KR100609260B1

KR100609260B1 - 기판 정렬 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100609260B1
Application number: KR1020040040038A
Authority: KR
Inventors: 치와 쳉; 핑춘 벤손 총; 친팡 앤손 찬
Original assignee: 에이에스엠 어쌤블리 오토메이션 리미티드
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2006-08-08
Also published as: TWI261535B; SG116552A1; US20040245319A1; CN1296984C; TW200427542A; CN1574273A; MY131747A; US6983872B2; KR20040104418A

Abstract

본 발명은 기판을 정렬하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 상기 장치는 볼 픽-업 프로세스에서 복수의 솔더 볼들을 픽업하고, 이들을 상기 기판상에 놓기 위한 볼 픽 헤드와, 상기 기판의 위치 정보를 관찰 및 획득하도록 적용되는 비젼 시스템을 포함한다. 또한, 상기 비젼 시스템의 동작이 상기 볼 픽 헤드의 이동으로부터 분리되도록 상기 비젼 시스템이 장착될 수 있는 캐리어가 제공된다. 상기 비젼 시스템에 의해 관찰된 상기 위치 정보에 응답하는 드라이버들은 적어도 상기 기판 및 상기 기판상에 상기 솔더 볼들을 놓기 위한 상기 볼 픽 헤드를 정렬시키도록 동작한다.

기판, 볼 픽-업, 볼 픽 헤드, 비젼 시스템, 캐리어, 솔더 볼

Description

기판 정렬 방법 및 장치{Substrate alignment method and apparatus}

도 1은 도전성 솔더 패드들의 직사각형 어레이들을 갖는 전형적인 BGA 기판의 평면도.

도 2는 기점 마크들이 보다 명료히 예시된 BGA 기판의 평면도.

도 3은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 기판 정렬 및 볼 배치 디바이스의 평면도.

도 4는 도 3의 방향 A로부터 관찰한 일 양호한 실시예에 따른 볼 배치 디바이스의 핀 헤드상에 장착된 이중 정렬 카메라들의 입면도.

도 5는 다른 양호한 실시예에 따른 비-프로세스 헤드상에 장착된 이중 정렬 카메라들의 입면도.

도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 핀 헤드와 볼 픽 헤드 사이의 프로세스 작업 엘리먼트들의 분포를 예시하는 작업 순서도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 지지 프레임 18: 핀 헤드

21: 볼 픽 헤드 22: 볼 배치 디바이스

23, 24: y-모터 25: 핀 헤드 세타 모터

27,28: z-모터 29: 이중 카메라 정렬 모듈

32, 33: 제 1 및 제 2 카메라 34: 볼/플럭스 장착 플랫폼

발명의 분야

본 발명은 반도체 기판을 정렬하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 기판의 접점 패드들상으로의 솔더 볼들의 배치 동안과 같이 반도체 조립 프로세스를 수행할 때 기판을 정렬하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

배경 및 종래 기술

볼 그리드 어레이("BGA") 기술들은 고-밀도 집적 회로("IC") 콤포넌트를 제조하기 위해 통상적으로 사용된다. 솔더 볼들의 규칙적 어레이가 IC 콤포넌트의 전기 접점들이 형성되는 접점 패드들에서 IC 콤포넌트상에 놓인다. IC 콤포넌트의 전기 접점들을 형성하는 이러한 볼들은 그후 사용시 인쇄 회로 보드상의 대응 접속부들과 정합된다.

BGA 기술을 사용한 제조 동안, 플럭스 및 솔더 볼들의 액적들은 그들이 미리 결정된 어레이에 놓이는 기판에 전달되어야만 한다. 통상적인 기술은 기판상에 요구되는 바와 동일한 어레이 구조로 솔더 볼들을 운반하고, 그후, 순차적으로 플럭스를 포함하는 기판상에 볼들을 놓도록 기판 및 볼 픽 헤드에 플럭스를 전달하기 위해 플럭스 전달 헤드 또는 핀 헤드를 사용하는 것이다. 콤포넌트가 결손되지 않는 것을 보증하기 위해 일반적으로 IC 콤포넌트의 모든 전기 접점들이 솔더 볼들에 의해 덮여지는 것이 필수적이다. 통상적으로, 볼 픽 헤드는 솔더 볼들을 수용하기 위한 복수의 위치들로 형성되며, 이들 위치들은 회로 보드상의 솔더 볼들의 원하는 구조와 동일한 어레이 구조로 배치된다. 또한, 대응 핀 헤드는 기판상의 동일 어레이 구조로 플럭스 액적들을 놓아야 한다.

