KR100575588B1 - 커버 필름과 인캡슐레이션 복합 설비 - Google Patents

커버 필름과 인캡슐레이션 복합 설비 Download PDF

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Abstract

겔 상태의 에폭시 수지가 테이프의 윈도우를 통해 솔더볼 패드들이 형성된 테이프의 일면으로 유입되는 것을 방지하기 위한 커버 필름 공정과 반도체 칩과 빔리드들을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 인캡슐레이션 공정이 하나의 설비에서 이루어지도록 한다.
그러면, 설비가 차지하는 면적이 줄어들고, 테이프들이 삽입된 매거진의 로딩과 언로딩 작업을 1/2로 줄어들며, 작업자들의 이동 동선이 짧아진다.
커버 필름 공정, 인캡슐레이션 공정, 필름 공급 장치, 턴/오버 장치

Description

커버 필름과 인캡슐레이션 복합 설비{Merged equipment for cover film process and encapsulation process}
도 1은 본 발명에 의한 커버 필름·인캡슐레이션 복합 설비의 구조를 개념적으로 나타낸 개념도이고,
도 2는 본 발명에 의한 커버 필름·인캡슐레이션 복합 설비에서 커버 필름 공정이 진행된 상태의 테이프를 나타낸 단면도이며,
도 3은 본 발명에 의한 커버 필름·인캡슐레이션 복합 설비에서 인캡슐레이션 공정이 진행된 상태의 테이프를 나타낸 단면도이다.
본 발명은 커버 필름과 인캡슐레이션 복합 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 솔더볼 패드들이 형성된 테이프의 후면으로 에폭시 수지가 흘러드는 것을 방지하기 위해서 테이프의 후면을 필름으로 덮는 공정과, 반도체 칩 및 빔리드들을 에폭시 수지로 감싸는 인캡슐레이션 공정이 하나의 설비에서 진행되도록 하여 작업성을 향상시킨 커버 필름과 인캡슐레이션 복합 설비에 관한 것이다.
최근, 전자·정보기기의 메모리용량이 대용량화되어 감에 따라 DRAM 및 SRAM 과 같은 반도체 칩이 고집적화되고 반도체 칩의 사이즈는 점점 커지고 있다. 그럼에도 불구하고, 전자·정보기기의 소형화, 경량화의 추세에 따라 반도체 칩을 포장하는 패키지 기술은 경박단소화 및 고신뢰성이 요구되고 있는 실정이다.
또한, 전자·정보기기의 고기능화에 따라 반도체 칩 패키지의 하이핀(high pin)화가 진행되어 왔고 기존의 QFP(quad flat package)로서는 반도체 칩 사이즈를 그대로 유지하면서 반도체 칩의 하이핀 요구를 더 이상 충족시킬 수 없는 한계에 이르렀다.
그래서, 하이핀의 요구를 충족시키고 반도체 칩 사이즈가 작으면서 제조원가 낮은 BGA(Ball Grid Array) 패키지와 같은 표면실장형 반도체 칩 패키지가 개발되었으며, 최근에는 반도체 칩의 크기의 120％에 근접하는 칩 스케일 패키지 형태의 파인 피치 BGA(fine pitch BGA) 패키지가 개발되었다.
BGA 패키지의 제조과정을 간단하게 설명하면 다음과 같다.
빔리드들과 솔더볼 패드들이 형성된 테이프와 반도체 칩을 상호 부착하는 다이 어태치 공정을 진행한 후, 반도체 칩이 부착된 테이프를 캐필러리의 하부면으로 이동시킨다.
이어, 캐필러리를 테이프 쪽으로 하강시켜 빔리드들과 반도체 칩에 형성된 본딩패드들을 열압착하여 반도체 칩과 테이프를 전기적으로 연결시킨다.
