KR20010048775A - 테이프 커터와 어테치 및 다이 본더 인라인 설비 - Google Patents

Abstract

볼 그리드 어레이 패키지를 제작하는 공정 중에서 반도체 칩의 기판으로 사용되는 테이프를 소정크기로 절단하는 공정과, 절단된 테이프가 휘어지는 것을 방지하기 위해 테이프에 프레임 보트를 부착하는 어태치 공정 및 테이프의 일면에 반도체 칩을 부착하는 다이 본딩 공정이 동일 설비 내에서 진행되도록 테이프 커터 및 어태치 설비와 다이 본더 설비를 연결하여 복합 설비를 제작한다.

그러면, 자재의 이동 공정수가 줄어들고 작업자의 이동 동선이 짧아지는 이점이 있다.

Description

테이프 커터와 어테치 및 다이 본더 인라인 설비{In-line equipment combined with tape cutter, attacher and die bonder}

본 발명은 테이프 커터와 어테치 및 다이 본더 인라인 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 칩의 베이스 기판으로 사용되는 테이프를 소정크기로 절단하고, 절단된 테이프가 휘어지는 것을 방지하기 위한 경질의 프레임을 어태치하는 설비 및 테이프의 일면에 반도체 칩을 접착시키는 다이 본더 설비를 일체로 형성하여 자재 이동 수를 줄인 테이프 커터 및 다이 본더 복합 설비에 관한 것이다.

최근, 전자·정보기기의 메모리 용량이 대용량화되어 감에 따라 DRAM 및 SRAM과 같은 반도체 칩이 고집적화되고 반도체 칩의 사이즈는 점점더 커지고 있다. 그럼에도 불구하고, 전자·정보기기의 소형화, 경량화의 추세에 따라 반도체 칩을 포장하는 패키징 기술은 경박단소화 및 고신뢰성이 요구되고 있는 실정이다.

또한, 전자·정보기기의 고기능화에 따라 반도체 칩 패키지의 하이핀(high pin)화가 진행되어 왔고 기존의 QFP(quad flat package)로서는 반도체 칩 사이즈를 그대로 유지하면서 반도체 칩의 하이핀 요구를 더 이상 충족시킬 수 없는 한계에 이르렀다.

그래서, 하이핀의 요구를 충족시키고 반도체 칩 사이지가 작으면서 제조 원가가 낮은 BGA(ball grid array) 패키지와 같은 표면실장형 반도체 칩 패키지가 개발되었으며, 최근에는 반도체 칩의 크기의 120%에 근접하는 칩 스케일 패키지 형태의 파인 피치 BGA(fine pitch BGA) 패키지가 개발되었다.

여기서, 칩 스케일 패키지, 예를 들어 BGA 패키지의 제조과정을 간단하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 일면에 도전성 패턴들과 빔리드들 및 솔더볼 패드들이 형성된 테이프를 BGA 패키지 조립 공정을 진행하기 용이한 크기로 절단하는 커팅공정을 진행하고, 공정이 진행되는 동안 소정크기로 절단된 테이프가 휘어지는 것을 방지하기 위해서 따라 경질의 프레임 보트를 테이프에 부착시키는 어태치 공정을 진행한다. 테이프를 소정크기로 절단하는 공정과 절단된 테이프에 프레임 보트를 부착시키는 공정은 동일한 설비, 즉 테이프 커터 및 어태치 설비 내에서 진행되며, 어태치 공정이 완료된 테이프들은 테이프 커터 및 어태치 설비의 언로더에 놓여진 매거진에 적재된다.

여기서, 테이프 커터 및 어태치 설비(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 릴에 감겨진 테이프를 소정크기로 절단하는 테이프 커터(30)와, 절단된 테이프의 일면에 프레임 보트를 부착하는 어테치부(35) 및 프레임 보트가 부착된 테이프를 적재하기 위해 매거진이 놓이는 언로더(40)로 구성된다.

이후, 매거진에 테이프들이 완전히 적재되면 작업자들은 매거진을 도 1에 도시된 다이 본더 설비(50)로 이동시켜 로더(60)에 올려놓는다.

다이 본더 설비는 앞에서 설명한 바와 같이 매거진이 놓여지는 로더(60)와, 로더(60)의 후단에 설치되어 테이프의 상부면에 반도체 칩을 부착하는 다이 본딩부(70) 및 로더(60)와 대향되는 방향에 설치되어 다이 본딩 공정이 완료된 테이프를 적재하는 매거진이 놓여지는 언로더(80)로 구성된다.

