KR920003547B1 - 반도체장치의 다이본딩방법 - Google Patents

반도체장치의 다이본딩방법 Download PDF

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마쯔시다 덴시 고오교오 가부시기가이샤
가나자와 후미오
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Abstract

내용 없음.

Description

반도체장치의 다이본딩방법
제1도는 본 발명의 제1실시예에서 사용되는 노즐장치의 측면도
제2도는 제1도의 노즐장치에 대한 저면도
제3도는 제1실시예에서 다이패드의 표면상에 넓게 퍼진 접착용 풀의 상태를 도시한 평면도
제4도는 제1실시예에서 다이패드에 대한 다이의 접착상태를 도시한 단면도
제5도는 제1실시예에서 사용되는 다른 노즐장치의 저면도
제6도는 제5도의 노즐을 이용하여 다이패드의 표면상에 접착용 풀을 발라서 넓게 편 접착용 풀의 상태를 도시하는 평면도
제7도는 제2실시예에서 사용되는 노즐장치의 저면도
제8도는 제7도의 노즐장치를 이용하여 다이패드의 표면상에 접착용 풀을 발라서 넓게 편 접착용 풀의 상태를 도시하는 도면
제9도는 칩(다이)사이즈와 노즐배열간의 관계를 도시하는 도면
제10a 내지 10q도는 제9a 내지 q도에 도시한 노즐배열을 나타내는 도면
제11도는 칩(다이)사이즈와 노즐의 수간의 관계를 도시하는 도면
제12도, 제13도 및 제14도는 공정의 순서에 따라 종래의 다이본딩방법을 도시하는 측면도
제15도는 통상의 노즐장치의 저면도
제16도는 종래의 기술에 있어서 다이패드의 표면상에 넓게 편 접착용 풀의 상태를 도시하는 평면도
제17도는 종래의 기술에 있어서 다이패드에 부착된 다이의 상태를 도시하는 단면도이다.
* 발명의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 노즐장치 2 : 시린지
3 : 노즐헤드 4,21 : 노즐
5-8,13-16,17,20 : 노즐열 9,23 : 다이패드
10,24 : 접착용 풀 11,26 : 다이
12,27 : 기포 22 : 리드프레임
25 : 척
본 발명은 리드프레임에 반도체칩을 부착하기 위한 다이본딩방법에 관한 것이다.
반도체장치를 조립할 때, 리드프레임의 다이패드 표면에 실버에폭시페이스트와 같은 접착용 풀을 바르고, 그 위에 다이라고 부르는 반도체칩을 내리 눌러서 다이패드에 다이를 부착한다. 이때 접착용 풀을 너무 많이 바르면, 풀이 흘러나와서 그 다음의 와이어 본딩 작업에 문제점을 발생시킬 수 있다. 반면에, 접착용 풀을 불충분하게 바르면, 다이로 접착용 풀을 넓게 펼 때, 접착용 풀에 남아 있는 공기가 접착용 풀의 충으로부터 완전히 빠져나가지 않아서 풀 속에 기포가 남아 있을 수 있다. 이러한 상태에서 접착용 풀을 경화하면, 다이의 접착강도가 저하할 뿐 아니라, 다이와 다이패드 사이의 열전도성 및 전기전도성도 저한된다.
이러한 문제점을 해걸하기 위하여, 지금까지는 제12도 내지 제17도에 도시한 다이본딩방법에 공지되어 왔다.
먼저, 제12도에 도시한 바와 같이, 복수의 노즐(21)이 노즐헤드의 끝에 배열되어 있고, 리드프레임(22)의 다이패드(23) 표면상에 각 노즐(21)로부터 접착용 풀ㅇ(24)이 반점형상으로 발라지게 된다. 그후, 제13도에 도시한 바와 같이, 척(chuck)(25)에 의해 다이(26)를 지지하는 동안, 다이(26)의 이면이 다이패드(23)의 표면에 압압되고, 접착용 풀(24)을 활짝 펴는 동안 다이(26)의 위치가 결정되며, 접착용 풀(24)은 제14도에 도시한 바와 같이 이 상태에서 결화된다.
