KR100621598B1 - Apparatus for packaging plurality of chips using laser and method of the same - Google Patents
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Abstract
레이저를 이용한 다수의 칩 패키징 장치 및 방법이 개시된다. 칩접착부는 세라믹 기판에 복수의 칩을 접착하고, 복수의 칩들 사이의 절연 및 칩보호를 위한 수지를 도포한다. 레이저발생부는 소정의 에너지를 갖는 레이저 빔을 방출한다. 광학부는 레이저발생부로부터 방출된 레이저 빔을 수지가 도포된 세라믹 기판에 형성되는 조사영역에 대해 균일한 에너지 분포를 갖도록 조절한다. 스테이지는 일방향으로 제1이동간격에 의해 단속적으로 구동된 후 소정의 회전각도로 회전하고, 타방향으로 제2이동간격에 의해 단속적으로 구동된다. 이송모듈은 수지가 도포된 세라믹 기판을 이송하여 스테이지에 장착하고, 스테이지로부터 처리가 완료된 세라믹 기판을 언로딩한다. 이 때, 레이저 빔은 일방향 및 타방향으로 단속적으로 구동되는 스테이지가 정지되어 있는 동안에 스테이지에 장착된 세라믹 기판에 조사되어 세라믹 기판상의 제1축 및 제2축 방향으로 복수의 칩들 사이에 존재하는 수지를 제거한다. 본 발명에 따르면, 칩과 칩 사이의 수지 영역을 레이저를 이용하여 제거함으로써 다음 공정의 신뢰성을 제공할 뿐 만 아니라 여러 개의 세라믹 기판을 동시에 처리할 수 있기 때문에 생산성이 향상되어 칩 패키지의 생산단가를 줄일 수 있다. Disclosed are a plurality of chip packaging apparatus and methods using a laser. The chip bonding part adheres a plurality of chips to a ceramic substrate and applies a resin for insulation and chip protection between the plurality of chips. The laser generator emits a laser beam having a predetermined energy. The optical unit adjusts the laser beam emitted from the laser generating unit to have a uniform energy distribution with respect to the irradiation area formed on the resin-coated ceramic substrate. The stage is intermittently driven by the first movement interval in one direction, rotates at a predetermined rotation angle, and is intermittently driven by the second movement interval in the other direction. The transfer module transfers the resin-coated ceramic substrate to the stage, and unloads the processed ceramic substrate from the stage. At this time, the laser beam is irradiated to the ceramic substrate mounted on the stage while the stage driven intermittently in one direction and the other direction is stopped, and the resin exists between the plurality of chips in the first and second axis directions on the ceramic substrate. Remove it. According to the present invention, by removing the resin region between the chip using a laser not only provides the reliability of the next process but also can process several ceramic substrates at the same time, productivity is improved to reduce the production cost of the chip package Can be reduced.
레이저, 패키지, 플립 칩, 세라믹 기판, 폴리이미드Laser, package, flip chip, ceramic substrate, polyimide
Description
도 1은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 칩 패키징 장치에 대한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도,1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a chip packaging apparatus using a laser according to the present invention,
도 2는 복수개의 칩이 실장된 세라믹 기판(200)의 상세한 구성을 도시한 도면, 그리고,2 is a diagram illustrating a detailed configuration of a
도 3은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 칩 패키징 방법에 대한 일 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a process of performing an embodiment of a chip packaging method using a laser according to the present invention.
본 발명은 레이저를 이용한 칩 패키징 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 칩 사이즈 정도로 다수의 칩을 한번에 패키징할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a chip packaging apparatus and method using a laser, and more particularly, to a method and apparatus capable of packaging a plurality of chips at a chip size at a time.
