KR20010010132A - Pre heating apparatus for incapsulanting of semiconductor package - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 패키지의 인캡슐런트 공정을 위한 프리히팅 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 칩을 보호하기 위하여 인캡슐런트 수지로 반도체 칩을 인캡슐런트하기 전에 인캡슐런트가 원활하게 진행되도록 반도체 패키지를 프리히팅하는 과정에서 발생하는 반도체 패키지의 제품 불량을 방지한 프리히팅 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a preheating apparatus for an encapsulant process of a semiconductor package, and more particularly, to encapsulant proceed smoothly before encapsulating a semiconductor chip with an encapsulant resin to protect the semiconductor chip. The present invention relates to a preheating apparatus which prevents a product defect of a semiconductor package generated during a process of preheating a semiconductor package.
최근들어 반도체 칩의 제조 기술의 급속한 발전에 의하여 고집적, 고용량을 갖으면서도 크기는 점차 감소된 반도체 칩이 개발되고 있다.Recently, due to the rapid development of the semiconductor chip manufacturing technology, a semiconductor chip having a high integration and a high capacity but gradually reduced in size has been developed.
또한, 반도체 칩의 개발 뿐만 아니라 취성이 약한 반도체 칩이 열악한 외부 환경에 대하여 대응할 수 있도록 함은 물론 외부 기기와 신호의 입출력이 가능토록 하는 패키징 기술 또한 함께 개발되어 보다 작은 크기를 갖으면서도 성능은 크게 향상된 반도체 제품이 제작되는 것이 가능해졌다.In addition, not only the development of semiconductor chips, but also the packaging technology that enables the weakly brittle semiconductor chips to cope with the poor external environment and enables the input and output of signals to and from external devices are also developed, resulting in much smaller and higher performance. It is now possible to manufacture improved semiconductor products.
이와 같은 반도체 제품의 소형화는 결국 현대 산업을 이끄는 전기 산업, 전자 산업, 정보통신 산업, 우주 항공 산업에 이르기까지 많은 영향을 미치고 있다.Such miniaturization of semiconductor products has a great impact on the electric industry, electronics industry, information and communication industry, and aerospace industry, which lead the modern industry.
특히, 최근에는 패키징 기술중 인쇄회로기판에 반도체 칩을 직접 어탯치하고 반도체 칩과 인쇄회로기판의 일측면에 형성된 회로패턴을 도전성 와이어 또는 빔리드(beam lead)를 통해 전기적으로 연결한 후, 회로패턴과 연결된 인쇄회로기판의 타측면에 형성된 솔더볼 패드에 외부 기기와 접속되는 솔더볼이 어탯치되도록 한 볼 그리드 어레이 방식 반도체 패키지(ball grid array type semiconductor package,이하 BGA 패키지라 칭한다)가 선보인 바 있는 바, BGA 패키지는 동일한 크기의 반도체 칩을 사용하더라도 반도체 제품의 전체 크기가 크게 감소되도록 하였다.In particular, recently, in packaging technology, a semiconductor chip is directly attached to a printed circuit board, and a circuit pattern formed on one side of the semiconductor chip and the printed circuit board is electrically connected through a conductive wire or a beam lead, and then the circuit A ball grid array type semiconductor package (hereinafter referred to as a BGA package) has been introduced in which a solder ball connected to an external device is attached to a solder ball pad formed on the other side of a printed circuit board connected to a pattern. In the case of BGA packages, the overall size of semiconductor products is greatly reduced even when the same size of semiconductor chips are used.
이 BGA 패키지는 반도체 칩중 응력이 집중되는 반도체 칩의 모서리 부분을 보호하기 위하여 인캡슐런트 수지로 인캡슐런트 공정을 진행한 후, 인쇄회로기판의 타측면에 형성된 솔더볼 패드에 솔더볼을 어탯치한 후, 테스트 공정을 거쳐 제작된다.In this BGA package, the encapsulant process is performed with an encapsulant resin to protect the edge of the semiconductor chip where stress is concentrated in the semiconductor chip, and then the solder ball is attached to the solder ball pad formed on the other side of the printed circuit board. It is manufactured through a test process.
이때, BGA 패키지는 생산성을 극대화하기 위하여 복수개의 회로 패턴이 형성된 인쇄회로기판에 복수개가 형성된 후 개별화되는 바, 복수개의 BGA 패키지가 형성된 인쇄회로기판을 이하, 모기판(mother board)이라 정의하기로 한다.In this case, the BGA package is formed after a plurality of printed circuit boards formed with a plurality of circuit patterns in order to maximize productivity, the printed circuit board formed with a plurality of BGA packages will be defined below as a mother board (mother board) do.
