KR100590198B1 - 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름 및 이를 이용한반도체 패키지 제조방법 - Google Patents

수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름 및 이를 이용한반도체 패키지 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 패키지 제조에 적용되는 웨이퍼 다이싱용 점착필름과 다이접착필름을 포함하는 다이싱 필름 및 이를 이용한 반도체 패키지 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 수축성 이형필름을 다이싱용 점착필름과 다이접착필름 사이에 삽입하여 반도체 다이 픽업시 웨이퍼 다이싱용 점착필름으로부터 다이접착필름과 다이를 쉽게 분리시킬 수 있는 다이싱 필름 및 이를 이용한 반도체 패키지 제조방법에 관한 것이다.
반도체, 패키지, 웨이퍼, 다이, 접착, 이형, 필름, 다이싱, 픽업

Description

수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름 및 이를 이용한 반도체 패키지 제조방법{DICING FILM HAVING SHRINKAGE FILM AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR PACKAGE USING THE DICING FILM}
도 1은 본 발명에 따른 수축성 이형필름과 결합된 다이접착필름의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조방법에서 다이싱 필름을 제작하는 단계(S101)를 세부적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 라미네이션 롤러를 사용하여 웨이퍼와 다이접착필름을 접착시키는 공정을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다이싱 공정을 나타내는 개략도이다.
도 7은 반도체칩 실장 공정을 나타내는 개략도이다.
도 8은 PCB 기판과 반도체 다이를 와이어 본딩하는 공정을 나타내는 개략도이다.
도 9는 반도체 다이를 몰딩하는 공정을 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 관한 부호의 설명>
1 : 다이싱 필름 2 : 폴리에틸렌 보호필름
3 : 다이접착필름 4 : 수축성 이형필름
5 : 점착층 6 : 다이싱용 점착필름
10 : 웨이퍼 11 : 다이
12a, 12b : 라미네이션 롤러 15 : 다이싱 블레이드
20 : PCB 기판 30 : 흡입 콜레트
40 : 실장위치제어 테이블 51 : 본딩 와이어
61 : 몰딩주형 62 : EMC 주입구
본 발명은 반도체 패키지 제조에 적용되는 웨이퍼 다이싱용 점착필름과 다이접착필름을 포함하는 다이싱 필름 및 이를 이용한 반도체 패키지 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 수축성 이형필름을 상기 웨이퍼 다이싱용 점착필름과 다이접착필름 사이에 삽입하여 반도체 다이 픽업시 웨이퍼 다이싱용 점착필름으로부터 다이접착필름과 다이를 쉽게 분리시킬 수 있는 다이싱 필름 및 이를 이용한 반도체 패키지 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 집적회로는 작고 얇은 실리콘칩에 지나지 않지만 그 안에는 수만개 내지 천만개이상의 전자부품들(트랜지스터, 다이오드, 저항, 캐패시터)이 들어있다. 이러한 전자부품들이 서로 정확하게 연결되어 논리게이트와 기억소자 역할을 하게 되는 것이다.
실리콘칩으로서의 반도체 집적회로(IC)는 실리콘 단결정을 통해 만들어지고 수백μm의 두께로 절단되어 한쪽면을 거울같이 연마한 실리콘 웨이퍼를 통해 제조된다.
실리콘 웨이퍼를 통해 반도체를 제조하기 위하여 실리콘 웨이퍼를 일정한 형태의 다이로 절삭하는 공정이 필요한데, 이를 다이싱이라 한다. 이와 같은 다이싱 공정중에 웨이퍼는 흔들리지 않게 유지되어야 하는데, 이 때 웨이퍼 고정을 위하여 사용되는 재료가 다이싱 필름이다.
일반적인 다이싱 필름의 경우 아크릴계 점착층이 도포되어 있는 폴리올레핀계 점착시트를 다이싱용 점착필름으로 사용하고, 폴리이미드계 또는 에폭시계 접착 필름을 다이접착필름으로 사용한다.
이와 같이 반도체 패키지 제조공정에 있어서 사용되는 다이싱 필름은 제조되는 반도체 패키지의 품질을 높이기 위하여, 다음과 같은 요건을 갖추어야 한다. 먼저, 다이싱 필름은 다이싱 공정이 진행되는 동안 다이를 안전하게 지지할 수 있어야 한다. 다음으로, 다이싱 필름은 픽업공정시 다이 및 다이접착필름을 쉽게 박리시킬 수 있고, 픽업 후 다이싱용 점착필름의 점착 성분이 다이접착필름의 후면에 잔존하지 않도록 제조되어야 한다.