일반적으로, 반도체 소자, 광학 소자 등의 소자들은 패키지의 형태로 인쇄 회로 기판 상에 실장된다. 이러한 패키지는 소자의 단자를 인쇄 회로 기판의 신호 패턴에 용이하게 연결시킬 수 있는 구조를 가지고 있으며, 외부의 영향으로부터 소 자를 보호하여 신뢰성을 확보하는 역할을 수행한다. 아울러, 소자의 패키지는 제품의 소형화 추세에 따라 점차 소형화되고 있으며, 대표적인 소형화 패키지 방식으로 칩 스케일 패키지(chip scale package)가 있다. 한편, 칩 스케일 패키지 방식은 small-die-size, low inductance, high I/O count, direct thermal path에 장점을 가지고 있는 flip-chip 기술과 접목된다. flip chip 기술과 칩 스케일 패키기 방식을 접목한 패키지 기술의 적용시 생산성 향상을 위해 다수의 칩을 세라믹 기판상에 부착하여 패키지를 완성한 후 패키지 단위로 sawing을 한다. In general, devices such as semiconductor devices and optical devices are mounted on a printed circuit board in the form of a package. This package has a structure that can easily connect the terminal of the device to the signal pattern of the printed circuit board, and serves to ensure reliability by protecting the element from external influences. In addition, the package of the device is gradually miniaturized in accordance with the miniaturization of the product, there is a chip scale package (chip scale package) as a typical miniaturization package method. The chip-scale package, on the other hand, combines flip-chip technology with advantages in small-die-size, low inductance, high I / O count, and direct thermal path. In order to improve the productivity when applying the package technology that combines flip chip technology and chip scale package method, a plurality of chips are attached on the ceramic substrate to complete the package and sawing by the package unit.
다수의 칩 패키징 방식에 대해 상세히 설명하면, 세라믹 기판과 칩 사이의 전기적인 연결을 위해 solder bump를 이용하여 여러 개의 칩 다이들을 flip chip bonding 방법으로 세라믹 기판에 접착한다. 칩들을 세라믹 기판에 접착한 후 전기적인 절연, 칩 보호, 그리고 칩 지지를 위해 기판 전체에 수지를 도포한다. 다음으로, 칩과 칩 사이의 수지를 제거하여 칩들마다 존재하는 ground 패드를 open시키고 칩들 사이의 세라믹 기판을 open시킨다. 그 후, 외부 차폐용 하우징(housing)용으로 이용되고 ground 패드와 전기적인 접촉이 가능한 금속을 도포한다. 금속이 도포된 세라믹 기판은 sawing machine에 의해 singulation 된다. In detail, a plurality of chip packaging methods will be described. A plurality of chip dies are bonded to a ceramic substrate by flip chip bonding using a solder bump for electrical connection between the ceramic substrate and the chip. After the chips are bonded to the ceramic substrate, resin is applied to the entire substrate for electrical insulation, chip protection, and chip support. Next, the resin between the chip and the chip is removed to open the ground pad existing for each chip and to open the ceramic substrate between the chips. Thereafter, a metal is used that is used for the outer shield housing and is in electrical contact with the ground pad. The ceramic substrate coated with metal is singulated by a sawing machine.
상술한 종래의 다수의 칩 패키징 방법에 의하면, 기판에 수지를 도포한 후 칩들 사이에 존재하는 수지를 제거하는 공정은 다음에 수행되는 공정인 금속을 도포하는 공정에 큰 영향을 미치게 된다. 수지가 완전히 제거되지 않거나 수지가 제거된 패턴 경계 영역이 깔끔하게 제거되지 않으면, 금속 도포시 금속과 open된 세라믹 기판과의 접착력이 문제가 되어 패키지 완성 후 금속 하우징이 수지로부터 탈 착되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, ground 패드가 완전히 open되지 않거나 어떤 damage(예를 들면, 산화, 떨어짐(delamination))가 발생할 경우에 금속 housing과 ground 패드간에 전기적인 접촉 불량이 발생하여 ground 역할에 문제가 발생하게 된다. According to the aforementioned conventional chip packaging method, the process of removing the resin present between the chips after applying the resin to the substrate has a great influence on the process of applying the metal, which is the next process. If the resin is not completely removed or the pattern boundary area from which the resin is removed is not removed neatly, adhesion between the metal and the open ceramic substrate may be a problem during metal application, which may cause the metal housing to detach from the resin after the package is completed. have. In addition, when the ground pad is not completely open or any damage (for example, oxidation, delamination) occurs, a poor electrical contact between the metal housing and the ground pad causes a problem in the ground role.
