KR910006158B1 - 에폭시 접착제의 경화방식 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

에폭시 접착제의 경화방식

제1도는 종래 에폭시 경화장치의 개략도.

제2도는 제1도의 경화레일 내의 온도분포도.

제3도는 본 발명에 따른 에폭시 경화장치의 개략도.

제4도는 제3도의 경호레일 내의 온도분포도.

본 발명은 반도체 장치를 제작한 다음에 칩을 리드프레임에 부착하는 공정에 관한 것으로 특히 칩을 리드프레임에 부착한후 칩과 리드프레임의 부착제로 쓰이는 에폭시를 경화시키는 방식에 관한 것이다.

일반적으로 제작을 완성한 웨이퍼를 칩으로 나누어 분리한후 분리된 각 칩(또는 다이라고도 함)을 리드프레임(Lead frame)상에 땜납을 이용한 공정합금법, 에폭시계의 도전성 접착제에 의한 방법 또는 일반의 납-주석 땜납을 사용하여 납땜을 하는 방법으로 다이본딩(Die Bonding)하여 왔다. 종래 에폭시계의 도전성 접착제에 의하여 방법은 리드프레임상에 다이를 에폭시로 접착하고 경화용 오븐(Oven)을 이용하여 에폭시를 건조시킨후 리드프레임과 다이를 와이어본딩(Wire Bonding)을 하므로 경화용 오븐이 필요하고, 다이가 접착된 리드프레임을 경화용 오븐내로 옮기고 에폭시가 경화된 리드프레임을 오븐 밖으로 옮기기 위한 별도의 관리인원이 필요할뿐 아니라 공정기간이 지연되는 문제점이 있었다. 상기의 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 제1도에 도시한바와 같은 방식을 사용하였다. 도면을 참조하면 참조번호(1)는 칩을 리드프레임패드에 다이를 부착하는 다이콜렛(Die Cellet)이고, (2)는 제조가 완성된 칩이며, (3)은 리드프레임 패드를 나타내고, (4)는 에폭시 접착제이며, (5)는 에폭시 접착제를 건조시키기 위한 가열판(Heater Block)이고, (6)은 불활성개스(Inert Gas) 주입구이며, (7)은 가열된 불활성 개스가 주입되어 칩과 리드프레임 사이의 에폭시 접착제를 건조시키는 영역이다. 가이드레일(Guide Rail)위에서 접착제로 사용한 에폭시를 건조시키기 위하여 개스주입구(6)로 불황성 개스를 주입하고 가열판으로 가열하면서 화살표시된 a방향으로 리드프레임(3)을 이동한다.

제2도는 경호레일의 앞단(8)에서 뒷단(9)에 이르는 경화레일 내의 온도분포를 나타낸 도면으로서, (30)은 예상치를 나타내고, (40)은 실측치를 나타내는 것이다. 제2도와 같이 앞단(8)으로부터 60mm되는 부분이 최고로 온도가 가해지고 앞단 또는 뒷단으로 갈수록 온도가 낮아지게 된다. 레일위에 있는 칩의 알루미늄(A1) 패드와 리드프레임 표면에 접촉하여 칩의 알루미늄을 부식시키거나 리드프레임 표면에 산화막을 형성시키며 또 급격한 배출개스의 배출로 인해 에폭시에 기공(Void)이 발생되어 본드능력(Bond ability)과 신뢰성(Reliability)이 저하된다.

따라서 본 발명의 목적은 리드프레임상에 에폭시 접착제로 칩을 접착시키는 공정중 리드프레임 표면과 칩의 패드표면에 본딩에 악영향을 미치는 물질을 발생시키지 않는 에폭시 건조방식을 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 에폭시 건조장치가 다이본더 가이드레일에 부착되어 에폭시 건조에 필요한 시설감소와 공정기간을 단축할 수 있는 에폭시 건조방식을 제공함에 있다. 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 리드프레임상에 도전성의 에폭시 접착제로 칩을 부착한후 에폭시 접착제를 경화시키는 방식에 있어서, 다이본더와, 상기 다이본드에 형성된 다수의 구멍을 갖는 경화레일판과, 상기 경화레일판 상부와 접착제 경화기간 동안 계속적으로 불활성 개스를 주입하는 불활성개스 주입수단과, 상기 상부 개스주입수단과 경화레일판 사이에 형성되는 개스배출창과, 상기 경화레일판과 하부개스 주입수단 경화레일판의 입구에서부터 출구까지 점차적으로 높은 온도로 배열되는 제1 및 제2가열수단을 구비하여, 칩과 리드프레임 사이의 에폭시를 제1온도의 제1가열수단으로 제1경화하는 제1단계와, 상기 에폭시를 제2온도의 제2가열수단으로 제2경화하는 제2단계로 하는 에폭시 접착제의 경화방식을 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 따를 실시예의 에폭시 건조장치로써 2단계로 가열온도를 조절하는 경우를 도시한것이다. 도면을 참조하면 참조번호(11)은 다이콜렛(Die Collet)이고, (12)는 리드프레임 패드이며, (13)은 소자제작이 완료된 반도체 칩이고, (14)는 도전성의 에폭시 접착제이며, (15)는 배출개스 구멍이고, (16)은 초기 경화가열원(Half Cure Heater Cartliage)이며, (17)은 완전 경화가열원(Full Cure Heater Cartliage)이고, (18)은 불활성 개스 레일주입구(Inert Gas Rail Inputhole)이며, (19)는 불황성개스 주입구이고, (20)은 경화레일입구(Lead frame Input)이고, (21)은 경화레일 출구(Lead Frame Output)이고, (22)은 경화레일판(Heater Block)이며, (23)은 칩이 접착된 리드프레임이 저장되는 메거진(Magazine)이다. 경화레일의 입구에서는 리드프레임(12)에 도전성의 에폭시 접착제(14)를 떨어뜨리고 다이콜렛(11)으로 칩(13)을 리드프레임(12)상에 부착시킨 다음 화살표시된 b방향으로 천천히 이동시키는 공정이 반복되어 진행된다. 한편 불황성 개스 주입구(19)를 통해 주입되는 불휘발성 개스는 불휘발성 개스 레일주입구(18) 하부의 초기 경화가열원(16)과 완전 경화가열원(17)을 통해 가열되어 불휘발성 개스레일 주입구(19)를 통해 경화레일판(22)상으로 주입된 후 개스배출창(15)으로 배출된다.

