KR101871351B1 - 반도체 패키지 제조용 경화 장치 및 이를 이용한 반도체패키지의 제조방법 - Google Patents

반도체 패키지 제조용 경화 장치 및 이를 이용한 반도체패키지의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 상에 부착된 반도체 칩을 몰딩하는 몰딩제를 경화시키기 위한 반도체 패키지 제조용 경화 장치 및 반도체 패키지 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 제조용 경화 장치는, 상기 몰딩재에 레이저를 조사하는 레이저 조사 장치 상기 몰딩재를 강제 냉각시키기 위한 냉각 장치 및 기판의 일면에 배치되어 상기 기판을 압력으로 고정시키는 압력 인가 장치를 포함할 수 있다.

Description

반도체 패키지 제조용 경화 장치 및 이를 이용한 반도체패키지의 제조방법{CURE APPARATUS FOR FABRICATING OF SEMICONDUCTOR PACKAGE AND METHOD OF FABRIACTING USING THE SAME}
본 발명은 반도체 패키지 제조용 경화 장치 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는, 후 경화(PMC: Post Mold Cure) 공정 후, 패키지 내부의 미세 결함 발생을 방지할 수 있는 반도체 패키지 제조용 경화 장치 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조방법에 관한 것이다.
과거에는 칩을 하나하나 패키징하는 방법이 사용되었지만, 최근 웨이퍼 전체를 한꺼번에 공정하는 반도체 패키징 기술이 개발됨에 따라 공정의 단순화는 물론 실장 공간 역시 줄어들게 되었으며, 이를 웨이퍼 레벨 패키징, 즉 'WLP(Wafer Level Packaging)'라고 칭한다. 다시 말해, WLP는 각각의 다이를 잘라내지 않은 웨이퍼 상태로 패키징이 진행되는 기술로, 반도체에 있어서 조립공정이 획기적으로 개선되었다. 최근에는 초박형의 휴대용기기 및 디바이스 시장의 발달로 인하여, 다기능의 초소형 초박형의 반도체 칩의 제조가 요구되고 있다. 이러한 요구에 따라 현재 반도체 시장은 CSP(Chip Scale Package), TSV (Through Silicon Via), POP (Package on Package), FOWLP (Fan-out Wafer Level Package) 등이 연구되고 있다.
한편, 반도체 패키징은, 반도체 칩을 외부의 스트레스로부터 보호하기 위한 반도체 패키징의 몰딩 공정시, 이방성도전필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)을 매개로 다수의 반도체 칩이 부착된 기판 전체를 EMC(Epoxy Molding Compound)와 같은 봉지제로 몰딩하고, 상기 EMC와 같은 봉지제를 경화시킨다. 그러나, 전술한 바와 같은 반도체 패키지는, 반도체 패키징을 밀봉하기 위한 EMC를 투입하는 몰딩 공정 이후에, EMC를 경화시키기 위한 승온과 강온의 PMC 공정을 수행하는 과정에서, 상기 반도체 칩, 기판, 이방성도전필름 및 봉지제 등과 같은 패키지의 구성들 간의 서로 상이한 열 팽창률 및 수축률과 같은 고유한 물성 차이로 인해 반도체 패키지 내부에 미세 결함을 형성할 수 있다.
본 발명은 반도체 패키지의 몰딩 공정 후 PMC 공정에서 반도체 패키지 내부의 미세 결함을 방지할 수 있는 반도체 패키지 제조용 경화 장치 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기와 같이 반도체 패키지의 몰딩 공정 후 PMC 공정에서 반도체 패키지 내부의 미세 결함을 방지하여 반도체 패키지의 품질 및 신뢰성 저하를 방지할 수 있는 반도체 패키지 제조용 경화 장치 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 기판 상에 부착된 반도체 칩을 몰딩하는 몰딩제를 경화시키기 위한 반도체 패키지 제조용 경화 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 제조용 경화 장치는 상기 몰딩재에 레이저를 조사하는 레이저 조사 장치; 상기 몰딩재를 강제 냉각시키기 위한 냉각 장치; 및 상기 기판의 일면에 배치되어 상기 기판을 압력으로 고정시키는 압력 인가 장치;를 포함할 수 있다.
