KR100801149B1 - 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치 - Google Patents

패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 패키지된 반도체 및 전자부품 중 반도체 칩 또는 전자회로를 검사할 시편의 표면의 몰딩 수지를 화학적인 습식 에칭을 통해 제거하는 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치에 관한 것으로, 시편을 고정하는 지그와, 지그를 이동하는 XYZ축 스테이지와, 시편을 촬영하는 카메라와, 하나 이상의 화학물질과 희석액을 혼합 및 희석하여 몰딩 수지를 에칭하는 에칭액을 생성 및 배출하는 에칭액 혼합장치와, 에칭액 혼합장치와 연결되어 에칭액을 시편의 표면으로 주입하는 하나 이상의 에칭액 주입관과, 에칭액이 주입된 시편의 표면에 세척액을 분사하는 세척장치, 그리고 세척액이 분사된 시편의 표면을 건조하는 건조장치를 포함하고, 에칭액 혼합장치가, 각 화학물질이 공급되는 하나 이상의 화학물질 공급부와, 희석액이 공급되는 하나 이상의 희석액 공급부와, 각 화학물질 및 희석액의 배출량을 조절하여 각 화학물질과 희석액을 혼합 및 희석하여 에칭액을 생성하고, 에칭액의 배출량을 조절하는 복수의 밸브, 그리고 에칭액을 배출하는 하나 이상의 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
에칭; 연마; 몰딩 수지 제거; 에칭액 주입관

Description

패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치{APPARATUS FOR ELIMINATING SEMI-CONDUCTOR OR ELECTRICAL DEVICE MOLIDING COMPOUND}
도 1 은 본 발명에 따른 몰딩 수지 제거장치의 평면도이다.
도 2 는 도 1 의 A-A' 지점에서 화살표 방향으로 바라볼 때의 측면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 몰딩 수지 제거장치의 정면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 에칭액 혼합장치의 구성도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ***
10 : 지그 11, 12, 13 : XYZ축 스테이지
15 : 암 16 : 축
20 : 카메라 30 : 에칭액 혼합장치
31, 34 : 화학물질 공급부 32, 33 : 희석액 공급부
35, 36, 39, 40, 41 : 밸브 37, 38 : 펌프
42, 43, 44 : 에칭액 주입관 50 : 세척장치
51, 52 : 세척액 주입관 60 : 공기 토출관
65 : 램프 100 : 몰딩 수지 제거장치
본 발명은 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치에 관한 것으로서, 구체적으로 반도체 칩이나 전자부품이 습기나 진동에 의하여 열화 또는 고장 등이 발생하는 것을 방지하고 집적회로의 구성 부분을 배치 접속 및 보호하기 위하여 매입되는 수지를 제거하기 위하여, 반도체 및 전자부품의 표면 몰딩 수지부위를 화학적인 습식 에칭 방법을 통해 일괄적으로 제거하는 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치에 관한 것이다.
반도체 또는 전자부품의 품질검사에서 불량으로 판정받은 제품의 불량 분석을 위해서는 반도체 칩이나 회로를 구성하는 기판을 관찰할 필요가 있다. 따라서, 반도체 및 전자부품의 패키지된 몰딩 수지를 제거하여 관찰하게 되는데, 종래에는 수작업을 통하여 패키지된 몰딩 수지를 제거하는 방법을 사용하였다.
