KR100700317B1 - 다이를 부착하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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구이 굼 람
만 충 레이몬드 엔지
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Abstract

본 발명은, 비금속 재료와, 공융 코팅을 가지는 다이를 수용하는 금속 재료를 포함하는 기판 상에 다이를 부착하기 위한 장치를 제공한다. 다이-부착 위치에서 다이와 금속 재료 사이의 본딩을 용이하도록 하기 위해, 상기 금속 재료를 공융 본딩 온도까지 가열하도록 기판이 통과하여 이동 가능한 가열 도관이 제공된다. 상기 다이-부착 위치에서 유도 가열 장치는, 금속 재료 상에 다이를 부착하기 전에 기판 금속 재료를 공융 본딩 온도까지 가열한다.
비금속 재료, 공융 코팅, 다이, 본딩, 가열 도관, 비금속 지지면

Description

다이를 부착하기 위한 장치 및 방법{Apparatus and method for die attachment}
도 1은 다이의 후방면 상에서 땜납을 가진 다이가 플라스틱 하우징을 가지는 리드프레임(leadframe) 캐리어 상에 위치되어 부착되는 것을 도시하는 측면도.
도 2는 다이의 후방면 상에서 땜납을 가진 다이가 중합체 기판 상에 위치되어 부착되는 것을 도시하는 측면도.
도 3은 플라스틱 하우징을 가진 리드프레임 캐리어 상에 다이의 부착을 용이하도록 하기 위한 종래기술의 열 터널(heat tunnel)과, 열 터널의 측부를 따라서 가열 블록(heating block)의 구성(arrangement)으로부터 얻어지는 가열 프로파일(heating profile)을 도시하는 측면도.
도 4는 중합체 기판 상에 다이의 부착을 용이하도록 하기 위한 종래기술의 열 터널과, 상기 열 터널의 측부를 따라서 가열 블록들의 구성으로부터 얻어지는 가열 프로파일을 도시하는 측면도.
도 5는 플라스틱 하우징을 가진 리드프레임 캐리어 상에 다이의 부착을 용이하도록 하기 위한 열 터널과, 본 발명의 양호한 실시예에 따라서 열 터널의 측부를 따라서 있는 가열 블록(heating block)과 유도 코일의 구성으로부터 얻어지는 가열 프로파일을 도시하는 측면도.
도 6은 중합체 기판 상에 다이의 부착을 용이하도록 하기 위한 열 터널과, 본 발명의 양호한 실시예에 따라서 열 터널의 측부를 따른 가열 블록과 유도 코일의 구성으로부터 얻어지는 가열 프로파일을 도시하는 측면도.
기술 분야
본 발명은 캐리어 또는 기판 상에 반도체 다이스(dice)의 본딩(bonding)에 관한 것이다. 상기 다이스는, 다이스의 공융 본딩(eutectic bonding)으로 통상적으로 언급되는 프로세스에서 캐리어 또는 기판과의 금속 본딩부(metallic bond)를 접촉시키고 형성하기 위한 땜납층으로 코팅된 후방면을 가진다.
종래 기술
통상적으로, 반도체 다이스 또는 집적 회로 형태의 반도체 장치는 패키지들로 하우징된다. 패키지는 기계적인 및 화학적인 손상으로부터 상기 장치를 보호하는 것과 같은 다양하고 중요한 작용을 하게 된다. 또한, 패키지는 다음 레벨의 패키징과 상기 장치를 서로 연결하는 브리지(bridge)이다. 다이 부착은, 다이가 캐리어 또는 기판 상에 형성된 다이 패드 상에 위치되어 부착되는 상기 패키징 프로세스에 포함되는 단계들 중 하나이다. 다이 패드 상에 장치를 붙이기 위해 접착제와 같은 에폭시 및 접착제 수지를 사용하거나 또는 상기 패드 상에 플럭스(flux)를 스탬핑(stamping)하고, 땜납 재용융(reflow) 프로세스를 수행하기 전에 상기 플럭스 상으로 그 후방면에 땜납을 가지는 다이를 위치시킴으로써 다이 패드 상에 장치를 부착하는 다양한 방법이 있다.
