KR20010038101A - 다공질의 흡착부를 갖는 칩 흡착 수단을 구비하는 칩 접착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다공질의 흡착부를 갖는 칩 흡착수단을 구비하는 칩 접착 장치에 관한 것으로, 반도체 칩의 두께가 150㎛이하로 얇아지더라도 반도체 칩을 안정적으로 흡착하면서 반도체 칩이 손상되는 것을 방지하기 위해서, 반도체 칩을 기판에 접착하는 칩 접착 장치에 있어서, 상기 칩 접착 장치는 웨이퍼 상태의 상기 반도체 칩을 흡착하여 이송하는 칩 흡착수단을 포함하며, 상기 칩 흡착수단은 몸체부와, 상기 몸체부에 연결된 진공인가관과, 상기 몸체부의 하부에 체결되어 반도체 칩과 직접 접촉하는 다공질의 흡착부와, 상기 몸체부의 내부를 통하여 상기 진공인가관과 연결되어 상기 흡착부의 상부면까지 연장된 진공구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공질의 흡착부를 갖는 칩 흡착수단을 구비하는 칩 접착 장치를 제공한다.

Description

다공질의 흡착부를 갖는 칩 흡착 수단을 구비하는 칩 접착 장치{Die bonding apparatus comprising die collet having die contact part of porous material}

본 발명은 반도체 패키지의 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 칩을 흡착하는 과정에서 반도체 칩에 가해지는 기계적인 응력을 최소화할 수 있는 다공질의 흡착부를 갖는 칩 흡착수단을 구비하는 칩 접착 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 패키지의 제조에 있어서, 칩 접착(chip attach; die bond)이라 함은, 수많은 반도체 칩들을 포함하고 있는 웨이퍼(wafer)로부터 한 개의 반도체 칩을 분리하고 접착제를 사용하여 리드 프레임(lead frame)이나 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)과 같은 기판(substrate)에 접착시키는 것을 말한다. 웨이퍼에서 분리된 개별 반도체 칩은 다이(die)라고도 하며, 따라서 칩 접착은 다이 본딩이라고도 한다.

웨이퍼 상태에서 분리된 반도체 칩은 일단 마운트 스테이지(mount stage, 또는 precise stage)에 올려져 위치 정렬을 거친 후 기판의 접착 위치로 공급된다. 이 때 웨이퍼로부터 반도체 칩을 픽업(pick-up)하여 마운트 스테이지까지 이송하거나, 마운트 스테이지로부터 접착 위치까지 반도체 칩을 이송하는 수단이 바로 콜렛(collet)이라 분리는 칩 흡착수단이다. 콜렛은 반도체 칩의 상부면을 진공으로 흡착하는 기구로서, 절삭 공정이 완료된 웨이퍼로부터 개별 반도체 칩을 하나씩 픽업하여 마운트 스테이지로 이송하는 픽업 콜렛(pick-up collet)과, 마운트 스테이지로 이송된 반도체 칩을 픽업하여 기판에 칩 접착을 실시하는 본드 콜렛(bond collet)이 있다.

도 1 및 도 2에는 전형적인 콜렛(10)의 한 예가 도시되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 콜렛(10)의 몸체(12) 상부에 연결된 진공인가관(14)을 통하여 진공이 인가되면, 콜렛 몸체(12) 내부를 관통하여 진공인가관(14)과 연결된 진공구멍(16)을 통하여 공기가 흡입되면서 반도체 칩(20)은 콜렛 몸체(12) 하부에 돌출된 흡착부(18)에 흡착된다. 반대로 진공인가관(14)을 통하여 공기 흡입을 중단시키고 공기 또는 질소 가스를 약하게 불어주면, 반도체 칩(20)은 콜렛(10)으로부터 분리된다. 통상적으로 콜렛 몸체(12)는 금속 재질이고, 흡착부(18)는 플라스틱 수지나 금속 재질이다.