그러나 현재 사용되고 있는 반도체 또는 전자부품은 그 종류가 수천 가지에 이르고 그 형태 또한 다양하고 그 양도 많아서, 종래와 같이 수작업을 통해 몰딩 수지를 제거할 경우 작업속도가 크게 떨어져 검사 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있었다. 또한, 몰딩 수지를 제거하기 위하여는 화학물질을 사용하게 되는데 수작업으로 화학물질을 직접 다룰 경우 매우 위험할 뿐만 아니라 공정이 복잡하여 다량의 작업을 하기가 곤란한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제시된 것으로서, 본 발명의 목적은 패키지된 반도체 또는 전자부품의 몰딩 수지를 제거하기 위한 단위공정들을 자동화 및 규격화시켜 다양한 반도체 및 전자부품에 공히 적용할 수 있으며 안전하고 작업속도를 크게 향상시킬 수 있는 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치는, 패키지된 반도체 및 전자부품 중 반도체 칩 또는 전자회로를 검사할 시편의 표면 몰딩 수지를 화학적 습식 에칭을 통해 제거하는 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치로서, 상기 시편을 고정하는 지그와, 상기 지그를 이동시키는 XYZ축 스테이지와, 상기 시편을 촬영하는 카메라와, 상기 몰딩 수지를 에칭하는 에칭액을 배출하는 에칭액 혼합장치와, 상기 에칭액 혼합장치와 연결되어 상기 에칭액을 상기 시편의 표면으로 주입하는 에칭액 주입관와, 상기 에칭액이 주입된 시편의 표면에 세척액을 분사하는 세척장치 및 상기 세척액이 분사된 시편의 표면을 건조시키는 건조장치를 포함하고, 상기 에칭액 혼합장치가, 황산, 질산, 인산, 염산 및 불산 중에서 선택된 하나인 제 1 산(acid)을 공급하는 제 1 화학물질 공급부와, 상기 제 1 산(acid)을 제외한 황산, 질산, 인산, 염산 및 불산 중에서 선택된 하나인 제 2 산(acid)을 공급하는 제 2 화학물질 공급부와, 상기 제 1 산 및 상기 제 2 산의 공급량을 조절하고, 이를 혼합하여 에칭액을 생성하는 밸브 및 상기 에칭액을 배출하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 지그 내부에, 지그 표면에 열을 가하는 히터 및 지그 표면의 온도를 감지하는 온도센서를 포함하고, 히터가 에칭액의 화학반응이 활성화되는 온도로 시편을 가온하도록 한다. 또한, 에칭액 혼합장치에는, 순수(DI water)를 공급하는 희석액 공급부가 더 구비되고, 상기 밸브는, 두 개의 입력포트와 하나의 출력포트를 구비하고, 두 개의 입력포트는 각각 상기 제 1 화학물질 공급부 및 상기 희석액 공급부의 배출 튜브와 연결되고, 상기 각 배출 튜브의 개폐를 조절하여 상기 제 1 강산과 상기 순수의 배출 여부 및 혼합비율을 조절하는 'Y'자형 제 1 밸브와, 두 개의 입력포트와 하나의 출력포트를 구비하고, 두 개의 입력포트는 각각 상기 제 2 화학물질 공급부 및 상기 희석액 공급부의 배출 튜브와 연결되고, 상기 각 배출 튜브의 개폐를 조절하여 상기 제 2 강산과 상기 순수의 배출 여부 및 혼합비율을 조절하는 'Y'자형 제 2 밸브를 포함하고, 상기 펌프는, 상기 제 1 밸브의 출력포트와 연결되어 상기 제 1 강산을 배출하는 제 1 펌프와, 상기 제 2 밸브의 출력포트와 연결되어 상기 제 2 강산을 배출하는 제 2 펌프를 포함하고, 상기 밸브는, 하나의 입력포트와 두 개의 출력포트를 구비하고, 입력포트가 상기 제 1 펌프의 배출 튜브와 연결되고, 상기 제 1 에칭액의 배출량 및 배출 방향을 조절하는 'ㅅ'자형의 제 3 밸브와, 하나의 입력포트와 두 개의 출력포트를 구비하고, 입력포트가 상기 제 2 펌프의 배출 튜브와 연결되고, 상기 제 2 에칭액의 배출량 및 배출 방향을 조절하는 'ㅅ'자형의 제 4 밸브 및 두 개의 입력포트와 하나의 출력포트를 구비하고, 입력포트가 상기 제 3 밸브의 출력포트 및 상기 제 4 밸브의 출력포트와 각기 연결되어 상기 제 1 강산과 상기 제 2 강산을 혼합하고, 상기 제 1 강산과 상기 제 2 강산이 혼합된 제 3 에칭액의 배출량을 조절하는 'Y'자형의 제 5 밸브를 포함하고, 상기 제 3 밸브, 상기 제 4 밸브 및 상기 제 5 밸브의 각 출력포트가 상기 에칭액 주입관과 연결되도록 한다. 화학물질로는 황산 및 질산 중 선택된 적어도 하나를 사용하도록 하며, 세척액으로는 아세톤을 사용하도록 한다. 더욱 바람직하게는, 세척장치가, 세척액을 직선형으로 분사하는 직선형 세척액 주입관 및 세척액을 분무형으로 분사하는 분무형 세척액 주입관을 포함하고, 시편의 종류 및 세척 범위에 따라 직선형 세척액 주입관 및 분무형 세척액 주입관을 선택적으로 사용하도록 하며, 건조장치는, 시편의 표면으로 압축공기를 분사하는 공기 토출관 및 시편의 표면으로 빛을 조사하여 열을 가하는 램프를 포함하도록 한다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 장점, 특징 및 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 3 은 본 발명에 따른 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치를 도시한 도로서, 도 1 은 본 발명에 따른 몰딩 수지 제거장치의 평면도이고, 도 2 는 도 1 의 A-A' 지점에서 화살표 방향으로 바라볼 때의 측면도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 몰딩 수지 제거장치의 정면도이다. 특히, 도 2 에서는 지그(10)가 에칭액 주입관(42, 43, 44)의 하부에 배치된 상태를 실선으로 도시하고, 지그가 세척액 주입관(51, 52)의 하부에 배치된 상태를 점선으로 도시하였다. 도 1 내지 도 3 을 참조하여 본 발명에 따른 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치의 구성에 대하여 설명하면 이하와 같다.