이를 위하여 다이싱 필름의 접착력은 외부의 일정 파라미터에 따라 달라진다. 여기서의 외부 파라미터는 열, 압력, 빛 등이 될 수 있어서, 이에 따라 다이싱 필름은 가열박리성, 감압성, 감광성의 물질로 구성된다. 종래의 반도체 패키지 공 정은 다이싱 필름의 가열박리성 및 감광성 특성을 이용하여 다이 및 다이접착필름을 분리시키기 위하여 일반적으로 다이싱 필름에 자외선을 조사하거나 열처리를 수행하였다.
그러나, 이와 같은 열처리나 자외선 조사로는 종래의 다이접착필름과 다이싱용 점착필름 사이의 잔존 접착력으로 인하여 다이싱용 점착필름으로부터 다이 및 다이접착필름을 완전하게 분리시킬 수 없는 문제점이 있었다. 이 경우, 다이의 픽업 후에도 웨이퍼 표면의 이물질이 완전히 제거될 수 없는 문제점이 또한 있었다.
나아가, 자외선 조사에 의한 박리의 경우, 자외선 조사장치의 사용에 따라 반도체 패키지 제조공정이 복잡해진다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 폴리올레핀계 다이싱용 점착필름과 다이접착필름의 2개층으로 이루어진 다이싱 필름에 수축성 이형필름을 추가하여 웨이퍼 다이싱 후 픽업공정시 다이싱용 점착필름으로부터 다이 및 다이접착필름의 분리를 용이하게 하고 다이접착필름의 후면에 점착물이 잔류하는 것을 방지할 수 있는 다이싱 필름 및 이를 이용하여 반도체 패키지를 제작하는 반도체 패키지 제조방법을 제공하는 것이다.
이를 위하여 본 발명에 따른 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름은 반도체 웨이퍼 다이싱시 반도체 다이를 고정시키는 다이싱 필름에 있어서, 가열할 경우 수축하는 재료로 구성된 수축성 이형필름(4), 수축성 이형필름(4)의 일면에 코팅된 다이접착필름(3), 및 점착층(5)을 통하여 수축성 이형필름(4)의 타면에 결합되는 다이싱용 점착필름(6)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 수축성 이형필름(4)의 재료는 열을 가하면 수축하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN)중 하나로 구성되는 것이 바람직하다.
그리고 다이접착필름(3)의 상면에 폴리에틸렌 보호필름(2)을 더 포함하는 것이 바람직하고, 다이접착필름(3)은 두께가 10μm∼175μm의 범위내인 것이 바람직하다.
나아가, 다이접착필름(3)은 폴리이미드계 접착제 또는 에폭시계 접착제로 구성되는 것이 바람직하고, 다이싱용 점착필름(6)은 폴리올리핀계 점착제로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 수축성 이형필름(4)과 다이싱용 점착필름(6)의 접착력이 수축성 이형필름(4)과 다이접착필름(3)의 접착력보다 더 큰 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 반도체 패키지 제조방법은 반도체 패키지 제조방법에 있어서, 수축성 이형필름(4)의 일면에 다이접착필름(3)을 코팅시키고, 다이접착필름(3)의 상면에 폴리에틸렌 보호필름(2)을 적층시키며, 수축성 이형필름(4)의 타면에 다이싱용 점착필름(6)상에 형성된 점착층(5)을 통해 결합시켜 다이싱 필름(1)을 제작하는 단계(S101), 폴리에틸렌 보호필름(2)을 박리하는 단계(S102), 제작된 다이싱 필름(1)을 웨이퍼(10)면에 접착하는 단계(S103), 웨이퍼(10)를 다이싱하는 단계(S104), 다이싱된 웨이퍼(10)를 수세하는 단계(S105), 수세된 웨이퍼(10)를 건조하는 단계(S106), 및 다이(11)와 다이접착필름(3)을 픽업하는 단계(S107)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 수축성 이형필름(4)을 구성하는 물질은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN)중 하나로 구성되는 것이 바람직하다.
그리고 다이싱 필름(1)을 제작하는 단계(S101)는 수축성 이형필름(4)에 자외선 조사에 의하여 다이접착필름(3)과 수축성 이형필름(4) 사이의 접착력을 제어하는 것이 바람직하다.
다이싱 필름(1)을 웨이퍼(10)면에 접착하는 단계(S103)는 70℃∼180℃로 가열된 라미네이션 롤러(12a, 12b)로 웨이퍼(10)와 다이싱 필름(1) 사이를 압착하는 것이 바람직하다.
또한, 웨이퍼를 건조하는 단계(S106)는 웨이퍼 세척 후 110℃∼200℃ 범위의 열을 가하는 것이 바람직하다.
덧붙여, 다이(11)와 다이접착필름(3)을 픽업하는 단계(S107) 이후에 픽업된 다이(11)와 다이접착필름(3)을 PCB 기판(20)상에 실장시키는 단계(S108), 및 실장된 다이(11)를 100℃∼250℃ 범위의 온도와 0.5MPa∼5MPa 범위의 압력을 가하여 PCB 기판(20)상에 본딩하는 단계(S109)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 그밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름 및 그에 따 른 반도체 패키지 제조방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 수축성 이형필름과 결합된 다이접착필름의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 다이접착필름(3)은 일면에 수축성 이형필름(4) 위에 코팅되고, 타면에 폴리에틸렌(PE) 보호필름(2)이 적층된다.
