KR100603709B1

KR100603709B1 - 반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴 구조

Info

Publication number: KR100603709B1
Application number: KR1020050033915A
Authority: KR
Inventors: 김윤상; 김윤주; 김봉찬
Original assignee: 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2006-07-20

Abstract

본 발명은 반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼 상태의 개개 칩(=다이)를 기판의 칩부착영역으로 이송시켜 부착시키는 수단인 칩 어태치 툴(die attach tool)의 구조를 개선하여, 기판의 칩부착영역과 칩의 저면 사이에 보이드(void)가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 한 반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 제1진공홀을 갖는 섕크 부분과 제2진공홀을 갖는 픽업 툴 부분이 서로 결합된 칩 어태치 툴 구조에 있어서, 상기 섕크의 저면에 픽업 툴의 외경면이 삽입될 수 있는 삽입구를 형성하고, 다수개의 제2진공홀이 등간격으로 형성된 상기 픽업 툴을 탄성변형 및 복원 가능한 재질로 그 상면은 아래로 오목하게 그 저면은 아래로 볼록하게 만곡 처리된 형상으로 형성하여, 상기 삽입구에 삽입 장착하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴 구조를 제공한다.

칩 어태치 툴, 반도체 패키지, 픽업 툴, 섕크

Description

반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴 구조{Chip attach tool structure for manufacturing semiconductor package}

도 1은 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴 구조를 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴의 사용상태를 나타내는 단면도,

도 3a,3b,3c는 기존의 반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴을 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 칩 어태치 툴 12 : 섕크

14 : 제1진공홀 16 : 체결단

18 : 픽업 툴 20 : 제2진공홀

22 : 체결홈 24 : 칩

26 : 칩부착영역 28 : 필름 어드헤시브

30 : 삽입구 32 : 중간 진공홀

통상적으로 반도체 패키지는 웨이퍼를 개개의 칩으로 소잉하는 단계와, 이 웨이퍼 상태의 칩을 칩 어태치 툴을 이용하여 기판의 칩부착영역에 부착시키는 칩 부착 단계와, 기판의 와이어 본딩영역과 칩의 본딩패드간을 전기적 신호 교환 가능하게 연결하는 와이어 본딩 단계와, 상기 칩과 와이어 등을 외부로부터 보호하기 위하여 수지로 몰딩하는 몰딩단계 등을 통하여 제조되고 있다.

상기 칩을 기판의 칩부착영역에 부착하기 위한 접착수단은 반도체 패키지의 종류에 따라 기판의 칩부착영역에 직접 도포되기도 하지만, 접착수단의 일종인 필름 어드헤시브(film adhesive)가 웨이퍼 상태에서 그 저면에 미리 부착되기도 한다.

즉, 상기 웨이퍼의 저면에 접착수단의 일종인 필름 어드헤시브가 미리 부착된 상태에서 웨이퍼에 대한 소잉 단계가 진행되면, 필름 어드헤시브도 개개 칩의 크기에 맞게 소잉된다.

따라서, 웨이퍼 소잉 단계후, 기판의 칩부착영역에 대한 칩 부착 공정을 위하여 개개의 칩 저면에 필름 어드헤시브가 미리 부착된 상태가 된다.

다음으로, 위와 같이 소잉 구비된 개개 칩을 칩 어태치 툴(chip attach tool)을 이용하여 진공흡착으로 들어 올린 다음, 기판의 칩부착영역에 대한 칩 부착 단계가 진행되는 바, 상기 필름 어드헤시브가 기판의 칩부착영역에 먼저 부착되어 칩의 부착이 이루어지게 된다.

여기서, 상기 칩 부착 단계에서 사용되는 기존의 칩 어태치 툴과 그 사용상태를 간략히 살펴보면 다음과 같다.

첨부한 도 3a,3b,3c는 기존의 반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴을 나타내는 단면도이다.

대개, 칩 어태치 툴은 섕크(shank) 부분과, 픽업 툴(pick up) 부분으로 나누어진다.

상기 칩 어태치 툴(10)의 섕크(12)는 칩 어태치 장비와 연결되는 몸체로서, 중앙에는 상하로 관통된 제1진공홀(14)이 형성되어 있고, 이 제1진공홀(14)을 포함하는 그 저면에는 돌출된 형태의 체결단(16)이 일체로 형성된 구조로 되어 있다.

