KR100647434B1 - 범프 레벨링 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 범프에 걸리는 가압력의 변동 요인을 극력 작게 할 수 있고，범프의 높이의 불규칙함이 적고，또한 경하중으로의 레벨링 가능한 범프 레벨링 장치를 제공한다.

[해결 수단] 범프(10)가 형성된 반도체 칩(11)을 유지하는 스테이지(9)와, 스테이지(9)와 평행하게 대향하여 배치된 레벨러(6)와, 스테이지(9)와 레벨러(6)를 상대적으로 상하동시키는 상하 구동장치(20)와, 레벨러(6)로 범프(10)를 가압한 때의 하중을 측정한 로드 셀(8)을 구비하고 있다. 레벨러(6)은 천판(3)의 하방에 배설되고，스테이지(9)는, 레벨러(6)의 하방에 로드 셀(8)을 통하여 상하동 판(5) 위에 설치되고, 상하 구동장치(20)는, 상하동 판(5)의 하방의 베이스 판(1) 위에 상하동 판(5)을 접촉 상태에서 상하동시키는 기구로 되고，상하동 판(5)은, 가이드 지주(2)에 따라 상하동 가능하게 설치되고，상하 구동장치(20)에 압접 하도록 스프링(33)으로 가압되어 있다.

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Description

범프 레벨링 장치{BUMP LEVELING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 범프 레벨링 장치의 일실시의 형태를 나타내고，(a)는 정면도，(b)는 (a)의 A-A 선의 화살표 단면도이다.

도 2는 본 발명의 범프 레벨링 장치의 다른 실시의 형태를 나타내고，(a)는 정면도，(b)는(a)의 B-B 선의 화살표 단면도이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1 베이스 판 2 가이드 지주

3 천판 4 직동 가이드

5 상하동 판 6 레벨러

8 로드 셀 9 스테이지

10 범프 11 반도체 칩

20 상하 구동장치 23 모터

25 볼 나사 26 암나사

29 판 캠 30 연동수단

32 캠 플로워 33 스프링

본 발명은, 반도체 칩의 전극상의 범프를 레벨링하는 범프 레벨링 장치에 관한 것이다.

범프 레벨링 장치로서, 특허 문헌 1，2 및 3에 나타내는 것이 제안되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특개평 3-246946호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특개평 10-163215호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허 제3474798호 공보(일본 특개 2000-286280호 공보)

특허 문헌 1은 반도체 칩의 범프를 레벨링 하는 레벨러(가압판)가 감압(感壓) 소자를 통하여 상하동(上下動) 블록에 설치되어 있다. 상하동 블록은, 나사의 회전에 의해 상하동하도록 되어 있고，나사는 모터에 의해 회전된다.

특허 문헌 2는, 반도체 칩의 범프를 레벨링하는 레벨러와, 이 레벨러의 상방에 배설(配設)된 가압용 암과의 사이에는 로드 셀이 개재되어 있다. 로드 셀은 스프링에 의해 레벨러와 가압용 암의 사이에서 일정한 힘으로 끼워져 있다. 레벨러 및 가압용 암은, 가이드부에 따라 상하동 가능하게 설치되어 있고，가압용 암은, 모터에 의해 회전 구동되는 볼 나사에 나사결합되어 있고，볼 나사의 회전에 의해 상하동한다.

특허 문헌 3은, 반도체 칩의 범프를 레벨링 하는 레벨러는，가압용 암에 고정되어 있고，가압용 암은 가이드부에 따라 상하동(上下動) 가능하게 설치되어 있다. 가압용 암은 모터에 의해 회전 구동되는 볼 나사에 나사결합되어 있고，볼 나 사의 회전에 의해 상하동한다. 반도체 칩을 재치(載置)하는 스테이지는, 가이드부에 따라 상하동 가능하게 설치되어 있고，스테이지의 하면측에는 지지대부 상에 설치된 로드 셀이 배설되어 있다. 그리고，스테이지는 스프링에 의해 항상 로드 셀의 감압부 상에 재치한 상태로 유지되어 있다.

