ＭＯＳＦＥＴ ＢＧＡ용 절곡 프레임 캐리어 document_id A220623062750

반도체 패키징은 반도체가 사용가능한 상태로 준비되기 전에 제조 공정에서취해지는 최종 단계이다. 패키징은 반도체 다이를 개별적으로 다루어야 하기 때문에 고비용이 소요된다. 복합 기능을 하나의 다이에 집적화한 Soc(system-on-chip) 솔루션이 제안되어 왔지만, 반도체 장치의 주요부는 여전히 개별적으로 패키징된다. 전자 시스템이 인쇄회로기판에 집적 회로를 조립하며, 모터, 스피커, 및 기타 현실적으로 작동되는 장치를 작동하기 위해 필요한 고전압 및 고전류를 제공한다. 전형적인 전자 시스템에서, 전력 반도체와 집적 회로는 인쇄회로기판에 땜납된다. 기판에 장치되는 회로는 장치간의 연결 및 외부와의 연결을 제공한다. 전력 반도체용 패키징 기술중에, 소스 영역 및 게이트, 그리고 드레인 접점을 소스 및 게이트 접점과 동일면을 이루도록 하기 위해 전력 반도체의 드레인 측에 연결되는 캐리어 커버에 대한 접점에 가해지는 볼-그리드-어레이(BGA)가 많이 사용된다. 그러한 방식으로, 전력 장치는 하나의 면에 모든 접점을 포함하게 되며, 그러한 접점이 인쇄회로기판에 땜납된다. BGA 패키지를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 방법으로 솔더볼 부착 공정이 있다. 솔더볼 부착 공정에서, 반도체 기판뿐 아니라 반도체 캐리어의 도전 영역의 볼 랜드 패턴에 솔더볼을 기계적으로 위치시킨다. 솔더볼을 특정 볼 랜드 패턴에 위치시킨 후, 반도체 다이를 뒤집어 회로기판에 장착한다. 솔더볼은 전형적으로 납-기반 솔더 합금을 포함한다. 예를 들면, 솔더 합금은 약 183 ℃에서 녹는 주석-납(Sn-Pb) 공정 합금이다. 솔더볼이 반도체 다이와 회로 기판 사이에 있을 때, 볼을 솔더 합금의 융점 온도 또는 그보다 낮은 온도로 가열한다. 융점보다 낮은 온도로 볼을 가열하는 것은 솔더볼이 무너지는 것을 방지하기 위함이다. 솔더볼은 융해 및 환류되어 회로 기판을 반도체 다이에 결합한다. 융해되는 동안, 솔더 내의 산화물이 제거되고, 반도체 다이의 도전면과 회로 기판이 용해되는 솔더로 젖는다. 솔더가 융해 및 환류된 이후, 반도체 다이와 회로 기판의 사이에 솔더 접속이 형성된다. 형성된 솔더 접속은 회로 기판과 반도체 다이를 서로 전기적으로 연결한다. 도 8은 종래의 반도체 다이 패키지를 도시한다. 다이 패키지에서, 캐리어(100)에는 반도체 다이(102)를 수용하는 장방형 공동(100-1)이 제공된다. 이러한 예에서, 반도체 다이는 수직의 금속산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET)를 포함하며, 볼-그리드-어레이-형 패키지(BGA) 안에 있다. 솔더볼 어레이(108)는 캐리어(100)의 에지면(106) 뿐 아니라 반도체 다이면(102)에도 존재한다. 솔더볼 어레이(108)는 두 그룹으로 분할된다. 솔더볼의 제 1 외부 어레이(108-2)는 캐리어 에지면(106)에 연결되고, 솔더볼의 내부 어레이(108-1)는 다이면에 연결된다. 솔더 볼 어레이(108)는 회로 보드와 같은 회고 기판에 장착, 결합된다. 