KR101955274B1 - 반도체 패키지 그라인더 - Google Patents

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Abstract

반도체 패키지 그라인더에 관한 것으로, 진공을 이용해서 반도체 패키지를 고정하는 진공척 유닛, 상기 진공척 유닛에 고정된 반도체 패키지의 보호 몰딩층을 연삭해서 제거하는 연삭유닛, 상기 연삭유닛에 의해 연삭된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조유닛, 반도체 패키지를 상기 진공척 유닛에 로딩하고 연삭 작업이 완료되면 상기 진공척 유닛에서 건조유닛으로 언로딩하는 로더 및 카세트에 적재된 반도체 패키지를 상기 로더로 공급하고 건조 작업이 완료된 반도체 패키지를 상기 카세트에 적재하는 피커를 포함하는 구성을 마련하여, 다양한 형상 및 크기의 반도체 패키지를 로딩해서 반도체 패키지의 상부에 형성된 보호 몰딩층을 연삭해서 제거할 수 있다.

Description

반도체 패키지 그라인더{SEMICONDUCTOR PACKAGE GRINDER}
본 발명은 반도체 패키지 그라인더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 베이스 기판의 상부면에 반도체 칩이 실장되어 패키징된 반도체 스트립이나 웨이퍼의 보호 몰딩층을 연삭하여 두께를 감소시키는 반도체 그라인더에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 패키지는 실리콘 재질로 제조된 반도체 기판상에 트랜지스터 및 커패시터 등과 같은 고집적회로가 형성된 반도체 칩을 제조한 후, 이를 리드 프레임이나 인쇄회로기판 등과 같은 스트립 자재에 부착하고, 상기 반도체칩과 스트립 자재가 서로 통전되도록 와이어 등으로 전기적으로 연결한 다음, 반도체칩을 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 에폭시 수지로 몰딩하는 과정을 거쳐 제조된다.
이러한 반도체 패키지는 스트립 자재에 매트릭스 타입으로 배열되는 형태로 패키징되며, 스트립 자재 내의 각 패키지들은 커팅되어 개별적으로 분리되고, 이렇게 낱개로 분리된 패키지들은 미리 설정된 품질 기준에 따라 선별된 후, 트레이 등에 적재되어 후속 공정으로 보내진다.
몰딩 공정이 완성된 형태를 형상에 따라 반도체 스트립 또는 반도체 웨이퍼라 하며, 반도체 스트립과 반도체 웨이퍼는 복수 개의 반도체 패키지들을 포함한다. 반도체 스트립 또는 반도체 웨이퍼에서 각각의 반도체 패키지를 분리하기 위해서는 절단 공정이 수행된다.
절단 공정 후, 복수 개의 반도체 패키지는 세척과 건조와 같은 후속 공정을 거친 후, 상기 턴 테이블로 이동되어 비전 검사(vision inspection)를 거쳐 소팅 피커를 통해 분류된다.
본 출원인은 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등 다수에 반도체 스트립 그라인더 기술을 개시해서 특허 등록받은 바 있다.
대한민국 특허 등록번호 제10-1531820호(2015년 6월 24일 공고) 대한민국 특허 등록번호 제10-1635113호(2016년 6월 30일 공고)
한편, 특허문헌 1 및 특허문헌 2를 포함하는 종래기술에 따른 반도체 스트립 그라인더는 사각 형상의 척 테이블에 반도체 스트립을 고정하고, 척 테이블을 이동시켜 보호 몰딩층을 연삭해서 제거하였다.