특허 문헌 1은, 상하동 블록，감압 소자 및 레벨러가 일체로 상하동하게 되어 있고，나사에 나사결합된 상하동 블록이 하동(下動) 하므로서，레벨러로 반도체 칩의 범프를 가압하고 레벨링 하고 있다. 또한，도시되어 있지 않지만, 나사에 나사결합된 상하동 블록을 상하동시키는 것은, 상하동 블록의 회전 멈춤으로서의 가이드부재가 필요하다. 이 가이드부재와 상하동 블록이 회전 내지 미끄럼 이동 저항은 불안정하기 때문에，레벨러에서 범프에 걸리는 가압력(하중)이 변동하고，범프의 높이가 반도체 칩마다 변한다고 하는 문제가 있다.

특허 문헌 2는, 볼 나사에 나사결합된 가압용 암의 상하동이 직접 로드 셀에 전달되고，로드 셀과 동시에 레벨러가 하동 하므로서, 반도체 칩의 범프를 가압하여 레벨링 하고 있다. 이처럼，볼 나사의 회전에 의해 가압용 암이 가이드부에 따라 상하동하기 때문에, 가압용 암과 가이드부 사이의 회전 내지 미끄럼 이동 저항은 불안정하고，이 불안정한 저항이 로드 셀을 통해서 가압용 암에 전달되기 때문에, 특허 문헌 1과 같이 범프에 걸리는 가압력(하중)이 변동하고，범프의 높이가 반도체 칩마다 변한다고 하는 문제가 있다.

특허 문헌 3은, 볼 나사에 나사결합된 가압용 암에 레벨러가 고정되어 있고 ，가압용 암과 동시에 레벨러가 하동 하고 반도체 칩의 범프를 가압하여 레벨링 하고 있다. 이처럼，볼 나사의 회전에 의해 가압용 암이 가이드부에 따라 상하동하기 때문에, 가압용 암과 가이드부 사이의 회전 내지 미끄럼 이동 저항은 불안정하여, 특허 문헌 1 및 2와 같이 레벨러에서 범프에 걸리는 가압력이 변동하고，범프의 높이가 반도체 칩마다 변한다고 하는 문제가 있다.

특허 문헌 1，2 및 3은, 로드 셀에 가해지는 하중과 범프를 누르는 하중을 동일한 것으로서 관리하고 있다. 그러나，실제로 로드 셀에 가해지는 하중은, 특허 문헌 1，2 및 3의 경우에는 모두 레벨러의 상하동에 가압용 암과 가이드부재 또는 가이드부의 마찰을 포함한 하중이기 때문에, 가한 하중이 작아지면, 가이드부의 마찰이라고 하는 불안정한 요인이 범프에 가해지는 하중의 재현성에 크게 영향을 주고 만다. 이 때문에，경하중(예를 들면 1Kg 이하)으로 레벨링을 하는 것은 가능하지 않았다.

본 발명의 과제는, 범프에 걸리는 가압력의 변동 요인을 극력 작게 할 수 있고，범프의 높이의 불규칙함이 적고，또 경하중으로 레벨링 가능한 범프 레벨링 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 1은, 전극상에 범프가 형성된 반도체 칩을 유지하는 스테이지와, 이 스테이지와 평행하게 대향하여 배치된 레벨러와, 상기 스테이지와 상기 레벨러를 상대적으로 상하동시키는 상하 구동장치와, 상기 레벨러로 상기 범프를 가압한 때의 하중을 측정하는 로드 셀을 구비한 범프 레벨링 장치에 있어서，