다이접착필름(3)은 다이와의 소정의 접착력을 갖도록 폴리이미드계 접착제 또는 에폭시계 접착제로 구성되는 것이 바람직하다. 다이접착필름(3)으로 사용되는 폴리이미드계 접착제 또는 에폭시계 접착제는 세계 반도체 표준기구인 JEDEC/IPC에서 정한 표준규격을 만족하는 것으로 평가되었다.
그리고 수축성 이형필름(4)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN)로 구성된다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN)는 열을 받으면 수축하는 재료이다.
수축성 이형필름(4)위에 다이접착필름(3)을 코팅시키기 위하여 수축성 이형필름(4)상에 소정의 피치와 양으로 필름재료를 토출할 수 있는 코터를 사용한다. 코터에 의하여, 수축성 이형필름(4)상에는 180μm 이하의 두께, 보다 바람직하게는 10μm∼175μm 사이의 두께로 다이접착필름(3)이 코팅된다. 만약, 다이접착필름(3)의 두께가 10μm이하인 경우에는 다이를 PCB기판상에 접착시킨 후 다이를 지지하는 강도가 떨어질 수 있는 반면, 다이접착필름(3)의 두께가 175μm 이상인 경우에는 제작되는 반도체 패키지의 크기가 커질 수 있다. 따라서, 다이접착필름(3)의 두께 는 상기한 범위내인 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 아직 이형처리가 되어있지 않은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN)로 구성된 수축성 이형필름(4)의 이면에 점착층(5)이 형성되어 있는 다이싱용 점착필름(6)을 부착시킨다. 다이싱용 점착필름(6)은 폴리올레핀계(PO) 필름으로 구성된다.
결과적으로, 다이싱 필름(1)은 다이싱용 점착필름(6), 점착층(5), 수축성 이형필름(4), 다이접착필름(3), 폴리에틸렌 보호필름(2)이 바닥으로부터 순차적으로 적층된 필름들로 구성된다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조방법의 순서도이고, 도 4는 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조방법에서 다이싱 필름을 제작하는 단계(S101)를 세부적으로 나타낸 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 패키지의 제조를 위해서 먼저 다이싱 필름(1)을 제작한다(S101). 여기에서, 다이싱 필름(1)을 제작하는 단계(S101)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 세부적으로 3회의 결합단계로 구성된다.
먼저, 수축성 이형필름(4)의 일면에 다이접착필름(3)을 코팅시킨다(S101a).
코팅시에는 다이접착필름(3)이 10μm∼175μm범위내의 두께를 갖도록 코터의 선속도 및 토출량을 조절한다. 이 때, 코팅되는 다이접착필름(3)의 두께가 코팅되는 폭 방향으로 일정하도록 하기 위하여, 립패드 사이의 간격이 균일하게 조절되어야 한다.
액체 상태의 코팅액으로 구성된 다이접착필름(3)은 수축성 이형필름(4) 상에서 필름의 형태로 만들기 위해 가열되며, 가열공정이 끝난 다이접착필름(3)은 완전 경화상태가 아닌 B-stage 상태를 유지하기 위해 자외선 조사(UV curing)공정이 실시된다. 여기서, B-stage 상태라 함은 열경화성 수지가 초기반응단계의 A-stage 상태가 지나면 가열로서 연화하지만, 용융하지 않고, 용제에 팽윤하지만, 용해하지 않는 상태를 말한다. 따라서, 자외선 조사량을 조절함으로써 반응상태의 정도를 조절할 수 있고, 상기한 연화 또는 팽윤의 정도에 따라 다이접착필름(3)과 수축성 이형필름(4)과의 사이에 접착력을 조절할 수 있다.
이와 같이 조절된 다이접착필름(3)과 수축성 이형필름(4) 사이의 접착력은 자외선 조사를 마친 후 40∼150gf/cm로 유지되는 것이 바람직하며, 50∼120gf/cm로 유지되는 것이 보다 바람직하다. 여기에서, 접착력이 40gf/cm이상이 되어야 다이싱시 다이를 잡아줄 수 있는 최소한의 접착력을 유지할 수 있고, 접착력이 150gf/cm이하로 유지시켜주는 것이 다이싱용 점착필름(6)과 수축성 이형필름(4) 사이의 일반적인 접착력인 200gf/cm보다 낮아서 픽업공정시 다이 및 다이접착필름을 수축성 이형필름(4)으로부터 분리하여 픽업할 때 다이 및 다이접착필름만을 분리하기에 적합하게 된다.