본 발명에 따른 몰딩 수지 제거장치(100)는 에폭시로 몰딩 완성된 반도체 또는 전자부품(이하 '시편'이라 한다.) 표면의 몰딩 수지를 제거하여 반도체 칩 및 전자회로가 표면에 드러나도록 함으로써 구조적 결함이나 전기적 결함을 분석할 수 있도록 하는 장치이다. 몰딩 수지 제거장치(100)는, 다양한 형태의 시편을 고정하는 지그(10, jig), 지그를 원하는 위치로 이동 및 고정하는 XYZ축 스테이지(11, 12, 13), 시편을 촬영하는 카메라(20), 몰딩 수지를 제거하는 에칭액을 혼합하여 생성하는 에칭액 혼합장치(30), 시편의 표면으로 에칭액을 주입하는 에칭액 주입관(42, 43, 44), 시편 표면의 에칭액을 세척하는 세척장치(50) 및 시편 표면의 세척액을 제거하는 건조장치(60, 65)를 포함한다. 본 발명에 따른 몰딩 수지 제거장치(100)의 각 구성부는 컴퓨터 등의 제어장치에 의해 그 동작이 제어되며, 몰딩 수지 제거장치와 제어장치는 케이블을 통해 직접 연결되거나 네트워크를 통해 통신 연결된다. 사용자는 카메라(20)로 촬영된 시편의 영상을 보고 제어장치를 통해 몰딩 수지 제거장치(100)의 동작을 제어하게 된다. 몰딩 수지 제거장치(100)의 각 구성부에 대하여 설명하면 이하와 같다.
지그(10)는 다양한 크기와 모양을 갖는 시편을 안정적으로 고정하는 장치로 XYZ축 스테이지(11, 12, 13)에 의해 이동한다. XYZ축 스테이지(11, 12, 13)는 시편을 고정한 지그(10)를 원하는 위치로 이동시키는 장치로서, X축, Y축 및 Z축의 3개의 축으로 구성되고 각 축에는 레일이 부착된다. Z축 스테이지(13)에는 암(15, arm)이 결합하여 X축 스테이지와 Z축 스테이지(11, 13)가 각기 독립적으로 이동할 수 있다. 또한, Z축 스테이지(13)는 상기 암(15)과 축(16)을 통해 지그(10)와 결합되고, 축(16)의 회전에 의해 지그가 Z축으로 이동하도록 한다. 또한, 지그가 축과 90°를 이루며 회전하도록 하는 연결수단을 더 포함할 수도 있다. 따라서, 암(15)과 축(16)의 동작에 의해 지그(10)에 고정된 시편을 3차원적으로 자유로이 이동할 수 있다. XYZ축 스테이지(11, 12, 13)에 의한 지그(10)가 이동하는 예를 설명하면, 시편을 지그(10)에 고정한 후 에칭액 주입관(42, 43, 44)의 하부에 시편이 배치되도록 XYZ축 스테이지를 이용하여 지그를 이동하고, 몰딩 수지의 제거된 상태를 확인하기 위하여 지그를 이동하여 시편이 카메라(20) 앞에 위치하도록 한다. 또한, 시편의 표면에 에칭액을 주입하여 몰딩 수지를 제거한 후에는 다시 XYZ축 스테이지(11, 12, 13)를 이용하여 시편이 세척장치(50)의 하부에 배치되도록 지그(10)를 이동하며, 세척장치(50)에 의해 세척액이 주입된 후에는 지그를 이동하여 시편을 건조장치(60, 65)의 하부에 배치한다.
