KR100543510B1 - 반도체 패키지의 싱귤레이션 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칩 스케일(Chip scale)로 제조되는 반도체 패키지에 대한 싱귤레이션 방법에 관한 것이다.

본 발명은 X-Y축에 대한 1차 커팅과 스트립 테스트 후 재차 X-Y축에 대한 2차 커팅을 수행하는 방식으로 싱귤레이션 공정을 수행하여 반도체 패키지의 평면형상을 정사각형 형태로 제조할 수 있도록 함으로써, 하나의 스트립상에 보다 많은 수량의 패키지 유니트를 배열시킬 수 있으며, 이에 따라 반도체 패키지의 전체적인 생산성 향상을 도모할 수 있도록 하는 한편, 1대의 장비 내에서 1차 커팅, 스트립 테스트, 2차 커팅을 모두 수행할 수 있도록 함으로써, 공정상의 효율화를 도모할 수 있으며, 또 기존의 모따기 장비를 제거하고 기존의 X-Y축 커팅장비를 그대로 활용할 수 있으므로 장비의 구입 및 구성과 관련한 비용 절감의 효과를 기대할 수 있도록 한 반도체 패키지의 싱귤레이션 방법을 제공한다.

반도체 패키지, 칩 스케일, 싱귤레이션, 스트립 테스트, 정사각형 패키지

Description

반도체 패키지의 싱귤레이션 방법{Singulation method of semiconductor package}

도 1은 본 발명에 따른 싱귤레이션 방법의 공정순서를 보여주는 개략도

도 2는 본 발명에 따른 싱귤레이션 방법에 의해 제조된 반도체 패키지를 보여주는 평면도 및 저면도

도 3은 종래 싱귤레이션 방법의 공정순서를 보여주는 개략도

도 4는 종래 싱귤레이션 방법에 의해 제조된 반도체 패키지를 보여주는 평면도 및 저면도

도 5는 일반적인 반도체 패키지의 내부구조를 보여주는 단면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 칩탑재판 11 : 리드

12 : 리드프레임 13 : 반도체칩

14 : 와이어 15 : 몰딩수지

16 : 타이바 17 : 반도체 패키지 영역

18a,18b : 펀치 19 : 하형

20 : 상형

본 발명은 칩 스케일(Chip scale)로 제조되는 반도체 패키지에 대한 싱귤레이션 방법에 관한 것이다.

특히, X-Y축에 대한 두차례의 커팅공정을 통해 반도체 패키지의 평면형상을 정사각형 형태로 제조할 수 있는 싱귤레이션 방법을 제공함으로써, 하나의 스트립상에 보다 많은 수량의 패키지 유니트를 배열시킬 수 있고 1대의 장비 내에서 싱귤레이션 및 스트립 테스트를 모두 수행할 수 있어 작업의 생산성 향상 및 공정의 효율성 향상을 기대할 수 있으며, 또 기존의 장비를 그대로 활용할 수 있어 비용 절감의 효과도 기대할 수 있는 반도체 패키지의 싱귤레이션 방법에 관한 것이다.

현재의 반도체 패키지는 PDA, MP3, 휴대폰 등과 같은 전자기기의 소형화 추세에 따라 점차 경박단소화로 제조되고 있으며, 리드프레임, 인쇄회로기판, 회로필름 등과 같은 여러가지 형태의 기판을 이용하면서 기본적인 칩부착공정, 와이어본딩공정, 몰딩공정 등을 거쳐 여러가지 형태로 설계 제작되고 있다.

최근에는 위와 같은 반도체 패키지의 경박단소화를 실현하고 단위 생산성을 높이기 위하여 리드프레임을 이용한 반도체 패키지 중 칩 스케일 크기로 제조되는 반도체 패키지가 제공되고 있다.

이러한 칩 스케일 크기의 반도체 패키지에 대한 구조 및 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

도 5에 도시한 바와 같이, 먼저 반도체 패키지 영역이 매트릭스 배열로 이루어진 리드프레임을 제공하되, 각 반도체 패키지 영역의 칩탑재판(10)과 각 리드(11) 저면이 각각 식각 처리된 구조의 리드프레임(12)을 제공하게 된다.

이어서, 상기 칩탑재판(10)에 반도체칩(13)을 부착하고, 반도체칩(13)의 본딩패드와 리드(11) 간을 와이어(14)로 본딩하는 공정을 진행하게 된다.

다음으로, 반도체칩(13), 와이어(14), 리드(11) 및 칩탑재판(10)의 상면에 걸쳐서 몰딩수지(15)로 몰딩하는 공정을 진행하게 된다.

이때, 상기 칩탑재판(10)의 저면과 각 리드(11)의 저면 및 외측면이 열방출효과를 크게 얻기 위하여 외부로 노출된다.