이때, 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 모기판(10)에 반도체 칩(20)을 어탯치하는 설비, 반도체 칩(20)과 모기판(10)의 회로 패턴(미도시)을 전기적으로 연결하는 설비들을 제 1 패키지 설비 그룹(30)이라 정의하고, 인캡슐런트 공정 및 솔더볼 패드(미도시)에 솔더볼(미도시)을 어탯치한 후, 테스트 공정을 수행하는 설비들을 제 2 패키지 설비 그룹(50)이라 정의하였을 때, 제 2 패키지 설비 그룹(50)이 수행되기 전에는 반도체 칩(20)의 인캡슐런트가 원활하게 진행될 수 있도록 모기판(10) 물론 반도체 칩(20)을 적정 온도로 프리 히팅하는 프리히팅 설비(40)가 위치한다.In this case, as shown in FIGS. 1 and 2, a device for attaching the semiconductor chip 20 to the mother substrate 10 and a circuit pattern (not shown) of the semiconductor chip 20 and the mother substrate 10 may be electrically connected. The equipment to be connected is defined as a first package equipment group 30, and after attaching a solder ball (not shown) to an encapsulant process and a solder ball pad (not shown), the equipment that performs a test process is a second package equipment group. When defined as 50, before the second package facility group 50 is performed, the mother substrate 10 as well as the semiconductor chip 20 may be brought to an appropriate temperature so that the encapsulant of the semiconductor chip 20 may proceed smoothly. The preheating facility 40 which preheats is located.
도 2에는 종래 프리 히팅 설비(40)의 일례가 도시되고 있는 바, 종래 프리 히팅 설비(40)는 복수개의 요철이 형성되며 모기판(10)이 상면을 통과하는 히터 블록(42), 히터 블록(42)의 요철중 요부에 형성된 발열수단(44), 모기판(10)을 제 1 패키지 설비 그룹(30)으로부터 제 2 패키지 설비 그룹(50)으로 이송시키는 이송장치(46)로 구성되어, 프리 히팅될 모기판(10)은 이송장치(46)에 의하여 히터 블록(42)을 통과하면서 적정 온도로 히팅된다.2 shows an example of the conventional pre-heating equipment 40. In the conventional pre-heating equipment 40, a plurality of irregularities are formed and a heater block 42 and a heater block in which the mother substrate 10 passes through the upper surface. The heat generating means 44 and the mother substrate 10 formed in the concave-convex portion of the concave-convex portion 42 of the 42, the transfer device 46 for transferring from the first package equipment group 30 to the second package equipment group 50, The mother substrate 10 to be preheated is heated to an appropriate temperature while passing through the heater block 42 by the transfer device 46.
그러나, 종래 프리 히팅 설비(40)에 의하여 프리 히팅되는 모기판(10)은 하부에 위치한 히터 블록(42)에 의하여 프리 히팅됨으로 인하여 모기판(10)의 밑면과 상면의 프리 히팅 온도가 달라지게 되고 이로 인한 모기판(10)의 열팽창이 달라져 결국 모기판(10)에는 휨이 발생하게 된다.However, since the mother substrate 10 preheated by the conventional preheating facility 40 is preheated by the heater block 42 disposed below, the preheating temperature of the bottom surface and the upper surface of the mother substrate 10 is changed. As a result, the thermal expansion of the mother substrate 10 is changed, resulting in warpage in the mother substrate 10.
또한, 모기판(10)이 발열수단(44)과 가깝게 직접 접촉됨으로써 산화되기 쉬운 구리(Cu) 재질의 회로 패턴이 모기판(10)에 형성될 경우 모기판(10)의 회로 패턴에 산화막이 형성되어 후속 작업중 산화막에 의한 접촉 불량 등이 발생될 수 있다.In addition, when a circuit pattern made of copper (Cu), which is easily oxidized because the mother substrate 10 is in direct contact with the heat generating means 44, is formed on the mother substrate 10, an oxide film is formed on the circuit pattern of the mother substrate 10. Contact failure by an oxide film may occur during subsequent operations.
