KR100435208B1 - 칩 스케일 패키지의 제조장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빔리드(beam lead) 본딩공정을 완료한 CSP(chip scale package)용 테이프에 반도체칩의 본딩패드 타입에 관계없이 양산성 있는 밀봉공정을 적용할 수 있도록 한 CSP의 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 테이프의 릴투릴공급방식에서 반도체칩의 에지본딩패드나 센터본딩패드에 관계없이 밀봉공정의 양산성을 확보하도록 한 CSP의 제조장치 그 제조방법을 제공하는데 있다.
따라서, 본 발명은 CSP의 밀봉공정을 고속으로 진행하여도 적층테이프에 의해 봉지수지의 낙하를 방지할 수 있어 반도체칩의 에지본딩패드나 센터본딩패드에 아무런 영향을 받지 않으며 테이프 릴투릴공급방식의 양산성을 향상시킬 수 있다.

Description

칩 스케일 패키지의 제조장치 및 그 제조방법
본 발명은 CSP(chip scale package)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빔리드본딩공정을 완료한 CSP용 테이프에 반도체칩의 본딩패드 타입에 관계없이 양산성 있는 밀봉공정을 적용할 수 있도록 한 CSP의 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 널리 알려진 바와 같이, 전자기기 및 정보기기의 메모리용량이 대용량화함에 따라 DRAM과 SRAM과 같은 반도체 메모리칩의 고집적화가 가속화하고 칩사이즈가 증대하고 있다. 또한, 전자기기 및 정보기기의 경량화와 다기능화함에 따라 반도체칩 패키지의 경박단소화 및 다핀화가 이루어지고 있다.
이에 따라, 반도체 제조회사들과 완성품 제조회사는 SOJ, LOC, BGA와 같은 표면실장형 반도체칩 패키지를 순차적으로 개발하여 왔고, 최근에는 반도체칩의 크기에 근접하는 칩스캐일패키지( chip scale package: CSP)(이하, CSP라고 칭함)라는 새로운 형태의 패키지를 개발하였다.
이러한 CSP를 제조하는 전공정이 아직까지 자동화가 이루어지지 않아 CSP의 대량생산에 문제점이 많았다. 예를 들어 생산시간이 기존 패키지의 2배이상 길고, 부분적인 공정이 자동화가 이루어지지 않아 수작업을 필요로 하므로 기존 자동화된 라인에서 제조되는 패키지보다 많은 인력을 투입하여야 할 뿐만이 아니라 많은 공수로 인한 생산성이 감소하였다.
그래서, 많은 CSP 제조회사들이 설비의 자동화를 추진하고 또한 테이프 공급방식을 도 1에 도시된 바와 같이, 스트립 공급방식에서 릴 공급방식으로 전환하여 생산성 향상을 도모하고 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 에지 본딩패드 CSP 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 CSP(100)는 에지본딩패드들(도시 안됨)을 갖는 반도체칩(1)과 CSP용 테이프(10)가 탄성중합체(elastomer)인 접착제(20)에 의해 접착되어 있고, 테이프(10)의 슬릿들(11)에 노출된 빔리드들(11)이 상기 에지본딩패드들에 전기적으로 연결되어 있다. 여기서, 테이프(10)는 빔리드들(11)의 상측에 구리박막의 금속패턴들(15)이 형성되어 있고, 금속패턴(15) 위에 Au/Ni의 도금층(16)이 도금되어 있고, 솔더볼들(40)이 광경화성 테이프(19)의 솔더볼용 개방부들을 통하여 도금층(17)에 접합되어 있고, 봉지수지(20)가 빔리드들(11)의 보호 및 CSP 패키지의 형상을 위해 탄성중합체(elastomer)의 봉지수지(30)에 의해 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.
이와 같이 구성된 CSP의 제조방법을 간단히 살펴보면, 먼저, 다이본딩공정에서는 CSP용 테이프(10)를 반도체칩(1)의 상측으로 이동시켜 테이프(10)의 하부면 중앙부와 반도체칩(1)의 상부면 중앙부의 위치를 정합시킨 상태에서 이들을 접착제(20)를 개재하여 접착시킨다. 이때, 반도체칩(1)의 에지본딩패드들(도시 안됨)이 테이프(10)의 슬릿(11) 내에 위치한다.
이후, 빔리드본딩공정에서는 다이본딩 완료한 테이프(10)를 펀치(도시 안됨)의 하측으로 이동시켜 테이프(10)의 빔리드들(13)중 하나와 상기 펀치의 위치를 정합시킨다. 그리고 나서, 상기 펀치를 낙하시키는 과정을 반복하면서 빔리드들(13)을 반도체칩(1)의 에지본딩패드들(도시 안됨)에 대응하여 전기적으로 연결한다.
