 외부로 뻗어나온 외부리드(5b')가 인쇄회로기판(10')에 실장되어 있음으로써 그 조립 견고성이 취약한 문제도 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 의하여 안출한 것으로 몸체의 하부면과 평형하게 일치되는 히트싱크 부분에는 단차 및 솔더부를 형성하여 인쇄회로기판에 완전히 접착되도록 하고, 상기 단차의 내측은 외부리드의 끝단이 이루는 수평면보다 아래쪽으로 더욱 돌출된 돌출부를 형성함으로써 인쇄회로기판에 형성된 삽입공에 상기 돌출부가 삽입되도록 하여 히트싱크의 열을 공기 및 인쇄회로기판 전체로 전도되도록 하여 그 열방출 효율을 극대화할 뿐만 아니라 그 조립 견고성을 향상하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 일정한 전기적 기능을 수행하는 반도체칩과; 상기 반도체칩으로부터 발생된 열을 외부로 방출하기 위해 상기 반도체칩의 저면에 접착된 히트싱크와; 상기 히트싱크의 내주연 상부에 접착층이 개재되어 접착되어 있으며 내부리드와 외부리드로 이루어진 리드프레임과; 상기 반도체칩과 리드프레임의 내부리드를 전기적으로 연결하는 전도성와이어와; 상기 반도체칩, 전도성와이어 등을 외부의 환경으로부터 보호하기 위해 수지재로 봉지하되 상기 히트싱크의 하단부는 하부로 돌출되어 노출되도록 봉지된 몸체로 이루어진 반도체패키지에 있어서, 상기 히트싱크는 몸체의 하부면과 만나는 부분에 그 몸체의 하부면과 동일면을 가지며 외부로 노출된 단차가 형성되어 있고, 상기 단차의 표면에는 인쇄회로기판의 표면과 접착되도록 솔더부가 형성되어 있으며, 상기 단차의 내측에는 인쇄회로기판의 삽입공에 삽입되어 고정되도록 상기 외부리드의 끝단이 형성하는 수평면보다 아래쪽으로 일정길이를 갖는 돌출부가 형성된 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명에 의한 반도체패키지(1)를 도시한 단면도로써, 반도체칩(2) 하부에 히트싱크(3)를 접착한 채 수지재로 봉지하여 형성된 몸체(7)의 하부면과 동일면을 갖도록 히트싱크(3)와 몸체(7)가 만나는 경계면에 단차(3a)가 형성되어 있고, 상기 단차(3a)에는 차후에 인쇄회로기판(10)과 용이하게 접착되도록 솔더부(3b)가 형성되어 있다. 또한 상기 단차(3a)의 내측으로는 일정길이(L) 하부로 더 돌출된 돌출부(3c)가 형성되어 차후에 인쇄회로기판(10)의 삽입공(15)에 용이하게 결합될 수 있도록 하였다. 즉, 상기 돌출부(3c)는 외부리드(5b)의 끝단이 이루는 수평면(H, 즉, 인쇄회로기판의 상부표면) 아래쪽으로 일정길이(L) 더 돌출되도록 한 것이다. 또한 상기 반도체칩(2)과 히트싱크(3)의 상면은 서로 그라운드본딩(6b)되어 있다. 여기서 상기 솔더부(3b)는 주석(Sn)과 납(Pb)의 합금이며 낮은 온도에서 용융되는 솔더페이스트를 이용함으로써 차후에 인쇄회로기판에 용이하게 접착되도록 하였다.
도면중 미설명 부호 5는 리드프레임, 5a는 내부리드, 6a는 반도체칩(2)과 내부리드(5a)를 전기적으로 연결하는 전도성와이어이다.
제2도는 본 발명에 의한 반도체패키지(1)가 인쇄회로기판(10)에 실장 및 결합된 상태를 도시한 것으로써, 히트싱크(3)의 돌출부(3c)가 인쇄회로기판(10)의 삽입공(15)에 삽입되어 고정되어 있으며, 상기 히트싱크(3)의 단차(3a)에 형성된 솔더부(3b)로 인해 그 히트싱크(3)가 인쇄회로기판(10)의 상면에 접착되어 있다. 물론 리드프레임(5)의 외부리드(5b)는 인쇄회로기판(10)의 표면에 실장되어 있다.
제3도는 본 발명에 의한 반도체패키지(1)가 인쇄회로기판(11,12)에 결합된 다른 실시예를 도시한 상태도로써 히트싱크(3)의 돌출부(3c)가 부인쇄회로기판(11)을 관통하여 주인쇄회로기판(12)에 접착되어 있다. 즉, 외부리드(5b)가 이루는 수평면(H)보다 아래쪽으로 더 돌출된 돌출부(3c)가 부인쇄회로기판(11)의 삽입공(15)에 삽입되어 고정된 상태에서 하부로 일정길이(L) 더 돌출되게 하여 그 돌출부(3c)의 하단부가 주인쇄회로기판(12)의 상면에 접착되도록 하였다. 여기서 상기 주인쇄회로기판(12)과 부인쇄회로기판(11) 사이에는 소정 간격의 공간부를 구비하도록 하여, 이 공간부(S)에 위치한 돌출부(3c)가 외부에 노출되게 한 것이다. 여기서 상기 돌출부(3c)의 하단부에는 솔더부(3b)를 더 형성하여 주인쇄회로기판(12)과 양호하게 접착되도록 하였다.
