KR100809276B1 - 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 패지기 제조 공정중 몰딩공정시 사용되는 몰딩수지와 금형간의 릴리즈 포스를 시험단계에서 자동으로 측정할 수 있도록 한 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 다수의 시편금형과; 상기 각 시편금형이 저부에 일정한 배열로 장착된 단일 체이스와; 상기 단일 체이스의 아래쪽에 배치되는 바텀금형과; 상기 바텀금형내에 장착되어 상기 각 시편금형의 캐비티로 몰딩수지를 가압 공급하는 트랜스퍼 장치와; 상단은 상기 단일 체이스의 상면을 통하여 외부로 노출되는 원형 고정판으로 형성되고, 하단은 원형바 형상으로서 단일 체이스를 관통하여 상기 시편금형의 캐비티 상면에 위치하게 되는 게이지바와; 상기 게이지바의 상단을 형성하는 원형 고정판의 저면에 부착되는 릴리즈 포스 측정용 센서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치를 제공한다.

반도체 패키지, 몰딩수지, 릴리즈 포스, 측정 장치, 트랜스퍼 장치, 센서, 램포트, 램 팁, 단일 체이스

Description

반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치{Apparatus for testing EMC Releasing force}

도 1은 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치를 나타내는 개략도,

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치의 구성중 램 팁과 몰딩수지간의 결합 구조를 설명하는 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치에 대한 작동 상태를 설명하는 단면도,

도 5는 기존의 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스를 측정하는 방법을 설명하는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 단일 체이스 12 : 시편금형

14 : 캐비티 16 : 몰딩수지

18 : 트랜스퍼 장치 20 : 센서

22 : 게이지바 24 : 바텀금형

26 : 램 포트 28 : 램 팁

30 : 요철부 32 : 경사잠금면

34 : 원형고정판 36 : 원형바

본 발명은 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 패지기 제조 공정중 몰딩공정시 사용되는 몰딩수지(= 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound))와 금형간의 릴리즈 포스를 시험단계에서 자동으로 측정할 수 있도록 한 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치에 관한 것이다.

통상적으로 반도체 패키지는 리드프레임, 인쇄회로기판, 회로필름 등 여러가지 기판을 이용하여 다양한 구조로 제조되고 있고, 그 크기 또한 패키지의 종류에 따라 다양하게 제조되고 있으며, 또한 반도체 패키지 크기를 칩 스케일에 가깝게, 두께는 더 얇게 경박단소화로 제조되고 있고, 단위 생산성을 높이고 경박단소화를 실현하기 위하여 반도체 패키지 영역이 한꺼번에 집약된 기판을 이용하는 추세에 있다.

대개, 반도체 패키지 제조 공정은 기판의 칩부착영역에 반도체 칩을 부착하는 칩 부착 단계와, 상기 칩의 본딩패드와 상기 기판의 와이어 본딩영역간을 연결하는 와이어 본딩 단계와, 상기 반도체 칩과 와이어 등을 외부로부터 보호하기 위 하여 몰딩 컴파운드 수지로 몰딩하는 몰딩단계와, 상기 몰딩 컴파운드 수지를 통하여 노출된 입출력단자를 포밍 및 트리밍 등을 통하여 구성하는 단계 등을 포함하여 이루어진다.

이러한 반도체 패키지의 제조 공정에 있어서, 반도체 패키지의 경박단소화로 인한 칩과 몰딩 컴파운드 수지의 두께 감소를 달성하고자, 상기 몰딩 공정에 사용되는 몰드 구조를 반도체 패키지의 몰딩영역의 일측으로부터 몰딩 컴파운드 수지를 공급하는 코너 게이트 방식에서 몰딩영역의 위쪽에서 몰딩 컴파운드 수지를 공급하는 탑 게이트 방식으로 전화하고 있는 추세에 있다.

최근에는 그린 에폭시 몰딩 컴파운드(Green EMC, 몰딩수지로 약칭함) 사용 빈도 증가 및 의무 사용화에 따라, 몰딩수지의 특성중 하나인 몰드금형과 몰딩수지간의 이형 정도를 나타내는 스티킹(sticking)성의 중요도가 증가되고 있으며, 이러한 스티킹성이 좋지 못하면 몰드 크리닝 주기나 시간이 증가하고 그에따라 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

이에, 몰딩수지 제조업체 및 이를 사용하는 패키지 제조사에서는 신품으로 출시된 몰딩수지와 금형간의 스티킹성과 관련된 릴리즈 포스(Release force)몰딩수지가 금형으로부터 이탈되기 위하여 필요로 하는 힘)를 측정하고 있다.

