KR20010076686A - 비지에이 반도체 패키지의 인캡슐레이션 높이 및 웝검사장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저빔 발생기와 라인스캔 카메라를 하나의 지그로 XY축 및 상하로 이동 가능하게 하고 그들 각각의 하부에 일정 각도로 미러를 설치하며 이 미러를 통하여 검사대상물에 조사되어 반사되는 레이저빔을 라인스캔 카메라가 촬영하도록 한 BGA 반도체 패키지의 인캡슐레이션 높이 및 웝 검사장치에 관한 것이다.
본 발명은 반도체 패키지(10)의 수직방향에서 반도체 칩이 몰딩된 부분에 레이저빔을 조사하고 상기 반도체 칩이 몰딩된 부분으로부터 반사되어 높이에 따라 다른 위치로 입사되는 레이저빔을 촬영하며 그 촬영 데이터를 출력하는 촬영부(20); 상기 촬영부로부터 출력되는 촬영데이터를 수신하여 상기 반도체 칩이 몰딩된 부분의 실물높이를 계산하고 기준데이터와 비교하여 그 불량여부를 판단하는 마이컴(31); 상기 촬영부를 XY축으로 이동시키기 위한 제1 및 제2모터(32, 33); 상기 마이컴의 제어에 따라 상기 제1 및 제2모터를 구동시키는 모터 구동부(34); 마이컴의 동작을 위한 프로그램과 기준데이터를 저장하며 상기 마이컴의 요구에 따라 기준데이터를 제공하는 메모리부(35); 상기 마이컴(31)의 제어에 따라 촬영결과를 출력하는 모니터(36)를 포함한다.
Description
본 발명은 레이저빔 발생기와 라인스캔 카메라를 이용하여 BGA(Ball Grid Array) 반도체 패키지를 검사하는 장치에 관한 것으로서, 특히, 레이저빔 발생기와 라인스캔 카메라를 하나의 지그로 XY축으로 이동 가능하게 하고 그들 각각의 하부에 일정 각도로 미러를 설치하며 이 미러를 통하여 피검물에 조사되어 반사되는 레이저빔을 라인스캔 카메라가 촬영하도록 함으로써, 슈퍼 BGA 반도체 패키지의 인캡슐레이션 높이 및 BGA의 웝을 검사하는 BGA 반도체 패키지의 인캡슐레이션 높이 및 웝 검사장치에 관한 것이다.
최근 전자제품이 소형화되는 추세에 따라 기판 상에 실장되는 반도체 패키지 또한 그 크기 및 두께가 점차 감소되고 있다. 이러한 소형 반도체 장치는 제조공정중에 발생되는 경미한 불량에 의해서도 그 특성이 변형되기 때문에 제조공정에 있어서 고도의 정밀성이 요구되며, 그 만큼 큰 불량률을 감수해야 하는 실정이다. 따라서, 반도체 장치 제조업체들은 불량률을 최소화하면서 고품질의 소형 반도체 장치를 신속 정확하게 생산해내기 위해 다양한 형태의 인스팩션 장치를 도입하여 제조공정중에 반도체 패키지의 불량을 검사함으로써, 불량품을 선별 또는 예방하고 있다.
반도체 패키지의 한 종류인 BGA 반도체 패키지 및 슈퍼 BGA 반도체 패키지의 일반적인 제조과정을 살펴보면 다음과 같다.
BGA 반도체 패키지는 전기적 신호 전달 경로를 제공하는 패턴필름이 부착된 판형 플레이트의 함몰부 내에 다수개의 본딩 패드가 구비된 반도체 칩을 부착시키고, 상기 반도체 칩의 본딩 패드와 패턴 필름 사이를 와이어를 이용하여 전기적으로 연결한 후 상기 반도체 칩 및 이에 와이어 본딩된 패턴 필름의 상부 영역을 몰드수지로 밀봉하고, 상기 패턴 필름의 하부면에 외부와 전기적 신호를 교환하기 위해 마련된 볼 그리드에 플럭스를 이용하여 다수개의 솔더볼을 융착시키는 과정을 통하여 제조된다.