또한, 지그(10)는 에칭액 주입관(42, 43, 44)에 의해 시편의 표면으로 주입된 에칭액의 화학반응을 활성화하기 위하여 시편을 가열하는 히터(미도시) 및 지그의 표면 온도를 감지하는 온도센서(미도시)를 내부에 포함한다. 히터는 전기를 공급받아 열을 발산하는 복수의 열선으로 이루어지며, SUS 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 히터의 위치는 시편의 중심에 가온할 수 있도록 조절된다. 온도센서는 히터와 함께 지그(10) 내부에 장착되어 지그 표면의 온도를 감지한다. 온도센서는 수평방향으로는 지그(10)의 중앙에 배치하고 수직방향으로는 지그 표면의 온도에 가장 근접한 온도를 감지하도록 시편이 배치되는 지그의 표면과 가깝게 배치한다. 온도센서에 의해 감지된 지그 표면의 온도는 제어장치로 전송된다. 따라서, 제어장치는 지그 표면의 온도를 통해 시편의 온도를 감지하고 히터에 의한 가온 정도를 조절함으로써 에칭액의 화학반응에 최적의 온도로 시편의 온도를 유지할 수 있게 된다. 조절되는 시편의 온도는 50℃ 내지 300℃가 되도록 하며, 바람직하게는 에칭액으로 질산을 사용할 경우 70℃가 되도록 하고 에칭액으로 황산을 사용할 경우 90℃가 되도록 한다. 한편, 히터와 온도센서를 지그(10) 내에 장착하는 방법으로는, 지그(10)의 측면에 복수의 구멍을 뚫고 상기 구멍으로 히터와 온도센서를 삽입하여 설치하는 방법과, 히터와 온도센서가 장착될 수 있도록 함몰된 홈이 형성된 두개의 피스(piece)로 지그를 성형한 후 히터와 온도센서를 장착하고 지그를 조립하는 방법을 사용할 수 있다.
카메라(20)는 시편을 촬영하여 촬영된 영상을 제어장치로 전송한다. 카메라(20)로는 디지털 카메라를 사용하도록 한다. 카메라(20)에 의해 촬영된 영상은 제어장치의 디스플레이 장치를 통해 디스플레이되어 사용자가 몰딩 수지를 제거할 범위를 입력할 수 있도록 한다. 반도체 완성품 또는 전자부품은 그 종류가 수천 가지에 이를 정도로 종류, 크기 및 형태가 다양하므로, 카메라(20)를 이용하여 시편을 촬영하고 이를 사용자가 제어장치의 디스플레이 장치로 모니터링함으로써 시편 표면에서 몰딩 수지를 제거할 위치와 범위를 적절히 조절할 수 있다.
에칭액 혼합장치(30)는 화학물질과 희석액(순수)을 혼합하여 에칭액을 생성한다. 화학물질로는 황산, 질산, 인산, 염산 및 불산 등 강산을 사용하며, 바람직하게는 황산(H2SO4)과 질산(HNO3)을 사용하도록 한다. 또한, 에칭액 혼합장치(30)는 제거될 몰딩 수지의 양에 따라 주입되는 에칭액의 양을 조절하는데, 카메라(20)를 이용하여 시편을 촬영하여 제어장치에 의해 제거될 몰딩 수지의 양이 산출되면 에칭액 혼합장치(30)는 산출된 양만큼 시편의 표면으로 에칭액을 주입하게 된다. 시편 표면으로의 에칭액 주입은 에칭액 주입관(42, 43, 44)에 의해 이루어진다.
에칭액 주입관(42, 43, 44)은 에칭액을 시편 표면에 주입하여 습식 에칭을 통해 몰딩 수지를 화학적으로 제거한다. 에칭액 주입관(42, 43, 44)으로부터 몰딩 수지에 에칭액을 접촉시키는 방법으로는 에칭액 주입관이 몰딩 수지와 접촉하지 않고 에칭액만 접촉시키는 비접촉방식을 사용할 수 있다. 에칭액 주입관(42, 43, 44)은, 수십 ㎛ 이상의 두께를 갖는 금속선 또는 금속판으로 이루어진 금속팁의 끝부분을 수 ㎚의 곡률반경을 갖도록 미세 가공한 후, 다이아몬드 등의 물질을 코팅하고 코팅된 양끝 부분을 제거한 후 기판 물질인 금속팁을 제거하여 제조할 수 있다. 에칭액 주입관(42, 43, 44)은 에칭액에 의해 에칭되지 않아야 하고 시편 상에 형성된 패턴에 자주 접촉하여도 무디어지지 않아야 한다. 따라서, 에칭액 주입관(42, 43, 44)의 재질로는 다이아몬드, 큐빅 보론 나이트라이드(c-BN: Cubic Boron Nitride) 및 사파이어(Sapphire, 산화 Al) 등의 물질 중에서 선택된 적어도 하나 또는 테플론(Teflon), 폴리에틸렌(Polyethelene), 폴리프로필렌(Polypropylene) 및 아세탈(Acetal) 등의 고분자(polymer) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 사용하도록 한다.