이와같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도시된 도면 제2도에서와 같이 반도체칩(2)이 상부에 안치된 히트싱크(3)를 수지재로 봉지하여 몸체(7)를 형성하면, 상기 히트싱크(3)의 단차(3a)는 몸체(7) 하부의 표면과 평형하게 유지되고 상기 단차(3a)의 표면에 솔더부(3b)를 형성하고, 상기 단차(3a)의 내측으로는 외부리드(5b)의 끝단이 이루는 수평면(H)보다 하부에 위치되는 돌출부(3c)를 형성한다. 이 상태에서 인쇄회로기판(10)의 삽입공(15)에 히트싱크(3)의 돌출부(3c)를 삽입시키고 솔더부(3b)를 인쇄회로기판(10)의 상부면에 융용시켜 접착시키게 되면 반도체패키지(1)는 인쇄회로기판(10)에 견고히 고정되고 돌출부(3c)은 인쇄회로기판(10) 하부로 돌출된다.
이렇게 인쇄회로기판(10)에 고정된 반도체패키지(1)는 전기적 신호에 의해 반도체칩(2)에서 발생하는 열이 히트싱크(3)를 통해 외부로 방출되어지는데, 이때 인쇄회로기판(10)의 삽입공(15)을 통과하여 하부로 돌출된 히트싱크(3)의 돌출부(3c)가 외부 공기와 접촉함으로써 열을 방출하는 동시에 상기 히트싱크(3)의 열이 인쇄회로기판(10)으로도 전도되어 그 열방출 효율이 극대화되는 것이다.
또한 상기 히트싱크(3)는 상부에 안치된 반도체칩(2)과 그라운드본딩(6b)되어 있음으로써 상기 히트싱크(3)를 솔더부(3b)를 통해 외부의 그라운드수단에 연결시키게 되는 것이 가능함으로써 별도의 그라운드를 위한 내부리드가 불필요해지기도 한다. 상기 몸체(7)의 측면 외부로 돌출된 각 외부리드(5b)의 양단 하부는 종래와 같이 인쇄회로기판(10)의 상부면에 접촉시킨 상태에서 솔더링하여 실장하게 되며, 또한 히트싱크(3)의 돌출부(3c) 및 솔더부(3b)가 인쇄회로기판(10)에 결합 및 접착됨으로써 조립 견고성이 향상된다.
또한 제3도와 같이 히트싱크(3)는 부인쇄회로기판(11)의 삽입공(15)에 삽입되어 하부로 일정길이(L) 돌출된 히트싱크(3)의 돌출부(3c) 하단부를 주인쇄회로기판(12)의 상부면에 솔더부(3b)를 이용하여 접착시키고, 주인쇄회로기판(12)과 부인쇄회로기판(11)에 소정간격으로 구비된 공간부(S)에 히트싱크(3)의 돌출부(3c)가 노출되게 함으로써, 외부에 별도로 구비된 블로우팬(Blow Pan)에서 발생한 에어(Air)가 히트싱크(3)의 돌출부(3c)에 접촉되어 반도체칩(2)에서 발생한 열을 보다 원할히 냉각시킬 수 있게 되며, 반도체패키지(1)가 적용되어 구비되는 각종 제품 및 기기의 내부공간에 보다 많은 회로구성을 할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 반도체패키지의 히트싱크가 몸체의 하부면과 동일면에는 단차 및 솔더부를 형성하고 그 단차의 내측에는 외부리드의 끝단이 이루는 수평면보다 아래쪽으로 돌출된 돌출부를 형성함으로써, 상기 솔더부는 인쇄회로기판에 용융되어 접착되고 돌출부는 인쇄회로기판의 삽입공에 결합됨으로써 반도체칩에서 발생하는 열을 보다 효과적으로 공기뿐만 아니라 인쇄회로기판으로도 전달하여 방열하는 효과가 있는 동시에 반도체패키지의 조립 견고성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 일정한 전기적 기능을 수행하는 반도체칩(2)과; 상기 반도체칩(2)으로부터 발생된 열을 외부로 방출하기 위해 상기 반도체칩(2)의 저면에 접착된 히트싱크(3)와; 상기 히트싱크(3)의 내주연 상부에 접착층(4)이 개재되어 접착되어 있으며 내부리드(5a)와 외부리드(5b)로 이루어진 리드프레임(5)과; 상기 반도체칩(2)과 리드프레임(5)의 내부리드(5a)를 전기적으로 연결하는 전도성와이어(6a)와; 상기 반도체칩(2), 전도성와이어(6a) 등을 외부의 환경으로부터 보호하기 위해 수지재로 봉지하되 상기 히트싱크(3)의 하단부는 하부로 돌출되어 노출되도록 봉지된 몸체(7)로 이루어진 반도체패키지(1)에 있어서, 상기 히트싱크(3)는 몸체(7)의 하부면과 만나는 부분에 그 몸체(7)의 하부면과 동일면을 가지며 외부로 노출된 단차(3a)가 형성되어 있고, 상기 단차(3a)의 표면에는 인쇄회로기판(10)의 표면과 접착되도록 솔더부(3b)가 형성되어 있으며, 상기 단차(3a)의 내측에는 인쇄회로기판(10)의 삽입공(15)에 삽입되어 고정되도록 상기 외부리드(5b)의 끝단이 형성하는 수평면(H)보다 아래쪽으로 일정길이(L)를 갖는 돌출부(3c)가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체패키지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반도체칩(2)과 히트싱크(3)는 그라운드본딩(6b)된 것을 특징으로 하는 반도체패키지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 솔더부(3b)는 인쇄회로기판(10)의 삽입공(15) 상부 외주연과 용이하게 접착되도록 솔더페이스트로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체패키지.
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