계속하여, 밀봉공정에서는 빔리드본딩 완료한 테이프(10)를 밀봉부(도시 안됨)의 하측으로 이동시켜 상기 밀봉부로부터 일정 양의 탄성체(elastomer)의 봉지수지(30)를 테이프(10)의 주위에 떨어지게 한다. 이는 빔리드들(11)의 보호와 CSP의 전체 형상을 확보하기 위함이다.
이어서, 솔더볼안착공정에서는 솔더볼들(40)을 감광성 테이프(19)의 개방부들에 각각 노출된 도금층들(17)에 대응하여 안착, 접합시킨다. 마지막으로 테이프(10)를 일정 크기로 각각 절단하여 CSP들을 개별화시킨다.
그런데, 종래의 CSP제조방법은 다이본딩공정과 빔리드본딩공정을 진행하면서 양산성을 확보하기 위해 테이프(10)를 릴투릴(reel to reel) 공급방식으로 공급하여 왔다. 이러한 릴투릴 공급방식은 에지본딩패드를 갖는 반도체칩(1)을 밀봉공정 처리하는데 양산성 상의 어려움을 갖지 않았었다.
그러나, 종래의 릴투릴공급방식을 센터본딩패드를 갖는 팬인(fan-in)타입의 반도체칩에 적용 가능하나 상기 밀봉부의 밀봉수지를 빔리드들에 밀봉하는 밀봉공정이 매우 어려웠다. 이로 인해, 빔리드본딩 완료한 하나의 반도체칩을 밀봉하는데 10초 정도의 장시간이 소요되므로 양산성이 매우 낮은 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 테이프의 릴투릴공급방식에서 반도체칩의 에지본딩패드나 센터본딩패드에 관계없이 밀봉공정의 양산성을 확보하도록 한 CSP의 제조장치 그 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 에지 본딩패드 CSP 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 CSP 제조방법에 적용된 CSP 구조를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 CSP 제조장치를 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명에 의한 CSP 제조장치의 변형을 나타낸 개략도.
<도면의주요부분에대한부호의설명>
1: 반도체칩 10: CSP용 테이프 11: 개방부 13: 빔리드 15: 금속패턴 17: 도금층 19: 감광막 20: 접착제 30: 봉지수지 40: 솔더볼 50: 적층(laminate)테이프 61,62,71,72: 롤러 63: 밀봉수단 100, 200: CSP R1,R3,R5,R7: 릴
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 CSP의 제조장치는
빔리드공정 완료한 CSP용 테이프를 감은 제 1 릴;
적층테이프를 감은 제 2 릴; 그리고
상기 CSP용 테이프와 상기 적층테이프를 접착시키면서 제 3 릴로 이송하는 접착수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 CSP의 제조방법은
제 1 릴에 감겨진, 빔리드공정 완료한 CSP용 테이프와 제 2 릴에 감겨진 적층테이프를 접착수단에 의해 상기 CSP용 테이프와 상기 적층테이프를 접착시키면서 제 3 릴로 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 반도체칩의 에지본딩패드나 센터본딩패드에 상관없이 밀봉공정을 수행할 수 있어 양산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 CSP 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하도록 한다.
도 2는 본 발명에 의한 CSP 제조방법에 적용된 CSP의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 CSP의 제조방법에 적용된 적층테이프 접착장치를 나타낸 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 CSP는 감광성 테이프(19)의 개방부들(19a)에 노출된 도금층(17)에 솔더볼(40)이 안착되지 않고 적층테이프(50)가 감광성테이프(19)의 전면에 접착된 것을 제외하면, 도 1의 구조와 동일한 구조로 이루어져 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 적층테이프 접착장치는 제 1 릴(R1)에 감겨진, 빔리드본딩 완료한 테이프(10)와 제 2 릴(R3)에 감겨진 적층테이프(50)가 접착수단인 상, 하 롤러(61),(62)의 사이를 통과하면서 접착되며 이송되어 제 3 릴(R5)에 감겨지고, 밀봉수단(63)이 롤러(61),(62)와 릴(R5) 사이에 위치하며 밀봉용 봉지수지(30)를 테이프(10)에 떨어뜨리는 구조로 이루어져 있다.
이와 같이 구성된 접착장치를 이용한 CSP의 제조방법을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 솔더볼(17)이 접합되지 않고 또한 봉지수지(30)가 빔리드들(13)을 밀봉하지 않은 CSP용 테이프(10)를 제 1 릴(R1)에 감아 놓는다. 또한, 적층테이프(50)를 제 2 릴(R3)에 감아 놓는다.
