KR20170093067A - 패키지 기판의 가공 방법 - Google Patents

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히데유키 산도
히로미츠 우에야마
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은, 전용의 세정 장치를 사용하지 않고 패키지 기판을 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 절삭 장치를 사용하여, 플럭스 잔사를 제거하는 것이 가능한 패키지 기판의 가공 방법을 제공하는 것이다.
교차하여 형성된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 각 영역에 디바이스가 배치되고, 각 분할 예정 라인을 따라 복수의 전극이 표면에 형성된 패키지 기판의 가공 방법으로서, 표면에 형성된 복수의 전극에 수용성 플럭스를 이용하여 땜납이 도포된 패키지 기판을 준비하는 패키지 기판 준비 단계와, 상기 패키지 기판 준비 단계에서 준비한 패키지 기판을 절삭 장치로 절삭하여 복수의 디바이스 칩으로 분할하는 분할 단계와, 패키지 기판의 표면에 고압 펌프에 의해 가압한 물, 또는 물과 기체를 합류시킨 2유체를 분사하여, 상기 수용성 플럭스의 잔사를 제거하는 플럭스 잔사 제거 단계를 구비하고, 상기 플럭스 잔사 제거 단계는, 상기 분할 단계를 실시하기 위해 패키지 기판을 투입한 상기 절삭 장치 내에서 수행되는 것을 특징으로 한다.

Description

패키지 기판의 가공 방법{PROCESSING METHOD OF PACKAGE SUBSTRATE}
본 발명은, 디바이스가 배치되는 영역을 구획하는 분할 예정 라인을 따라 복수의 전극이 표면에 형성된 패키지 기판을 디바이스 칩으로 분할하는 패키지 기판의 가공 방법에 관한 것이다.
CSP(Chip Size Package) 기판, BGA(Ball Grid Array) 기판, WL-CSP(Wafer Level-Chip Size Package) 기판 등의 패키지 기판에서는, 전극에 땜납볼을 접합하거나, 전극끼리를 땜납 접합하거나 하는 기술이 널리 알려져 있다.
땜납 접합시에는, 전극 표면의 산화물을 제거하고, 접합해야 할 땜납 표면의 산화를 방지할 목적으로, 플럭스가 이용된다. 기판에 형성된 랜드에 땜납볼을 접합할 때에는, 기판의 랜드에 플럭스를 도포하여 랜드 상에 땜납볼을 탑재하고, 약 200℃ 정도에서 가열 처리를 행하여 볼을 랜드 상에 마운트한다.
플럭스에는 할로겐이 포함되어 있기 때문에, 플럭스가 기판 상에 잔존하고 있으면, 즉 플럭스 잔사가 있으면, 배선에 마이그레이션이 발생하기 쉬워진다. 그 결과, 인접한 배선 패턴이 도통해 버려, 인접한 배선끼리의 쇼트가 발생하기 쉬워진다.
그 때문에, 땜납 접합 후의 기판은, 플럭스 잔사를 제거하기 위해, 전용 세정제 등을 사용하여 세정 장치에 의해 세정된다.
[특허문헌 1] 일본 특허 제3259149호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2008-060209호 공보
그러나, 전용 세정제에는 알코올 등이 포함되어 있기 때문에, 용액의 구입이나 폐수의 처리에 비용이 들고 있었다. 또한, 종래의 플럭스 잔사의 세정에는 전용 세정 장치를 사용하고 있었기 때문에, 비용 증가의 요인이 되고 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 전용 세정 장치를 사용하지 않고 패키지 기판을 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 절삭 장치를 사용하여, 플럭스 잔사를 제거하는 것이 가능한 패키지 기판의 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 교차하여 형성된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 각 영역에 디바이스가 배치되고, 각 분할 예정 라인을 따라 복수의 전극이 표면에 형성된 패키지 기판의 가공 방법으로서, 표면에 형성된 복수의 전극에 수용성 플럭스를 이용하여 땜납이 도포된 패키지 기판을 준비하는 패키지 기판 준비 단계와, 상기 패키지 기판 준비 단계에서 준비한 패키지 기판을 절삭 장치로 절삭하여 복수의 디바이스 칩으로 분할하는 분할 단계와, 패키지 기판의 표면에 고압 펌프에 의해 가압한 물, 또는 물과 기체를 합류시킨 2유체를 분사하여, 상기 수용성 플럭스의 잔사를 제거하는 플럭스 잔사 제거 단계를 구비하고, 상기 플럭스 잔사 제거 단계는, 상기 분할 단계를 실시하기 위해 패키지 기판을 투입한 상기 절삭 장치 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 패키지 기판의 가공 방법이 제공된다.