또한, 상기 픽업 툴(18)은 섕크(12)의 저면에 일체로 체결되는 부분으로서, 중앙에는 상기 제1진공홀(14)과 일치되는 제2진공홀(20)이 상하로 관통 형성되고, 상면에는 상기 섕크(12)의 체결단(16)이 삽입되는 식으로 결합되는 체결홈(22)이 형성된 구조로 되어 있다.

특히, 상기 섕크(12)의 제1진공홀(14)은 일자형 진공홀이고, 상기 픽업 툴(18)에 형성된 제2진공홀(20)은 사방으로 분기된 형태의 진공홀이다.

그러나, 상기와 같은 구조로 이루어진 기존의 칩 어태치 툴은 다음과 같은 단점이 있다.

첨부한 도 3a에 도시된 기존의 칩 어태치 툴(10)은 픽업 툴(18)의 저면이 평평한 면을 이루는 구조로 되어 있는 바, 상기 섕크(12)의 제1진공홀(14) 및 상기 픽업 툴(18)의 제2진공홀(20)에 작용하는 진공에 의거, 웨이퍼 상태의 개개 칩(24)이 상기 픽업 툴(18)의 저면에 진공으로 흡착 고정된다.

이어서, 상기 픽업 툴(18)에 진공 흡착된 칩(24)을 기판의 칩부착영역으로 픽업한 다음, 기판의 칩부착영역에 칩을 소정의 압력으로 가압시키며 안착시킴으로써, 기판의 칩부착영역에 대한 칩의 부착이 이루어진다.

이때, 상기 칩의 저면에 부착된 필름 어드헤시브와 상기 기판의 칩부착영역간에 보이드(void)가 발생되는데, 그 이유는 상기 픽업 툴의 저면이 평평하기 때문에 칩을 눌러주는 가압력이 칩의 전체 면적에 고르게 작용하지만, 중앙 위치(필름 어드헤시브의 중앙부와 칩부착영역의 중앙부 사이)의 공기가 외부쪽으로 빠져나가지 못하여, 결국 중앙 위치(필름 어드헤시브의 중앙부와 칩부착영역의 중앙부 사이)에 보이드가 발생되는 문제점이 있었다.

첨부한 도 3b에 도시된 기존의 칩 어태치 툴은 위와 같이 중앙위치에 보이드가 발생되는 문제점을 해결하기 위한 구조로서, 픽업 툴의 저면이 중앙을 중심으로 볼록한 라운드 타입으로 개선된 것이다.

도 3b에서 보는 바와 같이, 픽업 툴(18)의 저면이 아래쪽으로 볼록한 라운드 타입이기 때문에 기판의 칩부착영역에 칩을 눌러줄 때, 칩(24)의 중앙부분이 먼저 눌려지기 때문에 중앙 위치(필름 어드헤시브(28)의 중앙부와 칩부착영역(26)의 중앙부 사이)의 공기가 외부로 빠져나가 보이드가 발생되지 않게 된다.

그러나, 도 3b에 도시된 라운드 타입의 픽업 툴(18)은 칩(24)의 에지(edge)부를 제대로 눌러주지 못하여 기판의 칩부착영역(26)에 대한 칩의 부착이 완전하게 이루어지지 않는 단점이 있다.

즉, 칩의 크기가 크고 얇은 경우. 그 에지부가 기판의 칩부착영역에 제대로 눌려지지 않기 때문에, 기판의 칩부착영역으로부터 칩의 에지부가 들뜨는 등의 불량을 초래하기도 한다.

첨부한 도 3c에 도시된 기존의 칩 어태치 툴은 칩의 크기가 크고 얇은 경우, 칩(10)의 에지부를 가압시킬 수 있는 구조로 개선된 것으로서, 섕크(12)부의 체결단(16) 크기를 가압을 위한 중량 증대 구조로서 크게 형성하고, 픽업 툴(18)의 제2진공홀(20)의 분기 경로를 넓게 적용시킨 구조로 되어 있다.

