KR100645003B1 - 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착 방법 및 압착부 - Google Patents

백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착 방법 및 압착부 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착 방법 및 압착부에 관한 것이다.
본 발명의 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착부는,
압착헤드, 백업플레이트, 스테이지, 하부가열기, 단열재를 포함하여 구성되고, 백업플레이트에 설치된 하부 가열기에서 열을 발생시켜 본딩작업을 한다.
본 발명의 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착부는,
백업플레이트에 하부가열기를 설치하여 열 압착시 글래스의 아래 위치한 백업플레이트에서 열을 내는 방법을 사용하므로 본딩 작업전에 예열 한 효과가 있어 열 압착 작업 시간이 단축되고, 하부가열기에서 발생한 열이 글래스를 통하여 전달되므로, 칩에 직접 전달되는 열이 적고 연성회로기판 연신률이 적어져 불량률이 낮아진다.
압착, 백업플레이트, 이방전도성필름, 하부가열기, 압착헤드

Description

백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착 방법 및 압착부{THE THERMAL PRESSING METHOD AND PRESSING PART WITH HEATING BACK UP PLATE}
도 1은 본 발명의 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착부의 측면도
도 2는 본 발명의 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착부에 칩과 연성회로기판이 위치한 것을 나타내는 상태도.
도 3은 본 발명의 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착부의 압착헤드가 칩을 압착하고 있는 것을 나타낸 측면도.
도 4는 본 발명의 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착방법의 순서도.
도 5는 본 발명의 백업플레이트에서 일정한 온도의 열을 가하는 열 압착방법의 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : COG용 이방전도성필름 40 : FOG용 이방전도성필름
30 : 연성회로기판필름 100 : 실린더
120 : 압착헤드 130 : 반도체칩
140 : 백업플레이트 160 : 단열재
170 : 하부가열기 200 : 글래스
본 발명은 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착 방법 및 압착부에 관한 것이다.
본 발명은 COG BONDER와 FOG BONDER에 있어서 이방전도성필름내의 도전볼에 적정온도를 가하는 방법과 압착부에 관한 것이다.
COG(CHIP ON GLASS) 본더(BONDER)는 글래스에 이방전도성필름을 이용하여 칩을 부착시키고 온도와 압력을 가하여 이방전도성필름내 도전볼을 터트려서 글래스 패턴과 칩(CHIP)패턴을 도전시키는 장치이다.
FOG(FPC ON GLASS) 본더(BONDER)는 글래스에 이방전도성필름을 이용하여 연성회로기판을 부착시키고 온도와 압력을 가하여 이방전도성필름내 도전볼을 터트려서 글래스패턴 또는 연성회로기판패턴과 도전시키는 장치이다.
백업플레이트(BACK UP PLATE)는 열 압착부에서 칩이나 연성회로기판이 올려지는 곳으로 열 압착부의 하부에 위치한다. 기존의 열 압착부는 상부의 압착헤드에서 열을 발생시켜 칩이나 연성회로기판의 패턴과 글래스의 패턴을 연결하였다.
글래스(GLASS)는 칩이나 연성회로기판의 리드를 외부로 연결하기 위한 패턴이 인쇄되어 있는 것으로 본딩작업에 의해서 인쇄된 패턴이 연결된다.
기존 열 압착 장치의 압착부는 압착헤드에 가열부가 설치되어 있어, 압착헤드에서 열을 가하여 패턴을 본딩하므로 고온의 열이 칩을 통해서 이방전도성필름에 전달되므로 칩에 악영향을 미칠수 있고, 연성회로기판필름등을 통하여 이방전도성필름에 전달되므로 연성회로기판필름의 연신율에 영향을 미쳐 필름과 글래스 패턴간의 결합 정확도가 낮았다.
반도체 칩 본딩 장치의 열 압착부에 관한 종래 기술로는 반도체칩의 본딩패드 또는 내부리드에 범프를 형성하고, 열 압착시 내부리드와 반도체칩의 모서리가 접속되어 단락되는 문제점을 해결하기 위하여 반도체칩의 본딩 패드상에 내부리드의 관통공이 일치되도록 정렬하는 공정과, 관통공에 도전성 에폭시를 주입하여 본딩패트 및 관통공의 면과 내부리드의 표면에 소정형상의 범프가 형성되도록 하는 공정을 구비한 특허공보 공고번호 특1994-0010547호(반도체칩 본딩 방법)이 공개되어있다.
