KR100487581B1

KR100487581B1 - 실장장비의 본딩장치

Info

Publication number: KR100487581B1
Application number: KR10-2002-0059389A
Authority: KR
Inventors: 박종갑; 권기문
Original assignee: 에스이디스플레이 주식회사
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2005-05-03
Also published as: KR20030017440A

Abstract

본 발명은 실장장비의 본딩장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 칩 및 반도체 칩 회로기판을 글래스, 테이프, 폴리이미드기판, 필름, 연성회로기판 등의 기판 및 패널에 가압하여 본딩이 이루어지는 본딩부의 상부에 상기 본딩부를 전후좌우로 직선 이동시키는 직선이동수단과 상기 본딩부를 시계방향이나 반시계방향으로 회전시킬 수 있는 회전이동수단이 구비된 실장장비의 본딩장치에 관한 것이다.

Description

실장장비의 본딩장치{BONDING DEVICE OF SURFACE MOUNTING EQUIPMENT}

본 발명은 실장장비의 본딩장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 칩 및 반도체 칩 회로기판을 글래스, 테이프, 폴리이미드기판, 필름, 연성회로기판 등의 기판 및 패널에 가압하여 본딩이 이루어지는 본딩부의 본딩헤드 상부에 상기 본딩헤드를 전후좌우로 이동시키는 직선이동수단과 시계방향이나 반시계방향으로 회전시킬 수 있는 회전이동수단이 설치된 실장장비의 본딩장치에 관한 것이다.일반적으로 표면실장기술(SURFACE MOUNT TECHNOLOGY)의 발달로 인해 글래스, 테이프, 폴리이미드기판, 필름, 연성회로기판 등 보다 다양한 부품에 반도체 칩을 접합하여 활용하는 것이 가능하게 된다.여기서, 상기 실장기술은 테이프 필름(TAPE FILM)에 고집적 반도체 칩을 조립하여 수지(RESIN) 등으로 밀봉하는 것(TCP; TAPE CARRIER PACKAGE), 폴리이미드(POLYIMIDE)기판 상에 반도체 칩을 접착하는 것(COF; CHIP ON FILM), 연성회로기판(FLEXIBLE PRINTED CIRCUITS BOARD)에 반도체 칩을 조립하여 가압 및 가열하는 것 등의 기술이 활용 중이며, 이 중에서 글래스 패널 상에 반도체 칩을 가압 및 가열하여 접착하는 것(CHIP ON GLASS)을 상기 실장기술의 대표기술로서 설명한다.

근래에는 액정표시판(LCD; Liquid Crystal Display) 디바이스가 경박단소화됨에 따라, 액정표시판 구동용 반도체 칩을 TFT글래스에 직접 부착하는 칩온글래스(Chip-On-Glass)방식이 사용되고 있다.

이렇게 반도체 칩을 글래스에 직접 부착하게 되면 복잡한 배선이 불필요하게 되어 별도의 배선공간을 확보할 필요가 없게되므로 근래에 많이 이용되고 있다.

종래의 실장장비의 본딩장치는 본딩부의 이동수단이 글래스와 반도체 칩이 놓여지는 테이블의 하단에 설치되는 것이 일반적이다.

그러나, 이와 같이 본딩부나 테이블의 이동수단이 테이블의 하단에 설치될 경우, 글래스와 반도체 칩을 얼라인하기 위한 얼라이닝수단과 테이블의 이동수단이 일렬로 설치되어야 하므로 본딩장치의 부피가 증가되고 본딩시간이 지체되는 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 반도체 칩과 글래스를 얼라인하기 위하여 반도체 칩이나 글래스에 물리적인 변형을 가하여 그 변형부의 일치여부를 확인하여 얼라인하는 방법, 예를 들어 반도체 칩과 글래스에 홀을 형성하고 이러한 홀을 일치시켜서 얼라인하는 방법을 사용함으로써 반도체 칩에 손상을 가져오는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 본딩헤드의 가압에 의하여 기판 및 패널과 반도체 칩 및 반도체 칩 회로기판의 본딩이 이루어지는 테이블의 이동을 최소화하고 본딩헤드의 상부에 상기 본딩헤드를 전후좌우로 이동시킬 수 있는 직선이동수단인 x축이동수단과 y축이동수단 및 상기 본딩헤드를 회전시킬 수 있는 회전이동수단을 설치함으로써, 상기 본딩헤드가 기판 및 패널과 반도체 칩 및 반도체 칩 회로기판이 놓여 있는 가압면으로 이동하여 얼라인된 후 본딩이 이루어질 수 있는 실장장비의 본딩장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 및 패널에 반도체 칩을 본딩하기 위하여 칩공급부와 패널기판공급부와 얼라이닝부와 테이블과 본딩부로 이루어진 실장장비의 본딩장치에 있어서, 상기 본딩부의 본딩헤드 상부에 본딩헤드를 직선방향으로 이동시키는 직선이동수단과 상기 본딩헤드를 회전시키는 회전이동수단이 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은, 상기 직선이동수단과 회전이동수단이 리니어모터를 포함하여 구성되는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은, 상기 얼라이닝부에 마이크로카메라에서 촬상된 영상을 디지털변환하여 그 중심위치를 설정하고, 이러한 영상이미지를 저장하고, 글래스의 영상이미지와 칩의 영상이미지를 상호 비교하여 상기 두 영상이미지의 중심위치를 일치시키도록 상기 위치이동수단을 구동시키는 제어부가 포함된 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 실장장비의 본딩장치의 본딩부 및 위치이동수단의 정면을 나타낸 것이고, 도 2는 본딩부 및 위치이동수단의 측면을 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명에 따른 실장장비의 본딩장치의 전체구성의 정면을 나타낸 것이고, 도 4는 전체구성의 측면을 나타낸 것이다.

