KR20050099506A - 캐리어, 홀더, 레이저 절단 장치 및 레이저 광선을이용하여 반도체 제품을 분리하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 광선을 이용하여 반도체 제품들을 분리하는 동안 반도체 제품들을 지지하고 고정하기 위한 캐리어(carrier) 및 홀더(holder)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 레이저 광선을 이용하여 반도체 제품들을 분리하는 동안 반도체 제품들을 지지하고 고정하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

캐리어, 홀더, 레이저 절단 장치 및 레이저 광선을 이용하여 반도체 제품을 분리하기 위한 방법{CARRIER, HOLDER, LASER DEVICE AND METHOD FOR SEPARATING SEMICONDUCTOR PRODUCTS USING LASER LIGHT}
본 발명은 레이저 광선을 이용하여 반도체 제품들을 분리하는 동안 반도체 제품들을 지지하고 고정하기 위한 캐리어(carrier) 및 홀더(holder)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 레이저 광선을 이용하여 반도체 제품들을 분리하는 동안 반도체 제품들을 지지하고 고정하기 위한 방법에 관한 것이다.
반도체 제품의 생산에서, 다수의 제품들은 반도체 제품들의 집합적인 조립체(collective assembly)(또는 예를 들면 리드 프레임(lead frame)으로 불리어짐) 내에 함께 전달되어지는 것이 일반적이다. 대부분의 상기 생산 단계들이 완성된 후에, 상기 조립된 반도체 제품들은 절단(cutting) 또는 톱질(sawing) 작용에 의해 서로 분리되어진다. 여전히 제한된 규모이기는 하지만, 레이저 절단 기술의 이용(laser cutting technique)이 이와 같은 목적을 위해 또한 이루어진다. 분리된 반도체 제품들이 점점 더 작은 치수로 제조되어지기 때문에, 그리퍼(grippers)로 그와 같은 작은 구성요소들의 위치를 지정하는 것은 어렵다. 종래 기술에서 더 작은 반도체 구성요소들은 호일 층(foil layer)이 부착하는 방식으로 배열되어지는 반도체 제품들의 조립체로부터 분리되어진다. 반도체 구성요소들이 레이저 광선에 의해 분리될 때, 상기 호일은 반도체 제품들의 조립체가 절단되어진 후 조차도 반도체 구성요소들이 여전히 상기 호일 층에 의해 서로 연결되어지도록, (적어도 실질적으로는)손상되지 않은 채 유지된다. 그러므로 제한된 치수(예를 들면 0.36mm2보다 작은 표면적을 가지는)의 반도체 구성요소들을 위치 지정하는 문제점은 상기 호일을 이용하여 해결되어질 수 있다. 그러나 단점은 상기 호일을 배열하고 제거하는 것은 비용이 드는 동작들이다. 또한, 상기 호일 물질 또한 비용을 증가시키는 효과를 갖는다. 그러나 또다른 단점은 상기 분리된 반도체 제품들이 예를 들면 남겨진 접착제 잔여물(glue residues)에 의해 오염되어질 수 있다는 것이다.
국제 특허출원 WO 01 75966은 레이저 및 워터 빔(water beam)에 의해 물체들을 분리하는 방법을 기술한다. 절단에 앞서, 상기 물질들은 접착제(adhesive)가 제공되어지는 캐리어 상에 이와 같은 목적을 위해 배열되어진다. 상기 레이저 및 워터 빔은 제품들을 분리하기 위해 절단을 위한 윤곽선(contour)을 따라 물체 위로 옮겨지며, 그 이후에 상기 캐리어에 여전히 부착되는 상기 절단 제품들은 추가적인 프로세싱에 이용될 수 있다. 상기 캐리어는 레이저 복사에 대하여 투과적일 수 있다. 특정한 변형된 실시예는 상기 절단된 제품들의 추가적인 프로세싱을 위해 다른 것들 중에서 낮은 압력을 사용하는 매트(mat)로서 구현되어지는 캐리어를 기술한다.
본 발명은 다음의 도면에서 도시되는 비-제한적인 실시예들을 참조하면 더욱 명확하게 될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 캐리어(carrier)에 대한 사시도.
도 2 는 본 발명에 따른 홀더(holder)에 대한 사시도.
