KR20020054855A - 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치 - Google Patents

반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 싱귤레이션 장치에 에어호스를 적용하여 펀칭부가 서브스트레이트로부터 패키지를 개별 유닛(unit)으로 절단함에 의해 발생되는 이물질을 제거할 수 있도록 하는 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 하부 마스터 다이(10)에 수직하게 고정되는 다수개의 가이드 포스트(20)와, 상기 하부 마스터 다이(10)에 위치하며 각 가이드 포스트(20) 사이에서 상부로 돌출되도록 고정된 하부 하우징(11)과, 상기 하부 하우징(11)의 상부에 고정된 써포트 다이(12)와, 상기 각 가이드 포스트(20)에 상하로 동작가능하도록 설치된 상부 마스터 다이(30)에 상기 하부 하우징(11)과 대응되게 고정되는 상부 하우징(31)과, 상기 하부 하우징(11)의 써포트 다이(12)와 대응되도록 고정되어 상기 써포트 다이(12)에 위치한 패키지(41)를 개별 단위로 절단하는 펀칭부(32)를 포함하는 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치에 있어서; 상기 상부 하우징(31)에 에어노즐(101)을 갖는 에어호스(100)가 적용되어 상기 써포트 다이(12)에 배치되는 패키지(41)를 개별 단위로 절단하면서 발생된 이물질(43)을 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치를 제공한다.

Description

반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치{singulation apparatus for process manufacturing semiconductor package}
본 발명은 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펀칭부가 서브스트레이트(substrate)로부터 패키지를 개별 유닛(unit)으로 절단함에 의해 발생되는 이물질을 제거할 수 있도록 하는 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
일반적으로 싱귤레이션(singulation) 장치는 서브스트레이트에 고정된 다수개의 몰딩된 패키지를 서브스트레이트로부터 절단하여 개별화 하는 장치이다.
이하, 종래의 싱귤레이션 장치에 관해 참조도면 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치를 개략적으로 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1의 써포트 다이의 상면에 이물질이 위치할 때에 패키지가 배치되어 펀칭부에 의해 패키지가 절단된 후 패키지 내부의 칩에 크랙이 발생되는 것을 나타낸 상태도이다.
도 1을 참조하면, 하부 마스터 다이(10)(bottom master die)에는 다수개의 가이드 포스트(20)(main guide post)가 하부 마스터 다이(10)에 수직하게 설치된다.
상기 하부 마스터 다이(10)의 상부에는 하부 하우징(11)이 고정되는데, 상기 하부 하우징(11)은 하부 마스터 다이(10)의 상면 외측부에 삽입되어 각각 고정되고, 상기 하부 하우징(11)의 상부에는 써포트 다이(12)가 고정된다.
또한, 상기 가이드 포스트(20)에는 상하로 동작가능하도록 상부 마스터 다이(30)(top master die)가 하부 마스터 다이(10)에 대향되도록 설치된다.
즉, 상부 마스터 다이(30)는 그 하면의 외측부에 가이드 포스트(20)가 삽입될 수 있도록 홀이 형성되어 가이드 포스트(20)에 체결되므로써 가이드 포스트(20)를 따라 안내에 되며 상하로 동작하게 된다.
상기 상부 마스터 다이(30)의 하부에는 상부 하우징(31)이 고정되고, 상기 상부 하우징(31)의 하부에는 상기 써포트 다이(12)에 대향되도록 펀칭부(32)가 설치된다.
도 2를 참조하면, 상기 써포트 다이(12)는 그 상단면에 커터부(12a)와 슬릿(12b)(slit)이 형성되는데, 상기 커터부(12a)는 두 개가 상면의 중심부에 대해 대칭되게 형성되며 2개의 커터부(12a) 사이에는 홈이 형성된다.
상기 각 커터부(12a)의 외측에 각각 오목하게 함몰된 슬릿(12b)이 각 커터부(12a)의 외측에 이웃하게 형성되므로, 써포트 다이(12)의 상면 중심부에 형성된 홈과 각 슬릿(12b)에 의해 커터부(12a)가 돌출되는 형상을 한다.
상기 써포트 다이(12)의 상부에는 써포트 다이(12)와 대응되도록 펀칭부(32)가 설치되고, 상기 펀칭부(32)는 패드(34)(pad)와 펀치(33)로 이루어진다.
상기 패드(34)는 그 하면의 외측이 돌출되어 2개의 가압부(34b)가 형성되고, 상기 2개의 가압부(34b)가 돌출됨에 의해 중심부에 패드홈(34a)이 형성된다.