이 때 진공 압력이 반도체 칩(20)보다 넓은 면적에 작용하여 흡착부(18)가 반도체 칩(20)을 안정적으로 흡착할 수 있도록, 반도체 칩(20)의 상부면이 밀착되는 흡착부(18)의 흡착면(19) 안쪽으로 소정의 흡착공간(13)이 형성되어 있다. 예를 들어 흡착공간이 형성되지 않은 콜렛을 사용할 경우, 진공구멍의 크기에 해당되는 면적만큼 반도체 칩을 흡착하기 때문에, 반도체 칩에 대한 흡착력이 떨어진다. 따라서, 통상적인 콜렛의 경우 흡착공간이나 흡착부의 형상에는 조금씩의 차이는 있지만 모두 흡착 공간을 갖고 있다.

150㎛ 두께 이상의 통상적인 반도체 칩을 흡착하는 수단으로서 흡착공간(13)을 갖는 콜렛(10)을 사용하여도 무리가 없었지만, 반도체 칩(20)의 두께가 150㎛ 이하로 얇아질 경우에는 콜렛(10)의 흡착공간(13)으로 인하여 도 2에 도시된 바와 같이 진공구멍(16) 아래의 반도체 칩(20) 부분에 기계적인 응력이 집중되어 반도체 칩(20)이 휘는 불량이 발생될 수 있다. 특히, 반도체 칩을 기판에 접착하는 경우에 있어서, 반도체 칩과 기판 사이의 접착 신뢰성이 떨어질 수 있다.

이와 같은 불량을 해소하기 위해서 흡착공간이 형성되지 않은 흡착부를 갖는 콜렛을 사용하면 될 것이라고 판단되지만, 전술된 바와 같이 흡착공간이 없으면 반도체 칩을 안정적으로 흡착할 수 없는 문제점이 발생되기 때문에, 바람직한 해결수단이 아니다.

따라서, 본 발명의 목적은 반도체 칩의 두께가 얇아지더라도 반도체 칩을 안정적으로 흡착하면서 반도체 칩의 특정 부분에 기계적인 응력이 집중되는 것을 방지하는데 있다.

도 1은 종래기술에 따른 칩 흡착수단의 한 예를 나타내는 저면 사시도,

도 2는 도 1의 칩 흡착수단에 반도체 칩이 흡착된 상태를 보여주는 부분 단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공질의 흡착부를 갖는 칩 흡착수단을 구비하는 칩 접착 장치를 나타내는 개략도,

도 4는 도 3의 다공질의 흡착부를 갖는 칩 흡착수단의 저면 사시도,

도 5는 도 3에 도시된 칩 흡착수단의 부분 단면도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다공질의 흡착부를 갖는 칩 흡착수단의 저면 사시도,

도 7은 도 6에 도시된 칩 흡착수단의 부분 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

20 : 반도체 칩 50 : 웨이퍼

60 : 리드 프레임 100 : 칩 접착 장치

110, 130, 210 : 칩 흡착수단 112, 212 : 몸체부

114, 214 : 진공인가관 116, 216 : 진공구멍

118, 218 : 흡착부 119, 219 : 흡착면

120 : 마운트 스테이지 140 : 본딩 스테이지

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반도체 칩을 기판에 접착하는 칩 접착 장치에 있어서, 상기 칩 접착 장치는 웨이퍼 상태의 상기 반도체 칩을 흡착하여 이송하는 칩 흡착수단을 포함하며, 상기 칩 흡착수단은 몸체부와, 상기 몸체부에 연결된 진공인가관과, 상기 몸체부의 하부에 체결되어 반도체 칩과 직접 접촉하는 다공질의 흡착부와, 상기 몸체부의 내부를 통하여 상기 진공인가관과 연결되어 상기 흡착부의 상부면까지 연장된 진공구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공질의 흡착부를 갖는 칩 흡착수단을 구비하는 칩 접착 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 흡착부 하부면은 평평하며, 하부면의 면적은 흡착할 반도체 칩의 상부면의 면적의 95% 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 반도체 칩의 상부면을 흡착하는 흡착부의 하부면을 제외한 측면을 밀봉하여 반도체 칩을 진공으로 흡착할 때 진공이 세는 것을 방지한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공질의 흡착부(118)를 갖는 칩 흡착수단(110, ,130)을 구비하는 칩 접착 장치(100)를 나타내는 개략도이다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 칩 접착 장치(100)는, 웨이퍼(50)로부터 분리된 반도체 칩(20)을 흡착하여 마운트 스테이지(120)로 이송하는 제 1 칩 흡착수단(110)과, 마운트 스테이지(120)로부터 반도체 칩(20)을 흡착하여 리드 프레임(60)의 상부로 이송하는 제 2 칩 흡착수단(130)을 포함한다.