이어서, 롤러(61),(62)를 이용하여 제 1, 2 릴(R1),(R3)에 각각 감겨진 테이프(10)와 적층테이프(50)를 상, 하로 놓고 롤러(61),(62) 사이로 고속 통과시키면서 압착한다. 이때, 적층테이프(50)가 솔더볼이 안착될 감광막(19)의 표면 전면에 접착되거나 빔리드 부위만 봉지수지를 떨어뜨릴 수 있도록 접착된다.
계속하여, 롤러(61),(62)의 사이로 통과시킨 후 테이프(10)의 정해진 영역, 즉 소정 영역에 밀봉수단(63)의 봉지수지(30)를 떨어뜨려 테이프(10)의 빔리드(13)를 봉지함과 아울러 CSP의 형상을 확보한다. 이와 아울러, 상기 테이프(10)가 제 3 릴(R5)에 감겨진다.
따라서, 본 발명은 봉지수지(30)를 고속으로 테이프(10)에 떨어 뜨려도 봉지수지(30)가 아래로 흘러내리는 것을 적층테이프(50)에 의해 차단하여 밀봉공정의 양산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 CSP 제조장치의 변형을 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 의한 CSP 제조장치를 나타낸 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 CSP 제조장치는 이송수단인 롤러(71),(72)와 제 5 릴(R7) 사이에 밀봉수단(63)이 위치하는 것을 제외하면 도 3의 구조와 동일한 구조로 이루어져 있다.
이와 같이 구성되는 CSP 제조장치를 이용한 CSP 제조방법을 설명하면, 먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 롤러(61),(62)를 통과한 테이프(10)를 제 3 릴(R5)에 감아 놓는다.
이어서, 상기 제 3 릴(R5)을 봉지수단(63)이 설치된 별도의 장소로 이송하고 나서 제 3 릴(R5)의 테이프(10)를 롤러(71),(72)의 사이로 통과시킨 후 테이프(10)의 정해진 영역, 즉 소정 영역에 밀봉수단(63)의 봉지수지(30)를 떨어뜨려 테이프(10)의 빔리드(13)를 봉지함과 아울러 CSP의 형상을 확보한다. 이와 아울러, 상기 테이프(10)가 제 4 릴(R7)에 감겨진다.
이후의 공정은 종래의 경우와 거의 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 CSP제조장치 및 그 제조방법은
CSP용 테이프와 적층테이프를 롤러 사이로 고속 통과시키면서 압착한 후, 밀봉용 봉지수리를 이용하여 CSP용 테이프의 빔리드들을 봉지하고 릴에 감거나 CSP용 테이프의 빔리드들을 봉지하지 않고 릴에 감는다.
따라서, 본 발명은 CSP의 밀봉공정을 고속으로 진행하여도 적층테이프에 의해 봉지수지의 낙하를 방지할 수 있어 반도체칩의 에지본딩패드나 센터본딩패드에 아무런 영향을 받지 않으며 테이프 릴투릴공급방식의 양산성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.

Claims (26)

  1. 빔리드본딩공정 완료한 CSP용 테이프를 감은 제 1 릴;
    적층테이프를 감은 제 2 릴;
    상기 CSP용 테이프와 상기 적층테이프를 접착시키면서 제 3 릴로 이송하는 접착수단; 그리고
    상기 접착수단과 상기 제 3 릴 사이의 소정 위치에 설치되어, 상기 이송되는 CSP용 테이프의 빔리드들을 보호하며 CSP의 형상을 확보하기 위해 상기 CSP용 테이프에 봉지수지를 떨어뜨리는 밀봉수단을 포함하는 CSP 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 접착수단이 상, 하 롤러들로 이루어진 것을 특징으로 하는 CSP 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 접착수단이 상기 CSP용 테이프의 감광막에 상기 적층테이프를 접착시키는 것을 특징으로 하는 CSP 제조장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 접착수단이 상기 CSP용 테이프의 감광막 전면에 상기 적층테이프를 접착시키는 것을 특징으로 하는 CSP 제조장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 접착수단이 상기 빔리드들의 영역만 봉지 가능하도록 상기 CSP용 테이프의 감광막에 상기 적층테이프를 접착하는 것을 특징으로 하는 CSP 제조장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 밀봉수단이 팬인(fan-in)타입 CSP용 테이프에 상기 봉지수지를 떨어뜨리는 것을 특징으로 하는 CSP 제조장치.
