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技術 フタレートを利用したディバイスパッケージング設備及びその方法、そしてディバイス処理装置

出願人 ピーエスケー・インコーポレーテッドセミギアインコーポレイテッド
発明者 チャン,ジエンピノリス,ヨシュアルオ,シヤン
出願日 2015年3月13日 (5年3ヶ月経過) 出願番号 2015-051323
公開日 2016年8月12日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2016-146453
状態 特許登録済
技術分野 溶融はんだ付 ボンディング 印刷回路に対する電気部品等の電気的接続
主要キーワード 工程流体 搭載過程 コーナ位置 パージ過程 搭載ユニット 接合物質 事前加熱 被搭載物
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年8月12日)のものです。
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図面 (20)

課題

パッケージング工程でフラックスの代わりにフタレートを使用することで人体装備及び環境に及ぼす影響を減少することができるディバイスパッケージング設備及びその方法、そしてディバイス処理装置を提供する。

解決手段

ディバイス処理設備301は、第1ディバイス100と第2ディバイス200との間にフタレート(phthalate)300を提供して第1ディバイスと第2ディバイスを互いに付着する搭載ユニットと、互いに付着された第1ディバイスと第2ディバイスを熱処理してフタレートを除去し、第1ディバイスと第2ディバイスを互いに固定する処理ユニットと、互いに付着された第1ディバイスと第2ディバイスを搭載ユニットから処理ユニットに移送する移送ユニットと、を含む。

概要

背景

半導体チップのようなディバイス製作されると、このディバイスを基板のような他のディバイスに搭載するパッケージング工程が行われる。特に、チップを他のチップに搭載するかパッケージに搭載して3DICを製作する3Dパッケージング技術はより高い密度パッキングを可能にし、より短いチップ間連結を具現し配線の自由度を上げて高性能のICを提供する。

一般に、半導体パッケージング工程はディバイスを他のディバイスに搭載する過程フラックス(flux)を利用する。フラックスはディバイス間の接触部位に塗布されてそれらを互いに付着する役割をする。

しかし、フラックスは人体に有害な物質であり、フラックスがディバイスに残っていればディバイスの正常な動作を妨害してその性能を低下させる恐れがある。よって、フラックスを利用する従来の半導体パッケージング工程は互いに付着されたディバイスを処理してそれらを互いに接合した後、ディバイスに残っているフラックスを除去するためにディバイスを洗浄し乾燥する工程が必須的に要求されていた。

概要

パッケージング工程でフラックスの代わりにフタレートを使用することで人体、装備及び環境に及ぼす影響を減少することができるディバイスパッケージング設備及びその方法、そしてディバイス処理装置を提供する。ディバイス処理設備301は、第1ディバイス100と第2ディバイス200との間にフタレート(phthalate)300を提供して第1ディバイスと第2ディバイスを互いに付着する搭載ユニットと、互いに付着された第1ディバイスと第2ディバイスを熱処理してフタレートを除去し、第1ディバイスと第2ディバイスを互いに固定する処理ユニットと、互いに付着された第1ディバイスと第2ディバイスを搭載ユニットから処理ユニットに移送する移送ユニットと、を含む。

目的

特に、チップを他のチップに搭載するかパッケージに搭載して3DICを製作する3Dパッケージング技術はより高い密度のパッキングを可能にし、より短いチップ間連結を具現し配線の自由度を上げて高性能のICを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1ディバイスと第2ディバイスとの間にフタレート(phthalate)を提供し、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを互いに付着する搭載ユニットと、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを熱処理して前記フタレートを除去し、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを互いに固定する処理ユニットと、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記搭載ユニットから前記処理ユニットに移送する移送ユニットと、を含むディバイスパッケージング設備

請求項2

前記第1ディバイスは、ソルダーボール(solderball)、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含み、前記第2ディバイスは、前記半導体チップ及び前記基板のうち少なくとも一つを含む請求項1に記載のディバイスパッケージング設備。

請求項3

前記フタレートは、ジメチルフタレート(dimethylphthalate,DMP)及びジイソブチルフタレート(disobutylphthalate,DIBP)のうち少なくとも一つを含む請求項1または請求項2に記載のディバイスパッケージング設備。

請求項4

前記搭載ユニットは、前記第1ディバイスの突出部位を前記フタレートに入れて前記突出部位の上に前記フタレートをつけ、前記突出部位が前記第2ディバイスに接触するように前記第1ディバイス及び前記第2ディバイスのうち少なくとも一つを移動する請求項1〜3のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング設備。

請求項5

前記搭載ユニットは、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレートをつけ、前記フタレートがつけられた部位で前記第1ディバイスと前記第2ディバイスが互いに接触するように前記第1ディバイス及び前記第2ディバイスのうち少なくとも一つを移動する請求項1〜3のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング設備。

請求項6

前記搭載ユニットは、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレートで製造されたフィルムを提供し、前記フィルムが提供された部位で前記第1ディバイスと前記第2ディバイスが互いに接触するように前記第1ディバイス及び前記第2ディバイスのうち少なくとも一つを移動する請求項1〜3のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング設備。

請求項7

前記搭載ユニットは、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを互いに接触し、前記第1ディバイスと前記第2ディバイス間の接触部位の縁に前記フタレートを提供して前記第1ディバイスと前記第2ディバイス間の境界に前記フタレートが吸収されるようにする請求項1〜3のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング設備。

請求項8

前記処理ユニットは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを第1温度に事前加熱して前記フタレートを除去し、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記第1温度より高い第2温度に加熱して前記第1ディバイスと前記第2ディバイス間の接触部位に位置した接合物質溶融させ、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記第2温度より低い第3温度に冷却させて前記接合物質を凝固させる請求項1〜7のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング設備。

請求項9

前記第1温度は前記フタレートの沸点より低く、前記第2温度は前記接合物質の融点より高いか同じであり、前記第3温度は前記接合物質の融点より低い請求項8に記載のディバイスパッケージング設備。

請求項10

前記処理ユニットは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを180乃至220℃に事前加熱して前記フタレートを除去する請求項8または請求項9に記載のディバイスパッケージング設備。

請求項11

前記処理ユニットは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを180乃至220℃で60秒以上事前加熱して前記フタレートを除去する請求項10に記載のディバイスパッケージング設備。

請求項12

前記処理ユニットは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下で事前加熱して前記フタレートを除去する請求項8〜11のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング設備。

請求項13

前記処理ユニットは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを窒素又はホルム酸蒸気を含有する窒素に露出させながら前記第1温度に事前加熱して前記フタレートを除去する請求項8〜12のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング設備。

請求項14

前記処理ユニットは、前記フタレートを除去した後、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下でホルム酸蒸気に露出させながら前記第1温度より高い第4温度に加熱して前記接合物質の表面に形成された不純物を除去する請求項8〜13のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング設備。

請求項15

互いに固定された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスは前記ディバイスパッケージング設備から搬出されて検査設備に移送される請求項1〜14のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング設備。

