KR102554393B1 - 반도체 칩의 처짐을 방지하는 반도체 패키지용 몰딩 금형 - Google Patents

반도체 칩의 처짐을 방지하는 반도체 패키지용 몰딩 금형 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 패키지용 몰딩 금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캐비티 내 몰딩재의 주입 압력으로 반도체 칩의 처짐이 발생하여 몰딩이 필요하지 않은 영역까지 몰딩되는 것을 방지할 수 있게 하는 반도체 패키지용 몰딩 금형에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 패키지용 몰딩 금형은, 반도체 칩과, 상기 반도체 칩에 연결된 리드 프레임의 일부가 인서트되는 캐비티, 상기 캐비티의 바닥 일부를 형성하되 상기 캐비티 내부로 출몰 가능하게 결합되고, 몰딩 전 상기 캐비티 내부로 인출되어 반도체 칩의 저면을 지지하는 지지핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 칩의 처짐을 방지하는 반도체 패키지용 몰딩 금형{MOLD FOR SEMICONDUCTOR PACKAGE}
본 발명은 반도체 패키지용 몰딩 금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캐비티 내 몰딩재의 주입 압력으로 반도체 칩의 처짐이 발생하여 몰딩이 필요하지 않은 영역까지 몰딩되는 것을 방지할 수 있게 하는 반도체 패키지용 몰딩 금형에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조를 위한 후공정은 웨이퍼로부터 분리된 반도체 칩에 와이어 등의 리드 프레임을 본딩한 후, 이러한 반도체 칩을 밀봉함으로써 반도체 패키지로 제조하는 몰딩 고정 등을 포함한다.
이때 사용되는 반도체 패키지용 몰딩 금형은, 상부 금형과 하부 금형으로 구성되어, 상부 금형과 하부 금형의 접면에 홈 형태의 캐비티가 형성되어 있고, 상기 캐비티에 반도체 칩을 인서트한 상태에서 용융된 몰딩재가 캐비티 내부로 주입되면서 몰딩이 이루어진다.
한편 반도체 패키지는 그 종류나 형태가 매우 다양한데, 기판의 양면에 동판이 부착되면서 동판들 중 하나의 일측단에 리드 프레임이 본딩되면서 리드 프레임이 연결되지 않은 다른 동판이 몰딩재 외부로 노출되도록 몰딩되어 전기적으로 연결되는 형태가 있다.
이러한 반도체 패키지용 몰딩 금형은 도 1에 도시된 바와 같이, 리드 프레임(L)의 연결 구조 상 그 반대편으로부터 용융된 몰딩재(E)가 캐비티(11)에 채워지면서 몰딩이 이루어지는데, 이때 몰딩재(E)의 주입 시 기판(C1)과 양면 동판(C2)(C2)들(이하 반도체 칩(C)이라 통칭함.)이 캐비티(11) 내부를 향해 압력을 받아 리드 프레임(L)이 꺾이면서 반도체 칩(C)이 캐비티(11) 내부로 처지는 경우가 있으며, 이 경우 리드 프레임(L)이 연결되지 않는 노출 동판(C2)이 상부 금형의 캐비티면에서 이격됨에 따라 그 사이의 틈새로 몰딩재(E)가 충진되면서 몰딩이 필요하지 않는 영역까지 몰딩이 실시되는 불량이 발생할 위험성이 매우 큰 단점이 있다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
몰딩 중 반도체 칩이 캐비티 내부로 처져서 반도체 칩과 금형 사이의 틈새로 몰딩재가 충짐됨에 따라 몰딩이 필요하지 않은 영역까지 몰딩이 이루어지는 것을 방지할 수 있게 하는 반도체 패키지용 몰딩 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 패키지용 몰딩 금형은,
반도체 칩과, 상기 반도체 칩에 연결된 리드 프레임의 일부가 인서트되는 캐비티,
상기 캐비티의 바닥 일부를 형성하되 상기 캐비티 내부로 출몰 가능하게 결합되고, 몰딩 전 상기 캐비티 내부로 인출되어 반도체 칩의 저면을 지지하는 지지핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 반도체 패키지용 몰딩 금형에서,
상기 지지핀은 몰딩 중 반도체 칩의 저면에서 소정 간격 이격되도록 상기 캐비티 내에서 일부 후퇴 작동하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 반도체 패키지용 몰딩 금형에서,
상기 지지핀은 일부 후퇴 작동 후 상기 캐비티에 몰딩재가 다 채워지면 완전 후퇴하여 상기 캐비티 내부에서 이탈하는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명에 따른 반도체 패키지용 몰딩 금형에서,
상기 지지핀은 선단부의 외경이 점감되도록 테이퍼진 헤드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 반도체 패키지용 몰딩 금형은,
캐비티 내부로 출몰하는 지지핀이 몰딩 중 반도체 칩의 저면을 지지하여 몰딩 압력에 의한 반도체 칩의 처짐 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있고,
상기 지지핀이 몰딩 중 반도체 칩의 저면에서 소정 간격 이격되도록 후퇴 작동함에 따라 지지핀으로 발생하는 공극 상에 몰딩재가 채워져 몰딩재의 미성형 부분이 발생하는 것을 방지할 수 있으며,
몰딩재가 캐비티 내부에 다 충진되었을 때 완전 후퇴하여 몰딩 완료 후 반도체 패키지의 취출을 방해하지 않으며,
지지핀의 선단부 외경이 점감되는 테이퍼진 형태의 선단부로 인해 캐비티에서 지지핀이 보다 쉽게 후퇴하여 몰딩재로부터 분리, 이탈되게 할 수 있고,
이에 따라 몰딩될 동판이 불필요하게 외부 노출되지 않음과 동시에 몰딩이 필요하지 않은 동판의 외면에 몰딩이 이루어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 반도체 패키지용 몰딩 금형을 개략적으로 도시한 몰딩 공정 순서 별 단면도들.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 패키지용 몰딩 금형을 개략적으로 도시한 몰딩 공정 순서 별 단면도들.
