KR102221588B1 - Apparatus for Bonding Semiconductor Chip and Method for Bonding Semiconductor Chip - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 칩 본딩 장치 및 반도체 칩 본딩 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 칩을 기판 또는 다른 반도체 칩의 상면에 본딩하는 반도체 칩 본딩 장치 및 반도체 칩 본딩 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 반도체 칩 본딩 장치 및 반도체 칩 본딩 방법은 반도체 칩을 기판 또는 다른 반도체 칩에 빠르고 정확하게 본딩하여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.The present invention relates to a semiconductor chip bonding apparatus and a semiconductor chip bonding method, and more particularly, to a semiconductor chip bonding apparatus and a semiconductor chip bonding method for bonding a semiconductor chip to a substrate or an upper surface of another semiconductor chip.
The semiconductor chip bonding apparatus and the semiconductor chip bonding method according to the present invention have an effect of improving productivity by quickly and accurately bonding a semiconductor chip to a substrate or other semiconductor chip.

Description

반도체 칩 본딩 장치 및 반도체 칩 본딩 방법{Apparatus for Bonding Semiconductor Chip and Method for Bonding Semiconductor Chip}A semiconductor chip bonding apparatus and a semiconductor chip bonding method TECHNICAL FIELD

본 발명은 반도체 칩 본딩 장치 및 반도체 칩 본딩 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 칩을 기판 또는 다른 반도체 칩의 상면에 본딩하는 반도체 칩 본딩 장치 및 반도체 칩 본딩 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor chip bonding apparatus and a semiconductor chip bonding method, and more particularly, to a semiconductor chip bonding apparatus and a semiconductor chip bonding method for bonding a semiconductor chip to a substrate or an upper surface of another semiconductor chip.

전자제품이 소형화되면서 와이어 본딩을 사용하지 않는 플립칩 형태의 반도체 칩이 널리 사용되고 있다. 이와 같은 플립칩(flip chip) 형태의 반도체 칩은 반도체 칩의 하면에 솔더 범프 형태의 다수의 전극이 형성되어 역시 기판에 형성된 솔더 범프에 대응하는 위치에 본딩하는 방식으로 기판에 실장된다. 또한, 실리콘 관통 전극(TSV; Through Silicon Via) 형태로 제작된 반도체 칩의 경우 반도체 칩 위에 반도체 칩을 적층(Chip on Chip)하여 상하의 반도체 칩들의 솔더 범프를 본딩하는 방법이 사용되고 있다.As electronic products are miniaturized, flip-chip type semiconductor chips that do not use wire bonding are widely used. In such a flip chip type semiconductor chip, a plurality of electrodes in the form of solder bumps are formed on the lower surface of the semiconductor chip and are mounted on a substrate in a manner that bonds them to positions corresponding to the solder bumps formed on the substrate. In addition, in the case of a semiconductor chip manufactured in the form of a through silicon via (TSV), a method of bonding solder bumps of upper and lower semiconductor chips by stacking a semiconductor chip on the semiconductor chip is used.

이와 같이 얇은 반도체 칩을 기판 또는 다른 반도체 칩 위에 본딩하는 방법으로서 열 압착 본딩(TCB: Thermal Compression Bonding) 방법이 종래에 사용되고 있다. 이와 같은 열 압착 본딩은 반도체 칩을 가열할 수 있는 히터를 구비한 본딩 헤드로 반도체 칩의 상면을 흡착하여 기판 위에 배치하고 가압한 상태에서 반도체 칩을 가열하는 방법이다. 반도체 칩을 가열하면 반도체 칩 또는 기판의 솔더 범프가 녹으면서 본딩이 이루어진다. 솔더 범프가 녹는 온도까지 반도체 칩을 본딩 헤드로 가열한 후에는 다시 솔더 범프가 경화될 때까지 본딩 헤드로 반도체 칩을 가압하는 상태를 유지하여야 한다. 이때 반도체 칩의 온도가 떨어지도록 본딩 헤드의 히터는 작동을 중지한다. As a method of bonding such a thin semiconductor chip onto a substrate or another semiconductor chip, a thermal compression bonding (TCB) method has been conventionally used. Such thermocompression bonding is a method of heating a semiconductor chip in a state where the upper surface of a semiconductor chip is adsorbed by a bonding head equipped with a heater capable of heating the semiconductor chip, placed on a substrate, and pressed. When the semiconductor chip is heated, the solder bump of the semiconductor chip or the substrate melts and bonding is performed. After heating the semiconductor chip with the bonding head to the temperature at which the solder bump melts, it is necessary to maintain the state of pressing the semiconductor chip with the bonding head until the solder bump is cured again. At this time, the heater of the bonding head stops operating so that the temperature of the semiconductor chip drops.

이와 같이 열 압착 본딩 방법은 반도체 칩의 가열과 냉각을 진행하는 동안 본딩 헤드로 반도체 칩을 가압한 상태를 유지하여야 하므로 작업 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다. 또한 본딩 헤드로 반도체 칩을 가열하는 방식도 열전도 방식을 사용하므로 반도체 칩을 가열하고 다시 냉각하는 데에 비교적 긴 시간이 소요된다. 통상 열 압착 본딩 방법으로 반도체 칩을 본딩하는 데에는 수십초 이상의 시간이 소요된다. As described above, the thermocompression bonding method has a problem in that it takes a long time to work because it is necessary to maintain a state in which the semiconductor chip is pressed with the bonding head while heating and cooling the semiconductor chip. In addition, since the method of heating the semiconductor chip with the bonding head also uses a heat conduction method, it takes a relatively long time to heat and cool the semiconductor chip again. In general, it takes tens of seconds or more to bond the semiconductor chip by the thermocompression bonding method.

또한, 비교적 오랜 시간 반도체 칩을 가열하는 것으로 인해 반도체 칩을 손상시키는 문제점도 있다.In addition, there is a problem of damaging the semiconductor chip due to heating the semiconductor chip for a relatively long time.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 빠르고 안정적으로 반도체 칩을 기판 또는 다른 반도체 칩 위에 본딩할 수 있는 반도체 칩 본딩 장치 및 반도체 칩 본딩 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been conceived to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor chip bonding apparatus and a semiconductor chip bonding method capable of quickly and stably bonding a semiconductor chip onto a substrate or another semiconductor chip.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 칩 본딩 장치는, 기판 위에 비전도성 수지층과 반도체 칩이 순차적으로 적층된 복수의 칩-기판 조립체의 하면을 고정하는 고정부재; 상기 고정부재의 상측에 배치되고, 레이저 빔이 투과할 수 있는 투과부를 구비하는 가압부재; 상기 복수의 칩-기판 조립체의 반도체 칩을 기판에 대해 가압하여 상기 반도체 칩과 기판 중 어느 하나의 솔더 범프가 상기 비전도성 수지층을 뚫고 나머지 하나에 전기적으로 접촉할 수 있도록 상기 고정부재와 가압부재 중 어느 하나를 다른 하나에 대해 승강하는 승강부재; 및 상기 가압부재에 의해 가압된 상기 칩-기판 조립체에 상기 가압부재의 투과부를 통해서 상기 레이저 빔을 조사하여 상기 반도체 칩과 기판 중 어느 하나의 솔더 범프를 나머지 하나에 본딩하는 레이저 헤드;를 포함하는 점에 특징이 있다.A semiconductor chip bonding apparatus according to the present invention for achieving the above object includes: a fixing member fixing a lower surface of a plurality of chip-substrate assemblies in which a non-conductive resin layer and semiconductor chips are sequentially stacked on a substrate; A pressing member disposed above the fixing member and having a transmission portion through which the laser beam can pass; The fixing member and the pressing member so that the semiconductor chips of the plurality of chip-substrate assemblies are pressed against the substrate so that the solder bump of any one of the semiconductor chip and the substrate penetrates the non-conductive resin layer and makes electrical contact with the other An elevating member for elevating any one of them relative to the other; And a laser head that irradiates the laser beam to the chip-substrate assembly pressed by the pressing member through the transmission portion of the pressing member to bond one of the semiconductor chip and the substrate to the other solder bumps. There is a characteristic in the point.

