KR100529863B1 - Flip-chip bonder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플립칩 본더장치에 관한 것으로, 가열판의 하부중앙에 하나의 할로겐램프를 사용하여 복사열의 광원으로 쓰는 동시에 여기서 나오는 적외선을 이용하여 정렬을 위한 광으로 활용하는 플립칩 본더장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flip chip bonder device, which uses a halogen lamp at the bottom center of a heating plate as a light source for radiant heat and at the same time utilizes infrared light as an optical source for alignment.
본 발명은 실리콘기판이 상면에 위치되는 가열판과, 상기 가열판의 하측에 설치되어 상기 가열판을 가열하는 가열부와, 상기 실리콘기판의 상면에 정렬홀이 형성된 플립칩이 로딩될 때 상기 실리콘기판과 상기 플립칩의 정렬홀을 관통하는 적외선을 감지하도록 상기 플립칩의 상부에 설치되는 적외선센서를 구비하는 플립칩 본더장치에 있어서,According to the present invention, the silicon substrate and the heating plate are disposed when the silicon substrate is disposed on the upper surface, a heating unit installed under the heating plate to heat the heating plate, and flip chips having alignment holes formed on the upper surface of the silicon substrate. In the flip chip bonder device having an infrared sensor installed on the top of the flip chip to sense the infrared light penetrating through the alignment hole of the flip chip,
상기 가열부는 가열판의 하부중심에 위치하여 열을 발생시키는 동시에 상기 실리콘기판 및 플립칩의 정렬홀을 관통하는 적외선을 발생시키는 한 개의 할로겐 램프로 구성되고; 상기 할로겐 램프의 하측 및 양측면과 이격 형성되어 램프에서 발생한 열을 반사시키는 반사대를 포함하여 구성된다.The heating unit is composed of one halogen lamp positioned at the lower center of the heating plate to generate heat and at the same time generating infrared rays passing through the alignment holes of the silicon substrate and the flip chip; It is configured to include a reflector formed to be spaced apart from the lower and both sides of the halogen lamp to reflect the heat generated by the lamp.
본 발명의 플립칩 본더장치는 할로겐 램프로 가열하여 가열판을 빠른 속도로 가열할 수 있고 가열판의 온도를 작은 편차범위내에서 일정하게 유지할 수 있으며 가열판의 위치에 따른 온도차를 줄이는 효과가 있다.The flip chip bonder device of the present invention can heat a heating plate at a high speed by heating with a halogen lamp, maintain the temperature of the heating plate constant within a small deviation range, and reduce the temperature difference according to the position of the heating plate.
Description
본 발명은 플립칩 본더장치에 관한 것으로, 보다 자세히는 가열판의 하부중앙에 하나의 할로겐램프를 사용하여 복사열의 광원으로 쓰는 동시에 여기서 나오는 적외선을 이용하여 정렬을 위한 광으로 활용하는 플립칩 본더장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flip chip bonder, and more particularly to a flip chip bonder that uses a halogen lamp in the lower center of the heating plate as a light source for radiant heat and at the same time utilizes the infrared rays as light for alignment. It is about.
종래 기술에 의한 플립칩 본더장치는 일본공개번호 제04199525호와 대한민국 공개번호 특2002-0090813호에 기재되어 있다. The flip chip bonder according to the prior art is described in Japanese Laid-Open Publication No. 04199525 and Korean Laid-Open Publication No. 2002-0090813.
일반적으로 종래 기술에 의한 플립칩 본더장치의 구성과 작동은 다음과 같다. In general, the configuration and operation of a flip chip bonder according to the prior art are as follows.
플립칩 본더장치는 가열수단이 구비된 핫척과, 상기 핫척이 올려지는 스테이지부와, 플립칩을 이송하는 본딩헤드부를 포함하여 구성된다.The flip chip bonder includes a hot chuck provided with heating means, a stage portion on which the hot chuck is placed, and a bonding head portion for transferring flip chips.