상기 냉각 장치와 상기 기판 사이에 배치되어 상기 기판와 상기 냉각 장치 사이에서 열을 전도하는 열 전도 기판;을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각 장치는 상기 기판의 일 면에 냉각된 유체를 분사할 수 있다.
상기 냉각 유체는 50Kcal/hr이상 150Kcal/hr이하의 냉각 용량을 구비하는 냉각 공기일 수 있다.
상기 냉각 장치와 상기 열 전도 기판 사이에 배치되며, 상기 냉각된 유체가 통과될 수 있는 다공성 재질을 구비하는 다공성 기판;을 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 조사 장치에 의해 가열된 상기 기판의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부;를 더 포함할 수 있다.
상기 압력 인가 장치는, 상기 기판의 일 면에 압력을 인가하는 압력 인가 기판과 상기 압력 인가 기판에 압력을 공급하는 압력 인가 유닛를 포함할 수 있다.
상기 압력 인가 유닛은 상기 서로 이격되도록 배치된 제1 및 제2 압력 인가 로드를 구비하며, 상기 제1 및 제2 압력 인가 로드는 상기 압력 인가 기판에 각각 2kgf/cm2 이상 20kgf/cm2이하의 압력을 인가할 수 있다.
상기 레이저 조사 장치에 의해 조사되는 레이저의 파장은 800nm 이상 1070nm이하일 수 있다.
상기 몰딩재는 EMC(Epoxy Molding Compound) 또는 폴리머를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 제조 방법은, 반도체 칩을 포함한 일면이 몰딩재로 밀봉된 기판을 안착시키는 단계; 상기 기판의 일면에 레이저 빔을 조사하는 단계; 상기 기판의 일면에 압력을 인가하는 단계; 상기 기판의 일면을 냉각시켜 상기 몰딩재를 경화시키는 단계; 및 상기 기판에 인가되는 압력을 해제하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 기판의 온도를 측정하는 단계; 및 조사되는 상기 레이저 빔의 조사 범위 및 출력을 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 기판의 일면에는 동일한 방향으로 서로 이격되도록 배치된 한 쌍의 압력이 인가되며, 상기 기판에 인가되는 압력은 각각 2kgf/cm2 이상 20kgf/cm2이하일 수 있다.
상기 레이저 조사 장치에 의해 조사되는 레이저의 파장은 800nm 이상 1070nm이하일 수 있다.
상기 기판을 냉각시키는 냉각 유체는 50Kcal/hr이상 150Kcal/hr이하의 냉각 용량을 구비하는 냉각 공기일 수 있다.
상기 몰딩재는 EMC(Epoxy Molding Compound) 또는 폴리머를 포함할 수 있다.