또한, 슈퍼 BGA 반도체 패키지는 전기적 신호 전달 경로를 제공하는 패턴필름이 부착된 판형 플레이트의 함몰부 내에 다수개의 본딩 패드가 구비된 반도체 칩을 부착시키고, 상기 반도체 칩의 본딩 패드와 패턴 필름 사이를 와이어를 이용하여 전기적으로 연결한 후 상기 반도체 칩 및 이에 와이어 본딩된 패턴 필름의 상부 영역을 액상봉지재(Glob Top)가 충진되어 있는 디스펜서(Dispenser)를 이용하여 도포하고, 상기 반도체 칩의 외측에 외부와 전기적 신호를 교환하기 위해 마련된 볼 그리드에 플럭스를 이용하여 다수개의 볼을 융착시키는 과정을 통하여 제조된다.
상기와 같은 BGA 및 슈퍼 BGA 반도체 패키지는 솔더볼 융착과정에서 주로 불량이 발생되지만 반도체 칩과 패턴필름 사이를 외부로부터 보호하기 위해 몰딩 또는 디스펜싱 하는 과정에서도 많은 불량이 발생된다.
도 6a는 정상적인 슈퍼 BGA 반도체 패키지의 측면도이다.
도면에서는 회로기판(13)상의 인캡슐레이션(11) 높이가 솔더볼(12)의 높이 보다 낮게 제조된 것을 보여주고 있다. 이와 같이, 슈퍼 BGA는 솔더볼(12)이 인캡슐레이션(11)과 동일하게 회로기판(13) 상부면에 융착되기 때문에 솔더볼(12)이 외부단자와 접촉되기 위해 인캡슐레이션(11) 높이가 솔더볼(12)의 높이 보다 낮아야 한다.
도 6b는 비정상적인 슈퍼 BGA 반도체 패키지의 측면도로서, 인캡슐레이션 (11)의 높이가 솔더볼(12)의 높이 보다 더 높게 도포되어 있는 상태를 보여준다.
이와 같은 비정상적인 인캡슐레이션(11)은 솔더볼(12)이 외부단자와 접촉되지 못하게 하는 주요 요인이 된다.
도 7a는 정상적인 BGA 반도체 패키지의 측면도로서, 몰드 수지(14)와 회로기판(13)이 평탄한 모양을 이루고 있는 것을 보여준다.
도 7b 및 도 7c는 비정상적인 BGA 반도체 패키지의 측면도로서, 몰드 수지(14)가 경화되는 과정에서 회로기판(13)과의 열팽창계수 차이로 인해 상부 또는 하부측으로 몰드 수지(14)와 회로기판(13)에 웝(warp)이 발생되어 있는 상태를 보여준다.
이러한 웝 발생 또한 상술한 비정상적인 인캡슐레이션 높이와 같이 솔더볼이 외부단자와 접촉하지 못하게 하는 큰 장애 요인이 된다.
상기한 바와 같이, 반도체 패키지의 몰딩공정에서 발생되는 슈퍼 BGA 반도체 패키지의 비정상적인 인캡슐레이션과 BGA 반도체 패키지의 몰드수지 및 회로기판의 웝은 반도체 장치의 큰 불량요인이 되기 때문에 이를 선별해내기 위한 검사장치가 절실히 요구된다.
