KR100740594B1 - Bump forming apparatus - Google Patents
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Abstract
범프 형성 장치에서 칩을 들고 이동하는 유지 툴의 유지부의 종류를 늘리지 않고 생산성을 향상시키는 것이다. 범프 형성 장치(10)는 트레이 로더부(12), 공급 및 수납 트레이(14)를 구비하며, 또한 범프를 형성하기 위한 두 개의 본딩 스테이지(24, 26)를 갖는 범프 형성부(20), 범프 높이를 균일하게 맞추기 위한 두 개의 유지 스테이지를 갖는 레벨러 스테이지(44)를 포함하는 레벨러부(40), 칩을 유지하여 공급 및 수납 트레이(14)-범프 형성부(20)의 두 개의 본딩 스테이지(24, 26)-레벨러부(40)의 두 개의 유지 스테이지-공급 및 수납 트레이(14) 사이를 들고 이동하기 위한 칩 콜릿 반송부(60)을 구비한다.In the bump forming apparatus, productivity is improved without increasing the kind of the holding part of the holding tool which moves the chip. The bump forming apparatus 10 includes a tray loader portion 12, a supply and receiving tray 14, and also a bump forming portion 20 having two bonding stages 24 and 26 for forming bumps, bumps A leveler portion 40 comprising a leveler stage 44 having two holding stages for uniformly adjusting height, and two bonding stages of the supply and accommodation tray 14-bump forming portion 20 to hold a chip ( And a chip collet conveyance section 60 for holding and moving between the two holding stage-feeding and receiving trays 14 of the leveler section 40.
범프, 칩, 콜릿, 레벨러, 스테이지, 트레이, 본딩, 반송, 파지, 픽 앤 플레이스, 사이클 타임, 반도체 Bump, Chip, Collet, Leveler, Stage, Tray, Bonding, Carrying, Gripping, Pick & Place, Cycle Time, Semiconductor
Description
도 1은 본 발명에 따른 실시 형태에서 범프 형성 장치의 구성을 도시한 도면이고, 1 is a view showing the configuration of a bump forming apparatus in an embodiment according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 실시 형태에서 범프 형성부에 관한 구성 요소를 도시한 도면이고, 2 is a view showing the components related to the bump forming portion in the embodiment according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 실시 형태에서 두 개의 본딩 스테이지를 사용하여 효율적으로 범프 형성을 행하는 시퀸스의 일례를 도시한 도면이고, FIG. 3 is a diagram showing an example of a sequence in which bump formation is efficiently performed using two bonding stages in an embodiment according to the present invention.
도 4는 범프 높이를 균일하게 맞추는 개념을 도시한 도면이고, 4 is a view showing a concept of uniformly adjusting the bump height,
도 5는 본 발명에 따른 실시 형태에서 레벨러부의 구성 요소를 도시한 도면이고, 5 is a view showing the components of the leveler portion in the embodiment according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 실시 형태에서 레벨러 스테이지의 두 개의 유지 스테이지를 사용하여 효율적으로 범프 높이 맞추기를 행하는 시퀸스의 일례를 도시한 도면이고, 6 is a diagram showing an example of a sequence for efficiently performing bump height matching using two holding stages of the leveler stage in the embodiment according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 실시 형태에서 칩 콜릿의 단면도이고, 7 is a cross sectional view of a chip collet in an embodiment according to the invention,
도 8은 본 발명에 따른 실시 형태에서 범프 형성 장치의 동작 시퀸스의 일부를 도시한 도면이고, 8 is a view showing a part of the operation sequence of the bump forming apparatus in the embodiment according to the present invention,
도 9는 본 발명에 따른 실시 형태에서 칩 콜릿의 위치 및 픽(잡기) 앤 플레 이스(위치 결정 배치)에 관한 시간 변화를 설명하는 도면이다. FIG. 9 is a view for explaining the time variation regarding the position of the chip collet and the pick and place (positioning arrangement) in the embodiment according to the present invention.
<부호의 설명><Description of the code>
2, 3, 4, 6 : 칩 5 : 본딩 패드2, 3, 4, 6: chip 5: bonding pad
7, 9 : 범프 8 : 와이어7, 9: bump 8: wire
10 : 범프 형성 장치 12 : 트레이 로더부10
14 : 공급 및 수납 트레이 15 : 공급 트레이14: supply and storage tray 15: supply tray
16 : 서브 트레이 17 : 수납 트레이16: sub tray 17: storage tray
18 : 대기 위치 20 : 범프 형성부18: waiting position 20: bump forming portion
22 : 본딩 헤드 24, 26 : 본딩 스테이지22: bonding
28 : 케이스 스테이지 30 : 스풀28: case stage 30: spool
32 : 와이어 클램퍼 34 : 캐필러리32: wire clamper 34: capillary
36 : 토치 40 : 레벨러부36: torch 40: leveler part
42 : 레벨러 헤드 44 : 레벨러 스테이지42: leveler head 44: leveler stage
46 : 회전 조심 기구 48 : 로드 셀46: rotational watch mechanism 48: load cell
50 : 상하 이동 기구 52, 54 : 유지 스테이지50:
56 : 슬라이더 기구 58 : 안내 테이블56: slider mechanism 58: guide table
59 : 상하 이동대 60 : 칩 콜릿 반송부59: up and down moving table 60: chip collet conveying unit
62 : 칩 콜릿 64 : Y 이동 기구62: chip collet 64: Y moving mechanism
66 : X 이동 기구 68, 70 : 콜릿 헤드66:
80 : 제어부 82 : 로드 언로드 처리 모듈80: control unit 82: load unload processing module
84 : 범프 형성 처리 모듈 86 : 레벨러 처리 모듈84: bump formation processing module 86: leveler processing module
88 : 반송 처리 모듈 88: return processing module
본 발명은 범프 형성 장치에 관한 것으로서, 칩에 높이가 균일한 복수 개의 범프를 형성하는 범프 형성 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a bump forming apparatus, and relates to a bump forming apparatus for forming a plurality of bumps having a uniform height on a chip.
칩의 표면에 전극 단자인 복수 개의 범프를 형성하여 범프 있는 칩을 형성하고, 이 복수 개의 범프를 통하여 회로 기판 등에 한 번의 본딩으로 접속하는 기술은 소위 페이스 다운 본딩으로 널리 알려져 있다. 칩의 표면에 범프를 형성하는 방법으로서, 범프 볼을 본딩 패드 상에 접합하는 방법, 땜납 도금 등에 의해 본딩 패드 상에 땜납층을 형성하고 가열에 의해 구상화(球狀化)하는 방법 등이 있으며, 또한 와이어를 이용한 본딩 기술을 이용할 수도 있다. Background Art A technique for forming a bumped chip by forming a plurality of bumps as electrode terminals on the surface of the chip, and connecting the circuit board or the like with one bonding through the plurality of bumps is widely known as face down bonding. As a method of forming a bump on the surface of a chip, there are a method of bonding a bump ball onto a bonding pad, a method of forming a solder layer on the bonding pad by solder plating, and spheroidizing by heating. It is also possible to use a bonding technique using a wire.