전술한 본 개시의 과제 해결 수단에 의하면, 본 발명은, 레이저를 이용한 복사 가열 공정 및 냉각 장치를 이용한 강제 냉각 공정을 수행함으로써, 패키지 구성들의 서로 상이한 열 팽창률 및 수축률에 의해 발생될 수 있는 기판 전체의 기계적인 변형(warpage)을 최소화시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 패키지 내부에 미세 결함 발생을 방지할 수 있으므로, 신뢰성 시험 이후의 결함의 성장을 원천적으로 방지할 수 있으므로 반도체 패키지의 품질 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
더불어, 본 발명은, 종래의 경화 방식과 다르게 레이저 조사 장치를 이용하여 기판을 가열함으로써, 오븐 형태의 가열 장치에서 발생될 수 있었던 기판 상호간의 불필요한 부착(sticking)을 방지하여 기판 전체의 부가적인 휨 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 제조용 경화 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치와 온도 측정부의 개략도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치 및 압력 인가 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법에 대한 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조방법을 단계적으로 도시한 것이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "....모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 반도체 패키지(100)는 기판(110), 상기 기판(110) 상에 부착된 반도체 칩(도시안됨) 및 상기 반도체 칩이 몰딩된 몰딩재(120)를 포함할 수 있으며, 경화 장치(10)는 상기 몰딩재(120)를 경화시키기 위한 장치이다. 여기서 몰딩재(120)는 EMC(Epoxy Molding Compound) 또는 폴리머와 같은 봉지재일 수 있다. 일 예로서, 몰딩재(120)가 EMC를 포함하는 경우, EMC는 20∼30ppm/℃ 정도의 열 팽창 계수(CTE: Coefficient Of Thermal Expansion)를 갖고, 반도체 칩은 2∼3ppm/℃의 열 팽창 계수를 가지며, 기판(110)은 18∼20ppm/℃정도의 열 팽창 계수를 구비할 수 있다. 이에 따라, 몰딩재(120)의 경화 과정에 따라 온도가 변화하는 경우, 각기 다른 물성차에 의해 기판(110) 전체가 아래 또는 위로 휘는 기계적인 변형을 수반할 수 있으며, 이로 인해 반도체 패키지(100)의 내부의 각 구성 부분에서 미세 결함을 야기시킬 수 있다. 이하에서는, 도면을 참조하여 기판(110)의 일면을 밀봉하도록 배치된 몰딩재(120)의 경화 과정에서 미세 결함을 최소화할 수 있는 반도체 패키지 경화 장치(10)에 대해 서술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 제조용 경화 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치와 온도 측정부의 개략도이다. 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치 및 압력 인가 장치의 개략도이다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 경화 장치(10; 이하, "경화 장치"라 한다)는 몰딩재(120)에 레이저를 조사하는 레이저 조사 장치(11), 몰딩재(120)를 냉각하는 냉각 장치(12), 압력 인가 장치(13), 프로세서(14) 및 온도 측정부(15)를 포함할 수 있다.
레이저 조사 장치(11)는 레이저 빔을 출사시킬 수 있는 장치이다. 일 예로서, 레이저 조사 장치(11)는 레이저 빔이 발생되는 레이저 헤드(미도시), 레이저 헤드로부터 출사된 레이저 빔을 웨이퍼 측으로 유도하기 위한 경로를 형성할 수 있는 반사 미러(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 반도체 패키지(100)에 포함된 기판(110)은 안착부인 척(17)에 지지되어 고정될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 레이저 조사 장치(11)는 상술한 바와 같이 레이저 빔을 출사하여 일정한 온도의 열을 발생 및 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 레이저 조사 장치(11)는 800nm 내지 1070 nm 계열의 파장대를 구비하는 적외선 계열의 레이저를 조사할 수 있으며, 이에 따라 1초 내지 20초 내에 150도 내지 175도 사이의 온도로 몰딩재(120)를 가열할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 이에 따라 레이저 조사 장치(11)는, 기판(110)의 상부에 배치된 몰딩재(120)가 안정적인 경화 상태를 갖도록 일정 시간 동안 소정의 복사열을 인가할 수 있다.