또한, 상기 패드(34)의 각 가압부(34b)와 써포트 다이(12)의 커터부(12a)는 서로 대향하도록 형성되고, 각 가압부(34b)와 커터부(12a)의 수직한 외측면이 동일한 평면상에 위치하도록 형성된다.
이어, 상기 패드(34)의 외측면에는 상부 마스터 다이(30)의 동작방향과 평행하도록 다수개의 펀치(33)가 상하로 동작가능하도록 설치된다.
이와 같은 구조를 갖는 싱귤레이션 장치는 서브스트레이트로부터 최종적으로 완성된 마이크로 볼 그리드 어레이 패키지를 개별 유닛으로 절단하는데, 이 절단과정은 다음과 같다.
먼저, 마이크로 볼 그리드 어레이 패키지(41)가 고정된 서브스트레이트(40)는 이송장치(미도시)에 의해 써포트 다이(12)의 상면에 놓이게 된다.
상기 마이크로 볼 그리드 어레이 패키지(41)는 서브스트레이트(40)의 상부에 돌출된 부분이 몰딩(molding)되고, 그 하면은 몰딩되지 않고 다수개의 솔더볼(42)이 고정되어 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 패키지(41)가 써포트 다이(12)의 상면에 놓이게 될 때, 상기 패키지(41)의 몰딩된 부분이 상부로 향하고 그 하면이 써포트 다이(12)의상면과 접하게 된다.
이때, 상기 커터부(12a)의 상면에 패키지(41) 하면의 솔더볼(42)이 없는 외측부가 접하게 되고 중심홈에는 다수개의 미세한 솔더볼(42)이 위치하게 된다.
이는 패키지(41)를 개별 유닛으로 절단할 때 패키지(41)가 손상되지 않도록 하기 위해서이다.
이렇게 패키지(41)가 배치되면 상부 마스터 다이(30)가 하방으로 동작하고, 이에 고정된 펀칭부(32)가 패키지(41) 상면의 외측부에 접촉하게 된다.
즉, 상기 패드(34)의 외측에 돌출된 가압부(34b)가 상기 패키지(41)의 상면에 접촉하면서 패키지(41)를 고정하고, 상기 패드(34)의 가압부(34b)가 패드(34)를 고정시키면 패드(34)의 외측면에 상하로 동작가능하도록 설치된 펀치(33)가 하부로 내려와 상기 서브스트레이트(40)를 절단함에 의해 패키지(41)를 개별화시킨다.
즉, 상기 펀치(33)의 각 끝단부가 대응되는 각 커터부(12a)의 외측면과 교차하면서 각 슬릿(12b)에 삽입됨으로써 상기 서브스트레이트(40)를 절단하게 되는 것이다.
그러나, 이와 같은 구조를 갖는 반도체 제조공정용 싱귤레이션 장치는 다음과 같은 문제점을 안고 있다.
상기 펀치(33)와 커터부(12a)의 교차에 의해 서브스트레이트(40)가 절단될 때 발생되는 서브스트레이트(40)의 미세한 조각 또는 패키지(41)로부터 떨어진 솔더볼(42) 등이 상기 각 커터부(12a)의 상면에 남아있게 된다.
이어, 다음 패키지(41)를 커터부(12a) 상면에 놓고 다시 절단할 때, 도 2와같이 커터부(12a)의 상면에 놓인 이물질(43)에 의해 패키지(41)가 불안정하게 배치되므로 상기 패드(34)의 가압 및 각 커터의 가압에 의해 패키지(41)의 특정부에 하중이 집중되어 패키지(41)에 내장된 칩에 크랙(44)이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
이는 패키지(41)의 하면에 이물질(43)이 위치하여 패키지(41)의 하면과 커터부(12a)의 상면사이에 공간이 생기게 되면, 상기 패드(34)의 가압부가 패드(34) 상면의 외측부를 가압하는 동시에 펀치(33)의 끝단부가 패키지(41)의 외측을 가압하고, 이에 따라 패키지(41) 하면에 배치된 이물질(43)을 기준으로 패키지(41) 양측이 하방으로 가압되어 패키지(41)의 이물질(43)이 배치된 부분에 크랙(44)이 발생되게 된다.
또한, 이러한 패키지(41) 제조공정은 연속해서 진행되므로 커터부(12a) 상면에 이물질(43)이 배치된 상태에서 연속적으로 절단작업을 하게 되므로, 내부의 칩에 크랙(44)이 발생된 패키지(41)가 대량으로 발생되어 생산효율이 저감되는 문제점이 발생한다.
