KR19990065532A - Cob형 반도체 패키지의 제조방법 - Google Patents

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임충빈
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구본준
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Abstract

반도체 패키지의 COB 코팅 방법에 관한 것으로 특히, 와이어 본드에서부터 밀링까지의 공정을 단순화하기에 적당한 반도체 패키지의 COB 코팅 방법에 관한 것이다. 이와 같은 반도체 패키지의 COB 코팅 방법은 복수개의 본드 홀이 형성된 기판에 소정간격으로 칩들을 장착하는 단계, 상기 본드 홀과 상기 칩의 소정영역을 연결시키는 와이어를 와이어 본딩하는 단계, 상기 칩의 중앙에 고상수지를 위치시키는 단계, 상기 고상수지를 열처리하여 상기 와이어와 칩을 코팅하는 단계를 포함한다.

Description

반도체 패키지의 ＣＯＢ 코팅 방법
본 발명은 반도체 패키지의 COB 코팅 방법에 관한 것으로 특히, 와이어 본드에서부터 밀링까지의 공정을 단순화하기에 적당한 반도체 패키지의 COB 코팅 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 패키지는 홀 삽입용 패키지와 표면 실장용 패키지로 구분된다.
홀 삽입용 패키지는 프린트 배선판에 삽입용 홀(hole)이 준비되어 있으며, 홀에 패키지의 리드(lead) 없이 핀을 삽입하여 납땜하는 방법으로 대표적으로 DIP(Dual Inline Package), SIP(Single Inline Package), PGA(Pin Grid Array)등이 있다.
이때, DIP, SIP는 리드프레임 타입이고, PGA는 핀 타입이다.
한편, 표면 실장용 패키지는 삽입용 홀이 필요치 않으며 IC를 배선판 표면에 실장시키는 방법이다. 이 방법은 배선판 양면으로 실장이 가능하며, 패키지 자체가 경박 단소화되어 있고, 배선판의 실장밀도가 대폭 개선된 방법이다.
현재, 패키지는 표면 실장용 패키지의 SOP(Small Outline Package), TSOP(Thin Small Outline Package), SOJ(Small Outline J-bend), TQFP(Thin Quad Flat pACKAGE) 타입 등과 같은 개별 패키지의 중심을 이루고 있다.
일반적인 패키지의 공정순서는 우선 웨이퍼를 개개의 칩으로 분리하는 다이 소잉(die sawing)공정과, 개개의 소자로 분리된 칩을 전도성 에폭시(epoxy)를 이용하여 리드 프레임과 접착시키는 다이 어태치(die attach)공정과, 리드 프레임에 접착된 칩과 리드 프레임의 리드를 골드 와이어(gold wire)를 이용하여 연결하는 와이어 본딩 공정과, 와이어 본딩 완료된 칩을 외부의 충격으로부터 보호하기 위하여 성형하는 몰딩(molding)공정 및 리드를 솔더도금하는 솔더링(soldering)과 트림 및 포밍하는 공정으로 이루어진다.
그리고, 그 외에도 COC(CHIP-ON-CHIP)의 솔루션의 단가를 줄이기에 적합한 COB(CHIP-ON-BOARD)기술이 있는데 기본적인 COB 공정은 다이 본드(DIE BOND)후 다이 본드 베이크를 통하여 에폭시(EPOXY)로 다이(DIE)(칩)를 기판에 접착한 다음 COB 필름에 접착된 다이를 전기적으로 외부단자와 연결하는 와이어 본드와 와이어 본드에 사용한 금선과 칩을 외부 충격으로부터 보호하기 위한 패키지 코팅으로 구성된다. 그리고, 그 외에도 주문자의 요구에 따라 칩의 두께를 조절하는 밀링(MILLING)공정을 포함하기도 한다.
이하에서, 종래 반도체 패키지의 COB 코팅 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 종래 반도체 패키지의 COB 평면도이다.
종래 반도체 패키지의 COB는 복수개의 본드 홀(BOND HOLE)(3)이 형성된 기판(1)과, 상기 기판(1)의 소정영역에 소정간격으로 형성된 칩(CHIP)들(2)과, 상기 칩(2)들의 소정영역과 본드 홀(3)을 연결하는 골드 와이어(GOLD WIRE)(4)를 포함한다. 이때, 상기 기판(1)은 PCB(Printed Circuit Board) 기판이다. 즉, COB의 가장 큰 특징은 PCB 기판에 칩(2)이 직접 접착된다는 점이다.
그리고, 상기한 바와 같은 칩(2)과 본드 홀(3)을 골드 와이어(4)로 연결한 후에는 상기 칩(1)들을 보호하기 위한 몰딩(MOLDING)공정을 실시하게 된다. 이때, 상기한 바와 같은 몰딩 공정은 코팅 공정이라 하기도 한다.
도 2a 내지 도 2b는 종래 반도체 패키지의 코팅 공정을 보여주는 단면도들이다.