솔더볼의 외부 어레이(108-2)는 MOSFET의 드레인 단자로의 연결을 제공하고, 솔더볼의 내부 어레이(108-1)는 MOSFET의 소스 및 게이트 단자로의 연결을 제공한다. 코너 솔더볼(108-3)은 게이트 단자용으로 사용되며, 내부 어레이(108-1)의 나머지 솔더볼(108-1)은 BGA MOSFET의 소스 단자로의 저저항 연결에 기여하도록 제공된다. 좀 더 견고한 설계를 제공하기 위해, 솔더볼 기술은 개선 및 향상될 수 있다. 예를 들면, 볼 접속의 접착을 강화하도록 개선될 수 있다. 솔더 부착 공정을 사용하여 형성된 솔더 접속은 그 연결이 약할 경우 깨질 수 있다. 다이 패키지에서 하나 이상의 솔더 접속이 불량일 경우, 전체의 패키지는 동작할 수 없다. 또한, 공정(예를 들면 환류) 동안, 솔더볼이 변형된다. 변형은 어레이 내의 솔더볼이 다른 높이를 갖도록 하며, 그 결과, 솔더볼의 단부가 서로 동일면을 이루지 않을 수 있다. 예를 들어, 전도 패드의 어레이의 몇몇 솔더볼의 높이가 어레이의 다른 솔더볼보다 높을 경우, 높이가 낮은 솔더볼은 반도체 다이 및 회로 기판 모두와 접점을 만들 수 없으며, 솔더 접속의 불량으로 형성된 다이 패키지가 동작하지 않을 수 있다. 또한, 공정 동안 솔더볼이 이동할 수도 있다. 솔더볼이 의도한 위치에서 이탈할 때, 반도체 다이 패키지에서 원하는 접속이 형성될 수 없다. 최근, 많은 솔더볼이 납을 포함하고 있다. 그러나, 납은 친환경 물질이 아니기 때문에, 만약 반도체 다이 패키지에 사용되는 납의 양을 제거하지 않는다면, 그것을 줄이는 것이 권고된다. 미국 특허 제 6,893,901호는 전력 반도체 이송용 다이 패드를 갖는 리드 프레임의 금속층에 형성된 금속 범프를 개시하며, 개시된 전체 내용이 여기에 참조로써 병합된다. 범프는 금속층을 스탬핑하여 형성될 수 있다. 범프 및 상응하는 스탬핑 다이를 형성하기 위해, 적당한 스탬핑 장치, 예를 들면, 다중 스탬핑 소자(스탬핑 기구로 종종 언급됨)를 갖는 스탬핑 기계와 등이 사용될 수 있다. 스탬핑 다이는 다중 스탬핑 소자를 수용하기 위해 구성되는 리세스를 포함한다. 실시예의 공정에서, 금속층을 스탬핑 다이에 위치시킨다. 금속층이 스탬핑 다이에 있을 때, 스탬핑 소자로 천공한다. 천공하는 동안, 스탬핑 소자는 금속층을 관통하지 않은 상태에서 금속층의 일부를 스탬핑 다이의 리세스로 밀어 넣는다. 금속층에 가해진 압력이 금속층의 일부를 변형하여 금속층에 다중 스탬핑된 범프를 형성한다. 일련의 범프들이 금속층에 형성되도록 스탬핑 공정을 반복한다. 일련의 범프들을 스탬핑한 후, 다중 캐리어가 형성된다. 개별적인 패키지를 형성하기 위해 개별적인 캐리어에 반도체 다이가 조립된 후, 형성된 캐리어를 서로 분리한다. 분리된 패키지를 회로 보드와 같은 회로 기판에 장착한다. 실시예에서, 캐리어는, 반도체 다이를 회로 보드와 같은 회로 기판에 전기적으로 결합하는 "리드 프레임"으로 볼 수 있다(도 9참조). 어플리케이션에 도시된 구조 및 공정은 다이 패드를 압인 가공하고 캐리어의 주변부에 접점 스터드를 천공하기 위한 듀얼 게이지 리드 프레임 및 중량의 금속 가공 장비를 필요로 한다. 따라서, 종래 기술에는 여전히 개선할 부분이 존재한다.