KR101033771B1

KR101033771B1 - 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 접착 장비 및 픽업 방법

Info

Publication number: KR101033771B1
Application number: KR1020080137197A
Authority: KR
Inventors: 부경택
Original assignee: 에스티에스반도체통신 주식회사
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2011-05-13
Also published as: KR20100078832A

Abstract

익스팬딩 테이프에 부착된 다이(die)를 안정적으로 떼어낼 수 있는 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 접착 장비 및 픽업 방법에 관해 개시한다. 본 발명은 익스팬딩 테이프가 하부에 접착된 채 다이 상태로 절단이 완료된 웨이퍼를 다이 접착 장비 본체의 픽업 스테이지 위로 로딩하는 제1 단계와, 상기 픽업 스테이지 위에서 콜렛이 픽업하고자 하는 다이를 흡착하는 단계와, 상기 픽업 스테이지의 진공 픽업부가 상향으로 이동하는 제2 단계와, 상기 진공 픽업부의 내부에 있는 복수개의 진공 흡착홀이 일 방향에서 다른 방향으로 진공을 형성하는 제3 단계와, 상기 픽업 스테이지의 진공 픽업부가 하향 이동하여 원 위치하는 제4 단계와, 상기 진공 픽업부의 진공 흡착홀이 진공 형성을 완료하면서 상기 익스팬딩 테이프를 상기 다이의 하부에서 떼어내는 제5 단계를 구비하는 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 픽업 방법 및 이에 사용되는 다이 접착 장비를 제공한다. 따라서 다이 픽업시, 다이에 가해지는 손상을 줄일 수 있다.

다이 접착 장비, 진공 흡착홀, 다이 픽업.

Description

순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 접착 장비 및 픽업 방법{Die attach equipment having a step vacuum absorption structure and die pickup method thereof}

본 발명은 반도체 패키지 제조공정에 사용되는 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼로부터 분리된 개별 반도체 칩인 다이(die)를 리드프레임 혹은 인쇄회로기판과 같은 반도체 패키지의 기본 프레임에 접착시키는 다이 접착 장비(Die attach equipment) 및 이를 이용한 다이 픽업 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 패키지 전반부(front process) 제조공정은, 웨이퍼 소잉(sawing) 공정, 다이 접착 공정(Die attach process), 와이어 본딩 공정, 몰딩 혹은 앤캡슐레이션(encapsulation) 공정으로 이루어진다.

이때, 다이 접착 공정은, 다이아몬드 블레이드(diamond blade)를 사용하여 개별 반도체 칩인 다이(die)로 분리가 완료된 것을 웨이퍼로부터 떼어내어 에폭시 및 접착테이프와 같은 접착수단을 사용하여 리드프레임(leadframe) 혹은 인쇄회로기판(PCB)과 같은 반도체 패키지의 기본 프레임(base frame)에 부착하는 공정을 가리킨다.

한편, 반도체 패키지는 소형화 및 경박 단소화를 추구하는 전자제품의 개발 추세에 따라, 그 크기 및 두께가 점차 작아지고 얇아지고 있으며, 필요시 복수개의 다이를 하나의 리드프레임 혹은 인쇄회로기판 위에 부착하는 적층형 반도체 패키지(stacked package)의 사용이 일반화되고 있다. 이에 따라 반도체 칩의 두께 역시 점차 얇아지기 때문에 다이 접착 공정에서는 다이에 가해지는 손상을 최소화시킬 수 있는 새로운 기술이 요구되고 있다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 다이 접착 장비의 플란자 핀의 구조를 보여주는 단면도들이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1은 다수개의 플란자 핀(18)이 접착테이프(12)에 붙여진 개별 다이(14)를 들어올려 떼어내는 플란자 핀(18) 방식이고, 도 2는 단계적으로 올라가는 피라미드(pyramid) 방식으로서 변형된 플란자 핀(20)이 접착테이프(12)에 붙여진 개별 다이(14)를 들어올려 떼어내는 개선된 방식이다.

