KR0168841B1 - 금속전자 패키지 및 그 제조공정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자 디바이스가 절단가능한 다이 부착 패드에 부착되는 전자 장치를 둘러싸는 금속 패키지에 관한 것이다. 다이 부착 패드는 열전도성 매체로 패키지의 베이스에 접착된다. 베이스는 밀봉재의 열적 저하를 감소시키기 위해 동시에 다이 부착 패드와 리드프레임에 접착된다.

Description

금속 전자 패키지 및 그 제조 방법

제1도는 종래기술에서 공지된 금속 패키지의 단면도.

제2도는 본 발명에 따라 고정된 전자 디바이스를 가진 리드 프레임의 개략도.

제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 금속 패키지의 단면도.

제4도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금속 패키지의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 패키지 14 : 커버 부품

16 : 리드 프레임 20 : 리드 와이어

22 : 전자 디바이스 36 : 다이 부착 패드

본 발명은 전자 디바이스를 둘러싸는 패키지를 제조하는 방법 및 이에 의해 제조된 패키지에 관한 것이다. 이 패키지는 열적 저하에 대한 개선된 내성 및 봉입된 전자 디바이스로부터의 개선된 열 소산에 특징이 있다.

몇가지 기본적인 패키지 설계들이 집적 회로를 수용하기 위한 전자 산업에 사용되고 있다. 반도체 재료 및 통상 실리콘으로 만들어진 집적 회로는 외부 환경으로부터 보호되어야 하며 또 외부 부품에 전기적으로 접속되어야 한다. 이런 요구에 부응하면서도 패키지 제조 및 조립 비용을 최소화할 필요가 있다.

전자산업은 보통 두가지 방침중 하나, 즉 예를 들면 세라믹 듀얼-인-라인 패키지를 사용한 전자 디바이스의 최대 보호 또는 예를들어 캡슐 봉함된 플라스틱 패키지에 의한 최소 비용중 하나를 일반적으로 따른다. 이들 양 개념에는 뚜렷한 단점이 존재한다.

세라믹 듀얼-인-라인 패키지(CERDIP)는 기밀형 인클로저를 형성하는 적합한 납땜 유리로 리드 프레임에 접합되는 2 편의 알루미나 또는 다른 세라믹 유리로 구성된다. CERDIP 에 관련된 문제는 열소산이 빈약하다는 것이다. CERDIP 의 열소산 능력을 최대화 하기 위해, 때때로 베릴륨 산화물이 알루미늄 산화물로 대체된다. 패키지의 열적 능력이 개선되지만 비용도 상당히 상승하게 된다. 일반적으로 CERDIP 는 보통 고도의 전자적 요구, 예를들어 최첨단 기술을 사용한 컴퓨터 혹은 군사적 목적에 사용된다.

일반적으로 플라스틱 패키지는 통상 에폭시와 같은 플라스틱 수지로 캡슐봉함되는 리드 프레임상에 장착된 전자 디바이스를 포함한다. 이 플라스틱 패키지는 CERDIP 보다는 제조 비용이 저렴하며 자동화된 방법에 보다 적합하다. 플라스틱 패키지는 보통 기밀형이 아니며 고도의 전자적 요구에는 적합치 않다. 게다가 플라스틱 패키지는 열소산도 빈약하다.

본원 명세서를 통해 기밀형(hermetic) 이라는 용어는 문헌 Military Specification 883B에 따라 사용되고 헬륨 추적 가스를 사용하여 측정했을때, 5 x 10^-8㎤/sec 미만의 패키지 공동 누설률로서 정의된다.

CERDIP 와 플라스틱 패키지의 단점을 극복하려는 패키지가 금속 패키지이다. 금속 패키지는 금속 또는 금속 합금 커버와 베이스 부품 사이에 배치된 리드 프레임으로 구성된다. 리드 프레임은 베이스 및 커버에 전기 절연 접착제, 특히 납땜 유리 또는 폴리머 접착제를 사용하여 접착된다. 일반적으로, 납땜 유리는 기밀형 패키지가 필요할때 사용된다. 납땜 유리를 사용하는 금속 패키지의 예는 모두 버트(Butt)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,524,238 호, 제 4,532,222 호, 제 4,542,259 호, 제 4,607,276 호 및 제 4,656,499 호에서 찾아볼 수 있다.

금속 패키지와 관련된 문제는 금속부품과 종래의 CERDIP 납땜 유리 사이의 열팽창 계수의 불일치이다. 금속 부품은 구리 또는 구리계 합금이며, 열팽창 계수(CTE)가 160 내지 170 x 10^-7℃ 인 반면, 저온 납땜 유리는 원래 알루미늄 산화물 CERDIP 패키지의 CTE 와 일치하도록 설계되며 49 x 10^-7℃ 정도의 CTE 를 갖는다. CTE 의 불일치가 10% 를 넘으면 유리는 열사이클중 받는 응력때문에 파괴되고 그 결과 기밀성이 상실된다.

