KR0129119B1 - 반도체칩의 제거방법 및 제거장치 - Google Patents

반도체칩의 제거방법 및 제거장치

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KR0129119B1
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KR
South Korea
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wire
substrate
semiconductor chip
chip
cutting
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KR1019930022172A
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히로아끼 후지모또
신지 우메다
신이쯔 다께하시
Original Assignee
모리시다 요이찌
마쯔시다 덴기 산교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 말명은 기판상에 수지에 의해 접착되어 있고, 칩전극이 기판의 기판전극과 와이어에 의해 전기적으로 접속되어 있는 반도체칩을 기판에서 제거하는 반도체칩의 제거방법 및 장치에 관한 것으로 그 구성은 와이어절단용 공구의 선단부를 와이어의 기판전극측의 맞붙은 가장 밑동부분에 밀어붙이는 것에 의해 와이어를 절단하고 반도체칩을 기판에 접착하고 있는 수지를 가열하는 것에 의해 상기 수지의 접착강도를 저하시킨 상태에서 칩제거용 공구에 의해 반도체칩을 측방으로 압압하므로서 반도체칩을 기판에서 이탈시키며 기판에서 이탈된 반도체칩을 절단된 와이어와 함께 제거하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체칩의 제거방법 및 제거장치
제1도 (a)~(f)는 본 발명에 관한 반도체칩의 제거방법의 각 공정을 설명하는 단면도.
제2도 (a)~(c)는 상기 반도체칩의 제거방법에 있어서 와이어 절단공정의 1실시예를 도시한 단면도.
제3도 (a) 및 (b)는 본 발명에 관한 반도체칩이 제거장치에 있어서 와이어 절단용 공구의 절단칼날의 1실시예를 도시한 것으로서, (a)는 그 사시도, (b)는 그 단면도.
제4도 (a) 및 (b)는 본 발명에 관한 반도체칩의 제거장치에 있어서 와이어 절단용 공구의 절단칼날의 다른 실시예를 도시한 것으로서, (a)는 그 사시도, (b)는 그 단면도.
제5도 (a)~(b)는 상기 반도체 칩의 제거방법에 있어서 와이어 이탈공정을 도시한 단면도.
제6도 (a)~(d)는 와이어 본딩방식에 의해 기판에 반도체칩을 실장하는 방법의 각 공정을 도시한 단면도.
제7도는 와이어 본딩방식에 의해 기판에 실장된 반도체칩을 기판에서 제거하는 종래의 방법을 도시한 단면도.
* 도면의 부호에 대한 간단한 설명
11 : 기판 12 : 기판 전극
13 : 와이어 14 : 와이어 절단공구
15 : 가열 스테이지 16 : 패드
17 : 수지 18A : 반도체칩
19 : 칩전극 20 : 칩제거용 공구
21 : 진공 흡입구 22 : 잔류 와이어
[발명의 배경]
본 발명은 기판에 접착된 반도체칩의 제거방법 및 제거장치에 관한 것으로, 예를 들면, 기판에 반도체칩이 다이본딩되어, 기판의 전극과 반도체칩 전극의 사이가 와이어 본딩방식에 의해 접속된 반도체장치를 리페어(repair)할 때 사용하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이하 제6도 (a)~(d)및 제7도를 참조하여 기판에 반도체칩을 장착하는 방법 및 기판에서 반도체칩을 제거하는 방법에 대해 설명한다. 제6도 (a)에 도시된 바와 같이 기판(1)에 있어서 반도체칩(4)을 세트하기 위한 다이본딩용 패드 (8)에 다이본딩용 수지(3)를 도포한다. 제6도 (a)에 있어서, 참조번호 2는 기판(1)상에 형성된 기판전극이다. 