도 2에 도시된 피라미드 방식의 플란자 핀(20)은, 도 1의 플란자 핀(18)과 비교하여 초박형의 다이(14)에 가해지는 손상(damage)을 줄이는 측면에서 상당히 효과적이다. 그러나 현재 널리 통용되고 있는 도1의 플란자 핀(18) 방식과는 작동방식이 상이하기 때문에 다이 접착 장비의 모듈 일부 및 소프트웨어 전체를 교체하여야 하는 문제점이 있다. 이와 함께 피라미드 방식의 플란자 핀(20)은 다이(14)의 크기별로 전용 플란자 핀(20) 키트(kit)가 필요하기 때문에, 장비에 투자되는 비용 측면에서 부담이 발생하는 실정이다.

따라서 도 1과 같이 복수개의 플란자 핀(18)을 사용하지 않고 개선된 피라미드 방식의 플란자 핀(20)을 사용하여 다이 접착 장비에서 개별 다이를 떼어내면 전 용 설비가 필요하며, 다이의 크기별로 전용 키트가 필요한 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하고, 다이접착 장비에서 다이 픽업시, 다이에 가해지는 손상을 최소화시킬 수 있는 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 접착 장비를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하고, 다이접착 장비에서 다이 픽업시, 다이에 가해지는 손상을 최소화시킬 수 있는 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 접착 방법을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에 의한 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 접착 장비는, 다이 접착 장비 본체와, 상기 다이 접착 장비 본체 내부에 설치되고 웨이퍼로부터 다이를 집어 이동하는데 사용되는 콜렛(collet)과, 상기 다이 접착 장비 본체 내부에 설치되고 상기 콜렛 하부에 위치하며 소잉(sawing)이 완료된 웨이퍼가 놓이는 픽업 스테이지(pick-up stage)에 있어서, 상기 픽업 스테이지는, 픽업 스테이지 본체 및 상기 픽업 스테이지 본체 내에 포함되고 내부에 복수개의 진공 흡착홀을 포함하는 복수개의 진공 픽업부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 픽업 스테이지의 진공 픽업부의 크기는 픽업되는 다이보다 크기가 같거나 작은 것이 적합하다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 접착 방법은, 익스팬딩 테이프가 하부에 접착된 채 다이 상태로 절단이 완료된 웨이퍼를 다이 접착 장비 본체의 픽업 스테이지 위로 로딩하는 제1 단계와, 상기 픽업 스테이지 위에서 콜렛이 픽업하고자 하는 다이를 흡착하는 단계와, 상기 픽업 스테이지의 진공 픽업부가 상향으로 이동하는 제2 단계와, 상기 진공 픽업부의 내부에 있는 복수개의 진공 흡착홀이 일 방향에서 다른 방향으로 진공을 형성하는 제3 단계와, 상기 픽업 스테이지의 진공 픽업부가 하향 이동하여 원 위치하는 제4 단계와, 상기 진공 픽업부의 진공 흡착홀이 진공 형성을 완료하면서 상기 익스팬딩 테이프를 상기 다이의 하부에서 떼어내는 제5 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제3 단계의 진공 흡착홀이 일 방향에서 다른 방향으로 진공을 형성하는 단계는, 상기 제4 단계의 진공 픽업부가 하향 이동하는 단계와 일부가 동시에 진행되는 것이 적합하다.

바람직하게는, 상기 제3 단계의 일 방향에서 다른 방향은, 다이의 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단 방향이거나, 혹은 다이의 한쪽 모서리에서 다른 쪽 모서리 방향인 것이 적합하다.

