KR20020003812A - 반도체 칩을 플렉시블 기판에 장착하는 방법 및 장치 - Google Patents

반도체 칩을 플렉시블 기판에 장착하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

반도체 칩(1)을 기판(2) 상에 배치하는 것은 3개의 단계로 이루어진다. 첫째, 분배 스테이션(3)에서, 접착제(4)는 기판(2) 상의 미리 결정된 기판 위치(5)에 적용된다. 그 다음, 결합 스테이션(6)에서, 반도체 칩(1)은 기판 위치(5) 상에 배치된다. 마지막으로, 접착제(4)의 경화가 발생된다. 본 발명에 있어서, 기판(2)은 접착제(4)를 경화하는 동안 진공 상태에 의해 레벨 지지 표면(10) 상에서 고정된다.

Description

반도체 칩을 플렉시블 기판에 장착하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MOUNTING SEMICONDUCTOR CHIPS ONTO A FLEXIBLE SUBSTRATE}
본 발명은 반도체 칩을 플렉시블 기판에 장착하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 산업에서, 시험된 금속 기판을 제외하고,플렉스테이프 (flextapes)와 같은 플렉시블 기판이 점점 사용되고 있다. 또한, 이러한 플렉스테이프는 점점 얇아지고 있고 50 ㎛의 두께를 갖는다. 이것은 경사진 반도체 칩 및 플렉스테이프 사이에서 접착제의 불규칙한 두께 및 반도체 칩의 부정확한 위치로 나타내지는 반도체 칩의 장착에 어려움을 발생시킨다. 또한, 최종적으로 굳기 전에, 접착제는 다양한 면으로 흘러서 접촉하고 국부적으로 분리되는 것이 발생되며, 이것은 접착 본드의 질을 매우 손상시킨다. 또한, 본드 패드의 오염은 이것으로부터 발생될 수 있다.
본 발명의 목적은 플렉시블 기판이 신뢰성 있고 양질의 반도체 칩이 갖추어질 수 있는 방법 및 장치를 제안하는 것이다.
본 발명은 청구항 1에 특징이 있다. 본 발명의 다른 실시예는 종속항에 나타나 있다.
본 발명에 있어서, 상기 목적의 해결은 기판이 바람직하게는 접착제의 경화동안 그러나 장착 과정의 모든 임계면(critical phases) 사이에서 적어도 레벨 지지 표면상에서 편평하게 유지되는 것으로 달성된다.
제 1 해결방안에 있어서, 자동 조립 기계, 소위 다이 본더는 반도체 칩을 붙인 후에 즉시 접착제를 굳게 하기 위하여 가열 플레이트가 갖추어진다. 가열 플레이트는 기판을 향해 있는 지지면상에 채널 또는 홈을 가지며, 이것에 대해 진공 상태는 접착제가 굳을 때까지 기판을 편평하게 유지하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 자동 조립 기계는 지지 플레이트가 갖추어지는 것이 바람직하며, 이것은 채널 또는 홈을 또한 가지며, 이것에 대해 진공 상태는 접착제를 사용하는 동안 및 반도체 칩을 배치하는 동안 레벨 지지 표면 상으로 기판의 전 영역을 흡입하기 위해 사용될 수 있다.
이러한 해결방안은 소위 매트릭스 기판을 처리하는데 특히 적당하며, 이것과함께 반도체 칩을 위한 기판 위치는 n개의 줄과 m개의 칼럼으로 된 블럭으로 기판 상에서 서로 인접하여 배치된다. 반도체 칩의 장착은 일반적으로 3개의 단계로 이루어진다. 제 1 단계에 있어서, 접착제는 분배 스테이션에서의 기판 위치에 사용된다. 제 2 단계에 있어서, 반도체 칩은 결합 스테이션의 기판 위치 상에 배치된다. 제 3 단계에 있어서, 접착제가 경화된다. 충분한 시간이 접착제의 경화에 사용되기 위해, 이러한 매트릭스 기판의 처리는 다음과 같이 블럭으로 발생된다. n ×m 기판 위치를 갖는 블럭은 반도체 칩이 완전히 갖추어지자마자, 진공 상태가 해제되어 기판이 이동 방향으로 진행된다. 동시에, 지지 플레이트 및 가열 플레이트는 미리 결정된 출발 위치에서 이동 방향의 반대 방향 후면으로 이동된다. 그 후, 진공 상태는 지지 플레이트 뿐만 아니라 가열 플레이트의 채널에 사용되므로 기판이 편평하게 되어 지지 플레이트 및 가열 플레이트에 고정된다. 따라서, 접착제는 분배 스테이션 및, 결합 스테이션에서 다음의 n ×m 기판 위치에 사용되며, 접착제가 이미 사용되었던 기판 위치는 반도체 칩을 갖는 칼럼(column)을 위한 칼럼이 갖추어진다. 진공 상태를 방출하는 것없이 칼럼이 완전히 갖추어질 때, 지지 플레이트 및 가열 플레이트는 다음 칼럼을 갖추는 이동 방향으로 함께 진행된다. 따라서, 기판은 지지 플레이트 및 가열 플레이트에 고정 유지되어 이것과 함께 이동된다. 블럭의 마지막 칼럼을 갖춘 후, 다음 싸이클은 진공 상태를 방출하고, 기판으로 진행하여 지지 플레이트 및 가열 플레이트로 되돌아 오는 것으로 설명되는 방법으로 시작된다.