이로 인해, 종래기술에 따른 반도체 스트립 그라인더는 사각판 형상의 반도체 스트립 대신에 원판 형상의 반도체 웨이퍼의 보호 몰딩층을 연삭하기 위해서는 척 테이블을 교체해야 하는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술에 따른 반도체 스트립 그라인더는 반도체 스트립을 하나씩 로딩해서 연삭, 크리닝 및 건조 작업을 완료한 후 다음 반도체 스트립을 로딩해서 순차적으로 작업함에 따라, 작업시간이 지연되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 패키지의 형상과 무관하게 반도체 패키지의 상부에 형성된 보호 몰딩층을 제거하여 반도체 패키지의 전체 두께를 얇게 할 수 있는 반도체 패키지 그라인더를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 반도체 패키지의 연삭, 크리닝 및 건조 작업을 동시에 수행할 수 있는 반도체 패키지 그라인더를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 연삭 작업을 수행하고자 하는 반도체 패키지를 척 테이블에 안정적으로 고정할 수 있는 반도체 패키지 그라인더를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 반도체 패키지의 연삭된 두께를 실시간으로 측정할 수 있는 반도체 패키지 그라인더를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 반도체 패키지를 연삭하는 연삭 휠을 드레싱하고, 연삭 휠의 교환 후 기준높이를 설정하는 작업을 자동으로 수행할 수 있는 반도체 패키지 그라인더를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 패키지 그라인더는 진공을 이용해서 반도체 패키지를 고정하는 진공척 유닛, 상기 진공척 유닛에 고정된 반도체 패키지의 보호 몰딩층을 연삭해서 제거하는 연삭유닛, 상기 연삭유닛에 의해 연삭된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조유닛, 반도체 패키지를 상기 진공척 유닛에 로딩하고 연삭 작업이 완료되면 상기 진공척 유닛에서 건조유닛으로 언로딩하는 로더 및 카세트에 적재된 반도체 패키지를 상기 로더로 공급하고 건조 작업이 완료된 반도체 패키지를 상기 카세트에 적재하는 피커를 포함하고, 각 장비의 구동을 제어하는 제어부는 상기 연삭유닛에서 연삭된 반도체 패키지가 상기 건조유닛에서 건조되는 동안, 다음 반도체 패키지를 상기 연삭유닛으로 로딩해서 연삭하도록 상기 피커와 로더 및 피커의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 패키지 그라인더에 의하면, 다양한 형상 및 크기의 반도체 패키지를 로딩해서 반도체 패키지의 상부에 형성된 보호 몰딩층을 제거하여 반도체 패키지의 전체 두께를 얇게 할 수 있다는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면, 진공척 유닛을 중심으로 일측에 건조유닛을 배치하고, 로더와 피커를 이용해서 반도체 패키지를 진공척 유닛과 건조 유닛에 순차적으로 공급 및 배출함에 따라, 진공척 유닛에서 연삭된 반도체 패키지를 건조 유닛으로 이동시켜 건조하는 동안, 다음 반도체 패키지를 진공척 유닛으로 로딩해서 연삭 작업을 동시에 수행할 수 있다.
이로 인해, 본 발명에 의하면, 반도체 패키지의 보호 몰딩층을 제거하는 전체 과정의 이동거리를 최소화해서 작업속도를 향상시킬 수 있고, 전체 장치 내부의 구성을 간단하게 함으로써, 공간 활용도를 극대화할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또, 본 발명에 의하면, 척 테이블에 반도체 패키지를 로딩하는 과정에서 반도체 패키지를 가압하여 반도체 패키지에 뒤틀림이 발생하더라도 척 테이블에 안정적으로 고정 가능함에 따라, 연삭작업의 정밀도를 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 연삭 작업 과정에서 반도체 패키지의 연삭된 두께를 실시간으로 측정해서 연삭 작업을 수행함에 따라, 연삭작업의 정밀도를 향상시키고, 작업시간을 단축할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 드레싱 유닛을 이용해서 주기적으로 반도체 패키지를 연삭하는 연삭 휠을 드레싱하고, 설정유닛을 이용해서 연삭숫돌 교환 후 기준높이를 설정하는 작업을 자동으로 수행함에 따라, 작업성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 패키지 그라인더의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 A-A'선에 대한 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 B-B'선에 대한 단면도,
도 4는 도 1에서 하우징을 제거한 정면도,
도 5는 도 4에 도시된 진공척 유닛과 연삭유닛의 확대 사시도,
도 6은 도 5에 도시된 측정유닛의 회전동작을 보인 예시도,
도 7 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 패키지 그라인더의 동작 상태도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 패키지 그라인더를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시 예에서는 반도체 패키지는 가로 및 세로 길이가 각각 약 320㎜*320㎜의 정사각판 형상으로 형성되는 PLP(Panel Level Package)와 직경이 약 8인치 또는 12인치인 원판 형상의 WLP(Wafer Level Package)를 포함한다.
이와 함께, 반도체 패키지는 가로와 세로 길이가 각각 약 260㎜*110㎜의 직사각판 형상의 반도체 스트립을 더 포함할 수 있으며, 본 실시 예에서는 폭에 비해 길이가 긴 직사각 형상의 반도체 스트립 복수 매를 동시에 척 테이블에 로딩해서 연삭할 수 있다.
즉, 본 발명은 반도체 스트립의 폭에 따라 2매 이상의 반도체 스트립을 동시에 척 테이블에 로딩해서 연삭할 수 있다.
그리고 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 패키지 그라인더의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 A-A'선에 대한 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 B-B'선에 대한 단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 패키지 그라인더(10)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 진공을 이용해서 반도체 패키지를 고정하는 진공척 유닛(20), 진공척 유닛(20)에 고정된 반도체 패키지의 보호 몰딩층을 연삭해서 제거하는 연삭유닛(30), 연삭된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조유닛(40), 반도체 패키지를 진공척 유닛(20)에 로딩하고 연삭 작업이 완료되면 진공척 유닛(20)에서 건조유닛(40)으로 언로딩하는 로더(50) 및 카세트(14)에 적재된 반도체 패키지를 로더(50)로 공급하고 건조 작업이 완료된 반도체 패키지를 카세트(14)에 적재하는 피커(60)를 포함한다.