다음으로, 다이접착필름(3)의 상면에 폴리에틸렌 보호필름(2)을 적층시킨다(S101b).
폴리에틸렌 보호필름(2)은 방습효과를 갖는 필름으로서, 이에 따라 다이접착필름(3)이 습기에 의하여 접착력이 떨어지는 것을 막을 수 있다. 또한, 폴리에틸렌 보호필름(2)은 이하 설명할 수축성 이형필름(4)면에 다이싱용 접착필름(6)을 결합시키는 공정에서 다이접착필름(3)을 접합압력으로부터 보호할 수 있도록 한다.
마지막으로, 수축성 이형필름(4)의 타면에 다이싱용 점착필름(6)상에 형성된 점착층(5)을 통하여 수축성 이형필름(4)과 다이싱용 점착필름(6)을 결합시킨다(S101c).
여기에서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN)로 구성된 수축성 이형필름(4)상에 폴리올레핀(PO)계의 필름인 다이싱용 점착필름(6)을 적층시킨다. 이 경우, 적층방식은 당업자에게 알려진 다양한 방식이 적용될 수 있고, 바람직하게는 적층시키기 위한 라미네이션 롤러에 의하여 압착된다.
상기한 수축성 이형필름(4)과 다이싱용 점착필름(6)의 결합공정 후 수축성 이형필름(4)과 다이싱용 점착필름(6) 사이의 접착력은 200gf/cm 이상으로 유지되어야 하며, 더 바람직하게는 250gf/cm 이상, 보다 더 바람직하게는 500gf/cm 이상이 바람직하다. 이와 같이 수축성 이형필름(4)과 다이싱용 점착필름(6) 사이의 접착력이 크게 유지되어야 다이싱시 다이를 강한 접착력으로 고정시킬 수 있다.
위와 같이 결합된 폴리에틸렌 보호필름(2), 다이접착필름(3), 및 수축성 이형필름(4)은 웨이퍼 다이싱을 위하여 다이싱용 점착필름(6)상의 점착층(5)에 적층되어 결합된다.
그 후, 상기의 공정을 통해 제작된 다이싱 필름(1)중 폴리에틸렌 보호필름(2)을 박리한다(S102). 이는 다이접착필름(3)을 외부로 노출시켜 다이접착 필름(3)과 반도체 웨이퍼를 접착시키기 위함이다.
이와 같이 외부로 노출된 다이접착필름(3)은 웨이퍼면에 접착된다(S103).
도 5는 라미네이션 롤러(12a, 12b)를 사용하여 웨이퍼(10)와 다이접착필름(3)을 접착시키는 공정을 나타내는 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 다이접착필름(3)과 웨이퍼(10)를 접착시키기 위하여 소정의 온도가 가해진 라미네이션 롤러(12a, 12b)는 다이접착필름(3)과 웨이퍼(10)를 압착시킨다. 각 라미네이션 롤러(12a, 12b)는 회전운동을 하기 위하여 그 중심이 회전축(13a, 13b)과 베어링(미도시) 연결되어 있다.
이 때, 라미네이션 롤러(12a, 12b)의 온도는 70℃∼180℃인 것이 바람직하고, 80℃∼160℃인 것이 보다 바람직하다. 라미네이션 롤러(12a, 12b)의 온도를 상기한 범위내로 조절하는 것은 반도체 웨이퍼를 크게 손상시키지 않으면서 접착력을 높일 수 있는 온도 범위이기 때문이다. 그리고 라미네이션 롤러의 이송속도는 다이접착필름(3)과 웨이퍼(10) 사이에 충분한 압착력을 가하기 위하여, 1∼5m/min인 것이 바람직하다.
결과적으로, 웨이퍼 후면 접착공정 후, 웨이퍼(10)와 다이접착필름(3), 수축성 이형필름(4), 점착층(5) 및 다이싱용 점착필름(6)이 차례로 적층된다.
다음으로, 웨이퍼를 일정한 크기로 절단하기 위하여 다이싱 블레이드로 웨이퍼를 다이싱한다(S104).
도 6은 본 발명에 따른 다이싱 공정을 나타내는 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 다이싱 필름(1)상에 부착된 웨이퍼(10)는 다이싱 블레이드(15)에 의하 여 복수의 가로 및 세로의 배열구조를 갖는 각각의 다이(11)로 절단된다. 여기에서, 블레이드날(16)에는 절삭성능 향상을 위하여 다이아몬드 칩이 박혀있다.
웨이퍼 다이싱에 의하여 웨이퍼면에는 절삭후 잔류물이 남게되고 이를 제거하기 위하여 웨이퍼를 수세한다(S105).