제6도 (b)에 도시된 바와 같이, 다이본딩용 수지(3)상에 반도체칩(4)을 다이본딩용 수지(3)가 균일하게 퍼지도록 올려놓은 후, 다이본딩용 수지(3)를 가열에 의해 경화시켜 반도체칩(4)을 기판(1)에 고착시킨다. 제6도 (b)에 있어서, 참조번호 5는 와이어, 6은 반도체칩(4)의 칩전극, 7은 본딩 캐피러리(bonding capillary)이다. 제6도 (c)에 도시된 바와 같이, 칩전극(6)과 기판전극(2)을 Au 또는 Al로 된 와이어(5)를 이용하여 와이어 본딩방식으로 전기적으로 접속한다. 제6도 (d)에 도시된 바와 같이, 반도체칩(4)상에서 봉지수지(9)를 본딩법 등에 의해 도포한 후, 봉지수지(9)를 경화시켜서 반도체장치를 완성한다. 상기 와이어 본딩방식이란, 일반적으로 기판전극(2)과 와이어(5)가 접한 상태에서 본딩 캐피러리(7)에 초음파 및 하중을 가하여 와이어(5)와 기판전극(2)을 접속시키는 동시에 동일한 방법을 이용하여 와이어(5)와 칩전극(6)을 접속시키는 방법이다. Au로 된 와이어(5)의 본딩 경우에는 초음파와 하중을 가하는 외에 접속부를 가열함으로써 충분한 접속강도를 얻는다. 와이어(5)의 지름은 20㎛~35㎛정도이다. 상기 와이어(5)의 접속시에는 본딩 캐피러리(7)의 위치를 수치제어에 의해 자동적으로 본딩하는 오토본더(auto bonder)를 사용하는 것에 의해 생산성을 올리고 있다. 봉지수지(9)의 재료는 에폭시계수지 등으로 된 절연성 수지가 이용되는데, 그 점성은 수지 도포시에 봉지수지(9)에 의해 와이어(5)가 쓸려나가 와이어(5)가 단락되지 않을 정도로 낮고, 또한 봉지수지(9)가 광범위하게 퍼지지 않을 정도로 높은 것이 바람직하다. 최근, 1개의 기판에 다수 또한 다품종의 반도체칩을 탑재하는 멀티칩 모듈(MCM)의 실장밀도를 올리기 위한 멀티칩 모듈의 제조방법에 있어 반도체칩을 기판에 실장하는 공정에 있어서, 상기 와이어 본딩방식을 사용하는 경우가 증가하고 있다. 그러나, 멀티칩 모듈의 경우, 다수의 반도체칩을 한 개의 모듈용 기판에 실장하기 위한 멀티칩 모듈 전체의 생산수율은 개개의 반도체칩의 생산수율의 곱이 된다. 이 때문에, 탑재하는 반도체칩의 수가 많을수록 멀티칩 모듈의 생산수율은 저하한다. 따라서, 반도체칩이 불량으로 된 경우, 모듈용 기판 및 이미 탑재되어 있는 양품의 반도체칩의 손실을 방지하기 위해 불량의 반도체칩을 제거하고, 제거한 자리에 양품의 반도체칩을 와이어 본딩방식에 의해 실장하는 것에 의해 리페어하는 방법이 필요하게 된다. 그런, 현재까지 와이어 본딩방식에 의해 실장된 반도체칩을 제거하는 효율적인 방법은 알려져 있지 않다. 최근의 실장된 반도체칩을 제거하는 방법으로서는, 제7도에 도시된 바와 같이 핀셋(10)등의 도구를 이용하여 와이어(5)의 중간부 부근을 집어 올림으로써 와이어(5)를 제거하는 방법이 있다. 그러나, 이 방식은 다음과 같은 문제점이 있다. (a)와이어를 잡아당겨서 제거할 때에는 와이어의 중간부분이 절단되고, 절단된 와이어가 기판전극에 잔류하는 일이 있다. 기판전극에 잔류하고 있는 와이어는 와이어본딩에 의해 양품의 반도체칩을 설치한 후, 수지봉지를 할 때 와이어가 수지에 섞여 흘러가게 되어, 배선간 단락 등의 불량이 발생하는 일이 있다. (b)와이어의 제거를 기계에 의해 자동적으로 행하는 것이 곤란하기 때문에 생산성이 떨어진다. 상술한 바와 같은 이유에 의해 불량 칩을 효율적으로 제거할 수 없기 때문에 다음과 같은 문제점이 있다. (a)상기한 바와 같이 멀티칩 모듈을 형성하기 위해서는 다수의 반도체칩을 1개의 모듈용 기판에 실장할 필요가 있으나, 멀티칩 모듈 전체의 생산수율은 개개의 반도체칩의 생산수율의 곱으로 되기 때문에 탑재하는 반도체칩 수가 많을수록 멀티칩 모듈 전체의 생산수율이 저하된다. (b) 멀티칩 모듈을 형성할 때 하나의 반도체칩이 불량으로 되면, 멀티칩 모듈 전체가 불량으로 되기 때문에 모듈용 기판이나 다른 양품의 반도체칩의 손실이 크다.
