KR19980020297A - 리드 프레임 및 이를 이용한 반도체 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칩이 접착 고정되는 리드 프레임의 다이 패드 부분을 제거하고 연장된 타이바로 칩을 접착 고정하는 다이패드가 제거된 반도체 패키지에 관한 것으로써, 복수 개의 본딩 패드들을 갖고 있는 반도체 칩; 상기 본딩 패드들에 대항하여 형성된 리드들과 그 리드들을 가로질러 일체형으로 형성된 댐바 및 상기 리드들의 모서리 부분에서 일체형으로 연장된 타이바를 갖는 리드 프레임; 상기 연장된 타이바를 칩 상면에 접착 고정하는 접착제; 상기 본딩 패드들과 각기 대응하는 리드들과 타이바를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어; 및 상기 칩 및 전기적 연결부위를 내재·봉지 하는 성형 수지; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 패드가 제거된 반도체 패키지를 제공하여 다이패드와 접착제에서 발생하였던 보이드 및 박리현상 등의 불량을 제거하고 와이어 길이가 줄어들어 와이어 휨 등의 불량을 방지할 수 있는 이점(利點)이 있다.

Description

리드 프레임 및 이를 이용한 반도체 패키지.

본 발명은 반도체 칩을 실장하는 리드 프레임 및 그를 이용한 반도체 패키지에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 칩이 접착 고정되는 리드 프레임의 다이 패드 부분을 제거하고 연장된 타이바로 칩을 접착 고정하는 다이패드가 제거된 반도체 패키지에 관한 것이다.

칩의 기능이 증가 될 수록 칩의 입·출력(input/output) 단자 수가 증가되고 그에 따라 실장하기 위한 리드 수가 비례적으로 증가 되고 있다. 이처럼, 증가된 실장 리드 수를 수용할 수 있는 패키지로는 볼 그리드 어레이(ball grid array) 패키지, TAB(tape automated bonding) 패키지, QFP(quad flat package) 등과 같은 표면 실장형 패키지가 있다.

상기 패키지들 중에서 1980년대 이후 현재까지 광범위한 분야에서 가장 널리 사용되고 있고, 향후에도 사용증대가 예상되는 패키지는 네방향으로 외부리드들을 갖는 QFP이다.

네방향 표면실장형 외부리드를 갖는 QFP에 사용되는 종래의 리드 프레임은 일반적으로 칩이 접착 고정되는 다이패드와 이를 지지해 주는 타이바(tie bar) 및 실장되는 외부리드들의 수만큼 내부리드들로 구성되어 있으며, 내부리드는 다이패드부를 향해 배열되어 있다.

실장되는 외부리드 수 증가에 따른 동일한 수만큼의 내부리드 증가시 문제가 되는 것은 리드 프레임의 내부리드의 제작 한계 및 제작 품질과 이로 인한 패키지 제조 공정, 특히 와이어 본딩(wire bonding) 및 몰딩(molding) 공정에서의 공정 품질 및 공정 양산성 등이다.

이하 도면을 참조하여 설명하면, 도 1은 종래 기술에 의한 QFP용 리드 프레임과 반도체 칩의 전기적인 연결을 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 2 부분 확대도이다.

도1과 도 2는 리드 프레임(50)의 다이패드(40) 상면에 칩(10)이 접착제(도면에 도시안됨)로 접착고정되어 있고, 본딩 패드(12)와 내부리드(52)가 와이어에 의하여 전기적으로 연결되어 있는 모양을 나타내고 있다.

또한, 상기 내부리드(52)와 외부리드(54)로 이루어진 리드들을 가로 질러 일체로 형성된 댐바(56)와 다이패드(40)를 지지하기 위하여 일체로 형성된 타이바(42)가 형성되어 QFP용 리드 프레임(50)을 이루고 있다.

이와 같이 리드 수가 많은 리드 프레임 제작시 가장 문제가 되는 것을 내부리드들(52)의 미세 간격에 의한 가공 난이(難易)성이다. 리드 수가 많아지고 패키지 실장밀도가 증가할수록 리드들간의 미세화는 필연적이다.

그러나, 이러한 미세화에 대응할 수 있는 리드 프레임 가공 펀치의 제작 한계로 인해 리드 피치의 미세화 한계를 갖게된다.

현재의 리드 프레임 제작 기술로는 제작 수율 및 품질 등을 감안할 때 내부리드 피치 간격을 180㎛ 수준을 한계로 보고 있다.