그리고 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 패키지 그라인더(10)는 연삭되는 반도체 패키지의 두께를 측정해서 정밀도를 검사하는 측정유닛(70), 연삭유닛(30)의 연삭숫돌(31) 교환 후 연삭숫돌(31)의 높이를 감지해서 미리 설정된 기준높이로 설정하는 설정유닛(80) 및 연삭숫돌(31)을 주기적으로 드레싱하는 드레싱유닛(90)을 더 포함할 수 있다.
이와 함께, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 패키지 그라인더(10)는 외형을 형성하고 내부에 각 장비가 설치되는 공간이 마련되는 하우징(11), 각 장비를 구동하기 위한 메뉴와 동작 상태를 표시하는 표시패널(12) 및 작업자로부터 각 장비의 동작을 설정하고 동작을 제어하기 위한 조작명령을 입력받는 조작패널(13)을 더 포함할 수 있다.
하우징(11) 내부에는 세정, 건조 등 각각의 공정을 수행하는 각 장비 및 각각의 공정에 필요한 절삭유, 세정수 또는 진공압을 제공하기 위한 탱크와 펌프 등이 설치될 수 있다.
하우징(11)의 전면에는 표시패널(12)과 조작패널(13)이 설치될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 진공척 유닛의 일측에 건조유닛을 배치하고, 건조 유닛을 중심으로 건조 유닛과 직각 방향을 따라 카세트를 배치하며, 로더와 피커를 이용해서 반도체 패키지를 진공척 유닛과 건조 유닛에 순차적으로 공급 및 배출하도록 구성된다.
이에 따라, 본 발명은 진공척 유닛에서 연삭된 반도체 패키지를 건조 유닛으로 이동시켜 건조하는 동안, 다음 반도체 패키지를 진공척 유닛으로 로딩해서 연삭 작업을 동시에 수행할 수 있다.
그리고 본 발명은 연삭, 세정 및 건조가 완료된 반도체 패키지를 배출해서 본래의 카세트에 적재하고, 연삭이 완료된 반도체 패키지를 건조 유닛으로 이동시켜 건조하며, 카세트에 적재된 다음 반도체 패키지를 진공척 유닛으로 공급해서 연삭할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 카세트에 적재된 반도체 패키지를 반도체 패키지를 대략 '『' 형상을 갖는 루프 형상의 이동경로를 따라 연삭, 세정 및 건조하고 다시 카세트에 적재할 수 있다.
이로 인해, 본 발명은 반도체 패키지의 보호 몰딩층을 제거하는 전체 과정의 이동거리를 최소화해서 작업속도를 향상시킬 수 있고, 전체 장치 내부의 구성을 간단하게 함으로써, 공간 활용도를 극대화할 수 있다.
다음, 도 2 내지 도 5를 참조하여 진공척 유닛과 연삭유닛의 구성을 상세하게 설명한다.
도 4는 도 1에서 하우징을 제거한 정면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 진공척 유닛과 연삭유닛의 확대 사시도이다.
진공척 유닛(20)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 패키지를 고정해서 연삭 작업, 세정 작업 및 두께 검사 작업 시 반도체 패키지를 회전시키는 기능을 한다.
이를 위해, 진공척 유닛(20)은 진공을 형성해서 흡착 방식으로 반도체 패키지를 고정해서 회전시키는 척 테이블(21), 척 테이블(21)을 회전시키도록 구동력을 발생하는 구동모듈, 척 테이블(21)에 연결되고 흡입력을 발생하도록 진공을 형성하는 진공펌프(도면 미도시), 척 테이블(21)에 세정수와 절삭유를 공급하는 세정수펌프 및 절삭유펌프(도면 미도시)를 포함할 수 있다.
진공척 유닛(20)의 상부에는 연삭 및 세정을 위해 척 테이블(21)에 안착된 반도체 패키지에 세정수와 절삭유를 분사하는 복수의 노즐(22)이 설치될 수 있다.
척 테이블(21)은 대략 원판 형상으로 형성되는 바디로 마련되고, 상기 바디의 상면에는 반도체 패키지가 흡착되는 흡착면(23)이 형성될 수 있다.
흡착면(23)에는 진공을 형성하기 위한 다수의 관통공이 상하 방향을 따라 관통 형성될 수 있다.
이러한 흡착면(23)은 보호 몰딩층을 연삭해서 제거하고자 하는 반도체 패키지의 직경이나 크기에 대응되도록 형상, 예컨대 사각 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 흡착면(23)은 상기 PLP와 WLP 및 복수의 반도체 스트립을 모두 흡착할 수 있도록, 가로 및 세로 길이가 약 320㎜*320㎜로 형성될 수 있다.
연삭유닛(30)은 반도체 패키지의 상부면을 연삭해서 보호 몰딩층을 제거함으로써, 반도체 패키지의 두께를 최소화한다.
이를 위해, 연삭유닛(30)은 구동력을 발생하는 구동모터, 상기 구동모터의 회전에 의해 반도체 패키지를 연삭하는 연삭숫돌(31) 및 수직 방향을 따라 설치되고 상기 구동모터의 회전력을 연삭숫돌(31)에 전달하는 구동축(32)을 포함한다.