[발명의 개요]
본 발명은 와이어를 기계로 자동적으로 제거할 수가 있고, 또한 절단된 와이어가 수지 봉지시에 수지에 의해 흘러내려 배선간 단락 등의 불량이 발생하지 않도록 한 반도체칩의 제거방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 기판상에 수지에 의해 접착되어 있고 칩전극이 상기기판의 기판전극과 와이어에 의해 전기적으로 접속되어 있는 반도체칩을 상기기판에서 제거하는 본 발명의 반도체칩의 제거방법은 와이어 절단용 공구의 절단칼날로 기판전극측과 붙어있는 상기와이어의 가장자리 부분을 눌러 상기 와이어를 절단하는 와이어 잘단공정과, 상기 수지를 가열하여 상기 수지의 접착강도를 저하시킨 상태에서 칩제거용 공구에 의해 상기 반도체칩을 측방향에서 눌러 상기 반도체칩을 사익기판에서 이탈시키는 칩 이탈공정과, 상기 기판에서 이탈한 반도체칩을 절단된 와이어와 함께 제거하는 칩 제거공정을 포함한다. 와이어 절단용 공구의 절단칼날로 기판전극측과 붙어있는 와이어의 가장자리 부분을 눌러 와이어를 절단하기 때문에 와이어가 그 중간 부근에서 절단되어 절단후의 와이어가 봉지수지에 의해 흘러내리게 되는 사태를 방지할 수 있다. 수지를 가열하여 상기 수지의 접착강도를 저하시킨 상태에서 반도체칩을 측방향으로 누르는 것에 의해 상기 반도체칩을 기판에서 이탈시키므로 반도체칩은 기판에서 용이하게 이탈한다. 기판에서 이탈한 반도체칩은 와이어와 함께 제거되므로 절단된 와이어가 기판상에 잔존하는 일은 없다. 따라서, 절단된 와이어를 반도체칩과 함께 제거하는 작업을 기계로 자동적으로 행할 수 있다. 상기 반도체칩의 제거방법은 상기 와이어 절단공정과 상기 칩 이탈공정 사이에 상기 와이어 절단용 공구의 절단칼날로 상기 기판전극측과 붙어있는 상기 와이어의 가장자리 부분을 누른 상태로 상기절단칼날을 상기 반도체칩 쪽으로 약간 이동시키는 것에 의해, 상기 와이어를 상기 기판전극으로부터 이탈시키는 와이어 이탈공정을 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 와이어는 기판전극측가 붙어있는 가장자리 부분에서 학실하게 잘려지게 된다. 상기 와이어 절단공정은 선단부에 와이어를 절단한 원형상의 절단 칼날과 절단된 와이어를 기판전극에 눌러주는 와이어 누름수단을 가지는 와이어 절단용 공구의 상기 선단부를 기판전극측과 붙어 있는 와이어의 가장자리 부분에 눌러 절단칼날에 의해 와이어를 절단하는 동시에 와이어 누름수단에 의해 와이어에 있어 절단부위 보다도 기판전극측의 부분을 기판전극에 압착하는 공정으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 절단된 와이어에 있어 절단부위 보다도 기판전극측의 부분이 기판전극에 압착되기 때문에 절단된 와이어는 확실하게 반도체칩과 함께 기판상에서 제거된다. 따라서, 절단된 와이어가 봉지수지에 의해 흘리어져 배선간 단락 등의 불량이 발생하는 사태를 보다 확실하게 방지할 수 있다. 상기 칩이탈 공정에 있어 수지를 가열하는 공정은 기판을 가열수단상에 올려놓은 상태에서 상기 가열수단을 기판의 내열온도 보다도 낮은 온도로 가열하여 상기 가열수단에 의해 기판을 통하여 수지를 가열하는 동시에, 칩제거용 공구를 가열수단의 온도보다도 높은 온도로 가열하여 상기 칩제거용 공구에 의해 반도체칩을 통하여 수지를 가열하는 공정으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 기판을 손상되게 하는 일 없이 반도체칩을 기판에서 이탈되게 할 수 있다. 상기 칩제거 공정은 반도체칩과 대향하고 진공 흡입구가 개구된 흡착면을 가지는 칩제거용 공구의 상기 흡착면을 반도체칩에 당접되게 하여 진공 흡입구에서의 진공흡인력에 의해 반도체칩을 흡착하여 상기 반도체칩을 유지하면서 제거하는 공정으로 하는 것이 바람직하다. 이와같이 하면, 반도체칩을 간편하고 용이하게 또한 확실하게 기판상에 제거할 수가 있다. 