먼저, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 기판(1)상에 칩(2)을 접착한 다음 상기 칩(2)과 기판(1)을 골드 와이어(4)를 이용해 전기적으로 연결한다. 이때, 기판(1)의 소정영역에는 본드 홀(도시하지 않음)이 형성되어 있고 본드 홀과 기판(1)의 소정영역이 전기적으로 연결되는 것이다. 이어서, 노즐(5)을 통해 액상 수지(resin)(6)가 상기 칩(2)에 도포 된다. 이때, 상기한 바와 같은 액상 수지(6)는 와이어 본딩 공정후 노출된 골드 와이어(4) 및 칩(2)을 보호하기 위한 것이다. 즉, 상기한 바와 같은 골드 와이어(4)는 사소한 충격에도 끊어지거나 할 가능성이 높기 때문이다.
도 2b에 나타낸 바와 같이, 상기 칩(2) 및 골드 와이어(4)를 액상 수지(6)로 완전히 코팅한 다음 상기 액상 수지(6)를 경화시켜 경화된 상태의 고상 수지(8)를 형성한다. 이어서, 커팅 헤드(7)를 통해 주문자의 요구만큼 상기 고상 수지(8)를 밀링(MILLING)한다.
종래 반도체 패키지의 COB 코팅 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 칩을 기판상에 접착하는 다이 본드(DIE BOND)공정시 불량이 발생할 경우 칩(다이)과 기판사이의 공간에서의 기포가 발생할 수 있고 그와 같은 경우 다이와 기판 사이의 공간에서 이너 보이드(inner void)가 발생하여 코팅 불량이 발생하여 신뢰도 높은 코팅 공정을 제공할 수 없게 된다.
둘째, 코팅 작업이 코팅 수지를 도포하기 위한 고가의 코팅 장비가 필요하고 코팅 수지의 양을 조절하기 위한 복잡한 로봇-팔(robot arm)의 이동이 필요하는등 공정이 복잡한 문제점이 있었다.
셋째, 주문자의 요구에 맞추기 위한 밀링공정이 추가될 경우 밀링장비를 추가로 구입해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 반도체 패키지의 COB 코팅 방법의 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로 와이어 본드 장비에 고체 EMC 캐리어 및 카메라를 설치하고, 코팅 큐어링(CURING)장비를 와이어 본드 장비 옆에 위치시켜 와이어 본드 및 코팅 공정을 하나의 장비에서 진행시키고, 큐어링 공정을 진행하여 공정시간을 단순화시킨 반도체 패키지의 COB 코팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 반도체 패키지의 COB 평면도
도 2a 내지 도 2b는 종래 반도체 패키지의 코팅 공정을 보여주는 단면도들
도 3은 본 발명 반도체 패키지의 COB 평면도
도 4a 내지 도 4c는 본 발명 반도체 패키지의 코팅 공정을 보여주는 단면도들
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 기판 12 : 칩
13 : 본드 홀 14 : 골드 와이어
15 : EMC 캐리어 16 : EMC 홀더
17 : 고상수지 18 : 큐어링 장비
19 :인덱스 레일 20 : 프레스 바
21 : 프레스 툴 22 : 액상수지
본 발명에 따른 반도체 패키지의 COB 코팅 방법은 복수개의 본드 홀이 형성된 기판에 소정간격으로 칩들을 장착하는 단계, 상기 본드 홀과 상기 칩의 소정영역을 연결시키는 와이어를 와이어 본딩하는 단계, 상기 칩의 중앙에 고상수지를 위치시키는 단계, 상기 고상수지를 열처리하여 상기 와이어와 칩을 코팅하는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명 반도체 패키지의 COB 코팅 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명 반도체 패키지의 COB 평면도이다.
종래 반도체 패키지의 COB는 복수개의 본드 홀(BOND HOLE)(13)이 형성된 기판(11)과, 상기 기판(11)의 소정영역에 소정간격으로 형성된 칩(CHIP)들(12)과, 상기 칩(12)들의 소정영역과 본드 홀(13)을 연결하는 골드 와이어(GOLD WIRE)(14)를 포함한다. 이때, 상기 기판(11)은 PCB(Printed Circuit Board) 기판이다.
그리고, 상기한 바와 같은 칩(12)과 본드 홀(13)을 골드 와이어(14)로 연결한 후에는 상기 칩(11)들을 보호하기 위한 몰딩(MOLDING)공정을 실시하게 된다. 이때, 상기한 바와 같은 몰딩 공정은 코팅 공정이라 하기도 한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명 반도체 패키지의 코팅 공정을 보여주는 단면도들이다.