도 3 은 다수의 반도체 제품들이 방출 되어진, 홀더 위에 놓여진 리드 프레임(lead frame)을 갖는 본 발명에 따른 홀더에 대한 사시도.
도 4 는 캐리어 부분을 관통하는 단면도.
본 발명의 목적은 레이저 절단(laser cutting)에 의해 반도체 제품들의 분리를 간단하고 더 쉽게 만드는 것이다.
본 발명은 이와 같은 목적을 위해 레이저를 이용하여 반도체 제품들을 분리하는 동안 반도체 제품들을 지지하고 고정하기 위한 캐리어(carrier)를 제공하고, 상기 캐리어는 플레이트(plate)의 편평한 운반 측면(flat carrying side) 내에 배열되어지는 구멍 패턴(pattern of holes)이 제공되는 플레이트를 포함하며, 상기 플레이트는 적어도 실질적으로 레이저 광선을 흡수하지 않는 물질로 제조되어진다. 그와 같은 물질의 예들은 유리 및 세라믹이다. 레이저 광선에 최소한 부분적으로 투과성을 가지는 물질은 상기 레이저 광선으로부터 어떠한 에너지도, 또는 있다할지라도 거의 흡수하지 않은 것이며, 그러므로 상기 레이저빔의 영향 하에서 손상되지 않을 것이다. 구멍 패턴에 의해, 낮은 압력이 반도체 제품의 조립체에(분리 이후에는 개개의 반도체 구성요소에) 작용될 수 있으며, 이것은 아래에서 더욱 명확하게 될 것이다. 플레이트에 대한 물질로서 유리의 장점은 비싸지 않고, 또한 초소형 기계 생산 기술(micro-mechanical production techniques)(예를 들면 분말 가공(powder blasting))에 의해 쉽게 처리될 수 있다는 것이다. 그러므로 붕규산유리(boro-silicate glass)가 YAG 레이저(1064nm)와 결합하여 제공될 수 있는 플레이트를 제조하는데 적당하다. 또 다른 실시예는 CO2 레이저(10600nm)와 결합하여 제공될 수 있는 플레이트를 제조하기 위하여 셀렌화 아연(zinc selenide)(세라믹 물질로 구현됨)을 이용하는 것이다. 추가적인 실시예는 UV 레이저(354nm)와 조합하여 적용될 수 있는 플레이트를 제조하기 위해 플루오르화칼슘(calcium fluoride)(세라믹 물질로 구현되는 것과 유사함)을 이용하는 것이다. 명확하게는, 레이저 광선은 실질적으로 단일한 파장을 포함하는 전기기계적 복사(electromechanical radiation) 또는 단일 색의 전기기계적 복사를 의미한다는 것을 이해하여야 한다. 이와 같은 방식에서 캐리어들은 매우 정확한 치수를 가진 매우 많은 수의 구멍들(cm2 당 100 이상의 구멍까지)을 가지도록 제조되어질 수 있다. 접착성 호일(adhesive foil)의 사용은 본 발명에 따른 캐리어에 의해 필요하지 않게 되고, 그것은 비용감소의 효과를 가지며, 반도체 제품에 남겨진 접착제 잔여물의 문제가 제거된다.
상기 캐리어의 바람직한 실시예에서, 상기 플레이트의 운반 측면에 가까운 곳에서 구멍들을 관통하는 단면은 상기 운반 측면으로부터 멀리 떨어진 곳보다 더 크다. 이것은 상기 구멍들이 15 내지 45°의 톱 앵글(top angle)을, 선호적으로는 30°의 톱 앵글을 가지는 경우이다. 그러므로 낮은 압력이 작용되는 반도체 제품들 조립체의 표면 영역은 확대될 수 있고, 반도체 제품들의 조립체가 플레이트를 향하여 더 큰 힘으로 잡아당겨지는 장점을 갖는다. 이것은 반도체 제품들의 조립체 및 분리된 구성요소들의 고정(engaging)을 개선시킨다. 반도체 제품들이 반도체 제품들의 조립체에 격자 형태(grid form)로 놓여지므로, 상기 구멍 패턴은 일반적으로 격자-형상(grid-shape)이 될 수 있다. 상기 제품들이 분리된 후에, 각각의 제품은 구멍 패턴의 적어도 하나의 구멍을 여전히 덮어야 하며, 이와 같이 덮여진 구멍을 이용하여 낮은 압력이 여전히 배치를 위해 상기 제품에 작용된다. 만약 반도체 제품들의 조립체 내에 반도체 제품들을 배치하는 디자인을 고려한다면, 동일한 캐리어를 가지는 다양한 제품들이 처리될 수 있는 것을 예상하는 것이 또한 가능하지만, 상기 캐리어는 제품과 관련된 치수(product-related dimensions)(특히 구멍 패턴)를 가질 수 있다.