또한, 본 발명에 의한 반도체 칩 본딩 방법은, (a) 반도체 칩의 하면과 기판의 상면 중 어느 하나에 비전도성 수지층을 형성하는 단계; (b) 상기 기판 위에 상기 반도체 칩을 배치하여 상기 기판과 비전도성 수지층과 반도체 칩이 순차적으로 적층된 복수의 칩-기판 조립체를 마련하는 단계; (c) 상기 복수의 칩-기판 조립체를 고정부재 위에 배치하여 상기 고정부재로 고정하는 단계; (d) 상기 반도체 칩과 기판 중 어느 하나의 솔더 범프가 상기 비전도성 수지층을 뚫고 나머지 하나에 전기적으로 접촉할 수 있도록 상기 고정부재의 상측에 배치되고 레이저 빔이 투과할 수 있는 투과부를 구비하는 가압부재와 상기 고정부재 중 어느 하나를 다른 하나에 대해 승강부재에 의해 근접시키는 단계; 및 (f) 상기 가압부재와 고정부재의 사이의 칩-기판 조립체에 상기 가압부재의 투과부를 통해서 레이저 헤드에 의해 레이저 빔을 조사하여 상기 반도체 칩과 기판 중 어느 하나의 솔더 범프를 나머지 하나에 본딩하는 단계;를 포함하는 점에 특징이 있다.In addition, the semiconductor chip bonding method according to the present invention includes the steps of: (a) forming a non-conductive resin layer on any one of a lower surface of a semiconductor chip and an upper surface of a substrate; (b) disposing the semiconductor chip on the substrate to prepare a plurality of chip-substrate assemblies in which the substrate, the non-conductive resin layer, and the semiconductor chip are sequentially stacked; (c) placing the plurality of chip-substrate assemblies on a fixing member and fixing it with the fixing member; (d) having a transmissive portion disposed on the upper side of the fixing member so that the solder bump of one of the semiconductor chip and the substrate can pass through the non-conductive resin layer and electrically contact the other. Bringing one of the pressing member and the fixing member close to the other by an elevating member; And (f) irradiating a laser beam to the chip-substrate assembly between the pressing member and the fixing member by a laser head through the transmission portion of the pressing member to bond one of the semiconductor chip and the substrate to the other solder bump. It is characterized in that it includes;

본 발명에 의한 반도체 칩 본딩 장치 및 반도체 칩 본딩 방법은 반도체 칩을 기판 또는 다른 반도체 칩에 빠르고 정확하게 본딩하여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.The semiconductor chip bonding apparatus and the semiconductor chip bonding method according to the present invention have an effect of improving productivity by quickly and accurately bonding a semiconductor chip to a substrate or other semiconductor chip.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 칩 본딩 장치의 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 반도체 칩 본딩 장치의 가압부재의 평면도이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 반도체 칩 본딩 장치에 의해 본딩되는 칩-기판 조립체의 일례를 도시한 것이다.
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 반도체 칩 본딩 장치에 의해 본딩되는 칩-기판 조립체의 각각 다른 예를 도시한 것이다.1 is a conceptual diagram of a semiconductor chip bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a pressing member of the semiconductor chip bonding apparatus shown in FIG. 1.
3 and 4 illustrate an example of a chip-substrate assembly bonded by the semiconductor chip bonding apparatus shown in FIG. 1.
5 and 6 illustrate different examples of a chip-substrate assembly bonded by the semiconductor chip bonding apparatus shown in FIG. 1.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 반도체 칩 본딩 장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a semiconductor chip bonding apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 칩 본딩 장치의 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 반도체 칩 본딩 장치의 가압부재의 평면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 반도체 칩 본딩 장치에 의해 본딩되는 칩-기판 조립체의 일례를 도시한 것이다.1 is a conceptual diagram of a semiconductor chip bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a pressing member of the semiconductor chip bonding apparatus shown in FIG. 1. 3 illustrates an example of a chip-substrate assembly bonded by the semiconductor chip bonding apparatus shown in FIG. 1.

본 실시예의 반도체 칩 본딩 장치는 레이저 빔을 이용하여 기판(11)에 반도체 칩(13)을 플립칩 형태로 본딩하거나, 실리콘 관통 전극(TSV; Through Silicon Via) 형태로 제작된 반도체 칩(13)을 서로 적층하여 본딩하기 위한 장치이다. 이하에서는 먼저 기판(11)에 반도체 칩(13)을 본딩하는 경우를 예로 들어 설명한다.In the semiconductor chip bonding apparatus of this embodiment, the semiconductor chip 13 is bonded to the substrate 11 in the form of a flip chip using a laser beam, or a semiconductor chip 13 manufactured in the form of a TSV (Through Silicon Via). It is a device for bonding by stacking them together. Hereinafter, a case in which the semiconductor chip 13 is bonded to the substrate 11 will be described as an example.

기판(11)과 반도체 칩(13)에는 각각 솔더 범프(111, 131)가 형성되어 있어서, 레이저 빔에 의해 전달되는 에너지에 의해 솔더 범프(111, 131)가 순간적으로 녹았다가 굳으면서 반도체 칩(13)이 기판(11)에 본딩된다. 이때, 기판(11) 위에는 도 3에 도시한 것과 같이 비전도성 수지층(12)과 반도체 칩(13)이 순차적으로 적층된다. 즉, 기판(11)과 반도체 칩(13)의 사이에는 비전도성 수지층(12)이 배치된다. 비전도성 수지층(12)은 비전도성 필름(NCF; Non Conductive Film)이 사용될 수도 있고 비전도성 페이스트(NCP; Non Conductive Paste)가 사용될 수도 있다. 비전도성 필름을 사용하는 경우에는 기판(11)의 상면 또는 반도체 칩(13)의 하면에 비전도성 필름이 부착된 상태로 반도체 칩(13)을 기판(11)에 적층한다. 비전도성 페이스트를 사용하는 경우에는 기판(11)의 상면에 비전도성 페이스트를 도포한 후에 반도체 칩(13)을 기판(11)에 적층한다. 본 실시예에서는 반도체 칩(13)의 하면에 부착되는 비전도성 필름 형태의 비전도성 수지층(12)이 형성되는 칩-기판 조립체(10)의 경우를 예로 들어 설명한다. Since solder bumps 111 and 131 are formed on the substrate 11 and the semiconductor chip 13, respectively, the solder bumps 111 and 131 are instantaneously melted and hardened by the energy transmitted by the laser beam. 13 is bonded to the substrate 11. At this time, on the substrate 11, as shown in FIG. 3, a non-conductive resin layer 12 and a semiconductor chip 13 are sequentially stacked. That is, the non-conductive resin layer 12 is disposed between the substrate 11 and the semiconductor chip 13. The non-conductive resin layer 12 may be formed of a non-conductive film (NCF) or a non-conductive paste (NCP). In the case of using a non-conductive film, the semiconductor chip 13 is stacked on the substrate 11 with the non-conductive film attached to the upper surface of the substrate 11 or the lower surface of the semiconductor chip 13. In the case of using a non-conductive paste, the semiconductor chip 13 is laminated on the substrate 11 after applying the non-conductive paste on the upper surface of the substrate 11. In this embodiment, a case of the chip-substrate assembly 10 in which the non-conductive resin layer 12 in the form of a non-conductive film attached to the lower surface of the semiconductor chip 13 is formed will be described as an example.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 칩 본딩 장치는 고정부재(100)와 가압부재(200)와 승강부재(300)와 레이저 헤드(400)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIGS. 1 and 2, the semiconductor chip bonding apparatus according to the present embodiment includes a fixing member 100, a pressing member 200, an elevating member 300, and a laser head 400.