우선, 핫척의 상면에 실리콘기판을 위치시키고 상기 핫척의 상부에 설치된 본딩헤드부의 단부에 상기 실리콘기판과 본딩될 플립칩을 진공흡착시키게 된다. First, the silicon substrate is placed on the upper surface of the hot chuck, and the flip chip to be bonded with the silicon substrate is vacuum-adsorbed at the end of the bonding head portion provided on the hot chuck.
상기 본딩헤드부의 단부에 흡착된 상기 플립칩은 상기 실리콘기판의 상부로 이동하게 되고, 상기 플립칩 상측에는 광학 카메라가 설치되어 상기 실리콘기판과 상기 플립칩의 정렬마크를 각각 인식하게 된다.The flip chip adsorbed at the end of the bonding head portion moves to the upper portion of the silicon substrate, and an optical camera is installed on the flip chip to recognize alignment marks of the silicon substrate and the flip chip, respectively.
상기 광학 카메라에 의해 인식된 정보를 토대로 상기 플립칩과 상기 실리콘기판을 X축 및 Y축 방향으로 각각 이동시키며 본딩될 정위치를 정한다.Based on the information recognized by the optical camera, the flip chip and the silicon substrate are moved in the X-axis and Y-axis directions, respectively, to determine the correct positions to be bonded.
그리고, 상기 본딩헤드부의 단부가 하강하며 상기 핫척의 상면에 상기 플립칩이 접촉하고, 이때 상기 핫척의 상면에 열이 가해지면 상기 실리콘기판의 상면에 도포되어 있던 납이 녹게 되면서 상기 플립칩과 상기 실리콘기판이 압착하게 된다.The tip of the bonding head is lowered and the flip chip contacts the upper surface of the hot chuck. When heat is applied to the upper surface of the hot chuck, the lead applied to the upper surface of the silicon substrate melts, thereby melting the flip chip and the flip chip. The silicon substrate is pressed.
결국, 상기 고온의 납이 식게 되면 상기 플립칩과 상기 실리콘기판 사이의 본딩은 완료되게 되는 것이다. As a result, when the high temperature lead cools down, the bonding between the flip chip and the silicon substrate is completed.
이러한 플립칩 본더장치에서, 핫척(hot chuck)은 실제 모듈접합이 이루어지는 부분으로 고형접착제인 땜납(solder)을 녹여 광모듈을 접합할 수 있도록 가열하는 역할을 담당한다. 초정밀 스테이지 위에 장착되는 작은 장치이지만 광모듈 접합장치의 효율과 성능을 결정하는 핵심장치이다. In such a flip chip bonder device, a hot chuck is a part where actual module bonding is performed, and plays a role of melting a solder, which is a solid adhesive, to heat the optical module. It is a small device mounted on the ultra-precision stage, but it is a key device that determines the efficiency and performance of the optical module bonding device.
광모듈 접합장비의 핵심부인 핫척(hot chuck)이 수행하는 일차적인 기능은 고형접착제인 땜납(solder)을 용해시켜 접착력을 확보하기 위한 가열이다. 이와 관련하여 고려해야 하는 열적 요구조건은 공정시간 단축을 위하여 가열판을 일정 속도 이상으로 가열할 수 있어야 하며, 접합공정중 가열판의 온도는 일정 편차안에서 유지되도록 제어할 수 있어야 하며, 열변형 건전성을 위하여 가열판의 위치에 따른 온도차는 작아야 한다.The primary function performed by the hot chuck, which is an essential part of the optical module bonding equipment, is heating to secure an adhesive force by dissolving a solder, which is a solid adhesive. The thermal requirements to be considered in this regard should be that the heating plate can be heated above a certain speed in order to shorten the process time, the temperature of the heating plate during the joining process should be controlled to be maintained within a certain deviation, and the heating plate for heat deformation integrity. The temperature difference according to the position of should be small.