코팅된 다이의 후방면을 가진 다이를 가열된 기판 상에 땜납으로 직접 장착시키기 위한 대중적인 방법이 증가되고 있다. 땜납이 가열된 기판과 접촉하게 될 때에 땜납은 용융되고, 기판 상에 본딩이 형성된다. 이러한 방법은 통상적으로 공융 다이 본딩(eutectic die bonding)으로 통상적으로 언급되는데, 왜냐 하면 상기 다이상의 땜납이 공융 합금들(eutectic alloys)의 조성물으로 항상 구성되기 때문이다. 공융 다이 본딩은, 순수 금속(pure metal)과 비교하여 보다 공융 합금의 용융점이 낮다는 장점을 가진다. 상기 기판의 온도는, 다이의 후방면 상에 땜납의 용융점 이상으로 상승되어야만 하므로, 상기 장치가 다이 패드와 접촉하게 될 때 즉시 상기 땜납은 용융하게 된다. 상기 기판이 연속적으로 냉각하게 될 때에, 다이의 후방면과 기판의 패드 사이에 야금 본딩(metallurgical bond)이 형성될 것이다. 에폭시 본딩을 통한 공융 본딩의 몇몇 장점은, 다이에 대해 보다 높은 서비스 온도 능력과, 상기 다이와 기판 사이의 양호한 열/전기 도전성 및, 보다 높은 신뢰성을 포함한다.
광-방출 다이오드(light-emitting diode)("LED")와 같은 장치를 패키징할 때에, 플라스틱 하우징과 같은 비금속 재료는 소정의 장착 작용을 용이하도록 하기 위해 다이 패드에 인접되게 존재할 수 있다. 플라스틱 하우징은 일반적으로 280℃ 이하의 글라스 전이 온도(glass transition temperature)를 가지며, 260℃이하의 프로세스 온도가 통상적으로 추천된다. 전세계적인 경향은 공융 본딩에서 리드-프리(lead-free) 땜납을 채택함으로써, 장비의 제조업자와 패키징 프로세스 엔지니어를 꾸준하게 좌절시키는 하나의 딜레마가 나타난다. 현재, 가장 대중적인 리드-프리 땜납은 대략 220℃의 용융 온도를 가지는 Sn-Ag 또는 Sn-Ag-Cu 합성물을 포함한다. 상기 프로세스 온도가 땜납의 용융보다 일반적으로 30℃ 내지 40℃ 높게 되어야만 하기 때문에, 플라스틱 하우징을 과열로부터 방지하면서 효과적인 다이-본딩을 보장하는 프로세스 윈도우(window)를 찾는 것은 실질적으로 어렵다. 상기와 같은 문제점이 존재하는 다른 형태의 패키징의 예는 중합체 및 금속으로 구성되는 합성 기판이다. 상기 기판의 중합체 부분에 대한 글라스 전이 온도는 통상적으로 180∼230℃의 범위로 낮지만, 공융 다이-본딩을 수행할 때에 과열로부터 상기 중합체 기판을 방지하는데 문제점이다.
종래 기술의 공융 다이-본딩을 위한 가열 시스템은 몇몇의 가열 존(heating zone)으로 구성된 열 터널 시스템을 사용한다. 각각의 가열 존에서, 캐리어 또는 기판을 가열하기 위한 몇몇의 가열 요소로 임베딩된 가열 블록이 있다. 상기 기판이 열 터널을 통과하여 운반될 때에, 상기 기판 상에서 가열이 수행되고, 상기 다이를 수용하는 다이 패드만이 양호하게는 본딩 온도로 가열되는 것이 바람직하지만, 기판의 상당한 부분의 온도는 공융 본딩에 필요한 온도로 상승하게 된다. 상기 기판의 다른 부분들은 가열되지 않거나 또는 보다 덜 열을 받는 적이 바람직하다. 이러한 문제점은, 플라스틱 재료의 보다 낮은 열 전도성으로 인하여 상기 플라스틱 하우징 상에 또는 중합체 기판의 몇몇 부분 상에서의 온도가 다이 패드의 온도보다 훨씬 높게될 수 있다는 것이다. 이러한 환경에서, 상기 플라스틱 재료의 온도는 그의 글라스 전이 온도보다 더 높게 될 수 있다. 결과적으로, 상기 플라스틱 하우징 또는 중합체 기판은 변형되거나 또는 손상될 수 있다.