웨이퍼를 수세하는 단계에서는, 웨이퍼의 보다 정밀한 세척을 위하여 수세액이 담긴 수조에 반도체 웨이퍼(10)를 담그고 수세액에 초음파진동을 가함에 의하여 잔류물이 제거되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 수세된 웨이퍼(10)는 건조된다(S106). 건조공정의 경우 두 단계로 나누어 실시된다. 먼저, 수세가 끝난 표면에 드라이 에어를 주입하여 웨이퍼 표면에 잔류하는 수분을 보다 빨리 증발시키도록 한다.
다음으로, 웨이퍼(10)를 바람직하게 110℃∼200℃로 1∼5분간 가열하게 된다. 여기서, 110℃에 비하여 낮은 온도로 가열할 경우에는 수세 후 잔류 수분이 완전히 제거되지 않는 문제점이 있고, 200℃이상의 고온을 작용할 경우에는 고온의 열에 의하여 웨이퍼(10)와 다이접착필름(3) 사이의 접착력을 약화시킬 수 있는 문제점이 있었다. 상기와 같은 온도 범위로 열을 가하는 건조공정은 열에 의한 효과로 잔류수분을 제거할 뿐만 아니라, 웨이퍼(10)와 다이접착필름(3) 사이의 접착력을 강화시켜 주고 다이접착필름(3)내 실란올기의 탈수 및 축합반응을 진행시켜 수축성 이형필름(4)과 다이접착필름(3)사이의 계면에서 접착력을 약화시킨다. 여기서 탈수 축합 반응은 두 분자 사이에서 물이 빠지면서 새로운 분자로 형성되는 반응이다.
특히, 수축성 이형필름(4)으로 사용된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN) 필름은 열을 가할 경우 수축하는 필름으로 잘 알려져 있다. 이에 따라, 수축성 이형필름(4)은 가열 건조시 다이(11) 및 다이접착필름(3)층에 비해 큰 필름내의 압축응력으로 인하여 보다 높은 내적응력을 받게 된다.
이러한 현상은 열팽창계수(CTE)의 차이로 설명할 수 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN)로 구성된 수축성 이형필름(4)의 열팽창계수는 다이(11)의 열팽창계수에 비하여 크기 때문에 열을 가할 경우 상대적으로 수축성 이형필름(4)이 다이(11)에 비하여 열변형을 더 크게 일으키고, 이 경우 수축성 이형필름(4)에 압축응력이 상대적으로 더 크게 작용하여, 수축성 이형필름(4)이 휘게 된다. 이에 따라, 수축성 이형필름(4)과 다이접착필름(3) 사이의 접착면적이 줄어들어 그 사이의 접착력이 떨어지게 된다.
본 발명에 따른 상기의 가열 건조 공정을 통해 다이접착필름(3)과 수축성 이형필름(4) 사이의 접착력은 15gf/cm이하, 보다 바람직하게는 13gf/cm이하까지 떨어지게 된다.
이와 같이 다이접착필름(3)과 수축성 이형필름(4) 사이의 접착력이 떨어진 후, 다이(11) 및 다이접착필름(3)은 픽업되어(S107) 반도체 패키지 제작용 PCB 기판(20)상에 실장된다(S108).
도 7은 반도체칩 실장 공정을 나타내는 개략도이다. 도시된 바와 같이, 반도체칩을 픽업하기 위한 장치는 흡입콜레트(30)이다. 흡입콜레트(30)는 소정의 흡입 력을 가짐에 의하여 다이(11) 및 다이접착필름(3)을 흡입표면상에 부착한다. 이를 위하여 흡입콜레트(30)의 내부에는 공기를 흡입하여 다이(11)를 압착할 수 있도록 진공관(미도시)이 설치되어 있다.
상기 흡입콜레트(30)는 부착된 다이(11)를 PCB 기판(20)상의 소정의 실장위치에 실장하기 위하여, 가이드암(31)에 연결된다. 상기 가이드암(31)은 바람직하게는 도 7의 z축을 중심축으로 회전할 수 있고 z-y 또는 z-x평면에 대하여 직선운동을 할 수 있는 유동수단(미도시)과 결합된다.
반도체칩의 실장위치를 결정하기 위하여 또한 PCB 기판(20)을 도 7에 도시된 z축 방향을 중심으로 회전가능한 회전테이블(41), x-y평면상에서 x축, y축의 각각의 축방향으로 PCB 기판(20)을 이송시킬 수 있는 x축이송테이블(43)과 y축이송테이블(42)로 구성된 실장위치제어 테이블(40)을 바람직하게 포함할 수 있다.
상기한 x-y평면상의 직선운동과 회전운동을 하는 실장위치 제어를 위한 구성에 따라서, 반도체 다이(11)는 PCB 기판(20)의 소정의 x-y평면상의 위치에 실장될 수 있다.
PCB 기판 표면상에 다이를 실장한 후, 실장된 다이는 PCB 기판상에 소정의 온도의 열과 압력에 의하여 본딩된다(S109).
