KR100537057B1 - 칩 분리용 홀더 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 테이프가 부착된 웨이퍼로부터 반도체 칩을 분리시킬 때 사용되는 다이 본딩 장치의 칩 분리용 홀더 어셈블리에 관한 것으로서, 웨이퍼의 특정 반도체 칩의 밑면과 접촉되는 복수의 플런저 핀, 그 플런저 핀이 고정되는 핀 고정구멍이 형성된 플런저 핀 홀더, 및 플런저 핀 홀더가 삽입되어 플런저 핀이 삽입되는 핀 삽입구멍과 진공 흡착력을 인가하기 위한 복수의 흡입구멍이 형성된 홀더 커버를 구비한 홀더 어셈블리로서, 반도체 칩의 종류와 크기에 따라 플런저 핀이 여러 위치의 핀 고정구멍에 삽입될 수 있도록 핀 고정구멍이 방사형으로 배치되도록 하고, 홀더 커버가 그 핀 고정구멍 위치에 대응되는 위치에 형성된 핀 삽입구멍을 포함하도록 하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 종래의 홀더 어셈블리가 단일 반도체 칩에 대하여만 사용될 수 있던 것과는 달리 하나의 홀더 어셈블리로 종류나 크기가 다른 여러 가지 반도체 칩에 대하여 사용될 수 있기 때문에, 고가의 홀더 제작 비용의 절감되어 제품에 대한 원가를 절감시킬 수 있고, 교체작업에 소요되던 시간이 대폭 감소하고 칩 손상에 대한 잠재요인과 상태 변화를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

칩 분리용 홀더 어셈블리{Holder assembly for separating chip}
본 발명은 테이프가 부착된 웨이퍼로부터 반도체 칩을 분리시킬 때 사용되는 다이 본딩 장치의 칩 분리용 홀더 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 여러 종류와 크기의 반도체 칩 분리에 적용될 수 있는 칩 분리용 홀더 어셈블리에 관한 것이다.
일반적인 반도체 칩 패키지의 제조 공정에는 다이 본딩(die bonding) 공정이라는 공정이 있다. 이 다이 본딩 공정은 EDS(Electrical Die Sorting) 검사를 거쳐 전기적으로 양호한 칩과 불량한 칩이 구별되게 표시된 웨이퍼에서 양호한 칩을 분리하여 리드프레임에 부착시키는 공정을 말한다. 웨이퍼에서 분리된 개별 반도체 칩을 다이(die)라고 하기 때문에 다이 어태치(die attach) 공정이라고도 한다.
도 1은 일반적인 다이 본딩 장치의 구조의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 다이 본딩 공정에 사용되는 장치는 웨이퍼(10)에서 반도체 칩(11)을 집어 올려 반도체 칩의 상태를 정렬하는 스테이지(52)로 그리고 그 스테이지로부터 정렬된 반도체 칩(11)을 본딩하고자 하는 리드프레임(55)까지 이송하여 주는 칩 이송부(51)와 다이 본딩에 필요한 하중을 가해서 리드프레임(55)과 반도체 칩(11)을 붙여주는 본드 헤드(bond head;53), 및 리드프레임(55)을 원하는 위치로 이동시키는 리드프레임 이송부(54)를 구비하고 있다. 칩 이송부(51)는 진공 흡입력의 힘에 의해 반도체 칩(11)을 집어 올리는 픽커(58,59)와 이것의 이동을 위한 홈(49)으로 구성되어 있다. 여기서, 56은 위치 보정 카메라이다.
그런데, 소정의 집적회로가 형성된 웨이퍼는 그 취급의 용이성을 고려하여 밑면에 폴리이미드 재질의 테이프가 부착된 상태로 취급된다. 이 폴리이미드 테이프가 부착된 상태로 웨이퍼를 개별 반도체 칩으로 절단하는 소잉(sawing)공정으로부터 다이 본딩 공정까지 진행하게 된다. 다이 본딩 장치는 반도체 칩을 리드프레임에 부착하기 위해서 개별 반도체 칩을 집어 올릴 때 이 폴리이미드 테이프로부터의 분리가 필요하게 된다.