본 발명의 목적은, 공융 다이 본딩 동안에 캐리어 또는 기판을 가열할 때에 상기 캐리어 또는 기판에 제공된 비금속 재료에 대한 손상을 회피하거나 또는 감소시킴으로써 종래 기술의 몇몇 단점을 극복하기 위한 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 상기 비금속 재료에 대한 손상의 위험을 감소시키기 위해 다이-부착 프로세스 동안에 캐리어 또는 기판의 온도를 조절하는 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따라서, 비금속 재료(non-metallic material)와, 공융 코팅(eutectic coating)을 가지는 다이(die)를 수용하는 금속 재료(metallic material)를 포함하는 기판 상에 상기 다이를 부착하기 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는: 다이-부착 위치(die-attach position)에서 상기 다이와 상기 금속 재료 사이에 본딩(bonding)을 용이하도록 하기 위해 공융 본딩 온도(eutectic bonding temperature)로 상기 금속 재료를 가열하기 위해 상기 기판이 통하여 이동 가능한 가열 도관(heating conduit); 및 상기 다이-부착 위치에서 상기 공융 본딩 온도로 상기 금속 재료를 가열하기 위한 유도 가열 장치(induction heating device)를 포함한다.
본 발명의 제 2 특징에 따라서, 비금속 재료와, 다이를 수용하는 금속 재료를 포함하는 기판에 공융 코팅을 가지는 상기 다이를 부착하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은: 가열 도관을 제공하는 단계; 상기 기판을 가열 도관을 통해 이동시키면서, 다이-부착 위치에서 상기 다이와 상기 금속 재료 사이에 본딩을 용이하도록 하기 위해 상기 가열 도관 내에서 상기 금속 재료를 공융 본딩 온도로 가열하는 단계; 유도 가열 수단에 의해 상기 다이-부착 위치에서 상기 공융 본딩 온도로 상기 금속 재료를 가열하는 단계; 및 상기 다이 부착 위치에서 상기 금속 재료에 다이를 부착하는 단계를 포함한다.
다음은, 본 발명의 일 실시예를 도시하는 첨부된 도면을 참고로 하여서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면의 특징과 관련된 설명은 청구범위에 의해서 한정되는 본 발명의 넓은 인식의 일반성을 대체하는 것으로는 이해되지 말아야만 한다.
다음은, 본 발명에 따른 장치와 방법의 양호한 실시예의 예는 첨부된 도면을 참고로하여서 설명된다.
도 1은 다이의 후방면위에 땜납(11)을 가지는 다이(10)가 위치되고 금속부(13)와 플라스틱 하우징(14)을 가지는 리드프레임 캐리어(12)상에 부착되는 것을 도시하는 측면도이다. 상기 다이(10)는 플라스틱 하우징(14)에 의하여 경계지워지는 영역 내부에 리드프레임 캐리어(12)의 금속부(13)의 표면 상에 위치된다. 플라스틱 하우징(14)을 가지는 이러한 리드프레임 캐리어(12)는 LED 제조에서 사용하기 특히 적합하고, 상기 플라스틱 하우징은 다른 구성품과 결합하기 위한 지지체로서 사용가능하다.
도 2는 다이의 후방면 상에서 땜납(11)을 가지는 다이(10)가 위치되어 중합체 기판(16) 상에 부착되는 것을 도시하는 측면도이다. 상기 중합체 기판(16)은 플라스틱 스트립(strip)(20)상에 장착되는 금속 리드프레임(18)을 가지고, 플라스틱 스트립(20)의 주요부를 포함한다. 상기 다이(10)는 중합체 기판(16)의 금속 리드프레임(18) 부분 상에 위치된다.
