KR20050095101A - Apparatus of picking up thin chips in die attach process - Google Patents
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Abstract
다이 부착(die attach) 공정에서 얇은 두께의 칩(chip)을 픽업(pick up)하는 픽업 장치를 제시한다. 본 발명에 따르면, 얇은 두께의 반도체 칩을 픽업(pick up)하기 위한 흡착력을 제공할 흡입홀(suction hole)들을 흡착면 전체 영역에 걸쳐 다수 개 가지는 흡착 패드(pad), 흡착 패드를 지지하는 패드 지지부, 및 패드 지지부가 부착되어 흡입홀로 진공 흡착력을 전달할 통로를 내부에 가지는 홀더(holder)를 포함하여 구성되는 칩 픽업 장치를 제시한다. A pickup device for picking up a thin chip in a die attach process is provided. According to the present invention, a suction pad having a plurality of suction holes to provide a suction force for picking up a thin semiconductor chip over the entire suction surface, and a pad for supporting the suction pad The present invention provides a chip pick-up device including a support and a holder attached therein, the holder having a passage therein for transferring a vacuum suction force to the suction hole.
Description
본 발명은 반도체 조립 공정에 사용되는 픽업(pick up) 장치에 관한 것으로, 특히, 다이 부착(die attach) 공정에서 얇은 두께의 칩(thin chip)을 픽업하는 픽업 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pick up apparatus used in a semiconductor assembly process, and more particularly, to a pick up apparatus for picking up thin chips in a die attach process.
반도체 소자를 패키징(packing)하는 반도체 조립 공정 중에 다이 부착 공정이 있다. 다이 부착 공정은, 웨이퍼(wafer)에서 개개 별로 분리되어 있는 칩(또는 다이)을 리드 프레임(lead frame) 또는 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)에 안착시키는 공정을 의미한다. 이러한 다이 부착 공정은 웨이퍼 상에 그룹(group)되어 있던 칩들을 개별로 분리하는 첫 단계이다. 이후에, 후 공정에서 금선을 연결하여 완제품을 만들기 위한 전단계 공정이다. There is a die attach process in the semiconductor assembly process of packaging a semiconductor element. The die attach process refers to a process of seating chips (or dies) separated from each other on a wafer on a lead frame or a printed circuit board (PCB). This die attach process is the first step to separate the chips that were grouped on the wafer. Subsequently, it is a preliminary step for making the finished product by connecting the gold wire in the post process.
다이 부착을 하기 위해서는 우선적으로 테이프(tape) 상에 웨이퍼를 고정한 후, 칩이 개개로 웨이퍼로부터 분리되도록 다이아몬드 칼날(diamond cutter)을 이용하여 웨이퍼를 절단한다. 이후 칩(또는 다이)을 하나 하나씩 픽업하여 리드 프레임(또는 PCB) 상에 도포되어 있는 접착재 상에 부착하게 된다. 이때, 칩을 웨이퍼 상에서 이탈시켜 가져오는 픽업 과정은 픽업 장치를 이용하여 수행된다. 따라서, 픽업 장치의 역할이 중요하다. For die attach, the wafer is first fixed on a tape, and then the wafer is cut using a diamond cutter so that the chips are separated from the wafer individually. Then, the chips (or dies) are picked up one by one and attached to the adhesive material applied on the lead frame (or PCB). At this time, the pick-up process of bringing the chip off the wafer is performed using the pick-up apparatus. Therefore, the role of the pickup device is important.
