KR20020025438A - 반도체 조립체의 홀 실링 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 조립 시스템에 관한 것으로, 복수의 칩 패키지가 조립된 프레임을 작업 테이블로 이송시킨 후 미리 설정한 온도와 시간동안 가열하는 단계와, 상기 가열된 프레임을 소정의 작업 위치로 이동시킨 후 칩 패키지의 캡 홀의 위치를 감지 및 확인하는 단계와, 상기 확인된 캡 홀의 위치로 로봇을 구동하여 실링액 토출기를 이동시킨 후 캡 홀에 일정량의 실링액을 토출하는 단계와, 상기 프레임의 모든 칩 패키지의 캡 홀을 실링하였는지를 판단하는 단계, 및 상기 프레임의 홀 실링 작업이 완료되었으면, 프레임을 지정 위치로 이동시킨 후 미리 설정한 온도와 시간동안 프레임을 가열하여 실링액을 가경화시키는 단계를 구비하여, 복수의 칩 패키지가 조립된 프레임의 내부 공간을 반진공 상태로 만든 후 칩 패키지 상에 형성된 캡 홀의 위치를 감지하여 홀의 밀폐작업(sealing)을 자동으로 수행함으로써, 생산성을 보다 향상시킬 뿐만 아니라 수작업을 제거하여 인건비를 줄임과 아울러 작업 에러를 대폭적으로 감소시킬 수 있는 반도체 조립체의 홀 실링 방법 및 그 장치를 제공한다.

Description

반도체 조립체의 홀 실링 방법 및 그 장치{Method for sealing cap-hole of Semiconductor Assembly and Apparatus therefor}
본 발명은 반도체 조립 시스템에 관한 것으로, 특히 반도체 조립체의 칩 패키지에 형성된 캡 홀(cap-hole)의 위치를 감지한 후 홀의 밀폐작업(sealing)을 자동으로 수행하여 생산성을 보다 더 증대시킬 수 있는 반도체 조립체의 홀 실링 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 칩을 프레임상에 부착시켜 와이어 본딩을 실행한 후 캡을 프레임상의 몰드와 부착하여 칩을 조립한다. 이어, 칩 패키지 내부 공간을 반진공 상태로 만든 후 캡 상단에 형성된 홀을 밀폐시키는 실링 공정을 실행하게 된다.
도 1은 종래 기술에 의한 칩 패키지의 홀을 밀폐시키기 위한 장치이고, 도 2는 도 1의 작동 과정을 나타낸 것이다.
홀 밀폐 장치는 히터가 내장된 작업 테이블(1)과 에폭시 토출용 주사기(9)로 이루어지는 데, 작업 테이블(1)은 온도조절스위치(3)가 있어 테이블의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
상기와 같은 작업 테이블(1)을 작업에 필요한 일정 온도로 가열한다.
상기 작업 테이블(1)에 반도체가 조립된 프레임(5)을 안착시키고(S1), 대략 150℃에서 10분간 프레임을 가열시켜 칩 패키지(7)의 내부를 반진공 상태로 만든다(S2).
이어, 10분이 경과되면, 작업자는 육안으로 칩 패키지(7)의 캡 홀(7-1)을 확인(S3)한 후 주사기(9)를 이용하여 에폭시 실링액을 토출하여 홀(7-1)을 실링하게 된다(S4).
