KR20050094519A - 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배선 기판에 복수의 반도체 칩들이 실장되어 성형 수지에 의해 봉지된 패키지 반제품 스트립을 단위 패키지로 절단하기 위하여 고정시키는 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛으로서, 단위 패키지에 각각 대응되며 탑재 면의 중앙에 진공 구멍이 형성되어 있고 그 진공 구멍을 포함하는 중앙부가 소정 단차를 가지며 함몰되어 있으며 진공 구멍의 주변에서 그 진공 구멍과 연결되어 형성된 상부 홈이 형성되어 있고 하단 부에 끼움 결합용 돌기부를 갖는 복수의 진공 컵 패드들과; 끼움 결합용 돌기부가 끼움 결합되어 복수의 진공 컵 패드들을 단위 패키지 각각에 대응하여 고정시키는 베이스 판;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 일체형 흡착 고정판 구조를 패키지 크기별로 분리가 가능한 개별 흡착 컵 패드들을 갖는 구조로 변경하여 패키지를 구성하는 각 구성요소들의 열팽창률 차이에 따른 휨이 발생되더라도 단위 면적당 동일한 진공압력이 가해져 척 테이블 유닛에 고정이 확실하게 이루어질 수 있도록 하여 공정 진행이 원활하게 이루어질 수 있다. 이에 따라 자재의 휨에 기인한 진공 흡착 에러, 쉬프트 컷팅(shift cutting) 불량 등의 문제를 해결될 수 있다.

Description

반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛{Chuck table unit of sawing apparatus for manufacturing semiconductor chip package}

본 발명은 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 칩 패키지 제조 과정에서 배선 기판을 고정하는 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛에 관한 것이다.

반도체 집적회로 소자의 집적도가 증가하면서 점점 더 많은 수의 입출력 핀과 보다 효율적인 열 방출이 요구됨에 따라 입출력 단자가 면 배열된 BGA(Ball Grid Array) 형태의 패키지가 실용화되고 있다. 테이프 배선기판이나 인쇄회로기판 등의 회로기판을 사용하는 BGA 형태의 패키지는 일면 전체에 솔더 볼(solder ball)과 같은 외부접속단자가 배열될 수 있어서 입출력 핀 수의 증가에 대응할 수 있고 패키지 실장면적이 작아 그 활용도가 크며, 열 저항 및 전기적 특성이 우수하여 많이 사용되고 있다.

이와 같은 최근의 반도체 제품, 예컨대 FBGA 패키지, TBGA 패키지, XD 카드, BOC 패키지 등은 단위 배선 기판이 매트릭스(matrix) 배열되어 있는 스트립(strip) 상태로 칩 실장(chip mounting)과 와이어 본딩(wire bonding) 및 수지 성형과 소잉(sawing) 공정을 거쳐 제조된다. 회로 배선 및 볼 랜드(ball land)가 형성된 스트립 상태에서 배선 기판 상부에 에폭시 수지 재질의 접착제로 반도체 칩들이 각 패키지 영역에 부착되고, 볼 랜드와 그에 대응되는 본딩패드가 도전성 재질의 본딩 와이어(bonding wire)로 연결되며, 에폭시 성형 수지 등으로 복수의 패키지 영역 단위를 하나의 그룹으로 하여 수지 성형이 이루어진다. 수지 성형이 완료되면 배선 기판의 볼 랜드에 솔더 볼이 부착되고 리플로우(reflow) 공정을 거쳐 부착이 완료되며, 소잉 공정을 거쳐 그룹 성형된 패키지 그룹 성형물이 단위 패키지로 분리된다.

그런데, 이와 같은 패키지 제조 공정에서 반도체 칩과 접착제와 에폭시 성형 수지 및 배선 기판 등 패키지를 구성하는 각 구성 요소들이 서로 다른 열팽창률을 가지고 있고 칩 실장 공정과 수지 성형 공정을 비롯한 패키지 제조 공정에서 고온의 온도 조건이 인가되기 때문에 자재의 휨(warpage)이 발생하게 된다. 특히 생산성을 위하여 고온의 온도 조건을 짧은 시간 동안 인가하게 됨으로써 휨의 발생 확률 및 정도가 심해지고 있다. 그리고, 이러한 휨은 단위 패키지 별로 수지 성형하는 과정에서보다 그룹 수지 성형 과정에서 휨의 발생 정도가 심하게 나타나며, 그룹 성형물의 크기가 클수록, 패키지 구성 요소간의 열팽창률 차이가 클수록, 그리고 내부에 반도체 칩이 적층되는 수준이 클수록 발생 정도가 크게 나타난다. 휨이 발생되면 후속으로 진행되는 공정, 예컨대 솔더 볼 부착 공정이나 소잉 공정에서 반제품 상태의 패키지 제품을 종래 기술에 따른 척 테이블 유닛에 고정시키기 어려워 공정 진행에 문제가 발생된다.