請求項16

第1ディバイスと第2ディバイスとの間にフタレートを提供し、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを互いに付着するステップと、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを熱処理して前記フタレートを除去するステップと、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを熱処理して互いに固定するステップと、を含むディバイスパッケージング方法

請求項17

前記第1ディバイスは、ソルダーボール、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含み、前記第2ディバイスは、前記半導体チップ及び前記基板のうち少なくとも一つを含む請求項16に記載のディバイスパッケージング方法。

請求項18

前記フタレートは、ジメチルフタレート(DMP)及びジイソブチルフタレート(DIBP)のうち少なくとも一つを含む請求項16または請求項17に記載のディバイスパッケージング方法。

請求項19

前記付着するステップは、前記第1ディバイスの突出部位を前記フタレートに入れて前記突出部位に前記フタレートをつけるステップと、前記突出部位が前記第2ディバイスに接触するように前記第1ディバイス及び前記第2ディバイスのうち少なくとも一つを移動するステップと、を含む請求項16〜18のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング方法。

請求項20

前記付着するステップは、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレートをつけるステップと、前記フタレートがつけられた部位で前記第1ディバイスと前記第2ディバイスが互いに接触するように前記第1ディバイス及び前記第2ディバイスのうち少なくとも一つを移動するステップと、を含む請求項16〜18のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング方法。

請求項21

前記付着するステップは、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレートで製造されたフィルムを提供するステップと、前記フィルムが提供された部位で前記第1ディバイスと前記第2ディバイスが互いに接触するように前記第1ディバイス及び前記第2ディバイスのうち少なくとも一つを移動するステップと、を含む請求項16〜18のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング方法。

請求項22

前記付着するステップは、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを互いに接触するステップと、前記第1ディバイスと前記第2ディバイス間の境界に前記フタレートが吸収されるように前記第1ディバイスと前記第2ディバイス間の接触部位の縁に前記フタレートを提供するステップと、を含む請求項16〜18のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング方法。

請求項23

前記フタレートを除去するステップは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを第1温度に事前加熱して前記フタレートを除去するステップを含み、前記固定するステップは、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記第1温度より高い第2温度に加熱して前記第1ディバイスと前記第2ディバイス間の接触部位に位置した接合物質を溶融させるステップと、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記第2温度より低い第3温度に冷却させて前記接合物質を凝固させるステップと、を含む請求項16〜22のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング方法。

請求項24

前記第1温度は前記フタレートの沸点より低く、前記第2温度は前記接合物質の融点より高いか同じであり、前記第3温度は前記接合物質の融点より低い請求項23に記載のディバイスパッケージング方法。

請求項25

前記フタレートを除去するステップは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを180乃至220℃に事前加熱するステップを含む請求項23または請求項24に記載のディバイスパッケージング方法。

請求項26

記事前加熱するステップは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを180乃至220℃で60秒以上事前加熱するステップを含む請求項25に記載のディバイスパッケージング方法。

請求項27

前記フタレートを除去するステップは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下で事前加熱するステップを含む請求項23〜26のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング方法。

請求項28

前記フタレートを除去するステップは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを窒素又はホルム酸蒸気を含有する窒素に露出させながら前記第1温度に事前加熱するステップを含む請求項23〜27のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング方法。

請求項29

前記フタレートを除去するステップの後、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下でホルム酸蒸気に露出させながら前記第1温度より高い第4温度に加熱して前記接合物質の表面に形成された不純物を除去するステップを更に含む請求項23〜28のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング方法。

請求項30

互いに固定された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスはディバイスパッケージング設備から搬出されて検査設備によって検査される請求項16〜29のいずれか1項に記載のディバイスパッケージング方法。

請求項31

フタレートを利用して互いに付着された第1ディバイスと第2ディバイスを熱処理して前記フタレートを除去し、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを互いに固定する工程が行われる工程チェンバーと、前記工程チェンバー内に配置されて互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを支持するディバイス支持台と、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを加熱するヒータと、を含むディバイス処理装置

請求項32

前記第1ディバイスは、ソルダーボール、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含み、前記第2ディバイスは、前記半導体チップ及び前記基板のうち少なくとも一つを含む請求項31に記載のディバイス処理装置。

請求項33

前記フタレートは、ジメチルフタレート(DMP)及びジイソブチルフタレート(DIBP)のうち少なくとも一つを含む請求項31または請求項32に記載のディバイス処理装置。

請求項34

前記ヒータは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを第1温度に事前加熱して前記フタレートを除去し、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記第1温度より高い第2温度に加熱して前記第1ディバイスと前記第2ディバイス間の接触部位に位置した接合物質を溶融させ、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記第2温度より低い第3温度に冷却させて前記接合物質を凝固させる請求項31〜33のいずれか1項に記載のディバイス処理装置。

請求項35

前記第1温度は前記フタレートの沸点より低く、前記第2温度は前記接合物質の融点より高いか同じであり、前記第3温度は前記接合物質の融点より低い請求項34に記載のディバイス処理装置。

請求項36

前記ヒータは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを180乃至220℃に事前加熱して前記フタレートを除去する請求項34または請求項35に記載のディバイス処理装置。

請求項37

前記ヒータは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを180乃至220℃で60秒以上事前加熱して前記フタレートを除去する請求項36に記載のディバイス処理装置。

請求項38

前記事前加熱の際に前記工程チェンバーの内部圧力を大気圧又は前記大気圧より低い圧力に維持する圧力調節部を更に含む請求項34〜37のいずれか1項に記載のディバイス処理装置。

請求項39

前記事前加熱の際に前記工程チェンバーに窒素又はホルム酸蒸気を含有する窒素を供給する供給部を更に含む請求項34〜38のいずれか1項に記載のディバイス処理装置。

請求項40

前記供給部は、前記事前加熱の後に前記工程チェンバーにホルム酸蒸気を供給し、前記ヒータは、前記事前加熱の後、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記第1温度より高い第4温度に加熱して前記接合物質の表面に形成された不純物を除去する請求項39に記載のディバイス処理装置。

技術分野

0001

本発明はフタレートを利用してディバイスパッケージングする設備及びその方法、そしてディバイス処理装置に関するものである。

背景技術

0002

半導体チップのようなディバイスが製作されると、このディバイスを基板のような他のディバイスに搭載するパッケージング工程が行われる。特に、チップを他のチップに搭載するかパッケージに搭載して3DICを製作する3Dパッケージング技術はより高い密度パッキングを可能にし、より短いチップ間連結を具現し配線の自由度を上げて高性能のICを提供する。

0003

一般に、半導体パッケージング工程はディバイスを他のディバイスに搭載する過程フラックス(flux)を利用する。フラックスはディバイス間の接触部位に塗布されてそれらを互いに付着する役割をする。