상기 과잉어 절단공정은 수치제어에 의해 와이어 절단용 공구의 절단칼날을 기판전극측과 붙어있는 와이어의 가장자리부분으로 이동시키는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이와같이 하면, 와이어를 절단하는 공정을 수치제어에 의해 자동적으로 행할 수가 있다. 상기 와이어 절단 공정은 와이어 절단용 공구의 절단칼날이 기판전극측과 붙어 있는 와이어의 가장자리부분에 눌려져 있을 때에 상기 절단칼날에 초음파를 인가하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이와같이 하면, 절단된 와이어에 있어 기판전극측의 부분을 보다 확실하게 기판전극에 압착할 수가 있다. 기판상에 수지에 의해 접착되어 있고 칩전극이 상기 기판의 기판전극과 와이어에 의해 전기적으로 접속되어 있는 반도체칩을 상기 기판에서 제거하는 본 발명의 반도체칩의 제거장치는 기판전극측과 붙어 있는 상기 와이어의 가장자리 부분을 상기 기판전극에 대해 누르는 것에 의해 상기 와이어를 절단하는 절단칼날을 가지는 와이어 절단용 공구와, 상기기판을 올려놓고 지지하는 동시에 상기기판을 상기기판의 내열온도 보다도 낮은 온도로 가열하는 가열수단과, 상기 기판에 대해 이동이 자유롭게 설치되어 있고, 상기 반도체칩을 측방향으로 누르는 칩 누름수단과 상기 기판에서 이탈한 반도체칩을 절단된 와이어와 함께 유지하는 칩 유지수단을 가지는 칩제거용 공구를 포함한다. 상기 와이어 절단용 공구의 절단칼날은 원주형상인 것이 바람직하다. 이와같이 하면, 절단칼날의 평면적인 위치를 변경하는 일 없이 반도체칩의 서로 다른 변에 접속되어 있는 복수의 와이어를 절단할 수가 있다. 상기 와이어 절단용 공구는 절단칼날의 내측에 와이어의 절단부위 보다도 기판전극측의 부분을 상기 기판전극에 압착하는 와이어 누름수단을 가지고 있는 것이 바람직하다. 상기 절단칼날이 기판전극측과 붙어있는 와이어의 가장자리 부분을 기판전극에 대해 누를 때에 절단칼날의 외면과 기판전극이 이루는 각도는 절단칼날의 내면과 기판전극이 이루는 각도보다도 큰 것이 바람직하다. 이와같이 하면, 절단칼날이 기판전극측과 붙어있는 와이어의 가장자리 부분을 기판전극에 대해 누를 때에 절단칼날의 외면이 와이어에서의 절단부분 보다도 반도체 칩측의 부분을 기판전극에 누르는 일이 없기 때문에, 와이어에서의 절단부위 보다도 반도체칩측의 부분이 기판전극에 압착될 염려가 없으므로, 절단된 와이어는 반도체칩과 함께 확실하게 기판상에서 제거된다. 상기 칩제거용 공구는 칩 누름수단의 근방에 절단 후, 칩 누름부에 의해 눌려져 변형된 와이어를 수용하는 공간부를 가지고 있는 것이 바람직하다. 이와같이하면, 와이어가 반도체칩과의 접속부에서 굴곡하여 절단되고, 절단된 와이어가 기판상에 잔존하는 사태를 방지할 수가 있다. 상기 칩제거용 공구는 기판이 가열수단에 의해 가열되는 온도 보다도 높은 온도로 반도체칩을 가열하는 가열수단과을 가지고 있는 것이 바람직하다. 상기 칩제거용 공구의 칩 유지 수단은 반도체칩과 대향하는 선단면에서 개구하고, 반도체칩과 선단면 사이를 진공으로 하기 위해 진공 흡입구를 갖는 것이 바람직하다. 상기 반도체칩 제거장치는 와이어 절단용 공구의 절단 칼날에 초음파를 인가하는 수다을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
[실시예]
이하, 본 발명의 1 실시예에 관한 반도체칩의 제거방법을 제1도 (a)~(f)를 참조하여 설명하기로 한다. 제1도에서, 참조번호 11은 기판, 12는 기판(11)에 설치된 기판전극, 13는 기판(11)과 불량품인 반도체칩(18A)을 전기적으로 접속하고 있는 와이어, 14는 와이어 절단용 공구, 15는 기판(11)을 올려놓고 지지하는 동시에 가열하는 가열스테이지, 16은 기판(11)에 설치된 다이본딩용 패드, 17은 다이본딩용 수지, 19는 반도체칩(18A)에 설치된 칩전극, 20은 칩제거용 공구, 21은 칩제거용 공구(20)에 형성된 진공 흡입구, 22는 절단 후 기판전극(12)에 잔류하는 잔류 와이어이다.