2배 또는 3배의 경화 시간은 가열 플레이트가 2개 또는 3개의 가열 위치에형성되는 것으로 달성된다. 자동 조립 기계의 처리 비는 상대적으로 높게 유지되기 위해, 상대적으로 빠른 세팅 접착제는 이러한 해결방안에 사용된다.
일정한 적용에 있어서, 이것은 접착제가 예를 들면 80 % 단지 부분적으로 경화되는 것으로 충분하다. 나머지 경화는 예를 들면 와이어 본더에서 배선되는 동안 다음 공정 단계에서 발생한다.
제 2 해결방안에 있어서, 접착제의 경화는 자동 조립 기계에서 발생되는 것이 아니라 오븐에서 발생된다. 오븐에서 소비되는 시간 동안, 기판은 지지부에서 편평하게 되는 것이 보장된다. 채널 또는 홈을 갖는 플레이트에 대해 진공 상태가 사용될 수 있으므로 기판은 흡입될 수 있으며, 이것은 지지부로서 적당하다. 플레이트 그 자체는 가열될 수 있지만, 반드시 그런 것은 아니다. 이러한 해결방안에 있어서, 느린 세팅 접착제가 또한 사용될 수 있다.
본 발명은 장착의 질을 매우 향상시키는데 있다. 기판은 접착제의 경화 동안 편평하게 유지되므로, 일정한 두께의 접착제 층은 기판 및 반도체 칩 사이에서 형성된다. 경화 동안, 접착제는 더 이상 기판을 굽히지 않는다. 또한, 접착제의 보다 큰 균질성은 종래의 경화로 달성되며, 접착제의 다른 성분은 예를 들면 많은 양의 실버 영역 및 소량의 실버 영역에서 분리될 수 있거나, 또는 틈이 심지어 발생될 수 있다.
또한, 가열 플레이트 상에 배치되어 있는 편평한 기판은 가열 플레이트로부터 접착제까지 신뢰성 있는 열 전달을 보장한다. 이것은 열 전달의 성질이 접착제의 완전한 경화에 필요한 경화 시간에 결정적인 영향을 주므로 매우 중요하다.
다음으로, 본 발명의 실시예는 도면을 기초로 하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 반도체 칩을 장착하는 장치이며,
도 2는 지지 플레이트 및 가열 플레이트이며,
도 3은 기판이고,
도 4 및 도 5는 오븐이다.
도 1은 반도체 칩(1)을 플렉시블 기판(2) 상에 장착하는 장치의 개략도를 도시한다. 장치는 접착제(4)를 기판(2)의 기판 위치(5)(도 3)에 적용하는 분배 스테이션(3), 기판 위치(5)에 반도체 칩(1)이 갖추어지는 결합 스테이션(6) 및 접착제(4)를 경화시키는 경화 스테이션(7)을 가지며, 이것은 기판(2)의 이동 방향(8)으로 차례대로 배치된다. 경화 스테이션(7)은 이동가능한 가열 플레이트(9)를 포함하며, 기판(2)을 향해 있는 지지 표면(10)은 채널(11)을 가지며, 이것에 대해 진공 상태는 기판(2) 하부로 흡입하는데 적용될 수 있다. 또한, 장착 장치는 가열 플레이트(9)와 함께 이동가능한 지지 플레이트(12)를 포함하며, 이것은 채널(11)을 또한 가지며, 이것에 대해 진공 상태는 기판(2) 하부로 흡입하는데 적용될 수 있다. 2개의 드라이브는 이동 방향(8) 뿐만 아니라 이동 방향(8)의 오른쪽 각 방향(13)(도 2)으로 가열 플레이트(9) 및 지지 플레이트(12)를 이동시키기 위해 설치된다.
