KR20060081753A - 반도체 패키지 조립 공정의 칩 부착 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼로부터 집적회로 칩을 분리하여 리드 프레임에 부착하는 칩 부착 방법에 관한 것이다. 종래의 칩 부착 방법은 칩 회로면이 위쪽으로 노출되므로 이물질 등이 떨어져 칩 회로면의 손상과 오염을 유발할 수 있고, 칩 접착 테이프가 개별 리드 프레임 단위로 부착되므로 생산성이 떨어지고 제조 원가가 상승한다. 본 발명의 칩 부착 방법은 칩 접착 테이프를 웨이퍼 접착 테이프에 미리 형성한 상태로 웨이퍼에 일괄적으로 접착시키고, 칩 회로면이 아래쪽을 향하는 상태로 일련의 공정을 진행하므로, 종래의 문제점들을 효과적으로 해결할 수 있다.

LOC(lead on chip), 칩 부착, 칩 접착 테이프, 리드 프레임, 픽업 콜렛

Description

반도체 패키지 조립 공정의 칩 부착 방법{method for attaching chip in semiconductor package assembly process}

도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 칩 부착 방법을 나타내는 단면도들이다.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 칩 부착 방법을 나타내는 단면도들이다.

<도면에 사용된 참조 번호의 설명>

10, 20: 집적회로 칩 10a, 20a: 칩 회로면

11, 21: 웨이퍼 접착 테이프 12, 22: 플런저 핀(plunger pin)

13, 23: 픽업 콜렛(pickup collet) 14, 24: 샤프트(shaft)

15, 25: 스테이지(stage) 16, 26: 리드 프레임(lead frame)

17, 27: 칩 접착 테이프 18, 28: 본더 헤드(bonder head)

본 발명은 반도체 패키지 조립 기술에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 웨이퍼로부터 집적회로 칩을 분리하여 리드 프레임에 부착하는 칩 부착 방법에 관한 것이다.

집적회로 칩을 실제로 전자제품에 사용하기 위해서는 패키지 조립(package assembly) 공정이 선행되어야 한다. 반도체 패키지는 집적회로 칩을 물리적으로 지지하고 외부 환경으로부터 보호할 뿐만 아니라 집적회로 칩에 전기적인 접속 경로를 제공하기 위한 것이다.

반도체 패키지에서 집적회로 칩을 지지하고 칩과 외부 기판 사이의 전기적 접속 매개체로 사용되는 것이 패키지 기판이다. 패키지 기판은 예를 들어 리드 프레임(lead frame) 또는 인쇄 회로 기판(PCB) 등이 주로 사용된다.

제조된 웨이퍼 상의 개별 칩들은 웨이퍼 절단(wafer sawing) 공정을 통하여 서로 나뉘어지고, 하나씩 웨이퍼로부터 분리되어 패키지 기판 위에 부착된다. 이와 같이 웨이퍼로부터 개별 칩을 분리하고 기판 위에 부착하는 일련의 공정을 칩 부착(chip attach) 공정이라 한다. 칩 부착 방법에 대한 종래 기술의 예가 도 1a 내지 도 1d에 도시되어 있다.

이하, 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 종래 기술에 따른 칩 부착 방법을 설명한다. 예시된 종래 기술은 LOC(lead on chip) 구조로 잘 알려진 패키지 유형에서의 칩 부착 방법이다.

먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 상태의 개별 칩(10)을 분리한다. 각 칩(10)은 웨이퍼 절단 공정을 통하여 서로 나뉘어져 있는 상태이며, 웨이퍼 접착 테이프(11) 위에 고정되어 있다. 웨이퍼 아래쪽에 위치한 플런저 핀(12, plunger pin)이 상승하여 분리하고자 하는 칩(10)을 밀어 올리고, 웨이퍼 위쪽에서 는 샤프트(14, shaft)에 연결된 픽업 콜렛(13, pickup collet)이 하강하여 진공 압력으로 칩(10)을 흡착한다. 이 때, 칩 회로면(10a)은 위쪽을 향하고 있는 상태이다. 칩 회로면(10a)은 집적회로의 전기적 단자(즉, 입출력 패드)들이 형성되어 있는 활성면을 의미한다.