그러나, 이 다이본딩방법에 있어서는 상기에 언급한 바와 같은 문제점이 발생한다. 즉, 제12도 내지 제14도에 도시한 종래의 다이본딩방법에 있어서, 제15도에 도시한 바와 같이 복수의 노즐이 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 따라서, 다이패드(23)의 표면에 접착용 풀(24)을 바르고, 다이(26)을 압압할 때, 접착용 풀(24)의 복수의 반점과 다이(26) 사이에 남아 있는 공기가 접착용 풀(24)의 반점을 통해 외부로 완전히 빠져나가지 않는 경우가 자주 있어서, 제16도에 도시한 바와 같이 넓게 퍼진 접착용 풀(24) 속에 기포(27)가 남게 되며, 따라서 다이(26)의 접착강도가 약화되어, 다이(26)가 다이패드(23)로부터 쉽게 분리되거나, 다이(26)로부터 다이패드(23)로의 열전도성 및 전기전도성이 불량해질 수 있다. 그러므로, 리드프레임의 다이패드에 다이를 견고하게 부착함으로써 열전도성 및 전기전도성을 향상시킬 수 있는 반도체장치의 다이본딩방법을 제공하는 것이 본 발명의 일차 목적이다.
또한, 정방향 또는 그와 유사한 모양이 다이를 다이패드에 견고하게 부착할 수 있는 반도체장치의 다이본딩방법을 제공하는 것이 본 발명의 2차 목적이다. 그리고, 가로세로비가 큰 직사각형의 다이를 다이패드에 안정되고 견고하게 부착할 수 있는 반도체장치의 다이본딩방법을 제공하는 것이 본 발명의 3차 목적이다.
도면을 참조한 다음의 상세한 설명으로부터 본 발명의 다른 목적을 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.
제1도 내지 제4도에 본 발명의 제1실시예가 도시되어 있다.
접착용 풀을 바르는 공정, 다이의 부착공정 및 접착용 풀의 경화공정은 제12도 내지 제14도에 도시한 종래의 기술과 기본적으로 동일하다.
제1도 및 제2도는 본 발명의 제1실시예에서 사용되는 노즐장치를 도시한다. 노즐장치(1)는, 제1도에 도시한 바와 같이 부착용 풀이 들어 있는 시린지(2), 노즐헤드(3) 및 노즐헤드(3)의 끝에 붙어 있는 복수의 노즐(4)로 구성되어 있다. 이 복수의 노즐(4)은 제2도에 도시한 바와 같이 방사상으로 배열되어 있다. 즉, 노즐열(5)과 노즐열(6)은 서로 직교하도록 배열되어 있고, 노즐열(7)과 노즐열(8)은 노즐열(5) 및 (6)에 의해 이루어진 각도의 반 각도로 배열되어 있다. 제2도에 도시한 실시예에 있어서, 노즐열(5)와 (6)은 각각 5개의 노즐로 구성되어 있고, 노즐열(7)과 (8)은 각각 3개의 노즐로 구성되어 있다.
이러한 노즐장치(1)를 이용하여, 실버에폭시페이스트와 같은 접착용 풀을 리드프레임의 다이패드 표면상에 반점형상으로 바른다. 이 상태에서 다이패드에 다이를 내리누르면, 기포를 내리누르면서 접착용 풀이 중심부로부터 활짝 펴진다. 즉, 반점형상의 접착용 풀이 중심으로부터 바깥쪽으로 퍼져서 인접한 접착용 풀의 반점과 연결되며, 노즐열(즉, 접착용 풀의 열)이 방사상이기 때문에 접착용 풀이 퍼지는 루트도 거의 방사상으로 된다. 따라서, 접착용 풀 중에 존재하는 공기가 빠져버리고 접착용 풀 중에 남아 있지 않게 된다. 이 때문에, 접착용 풀(10)은 제3도에 도시한 바와 같이 기포가 없이 다이패드(9)이 표면상에서 퍼지게 된다.
이러한 방법으로, 접착용 풀(10)을 넓게 펴고 다이의 위치를 결정한 후, 접찹용 풀(10)을 경화시키면, 제4도에 도시한 바와 같이 기포가 없는 접착용 풀(10)에 의해 다이(11)가 다이패드(9)에 부착된다. 따라서, 다이(11)의 접착강도가 높아지고 열전도성 및 전기전도성도 향상된다.
한편, 최근에 집적도가 증가함에 따라, 칩(다이)의 크기가 커지고 칩(다이)의 모양도 정방형으로부터 직사각형의 모양에 이르기까지 변화되었다.