열팽창 계수를 일치시키는 방법은 몰리커(Mahulikar)등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,704,626 호에 기술된 것과 같은 개량 시일의 사용과, 또 미합중국 특허 제 4,752,521 호 및 제 4,801,488 호에 기술된 것과 같이 유리의 열팽창 계수를 변경하기 위해 불화 칼슘 같은 적절히 선택된 충전재료의 사용을 포함한다.

기밀형 금속 패키지는 동작중 전자 디바이스에 의해 발생된 열을 양호하게 소산시키는 장점도 갖는다. 금속 패키지는 공동을 포함하고, 전자 디바이스의 표면은 성형 플라스틱 패키지에서 발생하는 것과 같은 열 사이클중의 응력을 받지 않게 된다.

금속 패키지는 또한 플라스틱 패키지내의 부품을 교환하는데도 사용된다. 유리 밀봉된 패키지에서와 같이, 금속 리드 프레임이 금속 또는 금속 합금 베이스와 커버부품 사이에 배치된다. 패키지는 폴리머 접착제, 통상 에폭시로 밀봉된다. 폴리머 접착 밀봉재에 의한 금속 패키지의 예는 버트에게 모두 허여된 미합중국 특허 제 4,461,924 호, 제 4,480,262 호 및 제 4,594,770 호 그리고 하스코(Hascoe)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,105,861 호가 있다.

폴리머 접착제는 밀봉 유리보다 유연성이 더 있다. 즉, 접착제에 패키지 부품의 열팽창 계수를 맞출 필요는 없다. 열적으로 유도된 응력은 폴리머 접착제에 의해 흡수되어 감쇠된다. 폴리머 접착제를 사용하는 금속 패키지의 난점은 문헌 Mil. Spec. 883D 에 따른 기밀성을 갖지 않는다는 것이다.

게다가, 폴리머는 열적으로 안정되어 있지 않고 후 (post)-경화 가열 사이클중 열화되는 경향이 있다. 패키지 밀봉재를 평가하는 한가지 방법은 통상 압력솥 시험으로 불리운다. 이 시험은 121℃, 상대 습도 100%, 압력 2100gm/㎠(30psi)의 압력 솥내에 밀봉된 패키지를 넣는 것이다. 폴리머 접착제로 밀봉된 금속 패키지는 이 시험중 비교적 단시간내에 박리된다는 것을 발견하였다. 이 시험은 가속 환경 시험이며 패키지가 공기 및 습기로부터 전자 디바이스를 얼마나 잘 보호해주는가를 나타낸다.

본 발명에 따르면, 중앙에 위치된 다이 부착 패드를 포함하는 리드 프레임이 제공된다. 전자 디바이스, 특히 실리콘 반도체 칩은 다이 부착 패드에 접착된다. 다이 부착 패드는 패키지 베이스에 접착되고, 베이스와 커버 부품은 리드 프레임에 밀봉된다. 패키지는 종래기술의 패키지보다 적어도 하나 적은 밀봉 사이클을 거치므로 밀봉재의 유효 수명을 상당히 향상시킨다.

본 발명의 다른 실시예에서는 구멍이 베이스 부품에 제공된다. 다이 부착 패드는 구멍위에서 밀봉된다. 이 실시예는 전자 디바이스로부터 열을 제거하는 것을 향상시킨다.

따라서 본 발명의 목적은 열적 저하에 보다 내성이 있는 폴리머로 밀봉된 금속 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기존의 금속 패키지보다 적은 조립 단계를 요하는 폴리머 밀봉재를 구비한 금속 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 열소산 특성이 개선된 금속 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 다음의 설명 및 동일부호는 동일 요소를 나타내는 도면을 참조함으로써 더욱 명백해질 것이다.

제1도는 전자 디바이스(22)를 캡슐 봉함하는 종래 하우징 또는 패키징(10)의 단면도이다. 대표적인 제조 방법은 제 1 접착수단인 제 1 밀봉재(28)를 사용하여 리드 프레임(16)을 베이스 부품(12)에 부착하는 것이다. 제 1 밀봉재는 통상 저융점 납땜 유리 또는 폴리머 접착제이다. 전자 패키지를 밀봉하는데 사용되는 전형적인 납땜 유리는 하나 또는 그 이상의 유리 성분을 포함하는 보론화납 유리 매트릭스이다. 납땜 유리의 한 예는 75 내지 85% 의 PbO, 0.5 내지 16% 의 ZnO 및 8 내지 15% 의 B₂O₃의 혼합물이다. 적절한 열팽창 계수를 가지는 납땜 유리가 사용될 수 있다. 전형적인 폴리머 밀봉재는 노발락(novalac)과 같은 열경화성 에폭시이다.