0004

しかし、フラックスは人体に有害な物質であり、フラックスがディバイスに残っていればディバイスの正常な動作を妨害してその性能を低下させる恐れがある。よって、フラックスを利用する従来の半導体パッケージング工程は互いに付着されたディバイスを処理してそれらを互いに接合した後、ディバイスに残っているフラックスを除去するためにディバイスを洗浄し乾燥する工程が必須的に要求されていた。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の実施形態は、パッケージング工程でフラックスの代わりにフタレートを使用することで人体、装備及び環境に及ぼす影響を減少することができるディバイスパッケージング設備及びその方法、そしてディバイス処理装置を提供することをその目的とする。

0006

本発明の実施形態は、パッケージングにフラックスを利用する場合、ディバイスを接合させた後で検査の前に必須的に伴う洗浄及び乾燥工程を排除することができるディバイスパッケージング設備及びその方法、そしてディバイス処理装置を提供することをその目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の一実施形態によるディバイスパッケージング設備は、第1ディバイスと第2ディバイスとの間にフタレート(phthalate)を提供して前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを互いに付着する搭載ユニットと、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを熱処理して前記フタレートを除去し、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを互いに固定する処理ユニットと、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記搭載ユニットから前記処理ユニットに移送する移送ユニットと、を含む。

0008

前記第1ディバイスは、ソルダーボール(solder ball)、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含み、前記第2ディバイスは、前記半導体チップ及び前記基板のうち少なくとも一つを含む。

0009

前記フタレートは、ジメチルフタレート(dimethyl phthalate,DMP)及びジイソブチルフタレート(disobutyl phthalate,DIBP)のうち少なくとも一つを含む。

0010

前記搭載ユニットは、前記第1ディバイスの突出部位を前記フタレートに入れて前記突出部位に前記フタレートをつけ、前記突出部位が前記第2ディバイスに接触するように前記第1ディバイス及び前記第2ディバイスのうち少なくとも一つを移動する。

0011

前記搭載ユニットは、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレートをつけ、前記フタレートがつけられた部位で前記第1ディバイスと前記第2ディバイスが互いに接触するように前記第1ディバイス及び前記第2ディバイスのうち少なくとも一つを移動する。

0012

前記搭載ユニットは、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレートで製造されたフィルムを貼るか液滴を供給し、前記フィルムが貼られるか液滴が適用された部位で前記第1ディバイスと前記第2ディバイスが互いに接触するように前記第1ディバイス及び前記第2ディバイスのうち少なくとも一つを移動する。

0013

前記搭載ユニットは、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを互いに接触し、前記第1ディバイスと前記第2ディバイス間の接触部位の縁に前記フタレートを提供して前記第1ディバイスと前記第2ディバイス間の境界に前記フタレートが吸収されるかウィッキング(wicking)されるようにする。

0014

前記処理ユニットは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを第1温度に事前加熱して前記フタレートを蒸発させ、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記第1温度より高い第2温度に加熱して前記第1ディバイスと前記第2ディバイス間の接触部位に位置した接合物質溶融させ、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記第2温度より低い第3温度に冷却させて前記接合物質を凝固させる。

0015

前記第1温度は前記フタレートの沸点より高いか同じであり、前記第2温度は前記接合物質の融点より高いか同じであり、前記第3温度は前記接合物質の融点より低い。

0016

前記処理ユニットは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを180乃至220℃に事前加熱して前記フタレートを蒸発させる。

0017

前記処理ユニットは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを180乃至220℃で60秒以上事前加熱して前記フタレートを蒸発させる。

0018

前記処理ユニットは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下で事前加熱して前記フタレートを蒸発させる。

0019

前記処理ユニットは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを窒素又はホルム酸蒸気を含有する窒素に露出させながら前記第1温度に事前加熱して前記フタレートを蒸発させる。

0020

前記処理ユニットは、前記フタレートを蒸発させた後、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下でホルム酸蒸気に露出させながら前記第1温度より高い第4温度に加熱して前記接合物質の表面に形成された不純物を除去する。

0021

互いに固定された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスは前記ディバイスパッケージング設備から搬出されて検査設備に移送される。

0022

本発明の一実施形態によるディバイスパッケージング方法は、第1ディバイスと第2ディバイスとの間にフタレートを提供して前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを互いに付着するステップと、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを熱処理して前記フタレートを除去するステップと、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを熱処理して互いに固定するステップと、を含む。

0023

前記第1ディバイスは、ソルダーボール、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含み、前記第2ディバイスは、前記半導体チップ及び前記基板のうち少なくとも一つを含む。

0024

前記フタレートは、ジメチルフタレート(DMP)及びジイソブチルフタレート(DIBP)のうち少なくとも一つを含む。

0025

前記付着するステップは、前記第1ディバイスの突出部位を前記フタレートに入れて前記突出部位に前記フタレートをつけるステップと、前記突出部位が前記第2ディバイスに接触するように前記第1ディバイス及び前記第2ディバイスのうち少なくとも一つを移動するステップと、を含む。

0026

前記付着するステップは、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレートをつけるステップと、前記フタレートがつけられた部位で前記第1ディバイスと前記第2ディバイスが互いに接触するように前記第1ディバイス及び前記第2ディバイスのうち少なくとも一つを移動するステップと、を含む。

0027

前記付着するステップは、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスのうち少なくとも一つに前記フタレートで製造されたフィルムを提供するステップと、前記フィルムが提供された部位で前記第1ディバイスと前記第2ディバイスが互いに接触するように前記第1ディバイス及び前記第2ディバイスのうち少なくとも一つを移動するステップと、を含む。

0028

前記付着するステップは、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを互いに接触するステップと、前記第1ディバイスと前記第2ディバイス間の境界で前記フタレートが吸収されるかくっつくかウィッキングされるように前記第1ディバイスと前記第2ディバイス間の接触部位の縁に前記フタレートを提供するステップと、を含む。

0029

前記フタレートを除去するステップは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを第1温度に事前加熱して前記フタレートを蒸発させるステップを含み、前記固定するステップは、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記第1温度より高い第2温度に加熱して前記第1ディバイスと前記第2ディバイス間の接触部位に位置した接合物質を溶融させるステップと、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記第2温度より低い第3温度に冷却させて前記接合物質を凝固させるステップと、を含む。

0030

前記第1温度は前記フタレートの沸点より高いか同じであり、前記第2温度は前記接合物質の融点より高いか同じであり、前記第3温度は前記接合物質の融点より低い。

0031

前記フタレートを蒸発させるステップは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを180乃至220℃に事前加熱するステップを含む。

0032

記事前加熱するステップは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを180乃至220℃で60秒以上事前加熱するステップを含む。

0033

前記フタレートを蒸発させるステップは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下で事前加熱するステップを含む。

0034

前記フタレートを蒸発させるステップは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを窒素又はホルム酸蒸気を含有する窒素に露出させながら前記第1温度に事前加熱するステップを含む。

0035

前記ディバイスパッケージング方法は、前記フタレートを蒸発させた後、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを大気圧又は前記大気圧より低い圧力下でホルム酸蒸気に露出させながら前記第1温度より高い第4温度に加熱して前記接合物質の表面に形成された不純物を除去するステップを更に含む。