한편, 수지를 도포한 후 칩과 칩 사이의 수지를 제거 하는 공정은 다이싱 머신(dicing machine) 또는 sawing machine을 이용하여 수행할 수 있다. 그러나 다이싱 머신 또는 sawing machine은 기계적인 작동에 의해 수지를 제거하기 때문에 수지의 delamination 문제, 세라믹의 damage 문제, 그리고 ground 패드와 ground 패드가 존재하지 않는 영역 사이의 단차에 의해 ground 패드 영역 부위의 수지가 완전히 제거되지 않거나 패드 영역 주위의 세라믹이 완전의 open되지 않는 등의 문제가 발생할 수 있어 후 공정의 신뢰성에 문제가 발생하게 된다.Meanwhile, a process of removing the resin between the chip and the chip after applying the resin may be performed by using a dicing machine or a sawing machine. However, the dicing or sawing machine removes the resin by mechanical action, so the resin in the ground pad area may be affected by resin delamination, ceramic damage, and the step between the ground pad and the ground pad. May not be completely removed or the ceramics around the pad area may not be completely opened, thereby causing a problem in the reliability of the post process.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 flip chip bonding 방법에 의해 다수의 칩이 부착된 세라믹 기판상에 칩 보호 및 지지력을 목적으로 수지를 세라믹 기판 전체에 도포한 후 칩과 칩 사이의 모든 공간에 존재하는 수지를 한꺼번에 제거하여 칩마다 존재하는 ground 패드를 open시킴으로써 다음 공정인 금속 외부 차폐제와의 원활한 접촉이 가능하게 하는 다수의 칩을 한번에 패키징할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to apply the resin to the entire ceramic substrate for the purpose of chip protection and support on the ceramic substrate to which a plurality of chips are attached by a flip chip bonding method is present in all spaces between the chip and the chip. The present invention provides an apparatus and method for packaging a plurality of chips at a time by allowing the contact of a metal outer shield, which is the next process, by opening a ground pad existing for each chip by removing the resin at once.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 레이저를 이용한 다수의 칩 패키징 장치는, 세라믹 기판에 복수의 칩을 접착하고, 상기 복수의 칩들 사이의 절연 및 칩보호를 위한 수지를 도포하는 칩접착부; 소정의 에너지를 갖는 레이저 빔을 방출하는 레이저발생부; 상기 레이저발생부로부터 방출된 레이저 빔을 상기 수지가 도포된 세라믹 기판에 형성되는 조사영역에 대해 균일한 에너지 분포를 갖도록 조절하는 광학부; 일방향으로 제1이동간격에 의해 단속적으로 구동된 후 소정의 회전각도로 회전하고, 타방향으로 제2이동간격에 의해 단속적으로 구동되는 스테이지; 및 상기 수지가 도포된 세라믹 기판을 이송하여 상기 스테이지에 장착하고, 상기 스테이지로부터 처리가 완료된 상기 세라믹 기판을 언로딩하는 이송모듈;을 포함하며, 상기 레이저 빔은 상기 일방향 및 상기 타방향으로 단속적으로 구동되는 상기 스테이지가 정지되어 있는 동안에 상기 스테이지에 장착된 세라믹 기판에 조사되어 상기 세라믹 기판상의 제1축 및 제2축 방향으로 상기 복수의 칩들 사이에 존재하는 수지를 제거한다.A plurality of chip packaging apparatus using a laser according to the present invention for achieving the above technical problem, a chip for bonding a plurality of chips to a ceramic substrate, and coating a resin for insulation and chip protection between the plurality of chips