반도체 패키지의 불량을 검사하기 위한 종래의 검사장치는 다수개의 카메라를 사용하여 외형을 촬영하고 그 영상이미지에서 관측되는 것으로 불량여부를 체크하도록 이루어져 있으므로 BGA 반도체 패키지의 비정상적인 인캡슐레이션 높이 및 웝과 같은 불량은 정확하게 판별해낼 수 없는 것이었으며, 다수개의 카메라 사용으로 인해 검사장비의 규모가 대형화되는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 레이저빔 발생기와 라인스캔 카메라를 하나의 지그로 XY축으로 이동 가능하게 하고 그들 각각의 하부에 일정 각도로 미러를 설치하며 이 미러를 통하여 피검물에 조사되어 반사되는 레이저빔을라인스캔 카메라가 촬영하도록 함으로써, 슈퍼 BGA 반도체 패키지의 인캡슐레이션 높이 및 BGA의 웝을 정확하게 검사하도록 하고 검사장비의 규모를 간소화시킨 BGA 반도체 패키지의 인캡슐레이션 높이 및 웝 검사장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 BGA 반도체 패키지의 인캡슐레이션 높이 및 웝 검사장치의 블록 구성도,
도 2는 본 발명에 의한 검사장치의 동작 과정을 나타내는 흐름도,
도 3은 도 1의 촬영부를 나타내는 상세 사시도,
도 4는 도 3의 라인스캔 카메라에 반도체 패키지의 높이에 따라 다른 위치로 입사되는 레이저빔의 경로를 나타내는 도면,
도 5a 및 도 5b는 본 발명 장치에 의한 촬영경로의 일실시예를 나타내는 도면,
도 6a는 정상적인 슈퍼 BGA 반도체 패키지의 측면도,
도 6b는 비정상적인 슈퍼 BGA 반도체 패키지의 측면도,
도 7a는 정상적인 BGA 반도체 패키지의 측면도,
도 7b 및 도 7c는 비정상적인 BGA 반도체 패키지의 측면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 반도체 패키지 11 : 인캡슐레이션(encapsulation)
12 : 솔더볼 13 : 회로기판
14 : 몰드 수지 20 : 촬영부
21 : 레이저빔 발생기 22 : 라인스캔 카메라
23 : 제1미러 24 : 제2미러
31 : 마이컴 32 : 제1모터
33 : 제2모터 34 : 모터 구동부
35 : 메모리부 36 : 모니터
37 : 인터페이스 장치 38 : 제어컴퓨터
41 : X축 이동대 42 : X축 이동구
43 : X축 샤프트(shaft) 44 : X축 리드 스크류(lead screw)
51 : Y축 이동대 52 : Y축 이동구
53 : Y축 샤프트 54 : Y축 리드 스크류
상기 목적을 이루기 위해, 본 발명은 반도체 패키지의 수직방향에서 반도체 칩이 몰딩된 부분에 레이저빔을 조사하고 상기 반도체 칩이 몰딩된 부분으로부터 반사되어 높이에 따라 다른 위치로 입사되는 레이저빔을 촬영하며 그 촬영 데이터를 출력하는 촬영부; 상기 촬영부로부터 출력되는 촬영데이터를 수신하여 상기 반도체 칩이 몰딩된 부분의 실물높이를 계산하고 기준데이터와 비교하여 그 불량여부를 판단하는 마이컴; 상기 촬영부를 XY축으로 이동시키기 위한 제1 및 제2모터; 상기 마이컴의 제어에 따라 상기 제1 및 제2모터를 구동시키는 모터 구동부; 마이컴의 동작을 위한 프로그램과 기준데이터를 저장하며 상기 마이컴의 요구에 따라 기준데이터를 제공하는 메모리부; 상기 마이컴의 제어에 따라 촬영결과를 출력하는 모니터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 BGA 반도체 패키지의 인캡슐레이션 높이 및 웝 검사장치의 블록 구성도이다.
도면과 같이, 검사장치의 동작을 전체적으로 제어하며 촬영데이터 값을 기준데이터 값과 비교하여 불량여부를 판별해내는 마이컴(31)에는 반도체 패키지(10)에 대해 수직방향으로 설치되어 상기 마이컴의 제어에 따라 반도체 패키지(10)를 촬영하여 그 촬영 데이터를 마이컴에 송출하는 촬영부(20)와, 상기 촬영부(20)의 위치를 X축 또는 Y축으로 이동시키기 위한 제1 및 제2모터(32, 33)와, 마이컴의 제어에 따라 상기 제1 및 제2모터(32, 33)를 구동시키는 모터 구동부(34)와, 마이컴 동작을 위한 프로그램과 라인스캔 카메라의 입사위치별 높이 데이터 및 기준데이터 값을 저장하여 상기 마이컴의 요구에 따라 제공하는 메모리부(35)와, 상기 마이컴의 제어에 따라 측정결과를 출력하는 모니터(36)와, 인터페이스 장치(37)를 통하여 상기 마이컴과 통신하여 제어프로그램을 송신하거나 마이컴으로부터의 검사결과 데이터를 수신하는 제어컴퓨터(38)가 연결되어 있다.