플럭스 액적들 및 솔더 볼들의 배치를 위한 신속하고 효과적인 장치의 설계를 위한 다수의 시도들이 제시되었다. 상기 장치는 핀 헤드 및 볼 픽 헤드가 순차적으로 기판위의 정확한 위치로 가져가지도록 설계되어야만 하며, 어레이의 치수들, 특히, 어레이상의 솔더 볼 위치들 사이의 간격이 작기 때문에, 정확한 정렬 기술이 사용되어야만 한다. 일반적으로, 카메라 같은 비젼(vision) 또는 패턴 인식 시스템이 기판과의 정렬을 달성하기 위해 어떠한 이동 정도가 필요한지의 여부를 판정하기 위해, 기판상의 적어도 두 개의 기점 마커들을 배치 및 그 이미지를 포착하기 위해 사용된다.

고속 및 효율적 방식으로 기판위에 핀 헤드들 및 볼 픽 헤드들을 정확하게 정렬시키는 것에 대한 제조 프로세스의 필요성은 기점 마커들 사이를 운행해야하는 단일 카메라에 의해 요구될 수 있는 이동을 감소시키기 위해 두 개의 카메라들을 사용하게 하였다. 일예는 "도전성 볼 부착 장치 및 방법(Conductive Ball Attaching Apparatus and Method)"에 관한 US 특허 6,070,783호이다. 여기에는 두 개의 정렬 카메라들이 서로 대각선으로 배치되어 주 전달 시스템에 통합되어 있는 장치가 기술되어 있다. 문제점은 주 전달 수단이 볼 픽-업, 플럭스 전달, 정렬 및 기판상의 볼 배치 같은 다수의 프로세스 작업 엘리먼트에 연루된다는 것이다. 또한, 이 장치는 대형 전달 수단 디자인을 가지며, 그래서, 개별 전달 수단이 일 사이클을 완료하기 위해 비교적 긴 거리를 운행할 필요가 있어서 보다 긴 정렬 및 볼 배치 프로세스를 초래한다. 이 장치의 다른 특징은 카메라가 전달 수단과 강성적으로 통합되어 있고, 그래서, 카메라의 이동이 전달 수단의 이동에 의존한다는 것이다. 이는 시스템이 보다 성가시고 복잡해지게 한다.

기판을 정렬하기 위해 두 개의 카메라들을 사용하는 장치의 다른 예는 "배치 시스템 장치 및 방법(Placement System Apparatus and Method)"를 위한 US 특허 6,355,298이다. 하나의 정렬 카메라가 핀 헤드상에 장착되고, 다른 카메라가 볼 픽 헤드상에 장착된다. 볼 픽 헤드는 시간-임계적 프로세스에 연루되고, 핀 헤드에 비해 보다 많은 수의 프로세스 작업 엘리먼트들을 가진다. 결과는 볼 픽 헤드가 핀 헤드에 비해 그 프로세스를 완료하기 위해 현저히 보다 긴 시간을 소요하는 것으로 인한, 작업 부하의 비균등 분포이다. 볼 픽 헤드는 볼 픽-업 프로세스(픽-업을 위한 미리 결정된 어레이로의 볼 준비를 포함)와 기판 정렬을 동시에 수행할 수 없다. 이는 볼 픽 헤드가 다른 기판을 위한 볼 준비를 수행할 수 있기 이전에, 처리된 기판이 볼 장착 스테이션을 벗어나고 새로운 기판이 정렬을 위해 도입되는 것을 기다리는 것을 필요로 하기 때문이다. 대기 시간은 증가된 프로세스 사이클 시간에 기여한다.