그리고 연삭유닛(30)은 연삭숫돌(31) 및 구동축(32)을 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 로봇(33) 및 구동축(32)의 외부에 설치되고 Z축 로봇(33)과 연결되는 브래킷(34)을 더 포함할 수 있다.
연삭유닛(30)의 일측에는 연삭숫돌(31)과 반도체 패키지 사이의 거리를 감지하는 거리감지센서(도면 미도시)가 설치될 수 있다.
상기 구동모터는 제어부(도면 미도시)의 제어신호에 따라 구동되어 연삭숫돌(31)을 회전시키도록 구동력을 발생할 수 있다.
구동축(32)은 구동모터의 구동력을 연삭숫돌(31)에 전달하는 스핀들(spindle)의 기능을 하고, 연삭숫돌(31)은 구동축(32)의 하단에 수평 방향으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.
연삭숫돌(31)은 구동축(31)의 하단에 설치된 휠 마운트 하단에 결합되고 연삭 휠(35) 및 연삭 휠(35)의 하면 가장자리를 따라 장착되어 반도체 패키지를 연삭하는 연삭부(36)를 포함할 수 있다.
연삭 휠(35)은 알루미늄과 같이 비교적 가벼운 금속재질을 이용해서 연삭하고자 하는 반도체 웨이퍼의 폭과 동일하거나 반도체 웨이퍼의 폭보다 큰 직경으로 제조될 수 있다.
연삭부(36)는 연삭 휠(35)의 하면 가장자리를 따라 링 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 연삭부(36)는 레진 다이아몬드 또는 메탈 다이아몬드와 같이 강도와 경도를 갖는 재질로 제조될 수 있다.
연삭부(36)의 마모 시 연삭 휠(35)과 연삭부(36)를 일체로 교환하거나, 연삭부(36)만을 교체하는 것에 의해, 연삭의 정밀도를 높이면서 연삭숫돌(31)의 교체를 용이하게 실현할 수 있다.
연삭숫돌(31)의 회전속도는 구동모터의 구동력에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 본 실시 예에서 연삭숫돌(31)의 회전속도는 평균 약 3,000rpm이고, 최대 약 9,000rpm까지 변경될 수 있다.
이러한 연삭숫돌(31)의 직경은 반도체 패키지 중에서 PLP의 가로 또는 세로 길이의 절반보다 크고, WLP의 직경과 동일하거나 작은 직경으로 설정될 수 있다.
한편, 구동축(32)은 척 테이블(21)의 중심과 미리 설정된 거리, 예컨대 연삭숫돌(31)의 반경과 동일하거나 작은 거리만큼 이격된 위치에 배치된다.
즉, 반도체 패키지는 회전하는 연삭숫돌(31)의 하면과 접촉된 상태에서 척 테이블(21)의 회전에 의해 회전함에 따라, 보호 몰딩층이 연삭되어 제거된다.
이와 같이, 본 발명은 반도체 패키지가 설치되는 척 테이블과 연삭숫돌을 일정 거리만큼 이격 설치한 상태에서 각각 회전시켜 반도체 패키지의 상부면에 형성된 보호 몰딩층을 제거해서 두께를 얇게 할 수 있다.
다음, 도 5 및 도 6을 참조하여 측정유닛(70)의 구성을 상세하게 설명한다.
도 6은 도 5에 도시된 측정유닛의 회전동작을 보인 예시도이다.
측정유닛(70)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 연삭 작업시 연삭되는 반도체 패키지의 두께를 측정하고, 반도체 패키지의 로딩 및 언로딩 시에는 척 테이블의 일측으로 이동하도록 회전 가능하게 설치될 수 있다.
이러한 측정유닛(70)은 연삭되는 반도체 패키지의 두께를 측정하는 두께 측정센서(71), 두께 측정센서(71)가 설치되는 회전블록(72) 및 회전블록(72)을 회전시키도록 구동력을 발생하는 모터(73)를 포함할 수 있다.
두께 측정센서(71)는 하나만 마련될 수도 있으나, 반도체 패키지 상면에서 복수 지점의 두께를 측정할 수 있도록 복수로 마련될 수 있다.
제어부는 두께 측정센서(71)에서 측정된 두께가 미리 설정된 두께에 도달할 때까지 연삭 작업을 수행하도록 연삭유닛(30) 및 진공척 유닛(20)의 구동을 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 연삭 작업시 측정유닛에 마련된 두께 측정센서를 반도체 패키지의 상부면으로 이동시켜 반도체 패키지의 두께를 실시간으로 측정하고, 미리 설정된 두께가 되도록 연삭 작업을 제어할 수 있다.
그리고 본 발명은 반도체 패키지의 로딩 및 언로딩 시에는 측정유닛을 회전시켜 척 테이블 상부에서 외측으로 이동시킴으로써, 반도체 패키지와의 간섭을 방지할 수 있다.