Adhesive portion; A laser generator for emitting a laser beam having a predetermined energy; An optical unit which controls the laser beam emitted from the laser generation unit to have a uniform energy distribution with respect to an irradiation area formed on the resin-coated ceramic substrate; A stage which is intermittently driven by the first movement interval in one direction and rotates at a predetermined rotation angle, and is intermittently driven by the second movement interval in the other direction; And a transport module for transporting the resin-coated ceramic substrate to the stage, and unloading the processed ceramic substrate from the stage, wherein the laser beam is intermittently in the one direction and the other direction. While the stage being driven is stopped, the ceramic substrate mounted on the stage is irradiated to remove resin existing between the plurality of chips in the first axis and second axis directions on the ceramic substrate.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 레이저를 이용한 다수의 칩 패키징 방법은, (a) 세라믹 기판에 복수의 칩을 접착하고, 상기 복수의 칩들 사이의 절연 및 칩보호를 위한 수지를 도포하는 단계; (b) 상기 수지가 도포된 세라믹 기판을 스테이지에 로딩하는 단계; (c) 소정의 에너지를 가지며 상기 세라믹 기판에 형성되는 조사영역에 대해 균일한 에너지 분포를 갖는 레이저 빔을 상기 수지가 도포된 세라믹 기판에 조사하여 상기 세라믹 기판으로부터 상기 복수의 칩들 사이에 존재하는 수지를 제거하는 단계; 및 (d) 상기 레이저 빔에 의한 수지의 제거가 완료된 상기 세라믹 기판을 상기 스테이지로부터 언로딩하는 단계;를 포함하고, 상기 (c)단계는, (c1) 상기 스테이지를 일방향으로 제1이동간격에 의해 단속적으로 구동하면서 상기 스테이지가 정지되어 있는 동안에 상기 레이저 빔을 상기 세라믹 기판에 조사하여 상기 세라믹 기판상의 제1축방향으로 존재하는 수지를 제거하는 단계; (c2) 상기 세라믹 기판상의 제1축방향으로 존재하는 수지의 제거가 완료되면 상기 스테이지를 소정의 회전각도로 회전시키는 단계; 및 (c3) 상기 스테이지를 타방향으로 제2이동간격에 의해 단속적으로 구동하면서 상기 스테이지가 정지되어 있는 동안에 상기 레이저 빔을 상기 세라믹 기판에 조사하여 상기 세라믹 기판상의 제2축방향으로 존재하는 수지를 제거하는 단계;를 갖는다.In order to achieve the above technical problem, a plurality of chip packaging methods using a laser according to the present invention include (a) bonding a plurality of chips to a ceramic substrate, and a resin for insulating and chip protection between the plurality of chips. Applying a; (b) loading the resin-coated ceramic substrate on a stage; (c) a resin existing between the plurality of chips from the ceramic substrate by irradiating a ceramic substrate coated with the resin with a laser beam having a predetermined energy and having a uniform energy distribution over an irradiation area formed on the ceramic substrate; Removing; And (d) unloading the ceramic substrate, from which the resin has been removed by the laser beam, from the stage, wherein step (c) comprises: (c1) the stage at a first movement interval in one