본 발명의 목적은 기판 정렬을 위한, 비교적 보다 효과적인 방법 및 장치를 개발하기 위해 종래 기술의 단점 중 일부를 회피하는 것이다.

본 발명의 제 1 양상에 따라서, 기판을 정렬하기 위한 장치로서, 볼 픽-업 프로세스에서 복수의 솔더 볼들을 픽업하고, 이들을 기판상에 놓기 위한 볼 픽 헤드, 기판의 위치 정보를 관찰 및 획득하도록 적용되는 비젼 시스템, 비젼 시스템의 동작이 볼 픽 헤드의 이동으로부터 분리되도록 비젼 시스템이 장착될 수 있는 캐리어, 및 비젼 시스템에 의해 관찰된 상기 위치 정보에 응답하여, 적어도 기판 및 상기 기판상에 솔더 볼들을 놓기 위한 볼 픽 헤드를 정렬시키는 드라이버를 포함하는 기판 정렬 장치가 제공된다.

본 발명의 제 2 양상에 따라서, 기판을 정렬하기 위한 방법으로서, 볼 픽-업 프로세스에서 복수의 솔더 볼들을 픽업하고, 이들을 기판상에 놓기 위한 볼 픽 헤드를 제공하는 단계, 캐리어에 장착된 비젼 시스템으로 기판의 위치 정보를 관찰 및 획득하여 볼 픽 헤드의 이동으로부터 상기 비젼 시스템의 동작을 분리시키는 단계, 및 상기 위치 정보에 응답하여, 적어도 기판 및 상기 기판상에 솔더 볼들을 놓기 위한 볼 픽 헤드를 정렬시키는 단계를 포함하는 기판 정렬 방법이 제공된다.

본 발명의 일 실시예를 예시하는 첨부 도면을 참조로 이하에 본 발명을 매우 상세하게 설명한다. 도면 및 관련 설명의 특수성은 청구범위에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 넓은 동정의 일반성을 억제하는 것으로 이해되지 않아야 한다.

본 발명에 따른 방법 및 장치의 실시예가 첨부 도면을 참조로 이제 설명될 것이다.

도 1은 도전성 솔더 패드들(2)의 직사각형 어레이를 가지는 전형적인 BGA 기판(3)의 평면도이다. 플럭스 및 솔더 볼들은 솔더 패드들(2)의 위치에 정확하게 배치되어야만 한다.

도 2는 그 기점 마크가 보다 명료히 예시되어 있는 BGA 기판의 평면도이다. 솔더 패드들(2)의 예시는 명료성을 위해 제거되어 있다.

기판(3)은 도전성 솔더 패드들(2)의 어레이의 윤곽에 대응하는 격자들(4)을 한정하는 다수의 선들을 가진다. 이들 격자들(4)은 다수의 기점 마크들(5)을 포함한다. 미리 결정된 디자인의 기점 마크(5)의 확대도가 도시되어 있다. 도 2에서, 기점 마크(5)의 디자인은 규칙적 L-형 블록을 포함하지만, 다른 디자인도 가능하다는 것을 인지하여야 한다.

도 3은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 기판 정렬 및 볼 배치 디바이스(22)의 평면도이다. 볼 배치 디바이스(22)는 일반적으로 플럭스 전달 헤드 또는 핀 헤드(18)와 볼 픽 헤드(21)를 지지하는 지지 프레임(1)을 포함한다. 볼 배치 디바이스(22)는 다수의 드라이버들 또는 모터들을 포함한다. 지지 프레임(1)에 부착된 핀 헤드 y-모터(23)는 핀 헤드(18)를 y-축을 따라 구동하고, 지지 프레임(1)에 부착된 볼 픽 헤드 y-모터(24)는 볼 픽 헤드(21)를 y-축을 따라 구동한다. 또한, 핀 헤드 z-모터(27) 및 볼 픽 헤드 z-모터(28)는 핀 헤드(18) 및 볼 픽 헤드(21)를 각각 z-축(즉, x- 및 y-축에 수직)으로 구동한다. 핀 헤드 모터들(23, 27) 및 볼 픽 헤드 모터들(24, 28)은 지지 프레임(1)상에 장착된다. 또한, 볼/플럭스 장착 플랫폼(34)을 가지는 수평 레일을 구비하고, 플럭스 및 볼 배치와 x-축으로의 기판 전달을 위해 사용되는 별도의 모듈이 존재한다.