냉각 장치(12)는 가열된 몰딩재(120)를 상온까지 급냉시킬 수 있는 냉각 수단이다. 일 예로서, 냉각 장치(12)는 냉각 유체(121)를 저장할 수 있는 냉각 유체 저장부(122) 및 냉각 유체(121)를 분사하기 위한 노즐부(123)를 포함할 수 있다. 이때, 예를 들어, 냉각 유체 저장부(122)에 저장된 냉각 유체(121)는 냉각 공기(cooling air)일 수 있으며, 50Kcal/hr이상 150Kcal/hr이하의 냉각 용량(Cooling capacity)을 구비함으로써, 몰딩재(120)를 5초 내지 10초 내에 상온으로 냉각시킬 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 냉각 유체(121)의 분사량은 몰딩재(120)의 냉각 속도에 따라 후술하는 프로세서(14)에 의해 조정될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 냉각 장치(12)와 기판(110)의 상부에 배치된 몰딩재(120) 사이에 열 전도 기판(125)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 냉각 장치(12)로부터 분사된 냉각 유체(121)가 몰딩재(120)에 직접 접촉하는 경우, 균일한 냉각이 이루어지기 어려울 수 있으므로, 일면이 몰딩재(120)의 일면과 접촉하고, 타면이 냉각 유체(121)와 접촉하는 열 전도 기판(125)이 냉각 장치(12)와 기판(110) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 열 전도 기판(125)은 열 전도성이 높은 재질, 예를 들어 구리 등을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 일 실시예에 따르면, 열 전도 기판(125)의 상부에 다공성 기판(127)이 배치될 수 있다. 이때, 다공성 기판(127)의 내부에는 냉각 장치(12)에 구비된 노즐부(123)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 냉각 장치(12)로부터 분사된 냉각 유체(121)가 열 전도 기판(125)으로 직접 분사되는 경우, 냉각 유체(121)가 열 전도 기판(125)을 따라 균일한 유동되기 어려울 수 있다. 따라서, 다공성 기판(127)을 통하여 냉각 유체(121)가 통과함으로써, 냉각 유체(121)의 유동 경로를 가이드할 수 있으며 이에 따라 열 전도 기판(125)에 대한 균일한 냉각이 이루어질 수 있다.
압력 인가 장치(13)는 기판(110)과 몰딩재(120)를 압력으로 고정시키는 압력 인가 수단이다. 일 예로서, 압력 인가 장치(13)는 기판(110)과 몰딩재(120)를 압력으로 고정시키는 압력 인가 기판(131)과, 상기 압력 인가 기판(131)에 연결되어 상기 압력 인가 기판(131)에 압력을 인가하는 압력 펌프와 같은 압력 인가 유닛(132)을 포함할 수 있다.
압력 인가 기판(131)은 기판(110)의 상부에 배치된 몰딩재(120)와 직접 접촉하여 압력을 인가할 수 있는 장치로서, 몰딩재(120)가 경화하는 동안 열 팽창 계수의 차이에 의해 발생될 수 있는 기판(110) 전체의 기계적인 변형을 방지하기 위해 기판(110)에 하방 압력을 인가할 수 있다. 일 예로서, 압력 인가 기판(131)은 일 방향으로 연장된 기판 형상으로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 상술한 열 전도 기판(125)이 압력 인가 기판(131)으로서 기능을 수행할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 열 전도 기판(125)과 분리된 별도의 압력 인가 기판(131)이 열 전도 기판(125)의 일면에 부착되도록 배치될 수도 있다. 일 예로서, 압력 인가 기판(131)은 후술하게 될 프로세서(14)에 의해 제어되는 구동부(135)에 의해 상하 또는 좌우 방향으로 이동될 수 있으며, 이에 따라 압력 인가 기판(131)과 기판(110) 및 몰딩재(120)와의 정렬이 이루어질 수 있다.
압력 인가 유닛(132)은 압력 인가 기판(131)에 압력을 인가할 수 있는 동력 수단이다. 일 예로서, 압력 인가 유닛(132)은 서로 이격되도록 배치된 두 개의 제1 및 제2 압력 인가 로드(1321, 1322)를 압력 인가 기판(131)의 일 면에 배치시키고, 후술하게 될 프로세서(14)를 이용하여 제1 및 제2 압력 인가 로드(1321, 1322)에 소정의 하방 압력을 인가함으로써, 압력 인가 기판(131)을 통해 기판(110) 전체의 기계적인 변형을 방지하기 위한 하방 압력을 인가할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 압력 인가 로드(1321, 1322) 각각에는 2kgf/cm2 이상 20kgf/cm2이하의 압력이 인가될 수 있다.