0036

互いに固定された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスはディバイスパッケージング設備から搬出されて検査設備によって検査される。

0037

本発明の一実施形態によるディバイス処理装置は、工程チェンバー、ディバイス支持台及びヒータを含む。第1及び第2ディバイスはフタレートを利用して互いに付着され、前記工程チェンバー内で熱処理されて前記フタレートを除去し、前記第1ディバイスを前記第2ディバイスに永久に固定する。前記ディバイス支持台は前記工程チェンバー内に配置されて互いに付着されている前記第1及び第2ディバイスを支持する。前記ヒータは互いに付着されている前記第1及び第2ディバイスを加熱する。

0038

前記第1ディバイスは、ソルダーボール、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含み、前記第2ディバイスは、前記半導体チップ及び前記基板のうち少なくとも一つを含む。

0039

前記フタレートは、ジメチルフタレート(DMP)及びジイソブチルフタレート(DIBP)のうち少なくとも一つを含む。

0040

前記ヒータは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを第1温度に事前加熱して前記フタレートを蒸発させ、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記第1温度より高い第2温度に加熱して前記第1ディバイスと前記第2ディバイス間の接触部位に位置した接合物質を溶融させ、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記第2温度より低い第3温度に冷却させて前記接合物質を凝固させる。

0041

前記第1温度は前記フタレートの沸点より高いか同じであり、前記第2温度は前記接合物質の融点より高いか同じであり、前記第3温度は前記接合物質の融点より低い。

0042

前記ヒータは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを180乃至220℃に事前加熱して前記フタレートを蒸発させる。

0043

前記ヒータは、互いに付着された前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを180乃至220℃で60秒以上事前加熱して前記フタレートを蒸発させる。

0044

前記ディバイス処理装置は、事前加熱の際に前記工程チェンバーの内部圧力を大気圧又は前記大気圧より低い圧力に維持する圧力調節部を更に含む。

0045

前記ディバイス処理装置は、事前加熱の際に前記工程チェンバーに窒素又はホルム酸蒸気を含有する窒素を供給する流体供給部を更に含み、前記流体供給部は窒素バブラー(bubbler)又は窒素供給器を含む。

0046

前記流体供給部は、事前加熱の後に前記工程チェンバーにホルム酸蒸気を供給し、前記ヒータは、事前加熱の後、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを前記第1温度より高い第4温度に加熱して前記接合物質の表面に形成された不純物を除去する。

発明の効果

0047

本発明の実施形態によると、パッケージング工程でフラックスの代わりにフタレートを使用するため人体、装備及び環境に及ぼす影響を最小化することができる。

0048

本発明の実施形態によると、ディバイスを接合した後に洗浄及び乾燥を経ずにそのまま検査を実施することができるため生産工程を単純化することができる。

図面の簡単な説明

0049

本発明の一実施形態によるディバイスパッケージング設備の概略的な構造図である。
本発明の一実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
本発明の一実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
本発明の一実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
本発明の他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
本発明の他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
本発明の他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
本発明のまた他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
本発明のまた他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
本発明のまた他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
本発明の更に他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
本発明の更に他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。
本発明の一実施形態によるディバイス処理装置の例示的な図である。
本発明の一実施形態によってフタレートを蒸発させる過程を説明するための例示的な図である。
本発明の他の実施形態によって第1及び第2ディバイスを互いに接合する過程を説明するための例示的な図である。
本発明の他の実施形態によって第1及び第2ディバイスを互いに接合する過程を説明するための例示的な図である。
本発明の他の実施形態によってフタレートを蒸発させた後、接合物質に残っている不純物を除去する過程を説明するための例示的な図である。
本発明の一実施形態によるディバイスパッケージング方法の例示的なフローチャートである。
本発明の一実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。
本発明の他の実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。
本発明のまた他の実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。
本発明の更に他の実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。
本発明の実施形態によってジメチルフタレート(DMP)がコーナに適用されたダイの平面の様子を示すイメージである。
本発明の実施形態によってジメチルフタレート(DMP)で付着されたダイとPCBクーポンの様子を示すイメージである。
本発明の実施形態によってサンプルが搭載されたキャリアウェハの様子を示すイメージである。
サンプル製作後のダイのコーナ位置を示す光学顕微鏡イメージである。
移送テスト後のダイのコーナ位置を示す光学顕微鏡イメージである。
ジメチルフタレート(DMP)で付着されたソルダーボールと銅パッドリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
ジメチルフタレート(DMP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
ジメチルフタレート(DMP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
ジメチルフタレート(DMP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
ジメチルフタレート(DMP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後のSEMイメージである。
ジメチルフタレート(DMP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後のSEMイメージである。
ジメチルフタレート(DMP)で付着されたソルダーボールとPCBのリフロー工程後のSEMイメージである。
ジメチルフタレート(DMP)で付着されたソルダーボールとPCBのリフロー工程後のSEMイメージである。
ジイソブチルフタレート(DIBP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
ジイソブチルフタレート(DIBP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
ジイソブチルフタレート(DIBP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
ジイソブチルフタレート(DIBP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージである。
ジイソブチルフタレート(DIBP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後のSEMイメージである。
ジイソブチルフタレート(DIBP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後のSEMイメージである。
ジイソブチルフタレート(DIBP)で付着されたソルダーボールとPCBのリフロー工程後のSEMイメージである。
ジイソブチルフタレート(DIBP)で付着されたソルダーボールとPCBのリフロー工程後のSEMイメージである。

実施例

0050

本発明の他の利点及びその特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付した図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すると明確になるはずである。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限らずに互いに異なる多様な形態に具現されてもよいが、但し、本実施形態は本発明の開示が完全になるようにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであって、本発明は特許請求の範囲の範疇によってのみ定義される。

0051

もし定義されなくても、ここで使用される全ての用語(技術又は科学用語を含む)は本発明の属する従来技術における普遍的技術によって一般的に使用されるのと同じ意味を有する。一般的な辞書によって定義された用語は関連する技術そして/或いは本出願の本文で意味することと同じ意味を有すると解釈され、そしてここで明確に定義された表現ではなくても概念化されるか又は過度形式的に解釈されない。

0052

本明細書で使用された用語は実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限するものではない。本明細書において、単数形は文中で特に言及されない限り複数形も含む。明細書で使用される「含む」及び/又はこの動作の多様な活用形、例えば、「含む」、「含んだ」、「含み」、「含んで」などは言及された造成、成分、構成要素、ステップ、動作及び/又は素子は一つ以上の他の造成、成分、構成要素、ステップ、動作及び/又は素子の存在又は追加を排除しない。本発明書で「及び/又は」という用語は並べられた構成それぞれ又はそれらの多様な組み合わせを指す。