그리고, 고온 다습한 환경에서는 다이패드에서 발생하는 스트레스(stress)가 커져 이로인한 패키지 크랙(crack)이나 미세한 박리현상이 발생하여 치명적인 패키지 신뢰성 불량을 유발시킨다. 이런 형상은 리드 프레임의 다이패드 면적이 넓을수록 비례적으로 심하게 발생한다.

칩을 다이패드에 접착시 통상 액상의 전도성 또는 비전도성 접착제를 사용하는 관계로 반드시 별도 준비된 장치를 이용해서 고온 경화를 시켜주어야 하고, 접착제의 보관조건이나 경화조건에 따라 접착제의 보이드나 칩과 다이패드간의 미세 박리 현상이 발생하여 반도체 패키지의 신뢰성에 심각한 영향을 주는 경우가 빈번하다.

또한, 접착제의 양이 과도하면 접착제가 접착되는 칩의 상면으로 넘쳐 칩의 전기적 특성불량을 유발시키고 너무 양이 적으면 칩과의 접착력이 저하되어 다이패드로 부터 쉽게 이탈되므로 접착제양 조정을 세밀하게 유지시켜야 하는 부담이 항상 수반하게 된다.

본딩패드들과 내부리드들 간의 전기적 연결 수단으로 이용되는 와이어는 그 길이가 통상 타이바 인접 내부리드에서 가장길며, 와이어가 길면 일반적으로 와이어의 휨 또는 쳐짐 등의 불량이 발생하는 등의 단점이 있다.

본 발명의 목적은 상기 전술한 바와 같이 다이패드와 접착제 사이에서 발생하는 흡습과 보이드로 인한 박리현상과 패키지 크랙 등의 불량을 제거하고, 타이바 인접 부근의 와이어 길이가 길어 발생하였던 와이어의 휨 또는 처짐 등의 불량을 제거하고 리드 프레임의 실장 리드의 밀도를 높이기 위한 리드 프레임 형태를 제공하여 반도체 제품의 신뢰성 향상을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 QFP용 리드 프레임과 반도체 칩의 전기적인 연결을 나타내는 평면도.

도 2는 도 1의 2 부분 확대도.

도 3은 본 발명에 의한 다이패드가 제거된 QFP용 리드 프레임을 나타내는 평면도.

도 4는 도 3의 4 부분 확대도.

도 5는 본 발명에 의한 연장된 타이바가 칩 상면에 접착되는 모양을 나타내는 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 리드 프레임을 이용한 반도체 패키지를 나타내는 부분 절개 사시도.

도면의 주요 부호에 대한 설명

10 : 칩 12 : 본딩 패드

20 : 접착제 30 : 와이어

40 : 다이 패드 42 : 타이바

44 : 연장된 타이바 46 : 칩 접착 타이바

50 : 리드 프레임 52 : 내부리드

54 : 외부리드 56 : 댐바

60 : 성형 수지

상기 목적을 달성하기 위하여 칩 상면에 형성된 본딩 패드들에 대항하여 형성된 복수 개의 리드; 상기 리드을 가로질러 일체형으로 형성된 댐바; 상기 리드의 모서리 부분에서 일체형으로 연장된 타이바; 들을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이패드가 제거된 리드 프레임을 제공한다.

또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위하여 복수 개의 본딩 패드들을 갖고 있는 반도체 칩; 상기 본딩 패드들에 대항하여 형성된 리드들과 그 리드들을 가로질러 일체형으로 형성된 댐바 및 상기 리드들의 모서리 부분에서 일체형으로 연장된 타이바를 갖는 리드 프레임; 상기 연장된 타이바를 칩 상면에 접착 고정하는 접착제; 상기 본딩 패드들과 각기 대응하는 리드들과 타이바를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어; 및 상기 칩 및 전기적 연결부위를 내재·봉지 하는 성형 수지; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 패드가 제거된 반도체 패키지를 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명은 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명에 의한 다이패드가 제거된 QFP용 리드 프레임을 나타내는 평면도, 도 4는 도 3의 4 부분 확대도, 그리고 도 5는 본 발명에 의한 연장된 타이바가 칩 상면에 접착되는 모양을 나타내는 단면도이다.

먼저, 도 3은 외부리드들(54)과 일체형으로 형성된 내부리드들(52)이 접착될 칩(10)의 본딩패드(12)들을 향하여 방사형으로 형성되어 있고, 그 리드들(52, 54)을 가로 질러 일체형으로 형성된 댐바(56) 및 그 리드들(52, 54)의 모서리 부분에서 일체형으로 타이바가(44) 칩(10) 상부면 방향으로 연장되어 있는 리드 프레임(50)을 나타내고 있다.