도 3은 본 발명에 따른 지지핀의 탄성 지지구조를 설명하기 위한 요부 단면도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 게시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 패키지용 몰딩 금형을 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 2를 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.
이하에서는 본 발명에 따른 반도체 패키지용 몰딩 금형을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 반도체 패키지용 몰딩 금형은 도 2에 도시된 바와 같이 크게, 금형 내부의 캐비티(11)와, 상기 캐비티(11)에 장착되는 지지핀(12) 및 이젝트 핀(13)을 포함한다.
먼저 본 발명에 따른 반도체 패키지용 몰딩 금형(10)은 서로 형개 및 형폐되는 상부 금형과 하부 금형으로 구성되며, 상부 금형과 하부 금형의 접면들 모두 또는 하나의 접면에 반도체 패키지에 대응하는 형상의 캐비티(11)가 홈 형상으로 형성되어 있다.
이해의 편의를 위하여, 본 명세서 및 도면에서는 상부 금형과 하부 금형의 접면들 모두에 캐비티(11)가 형성되는 실시예를 대표(이해의 편의를 위해 몰딩재(E)를 제외한 나머지 구성에 단면 표시를 생략하였음.)하여 설명하며, 몰딩재(E)(수지)의 투입 후 용융 및 프레스와 관련된 공지된 구성에 관한 설명을 생략한다.
구체적으로 본 발명은,
반도체 칩(C)과, 상기 반도체 칩(C)에 연결된 리드 프레임(L)의 일부가 인서트되는 캐비티(11),
상기 캐비티(11)의 바닥 일부를 형성하되 상기 캐비티(11) 내부로 출몰 가능하게 결합되고, 몰딩 전 상기 캐비티(11) 내부로 인출되어 반도체 칩(C)의 저면을 지지하는 지지핀(12)을 포함한다.
상기 캐비티(11)의 일측단에는 상기 리드 프레임(L)의 외측 끝단이 몰딩 금형(10)에 물려서 고정되며, 이때 노출 동판(C2)은 상부 금형의 표면에 밀착되어 노출 동판(C2)과 상부 금형 사이의 틈새로 몰딩재(E)가 주입되어 몰딩이 발생하는 것을 방지한다.
상기 지지핀(12)은 몰딩 장치의 작동판에 결합되어 상기 캐비티(11) 내부로 전진(상승)하여 인출되거나, 상기 캐비티(11) 외부(즉 하부 금형 내부로)로 후퇴(하강)하여 인입된다.
이러한 지지핀(12)은 반도체 칩(C)의 인서트 후 형폐 전후로 캐비티(11) 내부로 인출되어 반도체 칩(C)의 저면(즉 몰딩 동판)을 받쳐서 노출 동판(C2)이 상부 금형에 밀착되게 한다.
또한 상기 지지핀(12)은 몰딩 중 반도체 칩(C)의 저면에서 소정 간격 이격되도록 상기 캐비티(11) 내에서 일부 후퇴 작동한다.
상기 지지핀(12)은 작동판의 시간 차 후퇴 작동, 별도의 탄성부재를 이용한 후퇴 작동 등 다양한 방식으로 몰딩재(E)의 주입과 연동하여 지지핀(12)의 일부 후퇴 작동이 이루어진다.
아울러 상기 지지핀(12)은 일부 후퇴 작동 후 상기 캐비티(11)에 몰딩재(E)가 다 채워지면 완전 후퇴하여 상기 캐비티(11) 내부에서 이탈한다.