먼저, 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 기판(11)상에 칩(12)을 접착한 다음 상기 칩(12)과 기판(11)을 골드 와이어(14)를 이용해 전기적으로 연결한다. 이때, 기판(11)의 소정영역에는 본드 홀(도시하지 않음)이 형성되어 있고 본드 홀과 기판(11)의 소정영역이 전기적으로 연결되는 것이다. 이때, 상기한 바와 같은 와이어 본딩공정은 와이어 본드 장비에서 실시하는데 상기한 바와 같은 와이어 본드 공정이 끝난후 EMC(Epoxy Molding Compound) 캐리어(15)에 장착된 EMC 홀더(16)로 고상수지(17)를 칩(12)의 중앙에 위치시킨다. 즉, 와이어 본드 장비에 EMC 홀더(16)가 구비된 EMC 캐리어(15)를 설치하는데 상기한 바와 같은 EMC 홀더(16)가 고상수지(17)를 집어(PICK-UP)올리면 EMC 캐리어(15)가 칩(12)의 중앙부분으로 고상수지(17)를 이동시키고 다시 칩(12)의 표면에 고상수지(17)를 놓게 되는 것이다. 이때, 상기한 바와 같은 공정은 와이어 본드 장비에 CCD 카메라(도시하지 않음)를 설치하면 상세하게 알 수 있다. 이때, 상기한 바와 같은 고상 수지(17)는 칩(12)을 충분히 덮을 정도의 양을 미리 계산하여 칩(12)상에 올려 놓는다.
도 4c에 나타낸 바와 같이, 상기 기판(11)을 인덱스 레일(index rail)(19)을 통해 큐어링 장비(18)로 이동시키고나서 140 ∼ 200℃ 정도의 온도로 상기 칩(12)위의 고상수지(17)를 가열하여 액상수지(22) 상태로 만든다. 즉, 칩(12)은 약 250℃의 온도에서까지 견딜 수 있기 때문에 그 이하의 온도에서 큐어링을 시키는 것이다. 이때, 상기 큐어링 장비(18)는 열을 발산하기 위한 히터(heater)를 구비시킨다.
이어서, 상기 액상 수지(22)에 프레스 바(press bar)(20)를 통해 프레스 툴(press tool)(21)로 액상 수지(22)의 두께를 맞춘다. 즉, 상기 액상 수지(22)가 경화될 때를 맞춰 액상 수지(22)를 프레스 툴(21)로 눌러 액상 수지(22)의 두께를 조절하는 것이다.
이와 같은 공정은 모든 액체 상태의 물질은 표면장력으로 단면적을 최대한 작게하려는 성질이 있는 것을 이용한 것으로 아치모양의 자연스러운 수지가 이뤄진다. 그리고, 상기한 바와 같은 프레스 툴(21)의 표면에 마킹 작업을 실시하기 위한 모양을 형성하면 패키지의 표면에 대한 마킹(MARKING) 공정까지 한 번에 할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 패키지의 COB 코팅 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 와이어 본딩에서 밀링까지의 공정을 거의 동시에 진행할 수 있어 공정시간을 단축하므로 생산성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 칩을 기판상에 접착하는 다이 본드(DIE BOND)공정시 불량이 발생할 경우에도 칩상에서부터 액상으로 수지가 칩주위를 덮게 되므로 칩과 기판사이의 공간에서의 기포의 발생을 방지할 수 있어 다이와 기판 사이의 공간에서 이너 보이드(inner void)가 발생하는 것을 방지할 수 있어 신뢰도 높은 코팅 공정을 제공할 수 있다.
셋째, 일련의 연속공정으로 와이어 본딩 공정 및 큐어링 공정을 진행하므로 불량발생 가능성을 최대한 억제하여 신뢰도 높은 반도체 패키지의 COB 코팅 방법을 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 복수개의 본드 홀이 형성된 기판에 소정간격으로 칩들을 장착하는 단계;
    상기 본드 홀과 상기 칩의 소정영역을 연결시키는 와이어를 와이어 본딩하는 단계;
    상기 칩의 중앙에 고상수지를 위치시키는 단계;
    상기 고상수지를 열처리하여 상기 와이어와 칩을 코팅하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 COB 코팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 와이어 본딩공정을 진행하는 와이어 본딩 장비는 EMC 홀더를 구비한 EMC 캐리어 및 CCD 카레라를 구비함을 특징으로 하는 반도체 패키지의 COB 코팅 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 칩의 중앙에 고상수지를 위치시키는 단계는 상기 와디어 본딩 공정후 CCD 카메라로 위치를 확인하면서 EMC 캐리어를 통해 고상 수지를 칩의 중앙에 위치시키는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 COB 코팅 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 고상수지를 액상수지화한다음 프레스 바와 프레스 툴을 이용하여 상기 액상수지를 눌러 액상수지의 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 COB 코팅 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 액상수지의 두께를 조절하는 상기 프레스 툴은 반도체 패키지의 표면을 마킹하는 마킹 형상이 형성된 것을 이용하여 상기 액상수지의 두께를 조절하면서 마킹을 동시에 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 COB 코팅 방법.
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