고정부재(100)는 복수의 칩-기판 조립체(10)의 하면을 고정하는 장치이다. 본 실시예의 경우 복수의 칩-기판 조립체(10)들의 기판(11)이 서로 연결되어 있는 형태의 칩-기판 조립체(10)들에 대해 본딩 작업을 수행하는 경우를 예로 들어 설명한다.The fixing member 100 is a device that fixes the lower surfaces of the plurality of chip-substrate assemblies 10. In the case of the present embodiment, a case in which a bonding operation is performed on the chip-substrate assemblies 10 in which the substrates 11 of the plurality of chip-substrate assemblies 10 are connected to each other will be described as an example.

본 실시예의 고정부재(100)는 진공 흡착 방식으로 기판(11)의 하면을 지지하여 고정한다. 기판(11)의 솔더 범프(111)가 형성된 위치에 맞추어 반도체 칩(13)들이 비전도성 수지층(12) 위에 배치된 상태의 칩-기판 조립체(10)가 고정부재(100)에 공급되어 흡착 고정된다. 비전도성 수지층(12)의 점성 또는 점착성에 의해 반도체 칩(13)들은 기판(11)에 임시 접착된 상태가 된다. 비교적 큰 진동이나 외력이 가해지지 않는 한 기판(11)에 배치된 반도체 칩(13)들은 비전도성 수지층(12)의 작용에 의해 흔들리지 않고 그 위치가 유지된다. The fixing member 100 of the present embodiment supports and fixes the lower surface of the substrate 11 in a vacuum adsorption method. The chip-substrate assembly 10 in which the semiconductor chips 13 are disposed on the non-conductive resin layer 12 according to the position where the solder bump 111 of the substrate 11 is formed is supplied to the fixing member 100 and is adsorbed. It is fixed. The semiconductor chips 13 are temporarily adhered to the substrate 11 due to the viscosity or adhesion of the non-conductive resin layer 12. As long as a relatively large vibration or external force is not applied, the semiconductor chips 13 disposed on the substrate 11 are not shaken by the action of the non-conductive resin layer 12 and their positions are maintained.

고정부재(100)의 상측에는 가압부재(200)가 배치된다. 도 2를 참조하면 가압부재(200)는 투과부(210)와 마스크부(220)를 구비한다. 투과부(210)는 레이저 빔이 투과할 수 있는 투명 재질로 구성된다. 레이저 빔을 투과시키는 용도로 널리 사용되는 쿼츠(quartz)가 투과부(210)의 재료로 사용될 수 있다. 마스크부(220)는 레이저 빔이 투과할 수 없는 불투명 재질로 형성된다. 마스크부(220)는 투과부(210)를 지지할 수 있도록 구성된다. 도 3을 참조하면, 투과부(210)는 하측의 고정부재(100)에 의해 고정된 칩-기판 조립체(10)의 반도체 칩(13)과 일대일로 대응하는 영역에 배치된다. A pressing member 200 is disposed above the fixing member 100. Referring to FIG. 2, the pressing member 200 includes a transmission part 210 and a mask part 220. The transmission part 210 is made of a transparent material through which the laser beam can be transmitted. Quartz, which is widely used for transmitting a laser beam, may be used as a material of the transmitting part 210. The mask unit 220 is formed of an opaque material through which the laser beam cannot be transmitted. The mask part 220 is configured to support the transmission part 210. Referring to FIG. 3, the transmission part 210 is disposed in a region corresponding to the semiconductor chip 13 of the chip-substrate assembly 10 fixed by the lower fixing member 100 on a one-to-one basis.

마스크부(220)는 그 투과부(210)들을 평면적으로 지지하도록 구성된다. 또한, 상술한 바와 같이 마스크부(220)는 불투명 재질로 형성된다. 마스크부(220)는 칩-기판 조립체(10)들이 사이에 대응하는 영역에 배치된다. 마스크부(220)는 투과부(210)를 제외한 영역으로는 레이저 빔이 통과하는 것을 방지하는 역할을 한다. 투과부(210)의 하면은 평면 형태로 형성된다. 후술하는 승강부재(300)의 작동에 의해 가압부재(200)를 이용하여 칩-기판 조립체(10)의 반도체 칩(13)을 가압할 때 하면이 평평하게 형성된 투과부(210)에 의해 반도체 칩(13)을 균일하게 평면적으로 가압하게 된다.The mask part 220 is configured to support the transmissive parts 210 in a plane. In addition, as described above, the mask unit 220 is formed of an opaque material. The mask unit 220 is disposed in a region corresponding to the chip-substrate assemblies 10 therebetween. The mask unit 220 serves to prevent the laser beam from passing through the areas other than the transmission unit 210. The lower surface of the transmission part 210 is formed in a planar shape. When the semiconductor chip 13 of the chip-substrate assembly 10 is pressed by using the pressing member 200 by the operation of the lifting member 300 to be described later, the semiconductor chip ( 13) is pressed evenly and flatly.

승강부재(300)는 고정부재(100)를 상하로 승강하는 역할을 한다. 칩-기판 조립체(10)의 기판(11)이 고정부재(100)에 흡착 고정된 상태에서 승강부재(300)가 고정부재(100)를 상승시켜 가압부재(200)에 밀착시키는 방법으로 칩-기판 조립체(10)의 반도체 칩(13)들을 가압하게 된다. 승강부재(300)가 고정부재(100)를 가압부재(200)에 대해 가압하면, 반도체 칩(13)의 솔더 범프(131)와 기판(11)의 솔더 범프(111)가 각각 비전도성 수지층(12)을 뚫고 서로 전기적으로 접촉하게 된다.The elevating member 300 serves to elevate the fixing member 100 up and down. In a state in which the substrate 11 of the chip-substrate assembly 10 is adsorbed and fixed to the fixing member 100, the elevating member 300 raises the fixing member 100 and adheres to the pressing member 200. The semiconductor chips 13 of the substrate assembly 10 are pressed. When the lifting member 300 presses the fixing member 100 against the pressing member 200, the solder bumps 131 of the semiconductor chip 13 and the solder bumps 111 of the substrate 11 are each formed of a non-conductive resin layer. Through (12), they are in electrical contact with each other.