이와 같은 본딩공정은 다이(11)가 PCB 기판(20)상에 강하게 접착 및 고정되도록 다이접착필름(3)의 접착력을 높이기 위한 공정이다.
이와 같은 본딩공정에서는 다이접착필름(3)과 PCB 기판 사이에 소정의 압력과 온도의 열을 가한다. 본딩공정시, 다이접착필름(3)과 PCB 기판 사이에 0.5∼5초 동안 0.5∼5MPa의 압력과 100∼250℃의 온도의 열을 가하는 것이 바람직하다. 나아가, 0.5∼4초 동안 1∼4MPa의 압력 하에서 120∼200℃의 온도의 열을 가하는 것이 보다 바람직하다. 여기서, 온도가 100℃ 이하로 낮을 경우에는 접착력이 낮아질 수 있고 온도가 250℃ 이상으로 높을 경우에는 높은 열에 의하여 다이접착필름의 변형이 커질 수 있다. 또한, 압력이 0.5MPa 이하로 낮을 경우에는 일정한 접착력을 갖는 다이접착필름을 PCB 기판상에 접착할 수 있도록 충분히 압착할 수 없고 압력이 4MPa이상으로 높을 경우에는 다이에 형성된 회로패턴에 손상을 가할 수 있다.
이 후, 반도체 다이는 와이어 본딩된다(S110).
도 8은 PCB 기판과 반도체 다이를 와이어 본딩하는 공정을 나타내는 개략도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본딩 와이어(51)는 반도체 다이(11)와 이를 받쳐주는 PCB 기판(20)의 인너리드(52)를 연결하는 전도성 연결부재로서, 이에 따라 반도체 다이(11)와 인너리드(52)는 전기적으로 접속된다.
본딩 와이어(51)는 Au, Al, Cu중 적어도 하나의 재료를 가공하여 만들어진 가느다란 도선이다. 이와 같은 와이어 본딩은 전기 방전으로 와이어를 용융하여 연결시키기 위하여 볼을 형성하는 열압착법, 또는 초음파 용착기의 초음파 진동을 통하여 와이어를 연결하는 초음파용착법과 같은 용착법에 의하여 수행된다.
와이어 본딩후, 반도체 다이를 에폭시 몰드 컴파운드(EMC) 몰딩한다(S111).
도 9는 반도체 다이를 몰딩하는 공정을 나타내는 단면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 반도체 다이(11)를 몰딩하기 위하여 반도체 다이 주위로 원하는 몰딩형상을 갖는 몰딩주형(61)이 씌워진다.
몰딩주형(61)의 상부 일측에는 EMC를 주입하기 위한 통로인 EMC 주입구(62)가 형성되어 있다. 이에 따라, 소정의 온도로 가열된 EMC는 EMC 주입구(62)를 통하여 주입되고 몰딩주형(61)의 형상에 따라서 냉각, 고정된다. EMC가 어느 정도 냉각 및 고정되었을 경우, 몰딩주형(61)을 제거하고, EMC 주입구(62)에 형성된 잔여 EMC를 제거한다.
상기와 같이 단계 S101 내지 단계 S110들을 거쳐 반도체 패키지는 완성된다.
본 발명자는 본 발명에 따른 위의 각 단계와 관련된 여러 변수를 바꿔가면서 다음과 같은 조건에서 실험을 수행하였다.
하기의 실험에서 다이싱용 점착필름(6)으로는 폴리올레핀(PO)계 필름을 사용하였고, 수축성 이형필름(4)으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 또는 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN) 필름을 사용하여 실험을 수행하였다. 상기한 건조공정 이전의 다이접착필름(3)과 수축성 이형필름(4) 사이의 접착력은 대략 100gf/cm내외로 유지한 상태로 4회의 실험을 수행하였으며 본 발명의 조건을 만족하지 못한 비교예 1과 본 발명의 조건을 만족하는 실시예 1, 2, 3으로 실험조건을 나타낸 도표는 다음과 같다. 이 때, 본딩공정은 공통적으로 코어가 비스말레이미드 트리아진(Bismaleimide triazine) 수지로 구성된 PCB 기판위에 1.5MPa ,160℃조건으로 1.5초 동안 가열, 가압하여 수행되었다.
수축성 이형필름 다이접착필름의 두께(μm) 라미네이션 롤러 온도(℃) 건조공정의 가열온도(℃) 건조공정의 가열시간(분)
비교예 1 PET 필름 25 80 100 5
실시예 1 PET 필름 40 90 120 2
실시예 2 PET 필름 50 100 120 5
실시예 3 PEN 필름 50 100 120 5
[표 1]은 본 발명에 따른 실험조건을 비교예 1, 실시예 1, 2, 및 3에 대하여 나타낸 도표이다.
