KR20030011931A - 다이부착 시 가열 기판용 기계적 클램퍼 - Google Patents

Abstract

다이접착공정 전 및 다이접착공정 시 가열 기판을 고정하기 위해 기판이 다이접착기의 가열기에 기계적으로 클램핑되어, 기판의 휨현상을 방지하는 장치가 제공된다. 실시예는 기판이 가열되고 다이접착되는 동안 가열기 상의 기판의 대향 외곽에지를 누르는 복수의 스프링 탑재 롤러를 갖는 클램프를 포함한다. 클램프는 가열기 상의 기판을 평평하게 누름으로써 기판의 휨현상을 최소화하고 기판이 이동되어 다이접착영역에서 떨어져 있도록 한다.

Description

다이부착 시 가열 기판용 기계적 클램퍼{MECHANICAL CLAMPER FOR HEATED SUBSTRATES AT DIE ATTACH}

종래의 반도체디바이스용 FBGA(fine-pitched ball grid array) 패키징은 BT (bismaleamide triazine) 수지와 같은 유기수지에 들어 있는 골드 트레이서(gold tracer)를 포함하는 평평하고 단단한 다층의 적층기판을 사용한다. 다이로 알려진 순수 반도체디바이스는 다이접착으로 알려진 공정에서 적층 다이구조(stacked die configuration)로 에폭시에 의해 기판에 부착된다. 와이어접착공정에서 다이와 기판간에 와이어가 부착되고, 다이는 몰딩(molding)에 의해 캡슐화된다. 솔더볼(sloder ball)이 기판의 내면 상의 접착패드에 부착되고 패키지 디바이스가 단일화되어 검사 및 마킹된다.

다이접착공정 시, 다이는 자동 픽업배치(pick-and-place) 다이접착 헤드에 의해 픽업되고 비교적 작은 압력(예를 들어, 약 150-200그램)을 사용하여 기판상에 정확하게 배치된다. 다이접착공정에서 기판은 약 100-175℃로 가열된다. 가열은 다이접착 전과 다이접착 시 다이접착머신의 베드(bed)의 가열기에 의해 수행된다.

그러나, 5mm정도의 너비와 190mm정도의 길이를 갖는 스트립으로 형성된 기판은 높은 다이접착온도에서 휘기 쉬워서 기판에 다이를 정확하게 위치시킬 수 없다. 다이의 부정확한 배치는 낮은 수율 및 생산비의 증가를 가져온다. 종래의 다이접착제는 진공을 사용하여 베드 및 가열기에 대고 기판을 고정하지만, 기판이 휘면 베드의 진공구멍에서 기판이 이탈된다. 따라서, 기판을 고정하기 위해 진공을 사용하는 것은 기판의 휨현상을 방지하는데 효과적이지 못하다.

기판의 휨현상 없이 얇은 기판 패키지를 조립함으로써 제조비용을 줄이고 생산량을 증가시키는 다이접착장치가 필요하다.

본 발명은 반도체다이 부착공정 시 기판을 클램핑(clamping)하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 얇은 적층기판에 반도체디바이스를 다이접착(die bonding)하는데 특히 적용된다.

첨부된 도면을 참조한다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 의한 장치의 평면도이다.

도 1b는 본 발명의 실시예에 의한 장치의 측면도이다.

본 발명의 이점은 다이접착 전 및 다이접착 시 기판의 휨현상을 방지하는 다이접착장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가적인 이점 및 다른 특성은 다음의 설명에서 개시될 것이며 다음의 검토로부터 당업자에게 명백할 것이며 본 발명의 실시로부터 알 수 있다. 본 발명의 이점은 청구범위에서 특히 지적하는 바와 같이 실현 및 달성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 전술한 이점 및 다른 이점은 평평한 기판을 프로세싱머신의 베드에 클램핑하는 클램프에 의해 부분적으로 달성된다. 이 클램프는 클램프 본체와, 상기 기판의 한 쌍의 대향 외곽에지를 접촉시키고 상기 기판이 상기 베드에 클램핑될 때 상기 베드의 길이축을 따라 상기 기판이 이동되도록 하는 복수의 롤러와, 상기 클램프 본체에 부착되고 상기 롤러 중 하나에 부착되어 상기 기판의 휨현상을 방지하기 위해 상기 기판에 맞닿은 상기 롤러를 압착하는 복수의 탄성 핑거를 포함한다.