상기에서 촬영부(20)는 마이컴의 제어에 따라 레이저빔을 발생시켜 반도체 패키지(10)에 조사하는 레이저빔 발생기(21)와, 상기 반도체 패키지(10)로부터 반사되는 레이저빔을 촬영하는 라인스캔 카메라(22)와, 상기 레이저빔 발생기(21)와 라인스캔 카메라(22)의 하측에 일정 각도로 설치되어 레이저빔 발생기의 레이저빔을 굴절시켜 반도체 패키지에 조사되도록 하는 제1미러(23)와, 상기 반도체 패키지로부터 반사되는 레이저빔을 굴절시켜 상기 라인스캔 카메라(22)측으로 입사되도록 하는 제2미러(24)가 더 설치되어 있다.
상기와 같이 구성된 BGA 반도체 패키지의 인캡슐레이션 높이 및 웝 검사장치의 동작 과정을 도 2의 흐름도를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 마이컴(31)은 인터페이스 장치(37)에 의해 통신 접속되어 있는 제어컴퓨터(38)에 의해 반도체 패키지의 촬영개시 영역 및 촬영 경로별 선택 촬영 영역이 설정되었는가를 체크하는 촬영범위설정여부 판단단계를 수행하여 촬영범위가 설정된 경우 제어컴퓨터(38)로부터 촬영개시신호가 입력됨에 따라 촬영부(20)가 촬영개시 위치에 있는가의 여부를 체크하는 촬영부위치 판단단계를 수행한다.
상기 촬영부위치 판단단계에서 촬영부(20)가 촬영개시 위치에 있지 않은 경우 마이컴은 모터구동부(34)를 제어하여 상기 촬영부(20)가 촬영개시 위치로 이동되도록 제1 및 제2모터(32, 33)를 구동시키고, 촬영부(20)가 촬영개시 위치에 있는 경우 마이컴은 사전에 설정된 촬영 경로별 선택영역을 촬영하도록 상기 촬영부(20) 및 모터구동부(34)를 제어하며, 상기 촬영부(20)로부터 촬영 데이터를 수신한다.
이 후, 촬영부(20)에 의한 반도체 패키지의 촬영이 완료되면, 촬영데이터 값으로부터 메모리부(35)에 저장되어 있는 입사위치별 높이데이터로부터 실물높이를 계산한 후, 촬영데이터 값이 기준데이터 값과 동일한지의 여부를 판별하는 비교단계를 수행하여 촬영 데이터 값이 기준 데이터 값과 동일한 경우 모니터(16)를 통하여 실물높이를 출력하고 정상품을 표시한다.
상기 비교단계에서 촬영 데이터 값이 기준 데이터 값과 동일하지 않은 경우 앞서 계산된 실물높이를 모니터(16)로 출력하고 불량품을 표시하여 하나의 반도체 패키지에 대한 검사를 마친다.
그 후, 차기 검사대상이 존재하는가의 여부를 체크하여 없는 경우에는 검사동작을 종료하고, 있는 경우 차기 검사할 반도체 패키지의 촬영개시 영역 및 촬영 경로별 선택 촬영 영역을 재설정하는 신호가 입력되었는지의 여부를 체크하는 촬영범위 재설정여부 판단단계를 수행하여 신호입력이 있는 경우 입력되는 촬영범위에 따라 촬영영역을 재설정 한 후 상기 촬영부위치 판단단계로 리턴하고, 신호입력이없는 경우 기존에 설정된 촬영범위에 따라 다음 반도체 패키지를 반복 검사하도록 상기 촬영부위치 판단단계로 리턴한다.