여기에서 비교예 1과 실시예 1, 실시예 2, 및 실시예 3의 차이는 본 발명의 방법에 따른 건조공정에서 가열한 온도가 비교예 1은 100℃였다는 것이고, 실시예 1, 2, 및 3은 120℃였다는 것이다.
건조공정의 가열시간이 본 발명에 영향을 미치는지를 알아보기 위하여 비교예 1, 실시예 2, 및 실시예 3은 5분동안 가열하였고, 실시예 1은 2분동안 가열하였다.
본 발명에 따른 범위내의 조건을 만족하는지에 관하여 다양한 실험수행을 하였다. 먼저, 수축성 이형필름(4)으로서 비교예 1, 실시예 1 및 실시예 2는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 사용하였고, 실시예 3은 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN)을 사용하였다.
그리고 다이접착필름(3)의 두께는 비교예 1의 경우 25μm이고, 실시예 1은 40μm이었으며, 실시예 2 및 실시예 3은 50μm였다.
위와 같은 실험조건에 따른 박리력 테스트의 결과는 다음과 같다. 결과치는 접착력의 강도를 측정하는 값으로서의 PS(Peel Strength)의 값으로 측정하였다.
다이와 다이접착필름 사이의 PS(gf/cm) 건조공정 이전의 다이접착필름과 수축성 이형필름 사이의 PS(gf/cm) 건조공정 이후의 다이접착필름과 수축성 이형필름 사이의 PS(gf/cm)
비교예 1 174 76 34
실시예 1 190 89 7
실시예 2 205 98 11
실시예 3 203 97 10
[표 2]는 상기 실험에 대하여 박리력의 결과를 측정한 값을 나타낸 도표이다.
[표 2]를 분석한 결과로서, 다른 실험 조건변수에 비하여 본 발명에 따른 건조공정의 온도에 따라서, 본 발명에서 요구하는 소정의 결과가 비교적 크게 달라진다는 것을 알 수 있었다.
[표 2]에 나타난 바와 같이, 비교예 1, 실시예 1, 2, 및 3의 경우에 다이(11)와 다이접착필름(3) 사이의 PS값은 본 발명에 따른 다이(11)와 다이접착필름(3) 사이의 PS값의 바람직한 조건인 150gf/cm∼300gf/cm의 범위내의 값으로 측정되었다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 다이접착필름(3)과 수축성 이형필름(4) 사이의 접착력이 건조공정 이후에 15gf/cm이하로 감소하여야 한다.
실험결과에 나타난 바와 같이, 비교예 1은 다이접착필름(3)과 수축성 이형필름(4) 사이의 PS값이 건조공정 이전에 76gf/cm에서 그 이후에 34gf/cm로 감소하였다. 이에 반하여, 실시예 1, 2 및 3은 건조공정 이전에 85gf/cm∼100gf/cm의 범위에서 건조공정 이후에는 대략 5gf/cm∼12gf/cm의 범위로 감소했다는 것을 알 수 있었다. 이에 따라, 비교예 1은 실시예 1, 2, 및 3과는 다르게 건조공정 이후에 다이 접착필름(3)과 수축성 이형필름(4) 사이의 PS값이 15gf/cm이하로 떨어지지 않았다. 이는 비교예 1이 본 발명의 바람직한 조건인 픽업시 다이접착필름(3)과 수축성 이형필름(4) 사이의 PS값이 15gf/cm를 만족하지 못한 반면, 본 발명에 따른 실시예는 이를 만족한다는 것을 의미한다.
[표 2]의 결과값에서 비교예 1의 경우에는 건조공정 이전에는 다이싱 공정시에 바람직한 다이접착필름(3)과 수축성 이형필름(4) 사이의 접착력인 50gf/cm∼120gf/cm의 범위에 해당하였으나, 건조공정 이후의 다이접착필름(3)과 수축성 이형필름(4) 사이의 접착력이 15gf/cm이하로 떨어지지 않는다는 것을 알 수 있었다. 반면에 실시예 1, 2, 및 실시예 3의 경우에는 건조공정 이전에 다이접착필름(3)과 수축성 이형필름(4) 사이의 접착력이 50∼120gf/cm의 범위에서 건조공정 이후에 접착력이 15gf/cm로 떨어졌다는 것을 알 수 있었다. 이를 통하여 건조공정의 가열온도가 본 발명에 따른 방법에 있어서 수축성 이형필름(4)과 다이접착필름(3) 사이의 접착력에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
결과적으로 본 발명에 따른 실시예에 의하여 수축성 이형필름(4)은 다이싱 공정시에는 다이접착필름(3)과의 접착력이 상대적으로 큰 반면, 픽업 공정시에는 다이접착필름(3)과의 접착력이 크게 줄어들었다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명에 따라 제작된 다이싱 필름을 사용할 경우 다이(11) 및 다이접착필름(3)을 용이하게 다이싱용 점착필름(6)으로부터 분리할 수 있다.