0053

本発明の実施形態は、半導体パッケージングにおいて従来ディバイス間の接着のために使用されていたフラックスの代わりにフタレートを利用してパッケージングを実施する。フタレートはプラスチック成形の際に可塑剤として使用される化学添加剤であって、特にポリ塩化ビニールPVC)を柔らかくするために使用される物質である。本発明の実施形態はこのフタレート、特にジメチルフタレート(DMP)又はジイソブチルフタレート(DIBP)を半導体パッケージングに活用して従来にフラックスを使用することで引き起こされていた各種問題点を解決し、生産工程を単純化して製造コスト節減することができる。

0054

以下、本明細書に添付された図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

0055

図1は、本発明の一実施形態によるディバイスパッケージング設備1の概略的な構造図である。

0056

図1を参照すると、前記ディバイスパッケージング設備1は2つ以上のディバイスを互いに接合することで半導体パッケージングを実施する設備であって、搭載ユニット10、処理ユニット30及び移送ユニット20を含む。

0057

前記搭載ユニット10は第1ディバイスと第2ディバイスとの間にフタレートを提供し、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを互いに付着する。前記処理ユニット30は互いに付着された第1ディバイスと第2ディバイスを熱処理して前記フタレートを除去し、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを互いに固定する。前記移送ユニット20は互いに付着された第1ディバイスと第2ディバイスを前記搭載ユニット10から前記処理ユニット30に移送する。

0058

前記第1ディバイスは前記第2ディバイスに搭載されて接合される搭載物であって、一例としてソルダーボール(solder ball)、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含むが、それに限ることはない。また、前記第2ディバイスは前記第1ディバイスを搭載する被搭載物であって、一例として半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含むが、それに限ることはない。言い換えると、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスは半導体パッケージングにおいて互いに接合されて固定される任意の物である。

0059

本発明の実施形態によると、前記ディバイスパッケージングに使用されるフタレートはジメチルフタレート(DMP)及びジイソブチルフタレート(DIBP)のうち少なくとも一つを含む。

0060

前記搭載ユニット10は第1ディバイスと第2ディバイスとの間にフタレートを提供し、前記第1ディバイスと前記第2ディバイスを互いに付着するディバイス搭載工程を行う。

0061

本発明の一実施形態によると、前記搭載ユニット10は前記第1ディバイスの突出部位を前記フタレートに入れて前記突出部位に前記フタレートをつけ、前記突出部位が前記第2ディバイスに接触するように前記第1ディバイス及び前記第2ディバイスのうち少なくとも一つを移動する。

0062

図2乃至図4は、本発明の一実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。

0063

図2を参照すると、前記搭載ユニット10は先に前記第1ディバイス100の突出部位110をフタレート300に入れて前記突出部位110に前記フタレート300をつける。このように前記第1ディバイス100の突出部位110にフタレート300をつけるために、前記搭載ユニット10は前記第1ディバイス100を引き上げ昇降装備を具備する。

0064

次に、図3及び図4を参照すると、前記搭載ユニット10はフタレート300がつけられて前記突出部位110が前記第2ディバイス200に具備されたパッド210に接触するように前記第1ディバイス100及び前記第2ディバイス200のうち少なくとも一つを移動する。

0065

図3に示した実施形態では前記搭載ユニット10が第1ディバイス100を第2ディバイス200に向けて移動させて前記突出部位110を前記第2ディバイス200のパッドに接触させたが、実施形態によって前記搭載ユニット10は第2ディバイス200を第1ディバイス100に向けて移動させて接触させてもよく、前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200両方を移動させて接触させてもよい。この場合、前記搭載ユニット10は前記第2ディバイス200を引き上げる昇降装備を具備する。

0066

本発明の他の実施形態によると、前記搭載ユニット10は第1ディバイス100と第2ディバイス200のうち少なくとも一つにフタレート300をつけ、前記フタレート300で前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200が互いに接触するように前記第1ディバイス100及び前記第2ディバイス200のうち少なくとも一つを移動する。

0067

図5乃至図7は、本発明の他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。

0068

図5を参照すると、前記搭載ユニット10は先に前記第1ディバイス100と第2ディバイス200のうち少なくとも一つにフタレート300をつける。図5に示した実施形態では前記搭載ユニット10が第2ディバイス200のパッド210にフタレートをつけたが、それに限らずに前記搭載ユニット10は第1ディバイス100の接触部位にフタレート300をつけてもよく、実施形態によって前記第1ディバイス100の接触部位と前記第2ディバイス200の接触部位両方にフタレート300をつけてもよい。

0069

また、図5に示したように、前記搭載ユニット10は第2ディバイス200の接触部位にフタレート300の液滴を垂らす方式でディバイスにフタレート300をつけているが、実施形態によって図6に示したように、前記搭載ユニット10は第2ディバイス200に穴221が開かれたステンシル220を当ててもよい。前記ステンシル220の上にフタレート300が広げられることでディバイスにフタレート300をつけてもよい。この実施形態によると、前記ステンシル220に開かれた穴221の位置は第2ディバイス200の接触部位、例えばパッド210の位置に対応する。

0070

次に、図7を参照すると、前記搭載ユニット10はフタレート300がつけられた部位で前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200が互いに接触するように前記第1ディバイス100及び前記第2ディバイス200のうち少なくとも一つを移動する。

0071

図3に関して、上述したように第1ディバイス100と第2ディバイス200を互いに接触するために前記搭載ユニット10は第1ディバイス100のみを移動するか、第2ディバイス200のみを移動するか、又は第1ディバイス100及び前記第2ディバイス200両方を移動してもよい。

0072

本発明のまた他の実施形態によると、前記搭載ユニット10は第1ディバイス100と第2ディバイス200のうち少なくとも一つにフタレート300で製造されたフィルムを適用し、前記フィルムが適用された部位で前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200が互いに接触するように前記第1ディバイス100及び前記第2ディバイス200のうち少なくとも一つを移動する。

0073

図8乃至図10は、本発明のまた他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。

0074

図8を参照すると、前記搭載ユニット10は先に前記第1ディバイス100と第2ディバイス200のうち少なくとも一つにフタレート300で製造されたフィルムを適用する。例えば、図8に示したように、前記搭載ユニット10は第2ディバイス200でパッド210が具備された面にフタレート300で製造されたフィルムを適用する。そのために、前記搭載ユニット10は前記フィルムを第2ディバイス200に移動させて前記フィルムが適用される面に前記フィルムが付着されるように加圧する手段を含む。

0075

次に、図9を参照すると、前記搭載ユニット10は前記フィルムが適用された部位で前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200が互いに接触するように前記第1ディバイス100及び前記第2ディバイス200のうち少なくとも一つを移動する。

0076

同じく、前記搭載ユニット10は第1ディバイス100と第2ディバイス200を互いに接触するために前記第1ディバイス100のみを移動するか、第2ディバイス200のみを移動するか、又は第1ディバイス100及び前記第2ディバイス200両方を移動してもよい。