이를 몰딩 순서별로 설명하면,
형폐 후 몰딩재(E)가 최초 주입될 때 상기 지지핀(12)이 캐비티(11) 내 반도체 칩(C)을 상부 금형에 밀착하게 지지하여 반도체 칩(C)의 노출 동판(C2)과 상부 금형 사이로 몰딩재(E)가 주입되는 것을 방지한다.
이어서 상기 캐비티(11)에 몰딩재(E)가 일정량 이상 채워졌을 때 지지핀(12)이 일부 후퇴 작동을 하여 반도체 칩(C)과 이격됨으로써, 기판(C1)과 몰딩 동판(C3)의 외면이 몰딩된다.
그리고 상기 캐비티(11)에 몰딩재(E)가 완전하게 다 채워졌을 때 상기 지지핀(12)이 완전 후퇴하여 캐비티(11) 외부로 이탈하면, 상기 지지핀(12)이 일부 후퇴하여 돌출되었던 부위를 제외한 나머지 캐비티(11) 전 영역에 몰딩재(E)가 채워져 몰딩이 이루어진다.
이때 상기 지지핀(12)의 일부 후퇴 작동 전 캐비티(11) 내부에 일정량의 몰딩재(E)가 채워진 상태이기 때문에 몰딩재(E)의 주입 압력에 의해 리드 프레임(L)이 꺾이지 않으면서 반도체 칩(C)이 캐비티(11) 내부로 처지지 않게 되어, 결국 노출 동판(C2)은 상부 금형에 밀착된 상태가 그대로 유지되고, 이에 따라 몰딩이 필요하지 않은 노출 동판(C2)을 제외한 나머지 부위만 반도체 패키지의 몰딩이 완료된다.
한편 상기 지지핀(12)의 완전 후퇴 작동 시 캐비티(11) 내부에 몰딩재(E)가 채워져 있기 때문에 지지핀(12)이 몰딩재(E)에서 완전 분리, 이탈되지 않을 수 있다.
이에 상기 지지핀(12)은 선단부의 외경이 점감되도록 테이퍼진 헤드부를 포함한다.
상기 캐비티(11)에 몰딩재(E)가 채워져 경화가 시작되는 상태에서, 상기 헤드부의 테이퍼진 형태로 인해, 상기 지지핀(12)의 완전 후퇴 작동이 방해를 받지 않아, 반도체 패키지의 외형 불량 등이 발생하지 않게 된다.
한편 본 발명은 상기 캐비티(11)의 바닥 일부를 형성하되 상기 캐비티(11) 내부로 출몰 가능하게 결합되고, 몰딩 후 인출되어 몰딩된 반도체 패키지를 상기 캐비티(11)에서 배출시키는 이젝트 핀(13)을 더 포함한다.
상기 이젝트 핀(13)은 형폐 시 그 선단부가 캐비티(11)의 바닥부를 형성하도록 인입된 상태에서, 몰딩 완료 후 형개가 이루어지면 상기 이젝트 핀(13)이 캐비티(11) 내부로 인출됨에 따라 반도체 패키지를 캐비티(11)에서 분리시켜 반도체 패키지의 취출을 용이하게 한다.
한편 본 발명은 상기 지지핀(12)의 일부 후퇴 기능을 위한 탄성 지지 구조를 더 포함한다.
구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 지지핀(12)은 승강로(12)가 관통하여 형성되어 있고,
상기 승강로(12)에 끼워져 반도체 칩(C)의 저면을 지지하되 인입 방향으로 탄성 지지되는 인출핀(123)과, 상기 승강로(12)의 수용홈(122b)에 힌지 결합되어 상기 수용홈(122b)의 상단부로 수용되도록 회동 가능하되 상기 인출핀(123)을 지지하도록 승강로(12) 내부로 돌출되게 회동 강제되면서 일정 온도 이상으로 상승하면 상기 수용홈(122b)의 하단부로 수용되도록 형상 변위되는 형상 기억 트리거(125)와, 상기 승강로(12) 내에서 상기 인출핀(123)을 밀어서 상승시킨 후 후퇴 복귀하는 작동핀(126)을 포함한다.
상기 인출핀(123)은 내측 끝단부에 지지부(123a)가 돌출되어 있으며, 상기 승강로(12)의 출구 내측에 형성된 받침부(122a)와 상기 지지부(123a) 사이에 개재되는 압축 스프링(124)에 의해 승강로(12)로 인입되도록 탄성 지지된다.
상기 형상 기억 트리거(125)는 상기 수용홈(122b)의 중단부에 회동축(125a)으로 힌지 결합되어 수용홈(122b)의 상단부로 수용되도록 회동 가능하게 결합된다.