도 2는 지지 플레이트(12) 및 가열 플레이트(9)의 평면도이다. 지지 플레이트(12) 및 가열 플레이트(9)는 기계적으로 단단히 연결되지만 갭(14)에 의해 분리된다. 이러한 방법으로, 상당한 열(heat)이 가열 플레이트(9)에서 부터 지지 플레이트(12)까지 전달되므로 접착제(4)의 경화는 기판 위치(5)가 가열 플레이트(9)상에 배치될 때 시작되는 것을 피할 수 있다. 채널(11)은 드릴 구멍(15)을 지나 진공소스와 결합된다. 독립적인 채널(11)의 위치 및 길이가 선택되므로 기판(2)은 이의 전 영역에 걸쳐 하부로 흡입될 수 있고 이것은 지지 플레이트(12) 및 가열 플레이트(9) 상에서 절대적으로 편평하게 된다. 가열 플레이트(9)는 채널(11)를 갖는 2개의 필드를 가지므로 접착제(4)는 2개의 싸이클에 걸쳐 경화될 수 있다.
도 3은 기판(2)의 평면도를 도시한다. 기판 위치(5)는 m개의 줄(17)과 n개의 칼럼(18)으로 된 블럭(16)으로 배치된다. 도시된 실시예에서, m은 3이고 n은 4이다. 칼럼(18)에서 부터 칼럼(18)까지의 거리는 C로 표시되고, 블럭(16)에서 부터 블럭(16)까지의 거리는 B로 표시된다.
장착 장치의 동작 중에, 기판 위치(5)는 블럭으로 처리된다. 분배 스테이션(3)에서, 접착제(4)는 제 1 블럭(16)의 기판 위치(5)에 적용된다. 결합 스테이션(6)에서, 반도체 칩(1)은 제 2 블럭(16)의 기판 위치(5) 상에 배치된다. 경화 스테이션(7)에서, 접착제(4)의 경화는 제 3 및 제 4 블럭(16)의 기판 위치(5)에 배치된다. 순간적인 위치에 따라서, 4개의 블럭(16)은 동일한 기판(2)에 속하거나 또는 다른 기판(2)에 속하게 된다. 블럭에 의한 처리는 블럭(16)의 m ×n 기판 위치(5)를 처리하는 동안 기판(2)은 지지 플레이트(12) 및 가열 플레이트(9)에 연속적으로 고정된다. m ×n 기판 위치(5)를 갖는 블럭(16)은 반도체 칩(1)으로 완전히 갖추어 질 때, 진공 상태가 방출되고 기판(2)은 거리(B - (n-1) ×C)까지 이동 방향(8)으로 진행된다. 동시에, 지지 플레이트(12) 및 가열 플레이트(9)는 미리 결정된 출발 위치에서 이동 방향(8)의 거리((n-1) ×C)까지 후면으로 이동된다. 이것 다음에, 진공 상태는 지지 플레이트(12)의 채널(11) 뿐만 아니라 가열 플레이트(9)의 채널(11)에 적용되므로 기판(2)은 지지 플레이트(12) 및 가열 플레이트(9) 상에 편평하게 되어 지지 플레이트(12) 및 가열 플레이트(9)에 고정된다. 따라서, 접착제(4)는 분배 스테이션(3)에서 다음 블럭(16)의 기판 위치(5)에 적용되고, 결합 스테이션(6)에서, 반도체 칩(1)은 접착제(4)를 갖는 기판 위치(5)로 칼럼(18)을 위한 칼럼(18)에 적용된다. 칼럼(18)이 완전히 갖추어질 때, 진공 상태를 방출하는 것없이, 지지 플레이트(12) 및 가열 플레이트(9)는 다음 칼럼(18)을 갖추는 거리(C)까지 이동 방향(8)으로 함께 진행된다. 이렇게 함으로써, 기판(2)은 지지 플레이트(12) 및 가열 플레이트(9)에 고정되고 이것과 함께 이동된다. 블럭(16)의 마지막 칼럼(18)을 갖춘 후, 다음 싸이클은 진공 상태를 방출함으로써 설명되는 방법으로 시작되어, 거리(B - (n-1) ×C)까지 기판(2)을 진행시키고 거리((n-1) ×C)까지 지지 플레이트(12) 및 가열 플레이트(9)가 되돌아온다.