제1도 (a) 및 (b)는 와이어 절단용 공구(14)의 절단칼날을 기판전극측과 붙어 있는 와이어(13)의 가장자리 부분을 눌러 와이어(13)를 절단하는 와이어 절단공정을 표시하고 있다. 제1도 (a)는 와이어 절단용 공구(14)의 절단칼날을 기판전극측과 붙어있는 와이어(13)의 가장자리 부분에 누르기 전의 상태를 표시하고, 제1도 (b)는 와이어(13)의 절단후의 상태를 나타내고 있다. 와이어 본딩방식을 사용한 반도체장치는 반도체칩(18A)을 기판(11)에서 다이본딩용 수지(17)로 고착한 후, 칩전극(19)과 기판전극(12)을 와이어(13)를 이용하여 전기적으로 접속한 구조이다. 기판(11)은 세라믹이나 유리 에폭시 등으로 된 배선기판이다. 다이본딩용 수지(17)는 에폭시 등에 피라를 개재되게 한 도전성 수지 또는 절연성 수지가 일반적이다. 와이어(13)는 Al 이나 Au로 된 가는 선이고, 그의 지름은 20㎛~35㎛정도이다. 제1도 (c)및 제1도 (d)는 반도체칩(18A)을 기판(11)에서 이탈시키는 칩이탈공정을 나타내고 있다. 제1도 (e)는 반도체칩(18A)을 기판(11) 상에서 제거하는 칩 제거공정을 나타내고, 제1도 (f)는 불량품인 반도체칩(18A)을 제거한 양품인 자리에 반도체칩(18B)를 장착한 상태를 표시하고 있다. 이하, 제2도 (a)~(c)를 참조하여, 와이어 절단공정을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 제2도 (a),(b)에 도시된 바와 같이, 와이어 절단용 공구(14)를 하강되게 하여 그의 절단칼날을 기판전극(12)측과 붙어있는 와이어(13)의 가장자리 부분에 접촉시켜 누른 후, 제2도 (c)에 도시된 바와 같이, 와이어 절단 공구(14)를 상승시키면, 와이어(13)는 쐐기 형상으로 절단되어 반도체칩(18A) 측으로 연장되는 와이어(13)와 기판전극(12)에 잔류하는 잔류와이어(22)로 나누어진다. 반도체칩(18A)측으로 연장되어 있는 와이어(13)는 매우 약한 강도로 기판전극(12)이나 잔류 와이어(22)에 접속되어 있는 상태이다. 한편, 잔류 와이어(22)는 와이어(13)의 절단시에 와이어 누름부(14b)에 의해 기판전극(12)에 압착되어 있다. 제3도 (a)및 (b)는 와이어 절단용 공구 (14)의 하면에 설치된 원주형상의 절단칼날(14a)의 상세도를 나타내고 있다. 절단칼날(14a)의 외면과 기판전극(12)이 이루는 각도 α 가 작거나 또는 절단칼날(14a)의 선단에 무딘 둥근모양이 있거나 하면, 와이어(13)의 절단시에 와이어 절단용 공부(14)에 가하여진 하중에 의해 반도체칩(18A)측으로 연장된 와이어가(13)가 기판전극(12)에 압착될 우려가 있다. 이 때문에 절단칼날(14a)의 외면과 기판전극(12)이 이루는 각도 α를 약 75°이상으로 하는 동시에 절단칼날(14a)의 선단부를 10㎛정도 이하의 두께로 하고, 절단칼날(14a)의 선단부를 얇으면서 예리한 형상으로 하는 것이 바람직하다. 와이어 절단용 공구(14)를 강하시켜 와이어(13)를 절단하는 경우, 30㎛의 직경을 갖는 Au로 된 와이어(13)는 절단전에는 약 10gf 이상의 접착력으로 기판전극(12)에 접착되어 있는데 대해, 절단후에는 약 0.3~3.0gf의 인장강도를 가지고 있는데 지나지 않는다. 따라서 와이어(13)를 잡아당기면, 와이어(13)의 절단부가 잘리게 된다. 