한편, 상기 리드프레임(12)상에 조성되어 있는 반도체 패키지 영역, 즉 칩탑재판(10)은 각 모서리가 타이바(16)에 의해 리드프레임측과 연결되어 있으며, 몰딩공정 후에는 타이바(16)의 저면 또한 외부로 노출된다.

이렇게 몰딩공정이 완료된 후에는 낱개 단위의 반도체 패키지로 만들기 위하여 싱귤레이션(singulation)하는 공정을 수행하게 된다.

계속해서, 종래의 싱귤레이션 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 3에 도시한 바와 같이, 먼저 반도체 패키지의 코너부분을 제외하고, X축 및 Y축을 따라 1차 커팅하는 공정을 진행하게 된다.

이때, 1차 커팅은 각 리드(11)에 대하여 이루짐에 따라 각 리드(11)는 서로 분리된 상태가 되어, 결국 반도체칩(13)으로부터의 전기적 신호가 독립적으로 이루어질 수 있는 상태가 된다.

물론, 상기 1차 커팅이 종료된 상태에서도 각 반도체 패키지는 코너부분이 타이바에 의해 리드프레임(12)상에 일체로 연결된 상태이기 때문에 리드프레임(12)에 매트릭스 배열을 이루며 계속 붙어 있는 상태가 된다.

다음으로, 반도체 패키지의 전기적인 신호 교환이 올바르게 이루어지는지를 시험하는 스트립 테스트(strip test)를 진행하게 되는 바, 리드프레임(12)에 매트릭스 배열을 이루며 계속 붙어 있는 다수의 반도체 패키지에 대하여 동시에 진행하게 된다.

즉, 각 반도체 패키지의 리드(11)들을 스트립 테스트를 위한 장비(미도시)에 접속시켜서 반도체칩(13)으로부터 전기적인 신호가 정상적으로 인출되는지를 테스트하게 된다.

다음으로, 상기 반도체 패키지의 코너부분을 커팅하는 2차 커팅 공정을 진행하게 되는데, 이때에는 반도체 패키지의 코너부분을 모따기 형태로 커팅하게 된다.

따라서, 상기 반도체 패키지는 리드프레임(12)으로부터 개개의 패키지 유니트로 분리되고 후속공정을 거친 후 제품화된다.

이렇게 제품화된 반도체 패키지는, 도 4에 도시한 바와 같이, 각 모서리 부분이 모따기 형태로 성형된 형상을 갖게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 싱귤레이션 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

스트립 테스트 후 실시하는 2차 커팅시 모따기 커팅을 위한 툴이 갖는 제원때문에 스트립상에서 서로 이웃하는 패키지 유니트 사이에 충분한 공간(툴이 작업을 할 수 있는 공간)을 확보해야 하고, 이로 인해 하나의 스트립상에 패키지 유니 트를 조밀하게 배열할 수 없는 단점, 즉 하나의 스트립 단위에 불필요한 공간(패키지 유니트 사이의 공간들)이 많아지면서 많은 수의 패키지 유니트를 배열시킬 수 없는 단점이 있다.

또한, 1차 커팅을 완료한 스트립을 스트립 테스트 및 2차 커팅을 위하여 모따기 커팅을 위한 장비측으로 옮겨야 하는 과정을 필요로 하므로 공정의 효율성 측면에서 불리한 단점이 있다.

또한, 싱귤레이션 공정을 위하여 X-Y축 커팅장비와 모따기 커팅장비를 모두 갖추어야 하므로 장비의 전체적인 구성면에서 볼 때 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, X-Y축에 대한 1차 커팅과 스트립 테스트 후 재차 X-Y축에 대한 2차 커팅을 수행하는 방식으로 싱귤레이션 공정을 수행하여 반도체 패키지의 평면형상을 정사각형 형태로 제조할 수 있도록 함으로써, 하나의 스트립상에 보다 많은 수량의 패키지 유니트를 배열시킬 수 있으며, 이에 따라 반도체 패키지의 전체적인 생산성 향상을 도모할 수 있도록 한 싱귤레이션 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 1대의 장비 내에서 1차 커팅, 스트립 테스트, 2차 커팅을 모두 수행할 수 있는 싱귤레이션 방법을 제공함으로써, 공정상의 효율화를 도모할 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 기존의 모따기 장비를 제거하고 기존의 X-Y축 커팅장비를 그대로 활용할 수 있으므로 장비의 구입 및 구성과 관련한 비용 절감의 효과를 기대할 수 있도록 한 싱귤레이션 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 패키지의 싱귤레이션 방법에 있어서, 몰딩 공정 후 반도체 패키지 영역의 코너부분을 제외한 리드 부분을 X축 및 Y축을 따라 커팅하는 1차 커팅단계와, 상기 1차 커팅에 의해 리드들이 리드프레임으로부터 분리된 상태에서 리드프레임상에서 매트릭스 배열을 유지하고 있는 각 패키지 유니트에 대한 스트립 테스트를 수행하는 단계와, 스트립 테스트 후 반도체 패키지 영역의 코너부분을 포함한 리드의 돌출부분을 영역에 맞게 X축 및 Y축을 따라 2차 커팅하여 정사각형의 평면형상을 갖는 반도체 패키지로 싱귤레이션하는 2차 커팅단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 1차 커팅단계는 반도체 패키지 영역으로부터 리드가 여분의 길이를 갖도록 하기 위하여 영역 경계선에서 일정한 거리를 두고 커팅하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 1차 커팅단계, 스트립 테스트 및 2차 커팅단계는 모두 1대의 장비상에서 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 싱귤레이션 방법의 공정순서를 보여주는 개략 도이고, 도 2는 본 발명에 따른 싱귤레이션 방법에 의해 제조된 반도체 패키지를 보여주는 평면도 및 저면도이다.