본 발명의 패키지 기판의 가공 방법에서는, 수용성 플럭스로 땜납 접합한 패키지 기판을 절삭 장치에 의해 분할할 때에, 절삭 장치 내에서 플럭스 잔사를 제거해 버림으로써, 절삭 장치가 플럭스 세정 장치의 역할도 겸비하는 것을 가능하게 하였다. 플럭스 세정 장치를 별도로 설치하는 경우와 비교하여, 절삭 장치 내에서 자동적으로 세정도 행할 수 있기 때문에, 장치간의 반송 공정수를 삭감할 수 있어, 공장의 플로어 면적의 절약으로도 이어진다.
도 1의 (A)는 패키지 기판의 평면도, 도 1의 (B)는 패키지 기판의 이면도이다.
도 2의 (A)는 도 1의 (A)에 도시된 패키지 기판의 측면도, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)의 A 부분의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 패키지 기판의 가공 방법을 실시하는 데 알맞은 절삭 장치의 사시도이다.
도 4는 플럭스 잔사 세정 단계를 도시한 일부 단면 측면도이다.
도 5는 플럭스 잔사 세정 단계의 다른 실시형태를 도시한 측면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1의 (A)를 참조하면, 본 발명의 가공 방법의 가공 대상이 되는 패키지 기판의 일례의 평면도가 도시되어 있다. 패키지 기판(11)은, 예컨대 직사각 형상의 금속 프레임(13)을 갖고 있고, 금속 프레임(13)의 외주 잉여 영역(15) 및 비디바이스 영역(15a)에 의해 위요된 영역에는, 도시한 예에서는 3개의 디바이스 영역(17a, 17b, 17c)이 존재한다.
각 디바이스 영역(17a, 17b, 17c)에 있어서는, 서로 직교하도록 형성된 복수의 분할 예정 라인(19)에 의해 구획된 각 영역에 디바이스 배치부(21)가 형성되고, 디바이스 배치부(21)에는 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 전극(랜드)(25)을 갖는 디바이스(23)가 배치되어 있다.
각 디바이스(23)에는 복수의 랜드(25)가 형성되고, 이들 랜드(25)에 땜납볼(27)이 납땜되어 있으며, 땜납볼(전극)(27)은 패키지 기판(11)의 표면으로부터 돌출되어 있다. 도 1의 (B) 및 도 2의 (A)에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각 디바이스 영역(17a, 17b, 17c)의 이면은 몰드 수지(29)로 밀봉되어 있다.
각 디바이스(23)의 랜드(전극)(25)에 땜납볼(27)을 탑재하기 위해서는, 디바이스(23)의 랜드(25)에 플럭스를 도포하고, 그 후 랜드(25)에 땜납볼(27)을 탑재하여, 약 200℃ 정도로 가열함으로써 랜드(25)에 땜납볼(27)을 접합한다. 이때, 땜납볼(27)의 접합 지점 주위에, 땜납볼(27)과 랜드(25)의 접합에 기여되지 않은 플럭스(31)가 잔류한다(플럭스 잔사의 발생).
플럭스에는 할로겐이 포함되어 있기 때문에, 플럭스가 패키지 기판(11)의 표면에 잔존하고 있으면, 배선에 마이그레이션이 발생하기 쉬워진다. 그 결과, 인접한 배선 패턴이 도통해 버려, 인접한 배선끼리의 쇼트가 발생한다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 패키지 기판의 가공 방법은, 절삭 장치에 플럭스 세정 장치의 역할도 겸비하게 함으로써, 절삭 장치 내에서 플럭스 잔사를 제거해 버리는 것을 특징으로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 패키지 기판의 가공 방법을 실시하는 데 알맞은 절삭 장치(2)의 사시도가 도시되어 있다. 도면 부호 4는 절삭 장치(2)의 베이스이며, 베이스(4)의 전방 코너부에는, 직사각 형상의 개구(4a)가 형성되어 있고, 개구(4a) 내에는, 카세트 배치대(6)가 승강 가능하게 설치되어 있다.