도 3은 플라스틱 하우징(14)을 가지는 리드 프레임(12)의 금속부(13)상에 다이(10)의 부착을 용이하도록 하기 위한 종래 기술의 열 터널(22)을 도시하는 단면도이다. 상기 열 터널(22)은 상부 커버(24)에 의하여 덮혀지고, 상부의 뜨거운 프레이트(hot plate)(26)와 하부의 뜨거운 플레이트(28)을 포함하는 리드프레임 캐리어(12)용 운반 표면을 가진다. 상기 상부 및 하부의 뜨거운 플레이트(26,28)는 리드프레임 캐리어(12)로부터 돌출되는 플라스틱 하우징(14)을 수용하기 위해 스텝핑된 경로(stepped path)를 형성한다. 상기 상부 및 하부의 뜨거운 플레이트(26,28)는 열 터널(22)의 측부를 따라서 위치되는 매설된 가열 요소(32)로써 가열 블록(30)에 의하여 가열된다. 상기 다이의 후방면 위에 땜납을 가진 다이(10)가 리드프레임 캐리어(12) 상에 위치되는 다이-부착 위치에서 상부 커버에 있는 윈도우가 있다. 다이의 후방면위에 땜납을 가진 다이(10)가 리드프레임 캐리어(12)상에 위치되는 다이-부착 위치에서 상부 커버에 있는 윈도우가 있다.
플라스틱 하우징(14)을 가지는 리드프레임 캐리어(12)는 도 3에서 왼쪽으로부터 오른쪽으로 이동된다. 상기 리드프레임 캐리어(12)는 다이(10)와 리드프레임 캐리어(12)사이에서 발생되는 공융 본딩용 다이-부착 위치에서 소정의 온도로 가열될 필요가 있다. 각각의 가열 블록(30)은 상기 리드프레임 캐리어(12)를 소정의 온도로 가열하기 위해 채택되는 가열 존을 형성한다. 상기 리드프레임 캐리어(12)가 열 터널(22)을 통하여 상기 다이-부착 위치를 향하여 이동할 때에, 이것이 각각의 가열 블록(30)을 통과하여 이동하면서 점진적인 방법(gradual manner)의 가열 프로파일에 따라서 가열된다.
또한, 상기 열 터널(22)의 측부를 따른 가열 블록(30)의 정렬로부터 얻어지는 가열 프로파일은 도 3에 도시된다. Tb는 공융 본딩이 발생되는 다이-부착 위치에서의 타켓 본딩 온도를 나타낸다. X1과 X2는 다이-부착 위치에서 상부 커버(20)에 있는 윈도우의 시작점과 종결점을 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 리드프레임 캐리어(12)는 이것이 열 터널(22)을 통과할 때에 점진적으로 가열된다. X1과 X2사이의 다이-부착 위치에서, 상기 리드프레임 캐리어(12)의 금속부(13)가 공융 본딩용으로 적합한 온도(Tb)로 가열된다. 상기 위치 X2 이후에, 상기 리드프레임 캐리어(12)는 주변온도로 점진적으로 냉각되게 허용된다.
이러한 정렬의 문제점은 상기 가열 블록(30)이 상기 X1과 X2 위치사이에서 그리고 그위에서 연장된 시간 주기동안 리드프레임 캐리어(12)의 금속부(13)와 플라스틱 하우징(14)을 둘다 가열한다는 것이다. 플라스틱 재료의 낮은 열 전도성과, 상기 가열 블록(30)으로부터 수용되는 열로 인하여, 상기 플라스틱 하우징(14)의 온도는 이것의 글라스 온도를 지나서 상승하게 되고, 열에 의하여 변형될 수 있거나 또는 손상을 받을 수 있다. 따라서 가공된 제품의 질이 영향을 받을 수 있다.