이와 같은 종래의 홀 실링 작업은 작업자가 일일이 육안으로 홀을 확인한 후 수작업으로 캡 홀을 직접 밀폐시켜야 했으므로, 생산성이 극히 저하됨과 아울러 작업 불량이 발생할 우려가 있었고, 열악한 작업 환경을 개선하기 위한 통풍 및 환기 장치를 별도로 설치해야 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 반도체 조립체의 칩 패키지 상에 형성된 캡 홀의 위치를 감지한 후 홀의 밀폐작업(sealing)을 자동으로 수행함으로써, 생산성을 보다 더 증대시킬 수 있는 반도체 조립체의 홀 실링 방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 칩 패키지의 캡 홀을 밀폐시키는 방식을 설명하기 위해 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 작동 과정을 나타낸 플로우챠트이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 조립체의 홀 실링 장치를 나타낸 도면이고,
도 4는 프레임의 세부 도면으로, 도 4a는 복수의 칩 패키지가 조립된 프레임이며, 도 4b는 칩 패키지의 단면도이고,
도 5는 도 4의 작동 과정을 나타낸 플로우챠트이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10: 프레임 16: 칩 패키지(캡)
17: 캡 홀 18: 가이드 홀
100: 작업 테이블 120: 홈부
130: 프레임 이동수단(가이드 핀) 140: 실링액 토출기
150,160: 상하/좌우 슬라이더(로봇) 170: 위치감지수단
180: 온도검출수단 190: 표시부
200: 시스템 컨트롤러
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방법은, 복수의 칩 패키지가 조립된 프레임을 작업 테이블로 이송시킨 후 미리 설정한 온도와 시간동안 가열하는 단계와, 상기 가열된 프레임을 소정의 작업 위치로 이동시킨 후 칩 패키지의 캡 홀의 위치를 감지 및 확인하는 단계와, 상기 확인된 캡 홀의 위치로 로봇을 구동하여 실링액 토출기를 이동시킨 후 캡 홀에 일정량의 실링액을 토출하는 단계와, 상기 프레임의 모든 칩 패키지의 캡 홀을 실링하였는지를 판단하는 단계, 및 상기 프레임의 홀 실링 작업이 완료되었으면, 프레임을 지정 위치로 이동시킨 후 미리 설정한 온도와 시간동안 프레임을 가열하여 실링액을 가경화시키는 단계를 구비한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 복수의 칩 패키지가 조립된 프레임이 안착되는 홈부와 상기 프레임을 일정 온도로 가열하기 위한 히터를 구비한 작업 테이블과, 상기 작업 테이블의 가열 온도를 검출하는 온도검출수단과, 상기 칩 패키지의 캡 홀의 위치를 감지하고 확인하기 위한 위치감지수단과, 상기 칩 패키지의 캡 홀에 일정량의 실링액을 분사하는 실링액 토출기와, 상기 위치감지수단 및 실링액 토출기를 해당 칩 패키지의 캡 홀의 위치로 이동시키는 구동수단, 및 상기 온도검출수단에서 출력되는 온도를 검출하여 프레임을 설정 온도에서 설정시간동안 가열시킨 후 위치감지수단에서 출력되는 캡 홀의 위치 확인 신호에 따라 구동수단을 제어하여 실링액 토출기를 해당 캡 홀의 위치로 이동시킴과 아울러 해당 캡 홀에 일정량의 실링액을 토출하도록 제어하는 시스템 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 조립체의 홀 실링 장치를 나타낸 것으로, 작업 테이블(100), 실링액 토출기(140), 로봇(150, 160) 및 시스템 컨트롤러(200)를 구비한다.
상기 작업 테이블(100)은 히터가 내장되어 있어 소정의 온도조절스위치(110)로 일정 온도를 설정하면 히터는 그 온도로 테이블(100)을 예열시키도록 구성되어 있고, 실링액 토출기(140)는 소정의 토출 제어신호에 따라 일정량의 실링액을 토출하도록 구성되어 있고, 로봇(150, 160)은 칩 패키지(16)의 위치확인 정보와 그 제어신호에 따라 일측면에 설치된 실링액 토출기(140)를 상하좌우로 정확하게 이동시키도록 구성되어 있고, 시스템 컨트롤러(200)는 칩 패키지(16)의 캡 홀의 위치를 확인하는 감지신호에 따라 로봇(150, 160)을 상하좌우로 이동시켜 실링액 토출기(140)를 캡 홀 상단으로 이동시킨 후 실링액을 토출시키도록 제어한다.
또한, 로봇(150, 160)은 실링액 토출기(140)를 수평 또는 수직 방향으로 이동시키는 상하/좌우 슬라이더(150/160) 및 그 구동모터와 함께 칩 패키지(16)의 캡 홀의 위치를 감지하는 위치감지수단(170)을 구비하고 있으며, 위치감지수단(170)은 기계적으로 캡 홀의 위치를 감지하는 인덱스 핀 또는 레이저를 이용한 센서 또는 카메라를 이용한 비전 시스템 중 정밀도와 설계 요구에 따라 택일하여 구현할 수 있다.
상기 작업 테이블(100)의 소정 위치에는 도 4a 및 4b와 같은 다수의 칩 패키지(16)가 조립된 프레임(10)을 안착시킬 수 있는 홈부(120)가 형성되어 있어, 칩이 조립된 프레임(10)을 그 홈(120)에 안착시키면 테이블(100)의 홈부(120) 하단에 설치된 프레임 이동수단(130)인 가이드 핀이 프레임(10)의 가이드 홀(18)에 삽입되어 테이블(100)의 소정의 위치로 프레임(10)을 안내한다.