0077

その結果、図10に示したように、前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200との間の空間はフタレート300で詰められてもよく、前記フィルムの厚さに応じて前記空間全体がフタレート300で詰められるか一部のみ詰められてもよい。

0078

本発明の更に他の実施形態によると、前記搭載ユニット10は第1ディバイス100と第2ディバイス200を互いに接触し、前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200間の接触部位の縁にフタレート300を提供して前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200間の境界に前記フタレート300が吸収されるかくっつくかウィッキングされるようにする。

0079

図11及び図12は、本発明の更に他の実施形態によるディバイスの搭載過程を説明するための例示的な図である。

0080

この実施形態によると、図11に示したように、前記搭載ユニット10は第1及び第2ディバイス100,200を先に接触させてからディバイス間の接触部位にフタレート300を提供する。

0081

例えば、前記搭載ユニット10は前記第1ディバイス100と第2ディバイス200間の接触部位に縁にフタレート300の液滴を垂らすことで前記接触部位に前記フタレート300を提供する。実施形態によって、前記フタレート300は前記接触部位の縁で複数の地点に提供されてもよい。

0082

その結果、図12に示したように、前記フタレートは毛細管現象によって第1ディバイス100と前記第2ディバイス200間の境界にわたって吸収されることで前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200との間の空間全体又は一部に詰められる。

0083

前記移送ユニット20は上述した搭載工程を介して互いに付着された第1ディバイス100と第2ディバイス200を処理ユニット30に移送する。前記移送ユニット20は前記搭載ユニット10と前記処理ユニット30との間に具備されて第1ディバイス100と第2ディバイス200を運ぶロボットコンベアなどを含むが、それに限らずにディバイスを移送するために使用される装置は実施形態によって多様な形態に具現されてもよい。

0084

前記処理ユニット30は移送されたディバイスを熱処理してフタレート300を除去し、ディバイスを互いに固定させてパッケージング工程を完了する。

0085

本発明の実施形態によると、前記処理ユニット30はフタレート300を利用して互いに付着された第1ディバイス100と第2ディバイス200を熱処理して前記フタレート300を除去し、前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200を互いに固定するように第1ディバイス100及び前記第2ディバイス200を処理するディバイス処理装置を含む。

0086

図13は、本発明の一実施形態によるディバイス処理装置301の例示的な図である。

0087

図13に示したように、本発明の一実施形態によると、前記ディバイス処理装置301は工程チェンバー31、ディバイス支持台32及びヒータ33を含む。

0088

前記工程チェンバー31はディバイス処理工程が行われる空間を提供する。前記ディバイス支持台32は前記工程チェンバー31内に配置されて互いに付着されている第1ディバイス100と第2ディバイスを支持する。前記ヒータ33は互いに付着されている第1ディバイス100と第2ディバイス200を加熱する。

0089

本発明の実施形態によると、前記処理ユニット30は互いに付着された前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200を第1温度に事前加熱して前記フタレート300を除去し、前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200を前記第1温度より高い第2温度に加熱して前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200間の接触部位に位置した接合物質110を溶融させ、前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200を前記第2温度より低い第3温度に冷却させて前記接合物質110を凝固させる。

0090

図14は、本発明の一実施形態によってフタレート300を除去する過程を説明するための例示的な図である。

0091

図14を参照すると、前記処理ユニット30はディバイスを互いに接合する前に先にディバイスを第1温度T1に事前加熱し、ディバイスの間に提供されたフタレート300を除去する。そのために、前記ヒータ33は互いに付着されている第1ディバイス100と第2ディバイス200を前記第1温度T1に事前加熱する。

0092

この実施形態によると、前記第1温度T1はフタレート300の沸点より低くてもよい。

0093

詳しくは、前記ヒータ33は互いに付着されている第1ディバイス100と第2ディバイス200を180乃至220℃に事前加熱して前記フタレート300を除去する。この場合、前記ヒータ33は互いに付着されている第1ディバイス100と第2ディバイス200を180乃至220℃で60秒以上事前加熱する。

0094

本発明の一実施形態によると、前記フタレート300を除去するための事前加熱の際、前記工程チェンバー31の内部圧力P1は大気圧又は前記大気圧より低い圧力に維持される。そのために、前記ディバイス処理装置301は前記工程チェンバー31の内部圧力を調節する圧力調節部35を含む。前記圧力調節部35はポンプ又はコンプレッサのような排気手段を利用して前記工程チェンバー31の内部圧力を予め決定された圧力に調節及び維持させる。

0095

本発明の一実施形態によると、前記フタレート300を除去するための事前加熱の際、前記工程チェンバー31に乾燥窒素又はホルム酸蒸気(formic acid vapor)を含有する窒素が供給される。そのために、前記ディバイス処理装置301は前記工程チェンバー31に工程に要求される流体を供給する供給部34、例えばバブラー又は酸性蒸気(acid vapor)供給機を含む。前記供給部34は流体を保管する保管容器から配管を介して前記工程チェンバー31に前記流体を供給し、前記配管にバルブのような流量供給手段が具備されて前記工程チェンバー31に供給される流体の流量を調節する。

0096

この実施形態によると、第1ディバイス100と第2ディバイス200の境界に接着のために提供されたフタレート300は事前加熱を介して気体相変化して工程チェンバー31の外に排出され、前記フタレート300を除去するために工程流体として窒素気体が使用されるか窒素とホルム酸を混合した気体が使用される。

0097

前記フタレート300を除去した後、前記処理ユニット30は第1ディバイス100と前記第2ディバイス200を前記第1温度T1より高い第2温度に加熱して前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200間の接触部位に位置した接合物質110を溶融させ、前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200を前記第2温度より低い第3温度に冷却させて前記接合物質110を凝固させる。

0098

図15及び図16は、本発明の他の実施形態によって第1及び第2ディバイス100,200を互いに接合する過程を説明するための例示的な図である。

0099

図15を参照すると、前記処理ユニット30はフタレート300が除去された第1及び第2ディバイス100,200を前記第1温度T1より高い第2温度T2に加熱して前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200間の接触部位に位置した接合物質110を溶融させる。

0100

そのために、前記ヒータ33は前記第1及び第2ディバイス100,200を第2温度T2に加熱する。その結果、前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200との間に位置した接合物質110、例えばソルダーバンプ(solder bump)が溶けて前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200との間の境界に結ばれる可能性がある。

0101

この際、前記供給部34は前記工程チェンバー31にホルム酸を供給する。また、前記圧力調節部35は前記工程チェンバー31の内部圧力P2を大気圧又は前記大気圧より低い圧力に維持する。

0102

次に、図16を参照すると、前記処理ユニット30は前記第1及び第2ディバイス100,200を前記第2温度T2より低い第3温度T3に冷却させて前記接合物質110を凝固させる。その結果、前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200は前記接合物質110によって互いに固定されて接合される。