이 중 가장 핵심적인 기술적 요구조건은 급속가열이다. 이러한 급속가열을 구현하기 위해서는 12W/㎠ 이상의 높은 면적당 가열용량이 요구된다. 그러나, 금속이나 세라믹 재료에 전기를 흘려 전기저항에 의해 발생하는 열을 이용하는 접촉식 히터의 가열성능은 최대 20W/㎠ 정도에 불과하다. 실제 반도체 공정에서 사용되는 세라믹 히터의 경우, 히터 본체의 열관성이 커서 가열시간(heat-up time)이 수분정도 소요된다는 것이 참고가 될 수 있다. 따라서 이와 같은 전도형 히터를 선택하는 경우 설계 여유가 거의 없어 실제 히터에서 열손실이 발생하거나 두께가 늘어나는 경우 원하는 가열속도를 충족시키는 것이 불가능해지는 문제점이 있다. The most important technical requirement among these is rapid heating. In order to implement such rapid heating, a high heating capacity per area of 12 W / cm 2 or more is required. However, the heating performance of a contact heater that uses heat generated by electrical resistance by flowing electricity through a metal or ceramic material is only about 20 W / cm 2 at most. In the case of the ceramic heater used in the actual semiconductor process, it can be referred that the heat inertia of the heater main body takes a few minutes of heat-up time. Therefore, when the conductive heater is selected, there is almost no design margin, and thus, when heat loss occurs or the thickness increases in the actual heater, it is impossible to satisfy the desired heating rate.
이러한 문제점을 해결하기 위한 가열수단으로 할로겐 램프가 사용되고 있다.Halogen lamps are used as heating means to solve these problems.
도 1은 종래 기술에 따른 할로겐 램프를 사용한 플립칩 본더장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 일부를 절단한 단면 사시도로서 이를 참조하면, 플립칩 본더장치는 실리콘 기판이 상면에 위치되는 가열판(110)과, 상기 가열판(110)의 하측에 설치되는 할로겐 램프(121)와, 상기 할로겐 램프(121)의 양 단자가 끼워지는 소켓(125)과, 상기 할로겐 램프(121)의 측면 및 하측에 설치되는 반사대(123)와, 상기 반사대(123)를 지지하는 지지대(131)를 포함하여 구성된다.1 is a perspective view of a flip chip bonder using a halogen lamp according to the prior art, Figure 2 is a cross-sectional perspective view of a portion of Figure 1, referring to this, the flip chip bonder is a heating plate (silicon substrate is located on the upper surface ( 110, a halogen lamp 121 installed below the heating plate 110, a socket 125 into which both terminals of the halogen lamp 121 are fitted, and side and bottom sides of the halogen lamp 121. It is configured to include a reflector 123 is installed, and a support 131 for supporting the reflector 123.
상기 반사대(123)의 하측에는 적외선 발생기(141)가 설치된다. 상기 적외선 발생기(141)에서 발생한 적외선이 상기 반사대(123) 중앙의 적외선 통로(127)를 따라 상측의 가열판(110)으로 안내된다. 이 적외선은 가열판의 중앙에 난 구멍을 통과하고 그 위의 실리콘 기판을 투과하여 플립칩에 난 정렬마크 모양의 구멍을 통과하여 다시 본더장치의 상부에 설치된 적외선 카메라에서 인식하게 된다. An infrared ray generator 141 is installed below the reflector 123. Infrared rays generated by the infrared ray generator 141 are guided to the heating plate 110 on the upper side along the infrared passage 127 in the center of the reflector 123. This infrared ray passes through the hole in the center of the heating plate, passes through the silicon substrate thereon, passes through the hole in the shape of an alignment mark on the flip chip, and is recognized by the infrared camera installed on the upper portion of the bonder.
도 3은 종래 기술에 따른 플립칩 본더장치에 사용되는 반사대의 단면도로서, 상기 반사대(123)는 중앙에 적외선 통로(127)가 형성되어 있어서 좌우 대칭되는 형상으로 형성되어 2개의 할로겐 램프가 장착되어야 한다.3 is a cross-sectional view of a reflector used in a flip chip bonder according to the related art, wherein the reflector 123 is formed in a symmetrical shape with an infrared passage 127 formed at a center thereof to mount two halogen lamps. Should be.