제5도는 가로세로비가 상대적으로 큰 직사각형 모양의 다이를 부착하기 위한 노즐(4)의 방사상 배열의 한 예를 도시한다. 제5도에서, 노즐열(5),(6)은 각각 9개의 노즐로 이루어졌고, 약 10도(또는 120도)의 각도로 교차하고 있다. 노즐열(7)은 5개의 노즐을 가지며, 노즐열(5)와 (6)으로 이루어진 각 120도의 반 각도로 배열되어 있다.
이러한 노즐을 사용하여 접착용 풀을 바르고 직사각형의 다이를 내리눌러서 접착용 풀을 넓게 펴면, 제6도에 도시한 바와 같이 전개된 접착용 풀(10)의 내부에 기포가 형성될 수도 있는데 그 이유는 다음과 같다. 다이의 가로세로비가 증가함에 따라, 인접한 노즐간의 간격이, 특히 중심 부근에서 좁아진다. 따라서, 제5도의 파선으로 도시한 위치(4a),(4b)에서는 노즐이 존재할 수가 없다. 이 때문에, (4a),(4b) 부근의 노즐의 배열은 제15도에 도시한 종래의 매트릭스 배열과 유사하게 되고, 이 영역에 갇혀 있던 공기는 곧바로 접착용 풀(10) 속에 기포(12)로서 남을 수 있다.
제7도 및 제8도는 이러한 가로세로비가 큰 직사각형의 다이를 부착하는데 사용되는 본 발명의 제2실시예를 도시한다.
제7도에서, 노즐열(13)은 9개의 노즐로 구성되어 있고, 다이의 세로방향의 중심선상에 배열되어 있다. 노즐열(14),(15) 및 (16)은 각각 3개의 노즐로 구성되어 있고, 이 노즐열(14),(15) 및 (16)은 그 중심 부근에서 노즐열(13)과 수직으로 교차하도록 배열되어 있다. 또, 노즐열(13)의 양쪽에는 4개의 노즐열(17),(18),(19) 및 (20)이 양끝에 있는 노즐로부터 바깥쪽으로 뻗히도록 형성되어 있다. 즉, 중심 부근에서 노즐열(13),(14),(15) 및 (16)과 교차하는 모양으로 노즐이 배열되어 있으며, 우단 및 좌단에서 노즐열(17),(18)(19) 및 (20)에 의해 ＞모양 및 ＜모양으로 노즐이 형성되어 있다.
이러한 노즐장치를 이용하여 접착용 풀을 다이패드의 표면에 반점형상으로 바르고 다이패드의 표면에 다이를 내리누르면, 인접한 접착용 풀 속에 공기를 가지면서 접착용 풀을 넓게 펼 수 있다. 따라서 제8도에 도시한 바와 같이, 다이패드(9)의 표면상에 기포를 발생시키지 않고 접착용 풀(10)을 거의 직사각형의 형태로 펼 수 있다. 그 결과, 직사각형 다이 밑의 전영역에 걸쳐 접착용 풀(10)이 전개되고, 기포가 형성되지 않아서 다이의 접착강도와 열전도성 및 전기전도성을 모두 향상시킬 수가 있다.
본 발명의 노즐배열에 대한 두가지 예를 제2도 및 제7도에 도시하였지만 다이의 모양에 따라서 노즐의 배열을 변형시키는 것이 필요하다.
제9도 및 제10a 내지 10q도는 여러 가지 다이의 모양과 각 다이의 모양에 적합한 노즐의 배열을 도시한다.
제9도는 다이의 모양과 노즐의 배열간의 관계를 도시하고 있다. 제9도의 횡축은 X방향으로의 다이의 길이[칩사이즈(X)]를 나타내고, 종축은 Y방향으로의 다이의 길리[칩사이즈(Y)]를 나타낸다. 제9도에서의 문자 A 내지 Q는 각각 제10a 내지 10q도에 해당하는 것이다. 제9도에서 알 수 있는 바와 같이, 노즐의 배열 A 내지 Q는 대각선으로부터 대칭적으로 분포한다.