결합 스테이션(6)은 미리 결정된 위치에서 반도체 칩(1)을 배치시킬 경우, 지지 플레이트(12) 및 가열 플레이트(9)는 칼럼(18) 내에 놓여 있는 기판 위치(5)를 갖추는 방향(13) 즉 이동 방향(8)에 수직으로 또한 이동된다.
도 4는 접착제(4)를 경화시키는 오븐(19)의 단면도를 도시한다. 오븐(19)은 다수의 플레이트(21)를 갖는 이동가능한 매거진(magazine)(20)을 가지며, 이것은 채널(11)을 가지며, 이것에 대해 진공 상태는 기판(2) 하부로 흡입하기 위해 적용될 수 있다. 매거진(20)은 오븐(19) 외부에서 상대 냉각 조건으로 기판(2)이 적재되고 진공 상태가 플레이트(21)의 채널(11)에 적용되므로 기판(2)은 시작 위치를 경화하기 전에 플레이트(21) 상에서 편평하게 된다.
도 5는 연속적인 오븐으로 형성되는 다른 오븐(19)의 단면도를 도시한다. 반도체 칩(1)이 갖추어진 기판(2)은 이동 방향으로 오븐(19)을 통하여 차례대로 이동된다. 기판(2)은 플레이트(21)에 고정되며, 이것은 채널(11)을 가지며, 이것에 대해 진공 상태는 기판(2) 하부로 흡입하기 위해 적용되므로 기판(2)은 플레이트(12)상에서 편평하게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 반도체 칩을 플렉시블 기판에 장착하는 방법 및 장치는 플렉시블 기판이 신뢰성 있고 양질의 반도체 칩이 갖추어질 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 반도체 칩(1)을 기판(2) 상에 장착하며, 이것에 의해 분배 스테이션(3)에서 접착제(4)는 기판(2) 상의 미리 결정된 기판 위치(5)에 적용되며, 결합 스테이션(6)에서 반도체 칩(1)은 기판 위치(5)에 배치되고, 경화 스테이션(7)에서 접착제(4)가 경화되는 방법에 있어서,
    접착제(4)의 경화 동안, 기판(2)은 진공 상태에 의해 레벨 지지 표면(10) 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    접착제(4)의 경화는 결합 스테이션(6) 다음에 배치되는 가열 플레이트(9) 상에서 발생되고, 이것은 채널(11)을 가지며, 이것에 대해 진공 상태는 기판(2) 하부로 흡입하는데 적용될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    접착제(4)의 경화는 결합 스테이션(6)으로 부터 분리되는 오븐(19)에서 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 블럭(16)에 배치되는 기판 위치(5)를 갖는 기판(2)를 갖추기 위한 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법에 있어서,
    블럭(16)을 갖추는 전체 지속을 위해, 기판(2)은 진공 상태에 의해 가열 플레이트(9)에 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 반도체 칩(1)을 플렉시블 기판(2) 상에 장착하며, 분배 스테이션(3)에서 접착제(4)는 기판(2)에 적용되고, 결합 스테이션(6)에서 반도체 칩(1)이 기판(2)에 갖추어지는 장치에 있어서,
    가열 플레이트(9)는 기판(2)의 이동 방향(8)으로 결합 스테이션(6) 다음에 배치되며, 이것은 채널(11)을 가지며, 이것에 대해 진공 상태가 기판(2) 하부로 흡입하는데 적용될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    기판(2)을 위해 채널(11)을 갖는 지지 플레이트(12)가 있으며, 이것에 대해 진공 상태는 접착제(4)를 적용하는 동안 그리고 반도체 칩(1)을 위치시키는 동안 기판(2)을 편평하게 고정하기 위해 적용될 수 있고, 지지 플레이트(12) 및 가열 플레이트(9)는 이동 방향(8) 및 이동 방향(8)의 오른쪽 각으로 함께 이동가능한 것을 특징으로 하는 장치.
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