이러한 플립칩 본더장치는 2개의 할로겐 램프를 필요로 하기 때문에 그 장착 구조가 복잡해지고, 불필요한 열공급이 많아져서 핫척의 하부인 초정밀 스테이지로의 열전달 또한 많아지게 되며 이에 따른 열변형으로 인해 접합 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.Since the flip chip bonder requires two halogen lamps, the mounting structure is complicated, and unnecessary heat supply is increased, so that the heat transfer to the ultra-precision stage, which is the lower part of the hot chuck, is also increased. There is a problem.
또한, 상기 반사대에서 반사된 빛과 열을 한 곳으로 집중시키기 어려워서 적외선 발생기가 별도로 설치되어야 하고 가열판의 위치에 따라 온도 편차가 발생되며 가열효율이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, since it is difficult to concentrate the light and heat reflected from the reflector to one place, the infrared generator needs to be installed separately, there is a problem that the temperature deviation occurs depending on the position of the heating plate and the heating efficiency is lowered.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 할로겐 램프의 빛과 열을 집중시킴으로써 빠른 가열속도를 갖도록 하여 공정시간을 단축할 수 있는 플립칩 본더장치를 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a flip chip bonder device that can shorten the process time by having a fast heating rate by concentrating the light and heat of the halogen lamp.
본 발명의 다른 목적은 할로겐 램프의 빛과 열을 집중시켜 별도의 적외선 발생기를 필요로 하지 않는 간단한 구조로 소형화가 가능한 초정밀 플립칩 본더장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a high precision flip chip bonder device that can be miniaturized in a simple structure that does not require a separate infrared generator by concentrating light and heat of a halogen lamp.
본 발명의 또다른 목적은 가열판의 위치에 따른 온도차를 줄여 열변형을 방지하고 스테이지로의 열전달을 저감하여 열변형에 의한 정밀도 저하를 방지하는 플립칩 본더장치를 제공하는 데 있다. Still another object of the present invention is to provide a flip chip bonder device which reduces the temperature difference according to the position of the heating plate to prevent thermal deformation and to reduce heat transfer to the stage to prevent the degradation of precision due to thermal deformation.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, In order to achieve the above object, the present invention,
실리콘기판이 상면에 위치되는 가열판과, 상기 가열판의 하측에 설치되어 상기 가열판을 가열하는 가열부와, 상기 실리콘기판의 상면에 정렬홀이 형성된 플립칩이 로딩될 때 상기 실리콘기판과 상기 플립칩의 정렬홀을 관통하는 적외선을 감지하도록 상기 플립칩의 상부에 설치되는 적외선센서를 구비하는 플립칩 본더장치에 있어서,When the silicon substrate and the flip chip are loaded when a heating plate having a silicon substrate positioned on the upper surface, a heating unit installed under the heating plate to heat the heating plate, and flip chips having an alignment hole formed on the upper surface of the silicon substrate are loaded. In the flip chip bonder device having an infrared sensor which is installed on top of the flip chip to detect the infrared light passing through the alignment hole,
상기 가열부는 가열판의 하부중심에 위치하여 열을 발생시키는 동시에 상기 실리콘기판 및 플립칩의 정렬홀을 관통하는 적외선을 발생시키는 한 개의 할로겐 램프로 구성되고; 상기 할로겐 램프의 하측 및 양측면과 이격 형성되어 램프에서 발생한 열을 반사시키는 반사대를 포함하여 구성된다.The heating unit is composed of one halogen lamp positioned at the lower center of the heating plate to generate heat and at the same time generating infrared rays passing through the alignment holes of the silicon substrate and the flip chip; It is configured to include a reflector formed to be spaced apart from the lower and both sides of the halogen lamp to reflect the heat generated by the lamp.
여기서, 상기 반사대는 그 상측부를 개방하고 하측부는 타원형으로 형성하되, 상기 타원의 일 초점에 상기 할로겐 램프의 중심을 위치시키고, 타 초점에 상기 가열판을 위치시키는 것이 바람직하다.Here, the reflector is open upper portion and the lower portion is formed in an oval shape, it is preferable to position the center of the halogen lamp at one focal point of the ellipse, the heating plate at the other focal point.