그리고, 도 4와 5를 참조하여 좀더 자세히 설명하면, 리드 프레임의 모서리 부분에서 리드들(52)과 일체형으로 형성되어 있는 연장된 타이바(44)는 반도체 칩(10) 상면의 본딩 패드(12)가 형성되어 있지 않는 칩(10) 상면의 여백 공간까지 연장되어 있고, 그 하면에 전기절연 접착제(20)가 도포 되어 접착 고정된다.

즉, 연장된 타이바(44, 46)가 와이어 본딩을 하기 위하여 칩을 리드 프레임(50)에 접착 고정하는 역할을 하고, 그 연장된 타이바(44)는 병렬형으로 이분되어 있으며, 이와 같이 병렬형으로 이분되어 있는 타이바(44)는 칩(10)의 각 모서리 부분에 형성되어 있는 본딩패드(12)들과 전기적으로 연결되는 역할을 한다.

도면에 도시한 바와 같이 상기 타이바(44)는 칩(10)을 접착 고정하는 역할과 본딩패드(12)와 전기적으로 연결되어 전기적 신호를 전달하는 리드 역할을 동시에 하고 있다.

상기 접착제(20)는 전기 절연성 접착 테이프를 사용하여 접착 고정할 수 있고, 접착하는 방법은 일반적인 리드 온 칩(lead on chip) 패키지에서 내부리드들을 칩 상면에 접착 고정하는 방법과 유사한 방법으로 실시할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 상기 타이바(44)에 바로 인접해 있는 내부리드(52)는 종래 기술에 의한 다른 종류의 리드 프레임 내부리드들과 같이 배열하지 않고, 상기 타이바(44)에 바로 접속시키는 구조이므로 전체적으로 내부리드 수를 최대 8개 까지 감소할 수 있다.

그리고, 도 6에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 리드 프레임을 이용한 반도체 패키지는 병렬형으로 이분되어 칩(10) 상부면으로 연장된 타이바(44)가 칩 상부면의 여백 부위에 접착 고정되어 있고, 와이어(30)가 타이바(44)와 본딩 패드(12)를 전기적으로 연결하고 있으며 칩을 포함한 전기적 연결 부위를 성형 수지(60)가 봉지하고 있는 모양을 나타내고 있다.

일례를 들어 패키지 몸체 크기가 28mm × 28mm 이고 208개의 리드들을 갖는 QFP의 리드 프레임인 경우, 패키지 한변에 52개의 외부리드 및 동일한 수의 내부리드가 존재하는 것이 현재까지의 리드 프레임 구조 개념이다.

그러나, 본 발명에서와 같이 타이바에 바로 인접해 있는 내부리드를 타이바에 바로 접속시킬 경우 패키지 한변에 2개씩 내부리드들 활용할 수 있어 패키지 네변에 총 8개의 내부리드를 타이바에 접속시킬 수 있으므로 실제 배열된 내부리드는 200개가 된다.

따라서, 본 발명에 의한 다이패드가 제거되고 연장된 타이바를 갖는 리드 프레임을 이용한 반도체 패키지는 다음과 같은 이점(利點)을 갖고 있다.

연장된 타이바가 칩 상면에 접착되고 본딩패드와 전기적인 역할을 함으로써, 와이어 본딩 길이가 줄어들어 와이어 휨 등의 불량 발생이 감소되고, 와이어 본딩 길이의 감소로 인하여 몰딩 공정의 안정성을 높일 수 있다.

칩을 접착고정하는 다이패드와 접착제가 제거되어 다이패드와 칩 사이에서 발생하였던 박리현상 및 접착제가 갖고 있은 흡습과 보이드 등의 불량을 방지할 수 있어 반도체 패키지의 신뢰성을 향상 시킬수 있다.

연장된 타이바를 칩 상면에 접착하는 수단으로서, 리드 온 칩 패키지에서 사용하고 있는 접착 테이프와 방법을 사용할 수 있으므로 새로운 설비 및 공정이 추가 없이 기존의 장비를 이용할 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 칩 상면에 형성된 복수개의 본딩 패드에 대항하여 형성된 복수 개의 리드;

   상기 리드를 가로질러 일체형으로 형성된 댐바; 그리고

   상기 리드의 모서리 부분에서 상기 칩 상면을 향하여 연장된 타이바;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
2. 제 1항에 있어서, 상기 연장된 타이바가 병렬형으로 이분되어 있는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.