이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 픽업 콜렛(13)이 칩(10)을 흡착한 상태로 샤프트(14)가 스테이지(15, stage)로 이동하여 스테이지(15) 위에 칩(10)을 내려놓는다.

계속해서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 스테이지(15)가 리드 프레임(16)의 위치까지 이동하여 리드 프레임(16)의 아래쪽에 위치한다. 리드 프레임(16)의 하부면에는 칩 접착 테이프(17)가 접착된 상태이다.

그리고 나서, 도 1d에 도시된 바와 같이, 리드 프레임(16) 위쪽에 위치한 본더 헤드(18, bonder head)가 하강하여 칩(10)과 리드 프레임(16)을 부착한다. 이 때, 칩 접착 테이프(17)는 칩 회로면(10a)과 접착하여 칩(10)을 리드 프레임(16)에 고정한다.

이상 설명한 종래의 칩 부착 방법은 칩 회로면(10a)이 위쪽을 향하는 상태로 일련의 공정들이 진행되기 때문에 이물질이나 칩 부스러기 등의 입자들이 칩 회로면(10a) 위에 존재할 수 있다. 그리고 이로 인하여 칩 회로면(10a)의 손상, 오염 등이 유발될 수 있다.

또한, 종래의 칩 부착 방법에서는 칩 접착 테이프(17)가 개별 리드 프레임(16) 단위로 부착되어 제공되므로 생산성이 떨어지고 제조 원가가 상승하는 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 공정 진행 중에 이물질이나 칩 부스러기 등의 입자들이 칩 회로면 위에 존재하지 않도록 하여 칩 회로면의 손상과 오염을 방지할 수 있는 칩 부착 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 생산성을 향상시키고 제조 원가를 절감할 수 있는 칩 부착 방법을 제공하기 위한 것이다.

이러한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 칩 접착 테이프를 웨이퍼 접착 테이프에 미리 형성한 상태로 웨이퍼에 일괄적으로 접착시키고 칩 회로면이 아래쪽을 향하는 상태로 공정을 진행하는 칩 부착 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 칩 부착 방법은, 웨이퍼 접착 테이프 안에 칩 접착 테이프를 형성하는 단계와, 칩 접착 테이프가 집적회로 칩의 칩 회로면과 접착하도록 웨이퍼 접착 테이프를 집적회로 칩들이 다수 형성된 반도체 웨이퍼에 일괄적으로 접착하는 단계와, 반도체 웨이퍼를 절단하여 집적회로 칩들을 각각 개별 칩으로 나누는 단계와, 칩 접착 테이프가 접착된 개별 칩을 웨이퍼 접착 테이프로부터 분리하는 단계와, 칩 회로면이 아래쪽을 향하는 상태로 개별 칩을 리드 프레임 위에 부착하는 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 칩 부착 방법은, 웨이퍼 접착 테이프로부터 개별 칩을 분리하는 단계 후에, 칩 회로면이 아래쪽을 향하는 상태로 개별 칩을 리드 프레임의 위 쪽으로 이동하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 칩 부착 방법에 있어서, 웨이퍼 접착 테이프로부터 개별 칩을 분리하는 단계는, 웨이퍼 접착 테이프에 자외선을 조사하여 웨이퍼 접착 테이프와 칩 접착 테이프 사이의 접착력을 약화시키는 단계와, 반도체 웨이퍼의 아래쪽에 위치한 플런저 핀이 상승하여 웨이퍼 접착 테이프를 밀어 올리는 단계와, 반도체 웨이퍼의 위쪽에 위치한 픽업 콜렛이 개별 칩의 뒷면을 흡착하여 개별 칩을 떼어내는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