이어, 로봇에 설치된 위치감지센서(170)로 칩 패키지(16)의 캡 상단에 형성된 홀(17)을 감지하고, 그 위치로 실링액 토출기(140)를 이동시켜 적정량의 에폭시 실링액을 분사하여 홀(17)을 밀폐시키게 된다.
아울러, 작업 테이블(100)의 예열 온도를 검출하기 위한 온도검출수단(180)을 더 구비하고, 시스템 컨트롤러(200)는 온도검출수단(180)에서 검출한 작업 테이블(100)의 온도에 따라 실링 작업을 진행시키거나 설정 온도를 벗어난 이상(異常) 온도가 검출될 경우 표시부(190)를 통해 경보신호를 출력할 수 있도록 구현한다.
도 4a는 복수의 칩 패키지가 조립된 프레임을 도시하였고, 도 4b는 칩 패키지의 단면을 도시하였다.
캡(16; cap)이 조립된 복수의 반도체 조립체와 가이드 홀(18)이 일렬로 배열되어 있으며, 각 반도체 조립체는 리드선(12)을 중심으로 상단 몰드(14)에 캡(16)이 씌워져 있고, 리드선(12)을 중심으로 하단 몰드(14)에 방열판(13)이 부착되어 있으며, 상기 방열판(13)의 상단 도금(19)상에 칩(11)이 안착되어 있고, 칩(11)과 리드선(12)이 와이어(15)로 본딩된 구조로 이루어져 있으며, 캡(16)의 일측 상단면에는 홀(17)이 형성되어 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 도 3의 작동 과정을 도시한 플로우챠트로, 먼저 작업 테이블(100)의 히터를 구동하여 테이블의 온도를 145℃ 내지 155℃의 온도로 예열(S11)한 상태에서 복수의 칩 패키지가 조립된 프레임(10)을 작업 테이블(100)로 이송하여 홈부(120)에 안착시킨다(S12).
상기 프레임(10)에 장착된 칩 패키지의 내부를 반진공 상태로 만들기 위하여 대략 145℃ 내지 155℃의 온도에서 소정의 시간동안 프레임(10)을 가열하여 칩 패키지의 내부에 있는 공기를 팽창시켜 외부로 빼낸다(S13).
이어, 시스템 컨트롤러(200)는 가열시간을 카운트하여 미리 설정한 시간인 10분 정도의 시간이 경과되면(S14), 프레임 이동수단(130)을 제어하여 가이드 핀을 프레임(10)의 가이드 홀(18)에 삽입시켜 프레임(10)을 다음 작업 위치로 이동시킨다(S15).
시스템 컨트롤러(200)는 위치감지수단(170)에서 출력된 신호에 따라 캡 홀(17)의 위치를 확인함(S16)과 동시에 그 위치로 로봇의 상하/좌우 슬라이더(150, 160)를 구동하여 실링액 토출기(140)를 캡 홀(17)상단으로 이동(S17)시킨 후 캡 홀(17)에 일정량의 에폭시 실링액을 토출하여 캡 홀을 밀폐한다(S18).
이와 같은 과정(S16∼S18)을 반복하여 동일 프레임의 복수의 칩 패키지를 연속적으로 실링한다.
아울러, 시스템 컨트롤러(200)는 내부 메모리에 미리 설정된 실링 횟수를 체크하거나 위치감지수단(170)을 통해 출력되는 신호를 체크하여 동일 프레임의 모든 캡 홀(17)의 실링 작업이 완료되었는지를 판단(S19)하여 프레임(10)의 모든 칩 패키지의 캡 홀(17)을 실링하였으면, 시스템 컨트롤러(200)는 프레임 이동수단(130)인 가이드 핀을 제어하여 프레임을 다음 지정 위치로 이동(S20)시킨 후 대략 145℃ 내지 155℃의 온도에서 10분동안 캡 홀(17)에 분사한 에폭시를 가경화시킨다(S21).
여기에서, 작업 테이블(100)의 온도가 145℃ 내지 155℃보다 낮을 경우에는 에폭시로 실링한 캡 홀(17)에 구멍이 생길 우려가 있으며, 145℃ 내지 155℃ 보다 높을 경우에는 캡(16)이 몰드(14)로부터 분리될 우려가 있으므로, 일정 온도를 지속적으로 유지하는 것이 중요하다. 물론, 작업 테이블의 온도를 검출하여 145℃ 내지 155℃에서 벗어날 경우 시스템 컨트롤러(200)는 표시부(190)를 통해 시각적으로 또는 청각적으로 경보한다.