이후, 빔리드 공정이 완료된 테이프를 커버 필름 설비로 이동시켜 반도체 칩이 부착된 면의 반대면, 즉 솔더볼 패드들이 형성된 테이프의 후면에 필름을 부착하여 빔리드들이 형성된 윈도우를 통해 에폭시 수지가 테이프의 후면으로 흘러 솔 더볼 패드들이 에폭시 수지에 의해 덮이는 것을 방지한다.
이와 같이 테이프의 후면에 필름이 부착되면 반도체 칩과 빔리드들을 외부환경으로부터 보호하기 위해서 테이프를 인캡슐레이션 설비로 이송시키고, 반도체 칩이 부착된 테이프의 상부면에 겔상태의 에폭시 수지를 분사하여 반도체 칩과 빔리드들을 감싼다.
이때, 테이프의 후면에 부착된 필름에 의해 빔리드들이 형성된 윈도우들이 폐쇄되기 때문에 테이프의 상부면에 도포되는 겔상태의 에폭시 수지가 테이프의 하부면으로 유입되지 못한다.
인캡슐레이션 공정이 완료되면, 테이프 하부면에 부착된 필름을 제거한 다음에 솔더볼 패드들 각각에 솔더볼들을 안착시키는 솔더볼 안착공정을 진행하고, 테이프를 일정 크기로 각각 절단하여 BGA 패키지를 개별화시킨다.
그러나, 테이프의 후면에 필름을 부착시키는 커버 필름 공정과 BGA 패키지의 외관을 형성하는 인캡슐레이션 공정이 각기 다른 설비에서 이루어지기 때문에 불필요한 작업, 예를 들어 중복되는 로딩, 언로딩 작업의 수가 증가된다.
또한, 커버 필름 공정이 진행되는 설비와 인캡슐레이션 공정을 진행하는 설비들 각각이 차지하는 면적이 크고 작업자들의 이동 동선이 길어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 로딩, 언로딩 작업을 1/2로 절감시키는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 커버 필름 공정이 진행되는 설비와 인캡슐레이션 공정이 진행되는 설비가 차지하는 면적을 감소시키고 작업자들의 이동 동선을 짧게 하여 작업성을 향상시키는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해 질 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 커버 필름·인캡슐레이션 복합설비는 빔리드 본딩 공정이 완료된 테이프들이 복수개 삽입된 매거진이 놓여지는 로더와, 솔더볼 패드들이 형성된 테이프의 일면으로 에폭시 수지가 유입되는 것을 방지하기 위해 테이프의 일면을 필름으로 덮고 반도체 칩이 접착된 테이프의 이면이 위를 향하도록 테이프를 뒤집어주는 필름 도포 장치와, 필름 도포 장치에 의해 위를 향하는 반도체 칩과 빔리드들을 보호하기 위해 에폭시 수지로 반도체 칩과 빔리드들을 감싸는 인캡슐레이션 장치 및 인캡슐레이션 공정이 완료된 테이프를 삽입하기 위한 매거진이 놓여지는 언로더를 포함한다.
일예로, 필름 도포 장치는 로더의 후단에 설치되며 테이프의 일면이 위를 향하도록 놓여지고 테이프를 소정의 장소까지 이송시키는 이동 스테이지와, 필름이 감겨진 릴(reel)과 테이프의 일면에 접촉되어 릴에 감겨진 필름을 테이프의 일면에 부착시키는 필름 부착 롤러를 구비하며 이송 스테이지의 상부면에 설치되는 필름 공급부 및 이동 스테이지와 인캡슐레이션 장치 사이에 설치되는 몸체와 몸체에 설치되며 모터에 의해서 소정각도로 회동하는 로봇 암 및 이동 스테이지와 마주보는 로봇 암의 하부면에 형성되어 테이프를 진공으로 흡착하는 픽업부로 구성되어 테이프를 뒤집어 주는 턴/오버 장치로 구성된다.
한편, 인캡슐레이션 장치는 턴/오버 장치의 후단에 설치되어 턴/오버된 테이프가 놓여지고 인캡슐레이션 공정이 완료된 테이프를 언로더까지 이송시키는 컨베이어, 컨베이어의 상부에 설치되며 겔 상태의 에폭시 수지를 테이프의 상부면에 분사해 주는 에폭시 분사 노즐로 구성된다.