프로세서(14)는 레이저 조사 장치(11), 냉각 장치(12), 압력 인가 유닛(132) 및 구동부(135)의 작동을 제어하기 위한 하드웨어일 수 있다. 프로세서(14)는 메모리(미도시)에 저장된 프로그램 및 입력부(161)로부터 입력된 입력 신호 등으로부터 레이저 조사 장치(11), 냉각 장치(12) 및 구동부(135)에 대한 제어 신호를 생성할 수 있다. 일 예로서, 프로세서(14)는 입력부(161)로부터 입력된 입력 신호에 따라 레이저 조사 장치(11)로부터 조사되는 레이저 빔의 세기 및 조사 영역을 제어할 수 있으며, 냉각 장치(12)로부터 분사되는 냉각 유체(121)의 유량을 제어할 수 있고, 구동부(135)에 의한 압력 인가 기판(131)의 이동 및 압력 인가 유닛(132)에 의한 인가 압력을 제어할 수 있다. 이때, 프로세서(14)는 하나의 마이크로프로세서 모듈의 형태로 구현되거나, 또는 둘 이상의 마이크로프로세서 모듈들이 조합된 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 프로세서(14)의 구현 형태는 어느 하나에 의해 제한되지 않는다.
온도 측정부(15)는 기판(110)의 상부에 배치된 몰딩재(120)의 온도를 측정할 수 있는 온도 측정 수단이다. 일 예로서, 반도체 패키지 제조용 경화 장치(10)에서, 몰딩재(120)는 기판(110)의 전체 표면을 가로 질러 균일한 온도로 상승되는 것을 필요로 한다. 이에 따라, 기판(110)의 전체 영역에 걸쳐 균일하게 온도가 상승되는지를 확인할 수 있는 기판(110)의 일면에 대한 온도 측정부(15)가 배치될 수 있다. 이때, 온도 측정부(15)는　복사　온도계 또는 고온계와 같은 비-접촉 방식으로 구현될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
사용자 인터 페이스 모듈(16)은 입력부(161)와 표시부(162)를 포함할 수 있다. 입력부(161)는 반도체 패키지 제조용 경화 장치(10)를 조작하기 위한 버튼, 키 패드, 스위치, 다이얼 또는 터치 인터페이스를 포함할 수 있다. 표시부 (162)는 기판(110)의 상부에 배치된 몰딩재(120)의 온도 정보 등을 디스플레이하기 위한 디스플레이 패널 등으로 구현될 수 있다. 일 예로서, 표시부(162)는 LCD 패널, OLED 패널 등을 포함할 수 있으며, 분석된 정보를 영상 또는 텍스트로 표시할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법에 대한 흐름도이다. 도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조방법을 단계적으로 도시한 것이다.
도 4 및 도 5a를 참조하면, 먼저 반도체 칩(미도시)을 포함하며, 일면이 몰딩재(120)로 밀봉된 기판(110)을 척(17) 상에 안착시킨다. (S910) 이때, 기판(110)의 타면은 척(17)에 지지된 채, 고정되도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 척(17)은 다수의 홀을 포함하는 진공 플레이트일 수 있으며, 기판(110)은 척(17) 상에 안착된 후, 진공 펌프의 작동에 의해 척(17) 상에 진공 흡착될 수 있다.
다음, 몰딩재(120)로 밀봉된 기판(110)의 일면에 레이저 빔을 조사한다. (S920) 일 예로서, 레이저 조사 장치(11)는 프로세서(14)의 제어를 받아 소정의 범위 및 소정의 출력을 구비하는 레이저 빔을 기판(110)의 일면에 조사할 수 있다. 예를 들어 레이저 조사 장치(11)는 800nm 이상 1070nm이하의 파장을 구비하는 적외선 계열의 레이저 빔을 조사하여 1초 내지 20초 내에 150도 내지 175도 사이의 온도로 몰딩재(120)를 가열할 수 있다.