먼저, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 반도체 칩이 공급되는 칩공급부(1)와, 상기 반도체 칩이 본딩될 글래스가 공급되는 패널기판공급부(2)와, 상기 반도체 칩과 글래스를 얼라인(Align)하는 얼라이닝부(3)와, 상기 반도체 칩과 글래스가 놓여지는 테이블(4)과, 상기 반도체 칩을 상기 글래스 위에 본딩시키는 본딩부(5), 및 상기 본딩부(5)의 상부에 설치되어 상기 본딩부(5)를 이동시키는 위치이동수단(6)으로 구성된다.

상기 칩공급부(1)는 다수의 반도체 칩이 적재되어 있는 메거진에서 반도체 칩을 공급하는 칩트레이(11)와, 상기 칩트레이(11)에서 공급된 반도체 칩의 방향을 테이블(4)상에서 상하 전환시켜주는 칩픽커(12)로 구성된다.

상기 칩트레이(11)는 상기 반도체 칩을 그 평면의 수직방향인 z축 방향으로 상승시키는 서보모터와, 상기 수직방향으로 상승된 반도체 칩을 그 면에 수평한 방향인 x-y평면으로 이동시켜서 칩픽커(12)로 공급하는 서보모터로 구성된다.

이때, 상기 칩트레이(11)에 적재된 반도체 칩은 상기 반도체 칩에 인쇄된 도선의 보호를 위하여 그 인쇄면이 상부를 향하도록 놓이는 것이 바람직하다.

상기 칩픽커(12)는 상기 칩트레이(11)에서 공급된 반도체 칩의 상하면이 전환되어 상기 반도체 칩의 인쇄면이 테이블(4)의 글래스 면에 접촉될 수 있도록 상기 반도체 칩에 접촉하는 진공흡착수단으로 구성된다.

상기 패널기판공급부(2)는 다수의 글래스가 적층되어 있는 글래스인덱스와, 상기 글래스인덱스에서 글래스를 테이블(4)로 이동시키는 글래스픽커와, 상기 글래스픽커에 의하여 이동된 글래스를 얼라인하는 글래스 얼라이닝수단으로 구성된다.여기서, 상기 패널기판공급부(2)는 실장기술에 적용되는 글래스, 테이프, 폴리이미드기판, 필름, 연성회로기판 등의 부품을 적층시켜 이동, 조립 및 접착을 이루도록 할 수 있음은 물론이며, 본 발명의 실시예에서는 칩온글래스(Chip-On-Glass)방식에서 사용되는 글래스를 설명하기로 한다.

상기 글래스픽커는 상기 글래스인덱스에 적층된 글래스가 45°씩 회전되어 본딩이 이루어지는 테이블(4)로 이동될 수 있는 서보모터로 구성된다.

상기 글래스 얼라이닝수단은 상기 글래스인덱스에서 공급되는 글래스를 테이블(4)의 특정위치에 위치시키기 위하여 이를 얼라인하기 위한 마이크로카메라 및 서보모터로 구성된다.

상기 얼라이닝부(3)는 상기 반도체 칩과 글래스를 촬상할 수 있도록 상기 테이블(4)의 하단에 설치된 마이크로카메라(31)와 상기 테이블(4)의 상부 일측에 설치된 모니터(32)와 제어부(미도시)로 구성된다.