도 1은 종래 기술에 따른 절단 장치의 척 테이블 유닛을 나타낸 개략 단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 절단 장치의 척 테이블 유닛에 패키지 반제품이 안착된 상태를 나타낸 개략 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 절단 장치의 척 테이블 유닛(110)은, 베이스 판(111)과 그 상부에 결합된 흡착 고정판(121)을 포함한다. 흡착 고정판(121)은 매트릭스(matrix) 배열된 복수의 지지패드(122)를 갖는다. 지지패드(122)의 중앙 부분에는 진공 구멍(123)이 형성되어 있고 그 진공 구멍(123)은 베이스 판(151)에 형성된 구멍(113)을 통하여 도시되지 않은 진공압력 인가수단과 연결된다. 베이스 판(111)으로는 금속 재질로 이루어진 것이 사용되며 보통 스틸(steel) 재질로 이루어진 것이 사용된다. 그리고, 흡착 고정판(121)은 보통 고무(rubber)와 같은 유연성을 갖는 재질로 이루어진 것이 사용되며 패키지 반제품 스트립(1)의 크기와 동일하게 설계 및 제작되며 일체형으로 단일 몰드(mold)된 것이다.

수지 성형이 완료된 소잉 대상의 패키지 반제품 스트립(1)이 척 테이블 유닛(110)으로 이송되어져 지지패드(122)에 위치 정렬되어 탑재되고, 지지패드(122)의 중앙 부분에 형성된 진공 구멍(123)을 통하여 진공압력이 인가되어 패키지 반제품스트립(33)이 흡착되어 수평 상태로 고정된다. 이 상태에서 척 테이블 유닛(110)의 상부에 설치된 도시되지 않은 절단 날에 의해 단위 패키지 영역의 경계선을 따라 절단되어 단위 패키지(2)로 분리된다.

이와 같은 종래 기술에 따른 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛은 일체형으로 이루어진 단일 몰드형 흡착 고정판이 자재를 진공압력으로 밀착시켜야 하기 때문에 자재(패키지 반제품 스트립)의 휨 정도를 수용할 수 있는 데에는 한계가 있었다. 즉, 자재의 휨 정도에 의해 진공 흡착 에러(error)가 발생되어 척 테이블 유닛이 자재를 흡착 고정판에 밀착시키지 못하거나 쉬프트 컷팅(shift cutting)과 같은 불량이 발생되는 등 진공 에러(vacuum error) 유발과 소잉 작업 불량 등의 문제점이 발생되었다. 더욱이 휨이 심한 경우 양산 작업이 불가능하였다.

따라서 본 발명의 목적은 각 구성요소들의 열팽창률 차이에 기인한 휨이 어느 정도 발생되더라도 진공 흡착 에러와 쉬프트 컷팅 불량 등의 문제를 해결할 수 있는 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛을 제공하는 데에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛은, 배선 기판에 복수의 반도체 칩들이 실장되어 성형 수지에 의해 봉지된 패키지 반제품 스트립을 단위 패키지로 절단하기 위하여 고정시키는 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛으로서, 단위 패키지에 각각 대응되며 탑재 면의 중앙에 진공 구멍이 형성되어 있고 그 진공 구멍을 포함하는 중앙부가 소정 단차를 가지며 함몰되어 있으며 진공 구멍의 주변에서 그 진공 구멍과 연결되어 형성된 상부 홈이 형성되어 있고 하단 부에 끼움 결합용 돌기부를 갖는 복수의 진공 컵 패드들과; 끼움 결합용 돌기부가 끼움 결합되어 복수의 진공 컵 패드들을 단위 패키지 각각에 대응하여 고정시키는 베이스 판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

각각의 진공 컵 패드는 베이스 판과의 결합 면으로부터 소정 깊이로 하부 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 진공 컵 패드들의 주변 부에 배선 기판을 고정 지지하는 캐리어 프레임을 지지하는 프레임 안착판이 결합되도록 하는 것이 바람직하다. 프레임 안착판은 MC 나일론 재질인 것이 적합하다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛에 대한 제 1실시 예를 나타낸 개략 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛에 대한 제 2실시 예를 나타낸 개략 단면도이다.