설정유닛(80)은 연삭숫돌(31) 전체 또는 연삭부(36)를 교환한 후, 연삭숫돌(31) 하단의 높이를 미리 설정된 기준높이로 설정하는 기능을 한다.
이러한 설정유닛(80)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, Z축 로봇(33)에 의해 승강 동작하는 연삭숫돌(31)과의 접촉을 감지하는 감지센서(81) 및 감지센서(81)가 설치되는 설치블록(82)을 포함할 수 있다.
감지센서(81)는 연삭숫돌(31)의 하강 동작시 연삭숫돌(31)의 하면과의 접촉을 감지하고, 제어부는 감지센서(81)의 감지신호가 수신되면 Z축 로봇(33)의 구동을 중지시켜 연삭숫돌(31)의 현재 높이를 기준높이, 예컨대 약 1㎜로 설정하도록 제어할 수 있다.
여기서, 감지센서(81)는 복수 개로 마련될 수 있고, 설치블록(82)은 감지센서(81)의 상단이 상기 기준높이에 배치되도록, 하부에 설치되는 제1 승강모듈(도면 미도시)에 의해 승강 가능하게 설치될 수 있다.
드레싱 유닛(90)은 연삭 작업 과정에서 연삭숫돌(31)의 하면을 고르게 드레싱하는 기능을 한다.
이를 위해, 드레싱 유닛(90)은 회전에 의해 연삭숫돌(31)의 하면을 드레싱하는 드레싱 휠(91), 드레싱 휠(91)에 회전력을 인가하는 구동모터(92) 및 드레싱 휠(91)을 승강 동작시키는 제2 승강모듈(93)을 포함할 수 있다.
제2 승강모듈(93)은 제어부의 제어신호에 따라 신축 동작하는 실린더로 마련될 수 있다.
즉, 제어부는 연삭 작업 시 제2 승강모듈(93)을 수축 동작시켜 드레싱 휠(91)을 하강시키고, 미리 설정된 횟수, 예컨대 2 내지 10회만큼 연삭 작업이 수행되면 드레싱 휠(91)을 상승시키도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 드레싱유닛을 이용해서 연삭숫돌의 하면을 주기적으로 드레싱함으로써, 반도체 패키지의 연삭면을 더욱 정밀하게 연삭할 수 있다.
다음, 도 2 내지 도 5를 참조하여 건조유닛과 로더 및 피커의 구성을 상세하게 설명한다.
건조유닛(40)은 연삭 및 세정 작업이 완료된 반도체 패키지가 안착되는 안착 플레이트(41), 안착 플레이트(41)를 미리 설정된 기준위치에서 건조위치까지 하강시키는 승강부(42), 회전력을 발생하는 회전모터(43), 회전모터(43)의 회전력을 안착 플레이트(41)에 전달해서 안착 플레이트(41)를 회전시키는 회전부(44)를 포함할 수 있다.
그리고 건조유닛(40)은 중앙부에 안착 플레이트(41)의 형상에 대응되는 관통공(451)이 형성되는 상부 플레이트(45) 및 상부 플레이트(45)의 하부에 설치되고 내부에 안착 플레이트(41)가 회전하는 공간이 형성되는 케이스(46)를 더 포함할 수 있다.
안착 플레이트(41)는 대략 반도체 패키지에 대응되는 크기 및 형상, 예컨대 사각판이나 원판 형상으로 형성되고, 안착 플레이트(41)에는 회전동작에 의해 상면에 안착된 반도체 스트립을 고정하는 복수의 고정유닛이 설치될 수 있다.
로더(50)는 건조유닛(40)과 진공척 유닛(20)의 전단과 후단에 각각 나란하게 설치되는 한 쌍의 제1 레일(51), 제1 레일(51)을 따라 X축 방향으로 이동 가능하게 설치되는 X축 로봇(52), X축 로봇(52)의 하면에 설치되고 진공을 이용해서 반도체 패키지를 흡착하여 진공척 유닛(20)으로 로딩 또는 언로딩하는 흡착부재(53) 및 흡착부재(53)를 승강 동작시키는 승강모듈(54)을 포함할 수 있다.
흡착부재(53)는 반도체 패키지의 형상에 대응되는 형상, 예컨대 사각 프레임이나 원형 프레임 형상으로 형성될 수 있다.
반도체 패키지는 제조 과정에서 상방으로 볼록하거나 오목하게 뒤틀림(warpage)이 발생할 수 있다. 이와 같이, 뒤틀림이 발생한 반도체 패키지의 경우, 척 테이블(21)에서 작용하는 진공압을 높이더라도 반도체 패키지를 안정적으로 고정하기 어려운 문제점이 있었다.
따라서 본 실시 예에서 흡착부재(53)는 척 테이블(21)에 로딩된 반도체 패키지를 하방으로 가압하고, 승강모듈(54)과 흡착부재(53) 사이에는 척 테이블(21)에 로딩되는 반도체 패키지에 가해지는 하중을 감지하는 하중감지센서(55)가 설치될 수 있다.