기존의 릴리즈 포스를 측정하는 방법은 다음과 같다.

첨부한 도 5에 도시된 바와 같이, 몰드 시편 금형을 이용하여 몰드시편을 몰딩한 다음, 릴리즈 포스를 측정하고 있다.

1) 먼저, 상기 몰드 시편금형(1)에 형성된 캐비티(2)내에 몰딩수지(3)를 채 워서 몰드시편(4)을 몰딩하는 단계가 진행된다.

2) 몰드시편(4)이 몰딩된 몰드 시편 금형(1)을 측정 장비에 배치시키는 단계가 진행된다.

3) 측정 툴(5)의 팁을 사용하여, 몰드시편(4)이 몰드 시편 금형(1)의 캐비티(2)로부터 이탈될 때, 금형과 시편간의 접합된 힘을 측정하는 단계가 진행된다.

즉, 측정 툴(5)의 팁 하단이 몰드시편(4)의 상면을 가압하여, 몰드시편(4)이 캐비티(2)로부터 이탈될 때, 즉 서로 접합되어 있던 캐비티(2)의 표면과 몰드시편(4)의 표면간이 서로 떨어질 때의 힘을 측정 툴에서 측정하며, 이때의 측정된 힘을 릴리즈 포스라 한다.

4) 이러한 측정을 반복하기 위하여, 다시 몰드 시편 금형을 몰드프레스쪽으로 옮겨서 위와 같이 시편을 반복 제작하여 동일한 측정 절차를 수행하게 된다.

그러나, 종래의 릴리즈 포스 측정 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 릴리즈 포스의 반복 측정을 위해, 몰드 시편 금형을 반복 구비하고, 몰드시편을 반복하여 제조해야 함에 따라, 이러한 수동적인 몰드 프레스 작업을 계속하기 위하여 많은 인력을 동원해야 하는 단점이 있다.

둘째, 이미 제작된 한가지의 시편금형 조건으로만, 측정 시험이 진행될 수 밖에 없으며, 시편 금형 조건을 바꾸려면, 고가의 시편 제작용 몰드를 추가로 제작하여야 하는 단점이 있다.

셋째, 시편 몰드 작업과 릴리즈 포스 측정은 동시에 연속적으로 진행될 수 없으며, 실제 몰드 작업 조건과 같은 500 Shot 이상의 조건하에서 실험을 진행하기 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 연구된 결과물로서, 하나의 체이스(chase)내에 여러가지 조건(온도, 표면 코팅상태, 표면거칠기 등)이 다른 시편금형을 설치하고, 각 시편금형에 램포트 및 램 팁을 이용하여 몰딩수지를 자동으로 공급할 수 있도록 함으로써, 몰딩수지와 금형간의 릴리즈 포스를 여러가지 조건을 달리하며 자동으로 측정할 수 있도록 한 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 다수의 시편금형과; 상기 각 시편금형이 저부에 일정한 배열로 장착된 단일 체이스와; 상기 단일 체이스의 아래쪽에 배치되는 바텀금형과; 상기 바텀금형내에 장착되어 상기 각 시편금형의 캐비티로 몰딩수지를 가압 공급하는 트랜스퍼 장치와; 상단은 상기 단일 체이스의 상면을 통하여 외부로 노출되는 원형 고정판으로 형성되고, 하단은 원형바 형상으로서 단일 체이스를 관통하여 상기 시편금형의 캐비티 상면에 위치하게 되는 게이지바와; 상기 게이지바의 상단을 형성하는 원형 고정판의 저면에 부착되는 릴리즈 포스 측정용 센서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치를 제공한다.

바람직한 구현예로서, 상기 트랜스퍼 장치는 바텀금형내에 고정되어 몰딩수지의 공급경로가 되는 램 포트와; 이 램 포트의 내부에 위치되어 상기 몰딩수지를 시편금형의 캐비티로 가압 충진시키는 램 팁으로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 램 팁의 상단부는 사선으로 절개된 형태의 요철부로 형성되어, 몰딩수지의 경화후, 몰딩수지와 결합되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 램 포트의 상단부 내경면은 위쪽에서 아래쪽으로 점차 좁아지는 직경이 되도록 1°~ 2°로 기울어져 경화후의 몰딩수지가 결합될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치를 나타내는 개략도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치의 구성중 램 팁과 몰딩수지간의 결합 구조를 설명하는 사시도이다.