납땜 유리의 전형적인 밀폐 프로파일(profile)은 약 410。 내지 430℃ 에서 10 분간이며, 에폭시에 대한 통상적인 경화 사이클은 약 150。 내지 170℃ 에서 약 30 내지 120 분간이다.

제 1 밀봉재가 경화되어 리드 프레임이 적소에 고정된후, 전자 디바이스(22), 종종 실리콘계 반도체 칩이 부착된다. 전자 디바이스는 다이 부착 재료(32)로 베이스 부품(12)에, 또는 베이스 부품에 체결되는 버퍼(도시않음)에 직접 부착된다. 버퍼 시스템은 1986 년 9 월 17 일자 발행된 유럽특허원 제 86 102 059.2 호에 개시되어 있다.

베이스 부품 또는 버퍼의 열팽창 계수(CTE)는 사용되는 다이 부착 재료(32)의 종류를 결정한다. 베이스 부품이나 버퍼의 CTE 가 전자 디바이스의 CTE 의 약 10%이내, 즉 49 x 10^-7℃ 이내이면, 98% Au/2% Si 와 같은 경질 납땜을 사용할 수 있다. 베이스 부품 또는 버퍼의 CTE 가 전자 디바이스의 CTE 에 가깝지 않으면, 보다 유연한 다이 부착 재료가 사용된다. 예를들어 95% Pb/5% Sn 과 같은 연질땜납 또는 은이 혼합된 에폭시와 같은 전기 도전성 폴리머 접착제가 사용될 수 있다.

다이 부착 재료를 활성화하기 위해서는 열처리가 필요하다. Au/Si 땜납이 사용되면 이러한 열처리는 일반적으로 약 420℃ 에서 약 5 초간이다. Pb/Sn 땜납에 대해서는 약 20초동안 약 200℃ 의 온도가 사용되며, 혼합된 폴리머에 대해서는 약 30분동안 약 150℃ 의 온도가 사용된다. 선택된 다이 부착 재료와는 무관하게, 제 1 밀봉재(28)에는 제 2 가열 및 냉각 사이클이 행해진다.

다음에 리드 와이어(20)는 전자 디바이스(22)와 내부 리드부(18)에 접착되어 전자 디바이스를 리드프레임(16)을 통해 외부와 전기 접속시킨다. 리드 와이어는 테이프 자동화 접착(TAB)으로서 공지된 방법이 사용되면, 통상 금 또는 알루미늄 와이어 또는 동박막의 얇은 스트립이다. 접착은 초음파 용접, 열접착 또는 열 압접으로 행해질 수도 있다. 약간의 접착시 발생한 열은 제 1 밀봉재(28)에 다른 열 사이클을 행하여 리드를 통해 전달될 수도 있다. 전형적인 접착 온도는 240℃ 에서 약 5 초간이다.

다음에, 제 2 접착수단인 제 2 밀봉재(26)가 커버 부품(14)에 적용된다. 제 1 밀봉재는 전술한 미합중국 특허 제 4,704,626 호에 기술된 바와 같이 필요치는 않으나 화학적 양립성을 보장하도록 제 1 밀봉재(28)와 동일한 조성을 가지도록 통상 선택된다. 이때 커버 부품(14)은 리드 프레임(16)에 인접하게 위치되어, 베이스 부품의 반대쪽에서 리드프레임의 측면에 접착된다. 제 2 밀봉재(26)를 경화하는데 적당한 밀봉 프로파일이 필요하다. 제 1 밀봉재(28)는 한번 더 열사이클이 행해진다.

종래기술의 패키지는 이렇게 완성된다. 제 1 및 제 2 밀봉재(28, 26)가 납땜 유리이면 패키지는 기밀성이 있고 에폭시이면 패키지는 기밀성이 없다. 제 1 밀봉재(28)의 반복 열사이클이 패키지의 완전성에 나쁜 영향을 준다는 것을 알았다. 본 발명의 일실시예는 제 1 밀봉재에 대해 종래기술의 반복 열사이클이 행해지지 않는 전자 디바이스용 하우징 제품을 제공하는 것이다.

제2도 및 제3도는 본 발명에 따른 전자 디바이스 (22)용 하우징 즉 패키지(10) 조립체를 도시한다.