제어부는 반도체 패키지의 로딩시 뒤틀림이 발생한 반도체 패키지를 진공척 유닛(20)에 안정적으로 고정하기 위해, 하중감지센서(55)의 감지신호에 따라 반도체 패키지에 가해지는 하중을 검사하고, 미리 설정된 설정하중이 가해지도록 승강 모듈(54)을 하강 동작하도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 반도체 패키지를 진공척 유닛에 로딩하는 과정에서 반도체 패키지에 하중을 가함에 따라, 뒤틀림이 발생한 반도체 패키지도 진공척 유닛에 안정적으로 고정할 수 있다.
피커(60)는 건조유닛(40)의 양측에 나란하게 설치되는 한 쌍의 제2 레일(61), 한 쌍의 제2 레일(61)을 따라 Y축 방향으로 이동하는 Y축 로봇(62) 및 Y축 로봇(62)에 설치되고 진공을 이용해서 카세트(14)에 적재된 반도체 패키지를 하나씩 순차적으로 로더(40)에 공급하며 건조 작업이 완료된 반도체 패키지를 다시 카세트(14)에 적재하는 적재모듈을 포함할 수 있다.
한편, 진공척 유닛(20)과 건조유닛(40) 사이에는 연삭 작업이 완료된 반도체 패키지의 하면을 세정하는 세정유닛(100)이 설치될 수 있다.
도 7은 세정유닛의 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 세정유닛의 단면도이다.
세정유닛(100)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 로더(50)에 흡착된 반도체 패키지의 하면과 접촉해서 반도체 패키지에 부착된 물과 부스러기를 제거하는 브러시 부재(101) 및 반도체 패키지의 하면에 압축공기를 분사하는 분사노즐(102)을 포함할 수 있다.
브러시 부재(101)는 대략 원기둥 형상으로 형성되고 반도체 패키지의 이동 방향과 직교하도록 Y축 방향을 따라 설치되는 설치대(103)와 설치대(103)의 외면에 설치되는 다수의 브러시(104)를 포함할 수 있다.
브러시(104)는 나일론과 같은 합성수지 재질의 재료로 제조될 수 있다.
물론, 본 발명은 브러시 부재 이외에, 폴리비닐알콜(Polyvinyl Alcohol) 재질과 같은 합성섬유로 제조된 스펀지 부재를 적용하도록 변경될 수도 있다.
분사노즐(102)은 반도체 패키지의 하면에 고압으로 압축공기를 분사해서 반도체 패키지에 부착된 세정수와 연삭 부스러기 등을 제거하는 기능을 한다.
이를 위해, 분사노즐(102)은 공급라인(도면 미도시)을 통해 압축기와 연결되고, 압축기로부터 공급된 압축공기를 분사하는 에어 노즐 또는 에어 나이프로 마련될 수 있다.
제어부는 연삭 작업이 완료된 반도체 패키지를 건조유닛(40)으로 이동시키는 과정에서 반도체 패키지를 브러시 부재(101)의 상면에 접촉시킨 상태에서 X축 방향을 따라 왕복 이동시키도록 로더(50)의 구동을 제어할 수 있다.
이러한 세정유닛(100)은 작업하고자 하는 반도체 패키지의 재질이나 형상 등에 따라 반도체 패키지 그라인더(10)에서 제거되거나, 반도체 패키지 그라인더(10)에 세정유닛(100)이 설치된 상태에서 제어부는 세정유닛(100)을 이용한 세정작업을 수행하지 않도록 제어할 수도 있다.
다음, 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 패키지 그라인더의 작동방법을 상세하게 설명한다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 패키지 그라인더의 동작 상태도이다.
도 9에는 최초로 반도체 패키지를 척 테이블에 로딩하는 동작이 도시되어 있고, 도 10에는 연삭 작업이 완료된 반도체 패키지를 건조유닛으로 공급하고 다음 반도체 패키지를 척 테이블에 로딩하는 동작이 도시되어 있다. 그리고 도 11에는 건조작업이 완료된 반도체 패키지를 카세트에 적재하고 연삭 작업이 완료된 반도체 패키지를 건조유닛으로 공급하는 동작이 도시되어 있다.
제어부는 전원이 공급되면 메모리에 저장된 구동 프로그램을 실행시켜 각 장비를 초기화하고, 반도체 패키지의 연삭, 세정 및 건조 작업을 수행하기 위해 준비하도록 제어한다.
조작패널(13)을 통해 동작명령이 입력되면, 피커(60)는 도 9에 도시된 바와 같이, 카세트(14)에 적재된 반도체 패키지 중에서 하나를 로더(50)에 공급하고(화살표 a 방향), 로더(50)는 피커(60)에 의해 공급된 반도체 패키지를 척 테이블(21)로 로딩한다(화살표 b 방향).