상기 마이크로카메라(31)에서 촬상된 영상이 상기 모니터(32)에 디스플레이되어 조작자가 이를 보다 정밀하게 보정할 수 있게 된다.

상기 제어부는 상기 마이크로카메라(31)에서 촬상된 영상이미지를 디지털변환하여 그 중심위치를 설정하고, 이러한 영상이미지를 저장하고, 글래스의 영상이미지와 칩의 영상이미지를 상호 비교하여 상기 두 영상이미지의 중심위치를 일치시키도록 상기 위치이동수단을 구동시키도록 프로그래밍되어 있는 마이크로프로세서로 구성된다.

상기 테이블(4)은 상기 글래스와 반도체 칩이 놓여지고, 본딩헤드(51)의 하강에 의하여 가압되어 본딩이 이루어지는 면으로서 수평면의 스테이지(41)와 이를 지지할 수 있는 받침대(42)로 구성된다.

또한, 상기 받침대(42)에는 상기 테이블(4)을 반시계방향 또는 시계방향의 θ방향으로 회전시킬 수 있는 회전모터가 포함된다.

상기 본딩부(5)는 반도체 칩을 가압하는 가압면이 있는 본딩헤드(51)와, 상기 본딩헤드(51)를 상기 테이블(4)위에서 상하로 이동시키는 z축이동수단(52)으로 구성된다.

상기 본딩헤드(51)에는 상기 글래스의 피접착면 전체를 가압할 수 있는 가압면이 형성되어 있으며, 그 내부에는 발열수단이 구비되어 있다.

상기 발열수단이 전기에너지에 의하여 발열한 후 상기 가압면에 열이 전도되면, 상기 가압면이 발열되어 상기 글래스에 얼라인된 반도체 칩에 열이 전도되어 본딩이 이루어진다.

또한, 상기 본딩헤드(51)에는 상기 테이블(4)위에서 상기 본딩헤드(51)를 상하로 이동시킬 수 있는 z축이동수단(52)이 구비된다.

상기 z축이동수단(52)은 종래의 본딩헤드(51) 이동수단과 동일하게 z축서보모터와 상기 z축서보모터의 일단에 설치되어 상기 본딩헤드(51)에 연결되어 있는 z축이동장치로 구성된다.

상기 위치이동수단(6)은 상기 본딩부(5)의 본딩헤드(51) 상부에 연결되어 상기 본딩헤드(51)를 회전시키는 회전이동수단(80)과, 상기 회전이동수단(80)의 상부에 연결되어 상기 테이블(4)의 평행면상에서 상기 본딩헤드(51)를 x축 또는 y축으로 이동시키는 직선이동수단(60,70)으로 구성된다.

상기 직선이동수단은 x축이동수단(60)과 y축이동수단(70)으로 구성된다.

상기 x축이동수단(60)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 본딩장치의 정면에서 볼 때 상기 본딩헤드(51)를 좌우로 이동시키는 이동수단으로서, x축리니어모터(61)와, 상기 x축리니어모터(61)에 일단이 고정되어 있는 x고정축(62)과, 상기 x고정축(62)의 일단에 일측이 연결되고 그 하부면이 본딩헤드(51)에 부착되어 있는 x이동축(63)으로 구성된다.

상기 x축리니어모터(61)는 모터자체에서 회전운동을 거치지 않고 직선운동을 발생시키는 모터로서, 상기 x축리니어모터(61)가 동작하면 상기 x이동축(63)이 상기 x고정축(62)과 일정한 갭을 유지하며 좌우로 이동하게 되어, 상기 x이동축(63)의 하부에 연결된 본딩헤드(51)가 좌우로 이동하게 된다.

상기 y축이동수단(70)은 상기 본딩장치의 정면에서 볼 때 상기 본딩헤드(51)를 전후로 이동시킬 수 있는 이동수단으로서 도 2의 측면도를 참조하여 설명하면, y축리니어모터(71)와, 상기 y축리니어모터(71)에 일단이 고정되어 있는 y고정축(72)과, 상기 y고정축(72)의 일단에 일측이 연결되고 그 하부면이 본딩헤드(51)에 부착되어 있는 y이동축(73)으로 구성된다.

상기 y축리니어모터(71)는 상기 x축리니어모터(61)와 마찬가지로 직선운동을 발생시키는 모터로서, 상기 y축리니어모터(71)의 동작으로 상기 y이동축(73)의 하단에 연결된 본딩헤드(51)가 전후로 이동하게 된다.

상기 회전이동수단(80)은 상기 본딩헤드(51)를 반시계방향이나 시계방향으로 회전시킬 수 있는 이동수단으로서 리니어모터와, 상기 리니어모터의 구동과 함께 회전하도록 상기 리니어모터에 연결된 회전축(81)과, 상기 회전축(81)의 일단에 연결되어 상기 회전축(81)의 토크를 증가시키도록 상기 회전축(81)보다 큰 반지름을 갖는 회전판(82), 및 상기 회전판(82)과 상기 본딩헤드(51)의 연결을 견고히하는 본딩헤드 고정부재(83)로 구성된다.

다음에는 본 발명에 따른 실장장비의 본딩장치를 이용하여 본딩을 행하는 동작과정을 설명한다.

먼저, 다수의 반도체 칩이 적재된 메거진에서 서보모터에 의하여 반도체 칩이 z축방향으로 상승된 후 수평방향으로 이동되어 칩픽커(12)로 공급된다.

상기 반도체 칩은 상기 반도체 칩에 인쇄된 도선의 보호를 위하여 그 인쇄면이 상부를 향하도록 적재 및 운반된다.

상기 칩픽커(12)에서는 상기 칩트레이(11)에서 공급된 반도체 칩의 인쇄면이 글래스에 접촉될 수 있도록, 진공흡착수단에 의하여 상기 반도체 칩을 흡착한 후 그 상하를 바꾸어 테이블(4)에 있는 글래스 위로 상기 반도체 칩을 이동시킨다.

그리고, 글래스인덱스에 적재된 글래스가 글래스픽커에 의하여 45°씩 회전하며 상기 테이블(4)로 이동된다.

또한, 상기 테이블(4)에 공급되기 전에 미리 반도체 칩의 영상을 마이크로카메라(31)에서 촬상하여 그 영상을 디지털화한 후 그 중심위치를 설정하여 저장하고, 상기 테이블(4)상에서 상기 반도체 칩의 영상을 다시 촬상하여 그 영상을 디지털화한 후 그 중심위치를 설정하여, 상기 미리 촬상하여 저장된 반도체 칩의 영상이미지와 다시 촬상한 반도체 칩의 영상이미지를 비교하여 그 중심위치가 일치되는 가를 비교하여 얼라인한다.

상기 두 영상의 중심위치가 일치하지 않을 경우 위치이동수단(6)에 구비된 x축리니어모터(61)나 y축리니어모터(71) 또는 회전축리니어모터를 구동하여 상기 반도체 칩이 본딩헤드(51)에 의하여 가압될 수 있는 위치에 놓이도록 한다.

또한, 상기 위치이동수단을 이동시켜서 상기 반도체 칩이 글래스 위의 접착부위에 정확히 놓이도록 상기 반도체 칩의 영상이미지와 상기 글래스의 영상이미지를 비교하여 얼라인한다.

이와 같이 반도체 칩 및 글래스의 영상이미지를 비교하여 얼라인을 행할 경우 반도체 칩 및 글래스에 손상을 주지 않으면서 얼라인을 행할 수 있게 된다.

아울러, 상기 마이크로카메라(31)에서 촬상한 상기 글래스와 반도체 칩의 영상을 모니터(32)로 전송하여 모니터(32)상에서 디스플레이되는 화면을 보면서, 조작자가 상기 얼라이닝부(3)에 구비된 제어부를 수동으로 변환한 후 위치이동수단(6)을 구동시켜서 얼라인을 행할 수도 있다.

상기 반도체 칩과 글래스의 얼라인이 완료된 후, 상기 본딩부(5)에 설치된 z축이동수단(52)의 z축서보모터를 구동하여 상기 본딩헤드(51)를 하강시킴으로써 상기 본딩헤드(51)의 가압면이 상기 글래스 및 반도체 칩을 가압한다.

상기 본딩헤드(51)의 내부에 구비된 발열수단에서 발생된 열이 상기 가압면에 전달된후 상기 글래스 및 반도체 칩에 전달되며 소정시간동안 본딩이 이루어진다.

본딩이 완료된 후 상기 본딩헤드(51)는 z축이동수단(52)에 의하여 상승하고 상기 테이블(4)은 그 하단에 구비된 별도의 회전수단에 의하여 회전되어 다음공정으로 운반된다.

