KR19980082436A - 반도체 패키지용 리드 프레임 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 반도체 패키지용 리드 프레임 및 그 제조방법은, 복수개의 타이바 사이에 소정 간격씩 띄어진 상태로 복수개의 리드가 평면적으로 줄지워 배치되고, 플라스틱 성형법으로 제조된 절연 지지바에 의해 이들 리드와 타이바가 일체로 연결되도록 이루어져, 리드 프레임의 수직 방향으로의 휨 발생과 열팽창 계수 차이에 의한 바이메탈성 휨 발생을 방지할 수 있게 된다.

Description

반도체 패키지용 리드 프레임 및 그 제조방법

본 발명은 반도체 패키지(package:이하, PKG라 한다)의 리드 프레임 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 PKG 내부에 봉지(encapsulation)된 반도체 소자의 전극과 외부 환경을 전기적으로 접속시켜 주는 반도체 PKG용 리드 프레임 및 그 제조방법에 관한 것이다.

수지나 세라믹 등의 성형 수지를 이용하여 반도체 소자를 봉지하는 형태의 반도체 PKG는 종래부터 널리 이용되어져 왔었다. 반도체 PKG 내부에 봉지된 반도체 소자의 전극과 외부 환경과는 그 대부분이 금속제의 띠 모양의 박판을 프레스 가공에 의해 일체로 성형시킨 리드 프레임의 리드를 사용하여 접속하고 있다.

이와 같은 QFP(quad flat PKG) 계열의 반도체 PKG는, 상기 PKG의 리드 프레임이 여타 반도체 PKG 타입의 리드 프레임에 비하여 리드의 길이가 길고 폭이 작은 관계로 인하여, 리드의 길이 방향에 대하여 수직 방향으로 외력이 가해질 경우, 이들 리드가 수직 방향의 변위에 매우 취약한 구조를 가져 휨이 발생하기 쉬운 구조를 가지도록 구성되어 있다.

이러한 휨 발생은 리드 프레임의 제조 및 운반과 관련한 전 과정과, 상기 리드 프레임을 몰딩(molding) 공정에 적용하는 과정 어디에서도 발생할 가능성이 있으므로 이에 대한 개선책이 시급히 요구되고 있다. 일단, 리드나 타이바(tie bar)에서 휨이 발생되면, 몰딩 공정에서 캐비티(cavity) 내에 충진되는 성형 수지의 두께 분포에 영향을 미치게 되고, 이는 이후 패드의 틸트(pad tilt)나 쉬프트(shift) 현상, 휨(warpage) 현상 및, 불완전 몰드등과 같은 현상을 유발하게 되므로, PKG의 불량 발생에 직접적인 원인으로 작용하게 된다.

따라서, 최근에는 QFP 계열의 반도체 PKG 제조시 상기와 같은 휨 현상을 방지하기 위하여, 리드 위에 절연성 테이프를 붙여주는 기술이 널리 채택되고 있다.

도 1a에는 그 예로서, 절연성 접착 테이프를 이용하여 개별 리드들을 서로 결합시킨 상태의 리드 프레임 구조를 도시한 평면도가 제시되어 있다. 여기서, 도 1b는 도 1a의 A - A' 절단면 구조를 나타낸 단면도를 나타낸다.

상기 평면도와 단면도를 참조하면, 상기 리드 프레임은 반도체 소자가 탑재되는 4각 형상의 다이 패드(14) 각 모서리에, 상기 다이 패드(14)를 지지해 주기 위한 타이바(12)가 연결되고, 상기 타이바(12) 사이의 다이 패드(14) 주위에는 외부를 향하여 방사성으로 다수개의 단위 리드(10)를 소정 간격씩 띄어서 평면적으로 배치시킨 리드(10) 어레이가 놓여지며, 상기 리드(10)들 위에는 상기 리드(10) 전체의 휨에 대한 강성을 증가시켜 주기 위하여, 이들 리드(10)를 묶어주는 역할을 담당하는 절연 테이프(16)가 부착되도록 이루어져 있음을 알 수 있다. 이때, 상기 절연 테이프(16)는 리드의 상/하면이나 좌/우면중 선택된 어느 한 면에만 부착된다.

이와 같은 방법으로 개별적인 리드(10)들을 묶어줄 경우, 리드 전체의 휨에 대한 강성을 증가시킬 수 있게 되어, 상기 리드(10)의 길이 방향에 대하여 수직한 방향으로 리드 프레임에 외력이 가해지더라도 리드(10)의 휨을 어느 정도 방지할 수 있게 된다.