한편, 다이 본더 설비(50)에 투입된 테이프에는 다이 본딩 고정이 진행되는데, 다이 본딩 공정은 도전성 패턴들 및 솔더볼 패드들이 형성되지 않은 테이프의 이면에 접착제를 개재하여 반도체 칩을 부착하는 공정이다. 그리고, 다이 본딩 공정이 완료된 테이프는 언로더(80)에 놓여진 매거진에 적재하여 후속 공정이 진행되는 빔리드 본더 설비로 이송시킨다.

이후, 빔리드 본더 설비로 이송된 테이프들을 하나씩 캐필러리의 하부면으로 이동시킨 다음 캐필러리를 테이프의 빔리드들 쪽으로 하강시켜 반도체 칩의 본딩패드들과 빔리드들을 열압착시킨다.

이어, 반도체 칩이 부착된 테이프의 이면에 소정량의 에폭시 수지를 떨어뜨려 반도체 칩과 빔리드들을 에폭시 수지로 감싸고 에폭시 수지를 경화시켜 반도체 칩과 빔리드의 외부에 몰딩물을 형성한다.

계속해서, 테이프의 일면에 형성된 각각의 솔더볼 패드에 솔더볼을 안착시키는 솔더볼 안착공정을 진행하고, 테이프를 소정크기로 절단하여 BGA 패키지를 개별화시킨다.

그러나, 상술한 바와 같이 공정 중에서 테이프를 소정의 크기로 절단하는 커팅 공정과 절단된 테이프의 가장자리에 프레임 보트를 부착하는 어태치 공정은 동일한 설비 내에서 진행되고, 테이프에 반도체 칩을 부착시키는 다이 본딩 공정은 다른 설비, 즉 다이 본더 설비에서 진행되기 때문에 불필요한 자재 이동 수, 예를 들어 로딩, 언로딩등의 작업이 중복되어 제품의 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 테이프 커터 및 어태치 설비와 다이 본더 설비가 독립적으로 설치된 경우에는 작업자들의 이동 동선이 길어져 작업성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 자재의 이동 공정 수를 줄이고 작업자의 이동 동선을 최소화하여 작업성 및 제품의 생산성을 향상시키는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해 질 것이다.

도 1은 종래의 테이프 커터 및 어태치 설비의 구조와 다이 본더 설비의 구조를 개념적으로 도시한 개념도이고,

도 2는 본발명에 의한 테이프 커터 및 어태치와 다이 본더 복합 설비의 구조를 개념적으로 도시한 개념도이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 릴에 감겨진 테이프를 소정의 길이로 절단하고, 절단된 테이프의 일면에 경성의 프레임 보트를 부착시켜 테이프가 휘어지는 것을 방지하는 테이프 커터 및 어테치 장치와, 프레임 보트가 부착된 테이프에 반도체 칩을 본딩하는 다이 본더 장치를 연결하여 일체로 형성한다.

일예로, 테이프 커터 및 어테치 장치는 릴에 감겨진 테이프를 소정의 길이로 절단하는 테이프 커터와, 소정 길이로 절단된 테이프의 일면에 경성의 프레임 보트를 부착하는 어테치부 및 테이프 커터와 어테치부를 연결하여 소정 크기로 절단된 테이프를 어테치부로 운반하는 이송부로 구성된다.

그리고, 테이프 커터 및 어테치 장치와 연결되어 하나의 설비로 구성된 다이 본더 장치는 프레임 보트가 부착된 테이프들을 일시적으로 보관하는 버퍼와, 버퍼와 연결되며 버퍼에 보관된 테이프에 반도체 칩을 본딩하는 다이 본딩부 및 다이 본딩부와 연결되어 반도체 칩이 부착된 테이프를 매거진에 적재하는 언로더로 구성된다.

바람직하게, 버퍼는 어테치부와 다이 본딩부 사이에 설치되어 테이프 커터 및 어테치 장치와 다이 본더 장치를 연결시킨다.