도 2는 종래 기술에 의한 칩 분리용 홀더 어셈블리(holder assembly)를 나타낸 사시도이다.
도 2를 참조하면, 밑면에 폴리이미드 테이프(13)가 부착된 웨이퍼로부터 반도체 칩(11)을 분리하는 작업은 픽커(picker;58)와 칩 분리용 홀더 어셈블리(40)의 유기적인 동작에 의해 이루어진다. 칩 분리용 홀더 어셈블리(40)가 웨이퍼 밑면에 부착된 폴리이미드 테이프(13)를 진공 흡입력에 의해 밑으로 잡아당김과 동시에 플런저 핀(41)이 반도체 칩(11)을 밀어 올린다. 이 상태에서 픽커(58)는 진공 흡입력에 의해 반도체 칩(11)을 흡착하여 이송하게 된다. 도면부호 12는 불량 칩으로서 마킹(marking)되어 있다.
도 3a는 도 2의 칩 분리용 홀더 어셈블리의 플런저 핀 홀더에 플런저 핀이 결합되어 있는 상태도이고, 도 3b는 도 2의 칩 분리용 홀더 어셈블리의 홀더 커버에 플런저 핀이 돌출되어 있는 상태도이다.
도 3a와 도 3b를 참조하면, 칩 분리용 홀더 어셈블리(40)는 플런저 핀 홀더(plunger pin holder;42)와 홀더 커버(holder cover;43) 및 플런저 핀(plunger pin;41)으로 이루어진다. 플런저 핀 홀더(42)는 웨이퍼(10)의 하부에서 분리시킬 반도체 칩(11)의 밑면을 밀어 올리는 복수의 플런저 핀(41)이 삽입되는 핀 고정구멍(44)이 형성되어 있고, 홀더 커버(43)는 상부면에 진공 흡입력을 위한 복수의 흡입구멍(45)과 플런저 핀(41)이 삽입되도록 그에 대응되는 위치에 핀 삽입구멍(46)이 형성되어 있다.
그런데, 이와 같은 현재의 칩 분리용 홀더 어셈블리는 플런저 핀 홀더와 홀더 커버가 하나의 반도체 칩에 대해서만 적용될 수 있도록 플런저 핀의 위치, 핀 삽입구멍의 위치, 및 흡입구멍이 형성되어 있다. 즉, 특정한 반도체 칩의 분리를 위해서는 그에 맞는 구조를 갖는 특정한 칩 분리용 홀더 어셈블리만이 사용될 수 있었다.
따라서, 다이 본딩 장치는 적용되는 반도체 칩의 종류와 형태가 변화되면 사용되고 있던 칩 분리용 홀더 어셈블리를 그 반도체 칩에 맞는 것으로 교체해 주기 위하여 모든 종류와 형태의 반도체 칩에 해당되는 칩 분리용 홀더 어셈블리를 구비하고 있어야 했다.
그러나, 최근의 반도체 칩의 종류 및 형태가 다양화되어 가고 있는 실정에 있어서 고가의 칩 분리용 홀더 어셈블리가 특정한 하나의 반도체 칩에 대해서만 적용될 수 있다는 것은 원가상승의 요인이 될 수밖에 없다. 새로운 반도체 칩이 개발되면 그에 적용될 수 있는 홀더 어셈블리를 준비해야 하고, 사용되던 반도체 칩이 단종되면 그에 적용된 홀더 어셈블리는 더 이상 사용될 수 없기 때문이다.