  7. 빔리드본딩공정 완료한 CSP용 테이프를 감은 제 1 릴;
    적층테이프를 감은 제 2 릴;
    상기 CSP용 테이프와 상기 적층테이프를 접착시키면서 제 3 릴로 이송하는 접착수단;
    상기 제 3 릴에 감겨진 상기 CSP용 테이프를 제 5 릴로 감도록 이송하는 이송수단; 그리고
    상기 이송수단과 상기 제 5 릴 사이에 설치되어, 상기 이송되는 CSP용 테이프의 빔리드들을 보호하며 CSP의 형상을 확보하기 위해 상기 CSP용 테이프에 봉지수지를 떨어뜨리는 밀봉수단을 포함하는 CSP 제조장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 접착수단이 상, 하 롤러들로 이루어진 것을 특징으로 하는 CSP 제조장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 접착수단이 상기 CSP용 테이프의 감광막에 상기 적층테이프를 접착시키는 것을 특징으로 하는 CSP 제조장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 접착수단이 상기 CSP용 테이프의 감광막 전면에 상기 적층테이프를 접착시키는 것을 특징으로 하는 CSP 제조장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 접착수단이 상기 빔리드들의 영역만 봉지 가능하도록 상기 CSP용 테이프의 감광막에 상기 적층테이프를 접착시키는 것을 특징으로 하는 CSP 제조장치.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 밀봉수단이 팬인(fan-in)타입 CSP용 테이프에 상기 봉지수지를 떨어뜨리는 것을 특징으로 하는 CSP 제조장치.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 이송수단이 상, 하 롤러들로 이루어진 것을 특징으로 하는 CSP 제조장치.
  14. 제 1 릴에 감겨진, 빔리드본딩공정 완료한 CSP용 테이프와 제 2 릴에 감겨진 적층테이프를 접착수단에 의해 상기 CSP용 테이프와 상기 적층테이프를 접착시키면서 제 3 릴로 이송하는 단계; 그리고
    상기 CSP용 테이프의 빔리드들을 보호하며 CSP의 형상을 확보하기 위해 상기 제 3 릴로 이송되는 도중에 밀봉수단의 밀봉수지를 상기 CSP용 테이프에 떨어뜨리는 단계를 포함하는 CSP 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 접착수단이 상, 하 롤러들로 이루어진 것을 특징으로 하는 CSP 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 접착수단이 상기 CSP용 테이프의 감광막에 상기 적층테이프를 접착시키는 것을 특징으로 하는 CSP 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 접착수단이 상기 CSP용 테이프의 감광막 전면에 상기 적층테이프를 접착시키는 것을 특징으로 하는 CSP 제조방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 접착수단이 상기 빔리드들의 영역만 봉지 가능하도록 상기 CSP용 테이프의 감광막에 상기 적층테이프를 접착시키는 것을 특징으로 하는 CSP 제조방법.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 밀봉수단이 팬인(fan-in)타입 CSP용 테이프에 상기 봉지수지를 떨어뜨리는 것을 특징으로 하는 CSP 제조방법.
  20. 제 1 릴에 감겨진, 빔리드본딩공정 완료한 CSP용 테이프와 제 2 릴에 감겨진 적층테이프를 접착수단에 의해 상기 CSP용 테이프와 상기 적층테이프를 접착시키면서 제 3 릴로 이송하는 단계;
    상기 제 3 릴에 감겨진 상기 CSP용 테이프를 제 5 릴로 감도록 이송하는 이송수단; 그리고
    상기 CSP용 테이프의 빔리드들을 보호하며 CSP의 형상을 확보하기 위해 상기 제 5 릴로 이송되는 도중에 밀봉수단의 밀봉수지를 상기 CSP용 테이프에 떨어뜨리는 단계를 포함하는 CSP 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 접착수단이 상, 하 롤러들로 이루어진 것을 특징으로 하는 CSP 제조방법.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 접착수단이 상기 CSP용 테이프의 감광막에 상기 적층테이프를 접착시키는 것을 특징으로 하는 CSP 제조방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 접착수단이 상기 CSP용 테이프의 감광막 전면에 상기 적층테이프를 접착시키는 것을 특징으로 하는 CSP 제조방법.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 접착수단이 상기 빔리드들의 영역만 봉지 가능하도록 상기 CSP용 테이프의 감광막에 상기 적층테이프를 접착시키는 것을 특징으로 하는 CSP 제조방법.
  25. 제 20 항에 있어서, 상기 밀봉수단이 팬인(fan-in)타입 CSP용 테이프에 상기 봉지수지를 떨어뜨리는 것을 특징으로 하는 CSP 제조방법.
  26. 제 20 항에 있어서, 상기 이송수단이 상, 하 롤러들로 이루어진 것을 특징으로 하는 CSP 제조방법.
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