본 발명은 또한 레이저 광선을 이용하여 제품들을 분리하는 동안 반도체 제품들을 지지하고 고정하기 위한 홀더(holder)를 제공하며, 상기 홀더는 상술된 캐리어 및 운반 측면으로부터 멀리 떨어진 플레이트의 측면에 연결되는 낮은 압력을 발생하기 위한 수단을 포함한다. 바람직한 변형에서, 운반 측면으로부터 멀리 떨어진 플레이트의 측면에 연결되는 낮은 압력을 발생하기 위한 그와 같은 수단은 캐리어에 연결되는 챔버 및 상기 챔버에 연결되는 익스트랙터(extractor)에 의해 형성되어진다. 그러므로 낮은 압력을 발생하기 위한 수단은 캐리어 내의 모든 구멍들에 간단한 방식으로 연결되어질 수 있다. 상기 챔버에는 캐리어를 위한 위치지정 수단이 또한 제공되어지고, 따라서 상기 캐리어는 낮은 압력을 발생하기 위한 수단에 대응하여 간단한 방식으로 정확하게 위치될 수 있다. 상기 캐리어가 낮은 압력을 발생하기 위한 수단과 쉽게 교환되도록 장착되어질 수 있는 것이 또한 장점이다.
게다가 상기 발명은 레이저 광선을 이용하여 제품들을 분리하는 동안 반도체 제품들을 지지하고 고정하기 위한 레이저 절단 장치(laser cutting device)를 제공하고, 상기 레이저 절단 장치에는 상술된 홀더가 제공되며, 여기서 레이저 소스(laser source)는 플레이트의 운반 측면에 위치된다. 최적의 운전을 위해, 레이저 빔이 반도체 제품들의 조립체와 직접적으로 접촉되는 것이 요구되어진다. 반도체 제품들 조립체의 분리 위치를 정확하게 결정할 수 있도록 하기 위해, 이동 수단(displacing means)에 의해 서로에게 상대적인 정확하게 제어할 수 있는 방식으로 레이저 빔 및 플레이트를 이동하는 것이 틀림없이 가능하다.
본 발명은 레이저 광선을 이용하여 제품을 분리하는 동안 반도체 제품들을 지지하고 고정하기 위한 방법을 추가로 제공하며, 상기 방법은 A) 구멍 패턴이 제공되어지는 편평한 플레이트 상에서 분리하기 위해 반도체 제품들의 조립체를 배치하고, B) 반도체 제품들의 조립체가 상기 플레이트를 향하여 당겨지도록 구멍 패턴의 구멍들에 낮은 압력을 적용하며, C) 상기 조립체 상으로 하나 이상의 레이저빔을 향하게 하고, 각각의 절단된 반도체 제품이 편평한 플레이트 내의 하나 이상의 구멍에 여전히 연결되도록 레이저 소스 및 편평한 플레이트의 상호 이동(mutual displacement)에 의해 요구되는 곳의 조립체를 절단하고, 그리고 D) 상기 플레이트로부터 분리된 제품들을 취하는 처리 단계들을 포함한다. 본 발명에 따른 상기 캐리어 및 홀더를 참조하여 이미 기술된 장점뿐만 아니라, 반도체 제품들 조립체의 치수측정(dimensioning)에서의 특정한 편차(deviations)(왜곡(warpage))가 이에 의하여 보상될 수 있는 것이 또한 이 방법의 큰 장점이다. 반도체 제품들의 조립체는 종종 이전의 프로세싱 단계들 동안의 가열 결과로서, 편평한 것으로부터 약간 벗어난 형태를 갖는다. 본 발명에 의하여 어는 정도 구부러지는 반도체 제품들의 조립체는 절단 동작이 시작되기 전에 다시 한번 편평하게 만들어질 수 있다. 이와 같은 목적을 위해, 반도체 제품들의 조립체는 처리 단계 B) 동안 플레이트를 향하여 선호적으로 잡아당겨지고, 따라서 상기 조립체의 접촉 측면에서 편평함에서의 편차(deviations in the flatness)가 상기 플레이트의 흡입에 의해 제거된다. 이것이 분리 동안의 정확도에 긍정적인 효과(positive effect)를 갖는다는 것은 명확할 것이다. 상기 플레이트로부터 분리된 제품들의 간단한 제거를 위해, 먼저 상기 구멍들에 낮은 압력을 적어도 부분적으로 경감시키는 것이 유리하다.