그러나, 상기 리드 프레임은 휨 방지를 위하여 부착한 상기 절연 테이프(16)에 의하여 오히려 휨 현상이 촉진되는 현상이 야기되기도 하는데 이는 다음과 같은 연유에서 비롯된다. 상기 절연 테이프(16) 재질과 리드 프레임 재질 간에는 열팽창 계수 차이가 존재하므로, 반도체 PKG 제조 과정에서 다이 접착(die attach)이나 또는 절연 테이프(16)를 상기 리드(10) 상에 열압착 방식으로 접착해 주는 등의 고온 공정을 거치는 과정에서 열팽창 계수 차이에 의하여 오히려 상기 절연 테이프(16)에 바이메탈(bimetal)성 휨 현상이 야기되기 때문이다.

도 2에는 상기에 언급된 고온 공정(예컨대, 다이 접착 공정과 절연 테이프 부착 공정)에 의해, 도 1a의 리드 프레임에 부착된 절연 테이프(16)가 화살표 방향(18)으로 수축하여 바이메탈성 휨이 발생한 경우의 B - B' 절단면 구조를 나타낸 단면도가 제시되어 있다.

상기 단면도를 참조하면, 휨 방지용 절연 테이프(16)에 의해 오히려 휨 현상이 촉진됨을 확인할 수 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 단점을 개선하기 위하여 창안된 것으로, 타이바와 개별 리드들이 플라스틱 성형 공정에 의해 형성된 절연 지지바에 의해 일체로 연결되도록 리드 프레임을 제작해 주므로써, 리드 프레임의 휨에 대한 강성을 증가시킴과 동시에 절연 테이프 적용시에 나타나는 바이메탈성 휨 현상을 방지할 수 있도록 한 반도체 PKG용 리드 프레임 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 반도체 패키지용 리드 프레임 구조를 도시한 것으로,

도 1a는 절연성 접착 테이프를 이용하여 개별 리드들을 결합시킨 상태의 리드 프레임 구조를 도시한 평면도,

도 1b는 도 1a의 A - A' 절단면 구조를 나타낸 단면도,

도 2는 도 1a의 리드 프레임에 바이메탈 형태의 휨이 발생할 경우의 B - B' 절단면 구조를 도시한 단면도,

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 의한 반도체 패키지용 리드 프레임 구조를 도시한 것으로,

도 3a는 플라스틱 성형 공정으로, 타이바와 리드들을 절연 지지바를 사용하여 서로 일체로 연결시킨 상태의 리드 프레임 구조를 도시한 평면도,

도 3b는 도 3a의 C - C' 절단면 구조를 나타낸 단면도,

도 3c는 도 3a의 D 부분을 확대 도시한 요부 상세도.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 복수개의 타이바 사이에 소정 간격씩 띄어진 상태로 복수개의 리드가 평면적으로 줄지워 배치되고, 상기 평면적으로 줄지워 배치된 복수의 리드와 상기 타이바가 절연 지지바에 의해 일체로 연결되도록 체결된 것을 특징으로 하는 반도체 PKG용 리드 프레임이 제공된다.

이때, 상기 절연 지지바는 플라스틱 재질로 구성되며, 내측에 중공홀이 구비된 형상을 가져, 이 중공홀에 상기 리드와 타이바가 끼워지는 방식으로, 단위 리드와 타이바가 절연 지지바에 의해 일체로 연결되는 구조를 가지게 된다.

그리고, 상기 절연 지지바는 복수의 타이바와 리드 제작후, 금형을 이용한 플라스틱 성형(또는 몰딩) 공정에 의해 제조된다.

상기 구조를 가지도록 몰드 프레임을 설계한 결과, 테이프 부착 공정 대신 플라스틱 재질의 절연 지지바를 이용하여, 간단하게 상기 리드와 타이바를 상/하 및 좌/우 방향에서 모두 지지할 수 있게 되므로, 리드 프레임의 수직 방향으로의 휨 발생을 억제할 수 있게 된다.

또한, 상/하면 및 좌/우면에서 대칭 구조를 가지도록 상기 절연 지지바가 다이 패드 주위의 리드들 상에 연결되므로, 열팽창 계수 차이가 존재하더라도 바이메탈성 휨이 발생하지 않게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 리드 프레임의 휨에 대한 강성을 증가시킴과 동시에 테이프 적용시에 나타나는 바이메탈성 휨을 방지하기 위하여, 플라스틱 성형 공정에 의해 제조된 절연 지지바를 이용하여 상기 타이바와 리드 프레임을 일체로 연결시켜 주고자 하는데 주안점을 둔 기술로서, 이를 도 3a 내지 도 3c에 제시된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

여기서, 도 3a는 플라스틱 성형 공정으로, 타이바와 리드들을 절연 지지바를 사용하여 서로 일체로 연결시켜 준 상태의 리드 프레임 구조를 도시한 평면도를 나타내고, 도 3b는 도 3a의 C - C' 절단면 구조를 나타낸 단면도를 나타내며, 도 3c는 도 3a의 C 부분을 확대 도시한 요부 상세도를 나타낸다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명에서 제시된 리드 프레임은 4각 형상의 다이 패드(104) 각 모서리에, 상기 다이 패드(104)를 지지해 주기 위한 타이바(102)가 연결되고, 상기 타이바(102) 사이의 다이 패드(104) 주위에는 외부를 향하여 방사성으로 다수개의 단위 리드(100)를 소정 간격씩 띄어서 평면적으로 배치시킨 리드(100) 어레이가 놓여지도록 이루어져, 이들 리드(100)와 타이바(102)는 플라스틱 재질의 절연 지지바(106)에 의해 일체로 연결되도록 구성되어져 있음을 알 수 있다.