레이저 헤드(400)는 가압부재(200)의 상측에 배치된다. 레이저 헤드(400)는 레이저 빔을 발생시켜 가압부재(200)의 투과부(210)를 통해 그 하측의 반도체 칩(13)에 전달한다. 레이저 빔에 의해 전달되는 에너지에 의해 기판(11)의 솔더 범프(111)와 반도체 칩(13)의 솔더 범프(131)가 순간적으로 녹으면서 반도체 칩(13)이 기판(11)에 본딩된다.The laser head 400 is disposed above the pressing member 200. The laser head 400 generates a laser beam and transmits it to the semiconductor chip 13 at the lower side thereof through the transmission part 210 of the pressing member 200. The solder bump 111 of the substrate 11 and the solder bump 131 of the semiconductor chip 13 are instantaneously melted by energy transmitted by the laser beam, and the semiconductor chip 13 is bonded to the substrate 11.

레이저 헤드(400)는 헤드 이송부재(500)에 설치된다. 헤드 이송부재(500)는 레이저 헤드(400)를 수평 방향으로 이송한다. 레이저 헤드(400)는 가압부재(200)의 상측에서 복수의 투과부(210)에 대해 동시에 레이저 빔을 조사할 수도 있고, 각 투과부(210)마다 순차적으로 레이저 빔을 조사할 수도 있다. 헤드 이송부재(500)는 레이저 헤드(400)를 이송하여 레이저 빔이 조사되어야 할 위치로 레이저 헤드(400)를 이송한다. The laser head 400 is installed on the head transfer member 500. The head transfer member 500 transfers the laser head 400 in a horizontal direction. The laser head 400 may simultaneously irradiate a laser beam to the plurality of transmission portions 210 from the upper side of the pressing member 200, or sequentially irradiate a laser beam for each transmission portion 210. The head transfer member 500 transfers the laser head 400 to transfer the laser head 400 to a position where the laser beam is to be irradiated.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 반도체 칩 본딩 장치를 이용하여 기판(11)에 반도체 칩(13)을 본딩하는 반도체 칩 본딩 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a semiconductor chip bonding method of bonding the semiconductor chip 13 to the substrate 11 using the semiconductor chip bonding apparatus according to the present embodiment constructed as described above will be described.

먼저, 반도체 칩(13)의 하면에 비전도성 필름(NCF)을 부착하여 비전도성 수지층(12)을 형성한다((a) 단계). 상술한 바와 같이 비전도성 필름은 기판(11)의 상면에 부착될 수도 있다. 본 실시예에서는 도 3에 도시한 것과 같이 반도체 칩(13)의 하면에 비전도성 필름을 부착하여 비전도성 수지층(12)을 형성하는 경우를 예로 들어 설명한다. First, a non-conductive film (NCF) is attached to the lower surface of the semiconductor chip 13 to form a non-conductive resin layer 12 (step (a)). As described above, the non-conductive film may be attached to the upper surface of the substrate 11. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a case where the non-conductive resin layer 12 is formed by attaching a non-conductive film to the lower surface of the semiconductor chip 13 will be described as an example.

이와 같이 하면에 비전도성 수지층(12)이 부착된 반도체 칩(13)들을 각각 기판(11) 위에 배치하여 기판(11), 비전도성 수지층(12) 및 반도체 칩(13)이 순차적으로 적층된 복수의 칩-기판 조립체(10)를 마련한다((b) 단계). 도 1에는 하나의 기판(11) 위에 복수의 비전도성 수지층(12)과 반도체 칩(13)이 적층되어 복수의 칩-기판 조립체(10)가 마련된 구조가 도시되어 있고, 도 3에는 복수의 칩-기판 조립체(10)들 중 하나를 확대한 단면도가 도시되어 있다. 이때, 기판(11)의 솔더 범프(111)와 반도체 칩(13)의 솔더 범프(131)는 서로 대응하는 위치에 마주하도록 배치된다. 비전도성 수지층(12)의 점착력에 의해 반도체 칩(13)은 기판(11)의 상면에 임시로 붙어 있는 상태가 된다. In this way, the semiconductor chips 13 with the non-conductive resin layer 12 attached thereto are disposed on the substrate 11, respectively, so that the substrate 11, the non-conductive resin layer 12, and the semiconductor chip 13 are sequentially stacked. A plurality of chip-substrate assemblies 10 are prepared (step (b)). FIG. 1 shows a structure in which a plurality of non-conductive resin layers 12 and semiconductor chips 13 are stacked on one substrate 11 to provide a plurality of chip-substrate assemblies 10, and FIG. 3 shows a structure in which a plurality of non-conductive resin layers 12 and semiconductor chips 13 are stacked. An enlarged cross-sectional view of one of the chip-substrate assemblies 10 is shown. At this time, the solder bump 111 of the substrate 11 and the solder bump 131 of the semiconductor chip 13 are disposed to face each other. The semiconductor chip 13 is temporarily attached to the upper surface of the substrate 11 due to the adhesive force of the non-conductive resin layer 12.

이와 같이 (b) 단계가 완료된 복수의 칩-기판 조립체(10)를 도 1 및 도 3에 도시한 것과 같이 고정부재(100) 위에 배치하여 기판(11)의 하면을 고정부재(100)로 고정한다((c) 단계). 고정부재(100)는 기판(11)의 하면을 진공 흡착하는 방법으로 칩-기판 조립체(10)를 고정한다. In this way, a plurality of chip-substrate assemblies 10 completed in step (b) are disposed on the fixing member 100 as shown in FIGS. 1 and 3 to fix the lower surface of the substrate 11 with the fixing member 100 Do (step (c)). The fixing member 100 fixes the chip-substrate assembly 10 by vacuum-sucking the lower surface of the substrate 11.

이와 같이 고정부재(100)에 칩-기판 조립체(10)가 고정된 상태에서 승강부재(300)로 고정부재(100)를 상승시켜 반도체 칩(13)들을 가압부재(200)에 근접시키는 방법으로 칩-기판 조립체(10)들을 기판(11)에 대해 가압한다((d) 단계). 승강부재(300)의 작용에 의해 반도체 칩(13)과 기판(11) 중 어느 하나의 솔더 범프(111, 131)가 비전도성 수지층(12)을 뚫고 나머지 하나에 전기적으로 접촉하게 된다. 본 실시예의 경우 도 4에 도시한 것과 같이 반도체 칩(13)의 솔더 범프(131)와 기판(11)의 솔더 범프(111)가 각각 비전도성 수지층(12)을 뚫고 서로 접촉하게 된다. 결과적으로 반도체 칩(13)의 솔더 범프(131)와 기판(11)의 솔더 범프(111)는 전기적으로 연결된다. 또한, 비전도성 수지층(12)에 의해 반도체 칩(13)의 솔더 범프(131)들은 서로 전기적으로 절연되고, 기판(11)의 솔더 범프(111)들도 서로 전기적으로 절연된다. 비전도성 수치층(12)은 반도체 칩(13)에서 발생하는 열을 방출하는 역할을 수행하고 반도체 칩(13)과 기판(11)에 가해질 수 있는 충격을 완화시키는 역할을 수행한다. In this way, in a state in which the chip-substrate assembly 10 is fixed to the fixing member 100, the fixing member 100 is raised with the elevating member 300 to bring the semiconductor chips 13 close to the pressing member 200. The chip-substrate assemblies 10 are pressed against the substrate 11 (step (d)). By the action of the elevating member 300, one of the solder bumps 111 and 131 of the semiconductor chip 13 and the substrate 11 penetrates the non-conductive resin layer 12 and makes electrical contact with the other. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the solder bumps 131 of the semiconductor chip 13 and the solder bumps 111 of the substrate 11 penetrate each other through the non-conductive resin layer 12, respectively. As a result, the solder bump 131 of the semiconductor chip 13 and the solder bump 111 of the substrate 11 are electrically connected. Further, the solder bumps 131 of the semiconductor chip 13 are electrically insulated from each other by the non-conductive resin layer 12, and the solder bumps 111 of the substrate 11 are also electrically insulated from each other. The non-conductive numeric layer 12 serves to dissipate heat generated from the semiconductor chip 13 and to alleviate an impact that may be applied to the semiconductor chip 13 and the substrate 11.