또한, 히터 블록(42)에 복수개의 모기판(10)이 동시에 통과되도록 하기 위해서는 히터 블록(42)의 평면적이 극대화되어야 하는데 이로 인하여 장치의 크기가 매우 커지는 문제점이 있다.In addition, in order for the plurality of mother substrates 10 to pass through the heater block 42 at the same time, the planar area of the heater block 42 should be maximized, which causes a problem in that the size of the device becomes very large.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써 본 발명의 목적은 인캡슐런트를 위하여 모기판의 프리 히팅을 수행할 때 모기판의 휨을 방지함에 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to prevent bending of a mother substrate when preheating the mother substrate for encapsulant.
본 발명의 다른 목적은 인캡슐런트를 위한 모기판의 프리 히팅을 수행할때 모기판에 형성된 회로 패턴의 산화를 방지함에 있다.Another object of the present invention is to prevent oxidation of the circuit pattern formed on the mother substrate when preheating the mother substrate for the encapsulant.
본 발명의 또다른 목적은 인캡슐런트를 위한 프리 히팅 설비의 면적을 최소화하면서도 한번에 적어도 1 장 이상의 모기판이 프리 히팅을 수행할 수 있도록 함에 있다.Another object of the present invention is to allow at least one mother substrate to perform preheating at a time while minimizing the area of the preheating facility for the encapsulant.
도 1은 종래 반도체 패키지 제조 설비의 일부를 도시한 개념도.1 is a conceptual diagram showing a part of a conventional semiconductor package manufacturing facility.
도 2는 도 1의 종래 프리 히팅 설비를 도시한 사시도.Figure 2 is a perspective view of the conventional pre-heating equipment of FIG.
도 3은 본 발명에 의한 반도체 패키지 제조 설비의 일부를 도시한 개념도.3 is a conceptual diagram showing a part of a semiconductor package manufacturing facility according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 프리 히팅 설비의 일부를 도시한 사시도.4 is a perspective view showing a part of the pre-heating equipment according to the present invention.
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 반도체 패키지의 인캡슐런트 공정을 위한 프리히팅 장치는 동일한 회로 패턴이 복수개 형성된 모기판에 복수개의 반도체 칩을 어탯치하고 상기 회로 패턴과 상기 반도체 칩이 연결되도록 하는 제 1 패키지 설비 그룹, 모기판을 이송받아 인캡슐레이션을 수행하는 제 2 패키지 설비 그룹을 포함하며, 제 1 패키지 설비 그룹과 제 2 패키지 설비 그룹 사이에는 모기판의 상, 하면이 노출되도록 적어도 1 개 이상 적층된 모기판 지지수단, 모기판의 상, 하면에서 모기판을 가열하는 발열수단, 모기판을 제 2 패키지 설비 그룹으로 이송하는 이송장치를 포함한다.In order to achieve the object of the present invention, a preheating apparatus for an encapsulant process of a semiconductor package attaches a plurality of semiconductor chips to a mother substrate on which a plurality of identical circuit patterns are formed, and connects the circuit patterns and the semiconductor chips. And a second package facility group configured to receive the mother substrate and perform encapsulation, wherein the upper and lower surfaces of the mother substrate are exposed between the first package facility group and the second package facility group. And at least one stacked mother substrate support means, a heating means for heating the mother substrate on the upper and lower surfaces of the mother substrate, and a transfer device for transferring the mother substrate to the second package facility group.
이하, 본 발명에 의한 반도체 패키지의 인캡슐런트 공정을 위한 프리히팅 장치를 첨부된 도 3 또는 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preheating apparatus for an encapsulant process of a semiconductor package according to the present invention will be described with reference to FIG. 3 or FIG. 4.
첨부된 도 3은 프리 히팅 설비(140)의 설치 위치가 도시된 개념도로, 프리 히팅 설비(140)는 제 1 패키지 설비 그룹(130)와 제 2 패키지 설비 그룹(150)의 사이에 설치된다.3 is a conceptual diagram illustrating an installation position of the preheating equipment 140, and the preheating equipment 140 is installed between the first package equipment group 130 and the second package equipment group 150.
보다 구체적으로, 모기판에 반도체 칩을 어탯치하는 설비, 반도체 칩과 모기판의 회로 패턴을 전기적으로 연결하는 설비들을 제 1 패키지 설비 그룹(130)이라 정의하기로 한다.More specifically, the facilities for attaching the semiconductor chip to the mother substrate and the equipment for electrically connecting the circuit patterns of the semiconductor chip and the mother substrate will be defined as a first package facility group 130.