따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 첫째, 다이 접착 장비에서 익스팬딩 테이프에 부착된 다이를 픽업할 때, 다이에 가해지는 손상을 최소화할 수 있다. 둘째, 플란자 팁 방식이나 피라미드 방식과 같이 복잡한 기계 구조와 동작을 통하지 않고도 진공을 사용하여 적은 비용으로 픽업 스테이지를 구성할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 아래의 상세한 설명에서 개시되는 실시예는 본 발명을 한정하려는 의미가 아니라, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게, 본 발명의 개시가 실시 가능한 형태로 완전해지도록 발명의 범주를 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 접착 장비의 다이 픽업 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 접착 장비는, 다이 접착 장비 본체와, 상기 다이 접착 장비 본체 내부에 설치되고 웨이퍼로부터 다이를 집어 이동하는데 사용되는 콜렛(collet, 200)과, 상기 다이 접착 장비 본체 내부에 설치되고 상기 콜렛(200) 하부에 위치하며 소잉(sawing)이 완료된 웨이퍼가 놓이는 픽업 스테이지(pick-up stage, 100)에 있어서, 상기 픽업 스테이지(100)는, 픽업 스테이지 본체(110) 및 상기 픽업 스테이지 본체 내에 포함되고 내부에 복수개의 진공 흡착홀(122)을 포함하는 복수개의 진공 픽업부(120)를 구비하는 특징이 있다.

한편, 상기 다이 접착 장비 본체는, 어떠한 형태의 다이 접착 장비라도 본원발명의 사상을 포함시킬 수 있기 때문에 이에 대한 상세한 도시는 생략한다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 의한 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 접착 방법에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 익스팬딩 테이프(expanding tape, 210)가 하부에 접착된 채, 다이(die) 상태로 절단하는 소잉 공정(sawing process)이 완료된 웨이퍼를 다이 접착 장비 본체의 픽업 스테이지(100) 위로 로딩(loading)한다. 이어서 도 3과 같이 상기 픽업 스테이지(100) 위에서 다이 픽업 툴(die pick-up tool)인 콜렛(200)이 픽업하고자 하는 다이(300)를 흡착한다. 상기 콜렛(200)이 픽업하고자 하는 다이(die, 300)를 흡착하는 방식은 콜렛(200) 하부에 형성된 진공홀(미도시)을 통하여 흡착할 수 있다.

이어서 픽업 스테이지(100)의 진공 픽업부(120)가 상향으로 이동한다. 이에 따라, 익스팬딩 테이프(210)의 일부가 도 1과 같이 픽업 스테이지(100) 표면으로부터 위로 들려지게 된다.

그 후, 도 4와 같이 상기 진공 픽업부(120)의 내부에 있는 복수개의 진공 흡착홀(122)에 일 방향에서 다른 방향, 즉 도면에서는 우측에서 좌측으로 우측에서 좌측으로 진공이 형성된다. 이어서 상기 진공 흡착홀(122)에 진공이 형성되면서 동시에 상기 픽업 스테이지(100)의 진공 픽업부(120)가 하향 이동하여 원 위치된다.

이때, 다이(300)의 일 방향에 부착된 익스팬딩 테이프(210)와 접하고 있는 진공 흡착홀(122)에 진공을 형성하면, 상기 도 익스팬딩 테이프(210)는 도5와 같이 상기 진공 흡착홀(122)에 형성된 진공의 흡인력에 의해 다이(300)의 하부로부터 떨어지게 된다. 따라서 익스팬딩 테이프(210)는 도 5와 같이 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 순차적으로 진공의 흡인력에 의해 안정적으로 떨어지게 된다. 한편, 다 이(300)는 콜렛(300)에 의해 고정되어 있기 때문에 상기 익스팬딩 테이프(210)가 떨어지면서 상기 다이(300)에 전달되는 손상을 최소화시킬 수 있다.

마지막으로 상기 진공 픽업부(120)에 있는 진공 흡착홀(122)에 진공 형성이 완료되면, 도 6과 같이 상기 익스팬딩 테이프(210)는 상기 다이(300)의 하부면에서 완전히 분리되며 픽업 스테이지(100)에 부착된다.