이하, 본 발명에 의한 테이프 커터와 어테치 및 다이 본더 인라인 설비의 구조를 첨부된 도면 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

테이프 커터와 어태치 및 다이 본더 인라인 설비(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 테이프(도시 안됨)가 소정의 크기로 절단되고 절단된 테이프의 가장자리에 경질의 프레임 보트(도시 안됨)를 부착시키는 테이프 커터 및 어태치 장치(110)와, 테이프 커터 및 어태치 장치(110)와 일체로 형성되어 프레임 보트가 부착된 테이프의 소정부분에 반도체 칩을 본딩하는 다이 본더 장치(200)로 구성된다.

테이프 커터 및 어태치 장치(110)는 릴(도시 안됨)에 감겨진 테이프를 소정크기로 절단하는 테이프 커터(130)와, 공정을 진행하는 도중에 연성의 테이프가 휘어지는 것을 방지하기 위해 테이프의 가장자리를 따라 경성의 프레임 보트를 부착하는 어태치부(150) 및 테이프 커터(130)와 어태치부(150)를 연결하여 소정크기로 절단된 테이프를 어태치부(150)로 이송시키는 이송부(도시 안됨)를 구비한다.

그리고, 다이 본더 장치(200)는 프레임 보트가 부착된 테이프들이 복수개 적재된 매거진이 놓여지고, 테이프 커터 및 어테치 장치(110)와 다이 본더 장치(200) 중 어느 하나의 장치가 다운되었을 경우 다운되지 않은 장치의 로더 또는 언로더 역할을 하여 테이프가 삽입된 매거진을 일시적으로 보관하는 버퍼(210)와, 테이프에 반도체 칩들을 부착하는 다이 본딩부(230) 및 다이 본딩 공정이 완료된 테이프들이 적재되는 매거진이 놓이는 언로더(250)로 구성된다.

여기서, 버퍼(210)는 어태치부(150)와 다이 본딩부(230) 사이에 위치하여 테이프 커터 및 어테치 장치(110)와 다이 본더 장치(200)를 연결시키며, 언로더(250)는 버퍼(210)의 대향되는 방향에 설치된다.

이와 같이 구성된 테이프 커터와 어태치 및 다이 본더 인라인 설비를 이용하여 칩 스케일 패키지, 예를 들어 BGA 패키지를 제조하는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.

테이프가 감겨진 릴에서 테이프를 소정길이 만큼 풀어지면 테이프 커터(130)는 테이프를 절단한다. 보통 테이프의 길이는 16∼42개 정도의 반도체 칩들이 테이프의 길이방향을 따라 일렬로 배열되는 정도이다.

도면에는 도시되어 있지 않지만 반도체 칩과 외부단자를 전기적으로 연결시키는 테이프의 구조에 대해 개략적으로 설명하면, 테이프의 길이방향을 따라 반도체 칩 실장영역들이 복수개 형성되고, 각 반도체 칩 실장영역의 네변에는 윈도우들이 형성된다. 그리고, 반도체 칩 실장영역에서 반도체 칩들이 부착되지 않는 테이프의 후면에는 반도체 칩과 외부단자를 전기적으로 연결시키기 위한 도전성 패턴들과 솔더볼 패드들이 형성되는데, 윈도우를 통해 테이프의 외부로 노출된 도전성 패턴들의 일단은 빔리드라 하고, 도전성 패턴들의 타단에는 솔더볼 패드들이 형성된다.

상기에서 설명한 바와 같이 릴에 감겨진 테이프가 소정 길이로 절단되면 테이프 커터(130)와 어태치부(150)를 연결하는 이송부에 의해서 절단된 테이프들이 어태치부(150)로 이송되며, 어태치부(150)로 이송된 테이프의 가장자리를 따라 테이프와 대응되는 형상인 프레임 보트가 접착제에 의해서 부착된다. 프레임 보트는 경성이며, 도전성 패턴들과 솔더볼 패드들이 형성된 테이프의 후면에 부착되어 연성인 테이프가 후속 공정에서 휘어지는 것을 방지한다.

테이프의 후면에 프레임 보트를 부착하는 어태치 공정이 완료되면, 테이프는 다이 본더 장치(200)에 설치된 버퍼(210)로 이송되고, 이송된 테이프는 다이 본딩 공정을 진행하기 위해서 버퍼(210)의 후단에 설치된 다이 본딩부(230)로 다시 이동된다.