또한, 인캡슐런트 공정 및 솔더볼 패드에 솔더볼을 어탯치한 후 테스트 공정을 수행하는 설비들을 제 2 패키지 설비 그룹(150)이라 정의하기로 한다.In addition, the equipment that performs the test process after attaching the solder ball to the encapsulant process and the solder ball pad will be defined as a second package equipment group 150.
먼저, 제 1 패키지 설비 그룹(130)으로부터 공정이 종료된 모기판은 곧바로 제 2 패키지 설비 그룹(150)으로 이송되지 않고 제 2 패키지 설비 그룹(150)으로 이송되기 전에 모기판에 형성된 반도체 칩의 인캡슐런트가 원활하게 진행될 수 있도록 모기판의 인쇄회로기판은 물론 반도체 칩을 적정 온도로 프리 히팅하는 프리히팅 설비(140)를 통과하여야 한다.First, the mother substrate whose process is completed from the first package facility group 130 is not immediately transferred to the second package facility group 150, but instead of the semiconductor chip formed on the mother substrate before being transferred to the second package facility group 150. In order for the encapsulant to proceed smoothly, it must pass through the preheating facility 140 for preheating the semiconductor chip as well as the printed circuit board of the mother substrate at an appropriate temperature.
이와 같은 역할을 하는 프리 히팅 설비(140)는 첨부된 도 4에 보다 구체적으로 도시되었는 바, 프리 히팅 설비(140)는 전체적으로 보아 다층 메거진(142), 모기판 이송장치(144), 발열 수단(146)으로 구성된다.The pre-heating equipment 140 having such a role is shown in more detail in FIG. 4. The pre-heating equipment 140 has a multi-layer magazine 142, a mother substrate transfer device 144, and a heating means (see FIG. 4). 146).
다층 메거진(142)은 최소의 평면적으로 적어도 1 개 이상의 모기판(110)이 이송되도록 복수개의 층으로 구성되며, 층과 층의 사이에는 개구가 형성되는 바, 이를 구현하기 위해서는 다층 매거진(142)을 와이어와 같은 부재를 사용하여 새장(cage) 구조로 제작하고, 각 층에는 모기판(110)이 하부로 떨어지지 않도록 가이드 레일(142a)을 형성한다.The multi-layer magazine 142 is composed of a plurality of layers so that at least one or more mother substrates 110 are transported in a minimum plane, and openings are formed between the layers, and the multi-layer magazine 142 is implemented. Using a member such as a wire to form a cage (cage) structure, each layer to form a guide rail (142a) so that the mother substrate 110 does not fall to the bottom.
이와 같이 형성된 다층 메거진(142)에는 제 1 패키지 설비 그룹(130)으로부터 공정이 종료된 모기판(110)을 다층 메거진(142)으로 이송하고, 다층 메거진(142)으로부터 제 2 패키지 설비 그룹(150)으로 모기판(110)을 이송하는 모기판 이송장치(144)가 설치된다.The mother substrate 110 in which the process is completed is transferred from the first package facility group 130 to the multilayer magazine 142 in the multilayer magazine 142 formed as described above, and the second package facility group 150 is supplied from the multilayer magazine 142. The mother substrate transfer apparatus 144 for transferring the mother substrate 110 is installed.
또한, 앞서 언급한 발열 수단(146)은 바람직하게 적외선 램프(Infra red ramp)나 마이크로 파(micro wave)를 이용한다.In addition, the aforementioned heating means 146 preferably uses an infrared red ramp or a microwave.
이때, 발열 수단(146)은 다층 메거진(142)의 측면에 위치한 지지 몸체(146a)와 지지 몸체(146a)로부터 다층 메거진(142)의 내부로 뻗어 다층 메거진(142) 내부에 형성된 고발열 램프(146b)로 구성된다.At this time, the heat generating means 146 extends from the support body 146a and the support body 146a positioned on the side of the multilayer magazine 142 to the inside of the multilayer magazine 142, and the heat generating lamp 146b formed inside the multilayer magazine 142. It is composed of
이때, 고발열 램프(146b)는 다층 메거진(142)의 층과 층 사이 공간에 형성되어 다층 메거진(142)에 안착된 모기판(110)의 앞면 및 후면을 동시에 예열시키게 된다.In this case, the high heat generating lamp 146b is formed in the space between the layers of the multilayer magazine 142 and the layers to preheat the front and rear surfaces of the mother substrate 110 seated on the multilayer magazine 142 at the same time.