도 4는 플라스틱 스트립(20)위에 장착되는 금속 리드프레임(18)을 가지는 플라스틱 스트립(20)을 포함하는 중합체 기판(16)상에 다이(10)의 부착을 용이하도록 하기 위한 종래 기술의 열 터널(22)을 도시하는 측면도이다. 상기 열 터널(22)은 상부에서는 상부 커버(24)와 저부에서는 뜨거운 플레이트(27)에 의하여 한정되고, 그 위에서 중합체 기판(16)이 운반된다. 상기 상부 커버(24)는 중합체 기판(16)의 금속 리드프레임(18)위에 다이의 후방면위의 땜납을 가지는 다이(10)를 위치시키기 위한 다이-부착 위치에서 윈도우를 가진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 중합체 기판(16)은 도면의 왼쪽으로부터 오른쪽으로 이동하게 되고, 이것이 매설된 가열 요소(32)를 가진 가열 블록(30)을 통과할 때에 가열 프로파일에 따라서 가열된다. 상기 열 터널(22)의 측부를 따라서 가열 블록(30)의 정렬로부터 얻어지는 가열 프로파일은 도 4에 도시된다. 상기 상부 커버(24)의 윈도우의 폭에 의하여 한정되는 X1 및 X2 위치 사이에는, 상기 금속 리드프레임(18)의 온도는 Tb이고, 공융 본딩이 발생되도록 허용한다.
그러나, 상기 금속 리드프레임(18)의 온도는 긴 시간의 주기동안에, 즉 X1과 X2사이 그리고 그 위에서 Tb로 유지된다. 결과적으로, 보다 낮은 열 전도성을 가지는 중합체 기판(16)의 플라스틱 스트립(20)은 변형되거나, 또는 그렇지 않으면 이것에 의하여 흡수되는 열에 의하여 손상된다.
도 5는 본 발명의 양호한 실시에에 따라서, 비금속 재료를 가진 리드프레임 캐리어(12)의 형태로 기판 상에 공융 코팅을 가지는 다이(10)의 부착을 용이하도록 본 발명의 양호한 실시예에 따른 열 터널(22)의 측면도이다. 상기 기판은 다이(10)를 부착하기 위한 비금속 플라스틱 하우징(14)과 금속부(13)를 포함한다. 열 터널(22)과 같은 가열 도관은 상부 커버(22)와, 상부의 뜨거운 플레이트(26)와 하부의 뜨거운 플레이트(28)를 포함하는 리드프레임 캐리어(12)용 운반 표면에 의하여 한정된다. 상기 기판 또는 리드프레임 캐리어(12)는 열 도관(12)을 통하여 이동가능하다.
종래기술에서와 같이, 상기 상부 및 하부의 뜨거운 플레이트(26,28)는 리드프레임 캐리어(12)으로부터 돌출되는 플라스틱 하우징(14)을 수용하기 위한 스텝된 경로(stepped path)를 형성한다. 상기 다이의 후방면위의 땜납을 가지는 다이(10)가 공융 본딩을 위해 리드프레임 캐리어(12)의 금속부(13)위에 위치되는 다이-부착 위치에서는 상부 커버의 윈도우가 있다. 따라서, 상기 리드프레임 캐리어(12)의 금속부(13)는 상기 다이-부착 위치에서 다이와 금속 재료사이의 본딩을 용이하도록 하기 위한 공융 본딩 온도로 가열될 필요가 있다.
상기 상부 및 하부의 뜨거운 플레이트(26,28)는 종래기술에서와 같이 열 터널(22)의 측부를 따라서 위치되는 매설된 가열 요소(32)를 가진 가열 블록(30)에 의하여 주로 가열된다. 그러나, 상기 다이-부착 위치에서, 상기 리드프레임 캐리어(12)는 가열 블록(30) 대신에 유도 코일(34)과 같은 유도 가열 장치에 의하여 가열된다. 상기 유도 코일(34)은 단일 또는 복수의 윈도우를 가지는 금속 코일로 구성된다. 이것은 코일을 통하여 교류(alternating current)를 통과시키기 위해 가변성 전력 소스(variable power source)의 출력과 주파수를 가진 교류 전력 소스에 연결된다. 양호하게는, 상기 유도 코일(34)의 전력 출력은 10킬로와트의 크기까지 상승 조정가능하고, 상기 주파수는 10 메가헤르츠의 크기까지 상승 조정가능하다. 상기 유도 코일(34)은 솔레노이드 또는 팬케이크(pancake) 타입, 또는 어떠한 다른 형태가 될 수 있다. 또한, 자기 플럭스(magnetic flux)의 차단을 피하기 위해, 상기 다이-부착 영역에서의 금속의 뜨거운 플레이트(26,28)는 유도 가열을 위해 리드프레임 캐리어(12)의 금속부(13)와 유도 코일(34)사이에 전자기적인 유도를 용이하도록, 세라믹 플레이트(36)와 같은 세라믹 재료로 구성될 수 있는 비금속 지지면에 의하여 대체된다.