이와 같은 상태에서 레이저 헤드(400)에서 레이저 빔을 조사하여 반도체 칩(13)의 솔더 범프(131)와 기판(11)의 솔더 범프(111)를 서로 본딩한다((f) 단계). 레이저 헤드(400)에서 조사된 레이저 빔은 가압부재(200)의 투과부(210)를 통해서 칩-기판 조립체(10)에 전달된다. 레이저 빔에 의해 전달된 에너지에 의해 기판(11)과 반도체 칩(13)의 솔더 범프(111, 131)들이 순간적으로 녹았다 굳으면서 도 4에 도시한 것과 같이 반도체 칩(13)들이 기판(11)에 본딩된다. 레이저 빔에 의해 순간적으로 반도체 칩(13) 또는 기판(11)의 온도가 상승하면서 열변형이 발생할 수 있으나, 상술한 바와 같이 가압부재(200)의 투과부(210)가 반도체 칩(13)을 누르고 있는 상태이므로 반도체 칩(13)의 열변형에 의한 뒤틀림이나 휘어짐이 방지되면서 반도체 칩(13)은 안정적으로 기판(11)에 본딩된다. 이와 같은 방법으로 솔더 범프(111, 131)의 본딩 불량의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시예의 반도체 칩 본딩 장치 및 반도체 칩 본딩 방법에 의하면, 종래의 히팅 블록을 이용하여 열전도 방식으로 반도체 칩을 가열하는 방식과 달리 레이저 빔을 이용하여 반도체 칩(13)을 가열하고 솔더 범프(111, 131)들을 가열하기 때문에 매우 짧은 시간 내에 칩-기판 조립체(10)의 본딩 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다. 또한 열전도 방식을 사용하지 않고 레이저 빔의 에너지를 직접 전달하는 방식을 사용하므로 솔더 범프(111, 131)들의 온도를 열전도 방식에 비해 비약적으로 빠른 속도로 높일 수 있고, 레이저 빔의 조사를 중단함으로써 매우 빠른 속도로 솔더 범프(111, 131)들의 온도를 낮출 수 있다. 이와 같은 방법으로 본 발명의 반도체 칩 본딩 장치 및 반도체 칩 본딩 방법은 종래에 비해 수십배 이상의 빠른 속도로 반도체 칩 본딩 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다. 또한, 반도체 칩(13)에 열을 가하는 시간이 매우 짧기 때문에 반도체 칩(13)이 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. In this state, the laser head 400 irradiates a laser beam to bond the solder bumps 131 of the semiconductor chip 13 and the solder bumps 111 of the substrate 11 to each other (step (f)). The laser beam irradiated from the laser head 400 is transmitted to the chip-substrate assembly 10 through the transmission part 210 of the pressing member 200. As shown in FIG. 4, the solder bumps 111 and 131 of the substrate 11 and the semiconductor chip 13 are instantaneously melted and hardened by the energy transmitted by the laser beam. ) Is bonded to. Thermal deformation may occur as the temperature of the semiconductor chip 13 or the substrate 11 is instantaneously increased by the laser beam, but the transmission part 210 of the pressing member 200 presses the semiconductor chip 13 as described above. In this state, the semiconductor chip 13 is stably bonded to the substrate 11 while being prevented from warping or bending due to thermal deformation of the semiconductor chip 13. In this way, it is possible to prevent the occurrence of bonding failure of the solder bumps 111 and 131. In addition, according to the semiconductor chip bonding apparatus and the semiconductor chip bonding method of the present embodiment, unlike the method of heating the semiconductor chip by a heat conduction method using a conventional heating block, the semiconductor chip 13 is heated using a laser beam and solder bumps are performed. Since the (111, 131) is heated, there is an advantage that the bonding operation of the chip-substrate assembly 10 can be performed within a very short time. In addition, since the method of directly transmitting the energy of the laser beam without using the thermal conduction method, the temperature of the solder bumps 111 and 131 can be increased dramatically faster than the thermal conduction method. The temperature of the solder bumps 111 and 131 can be reduced at a high speed. In this way, the semiconductor chip bonding apparatus and the semiconductor chip bonding method of the present invention have the advantage of performing a semiconductor chip bonding operation at a speed of several tens of times or more compared to the prior art. In addition, since the time for applying heat to the semiconductor chip 13 is very short, there is an effect of preventing the semiconductor chip 13 from being damaged by heat.

앞에서 설명한 바와 같이, 가압부재(200)는 투과부(210)와 마스크부(220)로 구성되고 레이저 빔은 투과부(210)만을 통과할 있도록 구성된다. 따라서, 레이저 헤드(400)에서 조사되는 레이저 빔은 가압부재(200)의 투과부(210)를 통과해서 그 투과부(210) 하측에 배치된 칩-기판 조립체(10)에만 전달된다. 이와 같이 투과부(210)와 마스크부(220)로 구성된 가압부재(200)를 이용함으로써 레이저 빔의 에너지가 전달될 필요가 없는 기판(11) 부분에 레이저 빔이 조사되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. As described above, the pressing member 200 is composed of a transmission portion 210 and a mask portion 220, and the laser beam is configured to pass through only the transmission portion 210. Accordingly, the laser beam irradiated from the laser head 400 passes through the transmission portion 210 of the pressing member 200 and is transmitted only to the chip-substrate assembly 10 disposed under the transmission portion 210. By using the pressing member 200 composed of the transmission unit 210 and the mask unit 220 as described above, there is an effect of preventing the laser beam from being irradiated to the portion of the substrate 11 where the energy of the laser beam does not need to be transmitted. have.

또한, 상술한 바와 같은 가압부재(200)를 이용하여 복수의 칩-기판 조립체(10)들을 동시에 기판(11)에 본딩하도록 (f) 단계를 수행하는 것도 가능하다. 레이저 헤드(400)를 조작하여 레이저 빔의 조사 면적을 넓히면 2개 이상의 칩-기판 조립체(10)에 대해 동시에 레이저 빔을 조사할 수 있다. 상술한 바와 같이 가압부재(200)의 마스크부(220)에 의해 칩-기판 조립체(10)의 반도체 칩(13)과 대응하는 영역 이외의 영역은 레이저 빔이 통과할 수 없으므로, 넓은 영역에 레이저 빔을 조사하여도 본딩이 필요한 반도체 칩(13)에만 레이저 빔의 에너지를 전달하는 것이 가능하다. 이와 같은 방법으로 복수의 반도체 칩(13)을 동시에 기판(11)에 본딩함으로써 전체적으로 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다. 경우에 따라서는 도 2에 도시한 것과 같은 가압부재(200) 전체에 레이저 빔을 조사하여 가압부재(200)에 의해 가압된 칩-기판 조립체(10)들 전체를 동시에 본딩하도록 (f) 단계를 수행하는 것도 가능하다. In addition, it is possible to perform step (f) to simultaneously bond the plurality of chip-substrate assemblies 10 to the substrate 11 by using the pressing member 200 as described above. By manipulating the laser head 400 to increase the irradiation area of the laser beam, the laser beam can be simultaneously irradiated to two or more chip-substrate assemblies 10. As described above, since the laser beam cannot pass through the area other than the area corresponding to the semiconductor chip 13 of the chip-substrate assembly 10 by the mask unit 220 of the pressing member 200, the laser beam cannot pass through a wide area. Even when the beam is irradiated, it is possible to transmit the energy of the laser beam only to the semiconductor chip 13 requiring bonding. By bonding the plurality of semiconductor chips 13 to the substrate 11 at the same time in this manner, the overall productivity of the process can be improved. In some cases, step (f) is performed to simultaneously bond all of the chip-substrate assemblies 10 pressed by the pressing member 200 by irradiating a laser beam to the entire pressing member 200 as shown in FIG. 2. It is also possible to perform.