이때, 상기 테이블(4)상에 다수의 본딩위치가 설정되고 각 본딩위치에 각각 글래스 및 반도체 칩이 미리 얼라인되어 있으며, 상기 본딩헤드(51)가 그 상부에 설치된 위치이동수단(6)에 의하여 x축이나 y축으로 직선이동하거나 상기 본딩부를 중심축으로 회전이동하여 상기 글래스 및 반도체 칩의 위로 이동한 후 본딩공정이 이루어질 수도 있으며, 그러한 경우 본딩시간이 더욱 단축된다.여기서, 상기 글래스는 실장기술 중에서 대표적인 기술인 칩온글래스(Chip-On-Glass)방식의 부품으로서, 테이프를 부품으로 하는 방식(TCP; TAPE CARRIER PACKAGE), 폴리이미드기판을 부품으로 하는 방식(COF; CHIP ON FILM), 연성회로기판(FLEXIBLE PRINTED CIRCUITS BOARD)을 부품으로 하는 방식 등 다양한 방식에 적용할 수 있음은 물론이다.또, 상기 반도체 칩은 직사각형 판 형상을 이룬 반도체의 단부에서 다수개의 도선이 연결된 통상의 반도체 칩은 물론, 소형화된 회로기판의 상부에 상기 반도체 칩이 설치되어 또 다른 기능을 구현하도록 된 반도체 칩 패키지로 구성될 수 있음은 물론이다.

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본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 본딩헤드의 가압에 의하여 글래스와 반도체 칩의 본딩이 이루어지는 테이블의 이동이 최소화되고, 상기 본딩헤드가 설치된 본딩부가 x축이나 y축으로 직선이동하거나, 본딩부를 중심축으로 회전이동하면서 글래스와 반도체 칩이 놓여있는 면으로 이동하여 본딩이 이루어짐으로써, 본딩과정의 시간이 단축될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 반도체 칩과 글래스의 얼라인과 본딩헤드에 의한 가압이 모두 본딩부 상부에서 동시에 이루어질 수 있게 되어 본딩시간이 단축될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 반도체 칩과 글래스의 영상이미지를 비교하여 얼라인을 행함으로써, 반도체 칩이나 글래스의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 본딩장치의 본딩부 및 위치이동수단의 정면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 본딩장치의 본딩부 및 위치이동수단의 측면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 본딩장치의 전체구성을 나타내는 정면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 본딩장치의 전체구성을 나타내는 측면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 - 칩공급부 2 - 패널기판공급부

3 - 얼라이닝부 4 - 테이블

5 - 본딩부 6 - 위치이동수단

11 - 칩트레이 12 - 칩픽커

31 - 마이크로카메라 32 - 모니터

41 - 스테이지 42 - 받침대

51 - 본딩헤드 52 - z축이동수단

60 - x축이동수단 61 - x축리니어모터

62 - x고정축 63 - x이동축

70 - y축이동수단 71 - y축리니어모터

72 - y고정축 73 - y이동축

80 - 회전이동수단 81 - 회전축

82 - 회전판 83 - 본딩헤드 고정부재

Claims

액정표시판에 반도체 칩을 본딩하기 위하여 칩공급부(1)와, 상기 반도체칩이 본딩될 기판이 공급되는 패널기판공급부(2)와, 상기 반도체 칩과 글래스를 얼라인하는 얼라이닝부(3)와, 상기 반도체 칩과 글래스가 놓여지는 테이블(4) 및 본딩부(5)로 이루어진 실장장비의 본딩장치에 있어서,

상기 본딩부(5)의 본딩헤드(51) 상부에는 본딩헤드(51)를 직선방향으로 이동시키기 위한 직선이동수단으로 X축이동수단(60)과 Y축이동수단(70)이 설치되되, 상기 X축이동수단(60)은 X축리니어모터(61)에 일단이 고정되어 있는 X고정축(62)과 상기 X고정축(62)의 일단에 일측이 연결되고 그 하부면이 본딩헤드(51)에 부착되어 있는 X이동축(63)으로 구성되고, 상기 Y축이동수단(70)은 Y축리니어모터(71)에 일단이 고정되어 있는 Y고정축(72)과, 상기 Y고정축(72)의 일단에 일측이 연결되고 그 하부면이 본딩헤드(51)에 부착되어 있는 Y이동축(73)으로 구성되었으며;

상기 본딩헤드(51)를 회전시키는 회전이동수단(80)으로, 본딩헤드(51)의 회전중심을 이루어 장착된 회전축(81)과, 상기 회전축(81)보다 큰 반지름을 갖는 회전판(82)과, 상기 회전판(82)과 본딩헤드(51)를 고정 연결하는 고정부재(83)로 구성된 것을 특징으로 하는 실장장비의 본딩장치.
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