이때, 상기 진공 흡착홀이 일 방향에서 다른 방향으로 진공을 형성하는 단계와, 상기 진공 픽업부가 하향으로 이동하는 단계는 일부가 동시에 진행되는 것이 바람직하다. 이와 함께, 상기 진공 픽업부(120)는 상기 다이(300)보다 크기가 같거나 작은 것이 적합하다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 다이 접착 장비의 픽업 스테이지를 설명하기 위한 평면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 픽업 스테이지(100)는 픽업 스테이지 본체(110)에 진공 픽업부(120)가 일정한 간격과 크기로 매트릭스(matrix) 형태로 형성된 구조인 것이 적합하다. 여기서 상기 진공 픽업부(120)의 크기는 상기 다이(300)보다 크기가 같거나 작게 설계되어 있다. 따라서 크기가 변경된 다이(300)를 픽업하더라도 픽업 스테이지(100)를 새로 변경할 필요가 없이 그대로 적용할 수 있다. 하지만, 다이(300)의 크기가 상기 진공 픽업부(120)보다 현저히 작은 경우에는 상기 픽업 스테이지(100)를 새로 교체하여 다이 픽업 작업을 할 필요가 있다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 다이 접착 장비의 픽 업 스테이지 내부에 형성된 진공 흡착홀의 구조를 설명하기 위한 평면도들이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 도 8은 진공 흡착홀(122A)이 설계된 방향이 반도체 칩, 즉 다이의 모서리부터 도면의 화살표와 같이 다른 모서리를 방향으로 진공을 형성할 수 있도록 설계되어 있으며, 도 9의 경우는 도면의 화살표와 같이 진공흡착홀(122B)을 통하여 다이의 상하 방향으로 진공을 형성할 수 있도록 설계되어 있다. 마지막으로 도 10은 위에서 설명된 도 5와 같이 진공 흡착홀(122C)을 통하여 다이의 좌우 방향으로 진공을 형성할 수 있도록 설계되어 있다. 따라서 상기 진공 흡착홀(122)의 위치 및 모양은 당업자 수준에서 여려 다른 형태로 변형이 가능하다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 다이 접착 장비의 픽업 스테이지 내부에 형성된 진공 흡착홀의 구조를 설명하기 위한 평면도들이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 픽업 스테이지, 110: 픽업 스테이지 본체,

120: 진공 픽업부, 122: 진공 흡착홀,

200: 콜렛(collet), 210: 익스팬딩 테이프(expanding tape),

300: 다이(die).

Claims

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익스팬딩 테이프가 하부에 접착된 채 다이 상태로 절단이 완료된 웨이퍼를 다이 접착 장비 본체의 픽업 스테이지 위로 로딩(loading)하는 제1 단계;

상기 픽업 스테이지 위에서 콜렛이 픽업하고자 하는 다이를 흡착하는 단계;

상기 픽업 스테이지의 진공 픽업부가 상향으로 이동하는 제2 단계;

상기 진공 픽업부의 내부에 있는 복수개의 진공 흡착홀이 일 방향에서 다른 방향으로 진공을 형성하는 제3 단계;

상기 픽업 스테이지의 진공 픽업부가 하향 이동하여 원 위치하는 제4 단계; 및

상기 진공 픽업부의 진공 흡착홀이 진공 형성을 완료하면서 상기 익스팬딩 테이프를 상기 다이의 하부에서 떼어내는 제5 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 픽업 방법.
제3항에 있어서,

상기 제3 단계의 진공 흡착홀이 일 방향에서 다른 방향으로 진공을 형성하는 단계는, 상기 제4 단계의 진공 픽업부가 하향 이동하는 단계와 일부가 동시에 진행되는 것을 특징으로 하는 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 픽업 방법.
제3항에 있어서,

상기 픽업 스테이지의 진공 픽업부의 크기는 픽업되는 다이보다 크기가 같거나 작은 것을 특징으로 하는 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 픽업 방법.
제3항에 있어서,

상기 제3 단계의 일 방향에서 다른 방향은,

다이의 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단 방향인 것을 특징으로 하는 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 픽업 방법.
제3항에 있어서,

상기 제3 단계의 일 방향에서 다른 방향은,

다이의 한쪽 모서리에서 다른 쪽 모서리 방향인 것을 특징으로 하는 순차적 진공흡착 방식에 의한 다이 픽업 방법.