상기에서 미리 설정한 시간이 경과되면, 시스템 컨트롤러(200)는 프레임 이동수단(130)인 가이드 핀을 제어하여 프레임(10)을 작업 테이블(100)에서 소정의 적재수단(미 도시)으로 이동시키고, 이후 가이드 핀(130)은 슬라이더로 인해 원위치로 되돌아가 다음 프레임을 지정 위치로 이동시킨다.
따라서, 작업 테이블(100)에서는 제 1 프레임의 실링액 가경화 공정과 제 2 프레임의 홀 실링 공정 및 제 3 프레임의 예열공정이 동시에 이루어지게 된다.
물론, 상기에서 언급한 바와 같이 프레임을 적재한 대기 장치와 실링액 가경화가 완료된 프레임을 적재하는 적재장치를 별도로 작업 테이블의 연장선상에 설치하여 완전 자동화를 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 복수의 칩 패키지가 조립된 프레임의 내부 공간을 반진공 상태로 만든 후 칩 패키지 상에 형성된 캡 홀의 위치를 감지하여 홀의 밀폐작업(Sealing)을 자동으로 수행함으로써, 생산성을 보다 향상시킬 뿐만 아니라 수작업을 제거하여 인건비를 줄임과 아울러 작업 에러를 대폭적으로 감소시킨 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 복수의 칩 패키지가 조립된 프레임을 작업 테이블로 이송시킨 후 미리 설정한 온도와 시간동안 가열하는 단계;
    상기 가열된 프레임을 소정의 작업 위치로 이동시킨 후 칩 패키지의 캡 홀의 위치를 감지 및 확인하는 단계;
    상기 확인된 캡 홀의 위치로 로봇을 구동하여 실링액 토출기를 이동시킨 후 캡 홀에 일정량의 실링액을 토출하는 단계;
    상기 프레임의 모든 칩 패키지의 캡 홀을 실링하였는지를 판단하는 단계; 및
    상기 프레임의 홀 실링 작업이 완료되었으면, 프레임을 지정 위치로 이동시킨 후 미리 설정한 온도와 시간동안 프레임을 가열하여 실링액을 가경화시키는 단계를 구비한 반도체 조립체의 홀 실링 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임의 홀 실링 작업을 완료하였는지를 판단하는 단계는, 미리 설정된 캡 홀의 실링 횟수를 체크하거나 또는 캡 홀의 위치를 감지 및 확인하는 세부 과정을 통해 판단하는 것을 특징으로 하는 반도체 조립체의 홀 실링 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임의 홀 실링 작업이 완료되지 않았으면, 상기 캡 홀의 위치를 확인하는 과정 및 실링액 토출기를 이동하는 과정을 반복하여 복수의 칩 패키지를 연속적으로 실링하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 조립체의 홀 실링 방법.
  4. 복수의 칩 패키지가 조립된 프레임이 안착되는 홈부와 상기 프레임을 일정 온도로 가열하기 위한 히터를 구비한 작업 테이블;
    상기 작업 테이블의 가열 온도를 검출하는 온도검출수단;
    상기 칩 패키지의 캡 홀의 위치를 감지하고 확인하기 위한 위치감지수단;
    상기 칩 패키지의 캡 홀에 일정량의 실링액을 분사하는 실링액 토출기;
    상기 위치감지수단 및 실링액 토출기를 해당 칩 패키지의 캡 홀의 위치로 이동시키는 구동수단; 및
    상기 온도검출수단에서 출력되는 온도를 검출하여 프레임을 설정 온도에서 설정시간동안 가열시킨 후 위치감지수단에서 출력되는 캡 홀의 위치 확인 신호에 따라 구동수단을 제어하여 실링액 토출기를 해당 캡 홀의 위치로 이동시킴과 아울러 해당 캡 홀에 일정량의 실링액을 토출하도록 제어하는 시스템 컨트롤러를 구비한 반도체 조립체의 홀 실링 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 작업 테이블의 홈부에는 프레임을 소정의 위치로 이동시키는 이동수단이 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 조립체의 홀 실링 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 위치감지수단은 인덱스 핀 또는 레이저 센서 또는 비전 수단 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 조립체의 홀 실링 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 구동수단은 실링액 토출기를 프레임의 진행 방향으로 수평 이동시키는 좌우 슬라이더, 실링액 토출기를 수직 이동시키는 상하 슬라이더 및 모터를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 조립체의 홀 실링 장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 시스템 컨트롤러는 온도검출수단에서 검출한 온도의 이상 여부를 표시하는 표시부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 조립체의 홀 실링 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101021798B1 (ko) * 2009-04-23 2011-03-15 에프씨산업 주식회사 염료감응식 태양전지용 실링장치 및 그 제어방법

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