다음, 몰딩재(120)로 밀봉된 기판(110)의 온도를 측정한다. (S930) 일 예로서, 레이저 조사 장치(11)에 의해 조사된 레이저 빔에 의해 밀봉된 기판(110)의 일면의 온도는 상승할 수 있다. 이때, 레이저 빔의 조사 영역에 따라 기판(110)의 전체 일면에 대한 온도가 일정하지 않을 수 있다. 이에 따라, 온도 측정부(15)를 이용하여 밀봉된 기판(110)의 일면의 온도를 측정하고 프로세서(14)에 온도 데이터를 전달할 수 있다. 다음, 프로세서(14)는 전달받은 온도 데이터를 이용하여 레이저 조사 장치(11)를 제어함으로써 레이저 빔의 조사 영역 및 레이저 빔의 조사 출력 등을 조정할 수 있다. (S940)
다음, 도 4 및 도 5b 및 도 5c를 참조하면, 밀봉된 기판(110)의 일면에 압력을 인가한다. (S950) 일 예로서, 구동부(135)에 의해 압력 인가 기판(131)이 밀봉된 기판(110)의 일면과 마주보도록 정렬될 수 있다. 이후, 압력 인가 기판(131)은 하방으로 이동되어, 압력 인가 기판(131)의 일면이 밀봉된 기판(110)의 일면과 접촉하도록 배치될 수 있다. 이때, 예를 들어, 압력 인가 기판(131)의 일면에 서로 이격되도로 배치된 제1 및 제2 압력 인가 로드(1321, 1322)를 구비한 압력 인가 유닛(132)은 제1 및 제2 압력 인가 로드(1321, 1322) 각각에 2kgf/cm2 이상 20kgf/cm2이하의 하방 압력을 인가할 수 있다. 이에 따라 압력 인가 기판(131)을 통해 기판(110) 전체의 기계적인 변형을 방지하기 위한 하방 압력을 인가할 수 있다.
다음, 도 4 및 도 5d를 참조하면, 기판(110)의 일면을 냉각시켜 기판(110)의 일면에 배치된 몰딩재(120)를 경화시킨다. (S960) 일 예로서, 냉각 유체 저장부(122)로부터 노즐부(123)를 통하여 소정의 냉각 유량을 구비하는 냉각 유체(121)가 배출될 수 있다. 이때, 냉각 유체(121)는 50Kcal/hr이상 150Kcal/hr이하의 냉각 용량을 구비하는 냉각 공기일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 노즐부(123)로부터 배출된 냉각 유체(121)는 다공성 기판(127)을 통해 기판(110)의 상부에 균일하게 유동될 수 있다. 또한, 다공성 기판(127)의 하부에는 열 전도성이 좋은 재질을 구비한 열 전도 기판(125)이 배치될 수 있으며, 이에 따라 다공성 기판(127)에 의해 균일하게 유동된 냉각 유체(121)는 열 전도 기판(125)을 균일하게 냉각시킬 수 있다. 이때, 열 전도 기판(125)과 접촉하도록 배치된 몰딩재(120)는 열 전도 방식을 통해, 균일하게 급속 냉가되어 경화될 수 있다.
다음, 도 4 및 도 5e를 참조하면, 기판(110)에 인가되는 압력을 해제한다. (S970) 일 예로서, 구동부(135)에 의해 압력 인가 기판(131)은 상방으로 이동되어, 압력 인가 기판(131)의 일면과 밀봉된 기판(110)의 일면의 접촉이 해제됨으로써, 기판(110)에 인가되는 압력이 해제될 수 있다. 이에 따라, 반도체 패키지의 제조 방법이 마무리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 제조용 경화 장치 및 반도체 패키지의 제조 방법에 따르면, 몰딩재(120)가 급속 경화하는 동안 기판(110의 일면에 압력을 가함으로써, 기판 전체의 휘어짐을 방지할 수 있다. 또한, 종래의 경화 방식과 다르게 레이저 조사 장치(11)를 이용하여 기판(110)을 가열함으로써, 오븐 형태의 가열 장치에서 발생될 수 있었던 기판 상호간의 불필요한 부착(sticking)을 방지하여 기판 전체의 휨 현상을 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 … 반도체 패키지 제조용 경화 장치 11… 레이저 조사 장치
12 … 냉각 장치 13 … 압력 인가 장치 14 … 프로세서 15 … 온도 측정부

Claims (16)

  1. 기판 상에 부착된 반도체 칩을 몰딩하는 몰딩재를 경화시키기 위한 반도체 패키지 제조용 경화 장치로서,
    상기 몰딩재에 레이저를 조사하는 레이저 조사 장치;
    상기 몰딩재를 강제 냉각시키기 위한 냉각 장치;
    상기 기판의 일면에 배치되어 상기 기판을 압력으로 고정시키는 압력 인가 장치; 및