상기 레벨러는 고정의 천판의 하면에 배설되고，상기 스테이지는, 상기 레벨러의 하방에 상기 로드 셀을 통하여 상하동 판(板)상에 설치되고，상기 상하 구동장치는, 상기 상하동 판의 하방의 고정의 베이스 판상에 상기 상하동 판을 접촉 상태에서 상하동시키는 기구로 이루어지고，상기 상하동 판은, 가이드부에 따라 상하동 가능하게 설치되고，상기 상하 구동장치에 압접 하도록에 가압 수단으로 가압되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 2는, 전극상에 범프가 형성된 반도체 칩를 유지하는 스테이지와, 이 스테이지와 평행하게 대향하여 배치된 레벨러와, 상기 스테이지와 상기 레벨러를 상대적으로 상하동시키는 상하 구동장치와, 상기 레벨러로 상기 범프를 가압한 때의 하중을 측정하는 로드 셀을 구비한 범프 레벨링 장치에 있어서，

상기 스테이지는 상기 로드 셀을 통하여 고정의 베이스 판상에 배설되고，상기 레벨러는 상기 스테이지의 상방의 상하동 판의 하면에 설치되고，상기 상하 구동장치는, 상기 상하동 판의 상방의 고정의 천판에 상기 상하동 판을 접촉 상태에서 상하동시키는 기구로 이루어지고, 상기 상하동 판은, 가이드부에 따라 상하동 가능하게 설치되고，상기 상하 구동장치에 압접 하도록에 가압 수단으로 가압되어 있는 것을 특징으로 한다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

본 발명의 1 실시의 형태를 도 1에 의해 설명한다. 베이스 판(1) 상에는, 수직으로 배설된 2개의 가이드 지주(2)가 고정되어 있고，가이드 지주(2)의 상단에는 천판(3)이 고정되어 있다. 가이드 지주(2)에는 직동(直動) 가이드(4)가 상하동 가능하게 끼워져 있고，직동 가이드(4)에는 상하동 판(5)이 고정되어 있다. 천판(3)에는 레벨러(6)가 고정되어 있다. 상하동 판(5) 상에는 감압부(7)를 상방으로 하여 로드 셀(8)이 고정되어 있다. 감압부(7) 상에는 스테이지(9)가 고정되고，스테이지(9) 상에는 범프(10)가 형성된 반도체 칩(11)이 위치 결정 재치되어 있다.

베이스 판(1) 상에는, 상하동 판(5)을 상하동시키는 상하 구동장치(20)가 배설되어 있고，이 상하 구동장치(20)에 대응하여 상하동 판(5)의 하면에는 연동수단 (30)이 배설되어 있다.

먼저，상하 구동장치(20)의 구조에 관하여 설명한다. 베이스 판(1) 상에 상대향하여 2개의 지지판(21,22)이 고정되어 있고，지지판(21)에는 모터(23)가 고정되어 있다. 모터(23)의 출력축은 연결부재(24)를 통하여 볼 나사(25)의 일단부에 고정되어 있고，볼 나사(25) 타단부는 지지판(22)에 회전 자유롭게 지지되어 있다.볼 나사(25)에는 암나사(26)가 나사결합되어 있고，암나사(26)에는 암나사 홀더(27)가 고정되어 있다. 지지판(21,22)에는 볼 나사(25)와 평행하게 배설된 가이드 봉(28)의 양단이 고정되어 있고，가이드 봉(28)에는 암나사 홀더(27)가 미끄럼 이동 자유롭게 삽입되어 있다. 암나사 홀더(27)에는, 윗면에 테이퍼부를 가지는 판 캠(29)이 고정되어 있다.

다음에 연동수단(30)의 구조에 관하여 설명한다. 상하동 판(5)의 하면에는, 캠 플로워 홀더(31)가 고정되어 있고，캠 플로워 홀더(31)에는 롤러로 이루어지는 캠 플로워(32)가 회전 자유롭게 지지되어 있다. 그리고，캠 플로워(32)가 판 캠(29)에 압접 하도록, 베이스 판(1)과 상하동 판(5)에는 스프링(33)이 걸리고，상하동 판(5)은 하방으로 가압되어 있다.