도 3은 도 1의 촬영부를 나타내는 상세 사시도이다.
도면에서 참조되는 바와 같이, 촬영부(20)는 레이저빔 발생기(21) 및 라인스캔 카메라(22)와, 상기 레이저빔 발생기(21)의 하측에 일정각도로 설치되어 레이저빔을 굴절시켜 반도체 패키지의 인캡슐레이션(11)으로 조사하는 제1미러(23)와, 상기 라인스캔 카메라(22)의 하측에 일정각도로 설치되어 상기 인캡슐레이션(11)으로부터 반사되는 레이저빔을 굴절시켜 라인스캔 카메라(22)로 입사시키는 제2미러(24)를 일체로 구성하고 상기 일체로 구성된 촬영부(20)를 X축 이동구(42)에 결합하고, 상기 X축 이동구(42)를 X축 샤프트(43) 및 X축 리드 스크류(44)와 결합시켜 제1모터(31)의 회전으로 상기 X축 리드 스크류(44)가 회전됨에 따라 X축 이동구(42)가 X축 이동대(41)를 따라 이동되도록 설치한다.
또, 상기 X축 이동대(51)를 Y축 이동구(52)와 결합하고 상기 Y축 이동구(52)를 Y축 샤프트(53) 및 Y축 리드 스크류(54)에 결합시켜 제2모터(32)의 회전으로 Y축 이동대(51)를 따라 X축 이동대(41)가 이동되도록 설치한다.
상기와 같이 구성함으로써, 촬영부(20)는 제1모터(31) 및 제2모터(32)에 의해 X축 및 Y축으로 이동하면서 반도체 패키지를 촬영하게 된다.
도 4는 도 3의 라인스캔 카메라에 반도체 패키지의 높이에 따라 다른 위치로 입사되는 레이저빔의 경로를 나타내는 도면이다.
레이저빔은 반도체 패키지의 높이가 높고 낮음에 따라 각기 다르게 반사되는데, 도면에서 H1은 기준높이를 나타내고, H2는 기준높이 보다 높은 경우를, H3은 기준높이 보다 낮은 경우를 각각 나타낸다.
먼저, 기준높이 H1인 경우 레이저빔은 R1의 경로로 반사되어 라인스캔 카메라(22)의 R1'의 위치로 입사되고, 높이 H2인 경우 R2와 같은 경로로 반사되어 라인스캔 카메라(22)의 R2'의 위치로 입사되며, 높이 H3인 경우 R3과 같은 경로로 반사되어 라인스캔 카메라(22)의 R3'의 위치로 입사된다.
여기에서, 높이에 따라 각기 다르게 반사되는 레이저빔이 라인스캔 카메라의 각기 다른 위치로 입사되는 원리를 이용하여 반도체 패키지의 실물높이 및 불량여부를 검출할 수 있게 되는데, 반도체 패키지의 실물높이는 메모리부(35)에 저장되어 있는 입사위치별 높이 데이터로부터 구할 수 있고, 불량여부는 상기 기준높이(H1)의 입사 위치(R1')를 기준으로 하여 높이 차에 따른 입사 위치(R2' 또는 R3')의 차이, 즉, T1또는 T2가 기준높이 허용범위내에 있을 경우 정상품으로 판단하고 T1또는 T2가 기준높이 허용범위를 벗어난 경우에 불량품으로 판정하게 된다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명 장치에 의한 촬영경로의 일실시예를 나타내는 도면으로서, 각각 a영역 →b영역 →c영역 →d영역 →e영역의 경로로 촬영을 진행하게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 레이저빔 발생기와 라인스캔 카메라를하나의 지그로 XY축으로 이동 가능하게 하고 그들 각각의 하부에 일정 각도로 미러를 설치하며 이 미러를 통하여 검사대상물에 조사되어 반사되는 레이저빔을 라인스캔 카메라가 촬영하도록 함으로써, 슈퍼 BGA 반도체 패키지의 인캡슐레이션 높이 및 BGA 반도체 패키지의 웝을 정확하게 검사할 수 있으며, 검사장비의 규모를 간소화시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (4)