본 발명에 따른 다이싱 필름은 반도체 웨이퍼의 다이싱 공정시 웨이퍼와의 소정의 접착력으로 반도체 웨이퍼를 안정적으로 지지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다이싱 필름은 종래의 폴리올레핀계 다이싱용 점착필름과 다이접착필름 두 층으로 이루어진 다이싱 필름에 수축성 이형 필름을 추가하여 웨이퍼 다이싱 후 픽업공정시 다이싱용 점착필름으로부터 다이 및 다이접착필름의 분리를 용이하게 하고 다이접착필름의 후면에 점착물의 오염을 방지할 수 있다.
나아가, 수축성 이형필름의 가열박리성, 감광성, 감압성 특징을 이용하여 별도의 자외선 조사공정 없이도 다이 픽업시 다이의 분리를 용이하게 할 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (17)

  1. 반도체 웨이퍼 다이싱시 반도체 다이를 고정시키는 다이싱 필름에 있어서,
    가열할 경우 수축하는 재료로 구성된 수축성 이형필름(4);
    상기 수축성 이형필름(4)의 일면에 코팅된 다이접착필름(3); 및
    상기 수축성 이형필름(4)의 타면에 결합되는 다이싱용 점착필름(6);을 포함하는 것을 특징으로 하는 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름.
  2. 제 1항에 있어서, 다이싱용 점착필름(6)은 점착층(5)을 통하여 상기 수축성 이형필름(4)의 타면에 결합되는 것을 특징으로 하는 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 수축성 이형필름(4)의 재료는 열을 가하면 수축하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN)중 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 다이접착필름(3)의 상면에 보호필름(2)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 보호필름(2)은 폴리에틸렌으로 구성된 것을 특징으로 하는 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 다이접착필름(3)은 두께가 10μm∼175μm의 범위내인 것을 특징으로 하는 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 다이접착필름(3)은 폴리이미드계 접착제로 구성된 것을 특징으로 하는 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 다이접착필름(3)은 에폭시계 접착제로 구성된 것을 특징으로 하는 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 다이싱용 점착필름(6)은 폴리올리핀계 점착제로 구성된 것을 특징으로 하는 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 수축성 이형필름(4)과 상기 다이싱용 점착필름(6)의 접착력이 상기 수축성 이형필름(4)과 상기 다이접착필름(3)의 접착력보다 더 큰 것을 특징으로 하는 수축성 이형필름을 갖는 다이싱 필름.
  11. 반도체 패키지 제조방법에 있어서,
    수축성 이형필름(4)의 일면에 다이접착필름(3)을 코팅시키고, 상기 다이접착필름(3)의 상면에 폴리에틸렌 보호필름(2)을 적층시키며, 상기 수축성 이형필름(4)의 타면에 다이싱용 점착필름(6)상에 형성된 점착층(5)을 통해 결합시켜 다이싱 필름(1)을 제작하는 단계(S101);
    상기 폴리에틸렌 보호필름(2)을 박리하는 단계(S102);
    제작된 상기 다이싱 필름(1)을 웨이퍼(10)면에 접착하는 단계(S103);
    상기 웨이퍼(10)를 다이싱하는 단계(S104);
    다이싱된 상기 웨이퍼(10)를 수세하는 단계(S105);
    수세된 상기 웨이퍼(10)를 건조하는 단계(S106); 및
    다이(11)와 상기 다이접착필름(3)을 픽업하는 단계(S107);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 수축성 이형필름(4)을 구성하는 물질은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN)중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 다이싱 필름(1)을 제작하는 단계(S101)는 상기 수축성 이형필름(4)에 자외선을 조사함에 의하여 상기 다이접착필름(3)과 상기 수축성 이형필름(4) 사이의 접착력을 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조방법.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 다이싱 필름(1)을 상기 웨이퍼(10)면에 접착하는 단 계(S103)는 70℃∼180℃로 가열된 라미네이션 롤러(12a, 12b)로 상기 웨이퍼(10)와 상기 다이싱 필름(1) 사이를 압착하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조방법.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 웨이퍼를 건조하는 단계(S106)는 상기 웨이퍼 세척 후 110℃∼200℃ 범위의 열을 가하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조방법.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 다이(11)와 상기 다이접착필름(3)을 픽업하는 단계(S107) 이후에 픽업된 상기 다이(11)와 상기 다이접착필름(3)을 PCB 기판(20)상에 실장시키는 단계(S108)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 픽업된 다이(11)와 상기 다이접착필름(3)을 PCB 기판(20)상에 실장시키는 단계(S108) 이후에 실장된 상기 다이(11)를 100℃∼250℃ 범위의 온도와 0.5MPa∼5MPa 범위의 압력을 가하여 상기 PCB 기판(20)상에 본딩하는 단계(S109)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조방법.
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