여기서, 다이 본더 장치(200)에 설치된 버퍼(210)는 테이프 커터 및 어태치 장치(110)의 언로더로 사용되거나, 다이 본더 장치(200)의 로더로 사용되어 공정이 완료된 또는 진행될 테이프를 일시적으로 보관한다. 즉, 테이프 커터 및 어태치 장치(110)가 다운되었을 경우에 프레임 보트가 부착된 테이프를 버퍼(210)에 로딩시켜 다이 본딩 공정을 진행하고, 반대로 다이 본더 장치(200)가 다운되었을 경우에는 어태치 공정이 끝난 테이프를 버퍼(210)로 언로딩한다.

한편, 테이프가 다이 본딩부(230)로 이동되면, 다이 본더는 테이프에 형성된 복수개의 반도체 칩 실장 영역들 중에서 어느 하나의 반도체 칩 실장영역에 반도체 칩을 얼라인시킨 후에 접착제, 예를 들어 일레스토머를 개재하여 도전성 패턴들이 형성되지 않은 테이프의 상부면에 반도체 칩을 부착하는 다이 본딩공정을 진행한다.

이러한 다이 본딩 공정은 테이프에 형성된 반도체 칩 실장영역들에 반도체 칩들이 전부 부착될 때까지 계속적으로 반복되고, 테이프에 반도체 칩들이 복수개 부착되면 테이프는 언로더부(250)에 놓여진 매거진에 삽입된다.

이후, 빔리드 본더 설비로 매거진을 이동시키고, 다이 본딩 공정이 완료된 테이프들을 캐필러리(도시 안됨)의 하측으로 이동시킨 다음에 윈도우를 통해 외부로 노출된 빔리드들 중 어느 하나와 캐필러리를 정합시키고 캐필러리를 하강시키는 과정을 여러번 반복하면서 빔리드들을 각각의 대응하는 본딩패드들과 열압착시키므로 반도체 칩과 테이프를 전기적으로 연결시키는 빔리드 본딩 공정을 진행한다. 여기서, 본딩패드들은 윈도우와 대응되는 반도체 칩의 가장자리에 형성되는 것이다.

계속하여, 빔리드 본딩 공정이 완료된 테이프를 인캡슐레이션 설비로 이동시켜 반도체 칩 실장영역을 포함하여 반도체 칩 실장영역의 가장자리 소정부분까지 겔상태의 에폭시 수지를 떨어뜨려 반도체 칩과 빔리드들을 감싸고, 에폭시 수지를 경화시켜 반도체 칩이 본딩된 테이프의 상부면에 몰딩물을 형성하는 인캡슐레이션 공정을 진행한다.

이어, 솔더볼 패드들이 위를 향하도록 테이프를 뒤집은 후에 솔더볼 패드들 각각에 BGA 패키지의 입출력 리드 역할을 하는 솔더볼을 부착하고, 몰딩물을 기준으로 테이프를 절단하여 BGA 패키지를 개별화시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이 반도체 칩의 기판으로 사용되는 테이프를 소정크기로 절단하는 공정과, 절단된 테이프가 휘어지는 것을 방지하기 위해 테이프에 프레임 보트를 부착하는 어태치 공정 및 테이프의 일면에 반도체 칩을 부착하는 다이 본딩 공정이 동일 설비 내에서 진행됨으로써, 자재의 이동 공정수가 줄어들고 작업자의 이동 동선이 짧아지는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 릴에 감겨진 테이프를 소정의 길이로 절단하는 테이프 커터와, 이송부에 의해서 상기 테이프 커터와 연결되며 소정 길이로 절단된 상기 테이프의 일면에 경성의 프레임 보트를 부착하여 상기 테이프가 휘어지는 것을 방지하는 어테치부를 구비한 테이프 커터 및 어테치 장치;

   상기 테이프 커터 및 어테치 장치와 일체로 형성되며, 상기 프레임 보트가 부착된 상기 테이프를 일시적으로 보관하는 버퍼와, 상기 버퍼와 연결되며 상기 버퍼에 보관된 상기 테이프에 반도체 칩을 본딩하는 다이 본딩부 및 상기 다이 본딩부와 연결되어 상기 반도체 칩이 부착된 상기 테이프를 매거진에 적재하는 언로더로 구성된 다이 본더 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 테이프 커터 및 어테치와 다이 본더 인라인 설비.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 버퍼는 상기 어테치부와 상기 다이 본딩부 사이에 설치되어 상기 테이프 커터 및 어테치 장치와 상기 다이 본더 장치를 연결시키는 것을 특징으로 하는 테이프 커터와 어테치 및 다이 본더 인라인 설비.