본 발명의 부가적인 이점은 다음의 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 다음의 설명에서는 본 발명을 실시하는데 고려된 최적의 실시예만을 가지고 본 발명의 바람직한 실시예가 설명될 것이다. 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 다른 실시예를 가질 수 있으며, 그 다양한 상세는 본 발명을 벗어나지 않고 다양한 관점에서 수정가능하다. 따라서, 도면 및 설명은 본질상 설명을 위한 것이며 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다.

비교적 얇은 적층기판(예를 들어, 유기 FBGA 기판)에 다이를 접착시키는 종래 방법은 다이접착공정 전 및 다이접착공정 시 기판이 가열될 때 기판의 휨현상이 일어나 다이위치가 부정확하게 되어 디바이스의 제조비용이 증가하고 제조수율이 감소하게 된다. 본 발명은 종래 패키지 조립공정에서 발생되는 이러한 문제를 해결한다.

본 발명의 방법에 의하면, 기판은 기계적으로 다이접착기의 가열기에 클램핑되어 다이접착공정 전 및 다이접착공정 시 가열된 기판을 고정하여 기판의 휨현상을 방지한다. 본 발명의 제 1실시예에서, 복수의 스프링 탑재 롤러를 포함하는 클램프가 제공되는데 이것은 기판이 가열되고 다이가 접착되는 동안 가열기 상의 기판의 대향 외곽에지를 누른다. 클램프는 가열기 상의 기판을 평평하게 누름으로써 기판의 휨현상을 최소화하고 기판이 다이접착영역으로 이동되도록 한다.

본 발명의 실시예에 의한 다이접착장치는 도 1a-1b에 도시되어 있다. 다이접착장치(100)는 FBGA 패키지용 유기수지(예를 들어, BT 수지)로 구성된 적층기판 등의 기판(S)을 지지하는 베드(105)를 포함한다. 기판(S)은 다이가 부착되는 지점 들의 어레이를 포함한다. 그 지점들은 도 1a에서 그물빗금으로 표시되어 있다. 베드(105)는 기판(S)을 다이접착온도 예를 들어 100-175℃로 연속 가열하는 전기저항히터와 같은 종래 가열기(110)를 포함한다. 기판(S)은 베드(105)의 길이축을 따라 화살표 A방향으로 종래의 인덱싱 메커니즘(도시하지 않음)의 인덱스 클램프(155)를 사용하여 예열이 되는 베드입력부(105a)에서 다이접착부(105b)로 이동된다. 다이접착부(105b)에서는 반도체디바이스(도시하지 않음)가 다이접착헤드(150)에 의해 다이접착되며, 반도체디바이스의 부착 후에 출력부(105c)로 이동된다.

다이접착기(100)는 기판(S)이 가열기(110)에 의해 가열될 때 기판(S)의 휨현상을 방지하기 위해 기판(S)을 베드(105)에 클램핑하는 클램프(115)를 또한 포함한다. 클램프(115)는 도 1a 및 1b에서 한 쌍의 브랜치(120, 125)로서 도시된 클램프 본체를 포함한다. 한 쌍의 브랜치는 기판(S) 위에 기판(S) 너비를 가로질러 연장되어 있고 강철과 같은 금속으로 되어 있다. 브랜치(120, 125)는 볼트(B1)에 의해 베드(105)에 고정 부착되어 있다. 스프링 강철의 스트립와 같은 탄성핑거(130, 135)는 볼트(B2)에 의해 브랜치(120, 125)에 부착된다. 볼베어링 롤러와 같은 롤러(140)는 블록(145) 및 볼트(B3)를 통해 핑거(130, 135)의 단부에 부착된다. 롤러(140)는 기판(S)의 에지에 접촉하고 기판(S)이 베드(105)의 길이축을 따라 인덱스 클램프(155)에 의해 이동되고, 핑거(130, 135)는 기판(S)에 맞닿는 롤러(140)가 기판(S)의 휨현상을 방지하도록 한다. 2개의 롤러(140)는 베드(105)의 입력부(105a)에 인접하는 브랜치(120)에 의해 유지된다. 반도체디바이스가 기판(S)에 접착된 후 기판(S)이 뒤틀리지 않고 브랜치(125)에 접촉하지 않도록 4개의 롤러(140)는 베드(105)의 출력부(105c)에 인접하는 브랜치(125)에 의해 유지된다. 다시 말해서, 브랜치(125)의 4개의 롤러(140)는 접착된 반도체디바이스와 클램프 본체의 브랜치(125)간에 틈(clearance)을 유지한다.