또한, 경우에 따라서는 앞에서 설명한 헤드 이송부재(500)를 이용하여 레이저 헤드(400)를 이송하면서 (f) 단계를 수행하는 것도 가능하다. 헤드 이송부재(500)를 이용하여 레이저 헤드(400)를 이송하면서 한번에 하나의 반도체 칩(13)을 순차적으로 기판(11)에 본딩하도록 (f) 단계를 수행할 수도 있다. 유사한 방법으로 한번에 2개의 칩-기판 조립체(10)의 반도체 칩(13)을 기판(11)에 본딩하거나 한번에 1열의 칩-기판 조립체(10)의 반도체 칩(13)들에 레이저 빔을 조사하는 방법으로 (f) 단계를 수행하는 것도 가능하다. In addition, in some cases, it is also possible to perform step (f) while transferring the laser head 400 using the head transfer member 500 described above. Step (f) may be performed to sequentially bond one semiconductor chip 13 to the substrate 11 at a time while transferring the laser head 400 using the head transfer member 500. In a similar way, the semiconductor chips 13 of the two chip-substrate assemblies 10 are bonded to the substrate 11 at a time, or a laser beam is irradiated to the semiconductor chips 13 of the chip-substrate assembly 10 in one row at a time. It is also possible to carry out step (f) as a method.

이와 같이 가압부재(200)에 의해 복수의 칩-기판 조립체(10)들을 동시에 가압한 상태에서 레이저 빔을 조사하는 영역만 넓히거나 좁히는 방법으로 레이저 빔이 조사되는 영역만 변경하면 되므로, 본 발명의 반도체 칩 본딩 장치 및 반도체 칩 본딩 방법은 더욱 빠르게 칩-기판 조립체(10) 본딩 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다. In this way, in a state in which a plurality of chip-substrate assemblies 10 are simultaneously pressed by the pressing member 200, only the area to which the laser beam is irradiated needs to be changed by expanding or narrowing the area to which the laser beam is irradiated. The semiconductor chip bonding apparatus and the semiconductor chip bonding method have an advantage in that the bonding operation of the chip-substrate assembly 10 can be performed more quickly.

한편, 헤드 이송부재(500)를 이용하지 않더라도 순차적으로 하나 또는 복수의 칩-기판 조립체(10)에 대한 본딩 작업을 수행하는 것도 가능하다. 레이저 헤드(400)가 고정된 상태에서 레이저 헤드(400) 내부의 작동에 의해 광학적인 방법으로 레이저 빔의 조사 위치와 영역을 조절할 수 있도록 구성하면, 고정된 상태의 레이저 헤드(400)를 구비하는 반도체 칩 본딩 장치를 이용하여도 상술한 바와 같이 칩-기판 조립체(10)들에 순차적으로 레이저 빔을 조사하는 방법으로 (f) 단계를 수행하는 것이 가능하다. On the other hand, even if the head transfer member 500 is not used, it is also possible to sequentially perform a bonding operation for one or a plurality of chip-substrate assemblies 10. When the laser head 400 is configured so that the irradiation position and area of the laser beam can be adjusted by an optical method by the operation inside the laser head 400 while the laser head 400 is fixed, the laser head 400 is provided in a fixed state. It is possible to perform step (f) by using a semiconductor chip bonding apparatus as described above by sequentially irradiating a laser beam to the chip-substrate assemblies 10.

이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다.The present invention has been described with a preferred example, but the scope of the present invention is not limited to the form described and illustrated above.

예를 들어, 앞에서 비전도성 필름(NCF) 형태의 비전도성 수지층(12)을 반도체 칩(13)의 하면에 부착한 후 기판(11) 위에 적층하는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 기판 위에 비전도성 필름을 부착한 후 그 위에 반도체 칩을 올려 놓는 순서로 (a) 단계 및 (b) 단계를 실시하는 것도 가능하다.For example, it has been described above that a non-conductive resin layer 12 in the form of a non-conductive film (NCF) is attached to the lower surface of the semiconductor chip 13 and then laminated on the substrate 11, but in some cases, the non-conductive resin layer 12 is deposited on the substrate. After attaching the conductive film, it is also possible to perform steps (a) and (b) in the order of placing a semiconductor chip thereon.

또한, 앞에서 설명한 것과 같이 비전도성 페이스트(NCP) 형태의 비전도성 수지층을 기판에 도포하는 방법으로 (a) 단계를 실시하는 것도 가능하다. 도 5는 기판(61) 위에 비전도성 수지층(62)으로서 비전도성 페이스트를 도포한 후에 반도체 칩(63)을 적층하여 칩-기판 조립체(60)를 완성하고 고정부재(100)로 칩-기판 조립체(60)를 고정한 후 승강부재(300)로 고정부재(100)를 상승시키는 과정을 도시한 단면도이다. 이와 같은 상태에서 기판(61)과 반도체 칩(63)의 솔더 범프(611, 631)를 레이저 빔을 이용하게 본딩하게 된다.In addition, as described above, step (a) may be performed by applying a non-conductive resin layer in the form of a non-conductive paste (NCP) to the substrate. 5 shows a non-conductive paste as a non-conductive resin layer 62 on the substrate 61, and then a semiconductor chip 63 is stacked to complete the chip-substrate assembly 60, and the chip-substrate as a fixing member 100. It is a cross-sectional view showing a process of raising the fixing member 100 with the lifting member 300 after fixing the assembly 60. In this state, the substrate 61 and the solder bumps 611 and 631 of the semiconductor chip 63 are bonded using a laser beam.

또한, 앞에서 반도체 칩(13)의 하면과 기판(11)의 상면에 각각 솔더 범프(111, 131)가 형성되어 있는 경우의 칩-기판 조립체(10)를 예로 들어 설명하였으나, 반도체 칩과 기판 중 어느 하나에만 솔더 범프가 형성되고 나머지 하나에는 그에 대응하는 전극이 형성되는 구조의 칩-기판 조립체에 대해서도 본 발명의 반도체 칩 본딩 장치 및 반도체 칩 본딩 방법을 적용하는 것이 가능하다. 이 경우 솔더 범프가 비전도성 수지층을 뚫고 대응하는 전극에 본딩된다. In addition, as an example, the chip-substrate assembly 10 in which solder bumps 111 and 131 are formed on the lower surface of the semiconductor chip 13 and the upper surface of the substrate 11 has been described as an example. It is also possible to apply the semiconductor chip bonding apparatus and semiconductor chip bonding method of the present invention to a chip-substrate assembly having a structure in which only one of the solder bumps is formed and an electrode corresponding thereto is formed in the other. In this case, the solder bump is bonded to the corresponding electrode through the non-conductive resin layer.