또한, 칩 분리용 홀더 어셈블리의 교체 작업은 핀 삽입구멍의 간격 차이로 플런저 핀 홀더와 홀더 커버의 형태와 구성이 달라지기 때문에 홀더 어셈블리 전체에 대해 이루어져야 한다. 이에 따라, 설치 상태를 새로운 홀더 어셈블리에 적합하도록 다이 본딩 장치를 조정해주어야 하는 복잡성 때문에 품질불량이 발생될 수 있는 잠재요인을 갖고 있으며 교체에 따른 시간 손실이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 다양한 종류와 크기의 반도체 칩에 통합적으로 적용될 수 있는 다이 본딩 장치의 칩 분리용 홀더 어셈블리를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칩 분리용 홀더 어셈블리는 웨이퍼의 특정 반도체 칩의 밑면과 접촉되는 복수의 플런저 핀, 그 플런저 핀이 고정되는 핀 고정구멍이 형성된 플런저 핀 홀더, 및 플런저 핀 홀더가 삽입되어 플런저 핀이 삽입되는 핀 삽입구멍과 진공 흡착력을 인가하기 위한 복수의 흡입구멍이 형성된 홀더 커버를 구비한 홀더 어셈블리로서, 반도체 칩의 종류와 크기에 따라 플런저 핀이 여러 위치의 핀 고정구멍에 삽입될 수 있도록 핀 고정구멍이 방사형으로 배치되도록 하고, 홀더 커버가 그 핀 고정구멍 위치에 대응되는 위치에 형성된 핀 삽입구멍을 포함하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 칩 분리용 홀더 어셈블리를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 4는 본 발명에 의한 홀더 어셈블리의 분리 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 홀더 어셈블리의 플런저 핀 홀더를 나타낸 평면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 홀더 어셈블리의 홀더 커버를 나타낸 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 홀더 어셈블리(20)는 크게 플런저 핀(21)과 플런저 핀 홀더(22) 및 홀더 커버(23)로 이루어진다.
플런저 핀 홀더(22)는 상부의 중간부분에서 양쪽이 파여진 원통형의 핀 홀더 몸체(25)와 그 각각의 파여진 부분에 위치하도록 조임수단(27)으로 핀 홀더 몸체(25)에 결합되어 있는 두 개의 핀 고정블럭(24)으로 구분된다. 핀 홀더 몸체(25)와 핀 고정블럭(24)은 각각 복수의 홈을 갖고 있어서 결합될 때 플런저 핀(21)이 삽입되는 핀 고정구멍(28)을 형성한다. 핀 고정블럭(24)은 핀 홀더 몸체(25)에 조임수단(27)으로 체결되어 플런저 핀(21)을 고정시키게 된다.
홀더 커버(23)는 플런저 핀 홀더(22)가 삽입되어 그 내부에서 수직으로 이동될 수 있도록 내부 공간이 형성된 원통 형상이다. 상면에는 복수의 핀 삽입구멍(31,32)과 흡입구멍(34)이 형성되어 있다.
여기서, 도 4와 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 홀더 어셈블리의 구성 요소인 플런저 핀 홀더와 홀더 커버를 상세히 살펴보기로 한다.
도 5를 참조하면, 플런저 핀 홀더(22)는 복수의 핀 고정구멍(28)이 그 배치된 형상이 "X"자 형상을 이루도록 형성되어 있다. 각각의 핀 고정구멍(28)은 중심에 대해 상하좌우로 대칭을 이루고 있다. 이 핀 고정구멍(28)은 가장자리쪽으로 갈수록 상하 대칭되는 핀 고정구멍(28)간의 거리(28a와 28b간의 거리)가 멀어지도록 되어 있다. 이 핀 고정구멍(28)의 형성위치는 크기와 종류가 다른 여러 가지 반도체 칩에 대한 적용을 고려하여 형성된 것이다. 핀 고정구멍(28)이 "X"자 형상으로 배열되어 있는 것은 반도체 칩의 크기가 증가되면 그 무게를 균형있게 분산시킬 수 있는 위치가 적은 크기의 칩의 경우보다 외각으로 배치되어야 하기 때문이다.