현재, 칩은 종래의 칩의 두께가 대략 300㎛ 정도로 상당히 두꺼웠던 데 비해 매우 얇은 대략 30㎛ 정도 두께로 그 두께가 얇아지고 있는 추세이다. 실질적으로 현재의 칩의 두께는 종래의 칩의 두께에 비해 절반 또는 그 이상으로 얇아지고 있다. 그런데, 칩의 두께가 얇아짐에 따라, 칩이 픽업될 때 칩이 휘어져, 이러한 칩의 휨(warpage)에 따른 손상 또는 불융착 불량, 순간 정지성 손실(loss)이 증대될 수 있다. At present, the thickness of the chip is about 30 μm, which is very thin, whereas the thickness of the conventional chip is about 300 μm. Substantially, the thickness of the current chip is becoming thinner by half or more than the thickness of the conventional chip. However, as the thickness of the chip becomes thinner, the chip may bend when the chip is picked up, and damage or non-fusion failure due to warpage of the chip, and an instantaneous stoppage loss may be increased.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 칩 픽업 장치를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 1A to 1C are diagrams schematically illustrating a conventional chip pick-up apparatus.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 칩 픽업 장치는 홀더(holder:10) 내에 진공(vacuum)을 부가하는 통로(13)가 구비되고, 이러한 홀더(10) 아래에 칩(20)의 흡착을 위한 흡착 패드(15)가 부착된 형태로 구성된다. 진공 통로(13)를 통해 전달된 진공 흡입력에 의해서 흡착 패드(15)에 테이프(30) 등에 올려져 있는 반도체 칩(20)이 픽업되게 된다. 이러한 테이프(30)는 웨이퍼로부터 반도체 칩(20)이 절단되어 분리될 때, 웨이퍼에 부착된 테이프이다. 1A and 1B, a conventional chip pick-up apparatus is provided with a passage 13 for adding a vacuum in a holder: 10, and adsorption of the chip 20 under the holder 10 is provided. Adsorption pad 15 for the configuration is attached. The semiconductor chip 20 mounted on the tape 30 or the like is picked up by the suction pad 15 by the vacuum suction force transmitted through the vacuum passage 13. This tape 30 is a tape attached to the wafer when the semiconductor chip 20 is cut and separated from the wafer.
종래의 칩 픽업 장치는 이러한 흡착 패드(15) 네 개가 도 1a에 제시된 바와 같이 흡착면의 네 모서리 부위에 각각 배치되고 있다. 이에 따라, 사각형 형태의 칩(20)을 안정적으로 흡착하여 픽업하도록 유도하고 있다. 그런데, 칩(20)이 대략 300㎛의 상대적으로 두꺼운 두께일 때에는 이러한 픽업 과정에 큰 문제가 발생되지 않으나, 칩(20)의 두께가 매우 얇아질 경우 이러한 픽업 과정에 문제가 발생될 수 있다. 현재, 다중 칩 패키지(MCP: Multi Chip Package) 등의 도입에 따라 칩의 두께가 매우 얇아지고 있는 추세이므로, 이러한 종래의 칩 픽업 장치로 칩 픽업할 때 문제가 발생될 수 있다. In the conventional chip pick-up apparatus, four such suction pads 15 are disposed at four corner portions of the suction surface, as shown in FIG. 1A. As a result, the rectangular chip 20 is stably attracted and induced to pick up. By the way, when the chip 20 is a relatively thick thickness of approximately 300㎛ does not cause a big problem in this pickup process, if the thickness of the chip 20 is very thin may cause a problem in this pickup process. Currently, since the thickness of the chip is becoming very thin with the introduction of a multi chip package (MCP), a problem may occur when the chip is picked up by the conventional chip pick-up apparatus.
도 1c를 참조하면, 상대적으로 매우 얇은 칩(21)의 경우, 그 두께가 종래의 두꺼운 두께의 칩(도 1b의 20)에 비해 절반 또는 그 이상 얇게 형성되고 있다. 예를 들어, 얇은 칩(21)은 그 두께가 대략 30㎛ 정도에 불과할 수 있다. Referring to FIG. 1C, in the case of a relatively very thin chip 21, the thickness thereof is formed to be half or more thinner than the conventional thick chip 20 (FIG. 1B). For example, the thin chip 21 may have a thickness of only about 30 μm.
이러한 얇은 칩(21)을 종래의 픽업 장치를 이용하여 픽업할 경우, 칩(21) 영역의 일부분에서만 부분 흡착되고, 칩(21)의 가운데 부분 등에 흡착 패드(21)가 존재하지 않아, 칩(21)의 가운데 부분 등이 지지되지 않게 된다. 이에 따라, 흡착 패드(21)에 흡착되므로 흡착면 전체에 걸쳐 진공 흡착되지 못하고 특정 부위에만 부분적으로 흡착된 칩(21)은 흡착되지 못한 부분이 휘는 현상이 발생하게 된다. In the case of picking up such a thin chip 21 using a conventional pick-up apparatus, only a portion of the chip 21 region is partially adsorbed, and a suction pad 21 does not exist in the center portion of the chip 21. The center part of the back 21) is not supported. As a result, the adsorption of the adsorption pad 21 causes the phenomenon in which the portion of the chip 21 which is partially adsorbed only to a specific portion and cannot be vacuum adsorbed on the entire adsorption surface is bent.