이때, 고발열 램프(146b)는 앞서 간략하게 설명하였듯이 적외선 램프를 사용하거나 마이크로 파를 이용한 램프를 사용하는 것이 무방하다.In this case, the high heat generating lamp 146b may use an infrared lamp or a lamp using microwaves as described above.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 반도체 패키지의 인캡슐런트 공정을 위한 프리히팅 장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the preheating device for the encapsulant process of the semiconductor package according to the present invention configured as described above will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 제 1 패키지 설비 그룹(130)에서 복수개의 회로 패턴이 형성된 모기판(110)에 복수개의 반도체 칩(112)이 어탯치되고, 회로 패턴과 반도체 칩(112)이 전기적으로 연결된 모기판(110)은 모기판 이송장치(144)에 의하여 제 1 패키지 설비 그룹(130)으로부터 다층 메거진(142)중 어느 하나의 층으로 이송된다.First, a plurality of semiconductor chips 112 are attached to the mother substrate 110 on which a plurality of circuit patterns are formed in the first package facility group 130, and the circuit board and the semiconductor chip 112 are electrically connected to each other. 110 is transferred from the first package facility group 130 to any one of the multilayer magazines 142 by the mother substrate transporter 144.
물론, 이와 같은 과정을 반복하여 다층 메거진(142)의 모든 층에 모기판(110)이 모두 안착된 상태에서 다층 메거진(142)의 층과 층 사이에 위치한 발열 수단(146)에 의하여 적정 온도로 프리 히팅된 후 다시 모기판 이송장치(144)에 의하여 제 2 패키지 설비 그룹(150)으로 이송되어 인캡슐레이션 및 후속 공정이 진행된다.Of course, by repeating this process to the appropriate temperature by the heat generating means 146 located between the layers of the multilayer magazine 142 in a state in which the mother substrate 110 is all seated on all the layers of the multilayer magazine 142. After the preheating, the substrate is transferred to the second package facility group 150 by the mother substrate transfer device 144 to perform encapsulation and subsequent processes.
그러나, 이와 같은 방법을 사용할 경우 제 1 패키지 설비 그룹(130)으로부터 다층 메거진(142)에 모기판(110)을 모두 로딩하는데 소정 시간이 소요되고, 또한 다층 메거진(142)으로부터 모기판(110)을 모두 언로딩하는데 다시 소정 시간이 소요된다.However, when using such a method, it takes a predetermined time to load all of the mother substrate 110 from the first package facility group 130 to the multilayer magazine 142, and also from the multilayer magazine 142 to the mother substrate 110. It takes some time again to unload all of them.
이와 같이 프리 히팅 시간이 지연되는 것을 방지하기 위해서 다른 실시예로 와이어로 제작된 이송 프레임의 상,하에 2 개의 발열 램프를 위치시키고, 모기판이 프레임을 통과하면서 프리 히팅되도록 하는 방법이 있을 수 있다.In order to prevent the preheating time delayed as described above, another embodiment may include a method in which two heating lamps are positioned above and below the transfer frame made of wire, and the mother substrate is preheated while passing through the frame.
또한, 앞서 설명한 2 가지 실시예를 조합하여 사용하는 방법이 있을 수 있는 바, 이와 같은 실시예외에도 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서 본 발명은 다양하게 변형될 수 있다.In addition, there may be a method using a combination of the two embodiments described above, the invention can be variously modified within the scope of the technical spirit described in the claims of the present invention in addition to such embodiments.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 발열하는 램프를 모기판의 상,하에 위치시킨 상태에서 적어도 1 개 이상의 모기판이 램프 사이로 통과되도록 하여 모기판의 상, 하에서의 온도 구배가 발생하지 않도록 하여 모기판의 휨이 발생하지 않도록 함은 물론 모기판의 회로 패턴이 구리 재질로 형성되더라도 회로 패턴의 산화가 발생되지 않도록 하고, 모기판을 복수개 적층한 상태에서 프리 히팅이 이루어지도록 하여 프리 히팅 설비의 설비 크기가 증가되는 것을 방지할 수 있다.As described in detail above, at least one mother substrate is passed between the lamps while the lamp generating heat is positioned above and below the mother substrate so that temperature gradients above and below the mother substrate do not occur to warp the mother substrate. In addition, the circuit pattern of the mother substrate is formed of a copper material, but the oxidation of the circuit pattern does not occur, and the preheating is performed in a state where a plurality of mother substrates are stacked to increase the size of the equipment of the preheating facility. Can be prevented.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |