KR101126760B1 - 자동 자세 유지모듈을 가진 반도체 칩 본딩장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 자세 유지모듈을 가진 반도체 칩 본딩장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치는 반도체 칩이 안착되는 본딩 스테이지와, 상기 본딩 스테이지를 압착하는 본딩헤드를 구비한 반도체 칩 본딩장치에 있어서, 상기 본딩 스테이지의 하부에는 상기 본딩 스테이지를 지지하고, 상기 본딩헤드로부터 압력이 가해지면 균등한 압력이 상기 본딩 스테이지에 전달되도록 압력을 균등하게 배분하는 복수 개의 유압 실린더를 가진 자세 유지모듈을 구비한 것으로, 이러한 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치의 자세 유지모듈은 본딩헤드와 본딩 스테이지의 수평도에 의한 균등 하중이 자세 유지모듈에 의하여 자동으로 셋팅되도록 함으로써 본딩헤드와 본딩 스테이지의 수평도 조정이 보다 효과적으로 이루어지고, 또한 이에 따른 칩 본딩장치의 사용 효율과 동작 효율이 보다 향상되는 효과가 있다.

Description

자동 자세 유지모듈을 가진 반도체 칩 본딩장치{Bonding apparatus for semiconductor chip having automatic positioning maintenance module}

도 1은 일반적인 플립칩 본딩장치의 본딩 흐름도.

도 2는 종래 본딩장치를 도시한 사시도.

도 3은 발명의 실시예에 따른 본딩장치를 도시한 사시도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 본딩장치의 자세 유지모듈을 도시한 사시도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 본딩장치의 자세 유지모듈의 분해 사시도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 본딩장치의 자세 유지모듈을 도시한 측면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100...본딩 스테이지

200...제 1자세 유지모듈

201...베이스 지지판

202...안착 지지판

203...제 1유압 실린더

204...제 2유압 실린더

205...힌지 축

206...연결관

207...안착홈

208, 209...힌지 브라켓

210...제 2자세 유지모듈

본 발명은 반도체 칩 본딩장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 유압 실린더를 이용하여 자동으로 하중이 균등하게 유지되도록 한 자동 자세 유지모듈을 가진 반도체 칩 본딩장치에 관한 것이다.

최근 들어 전자 제품이 소형화 및 고 기능화 됨에 따라 전자 제품의 핵심 부분을 이루고 있는 반도체 칩도 고집적화 및 고성능화 되고 있는 추세이다. 그리고 이러한 반도체 칩을 먼지나 습기 또는 전기적, 기계적 부하 등의 각종 외부 환경으로부터 보호해주는 반도체 패키지(Package)의 제조에 있어서도 이와 같은 추세를 수용하기 위하여 경박단소화 및 다핀화되고 있다.

반도체 패키지의 방식도 기존의 와이어 본딩(Wire Bonding) 방식으로는 경박단소화 및 다핀화되고 있는 추세에 대응하기 힘들다고 판단되어 이를 해결할 수 있는 새로운 방식들이 다양하게 모색되고 있으며, 그 중 한 방식이 솔더범프(Solder Bump) 방식이다.

즉, 솔더범프 방식이란, 반도체 칩의 입출력 단자인 패드(Pad) 위에 별도의 솔더범프를 형성시킨 다음 이 반도체 칩을 뒤집어서 캐리어(Carrier) 기판이나 서킷 테이프(Circuit Tape)의 회로패턴(Pattern)에 직접 붙이는 방식으로, 반도체 칩이 뒤집혀진 상태로 본딩되기 때문에 '플립칩 본딩' 이라고도 지칭되고 있다.

이하, 종래 플립칩 본딩 방식에 대해 구체적으로 설명하면, 종래 플립칩 본딩방식은 크게 열압착 방식과, 레이저(Laser)압착 방식 등으로 구분된다.

열압착 방식은 칩의 솔더범프들이 캐리어 기판의 지정된 솔더범프와 대향되도록 본드 포지션(Bond Position) 으로 이동한 후에 칩의 후면으로부터 칩을 가열하면서 가압한다. 그리고 칩의 솔더범프와 기판의 솔더범프 사이에 배열된 접합 물질이 녹는점까지 가열되면서 가압됨으로써 양 솔더범프 사이를 접합하는 방식이다.

그리고 레이저 압착 방식은 도 1에서와 같이 LDI(LCD Driver IC) 칩을 C.O.F(Chip On Flexible Printed Circuit) 필름에 본딩하는 엘시디 모듈을 제작하는 장비에 채택될 수 있으며, 이는 C.O.F필름을 본드 포지션으로 이동한 후에 칩의 후면으로부터 칩을 가열하면서 가압하되, 칩의 가열을 레이저를 이용하여 가열하는 방식이다.

종래의 레이저 압착 방식은 본딩을 실시하기 위해 일정한 압력과 온도를 가해 주어야 하는데, 이를 위해 도 2에서와 같이 상부에서 상하 이동을 하는 본딩헤드(Bond Head)(1)가 본딩 스테이지(2)에 마련된 반도체 칩을 눌러주는 구조로 되어 있다.

특히 리드피치가 낮아질수록 저압에서 본딩을 실시해야 하는데, 이를 위해 본딩헤드(1)의 가압면과 자재를 지지하는 본딩 스테이지(2) 면이 수평을 유지할 수 있도록 조정해야 한다.

이를 위해서 종래의 조정방법은 본딩헤드(1)와 본딩 스테이지(2) 사이에 감압지(압력을 받으면 색상이 변하는 특수용지)를 부착하여 저압으로 누른 후 색상변화를 통해 경사를 인지한 다음 하부에 있는 본딩 스테이지(2)의 경사를 조정하여 평행도를 조정하는 방법으로 이루어지고 있다.

그러나, 종래의 조정방법은 감압지를 사용하여 육안으로 조정하기 때문에 작업자의 숙련도나 상태에 따라 다른 결과를 나타낼 뿐더러 본딩헤드(1)에 부착되어 있는 툴팁(Tooltip)을 주기적으로 교체할 때마다 작업자가 수평도 맞추기를 실시해야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 레이저(Laser)를 이용하여 플립칩 방식으로 LDI(LCD Driver IC) 칩을 C.O.F(Chip On Flexible Printed Circuit)필름에 본딩하는 엘시디 모듈을 제작하는 장비로써, 엘시디 모듈의 본딩 품질을 향상시키기 위하여 본딩헤드와 본딩 스테이지의 수평도를 자동으로 셋팅할 수 있도록 한 자동 자세 유지모듈을 가진 반도체 칩 본딩장치를 제공하기 위한 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치는 반도체 칩이 안착되는 본딩 스테이지와, 상기 본딩 스테이지를 압착하는 본딩헤드를 구비 한 반도체 칩 본딩장치에 있어서,

상기 본딩 스테이지의 하부에는 상기 본딩 스테이지를 지지하고, 상기 본딩헤드로부터 압력이 가해지면 균등한 압력이 상기 본딩 스테이지에 전달되도록 압력을 균등하게 배분하는 복수 개의 유압 실린더를 가진 자세 유지모듈을 구비한다.

그리고 상기 자세 유지모듈은 베이스 지지판과 상기 베이스 지지판에 힌지 결합된 안착 지지판과, 상기 베이스 지지판의 일측에 설치된 제 1유 압 실린더와, 상기 제 1 유압 실린더와 연결관으로 연결되어 유체가 흐르도록 설치되며 상기 베이스 지지판의 타측에 설치된 제 2 유압 실린더를 구비한다.

또한, 상기 베이스 지지판의 상부면에는 상기 제 1 유압 실린더가 삽입 안착되는 제 1 안착홈과, 상기 제 2 유압 실린더가 삽입 안착되는 제 2 안착홈과, 상기 연결관이 안착되는 연결홈이 형성된다.

또한, 상기 자세 유지모듈은 상기 X축 방향으로 상기 본딩헤드로부터 압력이 가해질 때 X축 방향으로 균등한 압력이 상기 본딩 스테이지에 전달되도록 상기 X축 방향으로 복수 개의 상기 유압 실린더가 서로 연결되어 설치된 제 1 자세 유지모듈과, 상기 제 1 자세 유지모듈의 하부에 설치되며 Y축 방향으로 상기 본딩 스테이지를 지지하고 상기 Y축 방향으로 상기 본딩헤드로부터 압력이 가해질 때 상기 Y축 방향으로 균등한 압력이 상기 본딩 스테이지에 전달되도록 복수 개의 상기 유압 실린더가 서로 연결되어 설치된 제 2 자세 유지모듈을 구비한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 자동 자세 유지모듈을 가진 반도체 칩 본딩장치를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 본딩장치를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 본딩장치의 자세 유지모듈을 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 본딩장치의 자세 유지모듈의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 본딩장치의 자세 유지모듈을 도시한 측면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본딩장치는 캐리어 기판이 안착되는 본딩 스테이지(100)와, 플립칩과 같은 반도체 칩이 흡착되는 본딩헤드(미도시)를 구비한다. 그리고 본딩헤드의 일측에 장착되며 본딩헤드가 반도체 칩을 흡착하도록 하는 진공가압모듈(미도시)과, 반도체 칩이 캐리어 기판에 접합될 수 있도록 반도체 칩에 레이저 광을 인가해주는 레이저 공급모듈(미도시)을 구비한다.

그리고 본딩 스테이지(100)의 하부에는 자세 유지모듈(200)(210)이 설치된다. 자세 유지모듈(200)(210)은 본딩 스테이지(100)의 하부에 설치되어 본딩 스테이지(100)를 지지하고, 본딩헤드로부터 압력이 가해지면 균등한 압력이 본딩 스테이지(100)에 전달되도록 압력을 균등하게 배분하는 복수 개의 유압 실린더(203)(204)를 구비한다.

이 유압 실린더(203)(204)는 유체가 서로 유통하도록 되어 있으며, 내부에 저장된 유체는 비압축성유체(incompressible fluid)로 마련된다.

자세 유지모듈(200)(210)은 본딩 스테이지(100)의 하부에 본딩 스테이지(100)에 대하여 X축 방향으로 본딩헤드로부터 압력이 가해질 때 X축 방향으로 균등한 압력이 본딩 스테이지에 전달되도록 하는 제 1자세 유지모듈(200)을 구비한다. 그리고 제 1자세 유지모듈(200)에 설치된 두 개의 유압 실린더(203)(240)는 서로 연동하게 설치되어 있다.

또한 제 1자세 유지모듈(200)의 하부에는 Y축 방향으로 본딩 스테이지(100)를 지지하고, Y축 방향으로 본딩헤드로부터 압력이 가해질 때 Y축 방향으로 균등한 압력이 본딩 스테이지(100)에 전달되도록 하는 제 2자세 유지모듈(210)을 구비한다. 이 제 2자세 유지모듈(210)에 설치된 두 개의 유압 실린더 또한 서로 연동되게 설치되어 있다.

이 제 1자세 유지모듈(200)과 제 2자세 유지모듈(210)은 동일한 구성으로 배되어 있으며, X축과 Y축 방향으로 각각의 유압 실린더(203)(204)의 설치 방향이 수직 교차하게 설치되어 있다.

자세 유지모듈(200)(210)의 보다 구체적인 구성에 대하여 이하에서 설명한다. 그러나 제 1자세 유지모듈(200)과 제 2자세 유지모듈(210)의 구성은 동일하므로 제 1자세 유지모듈(200)에 대한 구성만을 설명하고, 제 2자세 유지모듈(210)에 대한 구성은 이를 참조한다.

도 4와 도 5 그리고 도 6에 도시된 바와 같이 본딩 스테이지의 하측에 위치하는 베이스 지지판(201)과, 베이스 지지판(201)의 상부에 힌지 축(205)에 의하여 힌지 결합된 안착 지지판(202)을 구비한다.

베이스 지지판(201)의 상부면에는 베이스 지지판(201)측 힌지 브라켓(208)이 설치되고, 안착 지지판(202)의 하부에는 베이스 지지판(201)측 힌지 브라켓(208)과 겹쳐지는 안착 지지판(202)측 힌지 브라켓(209)이 설치된다.

그리고 베이스 지지판(201)의 힌지 축(205)이 결합된 부분을 경계로 일측에 는 제 1유압 실린더(203)가 설치되고, 베이스 지지판(201)의 타측에는 제 2유압 실린더(204)가 설치된다. 그리고 이 제 1유압 실린더(203)와 제 2유압 실린더(204)를 서로 연결하는 연결관(206)이 마련된다.

또한 베이스 지지판(201)의 상부면에는 제 1유압 실린더(203)가 삽입 안착되는 제 1안착홈(207a)과 제 2유압 실린더(204)가 삽입 안착되는 제 2안착홈(207b)이 각각 형성되고, 이 제 1안착홈(207a)과 제 2안착홈(207b) 사이를 연결하며 연결관이 삽입 위치하도록 하는 연결홈(207c)이 형성되어 있다.

이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 반도체 칩 본딩장치의 자세 유지모듈에 대한 동작 상태를 설명하기로 한다.

본딩 스테이지(100)에 본딩을 위한 반도체 칩이 안착되고, 상부로 본딩헤드가 본딩 스테이지(100)를 압착한다. 이때 본딩 스테이지(100)에 균등한 하중이 가해지도록 조절되어야 한다.

본딩 스테이지(100)의 수평 상태가 맞지 않은 상태에서 본딩 스테이지(100)로 본딩헤드에 의하여 하중이 가해지면 이 하중은 먼저 안착 지지판(202)으로 전달된다. 그리고 안착 지지판(202)에 하중이 가해질 때 하중이 큰 쪽으로 안착 지지판(202)은 기울어지게 된다.

이때 기울어진 부분에 위치한 유압 실린더(203)가 압축되고, 동시에 반대쪽에 위치한 유압 실린더(204)는 상승하게 된다. 이에 따라 안착 지지판(202)이 수평 상태가 유지되지 않은 상태로 안착 지지판(202)에 하중이 가해지더라도 두 개의 유압 실린더(203)(204)에 의하여 동일하게 하중이 유지되도록 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예 외에 각각의 구성 요소들을 일부 변형하여 다르게 실시할 수 있을 것이다. 그러나 이들 실시예의 기본 구성요소가 본 발명의 필수구성요소들을 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 반도체 칩 본딩장치의 자세 유지모듈은 본딩헤드와 본딩 스테이지의 수평도에 의한 균등 하중이 자세 유지모듈에 의하여 자동으로 셋팅되도록 함으로써 본딩헤드와 본딩 스테이지의 수평도 조정이 보다 효과적으로 이루어지고, 또한 이에 따른 칩 본딩장치의 사용 효율과 동작 효율이 보다 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 반도체 칩이 안착되는 본딩 스테이지와, 상기 본딩 스테이지를 압착하는 본딩헤드를 구비한 반도체 칩 본딩장치에 있어서,

   상기 본딩 스테이지의 하부에는 상기 본딩 스테이지를 지지하고, 상기 본딩헤드로부터 압력이 가해지면 균등한 압력이 상기 본딩 스테이지에 전달되도록 압력을 균등하게 배분하는 복수 개의 유압 실린더를 가진 자세 유지모듈을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 칩 본딩장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 자세 유지모듈은 베이스 지지판과 상기 베이스 지지판에 힌지 결합된 안착 지지판과, 상기 베이스 지지판의 일측에 설치된 제 1유압 실린더와, 상기 제 1유압 실린더와 연결관으로 연결되어 유체가 흐르도록 설치되며 상기 베이스 지지판의 타측에 설치된 제 2유압 실린더를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 칩 본딩장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 베이스 지지판의 상부면에는 상기 제 1유압 실린더가 삽입 안착되는 제 1안착홈과, 상기 제 2유압 실린더가 삽입 안착되는 제 2안착홈과, 상기 연결관이 안착되는 연결홈이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 칩 본딩장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 자세 유지모듈은 X축 방향으로 상기 본딩헤드로부터 압력이 가해질 때 X축 방향으로 균등한 압력이 상기 본딩 스테이지에 전달되도록 상기 X축 방향으로 복수 개의 상기 유압 실린더가 서로 연결되어 설치된 제 1자세 유지모듈과,

   상기 제 1자세 유지모듈의 하부에 설치되며 Y축 방향으로 상기 본딩 스테이지를 지지하고 상기 Y축 방향으로 상기 본딩헤드로부터 압력이 가해질 때 상기 Y축 방향으로 균등한 압력이 상기 본딩 스테이지에 전달되도록 복수 개의 상기 유압 실린더가 서로 연결되어 설치된 제 2자세 유지모듈을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 칩 본딩장치.

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