이때, 상기 리드(100)와 타이바는 도 3c의 요부 상세도에서 알 수 있듯이, 내측에 중공홀(108)이 구비된 형상을 가져, 이 중공홀(108)에 복수의 상기 리드(100)와 타이바(102)가 끼워지는 방식으로, 상기 리드(100)와 타이바(102)가 절연 지지바(106)에 의해 일체로 연결되어진다.

따라서, 상기 리드 프레임은 다음과 같은 3단계의 공정을 거쳐 제조된다.

1단계로서, 도체 박막을 에칭 또는 프레스 타발하여 복수의 리드(100)와 타이바(102) 및 다이 패드(104)를 형성해준다.

2단계로서, 상기 다이 패드(104)를 프레스하여 상기 다이 패드(104)가 상기 타이바(102)나 리드(100)들에 비해 소정 깊이 만큼 다운 셋(down set)되도록 한다.

3단계로서, 상기 복수의 리드(100)와 타이바(102)가 일체로 연결되도록, 금형을 이용한 플라스틱 성형 공정으로 절연 지지바(106)를 형성해 준다. 이때, 상기 플라스틱 성형 공정은, 먼저 형성하고자 하는 절연 지지바(106)의 형상에 맞추어 금형을 떠준 뒤, 이 금형 내로 플라스틱 수지를 흘려보내주는 방식으로 이루어진다.

이와 같은 방식으로 절연 지지바(106)를 제작할 경우, 절연 지지바(106)에 의해 개별적으로 상기 리드(100)와 타이바(102)가 둘러싸여지게 되고, 이 상태에서 다시 각각의 리드(100)가 상기 절연 지지바(106)에 의해 연결되는 구조를 가지게 된다.

그 결과, 상/하 및 좌/우에서 서로 대칭 구조를 가지도록 상기 절연 지지바(106)가 다이 패드(104) 주위의 리드(100)들 상에 연결되므로, 열팽창률 차이가 존재하더라도 바이메탈성 휨이 발생하지 않게 된다.

또한, 리드(100)와 타이바(102)를 동시에 구속하므로서, 향후 패키지 제조를 위한 몰딩 공정에서 발생하는 패드 틸트나 쉬프트 현상을 방지할 수 있게 된다. 상기 몰딩 공정에서 발생하는 패드 틸트나 쉬프트 현상은 주로, 상/하 캐비티를 흐르는 EMC(epoxy molding compound) 유동의 압력 차이에 의해 발생하는 것으로 알려져 있는데, 타이바(102)와 리드(100)를 모두 한꺼번에 묶는 절연 지지바(106)를 적용하게 되면, 압력 차이에 타이바(102)가 저항하는 강성이 커져 이러한 현상을 개선할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 플라스틱 성형 공정에 의해 제조된 절연 지지바를 이용하여 복수의 리드와 타이바를 동시에 일체로 연결할 수 있게 되므로, 리드 프레임의 수직 방향으로의 휨 발생과 열팽창 계수 차이에 의한 바이메탈성 휨 발생을 방지할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 복수개의 타이바 사이에 소정 간격씩 띄어진 상태로 복수개의 리드가 평면적으로 줄지워 배치되고, 평면적으로 줄지워 배치된 복수의 상기 리드와 상기 타이바가 절연 지지바에 의해 일체로 연결되도록 체결된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 리드 프레임.
2. 제 1항에 있어서, 상기 절연 지지바는 플라스틱 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 리드 프레임
3. 제 1항에 있어서, 상기 절연 지지바는 내측 소정 부분에 중공홀이 구비되도록 설계되어, 이 중공홀에 상기 복수의 지지바와 타이바가 끼워지는 방식으로 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 리드 프레임.
4. 도체 박막을 에칭 또는 프레스 타발하여 복수의 리드와 타이바 및 다이 패드를 형성하는 단계와, 상기 다이 패드를 다운 셋 하는 단계 및, 상기 복수의 리드와 타이바가 일체로 연결되도록, 금형을 이용한 플라스틱 성형 공정으로 절연 지지바를 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 몰드 프레임 제조방법.