와이어 절단용 공구(14)의 절단칼날(14a)의 내측에는 절단하는 와이어(13)의 직경보다 작은 높이 d를 가지는 와이어 누름부(14b)가 형성되어 있고, 상기 와이어 누름부(14b)는 와이어(13)가 절단될 때 기판전극(12)측에 잔류하는 잔류 와이어(22)를 기판전극(12)에 압착하는 작용을 한다. 또한 와이어 절단용 공구(14)에 초음파 파워를 인가함으로써, 잔류 와이어(22)를 기판전극(12)에 압착하는 작용을 한다. 또한 와이어 절단용 공구(14)에 초음파 파워를 인가함으로써, 잔류와이어(22)의 기판전극(12)에 대한 접착력은 와이어(13)가 기판전극(12)에 접착되어 있었던 당초의 접착력에 절단시의 누름에 의한 접착력이 가해지기 때문에 적어도 절단전의 접착력 보다도 크게 된다. 따라서, 불량의 반도체칩(18A)을 양품의 반도체칩(18B)(제1도 (f)를 참조)으로 교환한 후, 양품의 반도체칩(18B)을 와이어 본딩하고, 그 후 상기 반도체칩(18B)을 수지로 봉지할 때, 잔류 와이어(22)가 수지에 의해 흘러내려 배선불량의 원인이 되는 일이 발생하지 않게 된다. 제4도는 와이어 절단용 공구(14)의 절단칼날(14a)의 다른 실시예의 단면도로서, 이 절단칼날(14a)은 와이어 절단용 공구(14)의 저면에 원추상의부가 형성된 형상이다. 이외의 실시예에 있어서는 테이퍼상의 누름부(14b)에 의해 잔류와이어(22)를 압착한다. 따라서, 절단칼날(14a)의 내면과 기판전극(12)과의 각도 β는 그리 크지 않는 편이 좋고, 약 30~60°정도가 바람직하다. 절단칼날(14a)의 외면과 기판전극(12)과의 각도 α는 클수록 와이어(13)를 절단한 후의 와이어(13)의 파단강도가 작다. 잔류와이어(22)가 확실하게 기판전극(12)에 압착되어 있고, 절단된 와이어(14)를 제거할 때 와이어(13)가 절단부위에서 확실하게 잘리기 위해서는, 각도 α는 각도β보다도 크지 않으면 안된다. 이상 설명한 와이어 절단용 공구(14)는 텅스텐 카바이트나 초경합금 등으로 형성되어 있다. 또, 절단칼날(14a)의 선단은 제3도 또는 제4도에 도시된 바와 같은 원추형상으로 되어 있기 때문에 와이어(13)가 기판잔극(12)에 어떠한 평면적인 각도로 접속되어 있어도 양호한 절단이 가능하다. 또 기존의 와이어 본딩장치의 본딩 캐피러리를 와이어 절단용 공구(14)와 교환하는 것만으로 와이어(13)의 절단이 가능하다. 특히 기존의 와이어 본딩장치가 수치제어에 의한 자동장치인 경우에는 와이어(13)의 절단도 수치제어에 의해 자동적으로 행할 수가 있다. 이하 제1도 (c) 및(d)를 참조하여 반도체칩(18A)를 기판(11)에서 이탈시키는 칩이탈 공정에 대해 설명한다.
우선, 기판(11)을 고정하고 있는 가열 스테이지(15) 및 또는 칩제거용 공구(20)를 가열하여 다이본딩용 수지(17)의 온도를 상승되게 하여 기판(11)과 반도체칩(18A)의 접착강도를 저하되게 한다. 이 때, 가열스테이지(15)의 온도는 기판(11)의 내열온도 보다도 낮게 설정한다. 다이본딩용 수지(17)를 기판(11)의 내열 온도보다 높게 하여 반도체칩(18A)과 기판(11)의 접착강도를 더욱 약하게 하는 경우에는 칩제거용 공구(20)의 온도를 가열 스테이지(15)의 온도 보다도 높게 설정하여 반도체칩(15)을 통하여 다이본딩용 수지(17)를 가열하여 기판(11)에 주는 충격을 억제한다. 