그러나, 도 3c에 도시된 칩 어태치 툴은 기판의 칩부착영역에 대하여 칩(24)의 에지부를 용이하게 눌러줄 수 있는 구조이지만, 상술한 바와 같이 중앙 위치(필름 어드헤시브(28)의 중앙부와 칩부착영역(26)의 중앙부 사이)의 공기가 외부쪽으로 빠져나가지 못하여, 결국 중앙 위치(필름 어드헤시브의 중앙부와 칩부착영역의 중앙부 사이)에 보이드가 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 칩을 진공으로 흡착하는 픽업 툴의 저면을 중앙이 볼록한 만곡면으로 형성하여, 칩 부착 가압시 평평하게 변형되도록 함으로써, 필름 어드헤시브의 중앙부와 칩부착영역의 중앙부 사이에 보이드가 발생되는 것을 방지시킬 수 있고, 칩을 가압시킬 때 픽업 툴의 저면(볼록한 만곡면)이 평평하게 변형되어, 기판의 칩부착영역에 칩을 고르게 가압시킬 수 있도록 한 반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제1진공홀을 갖는 섕크 부분과 제2진공홀을 갖는 픽업 툴 부분이 서로 결합된 칩 어태치 툴 구조에 있어서, 상기 섕크의 저면에 픽업 툴의 외경면이 삽입될 수 있는 삽입구를 형성하고, 다수개의 제2진공홀이 등간격으로 형성된 상기 픽업 툴을 탄성변형 및 복원 가능한 재질로 그 상면은 아래로 오목하게 그 저면은 아래로 볼록하게 만곡 처리된 형상으로 형성하여, 상기 삽입구에 삽입 장착하여서 된 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 픽업 툴의 상면과 상기 섕크의 삽입구 표면 사이 공간(상기 픽업 툴의 상면에 형성된 아래로 오목한 공간 만큼)은 상기 픽업툴의 가압시 변형으로 밀폐되는 중간 진공홀로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴 구조를 나타내는 단면도이다.

전술한 바와 같이, 기존의 칩 어태치 툴은 보이드 발생 문제, 칩의 에지부를 제대로 눌러주지 못하는 문제 등이 있는 바, 본원발명의 칩 어태치 툴은 이러한 문제점을 한 번에 해결할 수 있는 구조로 개선된 것이다.

일반적으로, 상기 칩 어태치 툴은 중앙에 제1진공홀이 형성된 섕크(shank) 부분과, 상기 제1진공홀과 연통되는 제2진공홀을 갖는 픽업 툴(pick up) 부분이 서로 결합되는 구조로서, 상기 섕크는 칩 어태치 장비와 연결되는 부분이고, 상기 픽업 툴은 칩을 실제로 픽업하는 부분이다.

본 발명의 칩 어태치 툴은 상기 섕크 및 픽업 툴의 구조를 보이드 발생 문제, 칩의 에지부를 제대로 눌러주지 못하는 문제 등을 해결할 수 있도록 개선한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 상기 칩 어태치 툴(10)의 섕크(12)를 그 저면에 픽업 툴(18)의 외측면이 삽입될 수 있는 삽입구(30)가 형성된 구조로 개선하고, 상기 픽업 툴(18)을 아래쪽으로 볼록하게 휘어진 형상으로 개선한 점에 주안점이 있다.

보다 상세하게는, 상기 픽업 툴(18)을 탄성 변형 및 복원 가능한 재질(예를들어, 실리콘)을 이용하여, 그 상면은 아래로 오목하게 그리고 저면은 아래로 볼록하게 만곡 처리된 형상으로 형성하게 된다.

물론, 상기 픽업 툴(18)에는 상하로 관통된 다수개의 제2진공홀(20)이 등간격으로 형성된다.

따라서, 상기 픽업 툴(18)의 외측면을 상기 섕크(12)의 삽입구(30)에 삽입 체결함으로써, 본 발명의 칩 어태치 툴(10)로 구비된다.

이때, 상기 픽업 툴(18)을 섕크(12)의 삽입구(30)에 삽입 체결한 상태를 보면, 상기 픽업 툴(18)의 상면과 상기 섕크(12)의 삽입구(30) 표면 사이에 소정의 공간(상기 픽업 툴(18)의 상면에 형성된 아래로 오목한 공간 만큼)이 형성되는 바, 이 공간은 제1진공홀(14)과 제2진공홀(20)을 이어주는 중간 진공홀(32)의 역할을 수행하게 된다.

여기서, 상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 칩 어태치 툴의 사용상태를 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴의 사용상태를 순서대로 나타내는 단면도이다.