예를 들어 특허 문헌 1에서는, 초음파 열 압착에 의해 반도체 소자의 전극 상에 와이어에 의한 범프 본딩을 행하는 것이 설명되어 있다. 여기서는 와이어에 의한 범프 본딩을 행한 다음, 범프를 소정의 높이로 교정하는 레벨링도 행해진다. 그리고, 칩의 공급 트레이, 범프 본딩이 행해지는 본딩 스테이지, 범프 높이를 균일하게 맞추는 레벨링 스테이지, 높이가 균일한 범프 있는 칩을 수납하는 수납 트레이 등의 사이를 유지 툴을 이용하여 가공 전 칩 또는 가공 후의 칩을 유지하면서 차례대로 들고 이동하고 반송함으로써 높이가 균일한 범프 있는 칩이 생산된다. For example,
특허 문헌 1에서는 특히 범프 형성 및 레벨링의 생산성을 향상시키는 연구가 이루어져 있다. 즉, 두 개의 본딩 스테이지를 이용하고, 레벨링 스테이지는 하나로 하며, 칩을 들고 이동하면서 반송을 행하는 유지 툴로서 하나의 가공 전 유지 툴과 두 개의 가공 후 유지 툴의 총 세 개의 유지부를 갖는 것이 이용되고 있다. In
칩의 반송을 행하는 유지 툴이 하나가 아닌 이유는, 범프 형성이 행해지기 전(가공 전)의 칩은 박막 레벨의 두께 불균일 정도의 평탄성을 가지고 있는 데 반하여, 범프 형성 후(가공 후)에는 수 10μm 정도의 높이의 범프가 칩 표면으로부터 튀어 나오기 때문에, 범프의 변형을 방지하기 위하여 유지부의 형상에 연구가 요구되기 때문이다. 특허 문헌 1에서 가공 후 유지 툴을 두 개 구비하도록 한 것은, 본딩 스테이지가 두 개인 데 반하여 레벨링 스테이지는 하나이므로, 레벨링 스테이지의 대기 시간을 줄여서 생산성을 높이기 위함이다. The reason there is not one holding tool for conveying chips is that the chips before bump formation (before processing) have flatness of the thickness nonuniformity at the thin film level, but after the bump formation (after processing) This is because bumps with a height of about 10 μm protrude from the surface of the chip, and therefore, research is required for the shape of the holding part to prevent the deformation of the bumps. In
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2001-267353호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-267353
특허 문헌 1의 구성에 의하면, 하나의 본딩 스테이지, 하나의 레벨링 스테이지의 구성에 비하여 현저하게 생산성이 향상되고, 또한 본딩 스테이지를 두 개로 늘렸을 때에도 두 종류의 유지부를 갖는 유지 툴을 사용하는 것에 비하여 생산성이 좋아질 것으로 사료된다. According to the structure of
그러나, 유지 툴의 유지부의 형상은 유지할 대상인 칩의 크기 및 형상에 적합하게 일일이 개별적으로 맞출 필요가 있어, 크기나 형상이 다른 복수 종류의 칩의 범프 본딩을 행할 때에는 비용 상승의 요인이 된다. 또한, 두 개의 본딩 스테 이지, 하나의 레벨링 스테이지에 대하여, 3개의 유지부를 나누어 사용하므로 시퀸스가 복잡해지기 쉽다. However, the shape of the holding portion of the holding tool needs to be individually matched with each other to suit the size and shape of the chip to be held, which causes a cost increase when bump bonding a plurality of types of chips having different sizes or shapes. In addition, since two holding stages and one leveling stage use three holding portions separately, the sequence is likely to be complicated.
본 발명의 목적은 칩을 들고 이동하는 유지 툴의 유지부의 종류를 늘리지 않고 생산성을 향상시킬 수 있는 범프 형성 장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a bump forming apparatus capable of improving productivity without increasing the type of holding portion of the holding tool for carrying and moving chips.
본 발명에 따른 범프 형성 장치는, 칩에 높이가 균일한 복수 개의 범프를 형성하는 범프 형성 장치에 있어서, 칩을 공급하는 공급 트레이와, 칩에 복수 개의 범프를 형성하는 범프 형성부로서, 둘 이상의 범프 스테이지를 가지며, 하나의 범프 스테이지에서 칩에 범프를 형성할 때 다른 범프 스테이지는 다음으로 범프 형성을 행할 칩 또는 이미 범프가 형성된 칩을 대기시키는 범프 형성부와, 형성된 복수 개의 범프의 높이를 균일하게 맞추는 레벨러부로서, 둘 이상의 레벨러 스테이지를 가지며, 하나의 레벨러 스테이지에서 범프의 높이를 균일하게 맞출 때 다른 레벨러 스테이지는 다음으로 높이를 균일하게 맞출 범프 있는 칩 또는 이미 높이를 균일하게 맞춘 범프 있는 칩을 대기시키는 레벨러부와, 범프의 높이가 균일한 칩을 수납하는 수납 트레이와, 공급 트레이와 범프 형성부와 레벨러부와 수납 트레이 사이에서 칩 콜릿을 이용하여 칩을 주고 받고 반송을 행하는 칩 콜릿 반송부 및 범프 형성의 사이클 타임을 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 공급 트레이에서 칩 콜릿이 제1 칩을 잡도록 하는 수단과, 제1 칩을 잡은 칩 콜릿을 이동시켜 범프 형성부의 이제부터 범프 형성을 행할 쪽의 범프 스테이지에 위치 결정 배치시키는 수단과, 비어 있는 칩 콜릿을 이미 범프 형성이 종료된 쪽의 범프 스테이지로 이동시 키고, 거기에서 이미 범프가 형성되어 대기하고 있는 제2 칩을 잡도록 하는 수단과 , 제2 칩을 잡은 칩 콜릿을 이동시켜 레벨러부의 이제부터 높이 맞추기를 행할 쪽의 레벨러 스테이지에 위치 결정 배치시키는 수단과, 비어 있는 칩 콜릿을 이미 범프 높이 맞추기가 종료된 쪽의 레벨러 스테이지로 이동시키고, 거기에서 이미 높이가 균일해져서 대기하고 있는 제3 칩을 잡도록 하는 수단 및 제3 칩을 잡은 칩 콜릿을 이동시키고 수납 트레이에 위치 결정 배치하여 수납시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. A bump forming apparatus according to the present invention is a bump forming apparatus for forming a plurality of bumps having a uniform height on a chip, comprising: a supply tray for supplying a chip and a bump forming portion for forming a plurality of bumps on a chip; A bump stage having a bump stage, and when forming bumps on a chip in one bump stage, the other bump stage next waits for a chip to be bump-formed or a chip already formed with bumps; A leveler part that has a high level of fit, which has two or more leveler stages, and when one leveler stage evenly adjusts the height of the bumps, the other leveler stages next have the bumped chip or the heighted bumped chip. And a storage tray for storing chips having a uniform height of bumps And a chip collet conveying unit for exchanging and conveying chips using a chip collet between the supply tray, the bump forming unit, the leveler unit and the storage tray, and a control unit for controlling a cycle time of bump formation. Means for causing the chip collet to hold the first chip, moving the chip collet holding the first chip, positioning the bump collet in the bump stage on the side where bump formation is to be made, and the empty chip collet Means to move to the bump stage on which the bump formation is completed, and to move the chip collet catching the second chip and the level of the leveler part by moving the chip collet catching the second chip from there. Means for positioning on the leveler stage of the side, and the level of the side where the bump height matching has already been completed for the empty chip collet Means for moving to the stage, whereby the third chip is already uniform in height and catches the standby chip; and means for moving the chip collet holding the third chip and positioning and storing it in the storage tray. .
또한, 본 발명에 따른 범프 형성 장치에 있어서, 공급 트레이에서 출발하여 수납 트레이에 이르는 반송 사이클 타임보다, 하나의 범프 스테이지 당 범프 형성에 요구되는 사이클 타임 및 하나의 레벨러 스테이지 당 범프의 높이를 균일하게 맞추는 사이클 타임을 짧게 제어하는 것이 바람직하다. Further, in the bump forming apparatus according to the present invention, the cycle time required for bump formation per one bump stage and the height of the bump per one leveler stage are more uniform than the transfer cycle time starting from the supply tray to the storage tray. It is desirable to control the matching cycle time shortly.
또한, 본 발명에 따른 범프 형성 장치에 있어서, 칩 콜릿 반송부는, 범프가 아직 형성되지 않은 범프 없는 칩을 잡는 파지 형상을 갖는 범프 없는 칩용 칩 콜릿 및 범프가 이미 형성되어 있는 범프 있는 칩을 잡는 파지 형상을 갖는 범프 있는 칩용 칩 콜릿을 가지며, 제어부는 범프 없는 칩 및 범프 있는 칩에 따라 칩 콜릿 반송부가 사용할 칩 콜릿을 선택하는 것이 바람직하다. Further, in the bump forming apparatus according to the present invention, the chip collet conveying unit has a grip shape for holding a bumpless chip that does not have a bump formed yet, and a chip holding collet for a bumpless chip and a bumped chip for which a bump is already formed. It is preferable to have a chip collet for bumped chips having a shape, and the controller selects a chip collet for use by the chip collet conveying unit according to the bumpless chip and the bumped chip.
또한, 본 발명에 따른 범프 형성 장치에 있어서, 레벨러부는 복수 개의 레벨러 스테이지가 이동 방향으로 배열된 슬라이드식 레벨러대로서, 범프를 임의로 설정된 높이로 눌러 균일균일는 누름 기구의 작업 영역에 어느 하나의 레벨러 스테이지를 이동시키는 레벨러대를 갖는 것이 바람직하다. Further, in the bump forming apparatus according to the present invention, the leveler portion is a slide leveler stage in which a plurality of leveler stages are arranged in the moving direction, and the leveler stage is pressed into a work area of the pressing mechanism by pressing the bump to an arbitrarily set height. It is desirable to have a leveler band for moving.