핀 헤드(18)에 관련하여, 이는 핀 헤드(18)의 각도 회전을 구동하는 핀 헤드 세타 모터(pin head theta motor; 25)를 포함한다. 또한, 핀 헤드(18)는 비젼 시스템을 포함하며, 이는 이중 카메라 정렬 모듈(29)의 형태일 수 있다. 따라서, 핀 헤드(18)는 비젼 시스템이 장착되는 캐리어로서 작용한다. 비젼 시스템 또는 이중 카메라 정렬 모듈(29)은 기판(3)의 위치 정보를 관찰 및 획득하도록 적용된다. 양호한 실시예에서, 비젼 시스템은 제 1 카메라(32) 및 제 2 카메라(33)를 포함한다. 카메라 모터(30, 31)는 각각 제 1 및 제 2 카메라(32, 33)를 이중 카메라 정렬 모듈(29)의 x-축으로 선형 안내부(42)(도 4 참조)를 따라 구동한다.

볼 픽 헤드(21)에 관련하여, 이는 볼 픽 헤드(21)의 각도 회전을 구동하기 위한 볼 픽 헤드 세타 모터(26)를 더 포함한다. 볼 픽 헤드(21)는 볼 픽-업 프로세스에서 복수의 솔더 볼들을 픽업하고, 이들을 수평 레일의 볼/플럭스 장착 플랫폼(34)상에 배치된 기판(3)상에 놓는다. 기판(3)은 일반적으로 기점 마크들(11, 12, 35, 36) 같은 위치 표시를 포함한다. 통상적으로, 기점 마크들은 기점 마크 11이 기점 마크 12와 동시에 판독될 수 있고, 기점 마크 35가 기점 마크 36과 동시에 판독될 수 있도록 기판의 정렬을 결정하기 위해 수평 또는 대각선 방향으로 쌍으로 판독된다. 기점 마크(12)이외에, 디바이스(22)는 기판(3)의 표면상의 도전성 패드들, 솔더 패드들 또는 어떠한 다른 고유 인식 마크들 같은 다른 위치 표시를 인식하도록 프로그램될 수 있다.

샤프트의 각 단부에는 플럭스 저장조(37) 및 볼 템플릿 홀더(38)가 각각 존재한다. 비록 하나의 카메라로 본 발명을 충분히 이행할 수 있지만, 연속적 기판들을 관찰하기 위해 x-축내의 상대적으로 고정된 위치들에 머물 수 있어서 패턴 인식 동안 서로 물리적으로 방해되지 않게 되는 두 개의 카메라가 일반적으로 적합하다는 것을 인지하여야 한다. 이렇게 함으로써, 정렬 시간이 단축될 수 있다. 또한, 기판(3)상에 솔더 볼들(48)을 놓기 위해, 상술된 실시예들에서 적어도 기판과 볼 픽 헤드(21), 그리고, 기판(3)과 핀 헤드(18)를 정렬하도록 볼 배치 디바이스(22)의 다양한 콤포넌트들의 상대 위치들을 제어하기 위해 다양한 모터들(23-28, 30-31)이 드라이버로서 작용한다는 것도 인지하여야 한다.

도 4는 도 3의 A 방향으로부터 본 일 양호한 실시예에 따른 볼 배치 디바이스(22)의 핀 헤드(18)상에 장착된 이중 카메라 정렬 모듈(29)의 입면도이다. 카메라 모듈(29)은 제 1 및 제 2 카메라(32, 33)가 그 위에 장착되는 모듈식 조립체이다. 핀 헤드(18)는 카메라 모듈(29)을 장착하기 위해 선택되며, 이는 비교적 비 시간 임계적 프로세스 헤드이다. 즉, 이는 볼 픽 헤드(21)에 비해 보다 소수의 프로세스 작업 엘리먼트를 실행한다.