이러한 칩(21)의 휨 현상이 발생하면, 이러한 휨에 의해 칩(21)이 손상될 수 있다. 또는 칩(21)이 흡착 패드(15)에 불안정하게 흡착되게 될 수 있어 픽업 상태가 매우 불안정해지게 된다. 또한, 이와 같은 픽업된 칩(21)은 후속되는 공정에서 리드 프레임 또는 PCB 상에 융착되게 되는 데, 이러한 칩(21)이 휜 상태에서는 칩(21)의 융착 과정에서 칩(21)이 리드 프레임 또는 PCB 상에 제대로 융착되지 못하는 융착 불량을 발생시키게 된다. 또한, 칩(21)이 휜 상태에서 리드 프레임 또는 PCB 등에 부착될 경우, 리드 프레임 또는 PCB가 들뜨는 들뜸 현상이 발생할 수 있다. When the warpage phenomenon of the chip 21 occurs, the chip 21 may be damaged by the warpage. Alternatively, the chip 21 may be unstablely adsorbed by the adsorption pad 15, and thus the pick-up state becomes very unstable. In addition, the picked-up chip 21 is fused on the lead frame or the PCB in a subsequent process. In the state in which the chip 21 is chopped, the chip 21 in the fusion process of the chip 21 is the lead frame. Or it may cause a fusion failure that is not properly welded on the PCB. In addition, when the chip 21 is attached to the lead frame or the PCB in the pinned state, lifting of the lead frame or the PCB may occur.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 반도체 소자를 조립하는 공정 중 다이 부착 과정에서 얇은 두께의 칩을 안정적으로 픽업할 수 있는 픽업 장치를 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a pickup apparatus capable of stably picking up a chip having a thin thickness during a die attaching step in a process of assembling a semiconductor device.
상기의 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 얇은 두께의 반도체 칩, 상기 반도체 칩을 픽업(pick up)하기 위한 흡착력을 제공할 흡입홀(suction hole)들을 흡착면 전체 영역에 걸쳐 다수 개 가지는 흡착 패드, 상기 흡착 패드를 지지하는 패드 지지부, 및 상기 패드 지지부가 부착되어 상기 흡입홀로 진공 흡착력을 전달할 통로를 내부에 가지는 홀더(holder)를 포함하여 구성되는 칩 픽업 장치를 제시한다. One aspect of the present invention for achieving the above technical problem, a thin thickness of the semiconductor chip, a plurality of suction holes (suction holes) to provide a suction force for picking up the semiconductor chip over the entire area of the suction surface The present invention provides a chip pick-up apparatus including a suction pad, a pad support for supporting the suction pad, and a holder to which the pad support is attached and having a passage therein for transferring a vacuum suction force to the suction hole.
상기 흡입홀들은 상기 흡착 패드의 흡착면 중심부와 상기 중심부를 둘러싸는 동심원들 상에 배열되게 형성된 것일 수 있다. The suction holes may be formed to be arranged on the suction surface center of the suction pad and concentric circles surrounding the center.
상기 흡착 패드는 어느 하나의 상기 동심원 상의 흡입홀들의 배열과 이웃하는 상기 흡입홀들의 배열 사이의 상기 흡착면에 형성된 홈을 더 포함하여 구성된 것일 수 있다. The suction pad may further include a groove formed in the suction surface between the array of suction holes on any one of the concentric circles and the array of suction holes adjacent to each other.
본 발명에 따르면, 반도체 소자를 조립하는 공정 중 다이 부착 과정에서 얇은 두께의 칩을 안정적으로 픽업할 수 있다. According to the present invention, a chip of a thin thickness can be stably picked up during a die attaching process during a process of assembling a semiconductor device.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안되며, 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below, and should be understood by those skilled in the art. It is preferred that the present invention be interpreted as being provided to more fully explain the present invention.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 얇은 두께의 칩을 픽업하는 픽업 장치를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 2A to 2C are schematic views illustrating a pickup apparatus for picking up a chip having a thin thickness according to an embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명이 실시예에 따른 칩 픽업 장치는 진공 흡착을 이용하여 얇은 두께의 반도체 칩(200)을 픽업하도록 구성되되, 흡착면(3h 2b의 140)에 다수의 흡착을 위한 흡입홀(suction hole:141)들을 분포시키는 바를 제시한다. 2A to 2C, the chip pick-up apparatus according to the embodiment of the present invention is configured to pick up the semiconductor chip 200 having a thin thickness using vacuum adsorption, and a plurality of adsorption surfaces (140 of 3h 2b). The distribution of suction holes 141 for adsorption is presented.