그리고 상기 인출핀(123)이 인출되도록 가압되면 지지부(123a)에 의해 형상 기억 트리거(125)가 수용홈(122b)에 수용된 후, 인출핀(123)의 상승이 완료되면 토션 스프링 등의 탄성체를 통해 수평 상태로 복귀 작동하여 지지부(123a)를 받쳐서 인출핀(123)의 하강을 방지한다.
아울러 상기 형상 기억 트리거(125)는 회동축(125a)의 내측에 절곡홈(125b)이 형성되어 있으며, 일정 온도 이상이 되면 상기 절곡홈(125b)을 기점으로 하향 절곡되는 형상 기억 합금으로 이루어진다.
상기 작동핀(126)은 작동판에 의해 승강 가능하되, 상승 완료 후 하강 복귀되게 작동한다.
이에 몰딩재(E) 주입 전 상기 지지핀(12)이 상승 완료된 상태에서, 상기 작동핀(126)이 상승하면 상기 인출핀(123)이 인출되어서 반도체 칩(C)의 저면을 받치게 된다.
그리고 몰딩재(E)가 캐비티(11)에 주입됨에 따라 상기 지지핀(12) 자체의 온도가 상승하게 되고, 일정 이상의 온도로 상승하면 상기 형상 기억 트리거(125)가 절곡하여 수용홈(122b)에 수용된다.
이에 따라 상기 압축 스프링(124)의 탄성력에 의해 상기 인출핀(123)이 승강로(12) 내부로 인입되면서 작동핀(126)에 지지되어, 상기 지지핀(12)의 일부 후퇴 작동이 이루어진다.
몰딩 완료 후 지지핀(12) 전체가 완전 후퇴 작동하면 지지핀(12) 자체의 온도가 냉각됨에 따라 상기 형상 기억 트리거(125)가 수평방향으로 돌출되게 원상 복귀되며, 이어지는 몰딩 작업 시 지지핀(12) 자체의 상승 - 작동핀(126)의 상승 후 복귀 - 인출핀(123)의 상승 - 형상 트리거(125)의 절곡 - 인출핀(123) 하강이 반복되어, 몰딩 중 상기 지지핀(12)의 일부 후퇴 작동이 이루어진다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 반도체 패키지용 몰딩 금형(10)을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
C : 반도체 칩 L : 리드 프레임
E : 몰딩재
10 : 몰딩 금형 11 : 캐비티
12 : 지지핀 13 : 이젝트 핀

Claims (4)

  1. 반도체 칩(C)과, 상기 반도체 칩(C)에 연결된 리드 프레임(L)의 일부가 인서트되는 캐비티(11),
    상기 캐비티(11)의 바닥 일부를 형성하되 상기 캐비티(11) 내부로 출몰 가능하게 결합되고, 몰딩 전 상기 캐비티(11) 내부로 인출되어 반도체 칩(C)의 저면을 지지하는 지지핀(12)을 포함하고,
    상기 지지핀(12)은 몰딩 중 반도체 칩(C)의 저면에서 소정 간격 이격되도록 상기 캐비티(11) 내에서 일부 후퇴 작동하되,
    상기 지지핀(12)은 승강로(12)가 관통하여 형성되어 있고,
    상기 승강로(12)에 끼워져 반도체 칩(C)의 저면을 지지하되 인입 방향으로 탄성 지지되는 인출핀(123)과, 상기 승강로(12)의 수용홈(122b)에 힌지 결합되어 상기 수용홈(122b)의 상단부로 수용되도록 회동 가능하되 상기 인출핀(123)을 지지하도록 승강로(12) 내부로 돌출되게 회동 강제되면서 일정 온도 이상으로 상승하면 상기 수용홈(122b)의 하단부로 수용되도록 형상 변위되는 형상 기억 트리거(125)와, 상기 승강로(12) 내에서 상기 인출핀(123)을 밀어서 상승시킨 후 후퇴 복귀하는 작동핀(126)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 몰딩 금형.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐비티(11)의 바닥 일부를 형성하되 상기 캐비티(11) 내부로 출몰 가능하게 결합되고, 몰딩 후 인출되어 몰딩된 반도체 패키지를 상기 캐비티(11)에서 배출시키는 이젝트 핀(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 몰딩 금형.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지핀(12)은 일부 후퇴 작동 후 상기 캐비티(11)에 몰딩재(E)가 다 채워지면 완전 후퇴하여 상기 캐비티(11) 내부에서 이탈하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 몰딩 금형.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지핀(12)은 선단부의 외경이 점감되도록 테이퍼진 헤드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 몰딩 금형.
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