세척장치(50)는 에칭액을 주입하여 일정 부위의 몰딩 수지를 제거한 시편의 표면을 세척하는 장치로서, 에칭액이 주입된 시편의 표면에 세척액을 분사한다. 세척액으로는 아세톤을 사용하도록 한다. 세척장치(50)는 시편의 표면에 세척액을 분사하는 세척액 주입관(51, 52)을 포함한다. 바람직하게는, 세척액을 직선형으로 분사하는 세척액 주입관(51)과 분무형으로 분사하는 세척액 주입관(52)을 각기 구비하여 시편의 세척시 세척 범위나 시편의 종류에 따라 선택적으로 사용할 수 있도록 한다. 즉, 시편의 세척 범위 또는 종류에 따라 직선형 또는 분무형 세척액 주입관을 선택하고 밸브를 이용하여 선택된 세척액 주입관으로 세척액을 배출함으로써 세척액을 직선형 또는 분무형으로 분사할 수 있게 된다. 따라서, 분사되는 세척액으로 인해 시편에 가해지는 물리적 충격을 최소화할 수 있으며 세척 효율을 높일 수 있게 된다.
건조장치(60, 65)는 세척액을 분사하여 시편을 세척한 후 시편의 표면에 남은 세척액(아세톤)을 기화시켜 제거하는 장치로서, 시편의 표면으로 압축공기를 분사하는 공기 토출관(60) 및 시편의 표면에 빛을 조사하는 램프(65)를 포함한다. 따라서, 램프(65)에 의한 열 건조와 함께 공기 토출관(60)에 의한 압축공기를 함께 사용하므로 세척액을 효과적으로 제거하고 작업 시간을 단축할 수 있다. 실제로 압축공기와 램프를 동시에 사용할 경우, 램프만을 사용하는 경우에 비하여 건조 시간을 1/2로 단축되었다.
도 4 는 본 발명에 따른 에칭액 혼합장치의 구성도로서, 두 가지 화학물질(황산, 질산)을 선택적으로 사용하거나 혼합할 수 있는 에칭액 혼합장치를 도시하였다. 도 4 에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 에칭액 혼합장치(30)는, 화학물질이 공급되는 화학물질 공급부(31, 34), 희석액(순수, DI Water)가 공급되는 희석액 공급부(32, 33), 화학물질과 희석액을 배출시키는 펌프(37, 38) 및 각 화확물질과 희석액이 배출되는 튜브을 선택적으로 개폐하여 화학물질과 희석액을 혼합 또는 분배하는 밸브(35, 36, 39, 40, 41)를 포함한다. 각 밸브 및 펌프의 동작은 제어장치에 의해 제어된다. 또한, 각 밸브 중 제 1 밸브(35), 제 2 밸브(36) 및 제 5 밸브(41)는 입력포트가 2개이고 출력포트가 하나인 'Y'자형 밸브를 사용하고, 제 3 밸브(39) 및 제 4 밸브(40)는 입력포트가 하나이고 출력포트가 두 개인 'ㅅ'자형 밸브를 사용하도록 한다. 밸브(35, 36, 39, 40, 41)의 재질로는 테플론 또는 SUS 재질을 사용하도록 한다. 에칭액 혼합장치(30)의 동작을 설명하면 이하와 같다.
제 1 밸브(35)의 각 입력포트는 제 1 화학물질 공급부(31)와 제 1 희석액 공급부(32)의 배출 튜브와 연결되어 각 튜브를 개폐함으로써 제 1 화학물질 공급부의 황산(제 1 산(acid))과 제 1 희석액 공급부의 희석액의 배출량을 조절하여 적정 비율로 혼합한다. 제 1 밸브(35)에 의해 혼합된 황산 에칭액(제 1 에칭액)은 튜브를 통해 제 1 펌프(37)로 유입된다.
또한, 제 2 밸브(36)의 각 입력포트는 제 2 화학물질 공급부(34)와 제 2 희석액 공급부(33)의 배출 튜브와 연결되어 각 튜브를 개폐하여 제 2 화학물질 공급부의 질산(제 2 산(acid))과 제 2 희석액 공급부의 희석액을 혼합하여 적정 비율로 희석한다. 제 2 밸브(36)에 의해 혼합된 질산 에칭액(제 2 에칭액) 역시 튜브를 통해 제 2 펌프(38)로 유입된다.