이때, 제어부는 뒤틀림이 발생한 반도체 패키지도 척 테이블(21)에 안정적으로 고정할 수 있도록, 흡착부재(53)를 하강시켜 반도체 패키지에 하중을 인가해서 척 테이블(21)에 밀착시키도록 승강모듈(54)의 구동을 제어한다.
반도체 패키지가 척 테이블(21)에 안정적으로 고정되면, 제어부는 척 테이블(21)과 연삭숫돌(31)을 각각 회전시키도록 진공척 유닛(20)과 연삭유닛(30)의 구동을 제어한다.
그래서 반도체 패키지의 상부면에 형성된 몰딩층의 연삭 작업에 의해 제거된다.
연삭 작업이 완료되면, 제어부는 도 10에 도시된 바와 같이, 연삭 작업이 완료된 반도체 패키지를 건조유닛(40)으로 공급하도록 로더(50)의 구동을 제어하고(화살표 c 방향), 두 번째 반도체 패키지를 척 테이블(21)에 로딩하도록 피커(60)와 로더(50)의 구동을 제어한다(화살표 d,e 방향).
그래서 연삭유닛(30)과 진공척 유닛(20)은 로딩된 두번째 반도체 패키지를 연삭하고, 건조유닛(40)은 공급된 반도체 패키지를 건조한다.
건조 작업이 완료되면, 제어부는 도 11에 도시된 바와 같이, 건조된 반도체 패키지를 카세트(14)에 적재하도록 피커(60)의 구동을 제어한다(화살표 f 방향).
이어서, 제어부는 두 번째 반도체 패키지의 연삭 작업이 완료되면 두 번째 반도체 패키지를 건조유닛(40)으로 공급하고(화살표 g 방향), 세 번째 반도체 패키지를 연삭하는 과정을 수행하도록 제어한다(화살표 h,i 방향).
그리고 상기한 과정을 반복해서 카세트(14)에 적재된 모든 반도체 패키지의 보호 몰딩층이 제거되면, 다음 카세트(14)를 공급해서 연삭, 세정, 건조하도록 제어한다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 다양한 형상 및 크기의 반도체 패키지를 로딩해서 반도체 패키지의 상부에 형성된 보호 몰딩층을 제거하여 반도체 패키지의 전체 두께를 얇게 할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 다양한 형상 및 크기의 반도체 패키지를 로딩해서 반도체 패키지의 상부에 형성된 보호 몰딩층을 제거하는 반도체 패키지 그라인더 기술에 적용된다.
10: 반도체 패키지 그라인더
11: 하우징 12: 표시패널
13: 조작패널 14: 카세트
20: 진공척 유닛 21: 척 테이블
22: 노즐 30: 연삭유닛
31: 연삭숫돌 32: 구동축
33: Z축 로봇 34: 브래킷
35: 연삭 휠 36: 연삭부
40: 건조유닛 41: 안착 플레이트
42: 승강부 43: 회전모터
44: 회전부 45: 상부 플레이트
46: 케이스 50: 로더
51: 제1 레일 52: X축 로봇
53: 흡착부재 54: 승강모듈
55: 하중감지센서 60: 피커
61: 제2 레일 62: Y축 로봇
70: 측정유닛 71: 두께 측정센서
72: 회전블록 73: 모터
80: 설정유닛 81: 감지센서
82: 설치블록 90: 드레싱유닛
91: 드레싱 휠 92: 구동모터
93: 제2 승강모듈 100: 세정유닛
101: 브러시 부재 102: 공기분사노즐
103: 설치대 104: 브러시

Claims (10)

  1. 진공을 이용해서 반도체 패키지를 고정하는 진공척 유닛,
    상기 진공척 유닛에 고정된 반도체 패키지의 보호 몰딩층을 연삭해서 제거하는 연삭유닛,
    상기 연삭유닛에 의해 연삭되면서 세정된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조유닛,
    반도체 패키지를 상기 진공척 유닛에 로딩하고 연삭 작업이 완료되면 상기 진공척 유닛에서 건조유닛으로 언로딩하는 로더 및
    상기 건조유닛을 중심으로 상기 연삭유닛과 직각 방향으로 배치되는 카세트에 적재된 반도체 패키지를 상기 로더로 공급하고 건조 작업이 완료된 반도체 패키지를 상기 카세트에 적재하는 피커를 포함하고,
    각 장비의 구동을 제어하는 제어부는 상기 연삭유닛에 의해 연삭된 반도체 패키지가 상기 건조유닛에서 건조되는 동안, 다음 반도체 패키지를 상기 연삭유닛으로 로딩해서 연삭하며, 연삭과 건조가 완료된 반도체 패키지를 배출해서 상기 카세트에 적재하고, 연삭이 완료된 반도체 패키지를 상기 건조 유닛으로 이동시켜 건조하며, 상기 카세트에 적재된 다음 반도체 패키지를 상기 진공척 유닛으로 공급해서 연삭하도록 상기 로더 및 피커의 구동을 제어하고,
    상기 반도체 패키지는 루프 형상의 이동 경로를 따라 이동하면서 연삭, 세정 및 건조되며, 다시 상기 카세트에 적재되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 그라인더.