(발명을 실시하게 위한 최량의 형태)(The best form to carry out invention)
이하, 도면을 이용하여 본 발명에 따른 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서는 범프 형성 장치로서 금 와이어를 이용하는 와이어 본딩에 의해 범프를 형성하고, 범프 높이를 레벨러부에서 균일하게 맞추는 것으로 설명하나, 와이어의 재질은 금 이외의 것, 예를 들어 알루미늄 등이어도 좋다. 또한 범프 형성은 와이어 본딩 이외의 방법, 예를 들어 도체 미소 볼을 칩에 접합하여 형성하는 방법 등이어도 좋다. 또한 범프 형성부의 본딩 스테이지, 레벨러부의 유지 스테이지는 각각 두 개씩으로 하였으나, 이들은 두 개 이상이면 그 수는 관계없다. 또한 이하의 설명에서는 칩을 공급하는 공급 트레이와 범프의 높이가 균일한 칩을 수납하는 수납 트레이를 하나의 공급 및 수납 트레이로 행하는 것으로 하였으나, 이를 기능에 따라 공급 트레이와 수납 트레이가 각각 별도인 트레이로 하여도 좋다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment which concerns on this invention is described in detail using drawing. In the following description, bumps are formed by wire bonding using gold wires as bump forming apparatuses, and the bump heights are uniformly adjusted at the leveler portion. However, the material of the wires may be other than gold, for example, aluminum. The bump formation may be a method other than wire bonding, for example, a method of joining and forming a conductive microball on a chip. In addition, although the bonding stage of the bump formation part and the holding stage of the leveler part were made into two pieces, respectively, they are two or more, and the number does not matter. In addition, in the following description, the supply tray for supplying the chip and the storage tray for accommodating the chip having a uniform height of bumps are performed as one supply and the storage tray. You may make it.
도 1은 범프 형성 장치(10)의 구성을 도시한 도면이다. 범프 형성 장치(10)는 반도체 칩의 표면에 복수 개의 범프를 형성하고, 그 범프의 높이를 소정의 범위로 균일하게 맞추는 장치로서, 범프의 높이가 균일해진 칩은 그 이후에 회로 기판 등에 대한 페이스 다운 본딩에 제공된다. 칩으로서는 1mm 사각형 정도에서 수 mm 사각형, 또는 10mm 사각형을 초과하는 크기의 LSI 칩이나 전자 부품 등을 대상으로 할 수 있고, 범프는 예컨대 지름 및 높이가 각각 수 10μm 정도인 금 볼을 눌러 찌끄러뜨린 형상인 것을 이용할 수 있다. 1 is a diagram illustrating the configuration of the
따라서, 범프 형성 장치(10)는 범프 형성 전후의 시료를 수납하는 트레이를 넣거나 꺼내는 트레이 로더부(12), 작업 전의 칩을 공급하고, 또 높이가 균일해진 범프 있는 칩을 수납하는 공급 및 수납 트레이(14)를 구비한다. 또한 범프 형성 장치(10)는 칩에 와이어 본딩이라는 방법에 의해 범프를 형성하는 범프 형성부(20), 칩에 형성된 범프의 높이를 균일하게 맞추는 레벨러부(40), 칩을 유지하여 공급 및 수납 트레이(14), 범프 형성부(20), 레벨러부(40), 공급 및 수납 트레이(14) 사이를 들고 이동하기 위한 칩 콜릿 반송부(60)를 구비한다. 또한 이들 요소의 동작을 전체적으로 통일하고 효율적으로 높이가 균일한 범프 있는 칩을 생산하기 위한 제어를 행하는 제어부(80)를 구비한다. Therefore, the
트레이 로더부(12)는 작업 전의 칩을 정렬하여 배치하는 복수 개의 공급 트레이(15)를 쌓아 올리고, 또한 높이가 균일해진 범프 있는 칩을 정렬하여 수납하는 복수 개의 수납 트레이(17)를 쌓아 올리며, 범프 형성 작업의 진척에 따라 각 트레이를 이동시키는 기능을 갖는 시료 출입부이다. 그 제어는 제어부(80)의 로드 언로드 처리 모듈(82)의 제어 하에서 이루어진다. The
트레이 로더부(12)에서 작업 시작 전에는 이제부터 범프가 형성될 작업 전의 칩이 나열된 복수 개의 공급 트레이(15)만이 격납되고, 수납 트레이(17)는 아직 없는 상태이다. 그리고, 쌓아 올려진 공급 트레이(15)로부터 첫 번째의 공급 트레이가 벨트 반송 기구 등에 의해 소정의 칩 잡기 위치로 반송되고 위치 결정되어 작업용 공급 및 수납 트레이(14)가 된다. 이 칩 잡기 위치는, 여기부터 칩이 칩 콜릿 반송부(60)에 의해 범프 형성부(20)로 옮겨지는 스타트 위치 및 레벨러부(40)로부터 높이가 균일해진 범프 있는 칩이 옮겨져 오는 종착 위치에 해당한다. 따라서, 칩 잡기 위치에서의 트레이는 작업 전의 칩을 정렬하여 배치해 두는 기능과 높이가 균일해진 범프 있는 칩을 정렬하여 수납하는 기능을 모두 구비하며, 그러한 의미에서 공급 및 수납 트레이(14)라 불린다. Prior to the start of the operation in the
작업이 진행되어 작업용 공급 및 수납 트레이(14)의 높이가 균일해진 범프 있는 칩으로 가득차게 되면, 벨트 반송 기구 등에 의해 트레이 로더부(12)의 수납 트레이(17)의 위치로 반송되어 쌓아 올려진다. 그 때 대기가 필요할 때에는 대기 위치(18)에서 일단 대기할 수 있다. 또한 공급 및 수납 트레이(14)는 일반적으로 높이가 균일해진 범프 있는 칩으로 가득 차기 전에 작업 전의 칩이 없어지므로, 이를 위하여 예비 공급 트레이인 서브 트레이(16)가 본래의 공급 및 수납 트레이(14)의 배후에 대기한다. 이와 같이 하여 범프 형성의 진행에 따라 트레이 로더부(12) 중의 각 트레이의 이동이 효율적으로 행해진다. When the work progresses and the height of the work supply and the
범프 형성부(20)는 제어부(80)의 범프 형성 처리 모듈(84)의 제어 하에서 칩 표면에 복수 개의 범프를 형성하는 기능을 갖는 작업 스테이션이다. 범프 형성부(20)는 와이어 본딩을 행하는 본딩 헤드(22)와 두 개의 본딩 스테이지(24, 26)를 포함한다. 두 개의 본딩 스테이지(24, 26)는 본딩 작업을 위하여 칩을 유지하는 기능을 갖는 작업 스테이지로서, 도 1에 도시한 Y 방향으로 이동 가능하다. 본딩 헤드(22)는 어느 본딩 스테이지(24, 26)에서도 본딩 작업이 가능하도록 도 1에 도시한 XY 평면 내에서 이동 가능하며, 또한 XY 평면에 수직인 Z 방향으로도 이동 가능하다. 본딩 스테이지가 두 개 있는 것은, 하나의 본딩 스테이지에서 본딩 작업을 행하고 있을 때, 다른 하나의 본딩 스테이지에서 다음 범프를 형성할 칩 또는 이미 범프가 형성된 칩을 대기시키기 위함이다. The
도 2는 범프 형성부(20)에 관한 구성 요소를 도시한 도면이다. 여기서는 범프 형성부(20)의 구성 요소는 아니지만, 범프 형성 대상인 칩(2)이 각각의 본딩 스테이지(24, 26) 상에 유지되어 있는 상태로 도시되어 있다. 본딩 스테이지(24, 26)는 범프 형성 장치(10)의 케이스 스테이지(28) 상에 배치되며, 상기한 바와 같이 도 1의 Y 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 또한 본딩 작업의 필요에 따라 케이스 스테이지(28) 또는 본딩 스테이지(24, 26)에는 가열용 히터가 설치된다.2 is a diagram illustrating components of the