0103

ここで、第2温度T2は前記接合物質110の融点より高いか同じであり、第3温度T3は前記接合物質110の融点より低い。前記第2温度T2及び前記第3温度T3は前記接合物質110の種類に応じて異なり、前記接合物質110は上述したようにソルダー以外に他の種類の金属、金属合金、金属を含有した樹脂など多様に構成される。

0104

本発明の他の実施形態によると、前記処理ユニット30はフタレート300を除去した後、第1ディバイス100と前記第2ディバイス200を大気圧又は前記大気圧より低い圧力下でホルム酸蒸気に露出させながら前記第1温度より高い第4温度に加熱して前記接合物質110の表面に形成された不純物を除去する。

0105

図17は、本発明の他の実施形態によってフタレートを除去した後、接合物質110に残っている不純物を除去する過程を説明するための例示的な図である。

0106

図17を参照すると、前記処理ユニット30は図14のように事前加熱を介して第1及び第2ディバイス100,200の間のフタレート300を除去した後、前記接合物質110を溶融させる前に前記第1及び第2ディバイス100,200を第4温度T4に熱処理して前記接合物質110の表面に形成された不純物を除去する工程を追加に行う。

0107

そのために、前記ヒータ33は前記第1及び第2ディバイス100,200を第1温度T1より高い第4温度T4に加熱する。また、前記供給部34は前記工程チェンバー31にホルム酸を供給するが、実施形態によって窒素が混合されたホルム酸を供給してもよい。また、前記圧力調節部35は前記工程チェンバー31の内部圧力P4を大気圧又は前記大気圧より低い圧力に維持する。

0108

前記不純物は前記接合物質110の表面に形成されている物質であって、前記接合物質110と共に溶融されて第1ディバイス100と前記第2ディバイス200間の接合部位に含まれる場合にはディバイスの性能を阻害する恐れがある物質である。一例として、前記接合物質110が金属を含む場合には前記不純物はその金属の酸化物である。

0109

上述したように、フタレート300の除去、接合物質110の溶融及び凝固を介して互いに固定された第1ディバイス100と第2ディバイス200は前記ディバイスパッケージング設備1から搬出されてパッケージング工程が完了される。

0110

言い換えると、ディバイス間の接着のためにフラックスを利用した従来のパッケージング工程とは異なって、フタレートを利用した本発明の実施形態によると、前記接合物質の溶融の前に行われる事前加熱を介して前記フタレートが除去されることで別途の洗浄及び乾燥工程を行う必要がない。

0111

その結果、本発明の実施形態によるパッケージングは従来のパッケージングに比べて工程段階が減って生産過程が単純化され、製造コストが節減される効果を奏する。

0112

このようにパッケージングが完了されたディバイスは洗浄及び乾燥工程を経ずにそのまま検査設備に移送されて検査される。

0113

図18は、本発明の一実施形態によるディバイスパッケージング方法400の例示的なフローチャートである。

0114

前記ディバイスパッケージング方法400は、上述した本発明の実施形態によるディバイスパッケージング設備1によって行われる。

0115

図18に示したように、前記ディバイスパッケージング方法400は、第1ディバイス100と第2ディバイス200との間にフタレート300を提供して前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200を互いに付着するステップS410、互いに付着された前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200を熱処理して前記フタレート300を除去するステップS420、及び前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200を熱処理して互いに固定するステップS430を含む。

0116

前記第1ディバイス100はソルダーボール、半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含みが、それに限ることはない。前記第2ディバイス200は半導体チップ及び基板のうち少なくとも一つを含みが、それに限ることはない。

0117

前記フタレート300はジメチルフタレート(DMP)及びジイソブチルフタレート(DIBP)のうち少なくとも一つを含む。

0118

図19は、本発明の一実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。

0119

図19に示したように、本発明の一実施形態によると、前記付着するステップS410は、前記第1ディバイス100の突出部位110を前記フタレート300に入れて前記突出部位110に前記フタレート300をつけるステップS411、前記突出部位110が前記第2ディバイス200に接触するように前記第1ディバイス100及び前記第2ディバイス200のうち少なくとも一つを移動するステップS412を含む。

0120

図20は、本発明の他の実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。

0121

図20に示したように、本発明の他の実施形態によると、前記付着するステップS410は、前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200のうち少なくとも一つにフタレート300をつけるステップS413、及び前記フタレート300がつけられた部位で前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200が互いに接触するように前記第1ディバイス100及び前記第2ディバイス200のうち少なくとも一つを移動するステップS414を含む。

0122

図21は、本発明のまた他の実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。

0123

図21に示したように、本発明のまた他の実施形態によると、前記付着するステップS410は、前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200のうち少なくとも一つにフタレート300で製造されたフィルムを適用するステップS415、及び前記フィルムが適用された部位で前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200が互いに接触するように前記第1ディバイス100及び前記第2ディバイス200のうち少なくとも一つを移動するステップS416を含む。

0124

図22は、本発明の更に他の実施形態によってディバイスを搭載する過程を説明するための例示的なフローチャートである。

0125

図22に示したように、本発明の更に他の実施形態によると、前記付着するステップS410は、前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200を互いに接触するステップS417、及び前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200間の境界に前記フタレート300が吸収されるように前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200間の接触部位の縁に前記フタレート300を提供するステップS418を含む。

0126

本発明の実施形態によると、前記フタレート300を除去するステップS420は、互いに付着された第1ディバイス100と第2ディバイス200を第1温度T1に事前加熱して前記フタレート300を除去するステップを含む。

0127

本発明の実施形態によると、前記固定するステップS430は、第1ディバイス100と前記第2ディバイス200を前記第1温度T1より高い第2温度T2に加熱して前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200間の接触部位に位置した接合物質110を溶融させるステップ、及び前記第1ディバイス100と前記第2ディバイス200を前記第2温度T2より低い第3温度T3に冷却させて前記接合物質110を凝固させるステップを含む。

0128

前記第1温度T1はフタレート300の沸点より低くてもよい。

0129

前記第2温度T2は前記接合物質110の融点より高いか同じであり、第3温度T3は前記接合物質110の融点より低い。

0130

一実施形態によると、前記フタレート300を除去するステップS420は、互いに付着された第1ディバイス100と第2ディバイス200を180℃乃至220℃に事前加熱するステップを含む。

0131

一実施形態によると、前記事前加熱するステップは、互いに付着されている第1ディバイス100と第2ディバイス200を180乃至220℃で60秒以上事前加熱するステップを含む。

0132

一実施形態によると、前記フタレート300を除去するステップS420は、互いに付着された第1ディバイス100と第2ディバイス200を大気圧又は前記大気圧より低い圧力下で事前加熱するステップを含む。

0133

一実施形態によると、前記フタレート300を除去するステップS420は、互いに付着された第1ディバイス100と第2ディバイス200を窒素又はホルム酸蒸気を含有する窒素に露出させながら前記第1温度T1に事前加熱するステップを含む。