제4도는 제3도와 같이 에폭시 건조장치에서 경화레일의 입구에서부터 출구까지의 거리에 따른 온도분포를 나타낸 도면이다. 제3도의 초기 경화가열원(16) 및 완전 경화가열원(17)은 일반적인 가열카아트리지(Heating Cartridge)에 100V의 교류전원을 사용한 것으로 초기 경화가열원(16)에는 140-150℃의 온도를 유지하고 완전 경화가열원(17)은 200℃정도의 높은 온도를 유지하면서 리드프레임(12)의 접촉되는 경화용레일에 직접열원으로 가한다. 상기와 같이 온도를 가열한 경화레일내의 온도분포는 제4도와 같다. 리드프레임(12)에 칩(13)을 접착한직후 칩(13)은 리드프레임(12) 표면위에 비유동적인 상태에서 접착되어 있고 즉시 b방향으로 가이드레일을 따라서 초기 경화영역(16)으로 이송되면서 1차 에폭시 경화반응과 함께 Na+ 와 C1-등의 배출개스가 발생한다. 이때 발생된 배출개스는 불활성개스 주입구(19)에서 주입된 불활성 개스의 흐름에 의해서 개스배출구(15)로 빠져나간다. 그다음 완전 경화영역으로 이송되면서 완전경화되어 나머지 잔유의 배출개스가 발생된다. 이 배출개스도 불황성개스의 흐름에 따라서 개스배출구(15)로 빠져나간다.

상기와 같이 경화 레일내에서 제4도와 같은 온도분포로 낮은온도에서 점차적으로 높은온도로 가열하여 리드프레임(12)과 칩(13)과 에폭시 접착제간의 온도차에 의한 열팽창 스트레스를 감소시키게 된다. 제4도에서 (50)은 예측치이고, (60)은 실측치를 나타내고 있다. 한편 순수구리 리드프레임에서 리드프레임과 칩의 접착특성상 칩면적이 360×360㎛ 크기에만 국한시켜 적용하였으나 본 발명의 방법으로 계단경화를 하면 칩과 리드프레임 사이의 열팽창 스트레스가 감소되므로 더이상의 큰칩면적에는 순수구리 리드프레임의 사용이 가능하다. 상기 제3도와 설명에서는 가열판을 사용한 1단계 정화의 실시예를 보였으나 본 발명은 가열판을 경화레일의 입구에서 출구까지 점차적으로 온도가 상승하도록 다수개 형성하여 각 가열판의 온도차를 줄여도 상기와 같은 효과를 가져올 수 있음을 유의하여야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 에폭시 접착제 경화공정을 별도로 설치하지 않고 다이본더(Die Bonder)에 직접 설치하여 경화공정에 필요한 시설 및 인원을 감소시킴과 동시에 접착제 경화시간을 97%정도 단축시킬수 있어 공정기간을 단축하는 이점이 있다.

또한 본 발명은 접착제 경화단계를 저온에서 고온으로 단계별로 나누어 경화시킬 수 있으므로 경화공정중 생기는 접착제 내부의 기공을 감소시키고, 경화시 발생되는 배출개스는 발생즉시 개스배출구로 배출시켜 칩의 패드 및 래드프레임의 리드에 영향을 주지 않으므로 제품의 신뢰성을 향상시킨다.

Claims (2)

1. 리드프레임상에 도전성의 에폭시 접착제로 칩을 부착한후 에폭시 접착제를 경화시키는 방식에 있어서, 다이본더와 상기 다이본드에 형성된 다수의 구멍을 갖는 경화레일판과 상기 경화레일판 상부와 접착제 경화기간 동안 계속적으로 불활성개스를 주입하는 불활성개스 주입수단과 상기 상부 개스주입수단과 경화레일판 사이에 형성되는 개스배출창과 상기 경화레일판과 하부개스 주입수단 경화레일판의 입구에서부터 출구까지 점차적으로 높은 온도로 배열되는 제1 및 제2가열수단을 구비하여, 칩과 리드프레임 사이의 에폭시를 제1온도의 제1가열 수단으로 제1경화하는 제1단계와, 상기 에폭시를 제2 온도의 제2가열수단으로 제2경화하는 제2단계로 이루어짐을 특징으로 하는 에폭시 경화방식.
2. 제1항에 있어서, 제1온도가 100-150℃이고, 제2온도가 180-220℃의 온도임을 특징으로 하는 에폭시 경화방식.

Images