이하, 본 발명에 의한 커버 필름과 인캡슐레이션 복합 설비의 구조를 첨부된 도면 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 커버 필름·인캡슐레이션 복합 설비는 도 1에 도시된 바와 같이 빔리드 공정이 완료된 테이프들(도 2 참조; 100)이 복수개 적재된 매거진이 놓여지는 로더(10)와, 테이프(130)의 후면에 필름(110)을 부착하는 부분인 필름 도포 장치(11)와, 반도체 칩(120과 빔리드들(135)을 보호하기 위해 에폭시 수지로 이들을 감싸는 인캡슐레이션 장치(15) 및 인캡슐레이션 공정이 완료된 테이프들(도 3 참조;100)이 매거진에 적재되는 언로더(60)로 구성된다.
여기서, 필름 도포 장치(11)는 테이프(130)가 놓여지고 테이프(130)를 소정의 장소까지 이송시키는 이동 스테이지(20)와, 필름(110)을 공급하고 테이프(130)의 후면에 필름(110)을 부착시키는 필름 공급부(30) 및 필름 공급부(30)의 후단에 설치되며 인캡슐레이션 공정을 진행하기 위해서 반도체 칩(120)이 부착된 면이 위를 향하도록 테이프(130)를 뒤집어 주는 턴/오버 장치(40)로 구성된다.
여기서, 필름 공급부(30)는 테이프(130)의 후면에 부착될 필름(110)이 감겨 진 릴(reel; 31), 테이프(130)의 후면과 접촉되어 릴(31)에 감겨진 필름(110)을 테이프(130)의 후면에 부착시키는 필름 부착 롤러(33) 및 릴(31)과 필름 부착 롤러(33) 사이에 설치되어 필름(110)이 쳐지는 것을 방지하기 위한 보조 롤러(35)로 구성된다.
그리고, 턴/오버 장치(40)는 이동 스테이지(20)와 인캡슐레이션 장치(15) 사이에 설치되는 몸체(41)와, 몸체(41)에 설치되며 모터(미도시)에 의해서 180°회동하는 로봇 암(43) 및 이동 스테이지(20)와 마주보는 로봇 암(43)의 하부면에 형성되어 테이프(130)를 진공으로 흡착하는 픽업부(45)로 구성된다.
한편, 인캡슐레이션 장치(15)는 턴/오버된 테이프(100; 도 3 참조)가 놓여지고 테이프(130)를 언로더까지 이송시키는 컨베이어(55)와, 컨베이어(55)의 상부에 설치되며 겔 상태의 에폭시 수지를 테이프의 상부면에 분사해 주는 에폭시 분사 노즐(50)로 구성된다.
본 발명에 의한 커버 필름과 인캡슐레이션 복합 설비를 적용하여 BGA 패키지를 제조하는 과정에 대해 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 테이프(130)의 상부면 중앙부와 본딩패드(1125)들이 형성된 반도체 칩(120)의 하부면 중앙부를 정합시킨 상태에서 접착제(140)를 개재하여 테이프(130)와 반도체 칩(120)을 부착하는 다이 어태치 공정을 진행한다.
도 2와 도 3을 참조하여 반도체 칩(120)과 테이프(130)의 구조에 대해서 개략적으로 살펴보면, 반도체 칩(120)의 가장자리에 본딩패드들(125)이 형성된다. 그리고, 테이프(130)에는 빔리드들(135)과 본딩패드들(125)을 얼라인시키기 위한 윈 도우들(133)이 본딩패드들(125)과 대응되는 부분에 형성되고, 반도체 칩(120)이 부착되지 않는 테이프(130)의 하부면에는 외부에서 인가된 전기적 신호를 반도체 칩(120)에 전달하는 도전성 패턴들(미도시)이 형성되며, 도전성 패턴들의 단부에는 솔더볼 패드들(미도시)이 형성된다.