마운트 스테이지(120)는 반도체 칩(20)의 위치를 정렬하기 위한 것이다. 제 1 칩 흡착수단(110)에 의해 웨이퍼(50)로부터 이송된 반도체 칩(20)이 마운트 스테이지(120)에 놓여지면, 카메라(122)가 반도체 칩(20)의 위치를 감지하고 마운트 스테이지(120)가 XY이동을 하거나 또는 회전이동을 함으로써 반도체 칩(20)은 리드 프레임의 다이 패드(62)에 본딩될 위치로 정렬된다. 제 2 칩 흡착수단(130)은 반도체 칩(20)을 리드 프레임(60)에 공급할 뿐만 아니라, 반도체 칩(20)에 소정의 압력을 가하여 반도체 칩(20)이 리드 프레임의 다이 패드(62)에 접착되도록 한다. 물론, 반도체 칩(20)이 접착된 다이 패드(62) 부분에는 접착제(도시되지 않음)가 도포되어 있거나, 반도체 칩의 하부면에 접착층이 형성되어 있다. 이송 레일을 따라서 이송되는 리드 프레임(60)의 하부에는 반도체 칩(20) 접착시 리드 프레임(60)의 하부를 지지하기 위한 본딩 스테이지(140)가 위치한다.

일 실시예에 따른 칩 흡착수단(110)은 도 4 및 도 5에 상세히 도시되어 있다. 제 1 칩 흡착수단(110)을 예로 들어 도시하였지만, 제 2 칩 흡착수단(도 3의 130)도 마찬가지이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 칩 흡착수단(110)은 몸체부(112)의 상부에 연결된 진공인가관(114)과, 몸체부(112)의 하부에 체결되어 반도체 칩(120)의 상부면과 직접 접촉하는 다공질(porous)의 흡착부(118)를 포함한다. 몸체부(112)에는 내부를 통하여 진공인가관(114)과 연결되어 흡착부(118)의 상부면까지 연장된 진공구멍(116)이 형성된다. 반도체 칩(20)의 상부면과 접촉하는 흡착부(118)의 흡착면(119) 즉 하부면을 제외한 측면은 봉합재(115)로 밀봉시켜 진공흡착할 때 진공흡착력이 떨어지는 것을 막아준다. 일 실시예에 따른 칩 흡착수단(110)은, 몸체부(112) 하부에 흡착부(118)가 삽입될 수 있도록 흡착부(118)보다는 큰 삽입홈(117)이 형성되어 있고, 흡착부(118)를 몸체부의 삽입홈(117)에 삽입한 이후에 몸체부(112)와 흡착부(118) 사이는 봉합재(115)로 밀봉된 구조를 갖는다. 이 때 흡착부의 흡착면(119)은 몸체부(112) 하부면 아래로 돌출되어 있다.

특히, 흡착부(118)는 실리콘 주원료로 한 다공질이고 흡착면(119)은 평평하기 때문에, 반도체 칩(20)을 진공흡착할 때 반도체 칩(20)의 상부면의 전면에 균일한 진공압을 작용하여 흡착할 수 있다. 따라서, 반도체 칩(20)의 특정 부분―진공구멍(116) 아래의 반도체 칩(20) 부분―에 응력이 집중되더라도 평평한 흡착부의 흡착면(119)에 의해 반도체 칩(20)의 상부면이 밀착되어 응력의 집중을 분산시킬 수 있기 때문에, 반도체 칩(20)의 두께가 150㎛이하로 얇아지더라도 반도체 칩(20)을 안정적으로 흡착할 수 있다. 그리고, 평평한 흡착면(119)은 반도체 칩(20)을 리드 프레임(도 3의 60)에 접착할 경우에도 반도체 칩(20) 전체에 힘이 고루 분산되도록 하여 반도체 칩(20)의 리드 프레임(도 3의 60)에 대한 접착 신뢰성을 향상시킨다.