또한, 앞에서 도 3 내지 도 5를 참조하여 PCB 또는 FPCB 형태의 기판(11, 61)에 반도체 칩(13, 63)을 적층하여 본딩하는 경우를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 실리콘 관통 전극(TSV; Through Silicon Via) 형태로 제작된 반도체 칩(71, 73)을 서로 적층하여 인접하는 반도체 칩(71, 73)을 서로 본딩하기 위한 용도로 본 발명의 반도체 칩 본딩 장치 및 반도체 칩 본딩 방법을 사용하는 것도 가능하다. 이 경우 도 6에 도시한 것과 같이 가장 상측에 위치하는 반도체 칩(73)이 앞에서 설명한 칩-기판 조립체(10)의 반도체 칩(13)에 해당하고 그 아래의 반도체 칩과 기판의 조립체가 앞에서 설명한 칩-기판 조립체(10)의 기판(11)에 해당하는 구성이 된다. 이때도 솔더 범프(711, 731)가 비전도성 수지층(72)을 뚫고 서로 접촉하도록 칩-기판 조립체(70)를 가압한 상태에서 레이저 빔을 이용하여 솔더 범프(711, 731)들을 서로 본딩하게 된다.In addition, the case of laminating and bonding the semiconductor chips 13 and 63 on the PCB or FPCB type substrates 11 and 61 has been illustrated and described above with reference to FIGS. 3 to 5, but the silicon through-electrode TSV; The semiconductor chip bonding apparatus and semiconductor chip bonding method of the present invention are used for bonding the adjacent semiconductor chips 71 and 73 by stacking the semiconductor chips 71 and 73 fabricated in the form of Through Silicon Via). It is also possible. In this case, as shown in FIG. 6, the uppermost semiconductor chip 73 corresponds to the semiconductor chip 13 of the chip-substrate assembly 10 described above, and the semiconductor chip and the substrate assembly below it correspond to the previously described semiconductor chip 73 It has a configuration corresponding to the substrate 11 of the chip-substrate assembly 10. At this time, the solder bumps 711 and 731 are bonded to each other using a laser beam while pressing the chip-substrate assembly 70 so that the solder bumps 711 and 731 are in contact with each other through the non-conductive resin layer 72. do.

또한, 앞에서 승강부재(300)는 고정부재(100)를 승강시키는 것으로 설명하였으나, 승강부재가 가압부재를 승강시키는 형태로 반도체 칩 본딩 장치를 구성하는 것도 가능하다. 이 경우 고정부재에 기판이 고정된 상태에서 승강부재가 가압부재를 하강시켜 기판에 대해 반도체 칩들을 가압하는 방법으로 (d) 단계를 수행하게 된다.In addition, it has been described above that the lifting member 300 raises and lowers the fixing member 100, but it is also possible to configure the semiconductor chip bonding apparatus in a form in which the lifting member raises and lowers the pressing member. In this case, step (d) is performed by a method in which the lifting member lowers the pressing member and presses the semiconductor chips against the substrate while the substrate is fixed to the fixing member.

또한, 앞에서 승강부재(300)에 의해 고정부재(100)를 상승시켜 모든 칩-기판 조립체(10)를 동시에 가압한 상태에서 동시에 또는 순차적으로 레이저 빔을 조사하여 본딩하는 것으로 설명하였으나, 칩-기판 조립체들을 몇 개의 그룹으로 나누어 순차적으로 가압부재로 가압하고 레이저 헤드로 본딩하는 방식으로 작동하도록 반도체 칩 본딩 장치를 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩 장치는 고정부재를 수평 방향으로 이송하는 고정부 이송부재를 추가로 구비하게 된다. 이와 같이 구성된 반도체 칩 본딩 장치의 경우 고정부 이송부재로 고정부재를 순차적으로 수평방향으로 이송((e) 단계)한 후 승강부재에 의해 상승시켜 반도체 칩들 중 일부 그룹을 가압부재로써 가압하여 본딩한 후 하강하는 과정을 반복하는 방법으로 반도체 칩을 기판에 본딩하게 된다. In addition, it has been previously described that the fixing member 100 is raised by the lifting member 300 to press all the chip-substrate assemblies 10 at the same time, while simultaneously or sequentially irradiating a laser beam for bonding, but the chip-substrate It is also possible to configure the semiconductor chip bonding apparatus to operate in a manner in which the assemblies are divided into several groups, sequentially pressed with a pressing member and bonded with a laser head. In this case, the semiconductor chip bonding apparatus according to the present invention further includes a fixing part transfer member for transferring the fixing member in the horizontal direction. In the case of the semiconductor chip bonding device configured as described above, the fixing member is sequentially transferred in the horizontal direction by the fixing part transfer member (step (e)), and then lifted by the lifting member to pressurize and bond some groups of semiconductor chips with the pressing member. Then, the semiconductor chip is bonded to the substrate by repeating the descending process.

또한, 앞에서 가압부재(200)는 투과부(210)와 마스크부(220)을 구비하는 것으로 설명하였으나 마스크부를 구비하지 않는 가압부재를 사용하는 것도 가능하다. 이 경우 가압부재의 주요부분 전체가 투명재질의 투과부로 구성되어 복수의 칩-기판 조립체를 가압하게 되고 복수의 칩-기판 조립체 전체에 레이저 빔을 조사할 수 있다.In addition, although it was previously described that the pressing member 200 includes a transmission portion 210 and a mask portion 220, it is possible to use a pressing member without a mask portion. In this case, the entire main part of the pressing member is composed of a transparent material, so that a plurality of chip-substrate assemblies are pressed, and a laser beam can be irradiated to the entire plurality of chip-substrate assemblies.

10, 60, 70: 칩-기판 조립체 11, 61, 71: 기판
12, 62, 72: 비전도성 수지층 13, 63, 73: 반도체 칩
111, 131, 611, 631, 711, 731: 솔더 범프
100: 고정부재 200: 가압부재
210: 투과부 220: 마스크부
300: 승강부재 400: 레이저 헤드
500: 헤드 이송부재10, 60, 70: chip-substrate assembly 11, 61, 71: substrate
12, 62, 72: non-conductive resin layer 13, 63, 73: semiconductor chip
111, 131, 611, 631, 711, 731: Solder bump
100: fixing member 200: pressing member
210: transmitting part 220: mask part
300: lifting member 400: laser head
500: head transfer member

Claims (11)