도 3에 도시된 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛(10)은, 배선 기판(3)에 복수의 반도체 칩들(4)이 실장되어 성형 수지(5)에 의해 봉지된 패키지 반제품 스트립(1)을 단위 패키지(2)로 절단하기 위하여 고정시키는 절단 장치의 척 테이블 유닛으로서, 복수의 진공 컵 패드들(vacuum cup pads; 21)과 베이스 판(11) 및 프레임 안착판(31)을 포함하여 구성된다. 보통 이와 같은 척 테이블 유닛(10)을 포함하는 절단 장치는 각각의 단위 패키지(2)로의 절단이 진행된 후에 양품과 불량품에 따른 분류 작업의 기능이 추가되어 절단/분류 장치(sawing/sorter)로 사용되기도 한다.

진공 컵 패드들(21)은 각각 중앙부에 진공압력이 인가되는 진공 구멍(22)이 수직으로 관통되어 형성되어 있으며, 단위 패키지(2)에 각각 일대일 대응되어 마련된다. 진공 구멍(22)은 도시되지 않은 진공압력 인가수단과 연결된다. 각각의 진공 컵 패드들(21)은 탑재 면이 단위 패키지(4)에 각각 대응되는 폭과 길이를 갖는다. 보통 단위 패키지(2)와 동일한 폭과 길이를 갖는 것이 바람직하다. 그리고, 진공 컵 패드들(21)은 패키지 크기 별로 제공된다.

진공 구멍(23)을 포함하는 중앙부는 상면으로부터 소정 단차를 가지며 함몰되어 있다. 보통 패키지 반제품 스트립(1)은 가장자리 부분이 배선 기판(3)에 대하여 솔더 볼(6)이 형성된 면 쪽으로 휘어지는 데 이와 같은 상태의 패키지 반제품 스트립(1)을 수용하기 위하여 중앙부가 함몰된다. 필요에 따라 중앙부가 함몰되지 않도록 구성할 수 있고 가장자리부가 함몰되는 형태로 구성할 수도 있다. 진공 구멍(23)의 주변에는 진공 구멍(23)과 연결되어 상부 홈(25)이 형성되어 있다. 진공 구멍(23)을 통한 진공압력이 상부 홈(25)을 통하여 상면에 전체적으로 전달되어 흡착이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

각각의 진공 컵 패드(21)는 하부에 끼움 결합용 돌기부(27)가 형성되어 있다. 이 끼움 결합용 돌기부(21)가 후술되는 베이스 판(11)에 결합되어 진공 컵 패드들(21)이 결합 고정된다. 그리고, 진공 컵 패드(121)는 베이스 판(111)과의 결합 면으로부터 소정 깊이로 하부 홈(29)이 형성되어 패키지 반제품 스트립(1)의 휨 정도가 크게 나타나는 가장자리 부분에 대한 흡착이 용이하게 이루어지도록 하고 있다.

베이스 판(11)은 평판 형태로서 단위 패키지(2)에 각각 대응되는 위치에 진공 컵 패드(21)의 끼움 결합용 돌기부(27)가 끼움 결합되며 진공압력의 인가를 위한 진공압력 공급구멍(12)이 형성되어 있다. 진공압력 공급구멍(12)의 내벽 면에 요철이 형성됨으로써 진공 컵 패드(21)의 끼움 결합용 돌기부(27)가 결합될 수 있다. 복수의 진공 컵 패드들(21)은 단위 패키지(2) 각각에 대응되는 위치에서 베이스 판(11)에 결합 고정될 수 있다.

프레임 안착판(31)은 배선 기판(3)을 고정 지지하는 SUS 재질의 캐리어 프레임이 지지될 수 있도록 베이스 판(11)의 상부 가장자리에 위치하며 진공 컵 패드들(21)의 가장자리에 위치하게 된다. 프레임 안착판(31)은 MC 나일론 계열의 재질로 이루어진다.