한편, 상기 반사대의 재질은 복사흡수율과 열전도율을 고려할 때 금속재료인 알루미늄이나 알루미늄 합금을 사용하는 것이 바람직하다.On the other hand, the material of the reflector is preferably a metal material aluminum or aluminum alloy in consideration of the radiation absorption and thermal conductivity.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 의한 플립칩 본더장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a flip chip bonder according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 플립칩 본더장치의 사시도이며, 도 5는 도 4의 일부를 절단한 단면 사시도이다. 4 is a perspective view of a flip chip bonder according to the present invention, Figure 5 is a cross-sectional perspective view of a portion of FIG.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 플립칩 본더장치는 실리콘 기판이 상면에 위치되는 가열판(10)과, 상기 가열판(10)의 하측 중심부에 설치되는 한 개의 할로겐 램프(21)와, 상기 할로겐 램프(21)의 양 단자가 끼워지는 소켓(25)과, 상기 할로겐 램프(21)의 측면 및 하측에 설치되는 반사대(23)와, 상기 반사대(23)를 지지하는 지지대(31)를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, the flip chip bonder according to the present invention includes a heating plate 10 having a silicon substrate positioned on an upper surface thereof, a halogen lamp 21 installed at a lower center of the heating plate 10, and the halogen lamp. A socket (25) into which both terminals of (21) are fitted, a reflector (23) provided at the side and bottom of the halogen lamp (21), and a support (31) for supporting the reflector (23). It is configured by.
상기 가열판(10)은 내측부(11)와, 상기 내측부(11)의 바깥쪽에 위치한 외측부(12)로 구성된 이중구조로 되어 있다. The heating plate 10 has a double structure including an inner portion 11 and an outer portion 12 located outside the inner portion 11.
상기 가열판 내측부(11)는 중앙에 적외선이 상하 방향으로 통과할 수 있는 관통홀(11a)이 형성되어 있으며, 상기 가열판 외측부(12)는 그 측면부에 열전대(미도시)가 설치되는 열전대 설치홀(12a)이 형성되어 있다. 상기 플립칩본더장치의 상부에는 적외선카메라(미도시)가 설치되어 있으며 이를 이용하여 핫척하부의 적외선을 인식하여 본딩작업시 플립칩과 실리콘 기판을 정렬하게 된다. The heating plate inner portion 11 has a through hole (11a) is formed in the center through which infrared rays can pass in the vertical direction, the heating plate outer portion 12 is a thermocouple mounting hole (not shown) is installed on the side portion ( 12a) is formed. An infrared camera (not shown) is installed on the flip chip bonder, and the flip chip and the silicon substrate are aligned during the bonding operation by recognizing infrared rays under the hot chuck.
본 발명에 따른 플립칩 본더장치는 종래의 플립칩 본더장치와는 달리 반사대(23) 아래쪽에 적외선 발생기가 설치되어 있지 않으며, 반사대(23)의 중앙에 적외선 통로가 형성되어 있지 않다.Unlike the conventional flip chip bonder, the flip chip bonder according to the present invention is not provided with an infrared generator under the reflector 23 and the infrared passage is not formed in the center of the reflector 23.
본 발명에서는 하나의 할로겐램프가 가열원 및 적외선발생원으로 사용되므로 상기 할로겐 램프(21)는 열을 발생시키는 것, 적외선을 발생시키는 것 등 다양한 종류가 있는 바, 열과 적외선을 동시에 발생시킬 수 있는 할로겐 램프(21)를 선택하는 것이 바람직하다.In the present invention, since one halogen lamp is used as a heating source and an infrared ray generating source, the halogen lamp 21 has various kinds such as generating heat and generating infrared light, and can generate heat and infrared rays at the same time. It is preferable to select the lamp 21.
상기 플립칩 본더장치는 반사대(23) 중앙에 적외선 통로가 형성되어 있지 않기 때문에 하나의 할로겐 램프(21)를 가열판 하부중앙에 설치하는 것이 가능하며, 반사대의 형상도 보다 다양하고 간단하게 할 수 있다.Since the infrared chip is not formed at the center of the reflector 23, the flip chip bonder can install one halogen lamp 21 at the lower center of the heating plate. have.