0134

実施形態によって、前記ディバイスパッケージング方法400は、フタレート300を除去するステップS420の後、第1ディバイス100と前記第2ディバイス200を大気圧又は前記大気圧より低い圧力下でホルム酸蒸気に露出させながら前記第1温度T1より高い第4温度T4に加熱して前記接合物質110の表面に形成された不純物を除去するステップを更に含む。

0135

上述した過程を介して、互いに固定された第1ディバイス100と第2ディバイス200はディバイスパッケージング設備1から搬出されてパッケージング工程が完了される。パッケージングが完了されたディバイスは別途の洗浄及び乾燥工程を経ずにそのまま検査設備に移送されて検査される。

0136

本発明者は上述した本発明の実施形態によってフタレートを利用して第1及び第2ディバイスを互いに付着させてからディバイスを移動し、移動前後に第2ディバイスに対する第1ディバイスの位置を観察してフタレートの接着力を確認した。

0137

接着力テストは合わせて4つの類型で行われた。2つのリフロー装備で工程を行う過程でディバイスの接着位置に変更があったのかを確認し、人が持ち歩いている途中にディバイスの接着位置に変更があったのかを確認し、ディバイスに衝撃を与えて接着位置に変更があったのかを確認しており、車両で運搬する過程でディバイスの接着位置が変更されたのかを確認した。ディバイスの接着位置は光学顕微鏡で観察した。

0138

まず、図23のイメージのようにダイのコーナ部分にジメチルフタレート(DMP)を適用し、図24のイメージのようにダイをPCBクーポン(coupon)に付着した。このサンプルはKAPTON(登録商標テープを利用してSEMIgear社のVienna設備のキャリアプレートに搭載された後、サイクルが行われた。このサイクルでサンプルは40秒のロードロックパージ過程を経た。

0139

工程サイクルが行われる前後にPCBの上でのダイの位置変更可否を観察した結果、ダイの接着位置は変更されていなかった。

0140

また、図25のイメージのようにサンプルをキャリアウェハに搭載した後、SEMIgear社のGeneva設備でウェハを移送する実験を行った。図25のように4つのサンプルのうち一つはキャリアウェハの6時方向に搭載しており、3つはキャリアウェハの12時方向に搭載した。

0141

サンプルはロードロックチェンバーで1回のパージサイクルが行われており、キャリアとロードロックチェンバー間を5回往復した。

0142

移送前後にPCBの上でのダイの位置変更の可否を観察した結果、ダイの接着位置は変更されていなかった。

0143

また、サンプルが付着されたウェハを垂直に立てて人が手に持って60秒間回りを移動したが、ダイの接着位置は移動前後に変化がなかった。

0144

そして、サンプルが付着されたウェハを垂直に立ててウェハの縁を手で20回打撃したが、ダイの接着位置は打撃前後に変化がなかった。

0145

最後に、サンプルが付着されたウェハをフープに入れた後、車両のトランクに載せて数日間国道高速道路走行した。この実験でもダイの接着位置は移送前後に変更されていなかった。

0146

図26aはサンプル製作後のダイのコーナ位置を示す光学顕微鏡イメージであり、図26bは移送テスト後のダイのコーナ位置を示す光学顕微鏡イメージである。

0147

図26a及び図26bに示したように、PCBに対するダイの接着位置は移送後も変更されずにそのまま維持されていることが分かる。

0148

同じく、ジメチルフタレート(DMP)の代わりにジイソブチルフタレート(DIBP)を利用してディバイスを接着してから前記と同じテストを行った結果、ダイの接着位置が変更されていなかったことを確認した。

0149

このような接着力テストを介して、フラックスの代わりにフタレートを接着に使用しても効果的に固定させることができることを確認した。

0150

なお、本発明者はフタレートでディバイスを付着してリフロー工程を行う場合、別途の洗浄及び乾燥工程を経なくてもディバイスにフタレート残余物が残らないことを実験を介して確認した。

0151

まず、銅パッドの上にジメチルフタレート(DMP)を適用した後、銅パッドの上にソルダーボールを位置させてソルダーボールを銅パッドに付着させた。銅パッドはシリコーンウェハ基板の一部である。ソルダーボールは錫、銀及び銅がそれぞれ96.5%、3%及び0.5%だけ含有されている。次に、このサンプルをSEMIgear社のGeneva設備でリフロー工程を行ったが、この際のリフロー工程の最高温度は235℃で、この最高温度が15秒間持続された。

0152

また、ジメチルフタレート(DMP)を利用してPCBとソルダーボールを付着した後、同じ装備及び条件でリフロー工程を行った。

0153

図27a乃至図27dはジメチルフタレート(DMP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージであり、図28a乃至図28bはジメチルフタレート(DMP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後のSEMイメージであり、図29a乃至図29bはジメチルフタレート(DMP)で付着されたソルダーボールとPCBのリフロー工程後のSEMイメージである。

0154

図27及び図29に示したようにソルダーボールの表面は滑らかで丸い様子を示し、パッドとよく整列されていることが分かる。観察結果、リフロー工程の後ジメチルフタレート(DMP)は残っていなかった。

0155

同じくジメチルフタレート(DMP)の代わりにジイソブチルフタレート(DIBP)をサンプルの銅パッド及びPCBの上に適用し、ソルダーボールを付着した後、同じ装備及び条件でリフロー工程を行った。

0156

図30a乃至図30dはジイソブチルフタレート(DIBP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後の光学顕微鏡イメージであり、図31a乃至図31bはジイソブチルフタレート(DIBP)で付着されたソルダーボールと銅パッドのリフロー工程後のSEMイメージであり、図32a乃至図32bはジメジイソブチルフタレート(DIBP)で付着されたソルダーボールとPCBのリフロー工程後のSEMイメージである。

0157

図30及び図32に示したようにジイソブチルフタレート(DIBP)の場合でもソルダーボールの表面は滑らかで丸い様子であり、パッドとよく整列されていた。観察結果、リフロー工程の後ジイソブチルフタレート(DIBP)は残っていなかった。

0158

このような実験を介して、リフロー工程でディバイスを付着するためにフタレートを使用する場合、ディバイス間の接合が確実に形成されながら検査の前に残っている接着物質を除去するための別途の洗浄及び乾燥工程を排除可能であることが分かる。その結果、本発明の実施形態は従来のフラックスを利用したリフロー工程を比べ工程段階が減って生産性が向上されるだけでなく、人体、装備及び環境に影響を及ぼす有害性を除去することができる。

0159

これまで実施形態を介して本発明を説明したが、前記実施形態は単に本発明の思想を説明するためのものであってそれに限ることはない。通常の技術者は上述した実施形態に多様な変形が加えられることができるということを理解できるはずである。本発明の範囲は添付した特許請求の範囲の解析を介してのみ決められる。

0160

1ディバイスパッケージング設備、
10搭載ユニット、
20移送ユニット、
30処理ユニット、
31工程チャンバ
32 ディバイス支持台、
33ヒータ、
34 供給部、
35圧力調節部、
100 第1ディバイス、
200 第2ディバイス、
300フタレート、
301 ディバイス処理装置。

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