본딩 헤드(22)는 여기서는 넓은 의미로 범프 형성 작업을 행하는 기구 전반을 가리키는 의미로 사용되고 있다. 즉, 본딩 헤드(22)는 범프를 구성하기 위한 와이어(8)를 감고 있는 스풀(30)과, 와이어(8)를 끼우거나 또는 개방하여 그 이동을 제어하는 와이어 클램퍼(32)와, 와이어(8)를 삽입 통과하고, 도시하지 않은 초음파 장치로부터 와이어 본딩을 위한 초음파 에너지를 공급받는 캐필러리(34)를 포함하여 구성된다. 와이어(8)로서는 예를 들어 수 10μm 직경의 금 와이어를 사용할 수 있다. 또한 캐필러리(34)의 끝단에 대향하여 와이어(8)의 끝단을 볼 형상으로 형성하기 위한 토치(36)가 설치되며, 토치(36)는 도시하지 않은 토치 전원에 접속된다. The
본딩 헤드(22)에 의한 범프 형성은 와이어 본딩 기술을 이용하여 다음과 같이 행해진다. 캐필러리(34)에 와이어(8)를 삽입 통과하고, 캐필러리(34)의 끝단으로부터 와이어(8)의 끝단이 나오게 한다. 그리고, 도시하지 않은 고압 전원인 토치 전원의 하나의 극성 측을 토치(36)에, 다른 하나의 극성측을 와이어(8), 구체적으로는 스풀(30) 등에 접속하고, 토치(36)와 와이어(8)의 끝단을 적당한 공간 거리 만큼 떨어뜨리고, 그 사이에 고압을 인가하고, 방전 등에 의해 와이어(8)의 끝단을 용융시켜 볼과 같은 형상을 형성한다. 이와 같이 하여 와이어(8)의 끝단을 볼 형상으로 형성한 후, 이것을 칩(2)의 본딩 패드에 캐필러리(34)에 의해 누르고, 도시하지 않은 초음파 장치로부터 초음파 에너지를 공급하고, 본딩 패드와 와이어(8)를 접합한다. 이 때 필요하면 상기한 바와 같이 가열 히터를 사용할 수 있다. 칩(2)의 본딩 패드와 와이어(8)간 접합이 이루어지면, 와이어 클램퍼(32)를 닫고, 캐필러리(34)를 끌어 올려 와이어(8)를 끊는다. Bump formation by the
이와 같이 하여 칩(2)의 표면에 금 볼 형상인 것이 하나 형성되므로, 이를 하나의 범프로서 사용할 수 있다. 이를 하나의 칩(2)의 각 본딩 패드에 대하여 반복하여 복수 개의 범프를 갖는 칩을 얻을 수 있다. In this way, since one gold ball shape is formed on the surface of the
도 3은 두 개의 본딩 스테이지(24, 26)를 이용하여 효율적으로 범프를 형성하는 시퀸스의 일례를 도시한 도면이다. 두 개의 본딩 스테이지(24, 26)는 제어부(80)의 제어 하에서 도 1에 도시한 Y 방향으로 이동 가능하다. 또한 본딩 헤드(22)는 도 1에 도시한 XY 평면 내에서 이동 가능하며, 또한 본딩 작업에서 XY 평면에 수직인 Z 방향으로 이동 가능하다. 이들 도면은 본딩 헤드(22), 두 개의 본딩 스테이지(24, 26) 및 칩(2, 3, 4)의 위치 관계가 범프 형성의 시간적 경과와 함께 이동 변화하는 모습을 범프 형성부(20)에서의 평면도를 이용하여 도시한 것이다. 범프 형성이 진전됨에 따라 칩의 내용이 변화되므로, 여기서는 범프 형성이 아직 시작되지 않은 칩(2), 범프 형성 중인 칩(3), 복수 개의 범프 형성이 종료된 칩(4)으로 부호를 바꾸고, 범프 형성 전의 칩(2)의 도형은 단순한 사각 도형으로 하고, 범프 형성 후의 칩(4)에는 비스듬한 십자 선을 붙인 사각 도형으로 하여 도시하기로 한다. FIG. 3 shows an example of a sequence for efficiently forming bumps using two
도 3(a)는 처음 상태에서, 본딩 헤드(22)는 중립 상태의 배치이고, 도시를 생략한 공급 및 수납 트레이(14)로부터 칩(2)이 본딩 스테이지(26)로 옮겨져서 유지된 상태이다. 이를 받아 본딩 헤드(22)는 본딩 스테이지(26)의 방향으로 이동한다. Fig. 3 (a) shows a state in which the
도 3(b)는 칩(2)을 유지하는 본딩 스테이지(26)가 Y 방향으로 이동하고, 본딩 헤드(22)에 의해 칩(3)에 대하여 범프 형성이 행해지고 있는 상태이다. 이 동안에 비어 있는 본딩 스테이지(24)에 도시를 생략한 공급 및 수납 트레이(14)로부터 칩(2)이 옮겨져서 유지된다. In FIG. 3B, the
도 3(c)는 본딩 스테이지(26)에서 범프 형성이 종료되고, 본딩 스테이지(26)가 Y 방향으로 이동하여 원래의 위치로 돌아간 상태를 도시한다. 본딩 헤드(22)는 본딩 스테이지(26)의 위치에서 중립 상태를 거쳐 본딩 스테이지(24)의 방향으로 이동한다. 또한 범프 형성이 종료된 칩(4)은 본딩 스테이지(26)에서 도시를 생략한 레벨러부(40)로 옮겨진다. FIG. 3C shows a state in which bump formation is completed in the
도 3(d)는 칩(2)을 유지하는 본딩 스테이지(24)가 Y 방향으로 이동하고, 본딩 헤드(22)에 의해 칩(3)에 대하여 범프 형성이 행해지고 있는 상태이다. 이 동안, 비어 있는 본딩 스테이지(26)에 도시를 생략한 공급 및 수납 트레이(14)로부터 칩(2)이 옮겨져서 유지된다. 이 공정은 도 3(b)의 공정과 본딩 스테이지만 다를 뿐 내용은 동일하다. In FIG. 3D, the
도 3(e)는 본딩 스테이지(24)에서 범프 형성이 종료되고, 본딩 스테이지(24)가 Y 방향으로 이동하여 원래의 위치로 되돌아간 상태를 나타낸다. 본딩 헤드(22)는 본딩 스테이지(24)의 위치에서 중립 상태를 거쳐 본딩 스테이지(26)의 방향으로 이동한다. 또한 범프 형성이 종료된 칩(4)은 본딩 스테이지(24)에서 도시를 생략한 레벨러부(40)로 옮겨진다. 이러한 공정은 도 3(c)의 공정과 본딩 스테이지만 다를 뿐 내용은 동일하다. 3 (e) shows a state in which bump formation is completed in the
상기 공정을 반복함으로써 두 개의 본딩 스테이지(24, 26)를 효율적으로 이용하여 범프 형성을 순차적으로 행할 수 있다. By repeating the above process, bump formation can be performed sequentially using the two
레벨러부(40)는 제어부(80)의 레벨러 처리 모듈(86)의 제어 하에서 범프가 형성된 칩(4)에 대하여 그 칩(4)의 각 범프의 높이를 균일하게 맞추는 기능을 갖는 작업 스테이션이다. 도 4에 범프 높이를 균일하게 맞추는 개념을 나타내었다. 도 4(a)는 범프 형성 전의 칩(2)의 모습을 나타내며, 칩(2)의 본딩 패드(5) 상에는 아직 범프가 형성되어 있지 않다. 도 4(b)는 범프 형성부(20)에서 범프(7)가 형성된 칩(4)의 모습을 나타낸다. 이와 같이 범프 형성 후의 상태인 범프(7)는 끊겨져 나간 와이어의 남겨진 형상 등으로 인해 그 높이가 범프(7)에 따라 다르고, 또한 그 꼭대기부는 평탄하지 않아, 후속 공정인 페이스 다운 본딩에 반드시 적합한 것이 아닐 수도 있다. 도 4(c)는 레벨러부(40)에서 범프 높이를 균일한 H로 하고, 그 꼭대기부도 평탄화하여 높이가 균일해진 범프(9) 있는 칩(6)으로 한 후의 모습을 도시한 도면이다. The
레벨러부(40)는 범프의 높이를 균일하게 맞추기 위하여 칩의 각 범프의 꼭대 기부에 접촉하여 가압력을 주는 레벨러 헤드(42)와 두 개의 레벨러 스테이지(44)를 포함한다. 도 1에서는 두 개의 레벨러 스테이지(44)를 하나의 부재로서 도시하고 있으나, 이 하나의 부재에 범프 있는 칩을 유지할 두 곳의 유지 스테이지가 설치된다. 두 개의 레벨러 스테이지(44)는 높이 맞추기 작업을 위하여 칩을 유지하는 기능을 갖는 작업 스테이지로서, 도 1에 도시한 Y 방향으로 이동 가능하고, 두 곳의 유지 스테이지 중 어느 하나를 레벨러 헤드(42)의 바로 아래에 배치할 수 있으며, 나아가 Z 방향으로 상승, 하강이 가능하다. 레벨러 헤드(42)는 두 곳의 유지 스테이지 중 어느 하나를 바로 아래에서 이를 상승시킴으로써 가압력을 레벨러 스테이지(44)에 대하여 주어 범프의 높이를 교정할 수 있다. 레벨러 스테이지(44)가 두 개의 유지 스테이지를 갖는 것은, 하나의 유지 스테이지에서 높이 맞추기 작업을 행하고 있을 때, 다른 하나의 유지 스테이지에서 다음으로 높이 맞추기를 행할 범프 있는 칩 또는 이미 높이가 균일해진 범프 있는 칩을 대기시키기 위함이다. The