가열 요소(32)를 가지는 종래의 가열 블록(30) 대신에 유도 가열을 사용하는 것의 장점은, 상기 리드프레임 캐리어(12)의 금속부(13)에 가열이 집중될 수 있다는 것이다. 상기 플라스틱 하우징(14)은 유도 코일(34)와 상호작용하지 않고, 따라서 직접 가열되지 않는다. 그 대신에, 이것은 금속부(13)로부터 간접적으로 열을 수용하고, 이것의 낮은 열 전도성은 보다 덜 발생되게 된다. 따라서, 상기 비금속 하우징에 대한 손상의 위험성은 이것을 직접적으로 가열하지 않고 회피되거나 또는 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 가열 블록(30)과 유도 코일(4)의 정렬로부터 얻어지는 가열 프로파일은 도 5에 도시된다. 상기 열 터널(22)의 측부를 따른 가열 블록(30)과 유도 코일(34)의 정렬을 통하여, 상기 리드프레임 캐리어(12)는 다이-부착 위치에 도달하기 이전에 가열 프로파일에 따라서 가열 블록(30)에 의하여 점진적으로 가열된다. 상기 포인트에서의 리드프레임 캐리어(12)의 다이-본딩 위치의 온도는 양호하게는 Ta인데, 이것은 공지된 글라스 전이 온도 또는 플라스틱 하우징(14)의 재료의 글라스 포인트(point)아래이다. 상기 리드프레임 캐리어(12)의 다이-본딩 위치의 온도는 유도 가열이전에 글라스 포인트 아래에 유지되어야만 하는 것이 양호하다.
상기 상부 커버(24)의 윈도우에 의하여 정의되는 바와 같이 X1와 X2사이의 다이 부착 위치에서, Tb로부터 Ta까지의 상기 리드프레임 캐리어(12)의 다이-본딩 위치의 가열율은, 종래 기술과 비교할 때 그리고 주변 온도로부터 글라스 전이 온도 바로 아래까지의 가열율을 비교할 때에 거의 증가된다. 또한, Tb로부터 Ta로의 냉각율은 보다 높은 온도로 플라스틱 하우징(14)의 노출을 감소시키는 종래기술과 비교할 때에, 그리고 글라스 포인트 아래로부터 주변 온도까지의 냉각율과 비교할 때에 기본적으로 증가된다. 여기에서의 목표는 금속부에 대한 다이를 본딩하기 위한 충분한 기간의 시간동안에, 그러나 상기 비금속 재료가 이것의 글라스 포인트위로 가열되기 이전에, 공융 본딩 온도에서 기판의 금속부(13) 또는 리드프레임 캐리어(12)를 유지하는 것이다.
결과적으로, 상기 리드프레임 캐리어(12)의 금속부(13)는 보다 짧은 시간동안에 공융 본딩 온도에서 유지된다. 상기 금속부(13)가 온도 Tb에 있는 시간의 주기를 감소시킴으로써, 상기 리드프레임 캐리어(12)의 금속부(13)로부터 플라스틱 하우징(14)까지 전달되는 열을 통한 플라스틱 하우징(14)에 대한 손상의 위험성은 또한 감소된다.
도 6은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 비금속 재료를 포함하는 중합체 기판(16)위에 다이(16)의 부착을 용이하도록 하기 위한 열 터널(22)의 측면도이다. 도 5의 열 터널로부터의 주요 차이점은, 주로 중합체 기판(16)의 구조로 인하여, 상부 및 하부의 뜨거운 플레이트(26,28) 대신에 뜨거운 플레이트(27)의 단일층이 있다는 점이다. 상기 열 터널(22)의 다른 부품은 도 5와 동일하고, 따라서 더 이상 설명하지 않을 것이다.