본 발명에 따른 릴리즈 포스 자동 측정 장치는 시편금형(12)이 장착된 단일 체이스(10)와, 시편금형(12)의 캐비티(14)에 몰딩수지(16)를 공급한 후, 경화된 몰딩수지(16)와 결합되는 트랜스퍼 장치(18)를 이용하여, 여러가지 조건(시편금형의 표면거칠기, 코팅상태, 몰딩수지의 종류 등등)을 달리하며 한 번의 시험으로, 각 시편금형(12)의 캐비티(14) 표면과 몰딩수지(16)가 서로 분리될 때의 릴리즈 포스를 측정할 수 있도록 한 것이다.

상기 단일 체이스(10)는 다수개의 시편금형(12)이 그 저면에 등간격으로 배열되어 고정된 하나의 블럭으로 구비된 것으로서, 릴리즈 포스를 측정할 수 있는 게이지바(22) 및 센서(20)가 장착된다.

상기 게이지바(22)는 상하로 길다란 봉 형상으로서, 상단에는 상기 단일 체이스(10)의 상면을 통하여 외부로 노출되는 원형 고정판(34)이 형성되고, 하단은 원형바(36) 형상으로서 단일 체이스(10)를 관통하여 상기 시편금형(12)의 캐비티(14) 상면에 위치하여 하기와 같이 몰딩수지(16)가 분리될 때 릴리즈 포스를 감지하는 역할을 하게 된다.

이때, 상기 게이지바(22)의 원형 고정판의 저면에 릴리즈 포스를 측정하는 센서(20)가 부착된다.

여기서, 상기 단일 체이스(10)의 아래쪽에는 바텀금형(24)이 배치되는 바, 이 바텀금형(24)의 중앙부에는 상기 시편금형(12)의 캐비티(14)와 상하로 일치되는 다수개의 트랜스퍼 장치(18)가 설치된다.

상기 트랜스퍼 장치(18)는 바텀금형(24)내에 장착되어, 상기 각 시편금형(12)의 캐비티(14)로 몰딩수지(16)를 가압 공급하는 장치로서, 바텀금형(24)내에 고정되어 몰딩수지(16)의 공급경로가 되는 램 포트(26)와, 이 램 포트(26)의 내부에 승하강 가능하게 위치되어 상기 몰딩수지(16)를 시편금형(12)의 캐비티(14)로 가압 충진시키는 램 팁(28)으로 구성된다.

상기 트랜스퍼 장치(18)는 몰딩수지(16)를 시편금형(12)의 캐비티(14)로 충진 가압시키는 역할 뿐만아니라, 몰딩수지(16)의 경화후 몰딩수지(16)를 잡아주기 위하여 몰딩수지(16)와 결합되는 기능을 하게 된다.

바람직한 실시예로서, 몰딩수지(16)를 잡아주기 위하여 트랜스퍼 장치(18)의 램 팁(28) 상단부 구조를 요철부(30)로 형성하여, 몰딩수지(16)의 경화후, 요철부(30)가 몰딩수지(16)와 결합되도록 한다.

바람직한 다른 실시예로서, 몰딩수지(16)를 잡아주기 위하여 상기 램 포트(26)의 상단부 내경면을 위쪽에서 아래쪽으로 점차 좁아지는 직경이 되도록 1°~ 2°로 기울어진 경사잠금면(32)으로 형성함으로써, 경화후의 몰딩수지(16)가 위쪽으로 빠져나가지 않도록 한다.

여기서, 본 발명에 따른 릴리즈 포스 자동 측정 장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 4는 본 발명에 따른 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치에 대한 작동 상태를 설명하는 단면도이다.

상기 램 포트(26)를 통하여 몰딩수지(16)가 공급된 후, 램 팁(28)이 몰딩수지(16)를 가압하며 승강하게 되고, 이에 몰딩수지(16)는 시편금형(12)의 캐비티(14)내로 충진된다.