제 1 카메라(32) 및 제 2 카메라(33)는 x-축으로 독립적으로 이동할 수 있다. 각 카메라(32, 33)를 위해 LED 모듈(44, 45)이 존재한다. 선형 안내부(42)는 카메라들(32, 33)의 수평 이동을 허용하고, 기판(3)의 표면상의 기점 마크들(11, 12, 35, 36)을 관찰하기 위해 핀 헤드(18)에 관하여 그들을 배치하기 위한 도관(conduit)으로서 기능한다. 각 카메라(32, 33)를 위해 선형 안내부(42)가 존재하거나, 단일 선형 안내부(42)가 공유될 수 있다. 비록, 이들을 캐리어 또는 핀 헤드(18)의 서로 다른 측면상에 배치하는 것도 가능하지만, 카메라들(32, 33)은 서로 인접하게 배치되는 것이 적합하다. 제 1 카메라 모터(30)에 의해 구동되는 제 1 이송 스크류(40)는 제 1 카메라(32)의 운동을 제어하고, 제 2 카메라 모터(31)에 의해 구동되는 제 2 이송 스크류(41)는 제 2 카메라(33)의 이동을 제어한다.

또한, 플럭스를 수집하고, 그후, 기판에 플럭스를 적용하기 위해 기판(3)과 접촉하도록 적용되는 핀 헤드(18)의 하측면의 플럭스 전달 핀(43)도 예시되어 있다.

도 5는 다른 양호한 실시예에 따른 비-프로세스 헤드(47)상에 장착된 이중 카메라 정렬 모듈(29)의 입면도이다. 비-프로세스 헤드(47)는 본 실시예에서 비젼 시스템을 위한 캐리어로서 작용한다. 비-프로세스 헤드(47)가 카메라들(32, 33)을 지지 및 배치하는 것 이외의 어떠한 시간-임계적 프로세스 또는 어떠한 기능에도 관여되지 않는 것을 제외하면, 구조는 도 4의 것과 동일하다. 제 1 및 제 2 실시예의 요점은 비젼 시스템 또는 이중 카메라 정렬 모듈(29)이 볼 픽 헤드(21)가 볼 픽-업 프로세스(볼 픽-업 프로세스는 픽-업을 위한 미리 결정된 어레이로의 볼 준비를 포함함)를 수행하는 것과 실질적으로 동시에 기판(3)의 위치 정보를 획득하도록 적용된다는 것이다. 이는 볼 픽 헤드(21)의 이동으로부터 비젼 시스템의 동작을 분리시킴으로써 이루어질 수 있다. 이 경우에, 비-프로세스 헤드(47)는 기판(3)의 기점 마크들(11, 12, 35, 36)이 비-프로세스 헤드(47)에 의한 큰 이동 없이 관찰될 수 있도록 배치될 수 있다. y-축으로의 이동을 위한 비-프로세스 헤드(47)의 기능이 적합할 수 있다.

도 6a내지 6f는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 핀 헤드(18)와 볼 픽 헤드(21) 사이의 프로세스 작업 엘리먼트의 분포를 예시하는 동작 순서도를 예시한다. 대략 도 3의 B 방향으로부터 본 구조가 도시되어 있다.

도 6a는 대기 위치의 볼 배치 디바이스(22)를 도시한다. 기판(3)은 수평 레일의 볼/플럭스 장착 플랫폼(34)상에 배치 및 수용된다. 플럭스 전달 핀(43) 및 그에 카메라들(32, 33)이 부착되어 있는 핀 헤드(18)는 플럭스 저장조(37) 위에 배치된다. 픽 헤드 템플릿(46)을 가지는 볼 픽 헤드(21)는 기판(3)과 볼 템플릿 홀더(38) 사이에 배치된다.