- 반도체 패키지(10)의 수직방향에서 반도체 칩이 몰딩된 부분에 레이저빔을 조사하고 상기 반도체 칩이 몰딩된 부분으로부터 반사되어 높이에 따라 다른 위치로 입사되는 레이저빔을 촬영하며 그 촬영 데이터를 출력하는 촬영부(20); 상기 촬영부로부터 출력되는 촬영데이터를 수신하여 상기 반도체 칩이 몰딩된 부분의 실물높이를 계산하고 기준데이터와 비교하여 그 불량여부를 판단하는 마이컴(31); 상기 촬영부를 XY축으로 이동시키기 위한 제1 및 제2모터(32, 33); 상기 마이컴의 제어에 따라 상기 제1 및 제2모터를 구동시키는 모터 구동부(34); 마이컴의 동작을 위한 프로그램과 기준데이터를 저장하며 상기 마이컴의 요구에 따라 기준데이터를 제공하는 메모리부(35); 상기 마이컴(31)의 제어에 따라 촬영결과를 출력하는 모니터(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 BGA 반도체 패키지의 인캡슐레이션 높이 및 웝 검사장치.
- 제1항에 있어서, 상기 촬영부(20)는 마이컴의 제어신호에 따라 레이저빔을 발생시키는 레이저빔 발생기(21)와, 마이컴의 제어신호로 동작하여 반도체 패키지(10)에서 반도체 칩이 몰딩된 부분의 높이에 따라 다른 위치로 입사되는 레이저빔을 촬영하고 그 촬영 데이터를 마이컴에 전송하는 라인스캔 카메라(22)와, 상기 레이저빔 발생기의 하측에 일정 각도로 설치되어 레이저빔이 반도체 패키지의 반도체 칩이 몰딩된 부분에 조사되도록 굴절시키는 제1미러(23)와, 상기 라인스캔카메라의 하측에 일정 각도로 설치되어 반도체 패키지의 반도체 칩이 몰딩된 부분으로부터 반사되는 레이저빔을 굴절시켜 라인스캔 카메라로 입사시키는 제2미러(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 BGA 반도체 패키지의 인캡슐레이션 높이 및 웝 검사장치.
- 제1항에 있어서, 상기 메모리부(35)에는 입사위치별 높이 데이터가 추가로 저장된 것을 특징으로 하는 BGA 반도체 패키지의 인캡슐레이션 높이 및 웝 검사장치.
- 제1항에 있어서, 상기 마이컴(31)은 인터페이스 장치(17)를 통하여 상기 마이컴과 통신하여 제어프로그램을 송신하고 마이컴으로부터의 검사결과를 수신하는 제어컴퓨터(18)를 추가로 접속하는 것을 특징으로 하는 BGA 반도체 패키지의 인캡슐레이션 높이 및 웝 검사장치.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100472966B1 (ko) * | 2002-05-22 | 2005-03-08 | 성우테크론 주식회사 | 볼 그리드 어레이 패키지의 평탄도 검사장치 및 방법 |
| KR100690180B1 (ko) * | 2005-11-18 | 2007-03-08 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | 반도체 패키지의 몰딩 및 칩 부착상태 검사 방법 |
-
2000
- 2000-01-27 KR KR1020000004011A patent/KR100351388B1/ko active IP Right Grant
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100472966B1 (ko) * | 2002-05-22 | 2005-03-08 | 성우테크론 주식회사 | 볼 그리드 어레이 패키지의 평탄도 검사장치 및 방법 |
| KR100690180B1 (ko) * | 2005-11-18 | 2007-03-08 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | 반도체 패키지의 몰딩 및 칩 부착상태 검사 방법 |
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