카세트 배치대(6)의 상면에는, 복수의 프레임 유닛(9)을 수용하는 직방체 형상의 카세트(8)가 배치되어 있다. 또한, 도 1에서는, 설명의 편의상, 카세트(8)의 윤곽만을 나타내고 있다. 프레임 유닛(9)은, 외주부가 환형 프레임(F)에 접착된 점착 테이프인 다이싱 테이프(T)에 패키지 기판(11)의 이면을 접착하여 구성되어 있다.
카세트 배치대(6)의 측방에는, X축 방향으로 긴 직사각 형상의 개구(4b)가 형성되어 있다. 이 개구(4b) 내에는, X축 이동 테이블(0), X축 이동 테이블(10)을 X축 방향으로 이동시키는 도시하지 않은 X축 이동 기구(가공 이송 기구) 및 X축 이동 기구를 덮는 벨로우즈(12)가 형성되어 있다.
X축 이동 기구는, X축 방향에 평행한 한 쌍의 X축 가이드 레일(도시하지 않음)을 구비하고 있고, X축 가이드 레일에는, X축 이동 테이블(10)이 슬라이드 가능하게 배치되어 있다. X축 이동 테이블(10)의 하면측에는, 너트부가 형성되어 있고, 이 너트부에는, X축 가이드 레일과 평행한 X축 볼나사(도시하지 않음)가 나사 결합되어 있다.
X축 볼나사의 일단부에는, X축 펄스 모터(도시하지 않음)가 연결되어 있다. X축 펄스 모터로 X축 볼나사를 회전시킴으로써, X축 이동 테이블(10)이, X축 가이드 레일로 안내되어 X축 방향으로 왕복 이동한다.
X축 이동 테이블(10)에는, 웨이퍼, 패키지 기판 등의 피가공물을 흡인 유지하는 척 테이블(14)이 배치되어 있다. 척 테이블(14)은, 모터 등의 회전 구동원과 연결되어 있고, Z축 방향에 평행한 회전축 둘레로 회전한다.
척 테이블(14) 주위에는, 프레임 유닛(9)의 환형 프레임(F)을 클램프하여 고정하는 복수개(본 실시형태에서는 4개)의 클램프(16)가 배치되어 있다. 베이스(4)의 상면에는, 절삭 유닛(18a, 18b)을 지지하는 문형의 지지 기구(20)가, 개구(4b)를 사이에 두고 걸쳐 있도록 배치되어 있다. 지지 구조(20)의 전면 상부에는, 절삭 유닛(18a, 18b)을 Y축 방향(인덱싱 이송 방향) 및 Z축 방향으로 이동시키는 2세트의 절삭 유닛 이동 기구(22)가 설치되어 있다.
각 절삭 유닛 이동 기구(22)는, 지지 구조(20)의 전면에 배치되어 Y축 방향에 평행한 한 쌍의 Y축 가이드 레일(24)을 공통으로 구비하고 있다. Y축 가이드 레일(24)에는, Y축 이동 플레이트(26)가 슬라이드 가능하게 배치되어 있다.
각 Y축 이동 플레이트(26)의 이면측에는, 너트부가 설치되어 있고, 이 너트부에는, Y축 가이드 레일(24)과 평행한 Y축 볼나사(28)가 각각 나사 결합되어 있다. 각 Y축 볼나사(28)의 일단부에는, Y축 펄스 모터(30)가 연결되어 있다. Y축 펄스 모터(30)로 Y축 볼나사(28)를 회전시키면, Y축 이동 플레이트(26)가, Y축 가이드 레일(24)을 따라 Y축 방향으로 이동된다.
각 Y축 이동 플레이트(26)의 전면에는, Z축 방향에 평행한 한 쌍의 Z축 가이드 레일(32)이 고정되어 있다. Z축 가이드 레일(32)에는, Z축 이동 플레이트(34)가 슬라이드 가능하게 배치되어 있다.