그러나, 상기 기술은 리드프레임과 반도체칩의 모서리가 접촉되어 단락되는 것을 방지하기 위한 것으로, 본딩시 발생하는 고온으로부터 칩을 보호할 수 없는 문제점이 있었다.
또 다른 반도체 칩 본딩장치의 열 압착부에 관한 종래기술로는 열압착하려고 하는 대상물이 변경될 경우에 압착헤드의 교환이나 작업을 간단하게 할 수 있도록 열압착헤드를 슬라이드하기 위한 슬라이드기구를 갖는 헤드 유닛과, 가압수단과, 위치결정수단으로 구성된 등록특허공보 등록번호 제0340963호(열압착장치)가 공개되어 있다.
그러나, 상기 기술은 압착헤드의 교환이나 작업을 간단하게 할 수 있도록 하 는 압착부에 관한 것으로, 열 압착부의 고온으로부터 칩을 보호 할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고온으로부터 칩을 보호하기 위하여 백업플레이트에서 열을 가하는 간접적인 열 압착 방법 과 압착부를 제공하는 데 있다.
또한, 백업플레이트에서 예열을 하여 압착 시간을 줄일 수 있도록 하는 열 압착부를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착 방법 및 압착부에 관한 것이다.
본 발명의 백업플레이트에서 열을 가하는 압착부는,
백업플레이트에 하부가열기를 설치하여 열 압착시 글래스의 아래 위치한 백업플레이트에서 열을 내므로 예열을 한 효과가 있어 열 압착 작업 시간이 단축되고, 하부가열기에서 발생한 열이 글래스를 통하여 전달되므로, 칩에 직접 전달되는 열이 적고 연성회로기판 연신률이 적어져 불량률이 낮아진다.
본 발명의 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착부는,
실린더(100)와 결합되고 실린더(100)에 의해서 위아래로 움직이는 압착헤드(120)와;
반도체칩을 밑에서 받쳐 주는 백업플레이트(140)와;
글래스를 받쳐 주고 X,Y,Z의 이동축을 가지고 있는 스테이지(300)와;
상기 백업플레이트(140)의 아래부분에 설치되어 열을 발생하는 하부가열기(170)와;
상기 하부가열기(170)의 아래에 설치되어 열을 차단하는 단열재(160)를 포함하여 구성된다.
또한, 백업플레이트(140)의 내부에 설치된 하부가열기(170)의 발열에 의해서 백업플레이트(140)가 예열되는 제 1단계와;
압착헤드(120)가 실린더(100)에 의해서 아래로 내려오는 제 2단계와;
압착헤드(120)가 패턴 본딩을 위해 반도체칩까지 내려 왔을 때 백업플레이트(140)내에 설치된 하부가열기(170)가 소정의 온도까지 올라가는 제 3단계와;
압착헤드(120)가 위로 올라가고 백업플레이트(140)내에 설치된 하부가열기(170)의 온도가 내려가는 제 4단계로 이루어진다.
한편, 하부가열기(170)의 온도를 일정하게 하여 열 압착을 할 수도 있는데 그 방법은,
백업플레이트(140)의 내부에 설치된 하부가열기(170)의 발열에 의해서 백업플레이트(140)가 이방전도성필름의 용융온도까지 올라가는 제 1단계와;
스테이지(300)위의 글래스가 백업플레이트(140)의 위로 이동하는 제 2단계 와;
압착헤드(120)가 실린더(100)에 의해서 아래로 내려오는 제 3단계와;
압착헤드(120)가 패턴 본딩을 위해 반도체칩을 압착하는 제 4단계와;
압착헤드(120)가 위로 올라가고 스테이지가 백업플레이트(140)로부터 이동되는 제 5단계로 이루어진다.
도면을 참조로 본 발명의 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착부에 대하여 상세히 설명한다.
그러나, 도면에 의해서 본 발명의 기술적 사상이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 열 압착부의 측면도이다.
본 발명의 열 압착부는 압착헤드(120), 백업플레이트(140), 스테이지(300), 하부가열기(170), 단열재(160)로 구성된다.
압착헤드(120)는 실린더(100)와 결합되어 상하로 움직이고 반도체칩 본딩시 칩의 본딩부분을 압착한다. 압착헤드(120)는 저열팽창계수를 갖는 합금을 사용한다. 스테인레스 스틸이 사용될 수도 있다.