제2도를 참조하면, 이 기술분야에서 공지된 것과 같은 리드 프레임(16)의 개략도가 도시되어 있다. 리드 프레임(16)은 통상적으로 전기 도전성 재료로 구성된다. 리드 프레임은 합금 42(58% 철과 42% 니켈 함유 철-니켈 합금), 코바(KOVAR)(54% 철, 29% Ni 및 17% Co 함유 철-니켈-코발트 합금), 구리 또는 구리계 합금으로 만들어진다. 리드 프레임은 밀봉재에의 접착성을 향상시키고, 내식성 및 외관을 개선하기 위해 제 2 재료로 도금 또는 피복될 수 있다. 보통, 금속 패키지용 리드 프레임은 콜(Caule)등에게 허여된 미합중국 특허 제 3,341,369 호 및 제 3,475,227 호에 기술된 C638 또는 카론(Caron)등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,594,221 호에 기술된 C724 같은 구리계 합금이다. 합금 C638, C724, C7025 과 유사한 구리계 합금은 납땜 유리에 대한 합금의 접합을 용이하게 하는 내화 산화물층을 형성한다. 대안적으로, 동합금, 본질적으로 소정량의 첨가제를 포함한 순동은 리드 프레임으로도 사용되며, 그 이유는 다른 동합금에 비해 전기 도전성이 높고 순동에 비해 강도가 높기 때문이다. 리드 프레임용으로서 사용되는 전형적인 동합금은 C194(2.35% Fe, 0.03% P, 0.12% Zn 및 나머지 Cu)이다.

리드 프레임은 전자 디바이스(22)에 접착하기 위한 내부 리드부(18)와 예를 들어 인쇄 회로기판에의 삽입에 의해 외부 디바이스에 전자 디바이스를 전기 접속하기 위한 외부 리드부(19)로 만들어지는 리드 핑거(17)로 구성된다. 리드 프레임은 또한 조립 작업중 리드 핑거(17)를 지지하기 위한 타이 바(34)를 포함한다. 타이 바(34)는 리드 프레임이 적소에 있으면 리드들이 서로 전기 절연되도록 절단된다. 리드 프레임의 몇몇은 또한 다이 부착 패드 지지체(38)에 의해 타이 바에 접속되는 중앙에 배치된 다이 부착 패드(36)를 포함한다. 다이 부착 패드를 가진 리드 프레임은 보통 칩을 장착할 수 있는 장소를 제공하고 칩의 후면에 전기 접점을 제공하기 위해 플라스틱 캡슐 봉함된 패키지에 사용된다. 플라스틱 캡슐 봉함된 패키지에 다이 부착 패드를 사용하는 것은 사까이 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,697,203 호에 기술되어 있다. 금속 패키지와 함께 다이 부착 패드를 사용하는 것은 미합중국 특허 제 4,656,499 호에 기술되어 있다.

본 발명에 따르면, 게르마늄 또는 갈륨 비화물과 같은 다른 반도체 재료가 또한 사용될 수 있을지라도 통상 실리콘으로 만들어진 반도체 칩인 전자 디바이스(22)는 다이 부착 재료(32)에 의해 다이 부착 패드(36)에 부착된다. 리드 프레임(16)의 조성 및 리드 프레임의 대응 열 팽창 계수에 따라, 다이 부착 재료는 금계 Au/Si 또는 95% Pb/5% Sn과 같은 납계 공융(eutectic) 땜납, 또는 납계 60% Pb/40% Sn 또는 92.5% Pb/5% Sn/ 2.5% Ag와 같은 연질 땜납, 또는 열경화성 에폭시와 같은 폴리머 접착제이어도 된다. 다이 부착 재료의 목록은 예로써 기술한 것이고, 제한 하려는 것은 아니며, 임의의 적합한 다이 부착 재료가 본 발명의 범위내에서 사용될 수 있다. 에폭시 다이 부착재료를 사용하면, 배면측 전기 접점이 필요한가의 여부에 따라 도전성일수도 절연성일수도 있다. 에폭시는 도전성 금속 (예를들어 은) 분말을 에폭시에 혼합하여 도전성으로 만들 수 있다.

그후 전자 디바이스(22)는 리드 와이어(20)를 통해 내부 리드부(18)에 접속된다. 이들 와이어는 보통 얇은, 약 0.025mm (0.001 인치) 직경의 금이나 알루미늄 가닥으로 만들어진다. 대안적으로, 동 박막의 얇은 스트립이 번스(Burns)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,330,790호에 기술된 바와 같이 TAB 접착을 위해 사용된다. 와이어(20)는 전자 디바이스(22)의 전기작용면상의 접착 장소에 종래의 와이어 본딩 기술에 의해 접착된다. 와이어의 양 단부는 리드 프레임(16)의 내부 리드부(18)에 접착되므로 전자 디바이스(22)와 외부 리드부(19)사이에 전기 접속을 형성한다.