칩 픽업 장치는 흡입홀(도 2c의 141)들에 진공을 부가하여 흡착력을 제공하도록 내부가 비어 진공이 전달되는 통로를 제공하는 파이프(pipe)와 같은 형태의 홀더(100)를 포함하여 구성된다. 이러한 홀더(100)는 콜렛 홀더(collet holder)로 구성될 수 있으며, 진공 라인(vacuum line:도시되지 않음)들이 이러한 홀더(100)에 연결됨으로써 흡입홀(141)들에 진공 흡착력이 전달되도록 한다. The chip pick-up apparatus includes a holder 100 in the form of a pipe, which provides a passage through which a vacuum is transferred to the suction hole (141 in FIG. 2C) to provide a suction force by providing a vacuum. . The holder 100 may be configured as a collet holder, and vacuum lines (not shown) may be connected to the holder 100 to transmit vacuum suction force to the suction holes 141. .
홀더(100) 아래에는 흡착면을 가지는 흡착 패드(130)가 부착되고 이러한 흡착 패드(130)를 지지하는 패드 지지부(110)가 도입된다. 이러한 패드 지지부(110)는 흡착 패드(130)가 부착되므로, 흡착 패드(130)의 형태와 같은 형태, 예컨대, 사각형 형태를 가질 수 있다. An adsorption pad 130 having an adsorption surface is attached under the holder 100, and a pad support 110 supporting the adsorption pad 130 is introduced. Since the pad support 110 is attached to the suction pad 130, the pad support 110 may have the same shape as that of the suction pad 130, for example, a rectangular shape.
패드 지지부(110) 아래에는 칩(200)을 픽업할 때 칩(200)과 접촉하는 흡착 패드(130)가 부착된다. 흡착 패드(130)는 베스펠(vespel) 형태로 구성될 수 있다. 즉, 도 2b 및 도 2c에 제시된 바와 같이 흡착면(140)에 진공 흡착력을 위한 진공이 전달될 흡입홀(141)들이 전체 면적에 걸쳐 분포되는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 흡입홀(141)들에는 홀더(100) 내부에 구성된 진공 통로가 패드 지지부(110)를 관통하여 연결되어, 홀더(100)의 내부 통로로 전달되는 진공 상태가 이러한 흡입홀(141)에도 전달된다. 이러한 전달되는 진공 상태에 의해서 흡입홀(141) 주위에는 진공 흡착력이 발생된다. Under the pad support 110, an adsorption pad 130 contacting the chip 200 when the chip 200 is picked up is attached. Adsorption pad 130 may be configured in the form of a vespel (vespel). That is, as shown in FIG. 2B and FIG. 2C, the suction holes 141 through which the vacuum for the vacuum suction force is transferred to the suction surface 140 may be distributed over the entire area. In the suction holes 141, a vacuum passage configured inside the holder 100 is connected through the pad support 110, and a vacuum state transmitted to the inner passage of the holder 100 is also transmitted to the suction holes 141. do. The vacuum suction force is generated around the suction hole 141 by the transferred vacuum state.
흡착 패드(130)의 흡착면(140) 전체 영역에 걸쳐 이러한 흡입홀(141)들이 적어도 5개 이상 다수 개가 설치됨에 따라, 이러한 흡착면(140)에 흡착되는 반도체 칩(200)은 흡착면(140) 전체에 걸쳐 흡착되게 된다. 이에 따라, 반도체 칩(200)의 흡착 상태는 매우 안정적이게 되어 반도체 칩(200)이 얇은 두께를 가짐에 따른 종래의 경우와 같은 휨 현상이 발생되는 것이 방지된다. As at least five or more of the suction holes 141 are installed over the entire area of the adsorption surface 140 of the adsorption pad 130, the semiconductor chip 200 adsorbed on the adsorption surface 140 may have an adsorption surface ( 140) will be adsorbed throughout. As a result, the adsorption state of the semiconductor chip 200 becomes very stable, and the bending phenomenon as in the conventional case is prevented from occurring as the semiconductor chip 200 has a thin thickness.