먼저, 웨이퍼 상태에서 소잉된 개개의 칩을 칩 어태치 툴이 진공으로 흡착하게 되는 바, 첨부한 도 2의 (b)에서 보는 바와 같이 픽업 툴(18)의 저면에 칩(24)이 진공 흡착으로 고정된 상태가 된다.

이때, 진공은 상기 섕크(12)의 제1진공홀(14)과, 상기 중간 진공홀(32)과, 상기 픽업 툴(18)의 제2진공홀(20)을 통하여 제공되며, 상기 픽업 툴(18)의 저면이 아래로 볼록한 형상이므로, 칩(24)의 에지부는 픽업 툴(18)의 저면과 맞닿은 상태는 아니다.

다음으로, 상기 픽업 툴(18)에 진공 흡착된 칩(24)을 픽업 이송시켜, 기판의 칩부착영역(26)에 안착시키는 동시에 소정의 압력으로 눌러줌으로써, 기판의 칩부 착영역(26)에 대한 칩(24)의 부착이 이루어진다.

즉, 기판의 칩부착영역(26)에 칩(24)의 저면에 부착된 필름 어드헤시브(28)가 먼저 닿으면서 칩(24)의 부착이 이루어진다.

이때, 칩(24)에 대한 상기 픽업 툴(18)의 가압 동작시, 픽업 툴(18)의 저면 중앙부가 볼록하게 형성되어 있으므로, 칩(24)의 중앙부분을 먼저 가압시키게 되고, 점차 칩(24)의 에지부를 가압시키게 된다.

보다 상세하게는, 첨부한 도 2의 (c)에서 보는 바와 같이 상기 픽업 툴(18)의 저면 중앙부가 칩(24)의 중앙부를 가압시키는 동시에 그 가압력이 더 작용하여, 픽업 툴(18)의 볼록하던 저면이 평평하게 변형되어 칩(24)의 전체면을 고르게 눌러주게 된다.

이때, 아래쪽으로 오목한 형상이던 상기 픽업 툴(18)의 상면도 평평하게 변형되면서 상기 섕크(12)의 삽입구(30) 표면에 밀착되는 상태가 되어, 상기 중간 진공홀(32)이 픽업 툴(18)의 변형으로 밀폐된 상태가 된다.

결과적으로, 픽업 툴(18)의 저면이 칩(24)의 중앙부를 먼저 눌러주게 되므로, 필름 어드헤시브(28)의 중앙부와 기판의 칩부착영역(26)의 중앙부 사이에 존재하던 공기가 외부쪽으로 빠져나가게 되어, 필름 어드헤시브(28)의 중앙부와 칩부착영역(26)의 중앙부 사이에 보이드가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 픽업 툴(18)의 저면이 평평하게 변형되어, 칩(24)의 에지부까지 고르게 눌러 부착시켜 줌으로써, 칩의 에지부가 제대로 부착되지 않던 기존의 단점을 해결할 수 있게 된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴에 의하면, 칩을 진공으로 흡착하는 픽업 툴의 저면을 중앙이 볼록한 만곡면으로 형성하여, 칩 부착을 위한 가압시 평평하게 변형되도록 함으로써, 필름 어드헤시브의 중앙부와 칩부착영역의 중앙부 사이에 보이드가 발생되는 것을 방지시킬 수 있다.

또한, 칩을 가압시킬 때 픽업 툴의 저면(볼록한 만곡면)이 평평하게 변형되어, 기판의 칩부착영역에 칩을 고르게 가압시킬 수 있으므로, 칩 부착력을 향상시킬 수 있다.

Claims

제1진공홀을 갖는 섕크 부분과 제2진공홀을 갖는 픽업 툴 부분이 서로 결합된 칩 어태치 툴 구조에 있어서,

상기 섕크의 저면에 픽업 툴의 외경면이 삽입될 수 있는 삽입구를 형성하고, 다수개의 제2진공홀이 등간격으로 형성된 상기 픽업 툴을 탄성변형 및 복원 가능한 재질로 그 상면은 아래로 오목하게 그 저면은 아래로 볼록하게 만곡 처리된 형상으로 형성하여, 상기 삽입구에 삽입 장착하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴.
청구항 1에 있어서, 상기 픽업 툴의 상면과 상기 섕크의 삽입구 표면 사이 공간(상기 픽업 툴의 상면에 형성된 아래로 오목한 공간 만큼)은 상기 픽업툴의 가압 변형으로 밀폐되는 제3진공홀로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 칩 어태치 툴.