제 1 펌프(37)와 제 2 펌프(38)의 배출 튜브는 제 3 밸브(39)와 제 4 밸브(40)의 입력포트와 각기 연결되고, 제 3 밸브와 제 4 밸브의 출력포트는 각기 제 1 에칭액 주입관(42), 제 5 밸브(41)의 입력포트 및 제 3 에칭액 주입관(44)과 연결된다. 제 5 밸브(41)의 출력포트는 제 2 에칭액 주입관(43)과 연결된다. 따라서, 제 1 펌프(37)로 유입된 황산 에칭액(제 1 에칭액)과 제 2 펌프(38)로 유입된 질산 에칭액(제 2 에칭액)은 각 펌프의 동작에 의해 배출 튜브로 배출된 후, 제 3 밸브(39), 제 4 밸브(40) 및 제 5 밸브(41)의 개폐에 의해 각 에칭액 주입관(42, 43, 44)로 배출된다. 구체적으로, 제 3 밸브(39)를 제 1 에칭액 주입관(42) 쪽으로 열면 황산 에칭액(제 1 에칭액)이 제 1 에칭액 주입관을 통해 배출되고, 제 4 밸브(40)를 제 3 에칭액 주입관(44) 쪽으로 열면 질산 에칭액(제 2 에칭액)이 제 3 에칭액 주입관으로 배출된다. 이때, 제 3 밸브(39)와 제 4 밸브(40)를 이용하여 황산 에칭액과 질산 에칭액의 배출량을 조절할 수 있다. 또한, 제 3 밸브(39) 및 제 4 밸브(40)를 제 5 밸브(41) 쪽으로 열면 황산 에칭액과 질산 에칭액이 배출 튜브를 통해 제 5 밸브로 향하고, 제 5 밸브를 열면 황산 에칭액과 질산 에칭액이 혼합된 에칭액(제 3 에칭액)이 제 2 에칭액 주입관(43)으로 배출된다. 이때, 제 3 밸브(39), 제 4 밸브(40) 및 제 5 밸브(41)를 이용하여 황산 에칭액과 질산 에칭액의 혼합 비율 및 혼합된 에칭액의 배출량을 조절할 수 있다. 따라서, 시편의 종류와 제거될 몰딩 수지의 양 및 범위에 따라 두가지 이상의 화학물질을 원하는 비율로 선택적으로 혼합하여 적합한 에칭액을 생성하여 사용할 수 있으며, 최소한의 펌프 시스템으로 다양한 화학물질을 사용할 수 있다.
또한, 에칭액 혼합장치(30)를 일정기간 사용하거나 화학물질 공급부(31, 34)의 화학물질을 교체하고자 할 경우 각 튜브에 남은 이물질 또는 화학물질의 찌꺼기를 제거해 주어야 한다. 이 경우 제 1 밸브(35)와 제 2 밸브(36)를 이용해 화학물질 공급부(31, 34)의 배출 튜브를 닫고 희석액 공급부(32, 33) 쪽 튜브만을 열고, 제 3 밸브(39), 제 4 밸브(40) 및 제 5 밸브(41)를 열면 희석액이 튜브를 통해 유입되어 펌프(37, 38)를 거쳐 에칭액 주입관(42, 43, 44)으로 배출된다. 따라서, 각 튜브, 밸브, 펌프 및 에칭액 주입관에 남아 있는 이물질을 효과적으로 세척할 수 있어 오염을 방지하여 내구성을 높일 수 있으며, 화학물질을 교체한 후 이전 화학물질의 잔액이 함께 혼합되어 에칭 효과가 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 4 에서는 두가지 화학물질 각각에 대하여 희석액 공급부를 별도로 구비하는 실시예를 도시하였으나, 이와는 달리 희석액 공급부를 하나만 구비할 수도 있다. 또한, 도 4 에서는 두가지의 화학물질을 이용하여 에칭액을 제조하는 실시예를 도시하였으나, 한가지 또는 세가지 이상의 화학물질을 혼합하는 형태로 변형할 수 있음은 물론이다. 즉, 사용할 화학물질의 수에 따라 화학물질 공급부와 희석액 공급부의 수를 적절히 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 몰딩 수지 제거장치(100)의 동작 과정에 대하여 설명하면 이하와 같다.
몰딩 수지를 제거하여 반도체 칩 또는 전자회로를 검사할 반도체 또는 전자부품(시편)을 지그(10)에 고정한 후, 제어장치의 제어신호에 의해 XYZ축 스테이지(11, 12, 13)를 움직여 지그를 카메라(20)의 하단부로 이동한다.
카메라(20)는 시편을 촬영하고 촬영된 영상은 제어장치로 전송된다. 제어장치는 촬영 영상을 디스플레이 장치를 통해 디스플레이하고, 사용자로부터 몰딩 수지를 제거할 범위를 입력받는다. 제어장치는 제거할 몰딩 수지의 양을 산출하고, 주입할 에칭액의 혼합비율 및 양을 산출한다. 이때, 에칭액에 따라 적정한 반응 온도도 함께 산출하도록 한다.