흡입홀(141)들은 흡착면(140)의 전체 영역에 걸쳐 분포되게 형성되는 데, 예를 들어, 도 2c에 제시된 바와 같이 중심부에서 가장 자리부로 동심원을 이루며 배치되도록 구성될 수도 있다. 또한, 이러한 경우, 흡입홀(141)들이 배열된 동심원과 이웃하는 동심원 사이에는 홈(groove: 145)이 형성될 수 있다. 이러한 홈(145)은 흡착면(140)에 반도체 칩(200)이 흡착된 후 다시 탈착될 때, 반도체 칩(200)이 흡착면(140)으로부터 효과적으로 탈착될 수 있도록 도와주는 역할을 할 수 있다. Suction holes 141 are formed to be distributed over the entire area of the suction surface 140, for example, may be configured to be arranged concentrically from the center to the edge as shown in Figure 2c. In this case, a groove 145 may be formed between the concentric circle where the suction holes 141 are arranged and the adjacent concentric circle. The groove 145 may serve to help the semiconductor chip 200 to be effectively detached from the adsorption surface 140 when the semiconductor chip 200 is desorbed again after the adsorption surface 140 is adsorbed. .
이러한 흡착 패드(130)는 다양한 재질로 구성될 수 있으나, 열에 의한 변형에 대해 내성을 가지고 있고, 또한, 내마모성을 가지며 더욱이 흡착면(140)의 평탄도를 유지할 수 있는 재질인 것이 바람직하다. 예를 들어, 그라파이트(graphite) 또는 테플론(teflon), 또는, 이들의 혼합물로서 이러한 흡착 패드(130)를 구성할 수 있다. The adsorption pad 130 may be made of various materials, but it is preferable that the adsorption pad 130 is resistant to deformation due to heat, and also has abrasion resistance and further maintains the flatness of the adsorption surface 140. For example, the adsorption pad 130 may be configured as graphite or teflon, or a mixture thereof.
이와 같이 흡착 패드(130)에 내열 특성이 요구되는 것은 이와 같은 픽업된 칩(200)이 후속되는 공정에서 리드 프레임 또는 PCB, 캐리어 테이프(carrier tape) 상에 융착되기 때문이다. 예를 들어, 캐리어 테이프 상에는 접착층(adhesive layer)이 존재하는 데 이러한 접착층에 반도체 칩(200)이 열에 의해서 압착되기 때문이다. 따라서, 흡착 패드(130)는 이러한 내열 특성 또는 열전도가 가능한 재질로 구성되는 것이 바람직하다. The heat-resistant characteristic of the adsorption pad 130 is required because the picked-up chip 200 is fused onto a lead frame, a PCB, or a carrier tape in a subsequent process. For example, an adhesive layer exists on the carrier tape because the semiconductor chip 200 is compressed by heat to the adhesive layer. Therefore, the adsorption pad 130 is preferably made of a material capable of such heat resistance or thermal conductivity.
상술한 본 발명에 따르면, 픽업 장치의 흡착 패드의 흡착면에 다수의 흡입홀들을 흡착면 전체에 걸쳐 분포시킴에 따라, 얇은 두께의 반도체 칩이 흡착면에 전체적으로 진공 흡착될 수 있다. 따라서, 종래의 부분 흡착에 따른 반도체 칩의 휨 현상을 방지할 수 있고, 이러한 휨 현상에 따른 반도체 칩의 손상 및 후속되는 리드 프레임, PCB 또는 캐리어 테이프에의 융착 시의 들뜸 현상 또는 융착 불량 등을 방지할 수 있다. 이에 따라, 얇은 두께의 반도체 칩의 불량 요소를 제거할 수 있고 생산 속도 향상을 구현할 수 있다. According to the present invention described above, by distributing a plurality of suction holes on the adsorption face of the adsorption pad of the pick-up apparatus over the adsorption face, a thin semiconductor chip can be vacuum adsorbed on the adsorption face as a whole. Therefore, the warpage of the semiconductor chip due to the conventional partial adsorption can be prevented, and the damage of the semiconductor chip due to the warpage and the subsequent lifting or failure of the fusion to the lead frame, the PCB, or the carrier tape can be prevented. You can prevent it. As a result, it is possible to remove the defective elements of the thin semiconductor chip and to improve the production speed.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 칩 픽업 장치를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 1A to 1C are diagrams schematically illustrating a conventional chip pick-up apparatus.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 얇은 두께의 칩을 픽업하는 픽업 장치를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 2A to 2C are schematic views illustrating a pickup apparatus for picking up a chip having a thin thickness according to an embodiment of the present invention.
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