도 1은 레이저 광선(laser light)에 의해 거의 활성화될 수 없는 투명한 물질(transparent material)로 제조된 캐리어(carrier, 1)를 나타낸다. 상기 도면에 도시되지 않은 반도체 제품들의 조립체가 맞물릴 수 있는 각각의 구멍들(holes, 3)로 이루어진 구멍들의 격자와 같은 패턴(grid-like pattern, 2)이 캐리어 내에 배열된다.
도 2 는 캐리어(5)가 분리되어 형성되는 본 발명에 따른 홀더(holder, 4)를 나타낸다. 캐리어(5) 내의 구멍들(6)은 도식적으로 제시된다. 진공 챔버(vacuum chamber, 7)에는 펌프(pump, 11)가 관통공급장치(throughfeed, 9) 및 파이프(pipe, 10)를 통해 연결되는 중심 개구부(central opening, 8)가 제공된다. 적어도 캐리어(5)가 챔버(7)로 연결될 때, 펌프(11)를 활성화시킴으로써, 낮은 압력(underpressure)이 진공 챔버(7) 내에 발생되어질 수 있다. 그 결과 공기가 구멍들(6)을 통해 끌어 당겨질 것이다. 반도체 제품들의 조립체(assembly of semiconductor products, 12)가 놓여질 때, 낮은 압력이 상기 구멍들에 의해 조립체(12)에 작용되어질 것이다.
도 3 은 다수의 반도체 제품들(도시되지 않음)이 보호되고 있는, 리드 프레임 상에 주입된 하우징(housing, 14)을 갖는 리드 프레임(lead frame, 13)을 나타낸다. 그와 같은 유닛은 반도체 제품들의 조립체로서 위에서 이미 나타내어졌다. 리드 프레임(13)은 캐리어(16) 내의 개구부(15)에 의해 아래로 흡인되어진다. 캐리어(16) 내의 몇몇 개구부들(15)은 리드 프레임(13)에 의해 덮이지 않는다는 것을 주의해야 한다. 그러나 이것은 캐리어(16)의 보이지 않는 측면에서 보다 적은 압력을 발생하기 위한 수단이 충분히 강력할 때에는 문제가 되지 않는다. 또한 개개의 반도체 제품들(18)의 분리가 일어난 하우징(14) 내에서의 절단 라인들(cutting lines, 17)이 상기 도면에 또한 나타난다.
마지막으로, 도 4 는 캐리어(16)의 부분을 관통하는 단면을 나타내며, 여기서 개구부(15)가 더욱 상세하게 나타난다. 캐리어(16)의 운반 측면(carrying side, 19)에서, 상기 개구부(15)는 상기 운반 측면(19)으로부터 더 먼 거리에서보다 더 넓은 단면을 갖는다. 그러므로 개구부(19)는 낮은 압력이 반도체 제품들의 조립체(12)(도 2)에 또는 이미 분리된 제품들(18)(도 3)에 적용되어질 수 있는 곳에서 상대적으로 넓은 영역을 가지는 컵과 같은 형상이 된다. 개구부(15)가 오염될 가능성이 있는 경우에, 낮은 압력 상황 동안 블로우 에어(blow air)가 흡입에 반대되는 방향으로 개구부(15)를 통해 운반될 수 있다.

Claims (12)

  1. 레이저 광선을 이용하여 반도체 제품들(12,13,18)을 분리하는 동안 상기 반도체 제품들(12,13,18)을 지지하고 고정하기 위한 캐리어(carrier, 1,5,16)에 있어서,
    상기 캐리어(1,5,16)는 플레이트(plate, 1,5,16)의 편평한 운반 측면(flat carrying side, 19) 내에 배열되어지는 구멍 패턴(2)이 제공되어지는 플레이트(1,5,16)를 포함하고, 상기 플레이트(1,5,16)는 최소한 레이저 광선을 흡수하지 않는 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는, 캐리어(1,5,16).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트(1,5,16)는 유리(glass) 또는 세라믹(ceramic)으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 캐리어(1,5,16).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 플레이트(1,5,16)의 운반 측면(19)에 인접한 곳에서 구멍들(3,6)을 관통하는 단면(cross-section)이 상기 운반 측면(19)으로부터 먼 곳에서보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 캐리어(1,5,16).