본 발명은 기존의 반도체 패키지(모서리가 모따기 형태로 된 패키지)와 달리 정사각형의 평면 형상을 갖는 반도체 패키지를 제조함에 있어서, 싱귤레이션 방법을 새롭게 적용한 점에 주안점이 있다.

상술한 바와 같이, 다수의 반도체 패키지 영역(17)이 매트릭스 배열로 형성된 리드프레임(12)을 이용하여 칩 스케일의 패키지를 제조함에 있어서, 각 반도체 패키지 영역(17)의 칩탑재판(10)에 반도체칩(13)을 부착하는 공정과, 반도체칩(13)의 본딩패드와 리드프레임(12)의 리드(11) 간을 와이어(14)로 본딩하는 공정과, 상기 반도체칩(13)과 와이어(14), 칩탑재판(10) 및 리드(11)의 상면을 몰딩수지(15)로 몰딩하는 공정을 진행한 다음, 개개의 반도체 패키지로 싱귤레이션하는 공정을 진행하게 된다.

이때, 상기 몰딩 공정을 마친 후에도 각 리드(11)는 리드프레임(12)상에 계속 일체로 연결된 상태이고, 칩탑재판(10) 또한 타이바(16)에 의하여 리드프레임(12)측과 연결된 상태가 된다.

한편, 상기 몰딩 공정을 마친 후 상태를 보면, 도 2 또는 도 5에 도시한 바와 같이, 각 반도체 패키지의 칩탑재판(10) 저면과 각 리드(11)의 저면이 외부로 노출된 상태가 된다.

여기서, 상기와 같이 몰딩 공정을 마친 후에 진행되는 본 발명의 싱귤레이션 공정에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 리드프레임(12)상에 매트릭스 배열된 각 반도체 패키지의 모서리 부분, 즉 리드프레임(12)에서 연장되어 칩탑재판(10)까지 연결되는 타이바(16)를 포함하는 부분을 제외하고, 반도체 패키지 영역(17)에 몰딩되어 있는 몰딩수지(15)의 사방 측면으로 노출되면서 리드프레임(12)측과 일체로 연결된 리드(11)를 X축 및 Y축을 따라 차례로 펀치(18a)로 커팅하는 1차 커팅단계(Iso-cut)를 진행하게 된다.

보다 상세하게는, 커팅장비의 하형(19)에 반도체 패키지의 몰딩수지(15)면을 안착시킨 다음, 상형(20)에 승하강 가능하게 위치된 펀치(18a)를 하강시켜 상기 리드(11)를 1차 커팅하게 된다.

이때, 상기 몰딩수지(15)의 사방 측면으로 노출된 각 리드(11)를 몰딩수지(15)의 사방 끝단라인, 즉 반도체 패키지 영역(17)의 경계라인을 따라 커팅할 수 있으며, 좀더 바람직하게는 반도체 패키지 영역(17)으로부터 리드(11)가 여분의 길이를 가질 수 있도록 영역 경계선에서 일정한 거리를 두고 커팅하는 것이 좋다.

그 이유는 후술하는 바와 같이, 반도체 패키지 영역(17)의 경계라인에 딱맞게 커팅을 하게 되면, 1차 커팅 및 2차 커팅이 수행되는 동안 몰딩수지(15)의 수지 벽면에 펀치(18a),(18b)가 두차례에 걸쳐 접촉하면서 수지벽면을 훼손 또는 손상시킬 수 있으므로 이러한 몰딩수지의 보호차원에서 위와 같이 1차 커팅시에는 약간 떨어뜨린 상태에서 커팅을 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 1차 커팅시 반도체 패키지 영역으로부터 여분을 두고 커팅을 진행함에 따라 1차 커팅 후 남아있는 모서리 부분의 영역을 좀더 넓게 확보할 수 있으므로 스트립 테스트시 리드프레임상의 반도체 패키지 지지상태를 좀더 견고하게 유지할 수 있는 잇점도 있다.