다이접착기(100)는 또한 베드(105)에 진공통로(160)를 갖는 종래의 진공시스템을 포함한다. 클램프(115)는 기판(S)이 휨현상 없이 가열기(110)에 평평하게 유지되도록 하여 진공시스템이 다이접착 시 기판(S)을 단단히 유지시키도록 할 수 있다.

본 발명은 반도체 다이가 접착 시 기판(S)에 정확히 배치되도록 할 수 있다. 정확한 다이배치는 특히 적층 다이 패키지 구조의 조립에서 이점이 있다. 적층 다이 패키지 구조에서는 하부 다이가 기판(S)에 접착되고 상부 다이가 하부 다이에 접착되어 와이어 접착이 다이에서 기판으로 형성된다. 종래 기술에서는, 기판에 대한 부정확한 다이배치에 때문에, 하부 및 상부 다이(그들의 상면의 두 대향 에지 상에 와이어 접착 패드를 갖는다)가 90도 떨어진 방향으로 적층되어야 한다. 따라서, 와이어접착은 다이 적층의 4면에 부착되어야 한다. 기판 내의 트레이서가 상호 접촉하지 않도록 경로가 지정될 필요가 있기 때문에 4층 배선을 갖는 기판이 필요하다. 본 발명의 정확한 다이배치는 두 다이가 상호간의 상면에 동일한 방향으로 적층되도록 하므로, 와어어접착은 단지 다이 적층의 두 면에만 부착되어야 함을 요하므로 단지 2층 배선만을 갖는 단순하고 비용이 절감된 기판의 사용을 가능하게 한다.

본 발명은 가열된 기판의 휨현상을 방지하고자 하는 다양한 종류의 반도체 패키지 제작에 적용될 수 있다.

본 발명은 종래재료, 방법 및 장비를 사용하여 실시할 수 있다. 따라서, 그러한 재료, 장비 및 방법은 여기서 상세히 설명하지 않는다. 전술에서, 본 발명의 완전한 이해를 위해 특정 재료, 구조, 화학물질, 공정 등 여러 특정 상세가 개시되었다. 그러나, 본 발명은 개시된 특정 상세에 한정되지 않고 실시될 수 있다는 것을 알아야 한다. 다른 경우에서, 본 발명이 필요없이 모호하게 되지 않도록 하기 위해 주지의 처리구조는 상세히 설명되지 않았다.

본 명세서에서 단지 본 발명의 바람직한 실시예와 그 다양성의 몇 예가 도시 및 설명되고 있지만, 본 발명은 여러 다양한 결합 및 환경에서 사용할 수 있으며 여기서 표현된 발명의 기술사상의 범위 내에서 변경 및 수정이 가능하다는 것을 알아야 한다.

Claims (19)

1. 평평한 기판을 프로세싱머신의 베드에 클램핑하는 클램프에 있어서,

   클램프 본체와,

   상기 기판의 한 쌍의 대향 외곽에지를 접촉시키고 상기 기판이 상기 베드에 클램핑될 때 상기 베드의 길이축을 따라 상기 기판이 이동되도록 하는 복수의 롤러와,