실시예

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 보다 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 칩 부착 방법을 나타내는 단면도들이다. 본 실시예는 LOC(lead on chip) 구조로 잘 알려진 패키지 유형에서의 칩 부착 방법이다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 접착 테이프(21) 안에 칩 접착 테이프(27)를 형성한다. 이러한 형태는 층상(lamination) 구조의 웨이퍼 접착 테이프(21)를 제조할 때 칩 접착 테이프(27)의 층을 추가함으로써 형성 가능하다. 웨이퍼 접착 테이프(21)는 자외선을 쐬었을 때 접착력을 잃는 자외선 감응 테이프이며, 칩 접착 테이프(27)는 예컨대 폴리이미드(polyimide) 테이프이다.

이와 같이 웨이퍼 접착 테이프(21) 안에 칩 접착 테이프(27)를 미리 형성한 후, 웨이퍼 접착 테이프(21)를 반도체 웨이퍼에 접착한다. 반도체 웨이퍼는 다수 개의 집적회로 칩(20)들로 이루어져 있으며, 각 칩(20)은 칩 회로면(20a)을 포함하고 있다. 웨이퍼 접착 테이프(21)를 접착할 때 칩 회로면(20a)은 아래쪽을 향한다. 따라서 칩 접착 테이프(27)가 칩 회로면(20a)과 접착한다. 이와 같이 칩 접착 테이프(27)가 미리 형성된 웨이퍼 접착 테이프(21)를 웨이퍼에 접착함으로써, 리드 프레임에 개별적으로 칩 접착 테이프들을 접착하던 종래 기술과 달리, 웨이퍼 상태의 집적회로 칩(20)에 일괄적으로 칩 접착 테이프(27)들을 접착할 수 있다.

이어서, 웨이퍼 접착 테이프(21)가 접착된 반도체 웨이퍼를 절단하여 집적회로 칩(20)들을 각각의 개별 칩으로 나눈다. 이 웨이퍼 절단 공정은 종래 기술과 동일하며, 서로 나뉘어진 개별 칩(20)들은 웨이퍼 접착 테이프(21)에 접착되어 고정된 상태 그대로 있다.

계속해서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 상태의 개별 칩(20)을 웨이퍼 접착 테이프(21)로부터 분리한다. 이 때, 웨이퍼 접착 테이프(21)에 자외선을 조사 함으로써 웨이퍼 접착 테이프(21)와 칩 접착 테이프(27) 사이의 접착력을 약화시킨다. 그리고 웨이퍼 아래쪽에 위치한 플런저 핀(22, plunger pin)을 상승시켜 분리하고자 하는 칩(20)을 밀어 올리고, 이와 동시에 웨이퍼 위쪽에서는 샤프트(24, shaft)에 연결된 픽업 콜렛(23, pickup collet)을 하강시켜 진공 압력으로 칩(20)을 흡착한다. 따라서 칩 접착 테이프(27)가 칩 회로면(20a)에 접착하고 있는 상태로 개별 칩(20)을 웨이퍼 접착 테이프(21)로부터 떼어낼 수 있다.

한편, 샤프트(24)는 종래와 달리 본더 헤드(28, bonder head)를 관통하여 상하 이동이 가능하도록 설치되어 있다. 또한, 칩 회로면(20a)은 종래와 달리 아래쪽을 향하고 있다. 따라서 개별 칩(20)을 흡착하기 위하여 본더 헤드(28)로부터 샤프트(24)가 하강하고, 픽업 콜렛(23)은 칩 회로면(20a)의 반대쪽 면인 칩 뒷면을 흡착하게 된다.

픽업 콜렛(23)이 개별 칩(20)을 흡착한 후에는, 도 2c에 도시된 바와 같이, 다시 샤프트(24)를 본더 헤드(28) 쪽으로 상승시킨다. 이 때, 칩 접착 테이프(27)가 접착된 칩 회로면(20a)은 여전히 아래쪽을 향하고 있는 상태이다.