direction; Irradiating the laser beam to the ceramic substrate while the stage is stopped while driving intermittently by removing the resin existing in the first axial direction on the ceramic substrate; (c2) rotating the stage at a predetermined rotation angle when the removal of the resin existing in the first axial direction on the ceramic substrate is completed; And (c3) a resin present in the second axial direction on the ceramic substrate by irradiating the laser beam onto the ceramic substrate while the stage is stopped while driving the stage intermittently by a second moving interval in the other direction. Removing;
이에 의해, 다수의 칩 패키지 제조시 칩들을 절연 및 보호할 목적으로 도포된 수지 층의 칩과 칩 사이의 수지 영역을 레이저를 이용하여 제거함으로써 다음 공정의 신뢰성을 제공할 뿐 만 아니라 여러 개의 세라믹 기판을 동시에 처리할 수 있기 때문에 생산성이 향상되어 칩 패키지 당 생산 단가를 줄일 수 있다. As a result, by using a laser to remove the resin region between the chip and the chip of the coated resin layer for the purpose of insulating and protecting the chips in the manufacture of a large number of chip packages, not only provide the reliability of the following process but also several ceramic substrates Can be processed at the same time, increasing productivity and reducing production costs per chip package.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 레이저를 이용한 다수의 칩 패키징 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a plurality of chip packaging apparatus and method using a laser according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 칩 패키징 장치에 대한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a chip packaging apparatus using a laser according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 레이저를 이용한 칩 패키징 장치(100)는 칩접착부(110), 레이저발생부(120), 광학부(130), 챔버(140), 가스박스(150), 이송모듈(160), 펌핑모듈(170), 정렬부(180), 및 제어부(190)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the
칩접착부(110)는 flip chip bonding 방식에 의해 solder ball을 이용하여 세라믹 기판(200)에 다수의 칩을 접착한다. 이 때, 웨이퍼 수준에서 각각의 칩들에 칩 패드, 배선층 등으로 전기적인 연결을 형성한 후 그 위에 solder ball이 형성된다. 또한, 세라믹 기판(200)에 부착될 칩들은 dicing machine에 의해 각각의 칩들 을 singulation함으로써 준비된다. 한편, 칩접착부(110)는 세라믹 기판(200)에 점성이 있는 액화된 수지를 직접 도포하거나 얇은 막으로 고체화된 수지를 press 방법에 의해 도포한 후 칩들을 접착시킨다. 이 때, 칩접착부(110)는 적절한 온도로 baking을 실시하여 수지의 접착력을 향상시킨다. The chip
레이저발생부(120)는 레이저 소스를 공급하고 레이저 빔을 발진시킨다. 레이저발생부(120)는 펄스 형태 및 연속파 형태의 레이저 빔을 발진할 수 있으며, 나아가, 레이저 빔은 포톤(Photon) 에너지를 가지는 모든 레이저가 채용될 수 있다. 레이저발생부(120)는 세라믹 기판(200) 상에 존재하는 수지를 제거할 수 있는 수준의 에너지를 갖는 레이저 빔을 방출한다. 이 때, 방출되는 레이저 빔은 펄스당 에너지가 높은 엑시머 레이저이고, 복수개의 세라믹 기판을 처리할 수 있도록 라인 빔의 형태를 갖는 것이 바람직하다. 한편, 레이저발생부(120)에 의한 레이저의 발진동작, 발진되는 레이저의 펄스 반복율, 발진되는 레이저의 에너지는 이후에 설명될 제어부(190)로부터 입력되는 제어신호에 의해 제어된다. The