이때, 상기 리드프레임상에 매트릭스 배열된 각각의 반도체 패키지들은 타이바를 포함하고 있는 모서리 부분에 의해 리드프레임측에 계속 붙어 있는 상태가 된다.

다음으로, 각 반도체 패키지가 매트릭스 배열된 상기 리드프레임(12)을 장비 내의 스트립 테스트 영역에 안착시키되, 여분의 길이를 가지면서 독립적으로 분리된 각 리드(11)가 스트립 테스트 장비의 접속단자에 접촉되게 한다.

계속해서, 상기 스트립 테스트 영역에서 각 반도체 패키지의 리드(11)를 통하여 그 내부의 반도체칩(13)으로부터 전기적인 신호가 정상적으로 인출되는지를 시험하게 된다.

다음 공정으로서, 리드프레임(12)에 매트릭스 배열을 이루고 있는 각 반도체 패키지를 개개의 단위로 싱귤레이션하는 2차 커팅공정을 진행하게 된다.

즉, 상기 여분의 길이로 돌출된 각 리드(11)와 1차 커팅시 남아있던 모서리 부분에 대해 X축 및 Y축 방향을 따라 펀치(18b)로 커팅하는 2차 커팅을 진행하게 된다.

이때, 상기 2차 커팅을 수행하는 커팅 장비는 1차 커팅시 사용하였던 것과 동일한 커팅 장비를 사용할 수 있는데, 즉 펀치의 위치만 X축 및 Y축 방향으로 변경해주면 하나의 커팅 장비에서 1차 및 2차 커팅 공정이 모두 진행될 수 있다.

1차 커팅과 2차 커팅 사이에 수행되는 스트립 테스트 또한 위의 커팅 장비와 연계적으로 세팅되어 있는 동일한 장비 내에서 진행될 수 있다.

따라서, 기존에는 1차 및 2차 커팅 장비를 서로 다른 장비로 적용하였지만, 본 발명에서는 동일한 커팅 장비에서 1차 및 2차 커팅이 이루어져 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같이 2차 커팅이 종료되면 개개 단위의 반도체 패키지로 싱귤레이션되어 제품화되는 바, 이렇게 제품화된 각 반도체 패키지는, 도 2에 도시한 바와 같이, 정사각형의 평면형상을 갖게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 X-Y축에 대한 1차 커팅, 스트립 테스트, X-Y축에 대한 2차 커팅을 수행하는 방식으로 싱귤레이션 공정을 수행하여 반도체 패키지의 평면형상을 정사각형 형태로 제조할 수 있는 싱귤레이션 방법을 제공함으로써, 하나의 스트립상에 보다 많은 수량의 패키지 유니트를 배열시킬 수 있으며, 이에 따라 반도체 패키지의 전체적인 생산성 향상을 도모할 수 있는 장점이 있고, 또한 1대의 장비 내에서 1차 커팅, 스트립 테스트, 2차 커팅을 모두 수행할 수 있어 공정상의 효율화를 도모할 수 있는 장점이 있으며, 또한 기존의 모따기 장비를 제거하고 기존의 X-Y축 커팅장비를 그대로 활용할 수 있어 장비의 구입 및 구성과 관련한 비용 절감의 효과를 기대할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 몰딩 공정 후 반도체 패키지 영역(17)의 코너부분을 제외한 리드(11) 부분을 X축 및 Y축을 따라 커팅하는 1차 커팅단계와, 상기 1차 커팅에 의해 리드(11)들이 리드프레임(12)으로부터 분리된 상태에서 리드프레임(12)상에서 매트릭스 배열을 유지하고 있는 각 패키지 유니트에 대한 스트립 테스트를 수행하는 단계와, 스트립 테스트 후 반도체 패키지 영역(17)의 코너부분을 포함한 리드(11)의 돌출부분을 영역에 맞게 X축 및 Y축을 따라 2차 커팅하여 정사각형의 평면형상을 갖는 반도체 패키지로 싱귤레이션하는 2차 커팅단계를 포함하는 반도체 패키지의 싱귤레이션 방법에 있어서,

   상기 1차 커팅단계는 반도체 패키지 영역(17)으로부터 리드(11)가 여분의 길이를 갖도록 하기 위하여 영역 경계선에서 일정한 거리를 두고 커팅하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 싱귤레이션 방법.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 1차 커팅단계, 스트립 테스트 및 2차 커팅단계는 모두 1대의 장비상에서 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 싱귤레이션 방법.

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