제9도에 도시한 바와 같이, 4mm×4mm의 칩사이즈 내에서는 노즐이 하나면 충분하고, x=2.0-4.0mm, y=4.0-6.0mm의 칩사이즈 내에서는 제10d도에 도시한 바와 같이 다이의 세로방향으로 두개의 노즐을 설치하면 충분하다. 이들 예에서는, 엄밀한 의미에서 배열은 방사형이 아니다. 칩사이즈가 x=4.0-6.0mm, y=4.0-6.0mm의 범위 내에 있으면, 제10a도에 도시한 바와 같이 5개의 노즐을 방사형으로 설치한다. 이와 유사하게, 다이의 모양이 정방형과 유사한 정방형 또는 직사각형이면, 방사형의 노즐배열 B, C, E, F, G, H, I, J, L 및 N을 사용할 수 있다.
반면, 칩사이즈가 직사각형이면, 제7도에 도시한 배열과 대체로 같은 배열 K, M, O, P 및 Q를 사용할 수 있다. 실제의 배치가 제10k, m, o, p 및 q도의 해당 도면에도 도시되어 있다.
각 노즐의 배열에 있어서 노즐의 직경, 노즐의 길이, 노즐수 및 노즐의 간격에 대한 예가 제10a 내지 10q도에 도시되어 있다. 본 발명자의 실험에 의하면 노즐사이즈와 노즐간의 최소간격 사이에 표 1에 나타낸 바와 같은 관계가 발견되었다.
[표 1]
Figure kpo00001
제10a 내지 10q도에 도시한 노즐의 간격은 표 1에 의해 가능한한 적게 정의된다.
노즐의 수는 칩사이즈, 실버에폭시페이스트의 점도 및 틱소트로피(thixotropy)에 따라 변화하며, 예를 들면, 실버에폭시페이스트의 점도 : 330포아즈(EHD형 기구를 이용하여, 0.5rpm에서 중심각 1°3'을 가진 코운(cone)을 회전하여 얻어진 측정), 틱소트로피 : 6.5(5.0rpm/0.5rpm에서 측정)의 경우, 제11도에 도시한 바와 같이, 노즐의 수는 거의 칩사이즈에 비례한다. 하나의 노즐로부터 가능한한 적게 실버페이스트를 배출함으로써 하나의 노즐로 커버되는 영역은 거의 다음에 조건을 실현시키기 위하여 결정되기 때문에 이러한 것이 고려된다.
1. 실버페이스트 두께 감소
2. 전표면에 걸쳐 전개
한편, 노즐의 직경 또는 노즐의 배열을 적당히 고려하여 점도 150-1000포아즈, 틱소트로피 4.5-7.0 이내의 접착용 풀을 사용할 수 있다.
노즐의 구경에 대해서는, 직경이 크면 클수록 강도가 더 강해지고 파손이 어렵게 된다. 0.3mm 이상의 내경을 가지는 노즐의 경우에 있어서는, 재밍(jamming)을 하면 접착용 풀을 쉽게 제거할 수 있다. 이러한 면을 고려하면, 노즐의 직경은 가능한한 커야 한다. 반면, 노즐의 간격을 줄이기 위하여는, 노즐의 직영이 작은 것이 바람직하다. 이러한 점에 주의를 하여 실험을 한 결과, 점도 330포아즈의 실버페이스트의 경우에, 20G 내지 22G의 보도(bore)를 가진 노즐을 이용하여 실버에폭시페이스트를 안정되게 배출할 수 있다는 것이 확인되었다.
우연하게도, 동일한 직경을 가지는 복수의 노즐을 사용하는 것이 필요하지는 않다. 예를 들면, 제2도에 도시한 실시예에서 노즐열(5),(6) 및 (7),(8)에 상이한 직경을 갖는 노즐을 사용함으로써, 접착용 풀을 양호하게 바를 수 있다.
노즐의 재료로서는, 스테인레스강(SUS 304), 루비(세라믹) 및 폴리프로필렌을 고려할 수 있으며, 이들 재료의 특성은 표 2에 나타난 바와 같다.
[표 2]
Figure kpo00002
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 전체적으로 판단해서 노즐의 재료로서는 스테인레스강이 바람직스럽다.