상기 중합체 기판(16)은 열 터널(22)을 통하여 왼쪽으로부터 오른쪽으로 이동되고, 열 터널(22)의 측부를 따라서 위치되는 가열 블록(30)에 의하여 가열된다. 상기 다이-부착 위치에서, 상기 가열 블록(30)은 유도 코일(34)에 의하여 대체되고, 상기 중합체 기판(16)은 세라믹 플레이트(36)에 의하여 지지된다. 따라서, 상기 다이(10)가 부착되는 금속 리드프레임(18)의 금속 재료는 다이-부착 위치에서 유도 가열을 사용하여 유도 코일(34)에 의하여 가열된다.
본 발명의 양호한 실시예에 따른 가열 블록(30)과 유도 코일(34)의 정렬로부터 얻어지는 가열 프로파일은 도 6에 도시된다. 상기 가열 블록(30)은 중합체 기판(16)의 비금속 플라스틱 스트립(20)의 글라스 포인트아래에 있는 온도 Ta로 상기 금속 리드프레임(18)상의 다이-본딩 위치를 가열한다. 그 이후에, 보다 짧은 시간동안에 온도 Tb에서 금속 리드프레임(18)을 유지하기 전, 상기 유도 코일(34)은 종래기술과 비교할 때에 기본적으로 더 빠른 비율에서 상기 금속 리드프레임(18)의 다이-본딩 위치를 공융 본딩 온도 Tb로 가열한다. 다이-부착이 발생한 이후에, 상기 금속 리드프레임(18)은 종래기술과 비교할 때에 기본적으로 보다 빠른 비율에서 다시 온도 Ta로 냉각된다. 그것으로부터, 상기 금속 리드프레임(18)은 종래기술의 프로세스와 같은 점진적인 비율에서 냉각되도록 허용될 수 있다.
상술된 설명이 종래의 가열 블록 형태에서 다이-부착 위치외부에 유도 가열과는 다른 수단의 사용에 관련된 것일지라도, 기판이 가열 도관을 통하여 이동할 때에 기판의 온도 프로파일을 적절하게 조정할 수 있도록, 유도 가열 장치는 다이-부착 위치외부에 제공될 수 있다. 상기 다이-부착 위치에서의 유도 가열의 사용은 상기 비금속 재료가 이것의 글라스 또는 용융 온도에 도달하는 비율아래로 느리게 이동하도록, 캐리어 또는 기판 상에 발견된다. 그 대신에, 열은 금속 리드프레임(18)으로부터 플라스틱 스트립(20)까지 간접적으로 전달된다. 공융 본딩 온도 Tb는 다이의 위치시키고, 또한 상기 다이와 이것이 본딩되는 금속 표면 사이에서 공융 본딩이 발생하기에 바로 충분한 보다 짧은 시간동안에 유지된다. 상술된 인자로 인하여, 비금속 재료의 손상 위험성은 회피되거나 또는 감소되며, 가공된 제품의 질은 향상될 수 있다.
설명된 본원 발명은 특정되게 설명된 것과 다른 변화, 변경 및/또는 부가가 될 수 있으며, 본 발명은 상술된 설명의 정신 및 범위 내에 있는 모든 변화, 변경 및/또는 부가를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따라서, 공융 다이 본딩 동안에 캐리어 또는 기판을 가열할 때에 상기 캐리어 또는 기판에 존재하는 비금속 재료에 대한 손상을 회피하거나 또는 감소시킨다. 또한, 상기 비금속 재료에 대한 손상의 위험을 감소시키기 위해 다이-부착 프로세스동안에 캐리어 또는 기판의 온도를 조절하게 된다.