각 Z축 이동 플레이트(34)의 이면측에는, 도시하지 않은 너트부가 설치되어 있고, 이 너트부에는, Z축 가이드 레일(32)과 평행한 Z축 볼나사(36)가 각각 나사 결합되어 있다.
각 Z축 볼나사(36)의 일단부에는, Z축 펄스 모터(38)가 연결되어 있다. Z축 펄스 모터(38)로 Z축 볼나사(36)를 회전시키면, Z축 이동 플레이트(34)가, Z축 가이드 레일(32)로 안내되어 Z축 방향으로 이동한다.
각 Z축 이동 플레이트(34)의 하부에는, 피가공물을 절삭하는 절삭 유닛(18a, 18b)이 부착되어 있다. 절삭 유닛(18a, 18b)과 인접하는 위치에는, 피가공물의 상면을 촬상하는 카메라 및 현미경을 갖는 촬상 유닛(40)이 부착되어 있다.
절삭 유닛(18a, 18b)은 각각 Y축 방향에 평행한 스핀들(42)의 일단에 장착된 절삭 블레이드(44)를 구비하고 있다. 스핀들(42)의 타단측에는 모터 등의 회전 구동원이 연결되어 있고, 회전 구동원에 의해 스핀들(42)을 통해 절삭 블레이드(44)가 회전된다.
베이스(4)에 형성된 개구(4b)에 대하여 개구(4a)와 반대측의 위치에는, 원통형의 개구(4c)가 형성되어 있다. 개구(4c) 내에는, 절삭 후의 피가공물을 세정하는 스피너 세정 기구(48)가 배치되어 있다.
개구(4b)를 사이에 두고 걸쳐 베이스(4)에 배치된 분사 노즐(46)은, 패키지 기판(11)의 분할 종료 후, 척 테이블(14)이 도 4에 도시된 가공 영역(X1)으로부터 반출입 영역(X2)으로 이동되는 도중에 플럭스 잔사를 세정하기 위해 순수 등의 세정수를 분사하는 노즐로서, 워터 커튼을 형성한다. 스피너 세정 기구(48)에는 플럭스 제거 수단으로서의 분사 노즐(50)이 배치되어 있다.
다음에, 도 4를 참조하여, 본 발명 제1 실시형태의 플럭스 잔사 제거 단계에 대해서 설명한다. 플럭스 잔사 제거 단계의 제1 실시형태는, 도 4에 도시된 바와 같이, 절삭 블레이드(44)에 의한 패키지 기판(11)의 분할 예정 라인(19)을 따른 절삭 중에 실시한다.
도 4에 있어서, 절삭 유닛(18a)의 절삭 블레이드(44)는 한 쌍의 플랜지(52)(앞쪽만 도시)에 협지되어 스핀들(42)에 고정되어 있다. 절삭 블레이드(44)의 상반부는 블레이드 커버(54)로 덮여 있고, 블레이드 커버(54)에는, 패키지 기판(11)을 향해 세정수를 분사하는 분사 노즐(56) 및 플랜지(52)를 향해 세정수를 분사하는 분사 노즐(58)이 부착되어 있다.
또한, 도 4에서는, 패키지 기판(11)의 절삭 가공시에 절삭수를 공급하여 절삭 블레이드(44)를 냉각시키는 쿨러 노즐 및 절삭 블레이드(44)의 절단날을 향해 절삭수를 분사하는 샤워 노즐은 생략되어 있다.
본 실시형태의 플럭스 잔사 제거 단계에서는, 절삭 블레이드(44)에 의한 패키지 기판(11)의 절삭 가공 중에, 분사 노즐(56)로부터 패키지 기판(11)의 표면에 압박 펌프에 의해 가압한 순수 등의 세정수를 분사하고, 분사 노즐(58)로부터 압박 펌프에 의해 가압한 순수 등의 세정수를 플랜지(52)를 향해 분사하여, 고속 회전하는 플랜지(52)에 부딪친 세정수가 가속되어 패키지 기판(11)에 공급되며, 수용성 플럭스의 잔사를 세정하여 제거한다.