상기 반사대(23)는 할로겐 램프(21)에서 나오는 복사열을 최대한 상부의 가열판(10)쪽으로 반사시키고, 아래쪽으로는 열전달을 최소화할 수 있는 재질과 형상을 가져야 한다.The reflector 23 should reflect the radiant heat from the halogen lamp 21 toward the upper heating plate 10 as much as possible, and have a material and a shape that can minimize heat transfer to the lower side.
반사대(23)의 형상은 일차적으로 할로겐 램프의 크기에 의해 규정된다. 원래 반사대(23)의 이상적인 형상은 위성 안테나나 선풍기형 할로겐 램프의 반사경에 채용되고 있는 포물선형으로 광원에서 나온 빛(복사열)을 한쪽 방향으로 균일하게 배분하여 주는 특성을 갖는다. 그러나, 포물선형 반사면은 광원으로부터의 거리에 비해 반사판의 크기가 상당히 클 때만 실효성이 있다. 이 경우, 반사면의 크기에 맞추어 가열판 또한 확장되어야 하므로 반사면 형상으로 채택하기에는 부적절하다.The shape of the reflecting zone 23 is primarily defined by the size of the halogen lamp. Originally, the ideal shape of the reflector 23 has a characteristic of uniformly distributing the light (radiation heat) emitted from the light source in one direction in a parabolic shape that is adopted in the reflector of a satellite antenna or a fan-type halogen lamp. However, the parabolic reflecting surface is effective only when the size of the reflecting plate is considerably larger than the distance from the light source. In this case, since the heating plate must also be extended to match the size of the reflecting surface, it is inappropriate to adopt the reflecting surface shape.
따라서, 본 발명에서는 면적당 복사열을 늘리기 위해서 할로겐 램프를 장착할 수 있는 최소의 공간을 확보하도록 반사대 형상을 설계하였다. Therefore, in the present invention, in order to increase the radiant heat per area, the reflector shape is designed to ensure the minimum space in which the halogen lamp can be mounted.
도 6은 본 발명에 따른 플립칩 본더장치의 반사대를 도시한 단면도로서, 이를 참조하면 상기 반사대(23)는 오목하게 파여진 공간이 형성되어 일정 직경의 할로겐 램프(21)가 장착될 수 있도록 한다. 이 때 벽면과 램프와의 접촉을 피하기 위한 최소한의 간극을 유지되도록 함으로써 가열공간의 폭을 최대한 줄일 수 있다.FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a reflector of the flip chip bonder according to the present invention. Referring to this, the reflector 23 may have a concave recessed space to mount a halogen lamp 21 having a predetermined diameter. Make sure In this case, the width of the heating space can be reduced as much as possible by maintaining a minimum gap to avoid contact between the wall and the lamp.
상기 반사대(23)는 상측부가 개방되고 하측부는 타원형으로 형성된다. 상기 할로겐 램프(21)의 중심을 타원의 초점중 하나(A)에 배치시키면 상기 반사대(23)에 의해 반사된 적외선은 타원의 다른 초점(B)에 일렬로 배열되어 집중되게 된다. 상기 초점(B)에 가열판(10)을 위치시키면 집중된 적외선이 가열판(10)을 통과할 수 있게 된다. The reflector 23 has an upper portion open and a lower portion elliptical. When the center of the halogen lamp 21 is placed at one of the focal points of the ellipse, the infrared rays reflected by the reflector 23 are arranged and concentrated in a line at the other focal point B of the ellipse. Positioning the heating plate 10 at the focal point B allows the concentrated infrared rays to pass through the heating plate 10.