다음에 작용에 관하여 설명한다. 스테이지(9)에 반도체 칩(11)이 위치 결정 재치되고，모터(23)가 회전하면, 볼 나사(25)가 회전하고 암나사(26)，암나사 홀더(27) 및 판 캠(29)이 도 1(b)에 도시된 바와같이 화살표(C) 방향으로 이동한다. 캠 플로워(32)는 스프링(33)의 가압력으로 판 캠(29)에 압착하고 있기 때문에, 판 캠(29)의 테이퍼 부에 의해 도 1(b)에 2점쇄선으로 나타낸 바와같이 상승한다. 즉, 상하동 판(5)에 고정된 직동 가이드(4)가 가이드 지주(2)에 따라 상승하기 때문에, 상하동 판(5)과 함께 로드 셀(8) 및 스테이지(9)가 상승한다.

스테이지(9)가 상승하고 반도체 칩(11)에 설치된 범프(10)가 레벨러(6)에 닿으면, 반도체 칩(11)에 가해진 하중이 스테이지(9)를 통하여 로드 셀(8)에 전해진다. 로드 셀(8)의 검출 출력이 미리 설정된 하중에 달하면, 모터(23)의 회전은 정지하고 그 상태가 유지되다. 일정 시간후에 모터(23)는 상기와 역방향으로 회전하고，스테이지(9)는 하강한다.

이처럼，레벨러(6)는 천판(3)의 하면에 배설되고，스테이지(9)는, 레벨러(6)의 하방에 로드 셀(8)을 통하여 상하동 판(5) 상에 설치되고，상하 구동장치(20)는, 상하동 판(5)의 하방의 베이스 판(1) 상에 상하동 판(5)을 접촉 상태에서 상하동시키는 기구로 되고，상하동 판(5)은, 가이드 지주(2)에 따라 상하동 가능하게 설치되고，상하 구동장치(20)에 압접 하도록 스프링(33)으로 가압되어 있기 때문에, 상하 구동장치(20)에 의한 회전 내지 미끄럼 이동 저항등의 불안정한 저항이 범프(10) 및 로드 셀(8)에 가해지지 않고，범프(10)에 걸리는 가압력의 변동 요인을 극력 작게 할 수 있고，범프(10)의 높이의 불규칙함이 적고，또 경하중으로의 레벨링이 가능하다.

본 발명의 다른 실시의 형태를 도 2에 의해 설명한다. 또한，상기 실시의 형태와 동일 또는 상당 부재에는 동일 부호를 붙이고，그 상세한 설명은 생략한 다. 상기 실시의 형태는, 로드 셀(8) 및 스테이지(9)를 상하 구동시키는 상하동 판(5)에 설치하고，레벨러(6)을 고정의 천판(3)에 설치했다. 즉，반도체 칩(11)을 재치하는 스테이지(9)를 상하동 시켰다. 본 실시의 형태는, 베이스 판(1) 상에 로드 셀(8)이 고정되고，로드 셀(8) 상에는 반도체 칩(11)을 위치 결정 재치하는 스테이지(9)가 고정되어 있다. 또 상하동 판(5)의 하면에 레벨러(6)가 고정되어 있다. 또 상하 구동장치(20)는, 고정의 천판(3)의 하면에 설치하고，연동수단(30)은 상하동 판(5)의 상면에 설치했다. 그리고，캠 플로워(32)가 판 캠(29)에 압접 하도록, 천판(3)과 상하동 판(5)에는 스프링(33)이 걸려 있고，상하동 판(5)은 상방으로 가압되어 있다.