광학부(130)는 레이저발생부(120)에서 발진된 레이저 빔을 척(142) 위에 위치한 세라믹 기판(200)으로 전달한다. 광학부(130)는 어테뉴에이터(132), 미러(134), 에너지 검출기(136), 및 빔 프로파일러(138)로 구성되며, 선택적으로 호모지나이저(미도시), 각종 렌즈(미도시) 등이 구비된다. 어테뉴에이터(132)는 레이저발생부(120)로부터 발진된 레이저의 에너지 양을 조절한다. 미러(134)는 레이저 빔의 경로를 변경한다. 에너지 검출기(136)는 처리 대상 세라믹 기판(200) 위로 조사되는 에너지를 측정하여 레이저 에너지 밀도를 계산한다. 빔 프로파일러(138) 는 레이저 빔의 균일성을 측정한다. 호모지나이저는 세라믹 기판(200)으로 조사되는 레이저 빔이 세라믹 기판(200)의 특정 영역에 대해 시간적으로 그리고 공간적으로 균일한 에너지 분포를 가지도록 한다. 필드 렌즈와 더블릿 렌즈는 처리 대상 반도체 기판 위로 균일한 빔 프로파일을 제공한다. The
챔버(140)는 세라믹 기판(200)이 처리되는 장소이다. 챔버(140)는 세라믹 기판(200)을 효율적으로 처리하기 위해 진공으로 유지되거나 가스분위기로 유지된다. 스테이지(146) 위에 위치한 지지대(144)를 통하여 척(142)이 배치된다. 척(142) 위에는 세라믹 기판(200)이 위치한다. 한편, 처리 대상 세라믹 기판(200) 상에 다수의 칩들이 존재하므로, 레이저를 이용하여 세라믹 기판(200)을 패터닝할 때 여러 개의 라인을 처리해야 한다. 이 때, 처리 대상 세라믹 기판(200)을 특정 거리만큼 이동시켜야 하며, 이는 척(142)을 구동할 수 있는 스테이지(146)에 의해 수행된다. 스테이지(146)는 x축과 y축으로의 이동 및 회전이 가능한 회전 스테이지가 채용된다. The
도 2는 복수개의 칩이 실장된 세라믹 기판(200)의 상세한 구성을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 챔버(140)내의 척(142)에 위치한 세라믹 기판(200)의 x1 영역에 대해 레이저 빔을 조사하여 해당 영역에 존재하는 수지가 완전히 제거되면 스테이지가 x축 방향으로 일정거리만큼 순차적으로 구동되어 x2 내지 x9 영역에 존재하는 수지의 제거가 수행된다. 한편, x1 내지 x9 영역에 존재하는 수지가 완전히 제거되면 스테이지는 90°회전하며, y1 내지 y9 영역에 존재하는 수지가 x축 방향에 존재하는 수지의 제거방식과 동일한 방식에 의해 제거된다. 이 때, 회전 스테이 지에 의해 세라믹 기판(200)을 90°회전시킨 후 정렬부(180)에 의해 세라믹 기판(200)을 정렬하는 과정이 수행된다. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of a
가스박스(150)는 레이저를 이용하여 세라믹 기판(200)의 처리 효율을 높일 수 있도록 도와주는 반응성 가스와 퍼지 가스를 공급한다. 가스박스(150)는 챔버(140)로 유입되는 가스의 유량을 조절하는 MFC(Mass Flow Controller), 챔버(140)내로의 가스유입을 개시 또는 차단하는 에어 밸브, 에어 밸브를 구동하는 솔레노이드 밸브, 유해 가스의 퍼지를 위한 쓰리웨이 밸브, 역류를 방지하는 체크 밸브, 파티클 유입을 방지하는 필터, 수동으로 가스 개폐를 조절할 수 있는 메뉴얼 밸브, 가스의 압력을 조절하는 레귤레이터, 그리고 여러가지 가스 배관을 포함한다.The
이송모듈(160)은 세라믹 기판(200)을 척(142)으로 이송한다. 즉, 이송 모듈(160)은 로봇수단에 의해 매거진(미도시)으로부터 복수개의 세라믹 기판(200)을 챔버(140)내로 공급하고 처리된 세라믹 기판(200)을 챔버(140)의 외부로 인출한다. 이송모듈(160)은 매거진이 올려지는 매거진 스테이지, 세라믹 기판(200)을 정렬하는 얼라이너, 공정 중 가열된 세라믹 기판(200)을 냉각시켜주는 쿨링 스테이지, 세라믹 기판(200)을 이송하는 로봇, 및 대기 중의 먼지 등과 같은 파티클 부착을 억제하는 FFU(Fan Filter Unit)를 구비한다. 한편, 이송모듈(160)은 처리능률을 높이기 위해 한번에 n2(n=1, 2, 3, …)개의 세라믹 기판을 스테이지에 장착할 수 있으며, 이 때, 레이저 빔은 한 장의 세라믹 기판(200)의 크기에 n을 곱한 길이를 처 리할 수 있을 정도의 길이를 갖는다. The
펌핑모듈(170)은 챔버(140) 내부의 대기를 배출시키기 위한 통로를 제공하는 펌핑 라인(pumping line)을 구비한다. 펌핑모듈(170)은 챔버(140)의 배출구와 가압 방지를 위한 체크 밸브, 펌핑되는 양을 조절하기 위한 버터플라이 밸브(쓰로틀 밸브), 및 게이트 밸브로 구성된다. 게이트 밸브는 펌핑을 천천히 하기 위한 소프트 밸브와 펌핑을 빠르게 하기 위한 러핑 밸브로 구성된다. 펌핑 라인은 진공 펌프(vacuum pump) 등에 연결되어 챔버(140)에 진공계의 형성을 유도한다. 또한, 펌핑모듈(170)은 처리 대상 세라믹 기판(200)에 레이저를 조사함에 따라 발생되는 이물질을 신속히 배출하고 발생된 이물질이 석영 윈도우에 부착되는 것을 방지하는 기능을 수행한다. The