도 5는 레벨러부(40)의 구성 요소를 도시한 도면이다. 레벨러부(40)는 범프 형성 장치(10)의 케이스 스테이지(28)에 고정하여 설치되는 일종의 가압 장치로서, 레벨러 헤드(42)에 대하여 레벨러 스테이지(44)가 Z 방향으로 상하 이동할 수 있는 기구를 갖는다. 레벨러 헤드(42)는 가압력을 계측할 수 있는 로드 셀(48)을 사이에 두고 스위블 기구라 불리는 회전 조심 기구(46)를 가지며, 케이스 스테이지(28)에 대하여 고정 위치에 설정되고 Z 방향으로는 이동하지 않는다. 레벨러부(40)는 Z 방향으로 이동 가능한 상하 이동대(59)를 가지며, 그 위에 레벨러 스테이지(44)가 설치된다. 상하 이동대(59)의 상하 구동은 쐐기형의 경사면 대의 평면 이동 구 동을 이용한 상하 이동 기구(50)에 의해 행할 수 있다. 레벨러 스테이지(44)는 두 개의 유지 스테이지(52, 54)를 갖는 칩 유지 부재이다. 레벨러 스테이지(44)는 슬라이더 기구(56)를 사이에 두고 안내 테이블(58)의 면 내에서 도 1에 도시한 Y 방향으로 이동 가능하다. 5 is a diagram illustrating the components of the
도 6은 레벨러 스테이지(44)의 두 개의 유지 스테이지(52, 54)를 이용하여 효율적으로 범프 높이 맞추기를 행하는 시퀸스의 일례를 도시한 도면이다. 이들 도면은 레벨러 헤드(42), 레벨러 스테이지(44)의 두 개의 유지 스테이지(52, 54) 및 칩(4, 6)의 위치 관계가 범프 높이 맞추기의 시간적 경과와 함께 이동 변화하는 모습을 레벨러부(40)에서의 평면도, 정면도를 이용하여 도시한 것이다. 범프 높이 맞추기가 진전됨에 따라 칩의 내용이 변화되므로, 여기서는 높이 맞추기가 아직 시작되지 않은 범프 있는 칩(4), 높이 맞추기가 종료된 칩(6)으로 부호를 바꾸고, 높이 맞추기가 아직 시작되지 않은 범프 있는 칩(4)의 도형을 도 3과 동일하게 비스듬한 십자 선을 붙인 사각 도형으로 하고, 높이 맞추기가 종료된 범프 있는 칩(6)을 검정색 사각 도형으로 도시하기로 한다. FIG. 6 is a diagram showing an example of a sequence for efficiently performing bump height matching using two holding
도 6(a)는 처음 상태에서 상하 이동대(59)는 중립 상태, 즉 하방으로 내려가 있는 배치로서, 도시를 생략한 범프 형성부(20)에서 칩(4)이 제2 유지 스테이지(54)로 옮겨져서 유지된 상태이다. 제1 유지 스테이지(52)은 도 6(a)에서는 아직 비어 있는 상태이다. FIG. 6A illustrates an arrangement in which the up-and-down moving table 59 is in a neutral state, that is, lowered in the initial state, in which the
도 6(b)는 칩(4)을 유지하는 레벨러 스테이지(44)가 도면에 도시한 화살표 방향으로, 즉 Y 방향으로 슬라이드 이동하고, 제2 유지 스테이지(54)를 레벨러 헤 드(42)의 바로 아래로 이동시키고, 거기서 상하 이동대(59)가 상승하여 레벨러 헤드(42)가 칩(4)의 범프를 가압하여 범프의 높이 맞추기가 행해지고 있는 상태이다. FIG. 6B shows that the
도 6(c)는 레벨러 헤드(42)에 의해 범프의 높이 맞추기가 종료되고, 상하 이동대(59)가 하강하고, 이어서 레벨러 스테이지(44)가 Y 방향으로 이동하여 원래의 위치로 돌아간 상태를 나타낸다. 여기서 지금까지 비어 있던 제1 유지 스테이지(52)의 위치로 도시를 생략한 범프 형성부(20)에서 범프 있는 칩(4)이 옮겨져서 유지된다. 또한 높이 맞추기가 종료된 칩(6)은 제2 유지 스테이지(54)에서 도시를 생략한 공급 및 수납 트레이(14)로 옮겨진다. 따라서, 제2 유지 스테이지(54)는 여기서 비게 된다. 6C shows a state where the height adjustment of the bump is completed by the
도 6(d)는 칩(4)을 유지하는 레벨러 스테이지(44)가 도면에 도시한 화살표 방향으로, 즉 Y 방향으로 슬라이드 이동하고, 제1 유지 스테이지(52)를 레벨러 헤드(42)의 바로 아래로 이동시키고, 거기서 상하 이동대(59)가 상승하여 레벨러 헤드(42)가 칩(4)의 범프를 가압하여 범프의 높이 맞추기가 행해지고 있는 상태이다. 이 공정은 도 6(b)의 공정과 유지 스테이지만 다를 뿐 내용은 동일하다. 6 (d) shows that the
도 6(e)는 레벨러 헤드(42)에 의해 범프의 높이 맞추기가 종료되고, 상하 이동대(59)가 하강하고, 이어서 레벨러 스테이지(44)가 Y 방향으로 이동하여 원래의 위치로 돌아간 상태를 나타낸다. 여기서 지금까지 비어 있던 제2 유지 스테이지(54)의 위치로 도시를 생략한 범프 형성부(20)에서 범프 있는 칩(4)이 옮겨져서 유지된다. 또한 높이 맞추기가 종료된 칩(6)은 제1 유지 스테이지(52)에서 도시를 생략한 공급 및 수납 트레이(14)로 옮겨진다. 이 공정은, 도 6(c)의 공정과 유지 스테이지만 다를 뿐 내용은 동일하다. 6E shows a state where the height adjustment of the bump is completed by the
상기 공정을 반복함으로써 레벨러 스테이지(44)의 두 개의 유지 스테이지 (52, 54)를 효율적으로 이용하여 범프의 높이 맞추기를 차례대로 행할 수 있다. By repeating the above process, it is possible to efficiently use the two holding
칩 콜릿 반송부(60)는 제어부(80)의 반송 처리 모듈(88)의 제어 하에서 칩을 유지하여 공급 및 수납 트레이(14), 범프 형성부(20), 레벨러부(40), 공급 및 수납 트레이(14) 사이를 들고 이동하는 기능을 갖는다. 칩 콜릿 반송부(60)은 칩을 픽(잡기) 앤 플레이스(위치 결정 배치)하기 위한 칩 콜릿(62)과, 칩 콜릿(62)을 Y 방향으로 이동 가능하게 지지하는 Y 이동 기구(64) 및 Y 이동 기구(64)를 X 방향으로 이동 가능하게 지지하는 X 이동 기구(66)를 포함한다. X 이동 기구(64), Y 이동 기구(66)는 예를 들어 리니어 모터를 이용한 이동 기구 등을 사용할 수 있다. The chip
칩 콜릿(62)은 칩을 잡거나 또는 잡기를 해제할 수 있는 기능을 갖는 칩 유지 부재이다. 구체적으로는, 칩을 진공 흡인에 의해 잡고, 진공을 차단함으로써 잡기를 해제하는 기구를 사용할 수 있다. 도 7은 칩 콜릿(62)의 단면도로서, 여기에 도시된 바와 같이, 칩 콜릿(62)은 두 개의 콜릿 헤드(68, 70)를 갖는다. 콜릿 헤드(68)는 범프가 형성되지 않은 칩(2), 즉 범프 없는 칩(2)을 잡고, 그 잡기를 해제할 수 있는 범프 없는 칩용 콜릿 헤드이다. 콜릿 헤드(70)는 범프 형성 후의 칩(4), 즉 범프 있는 칩(4)을 잡고, 그 잡기를 해제할 수 있는 범프 있는 칩용 콜릿 헤드이다. 콜릿 헤드(68, 70)는 칩 콜릿(62)에 끼워 넣기 등으로 교환 가능하게 조립할 수 있다. The
범프 없는 칩용 콜릿 헤드(68)는 칩(2)의 외주를 지지하는 턱부를 가지며, 턱부와 칩(2)으로 둘러싸인 공간을 진공으로 만듦으로써 칩(2)을 진공 흡인에 의해 잡는다. 잡기를 해제하기 위해서는 진공을 차단하거나, 또는 해제용 기체를 도입함으로써 행할 수 있다. 또한 범프 있는 칩용 콜릿 헤드(70)는 단순히 평탄한 판의 중앙에 진공 흡인용 구멍을 설치한 것을 이용할 수 있다. 칩(4)의 잡기는 콜릿 헤드(70)의 평판부와 복수 개의 범프로 둘러싸인 공간을 진공으로 만듦으로써 행할 수 있고, 잡기의 해제는 진공을 차단하거나 또는 해제용 기체를 도입함으로써 행할 수 있다. The bumpless
다음, 상기 구성의 범프 형성 장치(10)에서의 전체 동작에 대하여 설명한다. 도 8은 범프 형성 장치(10)에서의 연속적 동작의 시퀸스의 일부를 발췌하여 도시한 도면이다. 도 8은 가로 축을 공통되는 시각으로 잡아 각 구성 요소의 동작 상태를 도시한 6개의 그래프와 하나의 상태 변화도를 나타내고 있다. 6개의 그래프는 위로부터 순서대로 본딩 스테이지 BSL(도 1 상에서 좌측의 본딩 스테이지(24))의 동작 그래프, 본딩 스테이지 BSR(도 1 상에서 우측의 본딩 스테이지(26))의 동작 그래프, 레벨러 스테이지 LV1(도 6 상에서 좌측의 유지 스테이지(52))의 동작 그래프, 레벨러 스테이지 LV2(도 6 상에서 우측의 유지 스테이지(54))의 동작 그래프, 칩 콜릿(62)의 이동 위치를 도시한 그래프, 칩 콜릿(62)의 XY 이동을 도시한 그래프이다. 하나의 상태 변화도는 칩 콜릿(62)의 픽(잡기) 앤 플레이스(위치 결정 배치)의 상태 변화를 도시한 도면이다. Next, the whole operation | movement in the