XYZ축 스테이지(11, 12, 13)는 제어장치의 제어신호에 의해 동작하여 지그(10)를 에칭액 주입관(42, 43, 44)의 하부로 이동한다. 제어장치로부터 에칭액의 혼합비율 및 양이 에칭액 혼합장치(30)로 전송되고, 에칭액 혼합장치의 각 밸브(35, 36, 39, 40, 41)와 펌프(37, 38)가 동작하여 각 화학물질과 희석액을 적정 비율로 혼합하여 에칭액을 생성 및 배출한다. 배출된 에칭액은 에칭액 주입관(42, 43, 44)을 통해 시편의 몰딩 수지로 주입된다. 또한, 제어장치는 지그(10)의 온도센서로부터 지그 표면의 온도를 수신하고 시편의 온도를 산출한 후 상기 산출된 온도에 맞게 히터를 동작시킨다. 온도센서에 의한 지그 표면의 온도는 실시간으로 제어장치로 전송되고 제어장치는 전송된 온도에 따라 히터의 가온량을 조절하여 시편을 적정 온도로 유지시킨다. 한편, 에칭 공정 시간을 단축하기 위하여 시편이 장착된 지그(10)가 반복 운동하도록 할 수 있으며, 구체적으로 시편이 장착되는 지그 표면의 진동자를 설치하여 지그가 진동자에 의한 진동하여 에칭액과 몰딩 수지의 화학적 반응을 촉진시킬 수도 있다.
일정 시간이 경과한 후 제어장치는 XYZ축 스테이지(11, 12, 13)를 제어하여 지그(10)를 세척장치(50)의 하부로 이동한다. 제어장치는 시편의 종류 및 세척 범위 등에 따라 직선형 세척액 주입관(51) 또는 분무형 세척액 주입관(52)을 선택하여 시편의 표면에 세척액(아세톤)을 분사한다.
세척액을 분사한 후 제어장치는 XYZ축 스테이지(11, 12, 13)를 제어하여 지그(10)를 건조장치(60, 65)의 하부로 이동한 후 건조장치를 동작시킨다. 공기 토출관(60)은 압축공기를 시편의 표면으로 분사하고 램프(65)는 시편의 표면으로 빛을 조사하여 열을 가하게 된다. 건조가 이루어지면 지그(10)를 움직여 시편을 배출한다.
한편, 시편을 배출하기 전에 카메라(20)를 이용해 시편을 촬영하여 에칭된 상태를 확인하고 필요시 에칭 및 세척 단계를 반복적으로 수행할 수도 있다.
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이상 설명한 바대로, 본 발명에 따른 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치는 패키지된 반도체 또는 전자부품의 몰딩 수지를 제거하기 위한 단위공정들을 자동화 및 규격화시켜 다양한 반도체 및 전자부품에 공히 적용할 수 있으며 안전하고 작업속도를 크게 향상시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.
다시 말해서, 본 발명에 따른 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제 거장치는,
첫째로, 지그 내부에 히터 및 온도센서를 구비하여 온도센서에 의해 지그 표면의 온도를 감지하고 히터를 이용하여 시편을 적정 온도로 가온할 수 있으므로, 에칭액의 화학반응에 최적의 온도로 시편의 온도를 유지하여 에칭액 반응 시간을 단축하고 반응 효과를 향상시킬 수 있고,
둘째로, 에칭액 혼합장치의 밸브 및 펌프를 제어하여 화학물질을 다양한 비율로 희석 및 혼합할 수 있으므로, 시편의 종류와 제거될 몰딩 수지의 양 또는 범위에 따라 두가지 이상의 화학물질을 원하는 비율로 선택적으로 혼합하여 적합한 에칭액을 생성 사용할 수 있으며,
셋째로, 희석액을 이용하여 각 튜브, 밸브, 펌프 및 에칭액 주입관 등 라인 내부에 남아 있는 이물질을 효과적으로 세척할 수 있으므로 라인의 오염을 방지하여 내구성을 높일 수 있고, 화학물질을 교체할 경우 이전 화학물질의 잔액이 함께 혼합되어 에칭 효과가 떨어지는 것을 방지할 수 있으며,
넷째로, 시편의 종류나 세척 범위에 따라 직선형 세척액 주입관 또는 분무형 세척액 주입관을 선택적으로 사용할 수 있으므로, 분사되는 세척액으로 인해 시편에 가해지는 물리적 충격을 최소화하고 세척 효율을 높일 수 있고,
다섯째로, 램프의 열과 압축공기를 함께 이용하여 시편을 건조하므로 시편에 남은 세척액을 골고루 건조할 수 있고 작업시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그 러한 기술은 오로지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.