백업플레이트(140)는 본딩을 하기 위한 반도체칩을 지지하기 위한 것으로 압착헤드(120)와 같은 저열팽창계수를 갖는 합금을 사용한다.
본 발명의 압착부는 백업플레이트(140)의 하부에 하부가열기(170)가 설치되어 본딩을 위한 칩이나 연성회로기판을 예열하는 효과가 있어, 칩이나 연성회로기판을 본딩할 때 기존의 압착부보다 빠른 장점이 있다.
스테이지(300)는 글래스가 올려지고 이동되는 받침대이다. 종래의 본딩 장치의 스테이지(300)와 같이 글래스가 이동되고 글래스를 받쳐주는 역할을 한다.
스테이지(300)는 X축, Y축, Z축을 가지고 있어 상,하,좌,우,전,후로 움직인다.
하부가열기(170)는 상기 백업플레이트(140)의 내부에 설치되어 이방전도성필름의 도전볼을 본딩하기 위한 열이 발생한다.
하부가열기(170)에서 열을 발생시키는 방법은 종래의 콘스탄트 히트방식이나 펄스히트방식을 이용한다.
콘스탄트 히트방식은 가열가압헤드의 온도를 일정하게 유지하면서 소정 시간만큼 회로기판에 압력을 가함으로써 이방전도성필름의 온도를 변화시키는 방법이다. 펄스 히트 방식은 펄스를 이용한 열을 발생시키는 방법으로 온도제어의 자유도가 높아 최적 온도를 선택하기 쉽게 한 히트방식이다.
또한, 상기 콘스탄트 히트방식과 펄스 히트방법의 온도 상승이 급격하여 이방전도성필름이 급격하게 연화되어 퍼지는 문제를 해결한 등록특허공보 제0270356호(열압착방법 및 열압착장치)의 방법을 이용하여 하부가열기(170)에서 열이 발생하도록 할 수도 있다.
하부가열기(170)는 백업플레이트(140)의 내부 아래에 설치되어 열을 발생시킨다. 이때 하부가열기(170)는 백업플레이트(140)를 예열시키는 역할을 한다.
압착헤드(120)가 내려오기 전에 먼저 백업플레이트(140)에서 이방전도성필름을 본딩하기 위한 열이 발생하므로 예열하는 효과가 있다.
또한, 본딩 작업시에는 하부가열기(170)의 온도가 이방전도성필름을 용융시킬 수 있도록 170 ~ 190℃까지 올라간다.
기존 가열부가 압착헤드(120)에 있는 방식은 압착헤드(120)가 내려와야만 열을 가할 수 있으므로 작업시간에 압착헤드가 내려오는 시간과 내려온 후 열을 가하는 시간이 더해진다.
그러나, 본 발명의 압착부는 글래스를 통해 미리 열을 가하고 있으므로 작업 시간이 단축된다. 실험에 의하면 대략 1초정도의 시간이 종래보다 단축되었다.
도 2는 엘씨디(LCD) 판넬의 글래스위에 이방전도성필름과 반도체칩 연성회로기판이 위치한 것을 도시한 것이다. 엘씨디(LCD) 판넬의 글래스(200)위에 이방전도성필름(10,40)이 위치하고 그 위에 반도체칩(130)과 연성회로기판(50)이 위치하고 있는 것을 나타낸 것이다. 기존의 반도체칩 패턴 본딩장치의 압착부는 상부의 압착헤드에서 열을 가하여 이방전도성필름(10,40)을 녹여 도전하는 방법으로 글래스의 패턴과 칩의 패턴을 연결하였다.
이에 반해, 본 발명에서는 하부의 백업플레이트(140)에서 열을 가하여 이방전도성필름(10,40)의 패턴을 연결한다.
단열재(160)는 상기 하부가열기(170)에서 발생한 열이 아래로 방출되는 것을 차단하는 역할을 한다. 단열재(160)로 석면, 유리솜, 석영솜, 규조토, 탄산마그네슘 분말, 마그네시아 분말, 규산칼슘, 펄라이트 등이 사용된다.
반도체칩 또는 연성회로기판의 리드와 글래스의 패턴을 연결하는 본딩 장치 의 열 압착 방법은,
백업플레이트(140)의 내부에 설치된 하부가열기(170)의 발열에 의해서 백업플레이트(140)가 예열되는 제 1단계와;
압착헤드(120)가 실린더(100)에 의해서 아래로 내려오는 제 2단계와;
압착헤드(120)가 패턴 본딩을 위해 반도체칩까지 내려 왔을 때 백업플레이트(140)내에 설치된 하부가열기(170)가 소정의 온도까지 올라가는 제 3단계와;
압착헤드(120)가 위로 올라가고 백업플레이트(140)내에 설치된 하부가열기(170)의 온도가 내려가는 제 4단계로 이루어진다.