칩제거용 공구(20)는 하단부가 하방으로 돌출하고 반도체칩(18A)을 측방향으로 누르는 칩누름부(20a)와, 반도체칩(18A)의 상면과 평행으로 형성된 반도체칩(18A)의 상면에 당접하는 선단면(20b)과, 상기 선단면(20b)가 칩누름부(20a) 사이에 형성되어 와이어(13)를 수용하는 홈 형상의 공간부(20c)를 가지고 있다. 다이본딩용 수지(17)를 가열한 상태에서 칩누름부(20a)로 반도체칩(18A)을 수평방향으로 누르면, 반도체칩(18A)의 이면에 수평방향의 힘, 즉 전다력이 작용하여 반도체칩(18A)은 기판(11)에서 이탈한다. 이 경우 , 반도체칩(18A) 측으로 연장된 와이어(13)는 매우 약한 강도로 기판전극(12) 또는 잔류와이어(22)에 접속되나 칩전극(19)에 대해서는 당초의 와이어본딩에 의해 접속된 상태 그대로이기 때문에 반도체칩(18A)측으로 연장된 와이어(13)는 기판전극(12)에서 용이하게 이탈되어 반도체칩(18A)과 함께 기판(11)에서 제거된다. 이 경우, 칩누름부(20a)에 의해 눌려져 변형된 와이어(13)는 공간부(20c)내에 수용된다. 따라서, 반도체칩(18A)을 기판(11)에서 이탈시킬 때 와이어(13)가 굴곡되어 절단되는 사태가 방지된다. 이하 제1도(e)를 참조하여 반도체칩(18A)을 기판(11) 상에서 제거하는 제거공정에 대해 설명하기로 한다. 칩제거용 공구(20)는 그의 선단면(20b)에 형성된 진공흡입구(21)를 구비하고 있다. 상기 진공흡입구(21)의 진공의 흡인력에 의해 반도체칩(18A)을 흡착한 상태에서 칩제거용 공구(20)를 상승시키면, 반도체칩(18A)은 칩제거용 공구(20)와 함께 기판(11)상에서 제거되다. 그 후 제2도 (f)에 도시된 바와 같이, 양품의 반도체칩(18A)을 기판(11)의 소정위치에 와이어 본딩방식에 의해 장착하면, 멀티칩 모듈의 리페어가 완료된다. 이상의 각 공정에 의해, 멀티칩의 리페어는 완료되나, 상기 와이어 절단공정과 칩이탈 공정의 사이에 와이어(13)를 기판전극(12)에서 이탈시키는 와이어 이탈공정을 행하는 것이 보다 바람직하다. 제5도 (a)~(d
)는 와이어 이탈공정을 나타내고 있다. 이 와이어 이탈공정은 와이어(13)를 절단하고 절단된 와이어(13)를 기판전극(12)에서 잘라낼 때, 와이어 절단용 공구(14)를 강하시킨 후 반도체칩(18A)측으로 미소량 이동시켜 와이어(13)를 기판전극(12)으로부터 완전히 잘라내는 것이다. 제5도 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 와이어 절단용 공구(14)를 강화시킨 후에 제5도 (c)에 도시된 바와 같이, 와이어 절단용 공구(14)를 강화시킨 후에 제5도 (c)에 도시된 바와 같이, 와이어 절단용 공구(14)를 상승시키면 와이어 이탈공정은 완료한다. 와이어 절단용 공구(14)의 수평이동량은 약 10㎛~50㎛ 정도면 충분하다. 와이어 절단용 공구(14)를 강화시킨 후 상승시키는 것만으로서는 매우 약한 힘이지만 와이어(13)는 기판전극(12)에 접속된 상태로 있게 된다. 접속되어 있는 와이어(13)의 수가 약 200개 정도 이하이면 특별한 문제는 없으나, 그 이상의 와이어 수로 되면 와이어(13)를 모두 자르는데 적어도 수백 gf의 흡인력이 필요하다. 이 때문에 와이어 절단용 공구(14)를 강하한 후 미소량 수평이동되게 하는 방식이 바람직하다.