도 6b에서, 플럭스된 핀을 가지는 핀 헤드(18)는 전달 핀(43)이 플럭스를 수집하기 위해 플럭스 저장조(37)내로 미리 결정된 깊이로 침지되도록 하강한다.

도 6c에서, 핀 헤드(18)는 상승되고, 플럭스 전달 핀(43)상에 플럭스(49)의 층이 수집된 상태로 기판(3)을 향해 이동된다. 동시에, 솔더 볼들(48)이 볼 픽-업 프로세스의 볼 준비 스테이지 동안 볼 템플릿 홀더(38)상에 도입된다. 볼 템플릿 홀더(38)는 기판(3)상의 솔더 패드들과 동일한 구조로 배열된 오목부를 가진다. 따라서, 오목부상에 배열된 솔더 볼들(48)은, 픽업되어 기판(3)상의 대응 위치상에 배치될 준비가 된다. 볼 픽 헤드(21)는 이제 솔더 볼들을 픽업하기 위해 볼 템플릿 홀더(38) 위에 배치된다.

핀 헤드(18)가 그 위에 장착된 카메라들(32, 33)과 함께 기판(3)을 향해 이동할 때, 카메라들(32, 33)은 기판(3)의 기점 마크들(11, 12, 35, 36)을 검색하고, 그후 그 위에 배치된다. 상술된 바와 같이, 기점 마크들은 쌍으로 판독된다. 따라서, 대각선 배치된 기점 마크들(11, 12)(도 3 참조)을 예로 들면, 제 2 카메라(33)는 기점 마크 12의 이미지를 획득하기 위해 기점 마크(12) 위에 배치되고, 제 1 카메라(32)는 기점 마크 11의 의미지를 획득하기 위해 기점 마크(11) 위에 배치된다. 두 기점 마크들(11, 12)의 상대 위치의 조합은 볼 배치 디바이스(22)가 핀 헤드(18)의 플럭스 전달 핀(43) 및 볼 픽 헤드(21)의 픽 헤드 템플릿(46)이 기판(3)의 배향과의 정렬로부터 벗어난 정도를 판정할 수 있게 한다. 핀 헤드(18) 및 볼 픽 헤드(21)의 핀 헤드 모터들(23, 25) 및 볼 픽 헤드 모터들(24, 26) 각각은 그후 기판(3)위에 위치될 때 기판(3)의 배향에 대응하도록 y 및 세타 축으로의 콤포넌트의 배향을 이에 따라 조절할 수 있다. x-축으로의 보정은 수평 레일상의 볼/플럭스 장착 플랫폼(34)의 이동에 의해, 또는, 다른 실시예(도시되지 않음)에서는 볼 픽 헤드(21)와 핀 헤드(18)가 x-축을 따라 이동하도록 설계되어 있는 경우에, 볼 픽 헤드(21)와 핀 헤드(18)의 x-축으로의 이동에 의해 제공될 수 있다.

기점 마크들(11, 12, 35, 36)이 두 카메라들이 패턴 인식 동안 서로 물리적으로 방해되지 않도록 충분히 넓은 경우에, 비교적 보다 짧은 정렬 시간이 필요하다. 카메라들(32, 33)은 연속적인 기판을 관찰하기 위해, x-축으로 상대적으로 고정된 위치에 계류할 수도 있다. 그러나, 기준 기점 마크들(11, 12, 35, 36) 사이의 거리가 작은 경우, 패턴 인식 동안 카메라들(32, 33)을 서로 멀어지게 할 필요가 있을 수 있다.

도 6d에서, 플럭스 전달 핀(43)은 기판(3)의 솔더 패드와 정렬되고, 기판(3)상에 플럭스를 전달하기 위해 하강된다. 동시에, 픽 헤드 템플릿(46)은 일반적으로 진공 흡입 수단에 의해 볼 픽-업 프로세스의 다음 스테이지에서 솔더 볼들(48)을 픽업하도록 하강된다.

도 6e에서, 핀 헤드(18)는 기판(3)상에 플럭스(49)의 층을 놓고, 그 대기 위치로 복귀 이동된다. 볼 픽 헤드(21)는 상승되고, 그 y 및 세타 모터(24, 26)는 이를 기판(3)의 배향과의 정렬상태로 가져간다.