고압 펌프에 의해 가압한 물 대신에, 물과 고압으로 가압된 공기 등의 기체를 합류시킨 2유체를 세정 노즐(56, 58)로부터 분사시켜, 플럭스를 제거하는 플럭스 잔사 제거 단계를 실시하도록 하여도 좋다.
또한, 도 4에 도시된 실시형태에서는, 패키지 기판(11)의 절삭 중, 즉 패키지 기판(11)을 복수의 디바이스 칩으로 분할하는 분할 단계와 동시에 플럭스 잔사 제거 단계를 실시하고 있지만, 이 플럭스 잔사 제거 단계는, 분할 단계의 실시 전 또는 실시 후에 행하도록 하여도 좋다.
척 테이블(14)을 가공 영역(X1)으로부터 반출입 영역(X2)으로 화살표 X로 나타내는 방향으로 이동하는 도중에는, 워터 커튼을 형성하는 분사 노즐(46)이 배치되어 있다. 따라서, 패키지 기판(11)의 분할 단계 종료 후, 척 테이블(14)을 X축 방향으로 이동하는 도중에 배치된 분사 노즐(46)로부터 고압 펌프에 의해 고압으로 가압된 순수 등의 세정수, 또는 세정수와 고압으로 가압된 에어를 합류시킨 2유체를 분사하여, 수용성 플럭스의 잔사를 세정하여 제거하도록 하는 것이 바람직하다.
도 5를 참조하면, 본 발명 제2 실시형태의 플럭스 잔사 제거 단계를 나타내는 측면도가 도시되어 있다. 본 실시형태에서는, 플럭스 잔사 제거 단계를 스피너 세정 기구(48) 내에서 실시한다.
본 실시형태의 플럭스 잔사 제거 단계에서는, 스피너 세정 기구(48)의 스피너 테이블(60)로 분할 종료 후의 패키지 기판(11)을 흡인 유지하고, 스피너 테이블(60)을 화살표 A 방향으로 회전시킴과 더불어, 분사 노즐(50)을 화살표 B 방향으로 요동시키면서 분사 노즐(50)로부터 고압 펌프에 의해 가압한 물, 또는 물과 압축 에어 등의 고압으로 가압한 기체를 합류시킨 2유체를 분사하여, 패키지 기판(11)의 표면에 부착되어 있는 수용성 플럭스 잔사를 세정하여 제거한다.
전술한 어느 실시형태에 있어서도, 플럭스 세정 장치를 별도로 설치하는 경우와 비교하여, 절삭 장치 내에서 자동적으로 플럭스 잔사의 세정도 행할 수 있기 때문에, 장치간의 반송 공정수를 삭감할 수 있어, 장치를 설치하는 공장의 플로어 면적의 절약에 기여할 수 있다.
2 : 절삭 장치 11 : 패키지 기판
14 : 척 테이블 18a, 18b : 절삭 유닛
19 : 분할 예정 라인 21 : 디바이스 배치부
23 : 디바이스 25 : 랜드(전극)
27 : 땜납볼 29 : 몰드 수지
31 : 플럭스 잔사 44 : 절삭 블레이드
46 : 분사 노즐 48 : 스피너 세정 기구
50 : 분사 노즐 52 : 플랜지
56, 58 : 분사 노즐

Claims (1)

  1. 교차하여 형성된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 각 영역에 디바이스가 배치되고, 각 분할 예정 라인을 따라 복수의 전극이 표면에 형성된 패키지 기판의 가공 방법으로서,
    표면에 형성된 복수의 전극에 수용성 플럭스를 이용하여 땜납이 도포된 패키지 기판을 준비하는 패키지 기판 준비 단계와,
    상기 패키지 기판 준비 단계에서 준비한 패키지 기판을 절삭 장치로 절삭하여 복수의 디바이스 칩으로 분할하는 분할 단계와,
    패키지 기판의 표면에 고압 펌프에 의해 가압한 물, 또는 물과 기체를 합류시킨 2유체를 분사하여, 상기 수용성 플럭스의 잔사를 제거하는 플럭스 잔사 제거 단계를 포함하고,
    상기 플럭스 잔사 제거 단계는, 상기 분할 단계를 실시하기 위해 패키지 기판을 투입한 상기 절삭 장치 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 패키지 기판의 가공 방법.
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