수지 성형이 완료된 패키지 반제품 스트립(1)의 자재를 진공 컵 패드(21) 위에 안착시켰을 때 휨이 어느 정도 발생된 자재에 대하여 개별 진공 컵 패드(21)의 응축력이 작용하면서 진공 형성이 용이하게 이루어지고 자재에 휨이 발생되더라도 단위 면적당 동일한 진공압력이 가해져 휨이 발생된 자재에 대한 흡착 고정이 용이하게 이루어진다.

도 4는 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛에 대한 제 2실시 예를 나타낸 개략 단면도이다.

도 4에 도시된 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛(50)의 경우 전술한 제 1실시 예와 달리 끼움결합 돌기부가 형성되지 않고 단순한 형태를 갖는다. 베이스 판(51)은 진공압력 공급구멍(52)의 상단 부분에 단차가 형성되고 진공 컵 패드(61)가 그 부분에 끼워져 결합된 구조이다. 나사나 볼트와 같은 별도의 고정부재를 사용할 수도 있다. 진공 컵 패드(61)들은 제 1실시 예와 마찬가지로 중앙부가 함몰되어 있으며 상부 가장자리 부분에 상부 홈(65)이 형성된 형태이다.

한편, 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛은 전술한 실시 예들에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술적 중심 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있음은 당업자라면 충분히 알 수 있을 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의한 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛에 따르면, 일체형 흡착 고정판 구조를 패키지 크기별로 분리가 가능한 개별 흡착 컵 패드들을 갖는 구조로 변경하여 패키지를 구성하는 각 구성요소들의 열팽창률 차이에 따른 휨이 발생되더라도 단위 면적당 동일한 진공압력이 가해져 척 테이블 유닛에 고정이 확실하게 이루어질 수 있도록 하여 공정 진행이 원활하게 이루어질 수 있다. 이에 따라 자재의 휨에 기인한 진공 흡착 에러, 쉬프트 컷팅(shift cutting) 불량 등의 문제를 해결될 수 있다. 따라서, 품질 불량이 방지될 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 절단 장치의 척 테이블 유닛을 나타낸 개략 단면도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 절단 장치의 척 테이블 유닛에 패키지 반제품이 안착된 상태를 나타낸 개략 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛에 대한 제 1실시 예를 나타낸 개략 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛에 대한 제 2실시 예를 나타낸 개략 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 패키지 반제품 스트립 2: 단위 패키지

3: 배선 기판 4: 반도체 칩

5: 성형 수지 6: 솔더 볼

10: 척 테이블 유닛 11: 베이스 판

12: 진공압력 공급구멍 21: 진공 컵 패드

23: 진공 구멍 25: 상부 홈

27: 끼움 결합 돌기부 29: 하부 홈

31: 프레임 안착판

Claims (4)

1. 배선 기판에 복수의 반도체 칩들이 실장되어 성형 수지에 의해 봉지된 패키지 반제품 스트립을 단위 패키지로 절단하기 위하여 고정시키는 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛으로서,

   단위 패키지에 각각 대응되며 탑재 면의 중앙에 진공 구멍이 형성되어 있고 그 진공 구멍을 포함하는 중앙부가 소정 단차를 가지며 함몰되어 있으며 상기 진공 구멍의 주변에서 상기 진공 구멍과 연결되어 형성된 상부 홈이 형성되어 있으며 하단 부에 끼움 결합용 돌기부를 갖는 복수의 진공 컵 패드들과;

   상기 끼움 결합용 돌기부가 끼움 결합되어 상기 복수의 진공 컵 패드들을 단위 패키지 각각에 대응하여 고정시키는 베이스 판;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛.
2. 제 1항에 있어서, 상기 진공 컵 패드는 상기 베이스 판과의 결합 면으로부터 소정 깊이로 하부 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛.
3. 제 1항에 있어서, 상기 진공 컵 패드들의 주변 부에 배선 기판을 고정 지지하는 캐리어 프레임을 지지하는 프레임 안착판이 결합된 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛.
4. 제 3항에 있어서, 상기 프레임 안착판은 MC 나일론 재질인 것을 특징으로 하는 반도체 칩 패키지 제조용 절단 장치의 척 테이블 유닛.