   상기 클램프 본체에 부착되고 상기 롤러 중 하나에 부착되어 상기 기판의 휨현상을 방지하기 위해 상기 기판에 맞닿은 상기 롤러를 압착하는 복수의 탄성 핑거를 포함하는 것을 특징으로 하는 클램프.
2. 제 1항에 있어서, 상기 베드는 상기 기판을 가열하는 가열기를 포함하고, 상기 핑거는 상기 기판이 가열될 때 상기 기판의 휨현상을 방지하기 위해 상기 기판에 맞닿은 상기 롤러를 압착하는 것을 특징으로 하는 클램프.
3. 제 2항에 있어서, 상기 기판은 유기물질로 구성되고, 상기 가열기는 100-175℃로 상기 기판을 가열하는 것을 특징으로 하는 클램프.
4. 제 1항에 있어서, 상기 롤러는 볼베어링인 것을 특징으로 하는 클램프.
5. 제 1항에 있어서, 상기 핑거는 스프링 강철인 것을 특징으로 하는 클램프.
6. 제 1항에 있어서, 상기 클램프 본체는 복수의 브랜치를 포함하고 적어도 두 개의 브랜치가 각 브랜치에 부착되는 것을 특징으로 하는 클램프.
7. 제 6항에 있어서, 상기 클램프 본체는 베드에 고정 부착되고 상기 브랜치는 상기 기판 위에 상기 기판의 너비를 가로질러 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 클램프.
8. 제 7항에 있어서, 상기 복수의 롤러는 6개의 롤러를 포함하고, 상기 롤러 중 2개는 상기 브랜치 중 제 1브랜치와 관련되고, 상기 롤러 중 4개는 상기 브랜치 중 제 2브랜치와 관련된 것을 특징으로 하는 클램프.
9. 제 8항에 있어서, 상기 기판은 상기 기판의 입력부에서 상기 기판의 출력부로 이동되고, 상기 제 1브랜치는 상기 입력부에 인접하고, 상기 제 2브랜치는 상기 출력부에 인접하는 것을 특징으로 하는 클램프.
10. 반도체디바이스를 평평한 기판에 다이접착하는 장치에 있어서,

    상기 기판을 지지하는 베드와,

    상기 기판을 가열하는 상기 베드 내의 가열기와,

    상기 기판이 상기 가열기에 의해 가열될 때 상기 기판의 휨현상을 방지하기 위해 상기 베드에 상기 기판을 클램프하는 클램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 10항에 있어서, 상기 기판은 유기물질로 구성되고 상기 가열기는 상기 기판을 100-175℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 10항에 있어서, 상기 기판을 상기 베드에 유지하는 진공시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 10항에 있어서, 상기 클램프는

    클램프 본체와,

    상기 기판의 대향 외곽에지의 한 쌍을 접촉하고 상기 기판이 상기 베드에 클램핑될 때 상기 베드의 길이축을 따라 상기 기판이 이동되도록 하는 복수의 롤러와,

    상기 클램프 본체에 부착되고 상기 롤러 중 하나에 부착되어 상기 기판의 휨현상을 방지하기 위해 상기 기판에 맞닿은 상기 롤러를 압착하는 복수의 탄성 핑거를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 13항에 있어서, 상기 롤러는 볼베어링인 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제 13항에 있어서, 상기 핑거는 스프링 강철인 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제 13항에 있어서, 상기 클램프 본체는 상기 기판 위에 상기 기판의 너비를 가로질러 연장되는 복수의 브랜치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제 16항에 있어서, 상기 롤러 중 적어도 두 개는 각 브랜치와 관련된 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제 16항에 있어서, 상기 베드는 입력부, 다이접착부 및 출력부를 포함하고, 상기 장치는 상기 반도체디바이스를 상기 기판에 부착하는 상기 다이접착부에 위치하는 다이접착헤드를 더 포함하고,

    상기 기판은 상기 반도체디바이스의 부착을 위해 상기 베드의 상기 입력부에서 상기 베드의 상기 다이접착부로 이동되고, 상기 반도체디바이스가 상기 기판에 부착된 후 상기 다이접착부에서 상기 베드의 상기 출력부로 이동되고,

    상기 클램프 본체의 제 1브랜치는 상기 입력부에 인접하고, 상기 클램프 본체의 제 2브랜치는 상기 출력부에 인접하고,

    상기 복수의 롤러의 한 부분은 상기 반도체디바이스와 상기 클램프 본체 사이에 틈을 유지하도록 상기 클램프 본체의 제 2브랜치에 부착되는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제 18항에 있어서, 상기 롤러 중 2개는 상기 제 1브랜치와 관련되고, 상기 롤러 중 4개는 상기 제 2브랜치와 관련되는 것을 특징으로 하는 장치.