기판 위에 비전도성 수지층과 반도체 칩이 순차적으로 적층된 복수의 칩-기판 조립체의 하면을 고정하는 고정부재;
상기 고정부재의 상측에 배치되고, 레이저 빔이 투과할 수 있는 투과부를 구비하는 가압부재;
상기 복수의 칩-기판 조립체의 반도체 칩을 기판에 대해 가압하여 상기 반도체 칩과 기판 중 어느 하나의 솔더 범프가 상기 비전도성 수지층을 뚫고 나머지 하나에 전기적으로 접촉할 수 있도록 상기 고정부재와 가압부재 중 어느 하나를 다른 하나에 대해 승강하는 승강부재;
상기 고정부재를 수평 방향으로 이송하는 고정부 이송부재; 및
상기 가압부재에 의해 가압된 상기 칩-기판 조립체에 상기 가압부재의 투과부를 통해서 상기 레이저 빔을 조사하여 상기 반도체 칩과 기판 중 어느 하나의 솔더 범프를 나머지 하나에 본딩하는 레이저 헤드;를 포함하고,
상기 가압부재는 상기 투과부를 지지하는 불투명 재질의 마스크부를 더 포함하고,
상기 가압부재의 투과부는 상기 복수의 칩-기판 조립체에 각각 대응하는 영역에 배치되고,
상기 마스크부는 상기 복수의 칩-기판 조립체 사이에 대응하는 영역에 배치되며,
상기 레이저 헤드는 상기 복수의 칩-기판 조립체 중 적어도 2개의 칩-기판 조립체에 대해 동시에 레이저 빔을 조사하는 반도체 칩 본딩 장치.A fixing member fixing a lower surface of a plurality of chip-substrate assemblies in which a non-conductive resin layer and semiconductor chips are sequentially stacked on a substrate;
A pressing member disposed above the fixing member and having a transmission portion through which the laser beam can pass;
The fixing member and the pressing member so that the semiconductor chips of the plurality of chip-substrate assemblies are pressed against the substrate so that the solder bump of any one of the semiconductor chip and the substrate penetrates the non-conductive resin layer and makes electrical contact with the other An elevating member for elevating any one of them relative to the other;
A fixing part transfer member for transferring the fixing member in a horizontal direction; And
A laser head for bonding one of the semiconductor chip and the substrate to the other solder bump by irradiating the laser beam to the chip-substrate assembly pressed by the pressing member through the transmission portion of the pressing member, and
The pressing member further includes a mask part made of an opaque material supporting the transmission part,
The transmission portion of the pressing member is disposed in a region corresponding to each of the plurality of chip-substrate assemblies,
The mask portion is disposed in a region corresponding to between the plurality of chip-substrate assemblies,
The laser head is a semiconductor chip bonding apparatus for simultaneously irradiating a laser beam to at least two of the plurality of chip-substrate assemblies. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 레이저 헤드를 이송하는 헤드 이송부재;를 더 포함하는 반도체 칩 본딩 장치.The method of claim 1,
A semiconductor chip bonding apparatus further comprising a; head transfer member for transferring the laser head. (a) 반도체 칩의 하면과 기판의 상면 중 어느 하나에 비전도성 수지층을 형성하는 단계;
(b) 상기 기판 위에 상기 반도체 칩을 배치하여 상기 기판과 비전도성 수지층과 반도체 칩이 순차적으로 적층된 복수의 칩-기판 조립체를 마련하는 단계;
(c) 상기 복수의 칩-기판 조립체를 고정부재 위에 배치하여 상기 고정부재로 고정하는 단계;
(d) 상기 반도체 칩과 기판 중 어느 하나의 솔더 범프가 상기 비전도성 수지층을 뚫고 나머지 하나에 전기적으로 접촉할 수 있도록 상기 고정부재의 상측에 배치되고 레이저 빔이 투과할 수 있는 투과부를 구비하는 가압부재와 상기 고정부재 중 어느 하나를 다른 하나에 대해 승강부재에 의해 근접시키는 단계;
(e) 고정부 이송부재로 상기 고정부재를 수평방향으로 이송하는 단계; 및
(f) 상기 가압부재와 고정부재의 사이의 칩-기판 조립체에 상기 가압부재의 투과부를 통해서 레이저 헤드에 의해 레이저 빔을 조사하여 상기 반도체 칩과 기판 중 어느 하나의 솔더 범프를 나머지 하나에 본딩하는 단계;를 포함하고,
상기 (d) 단계는, 상기 복수의 칩-기판 조립체에 대응하는 영역에 각각 배치되는 투과부와 상기 복수의 칩-기판 조립체 사이에 대응하는 영역에 배치되고 상기 투과부를 지지하는 불투명 재질의 마스크부를 구비하는 상기 가압부재를 이용하여 수행하며,
상기 (f) 단계는, 상기 레이저 헤드로 상기 복수의 칩-기판 조립체 중 적어도 2개의 칩-기판 조립체에 대해 동시에 레이저 빔을 조사하는 방법으로 수행하는 반도체 칩 본딩 방법.(a) forming a non-conductive resin layer on one of the lower surface of the semiconductor chip and the upper surface of the substrate;
(b) disposing the semiconductor chip on the substrate to prepare a plurality of chip-substrate assemblies in which the substrate, the non-conductive resin layer, and the semiconductor chip are sequentially stacked;
(c) placing the plurality of chip-substrate assemblies on a fixing member and fixing it with the fixing member;
(d) having a transmissive portion disposed on the upper side of the fixing member so that the solder bump of one of the semiconductor chip and the substrate can pass through the non-conductive resin layer and electrically contact the other. Bringing one of the pressing member and the fixing member close to the other by an elevating member;
(e) transferring the fixing member in a horizontal direction with a fixing part transfer member; And
(f) the chip-substrate assembly between the pressing member and the fixing member is irradiated with a laser beam by a laser head through the transmission part of the pressing member to bond the solder bump of one of the semiconductor chip and the substrate to the other. Includes;
In the step (d), a transmissive portion disposed in a region corresponding to the plurality of chip-substrate assemblies and a mask portion made of an opaque material disposed in a region corresponding between the plurality of chip-substrate assemblies and supporting the transmissive portion are provided. It is carried out by using the pressing member,
The step (f) is performed by simultaneously irradiating a laser beam to at least two of the plurality of chip-substrate assemblies with the laser head. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 (a) 단계는, 상기 기판을 상기 고정부재에 고정한 상태에서 상기 기판의 상면에 상기 비전도성 수지층을 적층하는 방법으로 수행하고,
상기 (b) 단계는, 상기 (a) 단계를 완료한 후, 상기 기판 위의 비전도성 수지층에 위에 복수의 반도체 칩을 각각 배치하는 방법으로 수행하고,
상기 (c) 단계는, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계를 수행함으로써 완료되는 반도체 칩 본딩 방법.The method of claim 6,
The step (a) is performed by laminating the non-conductive resin layer on the upper surface of the substrate while the substrate is fixed to the fixing member,
In the step (b), after the step (a) is completed, a plurality of semiconductor chips are respectively disposed on the non-conductive resin layer on the substrate,
The (c) step is a semiconductor chip bonding method that is completed by performing the steps (a) and (b). 제6항에 있어서,
상기 (a) 단계는, 상기 반도체 칩의 하면에 비전도성 수지층을 부착하는 방법으로 수행하고,
상기 (b) 단계는, 상기 기판을 상기 고정부재에 고정한 상태에서 상기 기판의 상면에 상기 (a) 비전도성 수지층이 부착된 상기 복수의 반도체 칩을 각각 상기 기판 위에 배치하는 방법으로 수행하고,
상기 (c) 단계는, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계를 수행함으로써 완료되는 반도체 칩 본딩 방법.The method of claim 6,
The step (a) is performed by attaching a non-conductive resin layer to the lower surface of the semiconductor chip,
The step (b) is performed by disposing the plurality of semiconductor chips to which the (a) non-conductive resin layer is attached to the upper surface of the substrate, respectively, on the substrate while the substrate is fixed to the fixing member,
The (c) step is a semiconductor chip bonding method that is completed by performing the steps (a) and (b).
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