본 실시의 형태의 경우는, 스테이지(9)에 반도체 칩(11)이 위치 결정 재치되고，모터(23)가 회전하면, 상기 실시의 형태와 동일하게，볼 나사(25)가 회전하고 암나사(26)，암나사 홀더(27) 및 판 캠(29)이 도 2(b)에 나타낸 바와같이 화살표(C) 방향으로 이동한다. 캠 플로워(32)는 스프링(33)의 가압력으로 판 캠(29)에 압착하고 있기 때문에, 판 캠(29)의 테이퍼 부에 의해 도 2(b)에 2점쇄선으로 나타 낸 바와같이 하강한다. 즉，상하동 판(5)에 고정된 직동 가이드(4)가 가이드 지주(2)에 따라 하강하기 때문에, 상하동 판(5)과 함께 레벨러(6)가 하강한다.

레벨러(6)가 하강하고 반도체 칩(11)에 설치된 범프(10)에 닿으면, 반도체 칩(11)에 더해진 하중이 스테이지(9)를 통하여 로드 셀(8)에 전해진다. 로드 셀(8)의 검출 출력이 미리 설정된 하중에 도달하면, 모터(23)의 회전은 정지하고 그 상태가 유지되다. 일정 시간후에 모터(23)는 상기와 역방향으로 회전하고，상하동 판(5)은 상승한다.

본 실시의 형태의 경우도 상기 실시의 형태와 동일하게，상하 구동장치(20)에 의한 회전 내지 미끄럼 이동 저항등의 불안정한 저항이 범프(10) 및 로드 셀(8)에 가해지지 않고，범프(10)에 걸리는 가압력의 변동 요인을 극력 작게 할 수 있고，범프(10)의 높이의 불규칙함이 적고，또 경하중으로의 레벨링이 가능한 것이다.

청구항 1 및 2의 구성에 의하면, 상하 구동장치에 의한 회전 내지 미끄럼 이동 저항등의 불안정한 저항이 범프 및 로드 셀에 가해지지 않고，범프에 걸리는 가압력의 변동 요인을 극력 작게 할 수 있고，범프의 높이의 불규칙함이 적고，또 경하중으로 레벨링이 가능하다.

Claims (2)

1. 전극상에 범프가 형성된 반도체 칩을 유지하는 스테이지와, 이 스테이지와 평행하게 대향하여 배치된 레벨러와，상기 스테이지와 상기 레벨러를 상대적으로 상하동시키는 상하 구동장치와, 상기 레벨러로 상기 범프를 가압한 때의 하중을 측정하는 로드 셀을 구비한 범프 레벨링 장치에 있어서，

   상기 레벨러는 고정의 천판의 하면에 배설되고，상기 스테이지는, 상기 레벨러의 하방에 상기 로드 셀을 통하여 상하동 판 상에 설치되고，상기 상하 구동장치는, 상기 상하동 판의 하방의 고정의 베이스 판 상에 상기 상하동 판을 접촉 상태에서 상하동시키는 기구로 이루어져 있고，상기 상하동 판은, 가이드부를 따라 상하동 가능하게 설치되고，상기 상하 구동장치에 압접 하도록 가압 수단으로 가압되어 있는 것을 특징으로 하는 범프 레벨링 장치.
2. 전극상에 범프가 형성된 반도체 칩을 유지하는 스테이지와, 이 스테이지와 평행하게 대향하여 배치된 레벨러와, 상기 스테이지와 상기 레벨러를 상대적으로 상하동시키는 상하 구동장치와, 상기 레벨러로 상기 범프를 가압한 때의 하중을 측정하는 로드 셀을 구비한 범프 레벨링 장치에 있어서，

   상기 스테이지는 상기 로드 셀을 통하여 고정의 베이스 판 상에 배설되고，상기 레벨러는 상기 스테이지의 상방의 상하동 판의 하면에 설치되고，상기 상하 구동장치는, 상기 상하동 판의 상방의 고정의 천판에 상기 상하동 판을 접촉 상태에서 상하동시키는 기구로 이루어져 있고，상기 상하동 판은, 가이드부에 따라 상하동 가능하게 설치되고，상기 상하 구동장치에 압접하도록 가압 수단으로 가압되어 있는 것을 특징으로 하는 범프 레벨링 장치.

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