상술한 빔리드들(135)은 도전성 패턴들 중 윈도우(133)를 통해 테이프(130)의 외부로 노출되고 반도체 칩(120)의 본딩패드들(125)과 본딩되는 부분을 의미한다.
테이프(130)의 가장자리에 설치된 미설명 부호 150은 공정을 진행하는 동안 얇은 테이프(130)가 휘어지는 것을 방지하기 위한 금속재질의 프레임이고, 155는 테이프(130)와 프레임(150)을 부착시키는 접착제이다.
앞에서 설명한 바와 같이 반도체 칩(120)과 테이프(130)가 접착되는 다이 어태치 공정이 완료되면, 테이프(130)를 캐필러리(capillary)(미도시)의 하측으로 이동시킨 다음 빔리드들(135) 중 어느 하나와 캐필러리를 정합시키고 캐필러리를 하강시키는 과정을 여러번 반복하면서 빔리드들(135)을 각각의 대응하는 본딩패드들(125)과 열압착시키는 빔리드 본딩공정을 진행한다.
이후, 도 2에 도시된 것과 같이 빔리드 본딩 공정이 완료된 테이프들(100)이 복수개 적재되어 있는 매거진을 본 발명에 의한 커버 필름·인캡슐레이션 복합설비로 이송시켜 로더(10)에 올려놓는다.
이와 같이 매거진이 로딩되면 로더(10)에 설치된 푸시 바(미도시)가 매거진에 적재된 테이프들(100)을 하나씩 필름 도포 장치(11) 쪽으로 밀어 빔리드 본딩 공정이 완료된 테이프(130)를 이송 스테이지(20)의 상부면에 올려놓게 된다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이 테이프(130) 중 도전성 패턴들과 솔더볼 패드들이 형성된 하부면이 위로 향하게 된다.
그리고, 테이프(130)의 하부면에 필름(110)을 도포하는 공정이 진행되는 동안 이송 스테이지(20)에서 테이프(130)가 유동되는 것을 방지하기 위해 이송 스테이지(20)는 테이프(130)를 진공으로 흡착한다.
이와 같이 테이프(130)가 이송 스테이지(20)에 진공으로 흡착되면 이송 스테이지(20)는 턴/오버 장치(40) 쪽으로 이동하게 되는데, 이때 테이프(130)와 접촉되는 필름 부착 롤러(33)는 필름(110)을 소정의 압력으로 가압하여 테이프(130)의 후면에 필름(110)을 부착하게 된다.
필름(110)이 테이프(130)의 하부면을 커버하면 빔리드들(135)을 외부로 노출시키기 위한 윈도우(133)의 일면이 폐쇄된다.
한편, 커버 필름 공정이 완료되면, 턴/오버 장치(40)의 로봇 암(43)의 픽업부(45)에 진공을 발생시켜 필름(110)이 부착된 테이프(130)의 하부면을 진공으로 흡착한 후에 모터를 구동시켜 로봇 암(43)을 필름 도포 장치(11)에서 인캡슐레이션 장치(15)로 180°회전시켜 픽업부(45)에 흡착된 테이프(130)를 인캡슐레이션 장치(15)의 컨베이어(55)에 올려놓는다.
이때, 로봇 암(43)이 180°회전하게 되면 도 1에 도시된 바와 같이 필름 도포 장치(11)에서는 하부면이 위를 향하던 테이프(130)가 인캡슐레이션 장치(15)로 옮겨지면서 도 3에 도시된 바와 같이 반도체 칩(120)이 부착된 테이프(130)의 상부 면이 위를 향하게 되어 테이프(130)가 뒤집힌다.
한편, 인캡슐레이션 장치(15)의 컨베이어(55)에 테이프(130)가 놓여지면 반도체 칩(120)과 빔리드들(135)을 외부환경으로부터 보호하기 위해서 테이프(100)의 상부면에 소정량의 에폭시 수지를 분사시켜 반도체 칩(120)과 빔리드들(135)을 에폭시 수지로 감싸고 에폭시 수지를 경화시켜 몰딩물(160)을 형성하고, 컨베이어(55)를 구동시켜 몰딩물(160)이 형성된 테이프(130)를 언로딩부에 형성된 매거진에 차례대로 적층시킨다.