다이 부착되고 와이어 접착된 전자 디바이스(22)를 포함하는 리드 프레임(16)은 본 발명에 따른 조립을 위해 준비되어 있다. 다음에 본 발명에 따라 조립된 패키지를 도시하는 제3도를 참조하여 설명한다.

제 1 방법 실시예에서, 제 1 밀봉재(28)와 제 3 접착수단인 제 3 밀봉재(40)를 포함하는 베이스 부품(12)이 제공된다. 제 1 밀봉재(28)는 비도전성 납땜 유리, 세라믹, 열경화성 폴리머 및 열가소성 폴리머로 이루어지는 그룹에서 선택된다. 제 3 밀봉재(40)는 납땜 유리, 세라믹, 금속 합금 땜납, 열경화성 폴리머 및 열가소성 폴리머로 이루어지는 그룹에서 선택된다. 칩의 배면측이 패키지 베이스에 전기 접속되었는가 또는 절연되어 있는가에 따라, 제 3 밀봉재(40)는 절연체 혹은 도전체로 된다. 제 3 밀봉재는 보통 도전성 금속 분말을 혼합함으로써 전기 도전성으로 만들어진다. 카본 충전제가 사용될 수도 있다. 제 3 밀봉재(40)는 또한 열전도성이 높은 것을 특징으로 한다. 본 발명에 적합한 제 3 밀봉재(40)는 은이 혼합된 에폭시 또는 Pb/Sn 같은 연질 땜납이다. 리드 프레임(16)은 베이스 부품의 밀봉재 함유면에 인접 배치된다. 빈번하게 제 1 밀봉재(28)의 두께는 제 3 밀봉재(40)의 두께보다 두꺼우며, 그 차이는 다이 부착 패드 지지체(38)를 다운 세팅(downsetting)하는 것으로 보상된다. 다운 세팅은 또한 내부 리드부와 다이 부착 패드 지지체 사이에 전기적 절연유지를 돕는다. 대안적으로, 제 1 및 제 3 밀봉재 경화후, 다이 부착 패드 지지체(38)는 절단되어도 된다.

리드 프레임은 제 1 및 제 3 밀봉재에 대한 적절한 경화 사이클에 의해 베이스 부품에 접착된다. 이하에 기재된 실시예보다 본 실시예의 이점은, 경화 부산물, 예를들어 에폭시로부터의 염화 이온이 대기중으로 빠져나가도록 경화중 패키지가 개방되는 것이다.

제 1 밀봉재와 동일할 필요는 없으나 제 1 밀봉재(28)와 동일한 그룹에서 선택된 비전도성 제 2 밀봉재(26)를 포함하는 커버 부품(14)은 리드 프레임의 비접착측에 인접 배치된다. 커버 부품은 적절한 열 사이클에 의해 리드 프레임에 밀봉되어, 전자 디바이스용 하우징을 형성한다.

종래 기술에 비해 본 발명이 개선된 점은 제 1 밀봉재가 단지 하나의 추가적인 열 사이클이 행해져서, 열적 저하를 감소시킨다는 점이다.

본 발명의 제 2 실시예는 제 1 및 제 2 밀봉재(28, 26)를 동시에 밀봉한다는 점이다. 이미 다이 부착되고 와이어 본딩된 전자 디바이스(22)를 가진 리드 프레임(16)은 베이스 부품(12)과 커버 부품(14) 사이에 배치된다. 제 1 밀봉재(28)는 리드 프레임의 제 1 측면과 베이스 부품 사이에 배치된다. 제 3 밀봉재(40)는 다이 부착 패드와 베이스 부품사이에 배치된다. 제 2 밀봉재(26)는 커버 부품과 리드 프레임의 제 2 측면 사이에 배치된다. 적당한 열 사이클이 3 개의 밀봉재를 동시에 경화시키도록 선택된다.

종래기술에 비해 본 발명의 제 2 실시예의 이점은 제 1 밀봉재에 단지 한번의 경화 사이클이 행해지고 과다한 열 사이클이 행해지지 않는다는 것이다. 본 발명에 따라 만들어진 전자 패키지의 구조는 밀폐된 반도체 케이싱 이라는 제목으로 버트에게 허여된 미합중국 특허 제 4,656,499호에 기술된 납땜 유리로 밀폐된 금속 패키지와 유사하다. 그러나, 버트의 조립 방법은 완전히 다르며, 밀봉재의 열적 저하를 감소시키는데 필요한 개선책이 마련되지 않고 있다.