백업플레이트(140)의 내부에 설치된 하부가열기(170)의 발열에 의해서 백업플레이트(140)가 예열되는 제 1단계는, 이방전도성필름의 연화개시온도보다 높고 용융종료온도보다 낮은 범위에서 형성된다. 이방전도성필름의 종류에 따라서 다르지만 40 ~ 100℃ 정도가 된다.
상기 제 1단계의 온도가 유지되고 있으면 압착헤드(120)가 실린더(100)에 의해서 아래로 내려오는 제 2단계가 진행된다. 백업플레이트(140)의 하부가열기(170)에서는 압착헤드(120)가 내려오는 동안 엘씨디판넬의 글래스를 통해 간접적으로 이방전도성필름을 예열하게 된다.
압착헤드(120)가 패턴 본딩을 위해 반도체칩까지 내려 왔을 때 백업플레이트(140)내에 설치된 하부가열기(170)가 소정의 온도까지 올라가는 제 3단계는 상기 제 2단계에서 내려왔던 압착헤드(120)에 의해서 본딩되는 패턴이 이방전도성필름에 의해서 접착되게 하는 단계이다. 제 1단계의 하부 가열기(170)로부터 글래스를 통 해 예열 되어 있는 이방전도성필름을 열압착하기 위한 단계이다.
백업플레이트(140)의 하부내부에 설치된 하부가열기(170)의 온도가 이방전도성필름이 용융되는 온도인 170 ~ 190℃까지 올라간다. 하부가열기(170)에 의해서 이방전도성필름이 용융되고 압착헤드(120)에 의해서 글래스의 패턴과 칩의 패턴사이의 이방전도성필름이 압착된다. 압착된 이방전도성필름은 내부의 도전볼이 터지고 패턴간에 전기적으로 연결된다.
다음 반도체칩의 패턴을 글래스와 연결하기 위해 하부가열기(170)의 온도를 내리고 압착헤드(120)을 위로 올리는 단계인, 압착헤드(120)가 위로 올라가고 백업플레이트(140)내에 설치된 하부가열기(170)의 온도가 내려가는 제 4단계가 시행된다.
또한, 하부가열기(170)에서 일정한 온도의 열을 가하여 압착하는 방법은,
백업플레이트(140)의 내부에 설치된 하부가열기(170)의 발열에 의해서 백업플레이트(140)가 이방전도성필름의 용융온도까지 올라가는 제 1단계와;
스테이지(300)위의 글래스가 백업플레이트(140)의 위로 이동하는 제 2단계와;
압착헤드(120)가 실린더(100)에 의해서 아래로 내려오는 제 3단계와;
압착헤드(120)가 패턴 본딩을 위해 반도체칩을 압착하는 제 4단계와;
압착헤드(120)가 위로 올라가고 스테이지(300)위의 글래스가 백업플레이트(140)로부터 이동되는 제 5단계로 이루어진다.
백업플레이트(140)의 내부에 설치된 하부가열기(170)의 발열에 의해서 백업 플레이트(140)가 이방전도성필름의 용융온도까지 올라가는 제 1단계는 기존의 압착헤드(120)에서 열을 발생시켜 이방전도성필름을 용융하고 압착하여 이방전도성필름내의 도전볼을 터트리는 방법중 이방전도성필름을 용융시키기 위하여 예열을 하는 단계로, 백업플레이트(140)에서 이방전도성필름을 용융할 수 있는 온도까지 하부가열기(170)에서 열이 발생하는 단계이다. 이때, 스테이지(300)에 올려있는 글래스는 백업플레이트(140)로부터 떨어져 있다. 백업플레이트(140)가 이방전도성필름을 녹일 수 있는 단계가 되면 스테이지(300)위의 글래스가 백업플레이트(140)의 위로 이동하는 제 2단계가 된다. 이때. 예열이 되어 있는 백업플레이트(140)위로 글래스가 올려지면 열에 의해서 이방전도성필름이 녹는 상태로 된다. 이방전도성필름은 이상태에서 일정한 압력으로 일정시간 가압하면 도전볼이 터지게 된다. 압력을 가하는 단계가 3단계, 4단계이다.