한편, 노즐(4)을 분리가 가능하도록 노즐헤드(3)에 장착하면, 노즐(4)을 용이하게 세척할 수 있다. 상기 예에서, 노즐(4)은 어느 길이(제9도에서는 모든 노즐이 2.5mm임)을 갖는 원형의 튜브가 도시되어 있지만, 단면의 모양은 타원형, 슬릿과 같은 원형 이외의 것을 수도 있으며, 또한 노즐헤드(3)의 하부면에 복수의 구멍을 형성하고, 이 노즐헤드(3)의 하부면을 다이패드(9)와의 직접 접촉하게 하여 접착용 풀을 바를 수도 있다.

Claims (23)

  1. 접착용 풀을 바르기 위하여 리드프레임의 다이패드 표면상에 방사상으로 배열된 복수의 노즐, 상기 복수의 노즐에 의해 상기 다이패드의 표면에 상기 접착용 풀을 반점형상으로 바르는 공정 및 상기 다이패드상에 바른 상기 접착용 풀에 대해 다이를 내리눌러서, 상기 접착용 풀로 상기 다이를 상기 다이패드에 부착시키는 공정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본당방벙.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 노즐은 상기 다이의 대각선을 따라 배열된 제1,제2노즐열로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 노즐은 상기 다이의 대각선을 따라 배열된 제1노즐열 및 제2노즐열과 상기 제1노즐열 및 제2노즐열로 이루어진 각도의 반각으로 배열된 제3노즐열 및 제4노즐열로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제3노즐열 및 제4노즐열에 있어서의 노즐의 수는 상기 제1노즐열 및 제2노즐열에 있어서의 노즐의 수보다 적은 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수 노즐의 노즐 직경은 20G 내지 22G의 범위 이내로 정의되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수 노즐의 노즐직경은 20G, 22G 중의 어느 하나로 설정되고, 상기 노즐직경 20G, 21G, 22G를 가진 노즐간의 최소간격이 각각 1.2mm, 1.1mm, 1.0mm로 설정되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 노즐은 상이한 노즐직경을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복수의 노즐은 스테인레스강으로 만들어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 복수의 노즐장치는 분리가 가능하도록 노즐헤드에 장착되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 복수의 노즐은 노즐헤드의 하부면에 제공된 구멍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 복수노즐의 단면형상이 원, 타원 또는 슬릿의 형상으로되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 접착용 풀로서 실버에폭시페이스트가 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  13. 리드프레임의 다이패드 표면상에 접착용 풀을 바르는 복수의 노즐, 상기 복수의 노즐에 의해 상기 다이패드의 상기 표면상에 상기 접착용 풀을 반점형상으로 바르는 공정 및 상기 다이패드상에 바른 상기 접착용 풀에 대해 다이를 내리눌러서, 상기 접착용 풀로 상기 다이를 상기 다이패드에 부착하는 공정으로 구성되며, 상기 복수의 노즐은 상기 다이의 세로방향으로 중심선을 따라 배열된 제1노즐열, 이 제1노즐열의 양끝의 노즐로부터 바깥쪽으로 방사형으로 뻗은 제2,제3,제4 및 제5노즐열, 그리고 상기 제1노즐열과 직각 방향으로 배열된 제6노즐열로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제6노즐열은 상기 제1노즐열보다 짧은 노즐열로 구성되며, 이들 복수의 노즐은 상기 제1노즐열의 하나씩 건너뛴 노즐의 위치 또는 그보다 먼 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  15. 제13항에 있어서, 적어도 하나의 노즐의 제1노즐열의 연장선상에 더 제공되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 복수노즐의 노즐직경은 20G 내지 22G의 범위 내로 정의되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 복수노즐의 노즐직경은 20G, 21G, 22G 중의 어느 하나로 설정되며, 상기 노즐직경 20G, 21G, 22G를 가지는 노즐간의 최소간격이 각각 1.2mm, 1.1mm, 1.0mm로 설정되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 복수의 노즐은 상이한 노즐직경을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  19. 제13항에 있어서, 상기 복수의 노즐은 스테인레스강으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  20. 제13항에 있어서, 상기 복수의 노즐은 분리가 가능하도록 노즐헤드에 장착되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  21. 제13항에 있어서, 상기 복수의 노즐은 노즐헤드의 하부면에 제공되는 복수의 구멍으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  22. 제13항에 있어서, 상기 복수노즐의 단면형상이 원, 타원 또느 슬릿형상으로 되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
  23. 제13항에 있어서, 상기 접착용 풀로서 실버에폭시페이스트가 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 다이본딩방법.
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