Claims (7)

  1. 패키지된 반도체 및 전자부품 중 반도체 칩 또는 전자회로를 검사할 시편의 표면 몰딩 수지를 화학적 습식 에칭을 통해 제거하는 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치로서,
    상기 시편을 고정하는 지그;
    상기 지그를 이동시키는 XYZ축 스테이지;
    상기 시편을 촬영하는 카메라;
    상기 몰딩 수지를 에칭하는 에칭액을 배출하는 에칭액 혼합장치;
    상기 에칭액 혼합장치와 연결되어 상기 에칭액을 상기 시편의 표면으로 주입하는 에칭액 주입관;
    상기 에칭액이 주입된 시편의 표면에 세척액을 분사하는 세척장치; 및
    상기 세척액이 분사된 시편의 표면을 건조시키는 건조장치를 포함하고,
    상기 에칭액 혼합장치가,
    황산, 질산, 인산, 염산 및 불산 중에서 선택된 하나인 제 1 산(acid)을 공급하는 제 1 화학물질 공급부;
    상기 제 1 산(acid)을 제외한 황산, 질산, 인산, 염산 및 불산 중에서 선택된 하나인 제 2 산(acid)을 공급하는 제 2 화학물질 공급부;
    상기 제 1 산 및 상기 제 2 산의 공급량을 조절하고, 이를 혼합하여 에칭액을 생성하는 밸브; 및
    상기 에칭액을 배출하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지그 내부에,
    상기 지그 표면에 열을 가하는 히터; 및
    상기 지그 표면의 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하고,
    상기 히터가 상기 에칭액의 화학반응이 활성화되는 온도로 상기 시편을 가온하는 것을 특징으로 하는 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭액 혼합장치에는
    순수(DI water)를 공급하는 희석액 공급부가 더 구비되고,
    상기 밸브는,
    두 개의 입력포트와 하나의 출력포트를 구비하고, 두 개의 입력포트는 각각 상기 제 1 화학물질 공급부 및 상기 희석액 공급부의 배출 튜브와 연결되고, 상기 각 배출 튜브의 개폐를 조절하여 상기 제 1 강산과 상기 순수의 배출 여부 및 혼합비율을 조절하는 'Y'자형 제 1 밸브;
    두 개의 입력포트와 하나의 출력포트를 구비하고, 두 개의 입력포트는 각각 상기 제 2 화학물질 공급부 및 상기 희석액 공급부의 배출 튜브와 연결되고, 상기 각 배출 튜브의 개폐를 조절하여 상기 제 2 강산과 상기 순수의 배출 여부 및 혼합비율을 조절하는 'Y'자형 제 2 밸브를 포함하고,
    상기 펌프는,
    상기 제 1 밸브의 출력포트와 연결되어 상기 제 1 에칭액을 배출하는 제 1 펌프; 및
    상기 제 2 밸브의 출력포트와 연결되어 상기 제 2 에칭액을 배출하는 제 2 펌프를 포함하고,
    상기 밸브는,
    하나의 입력포트와 두 개의 출력포트를 구비하고, 입력포트가 상기 제 1 펌프의 배출 튜브와 연결되고, 상기 제 1 에칭액의 배출량 및 배출 방향을 조절하는 'ㅅ'자형의 제 3 밸브;
    하나의 입력포트와 두 개의 출력포트를 구비하고, 입력포트가 상기 제 2 펌프의 배출 튜브와 연결되고, 상기 제 2 에칭액의 배출량 및 배출 방향을 조절하는 'ㅅ'자형의 제 4 밸브; 및
    두 개의 입력포트와 하나의 출력포트를 구비하고, 입력포트가 상기 제 3 밸브의 출력포트 및 상기 제 4 밸브의 출력포트와 각기 연결되어 상기 제 1 강산과 상기 제 2 강산을 혼합하고, 상기 제 1 에칭액과 상기 제 2 에칭액이 혼합된 제 3 에칭액의 배출량을 조절하는 'Y'자형의 제 5 밸브를 포함하고,
    상기 제 3 밸브, 상기 제 4 밸브 및 상기 제 5 밸브의 각 출력포트가 상기 에칭액 주입관과 연결되는 것을 특징으로 하는 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 세척액이 아세톤인 것을 특징으로 하는 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치.
  6. 상기 세척장치가,
    상기 세척액을 직선형으로 분사하는 직선형 세척액 주입관; 및
    상기 세척액을 분무형으로 분사하는 분무형 세척액 주입관을 포함하고,
    상기 시편의 종류 및 세척 범위에 따라 상기 직선형 세척액 주입관 및 상기 분무형 세척액 주입관을 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조장치가,
    상기 시편의 표면으로 압축공기를 분사하는 공기 토출관; 및
    상기 시편의 표면으로 빛을 조사하여 열을 가하는 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지된 반도체 및 전자부품의 몰딩 수지 제거장치.
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