이방전도성필름을 압착하기 위하여 압착헤드(120)가 실린더(100)에 의해서 아래로 내려오는 제 3단계, 다음으로 압착헤드(120)가 패턴 본딩을 위해 반도체칩을 압착하는 제 4단계가 이루어지고 이때 이방전도성필름내의 도전볼이 터지게 된다.
상기 제 1단계에서 제 4단계에 이르면 이방전도성필름내의 도전볼이 터져 글래스의 패턴과 반도체 칩의 패턴 또는 연성회로기판의 패턴이 연결된다.
상기 제 1단계에서 제 4단계를 거쳐 패턴이 연결되면 압착헤드(120)가 위로 올라가고 스테이지(300)위의 글래스가 백업플레이트(140)로부터 이동되는 제 5단계가 이루어진다.
본 발명의 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착부의 작용에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 열 압착부가 반도체칩을 압착하고 있는 것을 나타낸 것이다.
글래스의 패턴에 칩의 패턴을 본딩하기 위하여 스테이지(300)의 이동에 의해서 글래스가 백업플레이트(140)의 위로 이동한다.
백업플레이트(140)의 하부가열기(170)에 전류가 흐르고 하부가열기(170)에서 40 ~ 100℃의 열이 발생하여 백업플레이트(140)가 예열된다.
실린더(100)가 작동하여 압착헤드(120)가 아래로 내려간다.
이때, 백업플레이트(140)내에 설치된 하부가열기(170)의 온도가 이방전도성필름의 용융 온도인 170 ~ 190℃까지 올라간다.
압착헤드(120)가 칩의 본딩부에 도착하여 연결될 패턴부를 압착한다.
하부가열기(170)의 온도가 글래스를 통하여 칩과 이방전도성필름에 전해진다.
칩과 글래스의 패턴이 이방전도성필름에 의해서 접합된다.
실린더(100)가 작동하여 압착헤드(120)가 위로 올라간다.
또한, 하부 가열기(170)의 온도를 일정하게 하여 열 압착하는 작용에 대하여 설명한다.
백업플레이트(140)의 내부 아래 설치된 하부가열기(170)로부터 이방전도성필름을 녹일 수 있는 소정의 온도까지 올린다.
백업플레이트(140)위로 스테이지(300)의 글래스가 이동한다.
하부가열기(170)에 의해서 가열된 백업플레이트(140)의 열이 글래스를 통하여 글래스위에 위치한 이방전도성필름으로 전해진다.
하부가열기(170)의 열에 의해서 이방전도성필름이 녹고 내부의 도전볼이 압력이 가해지면 터지게 된다.
압착헤드(120)가 실린더의 작용에 의해서 내려오게 되고, 칩 또는 연성회로기판의 위까지 내려오게 된다.
압착헤드(120)로부터 이방전도성필름내의 도전볼에 압력이 가해진다.
이방전도성필름내의 도전볼이 터지며 글래스의 패턴과 칩또는 연성회로기판의 패턴이 연결된다.
압착헤드(120)가 실린더(110)의 작용에 의해서 위로 올라간다.
본 발명의 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착부는,
백업플레이트에 하부가열기를 설치하여 열 압착시 글래스의 아래 위치한 백업플레이트에서 열을 내므로 예열을 한 효과가 있어 열 압착 시간이 단축된다.
또한, 하부가열기에서 발생한 열이 글래스를 통하여 전달되므로, 칩에 직접 전달되는 열이 적고 연성회로기판 연신률이 적어져 불량률이 낮아진다.

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  3. 삭제
  4. 반도체칩 또는 연성회로기판의 리드와 글래스의 패턴을 연결하는 본딩 장치의 열 압착 방법에 있어서,
    백업플레이트(140)의 내부에 설치된 하부가열기(170)의 발열에 의해서 백업플레이트(140)가 이방전도성필름의 용융온도까지 올라가는 제 1단계와;
    스테이지(300)위의 글래스가 백업플레이트(140)의 위로 이동하는 제 2단계와;
    압착헤드(120)가 실린더(100)에 의해서 아래로 내려오는 제 3단계와;
    압착헤드(120)가 패턴 본딩을 위해 반도체칩을 압착하는 제 4단계와;
    압착헤드(120)가 위로 올라가고 스테이지가 백업플레이트(140)로부터 이동되는 제 5단계로 이루어진, 백업플레이트에서 열을 가하는 열 압착 방법.
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