    상기 냉각 장치는 상기 기판의 일 면에 냉각 유체를 분사하며, 상기 냉각 유체가 통과될 수 있는 다공성 재질을 구비하는 다공성 기판;을 포함하는,
    반도체 패키지 제조용 경화 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 냉각 장치와 상기 기판 사이에 배치되어 상기 기판와 상기 냉각 장치 사이에서 열을 전도하는 열 전도 기판;을 더 포함하는
    반도체 패키지 제조용 경화 장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 냉각 유체는 50Kcal/hr이상 150Kcal/hr이하의 냉각 용량을 구비하는 냉각 공기인,
    반도체 패키지 제조용 경화 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 다공성 기판은 상기 냉각 장치와 상기 열 전도 기판 사이에 배치되는,
    반도체 패키지 제조용 경화 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저 조사 장치에 의해 가열된 상기 기판의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부;를 더 포함하는
    반도체 패키지 제조용 경화 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 압력 인가 장치는,
    상기 기판의 일 면에 압력을 인가하는 압력 인가 기판과 상기 압력 인가 기판에 압력을 공급하는 압력 인가 유닛를 포함하는,
    반도체 패키지 제조용 경화 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 압력 인가 유닛은 서로 이격되도록 배치된 제1 및 제2 압력 인가 로드를 구비하며, 상기 제1 및 제2 압력 인가 로드는 상기 압력 인가 기판에 각각 2kgf/cm2 이상 20kgf/cm2이하의 압력을 인가하는,
    반도체 패키지 제조용 경화 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저 조사 장치에 의해 조사되는 레이저의 파장은 800nm 이상 1070nm이하인,
    반도체 패키지 제조용 경화 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 몰딩재는 EMC(Epoxy Molding Compound) 또는 폴리머를 포함하는,
    반도체 패키지 제조용 경화 장치.
  11. 반도체 칩을 포함한 일면이 몰딩재로 밀봉된 기판을 안착시키는 단계;
    상기 기판의 일면에 레이저 빔을 조사하는 단계;
    상기 기판의 일면에 압력을 인가하는 단계;
    상기 기판의 일면을 냉각시켜 상기 몰딩재를 경화시키는 단계; 및
    상기 기판에 인가되는 압력을 해제하는 단계;를 포함하며,
    상기 기판의 일면을 냉각시키는 단계에서, 상기 기판의 일 면에 냉각 유체를 분사하며, 상기 냉각 유체가 다공성 재질을 구비하는 다공성 기판을 통과하는,
    반도체 패키지의 제조방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 기판의 온도를 측정하는 단계; 및
    조사되는 상기 레이저 빔의 조사 범위 및 출력을 제어하는 단계;를 더 포함하는,
    반도체 패키지의 제조방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 기판의 일면에는 동일한 방향으로 서로 이격되도록 배치된 한 쌍의 압력이 인가되며, 상기 기판에 인가되는 압력은 각각 2kgf/cm2 이상 20kgf/cm2이하인,
    반도체 패키지의 제조방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    레이저 조사 장치에 의해 조사되는 레이저의 파장은 800nm 이상 1070nm이하인,
    반도체 패키지의 제조방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 기판을 냉각시키는 냉각 유체는 50Kcal/hr이상 150Kcal/hr이하의 냉각 용량을 구비하는 냉각 공기인,
    반도체 패키지의 제조방법.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 몰딩재는 EMC(Epoxy Molding Compound) 또는 폴리머를 포함하는,
    반도체 패키지의 제조방법.
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