다음으로, 상기 시편금형(12)내의 몰딩수지(16)가 경화된 후, 상기 램 팁(28) 또는 램 포트(26)와 결합되는 상태가 된다.

즉, 상기 램 팁(28)의 요철부(30)에 경화된 몰딩수지(16)의 하단부가 결합되거나, 또는 경화된 몰딩수지(16)가 상기 램 포트(26)의 경사잠금면(32)에 걸려 위쪽으로 이탈되지 않는 상태가 된다.

이어서, 상기 단일 체이스(10)를 승강시키면, 또는 바텀금형(24)을 하강시키 면, 시편금형(12)의 캐비티(14) 표면으로부터 접착되어 있던 몰딩수지(16)의 표면이 분리되는 바, 이 분리되는 순간의 릴리즈 포스를 상기 게이지바(22)를 통하여 릴리즈 포스 측정용 센서(20)에서 감지하게 된다.

이때, 상기 릴리즈 포스 측정용 센서(20)의 신호를 컴퓨터(미도시됨) 등으로 전송되어, 그 데이타가 모니터에 디스플레이되어, 측정 작업자가 쉽게 그 결과를 알 수 있게 된다.

이와 같이, 시편금형 및 몰딩수지간의 여러가지 조건(시편금형의 표면거칠기, 코팅상태, 몰딩수지의 종류 등등)을 달리하며 한 번의 시험으로, 각 시편금형의 캐비티 표면과 몰딩수지가 분리될 때의 릴리즈 포스를 자동으로 측정할 수 있게된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치에 의하면,

1) 기존 수동(Manual) 작업시의 작업성의 한계를 극복하여, 실제 상황과 같은 500 shot 이상의 조건으로 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)의 릴리즈 포스 측정이 가 가능하다.

2) 작업 공정을 자동화시킴에 따라, 여러 작업자가 필요없고, 측정작업중 작업자가 계속 진행하지 않고도 대량의 실험이 가능하다.

3) 실험하고자 하는 금형의 조건을 사전에 제작하여, 단일 체이스에 여러 가 지 시편금형을 설치함으로써, 동일 온도 및 동일 EMC 하에서의 여러 가지 금형간의 차이점, 그리고 몰딩시의 성능 예측 및 비교가 가능하다.

4) 특히, VDI 별로, 금형 표면의 코팅상태 별로, 각각 시편금형을 설치하여 측정 시험이 가능하다.

5) 기존 수동식 측정 금형은 단지 경사면(시편금형의 캐비티와 몰드시편이 접촉하는 면)에서의 접합력을 측정 툴에 의한 릴리즈 포스를 측정하나, 본 발명은 실제 몰드 작업과 동일하게, 그리고 금형과 EMC간의 수평 접합면에서의 릴리즈 포스를 측정하므로써, 실제 작업에서의 현상을 동일하게 예측 가능하다.

Claims (4)

1. 다수의 시편금형과;

   상기 각 시편금형이 저부에 일정한 배열로 장착된 단일 체이스와;

   상기 단일 체이스의 아래쪽에 배치되는 바텀금형과;

   상기 바텀금형내에 장착되어 상기 각 시편금형의 캐비티로 몰딩수지를 가압 공급하는 트랜스퍼 장치와;

   상단은 상기 단일 체이스의 상면을 통하여 외부로 노출되는 원형 고정판으로 형성되고, 하단은 원형바 형상으로서 단일 체이스를 관통하여 상기 시편금형의 캐비티 상면에 위치하게 되는 게이지바와;

   상기 게이지바의 상단을 형성하는 원형 고정판의 저면에 부착되는 릴리즈 포스 측정용 센서;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 트랜스퍼 장치는:

   상기 바텀금형내에 고정되어 몰딩수지의 공급경로가 되는 램 포트와;

   상기 램 포트의 내부에 위치되어 상기 몰딩수지를 시편금형의 캐비티로 가압 충진시키는 램 팁으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 램 팁의 상단부는 사선으로 절개된 형태의 요철부로 형성되어, 몰딩수지의 경화후, 몰딩수지와 결합되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 램 포트의 상단부 내경면은 위쪽에서 아래쪽으로 점차 좁아지는 직경이 되도록 1°~ 2°로 기울어져 경화후의 몰딩수지가 결합될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조용 몰딩수지의 릴리즈 포스 자동 측정 장치.

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