Claims (14)

  1. 기판상에 수지에 의해 접착되어 있고, 칩전극이 상기 기판의 기판전극과 와이어에 의해 전기적으로 접속되어 있는 반도체칩을 상기 기판에서 제거하는 반도체칩의 제거방법에 있어서, 와이어 절단용 공구의 절단칼날로 상기 기판전극측에 붙어 있는 상기 와이어의 가장자리 부분을 누르는 것에 의해 상기 와이어를 절단하는 와이어 절단공정과, 상기 수지를 가열하는 것에 의해 상기 수지의 접착강도를 저하시킨 상태에서 칩제거용 공구로 상기 반도체칩을 측방향으로 누르는 것에 의해 상기 반도체칩을 상기 기판에서 이탈시키는 칩 이탈공정과, 상기 기판에서 이탈한 반도체칩을 절단된 와이어와 함께 상기 기판상에서 제거하는 칩 제거공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체칩의 제거방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 와이어 절단공정과 상기 칩 이탈공정과의 사이에 상기 기판전극측과 붙어있는 상기 와이어의 가장자리 부분을 상기 와이어 절단용 공구의 절단칼날로 누른 상태로 상기 절단칼날을 상기 반도체칩 쪽으로 약간 이동되게 하는 것에 의해 상기 와이어를 상기 기판전극에서 이탈시키는 와이어 이탈공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체칩의 제거방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 와이어 절단공정은 선단부에 상기 와이어를 절단하는 원형상의 절단칼날과 절단된 와이어를 상기 기판전극에 대하여 누르는 와이어 누름수단을 가지는 와이어 절단용 공구의 상기 선단부를 기판전극측과 붙어있는 상기 와이어의 가장자리 부분에 눌러, 상기 절단칼날에 의해 상기 와이어를 절단하는 동시에 상기 와이어 누름수단에 의해 상기 와이어의 절단부위 보다도 기판전극측의 부분을 상기 기판전그에 압착하는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체칩의 제거방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 칩 이탈공정에 이썽 상기 수지를 가열하는 공정은 상기 기판을 가열수단상에 올려 놓은 상태에서 상기 가열수단을 상기 기판의 내열온도 보다도 낮은 온도로 가열하여 상기 가열수단에 의해 상기 기판을 통하여 상기 수지를 가열하는 동시에 상기 칩제거용 공구를 상기 가열수단의 온도보다도 높은 온도로 가열하여 상기 칩제거용 공구에 의해 상기 반도체칩을 통하여 상기 수지를 가열하는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체칩의 제거방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 칩 제거공정은 상기 반도체칩과 대향하고 진공 흡입구가 개구된 흡착면을 가지는 상기 칩제거용 공구의 상기 흡착면을 상기 반도체칩에 당접되게 하여 상기 진공 흡입구에서의 진공의 흡인력에 의해 상기 반도체칩을 흡착하고 유지하면서 상기 기판상에서 제거하는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체칩의 제거방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 와이어 절단공정은 수치제어에 의해 상기 와이어 절단용 공구의 절단칼날을 기판 전극측의 상기 와이어의 가장 밑동부분으로 이동시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체칩의 제거방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 와이어 절단공정은 상기 와이어 절단용 공구의 절단칼날이 기판전극측과 붙어 있는 상기 와이어의 가장자리 부분에 눌려져 있을 때에 상기 절단칼날에 초음파를 인가하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체칩의 제거방법.
  8. 기판상에 수지에 의해 접착되어 있고, 칩전극이 상기 기판의 기판전극과 와이어에 의해 전기적으로 접속되어 있는 반도체칩을 상기 기판에서 제거하는 반도체칩의 제거장치에 있어서, 상기 기판전극측에 붙어있는 상기 와이어의 가장자리 부분을 상기 기판전극에 대해 누르는 것에 의해 상기 와이어를 절단하는 절단칼날을 가지는 와이어 절단용 공구와, 상기 기판을 올려놓고 지지하는 동시에 상기 기판을 상기 기판의 내열온도보다도 낮은 온도로 가열하는 가열수단과 상기 기판에 대해 이동이 자유롭게 설치되어 있고, 상기 반도체칩을 측방향으로 누르는 칩 누름수단과 상기 기판에서 이탈한 반도체칩을 절단된 와이어와 함께 유지하는 칩 유지수단을 가지는 칩제거용 공구를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체칩의 제거장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 와이어 절단용 공구는 원주형상이고, 상기 와이어 절단용 공구는 상기 절단칼날의 내측에 상기 와이어의 절단부위 보다도 기판전극측의 부분을 상기 기판전극에 압착하는 와이어 누름수단을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 반도체칩의 제거방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 와이어 절단공구의 절단칼날은 원주형상이고, 상기 절단칼날의 기판전극측에 붙어있는 상기 와이어의 가장자리 부분을 상기 기판전극에 대하여 누를 때, 상기 절단칼날의 외면과 상기 기판전극이 이루는 각도는 절단칼날의 내면과 상기 기판전극이 이루는 각도보다도 큰 것을 특징으로 하는 반도체칩의 제거장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 칩제거용 공구는 칩 누름수단의 근방에 절단 후, 상기 칩 누름부에 의해 눌려져 변형된 와이어를 수용하는 공간부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 반도체칩의 제거장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 칩제거용 공구는 상기 반도체칩을 상기 기판이 상기 가열수단에 의해 가열되는 온도 보다도 높은 온도로 가열하는 가열수단을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 반도체칩의 제거장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 칩제거용 공구의 상기 칩 유지수단은 상기 반도체칩과 대향하는 선단면에서 개구하여, 상기 반도체칩과 상기 선단면의 사이를 진공으로 하기 위해 진공 흡입구를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체칩의 제거장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 와이어 절단용 공구 절단칼날에 초음파를 인가하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체칩의 제거장치.
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