  2. 제1항에서,
    연삭되는 반도체 패키지의 두께를 측정해서 정밀도를 검사하는 측정유닛,
    상기 연삭유닛의 연삭숫돌 교환 후 연삭숫돌의 높이를 감지해서 미리 설정된 기준높이로 설정하는 설정유닛 및
    상기 연삭숫돌을 주기적으로 드레싱하는 드레싱유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 그라인더.
  3. 제2항에서,
    상기 진공척 유닛은 진공을 형성해서 흡착 방식으로 반도체 패키지를 고정해서 회전시키는 척 테이블,
    상기 척 테이블을 회전시키도록 구동력을 발생하는 구동모듈,
    상기 척 테이블에 연결되고 흡입력을 발생하도록 진공을 형성하는 진공펌프,
    상기 척 테이블에 세정수와 절삭유를 공급하는 세정수펌프 및 절삭유펌프를 포함하고,
    상기 진공척 유닛의 상부에는 반도체 패키지의 연삭 작업시 세정수와 절삭유를 분사하는 복수의 노즐이 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 그라인더.
  4. 제3항에서,
    상기 척 테이블은 원판 형상으로 형성되는 바디로 마련되고,
    상기 바디의 상면에는 반도체 패키지가 흡착되는 흡착면이 형성되며,
    상기 흡착면은 정사각판 형상의 PLP, 원판 형상의 WLP 및 직사각 형상의 반도체 스트립 복수 매를 동시에 연삭 가능하도록, 연삭하고자 하는 반도체 패키지의 직경이나 크기에 대응되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 그라인더.
  5. 제3항에서,
    상기 연삭유닛은 구동력을 발생하는 구동모터,
    상기 구동모터의 회전에 의해 반도체 패키지를 연삭하는 연삭숫돌 및
    수직 방향을 따라 설치되고 상기 구동모터의 회전력을 상기 연삭숫돌에 전달하는 구동축,
    상기 연삭숫돌과 구동축을 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 로봇 및
    상기 구동축의 외부에 설치되고 상기 Z축 로봇과 연결되는 브래킷을 포함하고,
    상기 연삭숫돌은 상기 구동축의 하단에 설치된 휠 마운트 하단에 결합되는 연삭 휠 및
    상기 연삭 휠의 하면 가장자리를 따라 장착되어 반도체 패키지를 연삭하는 연삭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 그라인더.
  6. 제5항에서,
    상기 연삭유닛의 일측에는 상기 연삭숫돌과 반도체 패키지 사이의 거리를 감지하는 거리감지센서가 설치되고,
    상기 연삭숫돌은 상기 연삭부의 마모시 상기 연삭 휠과 연삭부가 일체로 교환되거나, 상기 연삭부만을 교체 가능한 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 그라인더.
  7. 제3항에서,
    상기 측정유닛은 연삭되는 반도체 패키지의 두께를 측정하는 두께 측정센서,
    상기 두께 측정센서가 설치되는 회전블록 및
    상기 회전블록을 회전시키도록 구동력을 발생하는 모터를 포함하여
    연삭 작업시 연삭되는 반도체 패키지의 두께를 실시간으로 측정하고, 반도체 패키지의 로딩 및 언로딩 시에는 상기 척 테이블의 일측으로 이동하도록 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 그라인더.
  8. 제5항에서,
    상기 설정유닛은 상기 연삭유닛의 Z축 로봇에 의해 승강 동작하는 연삭숫돌과의 접촉을 감지하는 감지센서,
    상기 감지센서가 설치되는 설치블록 및
    상기 감지센서의 상단이 상기 기준높이에 배치되도록 상기 설치블록을 승강 동작시키는 제1 승강모듈을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 감지센서의 감지신호가 수신되면 상기 Z축 로봇의 구동을 중지시켜 상기 연삭숫돌의 현재 높이를 상기 기준높이로 설정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 그라인더.
  9. 제8항에서,
    상기 드레싱 유닛은 회전에 의해 상기 연삭숫돌의 하면을 드레싱하는 드레싱 휠,
    상기 드레싱 휠에 회전력을 인가하는 구동모터 및
    상기 드레싱 휠을 승강 동작시키는 제2 승강모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 그라인더.
  10. 제1항에서,
    상기 진공척 유닛과 건조유닛 사이에 마련되고 연삭 작업이 완료된 반도체 패키지의 하면을 세정하는 세정유닛을 더 포함하고,
    상기 세정유닛은 상기 로더에 흡착된 반도체 패키지의 하면과 접촉해서 반도체 패키지에 부착된 물과 부스러기를 제거하는 브러시 부재 및
    반도체 패키지의 하면에 압축공기를 분사하는 분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 그라인더.
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