반사대가 갖추어야 하는 재질 조건은 복사흡수율이 낮고 열전도율이 작아야 한다는 것이다. 특히 복사흡수율은 표면의 특성에 의해 결정되는 물성치로 같은 재질이라도 표면가공의 정도에 따라 값이 달라지므로 반사면은 반드시 폴리싱과 같은 경면가공을 하여야 한다. The material conditions that the reflector must have are low radiation absorption and low thermal conductivity. In particular, the radiation absorption rate is a property value determined by the characteristics of the surface, so even if the same material varies depending on the degree of surface treatment, the reflective surface must be mirror-polished, such as polishing.
금속 중에서 복사흡수율이나 가공성에서 우수한 재료를 몇 가지 찾을 수 있으나 이들 재료는 대체로 녹는점이 낮고 기계적 강도가 약하며 열전도율이 큰 도체라는 단점을 가지고 있다. 세라믹 재료 중에는 열전도율이 낮고 기계적 강도가 좋은 단열 재료가 많이 있으나 일반적으로 복사흡수율이 상당히 큰 것이 치명적인 단점이며 경면가공이 비교적 어려운 문제점이 있다. 복사특성과 열전도특성을 모두 만족하는 이상적인 재질이 없어 금속재 중 성질이 비교적 우수한 것으로 평가된 알루미늄이나 알루미늄 합금을 재료로 하는 것이 바람직하다.Among the metals, some materials having excellent radiation absorption or workability can be found. However, these materials generally have a low melting point, a weak mechanical strength, and a high thermal conductivity. Among the ceramic materials, there are many thermal insulation materials having low thermal conductivity and good mechanical strength, but in general, the radiation absorption is quite large, and the mirror processing is relatively difficult. Since there is no ideal material that satisfies both radiation and thermal conductivity properties, it is preferable to use aluminum or an aluminum alloy, which has been evaluated to have relatively excellent properties among metal materials.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 본더장치의 동작을 살펴본다.It looks at the operation of the flip chip bonder according to an embodiment of the present invention having the configuration as described above.
먼저, 가열판 위에 실리콘기판이 위치하고 그 상측에 정렬홀이 형성된 플립칩이 놓여진다. 상기 실리콘기판과 플립칩사이에는 땜납이 삽입되어 있다.First, a silicon chip is placed on a heating plate, and a flip chip having an alignment hole formed thereon is placed thereon. Solder is inserted between the silicon substrate and the flip chip.
여기서, 하나의 할로겐 램프가 작동하게 되면 발생된 열의 일부는 직접 가열판의 중심부를 효과적으로 가열하고 일부는 램프 주위의 반사대에 의해 반사되어 열이 상측으로 집중되게 된다. 이와 같이 집중된 열에 의해 상기 실리콘기판과 플립칩사이의 땜납이 녹아서 플립칩이 실리콘기판에 본딩된다. 또한 하나의 할로겐 램프만 사용하기 때문에 스테이지로 전달되는 열을 현저하게 줄일 수 있어 기존의 스테이지의 열변형을 감소시켜 정밀도 저하에 의한 오차를 감소시키게 된다. Here, when one halogen lamp is operated, part of the generated heat effectively heats the center portion of the heating plate directly, and part of the heat is reflected by the reflector around the lamp to concentrate the heat upwards. The concentrated heat melts the solder between the silicon substrate and the flip chip to bond the flip chip to the silicon substrate. In addition, since only one halogen lamp is used, the heat transferred to the stage can be significantly reduced, which reduces the thermal deformation of the existing stage, thereby reducing the error caused by the lowering of precision.
또한, 상기 할로겐 램프에서 발생한 빛은 반사대에 의해 집중된 적외선이 되고, 가열판의 관통홀과 실리콘기판 및 플립칩의 정렬홀을 관통하여 적외선 센서가 이를 감지함으로써 정확한 위치를 확인할 수 있게 된다. In addition, the light generated by the halogen lamp becomes infrared light concentrated by the reflector, and penetrates the through hole of the heating plate and the alignment hole of the silicon substrate and the flip chip so that the infrared sensor can detect the correct position.
접합공정중에도 접합상태를 이러한 방식으로 모니터링하여 능동적으로 위치를 제어함으로써 원하는 고정밀도를 확보할 수 있게 된다.During the joining process, the bonded state can be monitored in this way to actively control the position to obtain the desired high precision.