이러한 구조를 갖는 싱귤레이션 장치(1)에서 이물질(43)을 일정한 시간마다 제거해 준다고 하더라 이물질(43)을 제거하는 시간 동안에는 패키지(41)를 생산할 수 없게 되므로 작업공정의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 반도체 생산 공정에 있어서는 패키지(41)의 불량율을 낮추는 것이 관건인데 이와 같은 과정으로 패키지(41)가 생산된다면 패키지(41)의 불량율이 증가하여 생산단가가 증가되게 된다.
상술한 제반 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 싱귤레이션 장치의 구조를 개선하여 서브스트레이트를 절단하면서 패키지를 개별화하는 과정에서 발생되는 이물질을 제거하도록 하여 패키지의 손상을 방지하는 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 종래 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치를 개략적으로 나타낸 개략도.
도 2는 도 1의 써포트 다이의 상면에 이물질이 위치할 때에 패키지가 배치되어 펀칭부에 의해 패키지가 절단된 후 패키지 내부의 칩에 크랙이 발생된 것을 나타낸 상태도.
도 3은 본 발명의 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치를 개략적으로 나타낸 개략도.
도 4는 도 3의 에어호스로부터 에어가 분사되어 이물질을 제거하는 것을 나타낸 동작상태도.
* 도면의 주요 부분에 대한 번호의 설명 *
1 : 싱귤레이션 장치 10 : 하부 마스터 다이
11 : 하부 하우징 12 : 써포트 다이
12a : 커터부 12b : 슬릿
20 : 가이드 포스트 30 : 상부 마스터 다이
31 : 상부 하우징 32 : 펀칭부
33 : 펀치 34 : 패드
34a : 패드홈 34b : 가압부
40 : 서브스트레이트 41 : 패키지
42 : 솔더볼 43 : 이물질
44 : 크랙 100 : 에어호스
101 : 에어노즐
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하부 마스터 다이에 수직하게 고정되는 다수개의 가이드 포스트와, 상기 하부 마스터 다이에 위치하며 각 가이드 포스트 사이에서 상부로 돌출되도록 고정된 하부 하우징과, 상기 하부 하우징의 상부에 고정된 써포트 다이와, 상기 각 가이드 포스트에 상하로 동작가능하도록 설치된 상부 마스터 다이에 상기 하부 하우징과 대응되게 고정되는 상부 하우징과, 상기 하부 하우징의 써포트 다이와 대응되도록 고정되어 상기 써포트 다이에 위치한 패키지를 개별 단위로 절단하는 펀칭부를 포함하는 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치에 있어서; 상기 상부 하우징에 에어노즐을 갖는 에어호스가 적용되어 상기 써포트 다이에 배치되는 패키지를 개별 단위로 절단하면서 발생된 이물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치를 제공한다.
본 발명은 종래의 반도체 제조용 싱귤레이션 장치와 거의 동일한 구조를 가지므로, 동일한 구성에 관해서는 동일한 도번을 부여하고 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
이하, 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치에 관해 참조도면 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치에 관해 개략적으로 나타낸 개략도이고, 도 4는 도 3의 에어호스로부터 에어가 분사되어 이물질을 제거하는 것을 나타낸 동작상태도이다.
도 3을 참조하면, 상부 마스터 다이(30) 및 상부 하우징에 다수개의 에어호스(100)가 적용되는데, 각 에어호스(100)는 상부 마스터 다이(30) 및 상부 하우징(31)의 외측부나 내부에 장착될 수 있다.
이는 상부 마스터 다이(30)가 수직으로 고정된 각각의 가이드 포스트(20)의 안내에 의해 상하로 이동가능하도록 설치되므로 상기 상부 마스터 다이(30)의 운동에 따라 움직이도록 하기 위해서이다.
또한, 상부 마스터 다이(30)에 연결되는 외부측 에어호스(100) 부분은 상부 마스터 다이(30)의 운동에 따라 상하로 움직일 수 있도록 유연한(flexible) 호스를 사용하고, 상기 외측으로부터 공급되는 고압의 에어를 수용할 수 있도록 고압호스를 사용하는 것이 바람직하다.
이어, 상기 각 에어호스(100)의 끝단부에는 분사되는 에어의 일정한 압력이 유지되도록 에어노즐(101)이 고정된다.
이때, 상기 에어노즐(101)은 상부 하우징(31)의 하부에 고정된 펀칭부(32) 주위에 소정의 거리를 두도록 고정된다.
더욱이, 상기 펀칭부(32)와 에어노즐(101) 사이의 거리는 상기 펀칭부(32)의외측면에서 각각 5cm 정도 떨어지도록 설치되고, 에어노즐(101)의 각 끝단부가 써포트 다이(12)의 상면에 형성된 커터부(12a)의 상면을 향하도록 고정되는 것이 바람직하다.