Claims (17)

  1. 비금속 재료(non-metallic material)와, 공융 코팅(eutectic coating)을 가지는 다이(die)를 수용하는 금속 재료(metallic material)를 포함하는 기판 상에 상기 다이를 부착하기 위한 장치에 있어서:
    다이-부착 위치(die-attach position)에서 상기 다이를 상기 금속 재료에 본딩(bonding)하기 전에, 상기 금속 재료의 온도를 상기 비금속 재료의 글래스 전이 온도(glass transition temperature) 아래로 유지하면서, 상기 금속 재료를 가열하도록 구성되고, 상기 기판이 이동 가능한 가열 도관(heating conduit); 및
    상기 다이-부착 위치에서 상기 다이와 상기 금속 재료 간의 본딩을 용이하게 하기 위해 공융 본딩 온도(eutectic bonding temperature)로 상기 금속 재료를 가열하기 위한 유도 가열 장치(induction heating device)를 포함하는, 다이 부착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다이-부착 위치에서 상기 기판에 대한 비금속 지지면(non-metallic support surface)을 포함하는, 다이 부착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 비금속 지지면은 세라믹 재료로 이루어진, 다이 부착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유도 가열 장치는 단일 또는 다수의 권선부(winding)를 가지는 금속 코일로 구성된 유도 코일을 포함하는, 다이 부착 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 유도 가열 장치의 전력 출력(power output)은 10 킬로와트 이하인, 다이 부착 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 유도 가열 장치는 10 메가헤르츠 이하의 주파수에서 작동되는, 다이 부착 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 유도 가열이 이루어지는 상기 다이-부착 위치 외부에 위치되는 하나 이상의 유도 가열 장치들을 포함하는, 다이 부착 장치.
  8. 비금속 재료와, 다이를 수용하는 금속 재료를 포함하는 기판에 공융 코팅(eutectic coating)을 가지는 상기 다이를 부착하기 위한 방법에 있어서:
    가열 도관을 제공하는 단계;
    상기 기판을 가열 도관을 통해 이동시키면서, 다이-부착 위치에서 상기 다이를 상기 금속 재료에 본딩하기 전에, 상기 금속 재료의 온도를 상기 비금속 재료의 글래스 전이 온도(glass transition temperature) 아래로 유지하면서, 상기 가열 도관 내에서 상기 금속 재료를 가열하는 단계;
    유도 가열 수단에 의해 상기 다이-부착 위치에서 상기 공융 본딩 온도로 상기 금속 재료를 가열하는 단계; 및
    상기 다이 부착 위치에서 상기 금속 재료에 다이를 부착하는 단계를 포함하는, 다이 부착 방법.
  9. 삭제
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 금속 재료에 상기 다이를 본딩하기 위한 충분한 시간 기간 동안에, 그러나 상기 비금속 재료가 그의 글라스 전이 온도 이상으로 가열되기 전에, 상기 공융 본딩 온도에서 상기 금속 재료를 유지하는 단계를 포함하는, 다이 부착 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 글라스 전이 온도 아래에서 상기 공융 본딩 온도까지 상기 금속 재료를 가열하는 비율은, 주변 온도에서 상기 글라스 전이 온도 아래까지 상기 금속 재료를 가열하는 비율보다 실질적으로 더 높은, 다이 부착 방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 다이-부착 위치에서 상기 다이의 부착 후에, 상기 비금속 재료의 글라스 전이 온도 아래의 온도까지 상기 금속 재료를 냉각시키는 단계를 포함하는, 다이 부착 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 공융 본딩 온도에서 상기 글라스 전이 온도 아래까지 상기 금속 재료를 냉각시키는 비율은, 상기 글라스 전이 온도에서 주변 온도까지 상기 금속 재료를 냉각시키는 비율보다 실질적으로 더 높은, 다이 부착 방법.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 유도 가열 수단은 단일 또는 다수의 권선부를 가지는 금속 코일로 구성된 유도 코일을 포함하는, 다이 부착 방법.
  15. 제 8 항에 있어서, 상기 다이-부착 위치에서 비금속 지지체를 가지고 상기 기판을 지지하는 단계를 포함하는, 다이 부착 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 비금속 지지체는 세라믹 재료로 이루어진, 다이 부착 방법.
  17. 제 8 항에 있어서, 유도 가열이 이루어지는 상기 다이-부착 위치 외부에서 상기 유도 가열 수단에 의해 상기 금속 재료를 가열하는 단계를 포함하는, 다이 부착 방법.
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