가열작업중, 열전대에서 온도를 측정한 다음 그 값을 제어기로 보내면 제어기는 기설정된 온도와 비교하여 온도값이 높을 경우는 할로겐 램프로 공급되는 전류를 줄이고 온도값이 낮을 경우 공급 전류를 높이는 피드백 제어장치를 통해 가열판 온도가 적정온도를 유지하도록 한다.During the heating operation, the temperature is measured at the thermocouple, and then the value is sent to the controller.The controller compares with the preset temperature and reduces the current supplied to the halogen lamp when the temperature is high and increases the supply current when the temperature is low. To ensure that the heating plate temperature maintains the proper temperature.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 플립칩 본더장치는 할로겐 램프의 빛과 열을 집중시키는 반사대를 사용함으로써 빠른 가열속도를 구현하여 공정시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.As described above, the flip chip bonder according to the present invention has the effect of shortening the process time by implementing a fast heating speed by using a reflector to focus the light and heat of the halogen lamp.
또한, 본 발명에 따른 플립칩 본더장치는 적외선 발생장치가 없이 하나의 할로겐 램프만 사용하여 장치가 단순해 지고 전체적으로 소형의 핫척을 구성할 수 있으며 열을 집중시킴으로써 가열판의 위치에 따른 온도차를 줄여 열변형을 막을 수 있는 효과가 있다.In addition, the flip chip bonder device according to the present invention can simplify the device by using only one halogen lamp without an infrared ray generator, and can form a small hot chuck as a whole, and reduce the temperature difference according to the position of the heating plate by concentrating heat. It is effective to prevent deformation.
또한, 본 발명에 따른 플립칩 본더장치는 가열판에 설치된 열전대를 통해 온도값을 입력받아 피드백 제어장치를 통해 가열판 온도를 일정하게 제어하여 접합공정중 가열판의 온도 편차를 줄임으로써 균일한 가열이 가능한 효과가 있다.In addition, the flip chip bonder according to the present invention receives the temperature value through the thermocouple installed on the heating plate by controlling the temperature of the heating plate constant through the feedback control device to reduce the temperature deviation of the heating plate during the bonding process to enable the uniform heating effect There is.
또한, 본 발명에 따른 플립칩 본더장치는 할로겐 램프를 하나만 사용함으로써 두개를 쓰는 경우보다 열원이 반으로 줄기 때문에 핫척의 하부인 초정밀 스테이지로의 열전달을 반으로 줄일 수 있다. In addition, the flip chip bonder according to the present invention can reduce the heat transfer to the ultra-precision stage, which is the lower part of the hot chuck, because the heat source is cut in half by using only one halogen lamp.
상술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention as described above, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
도 1은 종래 기술에 따른 플립칩 본더장치의 사시도이고,1 is a perspective view of a flip chip bonder according to the prior art,
도 2는 도 1의 일부를 절단한 단면 사시도이고,2 is a cross-sectional perspective view of a portion of FIG. 1;
도 3은 종래 기술에 따른 플립칩 본더장치에 사용되는 반사대의 단면도이고,3 is a cross-sectional view of a reflector used in a flip chip bonder according to the prior art,
도 4는 본 발명에 따른 플립칩 본더장치의 사시도이고,4 is a perspective view of a flip chip bonder according to the present invention;
도 5는 도 4의 일부를 절단한 단면 사시도이고,5 is a cross-sectional perspective view of a portion of FIG. 4;
도 6은 본 발명에 따른 플립칩 본더장치의 반사대를 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing a reflector of the flip chip bonder according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11 : 가열판 내측부 11a : 관통홀11: inside of heating plate 11a: through hole
12 : 가열판 외측부 12a : 열전대 설치홀12: heating plate outer portion 12a: thermocouple mounting hole
21 : 할로겐 램프 23 : 반사대21 halogen lamp 23 reflector
25 : 소켓 31 : 지지대 25 socket 31 support
127 : 적외선 통로 141 : 적외선 발생기127: infrared passage 141: infrared generator
Claims (3)
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