흡착부(118)가 반도체 칩(20)을 안정적으로 흡착할 수 있도록, 흡착부의 흡착면(119)은 흡착할 반도체 칩(20)의 상부면의 면적의 95% 이상이 되게 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 일 실시예에서는 흡착부(118)의 상부면이 진공구멍(116)에 밀착된 상태를 개시하였지만, 진공구멍이 노출된 몸체부의 삽입홈의 바닥면에서 소정의 간격으로 이격되게 흡착부의 상부면에 소정의 홈을 형성하여 진공흡입력을 더욱 균일하게 분산시킬 수도 있을 것이다. 상기와 같은 구조는 도 6 및 도 7에 도시된 칩 흡착수단(210)에 도시되어 있다.

도 6 및 도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 다른 다공질의 흡착부(218)를 갖는 칩 흡착수단(210)이 도시되어 있다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 칩 흡착수단(210)은 몸체부(212)에 체결된 흡착부(218)가 2중 구조로 된 것을 제외한 일 실시예에 따른 칩 흡착수단(도 4의 110)과 동일한 구조를 갖는다. 흡착부(218)는 몸체부(212)의 하부면에 체결된 플라스틱 재질의 제 1 흡착부(218a)와, 제 1 흡착부(218)의 아래에 체결되어 반도체 칩(20)의 상부면과 직접 접촉하는 다공질의 제 2 흡착부(218b)로 구성된다. 특히, 반도체 칩(20)의 상부면과 접촉하는 제 2 흡착부(218b)의 흡착면(219)을 제외한 측면으로 진공이 세는 것을 방지하기 위해서, 제 1 흡착부(218a) 하부의 중심 부분에는 제 2 흡착부(218b)가 끼움결합될 수 있도록 끼움홈(217)이 형성되어 있다. 이 때 제 2 흡착부(218b)의 흡착면(219)은 제 1 흡착부(218a)의 하부면 아래로 돌출되어 있다. 진공구멍(216)이 노출된 몸체부(212)의 하부면에 대하여 제 2 흡착부(218a)의 상부면은 소정의 간격으로 이격되어 흡착공간(213)이 형성되어 있기 때문에, 진공흡입에 따른 진공흡입력이 제 2 흡착부의 흡착면(219)에 균일하게 작용할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상으로부터 일탈하는 일없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 의해서 나타내는 것으로서, 명세서 본문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않는다. 다시, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.

따라서, 본 발명의 구조를 따르면, 다공질의 흡착부는 종래의 흡착공간에 대응하는 진공흡착면을 제공하고, 그 흡착부의 흡착면이 평평하기 때문에, 반도체 칩의 두께가 300㎛이하로 얇아지더라도 반도체 칩을 안정적으로 흡착하면서 반도체 칩의 특정 부분에 작용하는 기계적인 응력을 분산시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 반도체 칩을 기판에 접착하는 칩 접착 장치에 있어서,

   상기 칩 접착 장치는 웨이퍼 상태의 상기 반도체 칩을 흡착하여 이송하는 칩 흡착수단을 포함하며,

   상기 칩 흡착수단은 몸체부와, 상기 몸체부에 연결된 진공인가관과, 상기 몸체부의 하부에 체결되어 반도체 칩과 직접 접촉하는 다공질의 흡착부와, 상기 몸체부의 내부를 통하여 상기 진공인가관과 연결되어 상기 흡착부의 상부면까지 연장된 진공구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공질의 흡착부를 갖는 칩 흡착수단을 구비하는 칩 접착 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 흡착부 하부면은 평평하며, 상기 하부면의 면적은 흡착할 반도체 칩의 상부면의 면적의 95% 이상인 것을 특징으로 하는 다공질의 흡착부를 갖는 칩 흡착수단을 구비하는 칩 접착 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있이서, 반도체 칩의 상부면을 흡착하는 상기 흡착부의 하부면을 제외한 측면을 밀봉하여 진공이 세는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 다공질의 흡착부를 갖는 칩 흡착수단을 구비하는 칩 접착 장치.