본 발명의 다른 실시예가 제4도에 도시되어 있다. 전자 디바이스용 하우징은 상술한 실시예중 어느 하나를 사용하여 조립된다. 구멍(42)이 베이스 부품(12)에 제공된다. 이 구멍은 밀폐 사이클중 발생된 반응 부산물이 빠져 나가는 것을 허용한다. 제 1 밀봉재(28), 제 2 밀봉재(26) 및 제 3 밀봉재(40)는 동시에 경화될 수 있고, 하우징의 인클로저(30)내에 잔류하는 축적물은 전술한 실시예보다 적다. 제 3 밀봉재(40)는 구멍(42)을 둘러싸는 링형 시일이다. 밀봉재(40)는 베이스(12)에 다이 부착 패드를 접착한다.

베이스 부품(12)내에 있는 구멍(42)에 의해 실현되는 제 2의 개선점은 칩의 외부 영향에 대한 근접도이다. 전자 디바이스(22)가 작동되면, 전기는 장치를 통과한다. 전류중 일부는 반도체 회로의 내부 저항으로 인해 열로 변환된다. 이 열은 반도체 칩의 작동 수명을 감소시키므로, 제거되는 것이 바람직하다. 발생된 열을 제거하는 통상적 수단은 칩아래에 배치되어 강제 공기 혹은 강제 냉각 유체를 공급하는 금속 방열기이다. 이들 방열기 수단은 1985 년 4 월판 일렉트로닉 패키징 앤드 프로덕션의 어넬 알.윙클러(Ernel R. Winkler)의 미래의 패키지 열전달은 PCB 디자인에 나쁜 영향을 주게 된다 라는 제목의 기사에서 찾아볼 수 있다.

구멍(42)은 강제 공기 및 강제 유체 냉각 수단이 전자 디바이스(22)에 근접해서 위치되게 한다. 열용량이 큰 냉각재료, 예를들어 헬륨 가스를 사용하면 냉각이 개선되는 결과를 가져 온다. 이러한 냉각을 개선하는 것은 반도체 디바이스상의 전자 회로의 밀도가 증가하여 칩 작동중 더욱 많은 열을 발생시키는 결과를 가져오기 때문에 더욱 중요해 지고 있다.

액체보다는 열 용량이 큰 고체, 예를들어 동이나 은 등이 구멍(42)에 삽입되어도 되고, 전자 디바이스로부터 열을 전달하는 도관(방열기)으로서 사용되어도 된다.

본 발명의 또다른 실시예는 커버부품(14)내에 제 2 구멍(44)을 포함하고 있다. 이 구멍(44)은 경화 사이클중 발생된 반응 부산물의 배출구이다. 경화 사이클이 종료된후, 헬륨같은 불활성 열전도성 가스나 열적으로 전도성이나 전기적으로 비도전성인 액체 혹은 분말이 선택적으로 전자 디바이스(22)를 위한 부가의 열 소산 수단을 제공하기 위해 패키지 공동(30)에 선택적으로 주입되어도 된다. 그후, 구멍은 적당한 패치(patch), 예를들어 땜납 방울을 커버 부품 외면(46)에 가하여 밀봉된다. 대안적으로, 구멍(44)은 플라스틱과 같은 적절한 수단에 의해 밀봉될 수도 있다. 구멍(42, 44)은 필요에 따라 단독으로 혹은 조합하여 사용될 수도 있다.

본 발명은 금속 패키지에 관하여 서술하였으나, 상술한 기술은 CERDIP와 같은 세라믹 패키지 혹은 플라스틱 패키지에 적합하다.

본 발명에 따른 전자 패키지 조립 수단 및 이들 조립 수단의 제품은 상술한 목적, 수단 및 이점을 모두 만족시키는 것을 알 수 있다. 이제까지 본 발명은 그 특정 실시예에 대해 기술하였으나, 상기 설명으로부터 이 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 많은 대안, 변경예 및 변형예가 있을 수 있다는 것이 명백하다. 따라서, 이런 모든 대안, 변경예 및 변형예는 다음의 특허청구범위의 사상 및 범위내에 포함되도록 하는 것이다.

Claims (37)

1. 전자 디바이스(22)를 둘러싸는 인클로저(30)를 포함하는 패키지(10)를 제조하는 방법에 있어서, 제 1 및 제 2 면을 가지며, 중앙에 배치된 다이 부착 패드(36) 주위에 배치된 복수개의 리드 핑거(17)로 구성되는 전기 전도성 리드 프레임(16)을 제공하는 단계와; 제 1, 제 2 및 제 3 접착 수단(28, 26, 40)을 제공하는 단계와, 베이스 부품(12)을 제공하는 단계와, 커버 부품(14)을 제공하는 단계와, 상기 베이스 부품(12)을 상기 제 1 접착 수단(28)으로 상기 리드 프레임의 제 1 면에 접착하는 동시에, 상기 베이스 부품(12)을 상기 제 3 접착 수단(40)으로 상기 다이 부착 패드(36)에 접착하는 단계와; 상기 커버 부품(14)을 상기 제 2 접착 수단(26)으로 상기 리드 프레임(16)의 상기 제 2 면에 접착하는 단계를 포함하며; 상기 전자 디바이스(22)는 상기 다이 부착 패드(36)에 접착되어 상기 리드핑거(17)에 전기 접속되는 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 다이 부착 패드(36)는 상기 리드 프레임(16)에 상기 커버부품(14)을 접착하는 단계에 앞서 상기 리드 프레임(16)으로부터 절단되는 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제 3 접착 수단(40)은 열전도성인 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제 3 접착 수단(40)은 은이 혼합된 에폭시인 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접착 수단(28, 26)은 밀봉 유리 또는 폴리머 접착제인 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접착 수단(28, 26)은 동일한 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접착 수단(28, 26)은 열경화성 에폭시인 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 커버부품(14)은 상기 베이스부품(12)이 상기 리드 프레임(16)의 제 1 면과 상기 다이 부착 패드(36)에 접착됨과 동시에 상기 제 2 접착 수단(26)에 의해 리드 프레임(16)의 제 2 면에 접착되는 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 다이 부착 패드(36)를 접착하기 전에 상기 베이스 부품(12)에 제 1 구멍(42)을 제공하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 제 1 구멍(42)은 상기 다이 부착 패드(36)보다 작아서 상기 다이 부착 패드(36)가 상기 제 1 구멍(42)을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 제 3 접착 수단(40)은 링형이며 상기 제 1 구멍 (42)의 가장자리 주위에 배치되고 상기 베이스 부품(12)과 상기 다이 부착 패드(36)사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
11. 제1항에 있어서, 제 2 구멍(44)은 상기 커버부품(14)에 제공되며 상기 리드 프레임(16)의 제 2 면에 대해 상기 커버 부품(14)이 밀봉된 후에 상기 제 2 구멍(44)은 밀봉되는 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 제 2 구멍(44)을 밀봉하기 전에 열전도성 매체가 상기 제 2 구멍(44)을 통해 상기 인클로저(30)로 도입되는 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 열전도성 매체는 전기적으로 비도전성인 가스, 액체 또는 분말에서 선택되는 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
14. 제11항에 있어서, 상기 제 2 구멍(44)은 에폭시 또는 납땜 플러그로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 제 2 구멍(44)은 납과 주석의 합금으로 이루어진 납땜 플러그로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 패키지 제조 방법.
16. 전자 디바이스(22)를 둘러싸는 인클로저(30)를 포함하는 패키지에 있어서, 제 1 구멍(42)을 포함하는 베이스 부품(12)과; 커버부품(14)과; 상기 베이스 부품(12)과 상기 커버부품(14) 사이에 배치된 제 1 및 제 2 대향 측면을 구비하며, 상기 제 1 구멍(42)을 밀봉하도록 위치되고 상기 리드 핑거(17)에 전기 접속되는 상기 전자 디바이스(22)를 지지하도록 한 중앙에 배치된 다이 부착 패드(36) 주위에 배치된 복수개의 리드 핑거(17)를 포함하는 리드 프레임(16)과; 상기 베이스부품(12)을 상기 리드 프레임(16)의 상기 제 1 측면에 밀봉하기 위한 제 1 접착 수단(28)과; 상기 커버부품(14)을 상기 리드 프레임(16)의 상기 제 2 측면에 밀봉하기 위한 제 2 접착 수단(26)과, 다이 부착 패드(36)를 상기 베이스 부품(12)에 밀봉하기 위한 제 3 접착 수단(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지.
17. 제16항 있어서, 상기 제 3 접착 수단(40)은 상기 제 1 구멍(42)의 가장자리를 둘러싸며, 상기 베이스 부품(12)과 상기 다이 부착 패드(36)사이에 배치된 것을 특징으로 하는 패키지.
18. 제17항에 있어서, 상기 제 3 접착 수단(40)은 열전도성이며, 납땜 유리, 열경화성 폴리머 접착제 및 열가소성 폴리머 접착제로 이루어지는 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 패키지.
19. 제18항에 있어서, 상기 제 3 접착 수단(40)은 은이 혼합된 에폭시인 것을 특징으로 하는 패키지.
20. 제19항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접착 수단(28, 26)은 전기적으로 비전도성이며, 납땜 유리, 열경화성 폴리머 접착제 및 열가소성 폴리머 접착제로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 패키지.
21. 제20항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접착 수단(28, 26)은 동일한 것을 특징으로 하는 패키지.
22. 제21항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접착 수단(28, 26)은 열경화성 에폭시인 것을 특징으로 하는 패키지.
23. 전자 디바이스(22)를 둘러싸는 인클로저(30)를 포함하는 패키지에 있어서, 베이스 부품(12)과; 플러그로 밀봉된 제 2 구멍(44)을 포함하는 커버부품(14)과; 상기 베이스 부품(12)과 커버부품(14) 사이에 배치된 제 1 및 제 2 대향 측면을 가지며, 중앙에 배치된 다이 부착 패드(36) 주위에 배치되고, 상기 리드 핑거(17)에 전기 접속된 상기 전자 디바이스(22)를 지지하도록 된 복수개의 리드 핑거(17)를 포함하는 리드 프레임(16)과; 상기 베이스부품(12)을 상기 리드 프레임(16)의 제 1 측면에 밀봉하기 위한 제 1 접착 수단(28)과; 상기 커버부품(14)을 상기 리드 프레임(16)의 상기 제 2 측면에 밀봉하기 위한 제 2 접착 수단(26)과; 상기 다이 부착 패드(36)를 상기 베이스 부품(12)에 밀봉하기 위한 제 3 접착 수단(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지.
24. 제23항에 있어서, 상기 제 3 접착 수단(40)은 열전도성이며, 납땜 유리, 열경화성 폴리머 접착제 및 열가소성 폴리머 접착제로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 패키지.
25. 제24항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접착 수단(28, 26)은 전기적으로 비전도성이며, 납땜 유리, 열경화성 폴리머 접착제 및 열가소성 폴리머 접착제로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 패키지.
26. 제25항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접착 수단(28, 26)은 동일한 것을 특징으로 하는 패키지.
27. 제26항에 있어서, 상기 인클로저(30)는 열전도성 매체로 채워지는 것을 특징으로 하는 패키지.
28. 제27항에 있어서, 상기 열전도성 매체는 전기적으로 비도전성이며, 가스, 액체 및 분말로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 패키지.
29. 제28항에 있어서, 상기 열전도성 매체는 헬륨인 것을 특징으로 하는 패키지.
30. 전자 디바이스(22)를 둘러싸는 인클로저(30)를 포함하는 패키지에 있어서, 제 1 구멍(42)을 갖는 베이스 부품(12)과; 플러그로 밀봉되는 제 2 구멍(44)을 갖는 커버 부품(14)과; 상기 베이스 부품(12)과 상기 커버 부품(14) 사이에 배치된 제 1 및 제 2 대향 측면을 가지며, 상기 제 1 구멍(42)을 밀봉하도록 배치되며 상기 리드 핑거(17)에 전기 접속되는 상기 전자 디바이스(22)를 지지하도록 된 중앙에 배치된 다이 부착 패드(36) 주위에 배치되는 복수개의 리드 핑거(17)를 포함하는 리드 프레임(16)과; 상기 베이스 부품(12)을 상기 리드 프레임(16)의 제 1 측면에 밀봉하기 위한 제 1 접착 수단(28)과, 상기 커버 부품(14)을 상기 리드 프레임(16)의 제 2 측면에 밀봉하기 위한 제 2 접착 수단(26)과, 상기 제 1 구멍(42)의 가장자리 주위에 배치되며 상기 베이스 부품(12)과 상기 다이 부착 패드(36)사이에 배치되는 제 3 접착 수단(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지.
31. 제30항에 있어서, 상기 제 3 접착 수단(40)은 열전도성이며, 납땜 유리, 열경화성 폴리머 접착제 및 열가소성 폴리머 접착제로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 패키지.
32. 제31항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접착 수단(28, 26)은 전기적으로 비전도성이며, 납땜 유리, 열경화성 폴리머 접착제 및 열가소성 폴리머 접착제로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 패키지.
33. 제32항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접착 수단(28, 26)은 동일한 것을 특징으로 하는 패키지.
34. 제30항에 있어서, 상기 제 2 구멍(44)을 밀봉하는 상기 플러그는 땜납 또는 폴리머 접착제인 특징으로 하는 패키지.
35. 제34항에 있어서, 상기 플러그는 납과 주석으로 이루어진 땜납인 것을 특징으로 하는 패키지.
36. 제30항에 있어서, 상기 인클로저(30)는 열전도성 전기 절연매체로 채워지는 것을 특징으로 하는 패키지.
37. 제36항에 있어서, 상기 인클로저는 헬륨으로 채워지는 것을 특징으로 하는 패키지.

Images