처리 대상 세라믹 기판(200)에 레이저를 조사함에 따라 발생되는 이물질은 휘발성의 가스로 전환되는 것이 바람직하지만 실질적으로는 파티클 형태를 가지는 많은 양의 이물질이 발생한다. 이러한 파티클 형태의 이물질은 진공 상태 및 대기 상태에서 거의 수직으로 운동하게 된다. 이 때문에 발생된 파티클은 높은 투과율을 유지하여야 하는 석영 윈도우에 부착될 확률이 높아지게 된다. 이는 레이저 빔이 석영 윈도우를 통해 조사될 때 에너지 감쇄의 문제를 야기한다. 이를 해결하기 위해, 본 발명에서는 펌핑모듈(170)을 여러 포트로 분리하여 두 개의 포트는 처리 대상 세라믹 기판(200)이 놓이는 척(142) 부근에 위치시켜 발생되는 이물질이 석영 윈도우에 부착하기 전에 신속이 배출하고 나머지 포트는 적당한 위치에 설치하여 잔존하는 이물질을 제거한다.Although foreign matters generated by laser irradiation to the
정렬부(180)는 스테이지(146)의 회전에 의해 90° 회전된 세라믹 기판(200)을 정렬한다. 이를 위해 정렬부(180)는 세라믹 기판(200)의 정렬상태를 촬영하는 카메라 및 카메라에 의해 촬영된 영상을 기초로 세라믹 기판(200)을 정렬하는 정렬수단을 구비한다.The
세정부(185)는 레이저에 의한 패터닝이 완료되어 챔버(140)로부터 언로딩된 세라믹 기판(200)에 잔존하는 수지를 완전히 제거하기 위해 습식세정을 수행한다. 이러한 습식세정에 의한 수지의 제거는 세라믹 기판(200)에 금속을 증착하기 전에 수행된다. The cleaning unit 185 performs wet cleaning to completely remove the resin remaining in the unloaded
제어부(190)는 칩 패키징 장치(100)의 각 구성요소를 제어한다. 특히, 제어부(190)는 레이저발생부(110), 광학부(120), 챔버(140), 가스박스(150), 스테이지(146), 이송모듈(160) 등을 제어한다. 제어부(190)에 구비된 레지스터들(registers)에는 다양한 종류의 반도체 기판들을 처리하기 위한 레시피(recipe)들이 저장되어 있다. The
도 3은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 다수의 칩 패키징 방법의 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.Figure 3 is a flow chart showing the implementation of a preferred embodiment of a plurality of chip packaging method using a laser according to the present invention.
도 3을 참조하면, 다수의 칩들 사이의 절연과 칩의 보호를 위한 수지가 도포되어 있는 적어도 하나의 세라믹 기판(200)이 챔버(140)내의 스테이지(146)에 장착된 척(142) 위로 로딩된다(S300). 정렬부(180)는 레이저 빔에 의한 정확한 패터닝의 수행을 위해 척(142) 위로 로딩된 세라믹 기판(200)을 정렬한다(S310). 레이저발진부(120)로부터 발진된 레이저 빔은 세라믹 기판(200)으로 조사되며, 스테이지(146)가 x축 방향으로 일정한 간격으로 이동되면서 세라믹 기판(200)에 존재하는 수지층의 패터닝이 수행된다(S320). x축 방향에 대한 패터닝이 완료되면, 스테이지(146)가 90°회전한다(S330). 세라믹 기판(200)의 회전이 완료되면, 정렬부(180)는 y축 방향에 대한 정확한 패터닝의 수행을 위해 세라믹 기판(200)을 정렬한다(S340). 레이저발진부(120)로부터 발진된 레이저 빔은 세라믹 기판(200)으로 조사되며, 스테이지(146)가 y축 방향으로 일정한 간격으로 이동되면서 세라믹 기판(200)에 존재하는 수지층의 패터닝이 수행된다(S350). 이러한 패터닝 과정에서 레이저 빔에 의해 제거되는 수지를 완전히 배출하기 위해 척(142) 주변에 배치된 노즐로부터 불활성 기체가 세라믹 기판(200)으로 공급되며, 노즐의 반대편에 위치한 후드에 의해 유입된 불활성 기체와 함께 세라믹 기판(200)으로부터 유리된 수지가 챔버(140)의 외부로 방출된다(S360). 레이저 빔에 의한 패터닝이 완료되면 세라믹 기판(200)은 이송모듈(160)에 의해 챔버(140)로부터 언로딩되어 매거진으로 이동된다(S370). 한편, 챔버(140)로부터 언로딩된 세라믹 기판(200)에 대한 금속증착과정의 수행전에 더욱 완전한 수지의 제거를 위해 선택적으로 세정부(185)에 의한 습식세정과정이 수행될 수 있다(S380). Referring to FIG. 3, at least one