이는 패키지(41)의 개별화 과정에서 발생된 미세한 이물질(43)들이 커터부(12a)의 상면에 위치되는 것을 방지하기 위해서이다.
이러한 구조를 갖는 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 이송장치(미도시)가 서브스트레이트(40)를 들어올려 써포트 다이(12)의 상면에 서브스트레이트(40)를 배치한다.
이때, 상기 서브스트레이트(40)에 고정된 패키지(41)는 써포트 다이(12)에 형성된 2개의 커터부(12a)에 배치되는데, 이때 패키지(41)의 하면에 고정된 솔더볼(42)이 없는 부분인 패키지(41) 하면의 외측부가 상기 각 커터부(12a)의 상면과 접하게 된다.
이어, 상기 상부 마스터 다이(30)의 하강으로 패드(34)의 가압부(34b)가 패키지(41) 상면의 외측부를 가압하여 패키지(41)를 고정한다.
이에 따라 펀치(33)가 하방으로 움직이면서 서브스트레이트(40)를 절단하고, 이 절단에 의해 미세한 이물질(43)이 발생하게 된다.
이러한 과정이 끝난 후 상기 이송장치가 패키지(41) 및 서브스트레이트(40)를 상부로 들리면서 외부로 옮긴다.
이어, 상기 상부 하우징(31)에 장착된 에어노즐(101)을 통해 에어호스(100)로부터 공급된 에어가 분사되면서 발생된 이물질(43)들이 각 커터부(12a)의 상부에서 제거되게 된다.
패키지(41)의 개별화가 완료된 서브스트레이트(40) 및 패키지(41)가 이송되고 다음의 서브스트레이트(40)가 상기 써포트 다이(12)에 배치되는 시간동안에 에어노즐(101)로부터 에어분사가 행해지고, 이 에어분사에 의해 커터부(12a) 상면에 위치한 이물질(43)이 제거된다.
즉, 서브스트레이트(40)가 매번 교체될 때마다 에어를 분사하여 커터부(12a) 상면에 이물질(43)이 위치하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 상기 패키지(41)가 균형을 이루며 안정되게 커터부(12a) 상면에 배치되므로 가압부(34b) 및 펀치(33)에 의한 가압에 의해 패키지(41) 내부의 칩에 크랙(44)이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 서브스트레이트(40)의 교체시간 동안에 상기 에어의 분사가 행해짐으로써 패키지(41) 생산이 효율적으로 행해질 수 있다.
결국, 패키지 생산의 거의 마지막 단계인 싱귤레이션 공정에서 불량율을 최소화시킴에 의해 패키지의 생산성 향상 및 생산단가를 저감시킬 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치는 패키지의 개별화 과정에서 발생되는 이물질들을 제거함에 의해 패키지의 칩크랙을 방지할 수 있다.
이에 따라, 패키지 생산의 최종단계인 싱귤레이션 공정에서 패키지의 불량율을 저감시킬 수 있으며 생산 단가를 상당히 낮출 수 있다.
또한, 패키지 생산의 최종단계에서 불량율을 상당히 저감시킴으로써 생산초기에 불량율을 낮추는 것에 비해 상당한 제품의 완성도를 가져올 수 있다.

Claims (2)

  1. 하부 마스터 다이에 수직하게 고정되는 다수개의 가이드 포스트와, 상기 하부 마스터 다이에 위치하며 각 가이드 포스트 사이에서 상부로 돌출되도록 고정된 하부 하우징과, 상기 하부 하우징의 상부에 고정된 써포트 다이와, 상기 각 가이드 포스트에 상하로 동작가능하도록 설치된 상부 마스터 다이에 상기 하부 하우징과 대응되게 고정되는 상부 하우징과, 상기 하부 하우징의 써포트 다이와 대응되도록 고정되어 써포트 다이에 위치한 패키지를 개별 단위로 절단하는 펀칭부를 포함하는 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치에 있어서,
    상기 상부 하우징에 에어노즐을 갖는 에어호스가 적용되어 상기 써포트 다이에 배치되는 패키지를 개별 단위로 절단하면서 발생된 이물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어노즐은 펀칭부의 주위에 배치되어 상기 써포트 다이의 상면에 에어를 분사하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조공정용 싱귤레이션 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100868662B1 (ko) * 2007-03-02 2008-11-13 에스티에스반도체통신 주식회사 엠.엘.에프（ｍｌｆ）형 반도체 패키지 및 그 제조방법

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