본딩 스테이지 BSL 및 본딩 스테이지 BSR의 동작 그래프는 도 8에서 맨 위의 두 개의 그래프이다. 이 그래프에서, L 상태는 범프 형성이 행해지지 않은 상태를 나타내고, H 상태는 범프 형성이 행해져 있는 상태인 것을 나타낸다. H와 L간의 천이 상태는 범프 형성 작업의 상승, 하강을 나타낸다. 따라서, 이들 그래프에서 L 상태에서 상승하여 H 상태가 되고, 다시 L 상태로 돌아가는 동안의 L 상태가 아닌 기간이 범프 형성 작업 기간이다. 도 8의 예에서는 범프 형성 작업 기간이 약 3.O sec이고, 하나의 본딩 스테이지 당 범프 형성 작업 사이클 타임은 약 8.2 sec이다. 따라서, 두 개의 본딩 스테이지를 사용함으로써 범프 형성 장치(10)의 전체적인 범프 형성 작업 사이클 타임은 그 절반 정도인 약 4.1 sec가 된다. The operation graphs of the bonding stage BSL and the bonding stage BSR are the two top graphs in FIG. 8. In this graph, the L state represents a state in which bump formation is not performed, and the H state represents a state in which bump formation is performed. The transition state between H and L indicates the rise and fall of the bump forming operation. Therefore, in these graphs, the bump forming operation period is a period other than the L state while rising from the L state to the H state and returning to the L state again. In the example of FIG. 8, the bump forming operation period is about 3.O sec, and the bump forming operation cycle time per one bonding stage is about 8.2 sec. Thus, by using two bonding stages, the overall bump forming work cycle time of the
레벨러 스테이지 LV1, LV2의 동작 그래프는 도 8에서 위로부터 3, 4번 째인 두 개의 그래프이다. 이 그래프에서 L 상태는 범프의 높이 맞추기가 행해지지 않은 상태를 나타내고, H 상태는 범프의 높이 맞추기가 행해져 있는 상태인 것을 나타낸다. H와 L간의 천이 상태는 높이 맞추기 작업의 상승, 하강을 나타낸다. 따라서, 이들 그래프에서 L 상태에서 상승하여 H 상태가 되고, 다시 L 상태에 돌아가는 동안의 L 상태가 아닌 기간이 범프 높이 맞추기 작업 기간이다. 도 8의 예에서는 범프 높이 맞추기 작업 기간은 약 2.5 sec이다. 하나의 유지 스테이지 당 범프 높이 맞추기 작업 사이클 타임은 범프 형성 작업 사이클 타임과 동일한 약 8.2 sec로서, 두 개의 유지 스테이지를 사용함으로써 범프 형성 장치(10) 전체적인 범프 높이 맞추기 작업 사이클 타임은 그 절반 정도인 약 4.1 sec가 된다. The operation graphs of the leveler stages LV1 and LV2 are two graphs, 3rd and 4th, from above in FIG. 8. In this graph, the L state represents a state in which bump height matching is not performed, and the H state represents a state in which bump height matching is performed. The transition state between H and L indicates the rise and fall of the height matching operation. Therefore, in these graphs, the non-L period during the rising from the L state to the H state and returning to the L state is the bump height matching operation period. In the example of FIG. 8, the bump height fitting operation period is about 2.5 sec. The bump height matching work cycle time per one holding stage is about 8.2 sec, which is the same as the bump forming work cycle time. By using two holding stages, the
칩 콜릿(62)의 이동 위치를 도시한 그래프는 도 8에서 위로부터 5번 째인 가장 복잡한 그래프이다. 이 그래프에서 세로 축은 칩 콜릿(62)의 위치를 나타내는 것으로서, 세로 축의 하방에서 상방 쪽으로 TRAY(공급 및 수납 트레이(14))의 위 치, BSR(본딩 스테이지(26))의 위치, BSL(본딩 스테이지(24))의 위치, LV2(유지 스테이지(54))의 위치, LV1(유지 스테이지(52))의 위치를 나타낸다. The graph showing the moving position of the
도 8에서 칩 콜릿(62)의 이동 위치를 도시한 그래프 바로 아래의 그래프는 칩 콜릿(62)의 XY 이동을 도시한 그래프이다. 여기서는 H 상태에서 XY 이동이 이루어지고 있는 것으로 도시되었다. 즉, 이 그래프와 그 바로 위의 칩 콜릿(62)의 이동 위치 그래프를 대응시켜 보면, XY 이동을 나타내는 H 상태에 대응하여 칩 콜릿(62)은 TRAY, BSL, BSR, LV1, LV2의 사이에서 위치를 변경하고 있음을 알 수 있다. In FIG. 8, the graph immediately below the graph showing the moving position of the
도 8에서 맨 아래에 도시되어 있는 상태 변화도는 칩 콜릿(62)이 칩을 흡인하여 잡는 소위 픽업을 행하고 있거나(pick), 칩 콜릿(62)이 칩을 소정의 장소로 옮긴 다음 거기서 위치 결정하고 잡기를 해제하여 배치하고 있는(place) 것을 나타내고 있다. 이러한 상태 변화도와 칩 콜릿(62)의 XY 이동 그래프를 대응시켜 보면, 칩 콜릿(62)의 픽 앤 플레이스는 XY 이동이 행해지지 않고 있을 때에 이루어지고 있음을 알 수 있다. 따라서, 칩 콜릿(62)은 XY 이동에 따라 그 위치를 변경하고, 변경한 곳에서 반드시 픽(잡기) 또는 플레이스(위치 결정 배치) 중 어느 하나를 정해진 순서대로 행하고 있음을 알 수 있다. The state diagram shown at the bottom in FIG. 8 shows that the
도 9는 칩 콜릿(62)의 위치 및 픽(잡기) 앤 플레이스(위치 결정 배치)에 대한 시간 변화를 설명하는 도면이다. 여기서는 도 8에 도시한 시각에서 약 10 sec부터 15 sec 사이의 칩 콜릿(62)의 동작을 범프 형성 장치(10)의 평면도를 사용하여 설명한다. FIG. 9 is a diagram for explaining the position of the
도 9(a)는 시각 10 sec의 직후에 칩 콜릿(62)이 공급 및 수납 트레이(14) 내에서 이동하여 작업 전의 칩(2)을 잡는 상태이다. 이 때, 본딩 헤드(22)는 본딩 스테이지(24)(BSL)에서 범프 형성이 종료되려고 하고 있다. 또한 레벨러 헤드(42)는 그 바로 아래에 유지 스테이지(54)(LV2)가 배치되어 범프 높이 맞추기가 행해지고 있다. 9A shows a state in which the
도 9(b)는 칩 콜릿(62)이 공급 및 수납 트레이(14)에서 본딩 스테이지(26)(BSR)로 칩(2)을 옮기는 상태를 도시한 도면으로서, 도 8의 칩 콜릿 이동 위치 그래프에서 (b)로 나타낸 상태에 대응한다. 여기서 칩 콜릿(62)은 비어 있는 상태가 된다. FIG. 9B is a view showing a state in which the
도 9(c)는 범프 형성이 종료된 본딩 스테이지(24)(BSL)가 이동하여 원래의 위치로 돌아간 상태이다. 그리고, 비어 있는 칩 콜릿(62)은 본딩 스테이지(26)(BSR)에서 본딩 스테이지(24)(BSL)로 이동하고, 거기서 범프 형성이 종료된 범프 있는 칩(4)을 잡는다. 이 상태는 도 8의 칩 콜릿 이동 위치 그래프에서 (c)로 나타낸 상태에 대응한다. FIG. 9C shows a state in which the bonding stage 24 (BSL) in which bump formation is completed is moved and returned to its original position. The