도 6f에서, 솔더 볼들(48)은 플럭스(49)의 층이 그 위에 놓인 기판(3)상에 배치된다. 플럭스(49)는 솔더 볼들(48)이 기판(3)상에 부착되는 것을 돕는다. 동시에, 핀 헤드(18)가 플럭스 저장조(37)내로 하강되어, 다시 다른 플럭스(49)의 층을 수집한다. 그후, 볼 픽 헤드(21)는 솔더 볼들(48)을 방임시킨 이후 상승되고, 기판(3)은 볼 배치 디바이스(22)로부터 제거된다. 다른 배치 사이클이 시작된다.

정렬 시간을 단축시킴으로써, 솔더 볼 배치를 위한 시스템 사이클 시간이 단축될 수 있다. 카메라가 빈번히 이동할 필요성이 없거나 비교적 보다 짧은 거리를 이동할 필요가 있기 때문에, 감소된 이동으로 기계적 부품상의 잠재적 마모 문제가 최소화된다. 기점 마크들 사이의 거리가 충분히 큰 경우에, x-축으로 상대적으로 고정된 위치에 이중 정렬 카메라들을 남겨둘 수도 있다. 상술한 실시예에 따른 배치에서, 볼 픽 헤드 같은 시간 임계적 프로세스 헤드는 그 임무에 집중할 수 있고, 핀 헤드 또는 비-프로세스 헤드 같은 덜 임계적인 프로세스 헤드에 장착된 카메라에 의해 수집된 정렬 정보를 공유할 수 있다. 결과적으로, 보다 균형화된 각 헤드의 부하 분포가 단축된 정렬 시간을 초래한다.

여기에 설명된 본 발명은 상세히 설명된 것들 이외의 변형, 변경 및/또는 추가가 이루어질 수 있으며, 본 발명은 상기 설명의 개념 및 범주에 드는 모든 이런 변형, 변경 및/또는 추가를 포함한다는 것을 이해하여야 한다.

Claims

기판을 정렬하기 위한 장치로서,

볼 픽-업 프로세스에서 복수의 솔더 볼들을 픽업하고, 이들을 상기 기판상에 놓기 위한 볼 픽 헤드;

상기 기판의 위치에 따라 상기 기판의 위치 정보를 관찰 및 획득하도록 적용된 비젼 시스템;

플럭스를 수집하여 상기 기판상에 놓기 위한 플럭스 전달 헤드를 포함하는 캐리어로서, 상기 비젼 시스템은 그 동작이 상기 볼 픽 헤드의 이동으로부터 분리되도록 상기 캐리어에 장착되는, 상기 캐리어; 및

상기 비젼 시스템에 의해 획득된 상기 위치 정보에 응답하여, 적어도 상기 기판 및 상기 기판상에 상기 솔더 볼들을 놓기 위한 상기 볼 픽 헤드를 정렬시키는 드라이버들을 포함하며,