이하에서 본 발명에 따른 레이저를 이용한 다수의 칩 패키징 장치 및 방법에 의한 패터닝 결과를 제시한다. 실험에 이용된 레이저는 23ns의 펄스 길이를 가지는 KrF 엑시머 레이저이며, 레이저 에너지 밀도, 펄스 수, 펄스 반복율, 챔버 내의 가스분위기 등을 고려하여 실험을 진행하였다. 본 실험에 이용된 샘플은 다수의 칩이 플립 칩 본딩 방식에 의해 부착된 후 폴리이미드가 도포된 세라믹 기판이다. 폴리 이미드의 두께는 50μm이다. 레이저를 이용하여 칩과 칩 사이에 존재하는 폴리이미드를 제거하였고 광학현미경을 이용하여 제거 여부를 관찰하였다. 광학현미경에 의해 외부 차폐 금속과 ground의 전기적 접속을 하는 금속의 손상 및 변색 여부, 폴리이미드의 완전 제거 여부, 세라믹 기판의 손상 여부를 관찰하였다. 실험 결과는 표 1에 기재되어 있다.Hereinafter, a patterning result by a plurality of chip packaging apparatuses and methods using a laser according to the present invention will be presented. The laser used for the experiment was KrF excimer laser having a pulse length of 23 ns, and the experiment was performed considering the laser energy density, the number of pulses, the pulse repetition rate, and the gas atmosphere in the chamber. The sample used in this experiment is a ceramic substrate coated with polyimide after a plurality of chips are attached by a flip chip bonding method. The thickness of the polyimide is 50 μm. The polyimide existing between the chip and the chip was removed using a laser, and the removal was observed using an optical microscope. The optical microscope was used to observe the damage and discoloration of the metal, and the removal of polyimide and the damage of the ceramic substrate. The experimental results are listed in Table 1.
본 발명에서는 다수의 칩을 제작하는데 있어서 웨이퍼로부터 절단된 칩 다이들을 flip chip 방식에 의해 기판에 부착시키는 방법에 대해 예시되었으나 웨이퍼를 절단하지 않고 완전한 패키징을 진행할 수 있는 WLP(wafer level package)나 이로부터 발전된 패키징 방식에 적용될 수 있다.Although the present invention exemplifies a method of attaching chip dies cut from a wafer to a substrate by a flip chip method in manufacturing a plurality of chips, a wafer level package (WLP) or a wafer that can be fully packaged without cutting a wafer. It can be applied to the advanced packaging method.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 다수의 칩 패키징 방법 및 장치에 의하면, 다수의 칩 패키지 제조시 칩들을 절연 및 보호할 목적으로 도포된 수지 층의 칩과 칩 사이의 수지 영역을 레이저를 이용하여 제거함으로써 다음 공정의 신뢰성을 제공할 뿐 만 아니라 여러 개의 세라믹 기판을 동시에 처리할 수 있기 때문에 생산성이 향상되어 칩 패키지 당 생산 단가를 줄일 수 있다. According to a plurality of chip packaging methods and apparatus using a laser according to the present invention, by removing the resin region between the chip and the chip of the resin layer applied for the purpose of insulating and protecting the chip in the manufacture of a plurality of chip packages by using a laser In addition to providing reliability for the next process, multiple ceramic substrates can be processed simultaneously, increasing productivity and reducing production costs per chip package.
Claims (12)
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