도 9 (d)는 범프 높이 맞추기가 종료된 유지 스테이지(54)(LV2)가 이동하여 원래의 위치로 돌아간 상태이다. 여기서 유지 스테이지(52)(LV1)는 빈 상태이다. 그리고, 칩 콜릿(62)은 범프 있는 칩(4)을 본딩 스테이지(24)(BSL)에서 이 유지 스테이지(52)(LV1)로 옮긴다. 여기서 칩 콜릿(62)은 빈 상태가 된다. 또한 이 때 본딩 스테이지(26)(BSR)는 이동하여 본딩 헤드(22)에 의해 범프 형성이 시작된다. 이 상태는 도 8의 칩 콜릿 이동 위치 그래프에서 (d)로 나타낸 상태에 대응한다. 9 (d) shows a state in which the holding stage 54 (LV2) in which bump height matching is finished has moved and returned to its original position. Here, the holding stage 52 (LV1) is empty. The
도 9(e)는 비어 있는 칩 콜릿(62)이 유지 스테이지(52)(LV1)에서 유지 스테이지(54)(LV2)로 이동하고, 거기서 높이가 균일해진 범프 있는 칩(6)을 잡는다. 이 상태는, 도 8의 칩 콜릿 이동 위치 그래프에서 (e)로 나타낸 상태에 대응한다. In Fig. 9E, the
도 9(f)는 칩 콜릿(62)이 높이가 균일해진 범프 있는 칩(6)을 유지 스테이지(54)(LV2)에서 공급 및 수납 트레이(14)로 옮기는 상태를 도시한 도면이다. 이 상태는 도 8의 칩 콜릿 이동 위치 그래프에서 (f)로 나타낸 상태에 대응한다. FIG. 9 (f) shows a state in which the
도 9(a)에서 (f)의 동작에서 공급 및 수납 트레이(14)-본딩 스테이지(26)-본딩 스테이지(24)-유지 스테이지(52)-유지 스테이지(54)-공급 및 수납 트레이(14)의 일순의 동작이 종료된다. 이 사이클 타임은 도 8의 예에서 약 4.1 sec이다. Supply and storage tray 14-bonding stage 26-bonding stage 24-holding stage 52-holding stage 54-supplying and receiving
도 9(g)는 도 9(a)에 대응하는 도면으로서, 시각 15 sec 전후의 상태에서 칩 콜릿(62)은 공급 및 수납 트레이(14) 내에서 이동하여 작업 전의 칩(2)을 잡는 상태이다. 도 9(a)와의 차이는 본딩 헤드(22)는 본딩 스테이지(26)(BSR)에서 범프 형성이 종료되려고 하고 있고, 또 레벨러 헤드(42)는 그 바로 아래에 유지 스테이지(52)(LV1)가 배치되어 범프 높이 맞추기가 행해지고 있다는 것이다. 즉, 본딩 스테이지와 유지 스테이지가 도 9(a)의 경우인 것의 다른 쪽으로 교체되어 있다.Fig. 9 (g) is a view corresponding to Fig. 9 (a), in which the
도 9(h)는 도 9(b)에 대응하는 도면으로서, 칩 콜릿(62)이 공급 및 수납 트레이(14)에서 본딩 스테이지(24)(BSL)로 칩(2)을 옮기는 상태를 도시한 도면이며, 도 9(b)와는 본딩 스테이지가 다른 쪽으로 교체되어 있다. 이와 같이 본딩 스테이지와 유지 스테이지를 다른 쪽으로 교체하여 범프 형성 작업은 계속된다. 그리고, 도 9(a)부터 카운트하여 약 8.2 sec 후에 다시 도 9(a)의 상태로 돌아온다. 이 동 안 범프 형성 작업 및 높이 맞추기 작업은 두 개씩 행해져, 결국 범프 형성 장치(10) 전체의 사이클 타임은 약 4.1 sec가 된다. FIG. 9 (h) is a view corresponding to FIG. 9 (b), showing the state in which the
또한, 칩 콜릿(62)은 상기한 바와 같이 범프 없는 칩용 콜릿 헤드(68)와 범프 있는 칩용 콜릿 헤드(70)를 구비하므로, 공급 및 수납 트레이(14)-본딩 스테이지(26) 사이의 칩(2)의 반송은 범프 없는 칩용 콜릿 헤드(68)를 이용하고, 그 이외의 반송에는 범프 있는 칩용 콜릿 헤드(70)를 이용하도록 교체하는 것이 바람직하다. In addition, the
상기 구성에 의하면, 범프 형성 작업 시간의 약 3 sec, 범프 높이 맞추기 작업 시간의 약 2.5 sec에 비하여 범프 형성 및 높이 맞추기의 전체 사이클 타임은 약 4.1 sec이면 되므로, 단순히 범프 형성 작업 시간과 범프 높이 맞추기 작업 시간을 직렬로 처리하는 것에 비하여 대폭으로 생산성이 향상된다. 또한 특별히 칩 콜릿(62)의 유지부의 수를 증가시킬 필요도 없다. According to the above configuration, the total cycle time of bump formation and height alignment should be about 4.1 sec, compared to about 3 sec of bump formation operation time and about 2.5 sec of bump height adjustment operation time. Significantly improved productivity compared to serial working time. In addition, there is no need to increase the number of the holding portions of the
상기 시퀸스에는 몇 가지 특징이 있다. 첫째, 칩을 들고 이동하는 칩 콜릿은 공급(및 수납) 트레이-본딩 스테이지-레벨러 스테이지-(공급 및) 수납 트레이의 순으로 칩 등의 픽(잡기) 앤 플레이스(위치 결정 배치)를 효율적으로 반복한다. 즉, 공급 트레이에서 칩 잡기-범프 형성을 행할 본딩 스테이지로 칩 옮기기-범프 형성이 끝난 본딩 스테이지에서 범프 있는 칩 잡기-높이 맞추기를 행할 레벨러 스테이지로 범프 있는 칩 옮기기-높이 맞추기가 끝난 레벨러 스테이지에서 범프 있는 칩 잡기-수납 트레이로 높이가 균일해진 범프 있는 칩 옮기기의 순으로 칩 등을 들고 이동한다. The sequence has several features. First, the chip collet carrying the chip efficiently repeats the pick and place (positioning arrangement) of chips, etc. in the order of supply (and storage) tray-bonding stage-leveler stage- (feed and) storage tray. do. That is, catching chips in the supply tray-moving chips to the bonding stage where bump formation is to be performed-catching chips with bumps from the bump forming bonding stage-moving the bumped chips to the leveler stage which will perform the height adjustment-bumping at the leveler stage where the height alignment is finished Holding chips-Move chips and other chips in order of transferring bumped chips with uniform height to the storage tray.
둘째, 범프 형성이 종료된 칩은 곧바로 레벨러 스테이지로 옮겨지고, 높이가 균일해진 범프 있는 칩은 바로 수납 트레이로 옮겨지며, 공급 트레로부터는 범프 형성을 이제부터 행할 본딩 스테이지로 바로 칩이 옮겨진다. 따라서, 각 작업에 대한 순서 대기 등의 낭비가 없다. Secondly, the chip after the bump formation is completed is immediately transferred to the leveler stage, the bumped chip having a uniform height is directly transferred to the storage tray, and the chip is transferred directly to the bonding stage where bump formation is to be made from now on. Therefore, there is no waste of waiting for each job or the like.