상기 비젼 시스템은 선형 안내부를 따라 이동할 수 있는 제 1 카메라를 포함하고, 선형 안내부는 상기 기판의 표면상의 위치 표시를 관찰하도록 상기 캐리어에 관하여 상기 제 1 카메라를 배치하며, 상기 비젼 시스템은 상기 제 1 카메라에 실질적으로 독립적으로 선형 안내부를 따라 이동할 수 있는 제 2 카메라를 더 포함하여, 상기 제 1 및 제 2 카메라들이 상기 기판의 상기 표면상의 다른 위치들에 있는 상기 위치 표시를 관찰하기 위해 협력하도록 하는, 기판 정렬 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 비젼 시스템은 상기 볼 픽 헤드가 상기 볼 픽-업 프로세스를 수행하는 것과 실질적으로 동시에 상기 기판의 위치 정보를 획득하도록 적용되는, 기판 정렬 장치.
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제 1 항에 있어서, 상기 위치 표시는 기점 마크들, 도전성 패드들 및 솔더 패드들로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 기판 정렬 장치.
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제 1 항에 있어서, 상기 제 2 카메라는 상기 제 1 카메라에 실질적으로 인접하게 배열되는, 기판 정렬 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 카메라들은 연속하는 기판들을 관찰하기 위해 서로에 대해 고정된 위치들에 유지되는, 기판 정렬 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 드라이버들은 상기 기판의 위치를 향한, 및 상기 기판의 위치로부터 멀어지는 방향으로 축을 따라 상기 볼 픽 헤드를 이동시키고, 상기 기판과의 각도 정렬 상태로 상기 볼 픽 헤드를 이동시키도록 동작하는, 기판 정렬 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 드라이버들은 상기 기판의 평면에 평행이고 상기 축에 수직인 다른 축을 따라 상기 기판을 이동시키도록 동작하는, 기판 정렬 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 드라이버들은 상기 기판의 평면에 평행이고 상기 축에 수직인 다른 축을 따라 상기 볼 픽 헤드 및 캐리어를 이동시키도록 적용되는, 기판 정렬 장치.
기판을 정렬하기 위한 방법으로서,

볼 픽-업 프로세스에서 복수의 솔더 볼들을 픽업하고, 상기 솔더 볼들을 상기 기판상에 놓기 위한 볼 픽 헤드를 제공하는 단계;

비젼 시스템의 동작이 상기 볼 픽 헤드의 이동으로부터 분리되도록, 플럭스를 수집하여 상기 기판상에 놓기 위한 플럭스 전달 헤드를 포함하는 캐리어에 장착된 상기 비젼 시스템을 이용하여 상기 기판의 위치에 따라 상기 기판의 위치 정보를 관찰 및 획득하는 단계; 및

상기 위치 정보에 응답하여, 적어도 상기 기판 및 상기 기판상에 솔더 볼들을 놓기 위한 상기 볼 픽 헤드를 정렬시키는 단계를 포함하며,

상기 비젼 시스템은 선형 안내부를 따라 이동할 수 있는 제 1 카메라를 포함하고, 선형 안내부는 상기 기판의 표면상의 위치 표시를 관찰하도록 상기 캐리어에 관하여 상기 제 1 카메라를 배치하며, 상기 비젼 시스템은 상기 제 1 카메라에 실질적으로 독립적으로 상기 선형 안내부를 따라 이동할 수 있는 제 2 카메라를 더 포함하여, 상기 제 1 및 제 2 카메라들이 상기 기판의 상기 표면상의 다른 위치들에 있는 상기 위치 표시를 관찰하기 위해 협력하도록 하는, 기판 정렬 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 비젼 시스템은 상기 볼 픽 헤드가 상기 볼 픽-업 프로세스를 수행하는 것과 실질적으로 동시에 상기 기판의 위치 정보를 획득하는, 기판 정렬 방법.
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제 12 항에 있어서, 상기 위치 표시는 기점 마크들, 도전성 패드들 및 솔더 패드들로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 기판 정렬 방법.
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제 12 항에 있어서, 상기 제 2 카메라를 상기 제 1 카메라에 실질적으로 인접하게 배열하는 단계를 포함하는 기판 정렬 방법.
제 12 항에 있어서, 연속하는 기판들을 관찰하기 위해 상기 카메라들을 서로에 대해 고정된 위치들에 유지하는 단계를 포함하는 기판 정렬 방법.
제 12 항에 있어서, 정렬 동안, 상기 기판의 위치를 향한, 및 상기 기판의 위치로부터 멀어지는 방향으로 축을 따라 상기 볼 픽 헤드를 이동시키고, 상기 기판과의 각도 정렬 상태로 상기 볼 픽 헤드를 이동시키는 단계를 포함하는 기판 정렬 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 기판의 평면에 평행이고 상기 축에 수직인 다른 축을 따라 상기 기판을 이동시키는 단계를 포함하는 기판 정렬 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 기판의 평면에 평행이고 상기 축에 수직인 다른 축을 따라 상기 볼 픽 헤드를 이동시키는 단계를 포함하는 기판 정렬 방법.