이때, 테이프(130)의 하부면이 필름에 의해 덮여져 윈도우의 일면을 폐쇄하고 있기 때문에 겔상태의 에폭시 수지가 테이프(130)의 상부면에 분사되어도 솔더볼 패드들이 형성된 테이프(130)의 하부면으로 유입되지 못한다.
인캡슐레이션 공정이 완료되면, 몰딩물(160)이 작업대의 상부면과 접촉되도록 테이프(130)를 뒤집은 후에 필름(110)을 제거하고, 각 솔더볼 패드들에 솔더볼들(미도시)을 안착시켜 BGA 패키지(100)를 제조한다.
이상에서 설명한 바와 같이 커버 필름 공정과 인캡슐레이션 공정이 하나의 설비에서 이루어지면 설비가 차지하는 면적이 줄어들 뿐만 아니라 테이프들이 삽입된 매거진의 로딩과 언로딩을 한번만 하면 되기 때문에 불필요한 작업이 줄어들며, 작업자들의 이동 동선이 줄어드는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 소정부분에 본딩패드들이 형성된 반도체 칩과 본딩패드들과 대응되는 부분에 윈도우들이 형성되어 빔리드들이 노출되고 일면에 도전성 패턴들과 솔더볼 패드들이 형성된 테이프가 접착제에 의해 접착된 후에, 상기 본딩패드들과 상기 빔리드들이 본딩된 상기 테이프들이 복수개 삽입된 매거진이 로딩되는 로더;
    상기 테이프에서 상기 솔더볼 패드들이 형성된 일면으로 에폭시 수지가 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 테이프의 일면에 필름을 부착시키고, 상기 반도체 칩이 접착된 상기 테이프의 이면이 위를 향하도록 상기 테이프를 뒤집어주는 필름 도포 장치;
    상기 필름 도포 장치에 의해 위로 향하는 상기 반도체 칩과 상기 빔리드들을 보호하기 위해 상기 에폭시 수지로 상기 반도체 칩과 상기 빔리드들을 감싸는 인캡슐레이션 장치; 및
    인캡슐레이션 공정이 완료된 상기 테이프를 삽입하기 위한 매거진이 놓여지는 언로더를 포함하는 것을 특징으로 하는 커버 필름과 인캡슐레이션 복합 설비.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 필름 도포 장치는
    상기 로더의 후단에 설치되며, 상기 테이프의 일면이 위를 향하도록 놓여지고 상기 테이프를 소정의 장소까지 이송시키는 이동 스테이지;
    상기 이송 스테이지의 상부에 설치되며, 필름이 감겨진 릴(reel)과, 상기 테이프의 일면에 접촉되어 상기 릴에 감겨진 상기 필름을 상기 테이프의 일면에 부착시키는 필름 부착 롤러를 구비한 필름 공급부; 및
    상기 이동 스테이지와 상기 인캡슐레이션 장치 사이에 설치되는 몸체, 상기 몸체에 설치되며 모터에 의해서 소정각도로 회동하는 로봇 암 및 상기 이동 스테이지와 마주보는 로봇 암의 하부면에 형성되어 상기 테이프를 진공으로 흡착하는 픽업부로 구성되어 상기 테이프를 뒤집어 주는 턴/오버 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 커버 필름과 인캡슐레이션 복합 설비.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 인캡슐레이션 장치는
    상기 턴/오버 장치의 후단에 설치되어 턴/오버된 상기 테이프가 놓여지고 인캡슐레이션 공정이 완료된 상기 테이프를 언로더까지 이송시키는 컨베이어;
    상기 컨베이어의 상부에 설치되며 겔 상태의 상기 에폭시 수지를 상기 테이프의 상부면에 분사해 주는 에폭시 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 커버 필름과 인캡슐레이션 복합 설비.
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