이 플런저 핀 홀더(22)는 반도체 칩의 크기가 변화될 경우에 그 반도체 칩을 밀어주기에 적합한 수와 위치에 맞도록 플런저 핀을 핀 고정구멍(28)에 설치하여 줄 수 있다. 즉, 핀 고정블럭(24)을 분리한 후 플런저 핀을 삽입하고 다시 핀 고정블럭(24)으로 고정시키기만 하면 여러 종류 또는 크기에 맞도록 플런저 핀 홀더(22)가 재구성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 홀더 커버(23)는 방사형으로 배치된 복수의 핀 삽입구멍(31,32)이 형성되어 있다. 이 핀 삽입구멍(31,32)들은 가로와 세로 방향으로 모두 형성되어 있으며, 이들 중에서 가로나 세로의 어느 하나의 방향에 배열된 것들은 플런저 핀 홀더에 형성된 핀 고정구멍(도 5의 28)의 위치에 대응되도록 형성되어 있다. 홀더 커버(23)를 플런저 핀이 결합된 도 5의 플런저 핀 홀더(22)에 결합시킬 때, 핀 고정구멍(28)이 핀 삽입구멍(31,32)들 중에서 어느 한 방향에 대해서만 일치되시키면 되므로 용이하게 결합이 이루어질 수 있다.
한편, 핀 삽입구멍(31,32)의 일부는 원형의 핀 삽입구멍(31)이고 나머지는 타원형의 핀 삽입구멍(32)이다. 원형의 핀 삽입구멍(31)은 하나의 플런저 핀이 삽입될 수 있는 것이며, 타원형의 핀 삽입구멍(32)은 위치가 다른 플런저 핀이 이 핀 삽입구멍 하나에 삽입될 수 있는 것이다.
그리고, 플런저 핀 홀더(23)의 상부에는 핀 삽입구멍(32)과 일치하지 않도록 방사형으로 복수의 흡입구멍(34)이 형성되어 있다. 그리고, 이 흡입구멍(34)들을 가로지르도록 형성된 홈(35)이 형성되어 있고, 이 홈(35)에 연결되어 미세한 홈(36)이 나이테와 같이 형성되어 있다. 흡입구멍(34)은 폴리이미드 테이프를 흡착하기 위한 진공을 인가하기 위한 것으로서, 이 흡입구멍(34)을 통하여 진공이 인가될 경우 흡입구멍을 가로지르는 홈(35)과 나이테 형태로 형성된 미세한 홈(36)에 의해 홀더 커버(23)의 상면 전체에 걸쳐 진공 흡입력이 작용하게 된다.
도 7은 본 발명에 의한 홀더 어셈블리를 이용하여 반도체 칩이 웨이퍼로부터 분리되는 상태를 나타낸 개략 단면도이다.
도 7을 참조하여 동작을 설명하면, 먼저 웨이퍼 아래에서 홀더 어셈블리가 상승하여 홀더 커버(23)가 웨이퍼(10) 밑면에 부착된 폴리이미드 테이프(13)에 접하게 된다. 이때 흡입구멍(34)을 통하여 진공 흡입력이 인가되어 폴리이미드 테이프(13)가 홀더 커버(23)에 흡착된다. 이 상태에서 플런저 핀 홀더(22)가 상승하여 그에 고정된 플런저 핀(21)으로 분리시킬 반도체 칩(11)의 하부 위치에서 밀어올린다. 플런저 핀(21)이 밀어올리는 곳을 제외한 다른 위치에 있는 폴리이미드 테이프는 홀더 커버(23)에 흡착되고 있는 상태이어서 반도체 칩(11)은 다른 반도체 칩에 영향을 주지 않고 폴리이미드 테이프(13)로부터 분리될 수 있다. 반도체 칩(11)이 분리되는 것과 거의 동시에 반도체 칩(11)의 상부로 이동된 픽커(58)가 진공 흡입력에 의해 반도체 칩(11)을 흡착하여 이동시키게 된다.
만일, 반도체 칩(11)의 크기가 작업이 진행되던 반도체 칩의 크기보다 크게되면, 플런저 핀 홀더(22)를 홀더 커버(23)로부터 분리하여 플런저 핀(21)을 원래 고정되어 있던 위치보다 외측에 형성된 핀 고정구멍(29)에 고정시키면 작업을 진행할 수 있다. 물론, 반도체 칩(11)의 크기가 적은 것을 경우에는 내측에 형성된 핀 고정구멍(28)에 고정시켜 작업을 진행할 수 있다.