셋째, 공급 트레이-본딩 스테이지-레벨러 스테이지-수납 트레이의 기본적인 흐름을 그대로 유지하면서 들고 이동하며, 픽 앤 플레이스를 도중에 끊기지 않게 하기 위하여 실제로는 공급 트레이-본딩 스테이지에서 제1 픽 앤 플레이스, 본딩 스테이지-레벨러 스테이지에서 제2 픽 앤 플레이스, 레벨러 스테이지-수납 트레이에서 제3 픽 앤 플레이스를 구성시킨다. 그리고, 제1 픽 앤 플레이스의 본딩 스테이지와 제2 픽 앤 플레이스의 본딩 스테이지는 다른 것으로 하여, 전자는 이제부터 본딩을 행할 것, 후자는 본딩이 종료된 것으로 한다. 마찬가지로, 제2 픽 앤 플레이스의 레벨러 스테이지와 제3 픽 앤 플레이스의 레벨러 스테이지는 다른 것으로 하여, 전자는 이제부터 높이 맞추기를 행할 것, 후자는 높이 맞추기가 종료된 것으로 한다. Third, the first pick and place, the bonding stage- in the feed tray-bonding stage, in order to hold and move while maintaining the basic flow of the supply tray-bonding stage-leveler stage-storage tray and not to interrupt the pick and place. Configure a second pick and place in the leveler stage and a third pick and place in the leveler stage-storing tray. Then, the bonding stage of the first pick and place is different from the bonding stage of the second pick and place, so that the former will bond from now on, and the latter will end. Similarly, the leveler stage of the second pick-and-place and the leveler stage of the third pick-and-place are different, so that the former adjusts the height from now on and the latter adjusts the height.
넷째, 공급 트레이에서 출발하여 수납 트레이에 이르는 반송 사이클 타임보다 하나의 범프 스테이지 당 범프 형성에 필요한 사이클 타임 및 하나의 레벨러 스테이지 당 범프의 높이를 균일하게 맞추는 사이클 타임 쪽이 짧다. 상기한 예에서 말하면, 공급 트레이에서 출발하여 수납 트레이에 이르는 반송 사이클 타임은 약4.1 sec로서, 범프 형성 작업 시간의 약 3.O sec, 범프 높이 맞추기 작업 시간의 약 2.5 sec보다 짧다. 따라서, 높이가 균일해진 범프 있는 칩의 생산 사이클 타임 은 범프 형성에 필요한 사이클 타임이나 높이 맞추기에 요구되는 사이클 타임에 영향을 받지 않고 단순히 반송 사이클 타임으로 결정된다. 즉, 그 범위 내에서 범프 형성의 시간이나 높이 맞추기의 시간에 의존하지 않고 반송 사이클 타임을 단축함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다. Fourth, the cycle time for uniformly matching the height of the bump per one leveler stage and the bump time per one bumper stage is shorter than the transfer cycle time from the supply tray to the storage tray. In the above example, the transfer cycle time from the supply tray to the storage tray is about 4.1 sec, which is shorter than about 3.O sec of the bump forming operation time and about 2.5 sec of the bump height matching operation time. Therefore, the production cycle time of bumped chips with uniform height is determined by simply the transfer cycle time without being affected by the cycle time required for bump formation or the cycle time required for height matching. That is, productivity can be improved by shortening a conveyance cycle time, regardless of the time of bump formation and the time of height matching in the range.
상기 구성에 의해 둘 이상의 범프 스테이지와 둘 이상의 레벨러부를 구비하고, 그 사이에서 칩을 들고 이동하는 칩 콜릿은 공급 트레이-본딩 스테이지-레벨러 스테이지-수납 트레이의 순서로 칩 등의 픽(잡기) 앤 플레이스(위치 결정 배치)를 효율적으로 반복한다. 즉, 공급 트레이에서 칩을 잡기-범프 형성을 행할 본딩 스테이지로 칩을 옮기기-범프 형성이 끝난 본딩 스테이지에서 범프 있는 칩을 잡기-높이 맞추기를 행할 레벨러 스테이지로 범프 있는 칩을 옮기기-높이 맞추기가 끝난 레벨러 스테이지에서 범프 있는 칩을 잡기-수납 트레이로 높이가 균일해진 범프 있는 칩을 옮기기의 순서로 칩 등을 들고 이동한다. The chip collet which has two or more bump stages and two or more leveler parts by the above structure, and picks up and moves chips between them is picked and placed such as chips in the order of supply tray-bonding stage-leveler stage-storing tray. (Positioning arrangement) is repeated efficiently. That is, grab the chip from the supply tray-move the chip to the bonding stage where bump formation will occur-grab the bumped chip from the bump forming bonding stage-move the bumped chip to the leveler stage that will do the height adjustment-finish the height alignment Catch bumped chips in the leveler stage-pick up the chips and move them in the order of moving the bumped chips with uniform height to the storage tray.
즉, 범프 형성이 종료된 칩은 곧바로 레벨러 스테이지로 옮겨지고, 높이가 균일균일 있는 칩은 곧바로 수납 트레이로 옮겨지고, 공급 트레이로부터는 범프 형성을 이제부터 행할 본딩 스테이지로 곧바로 칩이 옮겨진다. 따라서, 각 작업에 대한 순번 대기 등의 낭비가 없다. 여기서, 칩을 들고 이동하는 유지부는 물론 범프 형성 전후에 범프 형상의 보호를 위하여 유지부의 형상이 다른 것으로 바꾸어 들어도 좋지만, 기본적으로 하나면 된다. 따라서, 칩을 들고 이동하는 유지 툴의 유지부의 종류를 늘리지 않고 생산성을 향상시킬 수 있다. That is, the chip after the bump formation is completed is immediately transferred to the leveler stage, the chip having a uniform uniform height is immediately transferred to the storage tray, and the chip is immediately transferred to the bonding stage where bump formation is to be performed from now on. Therefore, there is no waste of turn waiting for each job. Here, the shape of the holding part may be changed to another one for the protection of the bump shape before and after the bump formation, as well as the holding part for holding and moving the chip. Therefore, productivity can be improved, without increasing the kind of holding | maintenance part of the holding tool which carries a chip | tip and moves.
또한 공급 트레이에서 출발하여 수납 트레이에 이르는 반송 사이클 타임보다 하나의 범프 스테이지 당 범프 형성에 요구되는 사이클 타임 및 하나의 레벨러 스테이지 당 범프의 높이가 균일해지는 사이클 타임을 짧게 제어하므로 높이가 균일한 범프 있는 칩의 생산의 사이클 타임은 범프 형성에 요구되는 사이클 타임이나 높이 맞추기에 요구되는 사이클 타임에 영향을 받지 않고 단지 반송 사이클 타임으로 결정된다. 따라서, 그 범위 내에서 범프 형성의 시간이나 높이 맞추기의 시간에 의존하지 않고 반송 사이클 타임을 단축함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다. In addition, since the cycle time required for bump formation per one bump stage and the cycle time during which the height of the bumps per one leveler stage are uniformly controlled are shorter than the transfer cycle time from the supply tray to the storage tray, the bump height is uniform. The cycle time of the production of the chip is determined by only the transfer cycle time without being affected by the cycle time required for bump formation or the cycle time required for height matching. Therefore, productivity can be improved by shortening a conveyance cycle time without depending on the time of bump formation or the time of height matching in the range.
또한 범프 없는 칩용 칩 콜릿과 범프 있는 칩용 칩 콜릿의 선택을 행하므로 범프의 형상의 변형 등을 방지할 수 있다. In addition, since the chip chip collet for bumpless chips and the chip collet for bumped chips are selected, deformation of the bump shape and the like can be prevented.
또한 복수 개의 레벨러 스테이지가 이동 방향으로 배열된 슬라이드식의 레벨러 한 대를 가지므로, 높이 맞추기를 위한 가압 장치는 하나면 되어, 간단한 구성으로 생산성을 향상시킬 수 있다. In addition, since the plurality of leveler stages have one slide type leveler arranged in the moving direction, one pressurizing device for height matching is required, so that the productivity can be improved with a simple configuration.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 범프 형성 장치에 의하면, 칩을 들고 이동하는 유지 툴의 유지부의 종류를 늘리지 않고 생산성을 향상시킬 수 있다. As mentioned above, according to the bump forming apparatus which concerns on this invention, productivity can be improved, without increasing the kind of holding part of the holding tool which carries a chip | tip and moves.
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