이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 샤프트(24)를 스테이지(25, stage) 쪽으로 이동한다. 이동 중에도 칩 회로면(20a)은 여전히 아래쪽을 향하고 있으며, 스테이지(25) 위에는 리드 프레임(26)이 올려져 있다.

계속해서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 리드 프레임(26)을 스테이지(25) 위에 고정한 상태에서 본더 헤드(28)를 하강시키면서 칩(20)에 압력을 가한다. 이 때, 스테이지와 본더 헤드에는 소정의 열이 가해질 수 있다. 이와 같이 소정의 압력과 열을 가함으로써 칩 접착 테이프(27)가 접착된 개별 칩(20)을 리드 프레임(26) 위에 부착한다.

이상 설명한 칩 부착 방법의 실시예는 LOC 패키지 유형에 적용되는 칩 부착 방법이다. 그러나 LOC 유형이 아닌 다른 유형에도 본 발명의 칩 부착 방법을 적용하거나 응용할 수 있을 것이다.

지금까지 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 칩 부착 방법은 칩 접착 테이프를 웨이퍼 접착 테이프에 미리 형성함으로써, 리드 프레임에 개별적으로 칩 접착 테이프들을 접착하던 종래 기술과 달리, 웨이퍼 상태의 집적회로 칩에 일괄적으로 칩 접착 테이프들을 접착할 수 있다. 따라서 본 발명의 칩 부착 방법은 생산성을 향상시키고 제조 원가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 칩 부착 방법은 칩 회로면이 아래쪽을 향하는 상태에서 웨이퍼 접착 테이프에 접착된다. 따라서 웨이퍼 절단 공정이나 개별 칩 분리 공정에서 칩 회로면이 외부에 노출되지 않기 때문에, 공정 진행 중에 이물질이나 칩 부스러기 등의 입자들로부터 칩 회로면을 보호할 수 있다.

또한, 본 발명의 칩 부착 방법은 개별 칩 분리 공정 후에 칩 회로면이 외부로 노출되더라도 칩 회로면이 여전히 아래쪽을 향하는 상태로 공정이 진행되기 때문에 이물질이나 칩 부스러기 등의 입자들이 칩 회로면에 존재하지 않는다. 따라서 본 발명의 칩 부착 방법은 칩 회로면의 손상과 오염을 방지할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (3)

1. 웨이퍼 접착 테이프 안에 칩 접착 테이프를 형성하는 단계;

   상기 칩 접착 테이프가 집적회로 칩의 칩 회로면과 접착하도록 상기 웨이퍼 접착 테이프를 상기 집적회로 칩들이 다수 형성된 반도체 웨이퍼에 일괄적으로 접착하는 단계;

   상기 반도체 웨이퍼를 절단하여 상기 집적회로 칩들을 각각 개별 칩으로 나누는 단계;

   상기 칩 접착 테이프가 접착된 상기 개별 칩을 상기 웨이퍼 접착 테이프로부터 분리하는 단계;

   상기 칩 회로면이 아래쪽을 향하는 상태로 상기 개별 칩을 리드 프레임 위에 부착하는 단계를 포함하는 칩 부착 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 접착 테이프로부터 상기 개별 칩을 분리하는 단계 후에 상기 칩 회로면이 아래쪽을 향하는 상태로 상기 개별 칩을 상기 리드 프레임의 위쪽으로 이동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 부착 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 웨이퍼 접착 테이프로부터 상기 개별 칩을 분리하는 단계는 상기 웨이퍼 접착 테이프에 자외선을 조사하여 상기 웨이퍼 접착 테이프와 상기 칩 접착 테이프 사이의 접착력을 약화시키는 단계와, 상기 반도체 웨이퍼의 아래쪽에 위치한 플런저 핀이 상승하여 상기 웨이퍼 접착 테이프를 밀어 올리는 단계와, 상기 반도체 웨이퍼의 위쪽에 위치한 픽업 콜렛이 상기 개별 칩의 뒷면을 흡착하여 상기 개별 칩을 떼어내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 부착 방법.

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