본 발명에 의한 홀더 어셈블리는 위의 실시예에서 플런저 핀 홀더의 핀 고정구멍이 "X"자 형상으로 배치되어 있는 것을 설명하고 있으나 이에 국한되지 않는다. 즉, 반도체 칩의 종류나 크기를 고려하여 방사형으로 형성시켜 주는 범위 내에서 변형 실시가 가능하다.
이상과 같은 본 발명에 의한 홀더 어셈블리는 다품종 소량 생산 체제 전환이 용이하다. 종래의 홀더 어셈블리가 단일 반도체 칩에 대하여만 사용될 수 있던 것과는 달리 하나의 홀더 어셈블리로 종류나 크기가 다른 여러 가지 반도체 칩에 대하여 사용될 수 있다. 종래에 비해 많은 수의 홀더 어셈블리를 구비하고 있지 않아도 된다는 것이다. 이에 따라 고가의 홀더 어셈블리를 반도체 칩별로 준비하지 않아도 되기 때문에 고가의 홀더 제작 비용의 절감되어 제품에 대한 원가를 절감시킬 수 있다. 또한, 홀더 어셈블리 자체에 대한 교체 작업이 필요없이 플런저 핀의 위치만 변화시켜 주는 간단한 작업에 의해 적용되는 반도체 칩의 변화될 경우에 적용될 수 있다. 이에 의해 교체 작업에 소요되던 시간이 대폭 감소하고 칩 손상에 대한 잠재요인과 상태 변화를 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 다이 본딩 장치의 구조의 개략도,
도 2는 종래 기술에 의한 칩 분리용 플런저를 나타낸 사시도,
도 3a는 도 2의 칩 분리용 홀더 어셈블리의 플런저 핀 홀더에 플런저 핀이 결합되어 있는 상태도,
도 3b는 도 2의 칩 분리용 홀더 어셈블리의 홀더 커버에 플런저 핀이 돌출되어 있는 상태도,
도 4는 본 발명에 의한 홀더 어셈블리의 분리 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 홀더 어셈블리의 플런저 핀 홀더를 나타낸 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 홀더 어셈블리의 홀더 커버를 나타낸 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10; 웨이퍼 11; 양호 칩
12; 불량 칩 13; 폴리이미드 테이프
20; 홀더 어셈블리 21; 플런저 핀
22; 플런저 핀 홀더 23; 홀더 커버
24; 핀 고정블럭 25; 핀 홀더 몸체
28; 핀 고정구멍 31,32; 핀 삽입구멍
34; 흡입구멍

Claims (7)

  1. 웨이퍼의 특정 반도체 칩의 밑면과 접촉되는 복수의 플런저 핀, 상기 플런저 핀이 고정되는 핀 고정구멍이 형성된 플런저 핀 홀더, 및 상기 플런저 핀 홀더가 삽입되어 상기 플런저 핀이 삽입되는 핀 삽입구멍과 진공 흡착력을 인가하기 위한 복수의 흡입구멍이 형성된 홀더 커버를 구비한 홀더 어셈블리에 있어서, 상기 핀 고정구멍이 방사형으로 배치되어 있으며, 상기 홀더 커버가 상기 핀 고정구멍 위치에 대응되는 위치에 형성된 핀 삽입구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 홀더 어셈블리.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 핀 고정구멍은 "X" 자 형상으로 배치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 홀더 어셈블리.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 플런저 핀 홀더는 상기 핀 홀더 몸체와 그에 결합되어 상기 플런저 핀을 고정하는 핀 고정블럭을 포함하며 상기 핀 삽입구멍은 상기 핀 홀더 몸체와 상기 핀 고정블록의 결합에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 홀더 어셈블리.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 핀 고정블록은 2개이며 각각 독립적으로 상기 핀 홀더 몸체에 결합되는 것을 특징으로 하는 홀더 어셈블리.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 흡입 구멍은 방사형으로 배치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 홀더 어셈블리.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 홀더 커버는 상기 흡입구멍을 가로지르는 홈을 더 갖는 것을 특징으로 하는 홀더 어셈블리.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 홀더 커버는 상기 흡입구멍을 가로지르는 홈과 연결되어 형성된 나이테 형상의 홈을 더 갖는 것을 특징으로 하는 홀더 어셈블리.
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