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 구멍들(3,6)은 15 내지 45° 사이의 톱 앵글(top angle)을, 선호적으로는 30°의 톱 앵글을 갖는 것을 특징으로 하는, 캐리어(1,5,16).
  5. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 구멍 패턴(2)은 격자-형상(grid-shape)이고, 구멍들(3,6) 사이의 피치(pitch)는 200μm 보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 캐리어(1,5,16).
  6. 레이저를 이용하여 반도체 제품들(12,13,18)을 분리하는 동안 반도체 제품들(12,13,18)을 지지하고 고정하기 위한 홀더(holder, 4)로서,
    상기 홀더는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 캐리어(1,5,16), 및 운반 측면(19)으로부터 멀리 떨어져 있는 플레이트(1,5,16)의 측면에 연결되는, 낮은 압력을 발생하기 위한 수단(7,8,9,10,11)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 홀더(4).
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 운반 측면(19)으로부터 멀리 떨어져 있는 플레이트(7,8,9,10,11)의 측면에 연결되는, 낮은 압력을 발생하기 위한 수단(7,8,9,10,11)은 캐리어(1,5,16)에 연결되는 챔버(chamber, 7) 및 상기 챔버(7)에 연결되는 익스트랙터(extractor, 11)에 의해 형성되어지는 것을 특징으로 하는, 홀더(4).
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 챔버(7)에는 캐리어(1,5,16)를 위한 위치지정 수단(positioning means)이 또한 제공되어지는 것을 특징으로 하는, 홀더(4).
  9. 레이저 광선을 이용하여 반도체 제품들(12,13,18)을 분리하는 동안, 반도체 제품들(12,13,18)을 지지하고 고정하기 위한 레이저 절단 장치(laser cutting device)로서,
    상기 레이저 절단 장치에는 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 홀더(4)가 제공되어지고, 레이저 소스는 플레이트(1,5,16)의 운반 측면(19)에 위치되어지는 것을 특징으로 하는, 레이저 절단 장치.
  10. 레이저 광선을 이용하여 반도체 제품들(12,13,18)을 분리하는 동안 반도체 제품들(12,13,18)을 지지하고 고정하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    A) 구멍 패턴(2)이 제공되어지는 편평한 플레이트(1,5,16) 상에서 분리하기 위해 반도체 제품들(12,13)들의 조립체를 배치하는 단계;
    B) 반도체 제품들(12,13)의 조립체가 상기 플레이트(1,5,16)를 향하여 당겨지도록 구멍 패턴(2)의 구멍들(3,6)에 낮은 압력을 적용하는 단계;
    C) 상기 조립체 상으로 하나 이상의 레이저빔을 향하게 하고, 각각의 절단된 반도체 제품(18)이 편평한 플레이트(1,5,16) 내의 하나 이상의 구멍(3,6)에 여전히 연결되도록 레이저 소스 및 편평한 플레이트(1,5,16)의 상호 이동(mutual displacement)에 의해 요구되는 곳의 조립체를 절단하는 단계; 및
    D) 상기 플레이트(1,5,16)로부터 분리된 제품들(18)을 취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 제품들(12,13,18)을 지지하고 고정하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 구멍들(3,6) 상의 낮은 압력은 분리된 제품들(18)이 플레이트(1,5,16)로부터 제거되기 전에 부분적으로 경감되어지는 것을 특징으로 하는, 반도체 제품들(12,13,18)을 지지하고 고정하기 위한 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 조립체의 접촉 측면에서 편평함의 편차들(deviations)이 플레이트(1,5,16)의 흡입(suction)에 의해 제거되도록, 프로세싱(processing)동안 반도체 제품들(12,13)의 조립체가 플레이트(1,5,16)를 향하여 잡아 당겨지는 것을 특징으로 하는, 반도체 제품들(12,13,18)을 지지하고 고정하기 위한 방법.
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